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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）：

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

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

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

　　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。具體用戶程序分配給這些任務。

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

　　任務相關執(zhí)行的任務類型為：

　　同步任務

　　循環(huán)任務

　　順序任務

　　時間觸發(fā)的任務，以及

　　中斷驅動的任務

　　同步任務與系統(tǒng)任務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，整個應用處于等時同步模式下（應用程序 ? 驅動器 ? I/O）。其結果是反應時間短，并且該應用易于復寫。

　　應用程序具有以下執(zhí)行層：

　　啟動任務

　　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

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

　　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。

　　同步任務

　　在伺服同步用戶任務中，可在伺服級實現(xiàn)對時間要求嚴格的終端-終端 I/O 響應，或快速影響整定值（與技術功能對象（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以及閉環(huán)控制任務，這些閉環(huán)控制任務中，實際值的 度和設點的輸出必須同步。

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

　　DCC 任務

　　驅動控制圖（選項）采用上述的同步任務。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）。

　　中斷任務

當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，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*行測試工作。因為在程序設計過程中，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，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。

（ 8 ）應用系統(tǒng)整體調試

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

（ 9 ）編制技術文件

系統(tǒng)技術文件包括說明書、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)邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數器等）、工藝流程和產品改型較頻繁、需要進行數據處理和信息管理（有數據運算、模擬量的控制、 PID 調節(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)網等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。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，再按實際所需總點數的 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。

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。在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數乘 10 字 / 點＋輸出總點數乘 5 字 / 點來估算；計數器/ 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 字以上的數量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經驗的設計者，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應時間的選擇

PLC 的 I/O 響應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。對開關量控制的系統(tǒng)，PLC 和 I/O 響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應問題。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 ）根據輸出負載的特點選型

不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應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，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對現(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根據需要決定。

（ 6 ）據是否聯(lián)網通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網絡，則 PLC 需要有通信聯(lián)網功能，即要求 PLC 應具有連接其他 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 結構形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點數據的情況下，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 的結構形式。

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

　　搣中斷任務攠

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

　　關機任務

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

　　所有任務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觸發(fā)的MotionTask：

　　SIMOTION應用的任務結構

西門子6ES7307-1KA02-0AA0

技術功能包的運行層級

　　可以面向具體對象來設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 周期內的位置和整定值控制

　　SIMOTION D435?2 DP/PN、D445-2 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動器進行控制，同時，可以用較高的動態(tài)響應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，用于測試和調試）

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