SIMATIC TDC 系統(tǒng)入門培訓(xùn)(劉建軍)

SIMATICTDC系統(tǒng)入門培訓(xùn)熱軋廠自動(dòng)化室劉建軍主要內(nèi)容TDC系統(tǒng)概述1TDC通訊概述2TDC硬件介紹3TDC軟件介紹4一、TDC系統(tǒng)概述SIMATICTDC定義:Technology&DriveController，即工藝和傳動(dòng)控制器。它是基于VME64的新型控制系統(tǒng)，每個(gè)機(jī)架有21個(gè)插槽，最多可以安裝20個(gè)CPU。一個(gè)TDC系統(tǒng)通過GDM網(wǎng)絡(luò)最多可以連接44個(gè)機(jī)架，即一個(gè)TDC系統(tǒng)理論上最多可以集成836個(gè)CPU。TDC的前期同類型控制器的比較同屬于工藝及傳動(dòng)控制系列的控制器有T400、FM458、SIMADYND和TDC。T400是將工藝技術(shù)集成到傳動(dòng)（即MATERDRIVES和DCMaster）里，安裝于傳動(dòng)控制柜里，可實(shí)現(xiàn)快速控制和計(jì)算。FM458是將工藝技術(shù)集成到S7-400里的一種控制器，安裝于S7-400機(jī)架里，可實(shí)現(xiàn)快速控制和計(jì)算。SIMADYND是采用64位CPU進(jìn)行多值計(jì)算，每個(gè)機(jī)架最多可安裝8個(gè)CPU。它和TDC一樣，最小循環(huán)周期都是0.1ms，都屬于D7系列產(chǎn)品。TDC是SIMADYND的升級(jí)換代產(chǎn)品。二、TDC通訊概述TDC系統(tǒng)屬于多處理器系統(tǒng)，多個(gè)CPU處理器可以同步運(yùn)行。TDC機(jī)架內(nèi)的所有模塊都通過高性能的64位背板總線相連，通訊的周期時(shí)間可達(dá)100μs。分布式外設(shè)可以通過ProfibusDP接口與TDC以主從站的方式連接通訊。可以通過帶寬為100Mbit/s的TCP/IP接口，可以將多個(gè)SIMATIC工作站、上位PC機(jī)及其它廠家工作站連接起來，并實(shí)現(xiàn)高可靠性通訊。GDM網(wǎng)絡(luò)GDM：GlobalDataMemory,即全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如下圖所示。GDM是TDC自動(dòng)化系統(tǒng)的控制中心，它實(shí)現(xiàn)了TDC機(jī)架間的快速通訊及自診斷功能。機(jī)架間的距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到700米。GDM網(wǎng)絡(luò)下面是一個(gè)GDM的典型配置圖：GDM網(wǎng)絡(luò)不同的用戶通過光纖于中心GDM相連接。每一塊接口模塊CP52I0都可以連接4個(gè)TDC機(jī)架。GDM網(wǎng)絡(luò)使得機(jī)架間數(shù)據(jù)通訊帶寬可達(dá)640M，因此對(duì)于一個(gè)典型的具有10個(gè)機(jī)架的TDC系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)刷新率可以達(dá)到低于1.0ms。三、TDC的硬件介紹注意：TDC在運(yùn)行起來之后，可以熱插拔外部存儲(chǔ)器卡，但是在重新啟動(dòng)CPU前必須插上外部存儲(chǔ)器卡。原因是CPU在啟動(dòng)時(shí)，要把外部存儲(chǔ)器卡PCMCIA內(nèi)的用戶程序讀到內(nèi)存RAM里，在TDC在正常運(yùn)行時(shí)使用內(nèi)存RAM里的程序。機(jī)架：現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的機(jī)架只有一種，型號(hào)為UR5213，它包含了電源及背板總線。備用電池必須為西門子專用電池，原先是兩塊1.5V的電池，現(xiàn)在是一塊3.6V的電池。

CPU模塊CPU有CPU550和CPU551兩種類型，現(xiàn)在CPU550已經(jīng)停產(chǎn)，現(xiàn)在市場(chǎng)流行和我們項(xiàng)目中正在使用的都是CPU551。它是針對(duì)開閉環(huán)控制任務(wù)設(shè)計(jì)，對(duì)處理性能要求極高，具有RISC（reducedinstructionsetcomputer)R5000處理器的64位CPU。周期時(shí)間可達(dá)100μs具有8個(gè)數(shù)字量輸入串行接口用于診斷、服務(wù)和下載到處理器程序注意：首次下載程序只能用RS232串口（DUST1)，以后可以采RS485接口（MPI口）。輸入/輸出模塊SM500輸入/輸出模塊類型只有一種SM500型，每個(gè)SM500模塊都具有3個(gè)50針的插座接口。每個(gè)機(jī)架中所安裝的輸入/輸出模塊數(shù)量不受限值，模塊的輸入/輸出通道可以根據(jù)不同的CPU模塊進(jìn)行利用。每個(gè)SM500模塊具有：8個(gè)模擬量輸入4個(gè)積分型的模擬量輸入

8個(gè)模擬量輸出

16個(gè)二進(jìn)制數(shù)字量輸入

16個(gè)二進(jìn)制數(shù)字量輸出

4個(gè)增量型編碼器輸入

4個(gè)絕對(duì)值型編碼器輸入通訊模塊CP50M1或CP50M0安裝于TDC機(jī)架，帶2個(gè)DP/MPI接口，負(fù)責(zé)與分布式從站通訊及機(jī)架內(nèi)CPU之間的通訊。CP51M1或CP5100安裝于TDC機(jī)架，帶有IE接口，用以連接以太網(wǎng)，可用于機(jī)架間通訊，可連接HMI及上位機(jī)。CP51M1不限插槽，CP5100只限18-21插槽。CP52A0為GDM緩存模板，安裝于TDC機(jī)架，每個(gè)只有一個(gè)FO接口，用于和GDM的通訊。CP52I0為GDM接口模板，安裝于GDM機(jī)架的2-12號(hào)插槽，每個(gè)模板有4個(gè)FO接口，用于和TDC機(jī)架的通訊。CP52M0為GDM存儲(chǔ)器模板，安裝于GDM機(jī)架的1號(hào)插槽，用于和PDA的通訊。四、TDC軟件介紹TDC的軟件平臺(tái)為SIMATICManager，在此軟件平臺(tái)基礎(chǔ)上需要安裝D7-SYS和CFC(continuousfunctionchart)及SFC(sequentialfunctionchart)軟件包，SFC為可選項(xiàng)包。SIMATICManager、D7-SYS、CFC和SFC集成起來統(tǒng)稱為SIMATICD7-ES。D7-SYS系統(tǒng)CFC和PCS7系統(tǒng)CFC的區(qū)別D7-SYS系統(tǒng)的CFC和PCS7系統(tǒng)的CFC是不同的。D7-SYS系統(tǒng)的CFC，即SIMADYND和TDC的CFC系統(tǒng)程序是以T為中斷，共有5個(gè)循環(huán)中斷（以T0為基準(zhǔn)（以ms為單位），T1—T5分別為T0的倍數(shù)，如：T1=1T0,T2=4T0,T3=16T0,T4=64T0,T5=256T0。）PCS7系統(tǒng)的CFC是將循環(huán)中斷的時(shí)間放到OB32—OB35的循環(huán)中斷組織塊中，分別是：OB32為1s，OB33為0.5s，OB34為0.2s，OB35為0.1s。硬件配置硬件選擇：“硬件目錄”定義了可以配置的模塊，可通過拖放操作來配置這些模塊，配置模塊的同時(shí)預(yù)設(shè)其屬性。設(shè)置參數(shù)：不同類型的模塊可能具有不同的參數(shù)。例如，處理器模塊CPU中的參數(shù)有基本周期時(shí)間T0、周期時(shí)間T1-T5和地址。編譯存盤：TDC的硬件配置不必像S7系統(tǒng)的硬件配置一樣，配置完后必須下裝到CPU中。TDC的硬件配置可以連同編譯后的用戶程序（功能圖）一起下裝到CPU中。硬件配置的一個(gè)實(shí)例下面是精軋機(jī)架1機(jī)架控制部分的一個(gè)處理器模塊CPU中基本周期時(shí)間T0、周期時(shí)間T1-T5配置的一個(gè)實(shí)例:輸入/輸出模塊SM500配置實(shí)例下面是精軋機(jī)架公用部分輸入/輸出模塊SM500配置的一個(gè)實(shí)例:CFC連續(xù)功能圖CFC軟件的基礎(chǔ)是功能塊，所有功能塊都可以通過拖拽的方式放入CFC圖中，再根據(jù)所需的數(shù)據(jù)流組態(tài)并連接。功能塊集中保存在庫中，標(biāo)準(zhǔn)庫隨CFC一起提供。一個(gè)CFC圖包含一個(gè)或多個(gè)子圖或分區(qū)（A,B,…,Z等），一個(gè)分區(qū)包含6個(gè)頁面。CFC頁面包含帶模塊的模塊區(qū)域和左右兩側(cè)的邊格欄，其中輸入信號(hào)位于左側(cè)，輸出信號(hào)位于右側(cè)。CFC圖例下面是CFC功能圖的一個(gè)實(shí)例：CFC設(shè)置所有的參數(shù)都得在塊調(diào)用時(shí)進(jìn)行預(yù)設(shè)值，如塊輸入點(diǎn)的值、塊名稱、周期時(shí)間和順序。可以在默認(rèn)值的情況下改變周期時(shí)間和順序預(yù)設(shè)值。必須為塊輸入點(diǎn)設(shè)置一個(gè)常數(shù)值或一個(gè)連接，輸出可以處于開放狀態(tài)（證明未使用）。用鼠標(biāo)先后點(diǎn)擊功能塊上的輸入和輸出，就可以在輸入和輸出之間建立連接。條件是被連接的塊必須位于同一個(gè)CPU上，且所要連接輸入/輸出的數(shù)據(jù)類型必須相同。當(dāng)連接到另一個(gè)CFC頁面時(shí)，連接被引到邊格欄上，并且生成一個(gè)交叉引用。雙擊交叉引用可以迅速切換到引用所指的位置。數(shù)據(jù)類型簡(jiǎn)寫全稱定義位數(shù)BOBOOL邏輯型8BYBYTE8位順序數(shù)字型8DIDINT雙整數(shù)型32DWDWORD32位順序數(shù)字型32GVGLOBAL連接到全局操作數(shù)型-IINT整數(shù)型16RREAL浮點(diǎn)數(shù)型32SSTRING任意長度的字符串型200個(gè)字節(jié)TSSDTIME以TDC或SIMADYND格式下的高分辨率時(shí)間段32WWORD16位順序字型16全局操作數(shù)全局操作數(shù)是塊的輸入或輸出上的互聯(lián)，對(duì)于任一全局變量都必須連接有地址。全局操作數(shù)可以是：$信號(hào)，它們只用于在同一個(gè)TDC站上不同CPU的功能塊之間的互聯(lián)；！信號(hào)，即虛擬連接，是塊連接之間看不見的連接，CFC圖上并未畫上任何連接，而只是生成在邊格欄上，可連接本CPU內(nèi)塊，也可連接本機(jī)架內(nèi)其它CPU里的塊；*符號(hào)硬件地址，該硬件地址是為模塊的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)端子指定的符號(hào)名稱，該符號(hào)地址在HW-Confi中定義OP連接，即與SIMATICOP進(jìn)行通訊的連接；過程中斷ID，即事件觸發(fā)型中斷，在HW-Confi中定義名稱引用，如消息系統(tǒng)名。CFC的兩個(gè)插入命令插入位置的前導(dǎo)塊（PredecessorfortheInsertionPosition):該菜單命令將選中的功能塊定義為隨后將插入塊的前導(dǎo)塊。當(dāng)前的前導(dǎo)塊指向處理順序中功能塊要插入的位置（即周期時(shí)間及在本周期段內(nèi)的序列位置）。注意：在測(cè)試模式下在線插入塊時(shí)，設(shè)置前導(dǎo)塊尤為重要。轉(zhuǎn)到插入位置（GoToInsertPoint)：要改變塊的位置時(shí)，使用該功能。CFC程序運(yùn)行順序所有CFC程序都放在T1-T5里，如T1=4ms,T2=16ms,T3=64ms,T4=256ms,T5=1024ms，則所有在T1內(nèi)的程序每4ms循環(huán)掃描一次，所有在T2里的程序每16ms循環(huán)掃描一次，以此類推。下面實(shí)例表示的是在同一個(gè)T5里的第11組程序里的第40個(gè)功能塊。CFC的運(yùn)行順序?yàn)?，在同一個(gè)T內(nèi)，按序列從第一組程序開始往后執(zhí)行；同樣，在同一個(gè)程序組內(nèi)，按序列從第一個(gè)功能塊開始往后執(zhí)行。編譯及下載程序CFC程序編譯：在編譯CFC功能圖程序之前，必須對(duì)工作站的硬件配置進(jìn)行一致性檢查并保存。在CFC中，CPU的所有功能圖總是被編譯成一個(gè)可執(zhí)行的應(yīng)用程序，并自動(dòng)鏈接和裝載所有需要用到的程序塊。下載：程序在CPU上運(yùn)行之前必須先裝入CPU的程序存儲(chǔ)器，并在CPU重啟時(shí)將程序讀到CPU的內(nèi)存RAM里?？稍诰€和離線下載應(yīng)用程序：離線下載：這種情況僅適用于具有獨(dú)立存儲(chǔ)卡（閃存卡）的CPU模塊。將存儲(chǔ)卡安裝在一個(gè)PCMCIA連接器中執(zhí)行離線下載。

編譯及下載程序CFC程序在線下載：CPU接口（X01）被集成到了操作系統(tǒng)中，因此可作為聯(lián)機(jī)接口。成功組態(tài)之后，組態(tài)的接口只能用作在線下載接口。在線接口：需要在線接口的目的是為了內(nèi)部查看控制系統(tǒng)（測(cè)試模式）或在線下載應(yīng)用程序?？捎孟旅鎯煞N在線下載接口：

1）RS232接口（DUST1），對(duì)于CPU就是X01口，通過此接口只能對(duì)本CPU進(jìn)行訪問。

2）RS485多點(diǎn)接口（MPI），此接口在通訊模塊上，SS52、CP50M0/CP50M1。如果要允許訪問機(jī)架中的所有CPU，按照“service”實(shí)用程序組態(tài)該中央接口，可組態(tài)DUST1或MPI協(xié)議。

注意：下載時(shí)千萬不要掉電，也不要設(shè)置屏保。中央服務(wù)功能中央服務(wù)：可以通過子機(jī)架中組態(tài)的DUST1或MPI（常用）鏈路訪問該機(jī)架中的各CPU。這需要如下組態(tài)：

1）每個(gè)子機(jī)架中必須有一次:-DUST1連接或MPI連接（CFC塊為@MPI）

2）每個(gè)CPU中至少有一次：

-服務(wù)功能塊”SER“的連接“SER”連接用于將CPU耦合連接到哪一個(gè)模塊的哪一個(gè)端口。CTS端指定耦合模塊和接口，US端指定一個(gè)通道名和地址段1。通道名稱：最多6個(gè)字符；ASCII字符、點(diǎn)號(hào)和@除外；數(shù)據(jù)接口上的通道名稱必須唯一；通道名后必須輸入”.“地址段1：即CPU的插槽號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)情況下必須有兩位數(shù)位注意：@MPI塊和SER塊都必須放在掃描周期32ms≤TA≤256ms以內(nèi)。中央服務(wù)功能編程示例

GDM耦合GDM耦合中央塊：為GDM耦合提供初始化、激活和監(jiān)視功能。組態(tài)期間必須考慮下列方面：

-必須為機(jī)架組態(tài)一個(gè)耦合中央塊

-耦合中央塊沒有發(fā)送和接收功能

-所有耦合中央塊的周期時(shí)間都必須組態(tài)為32ms≤TA≤256ms下面是對(duì)GDM耦合中央塊@SRACK配置示例：GDM耦合機(jī)架名稱的設(shè)置ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)ProfibusDP耦合組態(tài)功能塊@PRODP:波特率和Profibus地址可以在@PRODP里定義，也可以通過COMPROFIBUS軟件包進(jìn)行定義。在塊@PRODP里，BDR端為波特率（默認(rèn)為5，即1.5M），SLA端為主從設(shè)定端（設(shè)為0為主站，其它為從站）。地址連接AT和AR配置格式為‘ChannelName.AddressStage1.AddressStage2’ChannelName：

-最多8個(gè)字符（ASCII字符、點(diǎn)號(hào)和@除外）

-訪問同一個(gè)通訊模塊的收發(fā)功能塊必須具有不同的通道名。

ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

AddressStage1：從站Profibus地址定義為地址段1-對(duì)每個(gè)收發(fā)通道只能分配一次從站Profibus地址

-數(shù)值范圍：0，3-123（0表示該站從站）AddressStage2:最多包括2個(gè)字符

-第一個(gè)字符為字節(jié)順序：為“1”表示數(shù)據(jù)按照“Motorola格式”傳輸，即最高有效字節(jié)在最低有效字節(jié)之前，PLC屬于此類傳輸方式；為“0”表示數(shù)據(jù)按照“Intel”格式傳輸，即最低有效字節(jié)在最高有效字節(jié)之前，TDC和PC屬于此類傳輸方式。

-第二個(gè)字符可選ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)示例以太網(wǎng)絡(luò)組態(tài)連接所允許的協(xié)議包括TCP/IP和UDP。與TCP/IP相比，UDP實(shí)現(xiàn)了伙伴站點(diǎn)間更快的通訊，但是伴隨而至的是數(shù)據(jù)的安全性受限。以太網(wǎng)絡(luò)組態(tài)連接以太網(wǎng)組態(tài)程序塊為@TCPIP,SER塊US端的地址段1為CPU的槽位號(hào)。上圖例里的MOD端為通道模式選擇端，分為：覆蓋模式：UDP模式