西門子6ES7307-1KA02-0AA0

CPU上具備了一個適合于快速控制過程的實時的操作系統(tǒng)。

　　這種實時操作系統(tǒng)可對包含不同執(zhí)行層次的執(zhí)行系統(tǒng)進行組織,。

　　執(zhí)行系統(tǒng)

　　SIMOTION 執(zhí)行系統(tǒng)會區(qū)分系統(tǒng)執(zhí)行層和用戶執(zhí)行層（任務(wù)）：

　　對系統(tǒng)進行總體操作所需的系統(tǒng)任務(wù)處理操作,。通過工藝對象，將在 SERVO,、IPO 和 IPO2 系統(tǒng)任務(wù)中執(zhí)行閉環(huán)位置控制和特性參數(shù)計算,。

　　系統(tǒng)會定期執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)?？梢韵到y(tǒng)循環(huán)時鐘,。

　　具有不同執(zhí)行特性的執(zhí)行層可用于與任務(wù)有關(guān)的用戶編程（用戶程序任務(wù)）。

　　執(zhí)行層定義了執(zhí)行系統(tǒng)中程序的時間順序,。每個執(zhí)行層都包含一個或多個任務(wù),。具體用戶程序分配給這些任務(wù)。

　　所有程序（因而所有任務(wù)）都可執(zhí)行 PLC,、工藝和運動控制任務(wù),。

　　任務(wù)相關(guān)執(zhí)行的任務(wù)類型為：

　　同步任務(wù)

　　循環(huán)任務(wù)

　　順序任務(wù)

　　時間觸發(fā)的任務(wù),，以及

　　中斷驅(qū)動的任務(wù)

　　同步任務(wù)與系統(tǒng)任務(wù)以及變頻器的控制循環(huán)或等時同步 PROFIBUS/PROFINET 平行運行。

　　借助于這些同步任務(wù),，整個應(yīng)用處于等時同步模式下（應(yīng)用程序 ? 驅(qū)動器 ? I/O）,。其結(jié)果是反應(yīng)時間短，并且該應(yīng)用易于復(fù)寫,。

　　應(yīng)用程序具有以下執(zhí)行層：

　　啟動任務(wù)

　　一旦操作模式從停止過渡到運行,，StartupTask立即執(zhí)行，控制系統(tǒng)啟動,。

　　背景任務(wù)

　　BackgroundTask是循環(huán)執(zhí)行的,，并應(yīng)用于一

　　同一MotionTask中，指令序列通常連續(xù)執(zhí)行,，例如,，下一指令僅在當前指令完成時才開始。

　　在這些等待時間期間,，MotionTasks 不需要任何 CPU 時間,，但會在接收到等待事件時立即做出響應(yīng),。

　　同步任務(wù)

　　在伺服同步用戶任務(wù)中,，可在伺服級實現(xiàn)對時間要求嚴格的終端-終端 I/O 響應(yīng)，或快速影響整定值（與技術(shù)功能對象（如位置控制器）的系統(tǒng)循環(huán) SERVO 同步）,。

　　IPO 同步用戶任務(wù)在插補循環(huán) IPO 或減速循環(huán) IPO2 前可即時同步開始執(zhí)行,。

　　可實現(xiàn)快速的運動控制反應(yīng)以及閉環(huán)控制任務(wù)，這些閉環(huán)控制任務(wù)中,，實際值的 度和設(shè)點的輸出必須同步,。

　　技術(shù)功能對象的參考變量在系統(tǒng)循環(huán) IPO 和 IPO2 中進行計算。

　　因此,，用戶程序與驅(qū)動的控制周期和I/O的處理同步,。同步確保了短反應(yīng)時間，尤其是確定性的,、可重現(xiàn)的機器行為,。

　　DCC 任務(wù)

　　驅(qū)動控制圖（選項）采用上述的同步任務(wù)。此外,，能在各個塊上分配更高的同步執(zhí)行水平（DCC的特殊任務(wù)）,。

　　中斷任務(wù)

當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符,，以便輸入,。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去,。

（ 7 ）進行軟件測試

程序輸入 PLC 后,，應(yīng)*行測試工作,。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方,。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前,，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤,，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ),，縮短整體調(diào)試的周期。

（ 8 ）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后,，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試,，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試,，然后再進行整體調(diào)試,；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試,，然后再連接起來總調(diào),。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除,，直至調(diào)試成功,。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖,、電器布置圖,、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖,。

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PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前,，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制,。

在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器,、時間繼電器、計數(shù)器等）,、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁,、需要進行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制,、 PID 調(diào)節(jié)等）,、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下,，使用 PLC 控制是很必要的,。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品,，使用戶眼花繚亂,、無所適從,。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的,。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨,，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費,。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮,。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇

盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù),，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數(shù),。

另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制,，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％,； PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異,；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等,。在選型時要考慮這些問題。

PLC 的輸出點可分為共點式,、分組式和隔離式幾種接法,。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格較高,。如果輸出信號之間不需要隔離,，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC ,。

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算,。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算,；計數(shù)器/ 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算,；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中,，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算,；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后,，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量,。對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者，選擇容量時留有裕量要大些,。

（ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲,、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng),，PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求,，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題,。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題,。

（ 4 ）根據(jù)輸出負載的特點選型

不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求,。例如，頻繁通斷的感性負載,，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的,，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點,，如導(dǎo)通壓降小,，有隔離作用，價格相對較便宜,，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強,，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等,。所以動作不頻繁的交,、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ,，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程,、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時,， CPU 只為編程器服務(wù),，而不對現(xiàn)場進行控制。編程器編程屬于這種情況,。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ,，主機的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信,，編程器把修改的程序發(fā)給主機,，在下一個掃描周期主機將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程,，也能實現(xiàn)在線編程,。在線編程需購置計算機，并配置編程軟件,。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定,。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能,，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC ,、上位計算機及 CRT 等的接口。大,、中型機都有通信功能,，目前大部分小型機也具有通信功能,。

（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低,。但模塊式具有功能擴展靈活,，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點,，要按實際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式,。

　　有幾個時間控制任務(wù)。呼叫周期是參數(shù)化的,。定期執(zhí)行的任務(wù)通常放在此處,。

　　搣中斷任務(wù)攠

　　InterruptTasks 用于快速響應(yīng)利用中斷發(fā)出信號的內(nèi)部事件。InterruptTasks 可由系統(tǒng)中斷（如報警和超時）激活,，或由用戶中斷激活,。

　　關(guān)機任務(wù)

　　當過渡到停止模式時，調(diào)用ShutdownTask,?？稍诖颂幎x轉(zhuǎn)換到此系統(tǒng)狀態(tài)的特定行為。

　　所有任務(wù)都可有一套完整的指令,。例如,，可在當前定位指令上添加另一運動，它是來自由用戶中斷任務(wù)觸發(fā)的MotionTask：

　　SIMOTION應(yīng)用的任務(wù)結(jié)構(gòu)

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技術(shù)功能包的運行層級

　　可以面向具體對象來設(shè)置運動控制工藝對象的執(zhí)行周期,。

　　工藝對象在執(zhí)行層 SERVO 周期和 IPO 周期或 IPO2 周期內(nèi)執(zhí)行,，這些周期與 PROFIBUS 或 PROFINET 周期同步。

　　IPO/IPO2 循環(huán)中的指令評估和運動控制

　　SERVO 周期內(nèi)的位置和整定值控制

　　SIMOTION D435?2 DP/PN,、D445­2 DP/PN 和 D455?2 DP/PN 控制單元具有一個附加運行層（SERVOFast,，IPOFast）。

　　通過這個附加的運行層,，可更高效地利用控制器性能,。根據(jù)所需的動態(tài)性能,，電氣和/或液*可在一個慢速總線系統(tǒng)和一個快速總線系統(tǒng)間分布,。

　　例如，可以用需要較少資源的毫秒級周期時間對電氣定位驅(qū)動器進行控制,，同時,，可以用較高的動態(tài)響應(yīng)和較短周期時間對液壓機的壓力控制軸進行控制。

　　通過運行層（SERVOFast,，IPOFast）,，還可實現(xiàn)快速的 I/O 處理，例如,，結(jié)合使用高速 PROFINET I/O 模塊時,。

　　執(zhí)行系統(tǒng)的其它特性

　　操作狀態(tài)- 運行,、停止、用戶停止（Stop User程序,，用于測試和調(diào)試）

　　輸入/輸出的過程圖象,，按BackgroundTask、SynchronousTasks 和 TimerInterruptTasks分開,。