西門子華北代理商

上海盟疆工業自動化設備有限公司工業業務領域致力于為客戶提供高品質的服務，追求客戶的滿意是我們始終如一的目標。在中國，工業業務領域擁有一支技術過硬、經驗豐富的工程師隊伍，為客戶提供7x24小時全天候服務。專業的服務人員和遍布全國的服務及備件網絡將對客戶的服務需求迅速作出響應，將由設備故障引起的損失降低到小的程度。

概述

SIMATIC ET 200SP

可擴展的 SIMATIC ET 200SP I/O 系統是防護等級為 IP20 的高度靈活的模塊化 I/O 系統。通過具有 PROFINET 或 PROFIBUS 接口的接口模塊，它可以與更高級控制系統交換所連接 I/O 模塊的 IO 數據。或者，以緊湊型 S7-1500 控制器（分布式控制器）的形式提供了各種 PLC、F-PLC 和開放式控制器，作為其它首尾站ET 200SP 組件可用作 SIPLUS 版本以滿足*的要求并實現高度的穩健性。

對于 ET 200SP，提供了全面的 I/O 模塊（包括故障安全型）：

• 數字量輸入模塊 (DI)，白色
• 數字量輸出模塊 (DQ)，黑色
• 模擬量輸入模塊 (AI)，淺藍色
• 模擬量輸出模塊 (AQ)，深藍色
• 工藝模塊 (TM)，青綠色
• 通信模塊 (CM)，淺灰色
• 模塊，薄荷綠色
• 電機直接起動器 (DS) 和可逆起動器 (RS)
• 氣動

除提供具體產品套件這種標準交貨形式外，部分 I/O 模塊和基本單元也以 10 件一個包裝的形式提供。通過 10 件一個包裝這種形式，可以顯著減少浪費并節省具體模塊的開箱時間。

緊湊型設計

• 多包含 64 個模塊的模塊化組態
• 無電源模塊的系統集成自組裝負載組通過淺色 BaseUnit 供電
• 由于采用了模塊化設計和全面的產品系列，因此尺寸小且高度靈活
• 每個模塊多有 16 個通道
• 布線
• 熱交換：無需工具即可在運行過程中更換模塊
• 間歇操作

柔性連接系統

• 插入式端子適用于帶線端套圈的大橫截面 1.5 mm² 和無線端套圈的大橫截面 2.5 mm²
• BaseUnit 用于一線或直接多線連接
• 由于導體開口附近的彈簧安全器和測量分接頭，可實現優秀接線可達性
• 通過也作為集成式介質轉換器的 BusAdapter（RJ45、FastConnect、塑料或玻璃光纖電纜）可進行靈活的 PROFINET 連接

安全集成功能

• 易于集成故障安全模塊
• 通過軟件可以輕松進行 F 參數分配
• 逐組斷開非故障安全型模塊

高性能

• 同步 PROFINET
• 以高 100 Mbit/s 的速度進行內部數據傳輸
• 記錄模擬量和輸出持續 50 μs
• 記錄數字量和輸出持續 1 μs

高性能技術

• “計數”、“定位”、“稱重”、“輸出凸輪”、“PWM”、“力測量”等功能模塊

能源效率

• 記錄電氣變量的電表
• 具有區間替換值的系統集成 PROFIenergy

高級功能

• 組態控制：
  通過用戶軟件對實際組態進行基于應用的調整（選項處理）
• 基于時間的 IO：
  信號時間戳為 μs
• MSI/MSO:
  從多 4 個 PLC 同時訪問 I/O 數據
• MtM:
  各 IO 模塊之間的直接數據交換（模塊間通信）
• 過采樣：
  在 PN 循環內對數字量和模擬量信號進行 n 次采集或輸出
• 調整測量范圍：
  通過將測量范圍調整為模擬量輸入模塊支持的測量范圍的受限部分來增加分辨率
• 縮放測量值：
  允許傳輸歸一化至所需物理值的模擬量作為 REAL 值（32 位浮點）

通訊標準

• PROFINET IO
• PROFIBUS DP V0/V1
• 連接 ET 200AL (IP67) 的 ET 接頭
• IO-Link V1.1
• AS-Interface
• MODBUS TCP
• 點對點 (RS 232, RS 485, RS 422)
• Freeport
• 3964(R)
• USS
• Modbus RTU （主站/從站）

CPU

• PROFINET 接口，帶 3 端口
• IO 控制器和 PN IO 設備
• 可選擴展為 DP 主站/從站
• 還提供故障安全型和開放式控制器

標記 I/O 模塊

• I/O 模塊前面有意義的標簽
  • 純文本形式的模塊類型描述（含功能等級），如“DI 8x24VDC HF”
  • 訂貨號
  • 二維矩陣碼，帶有訂貨號和序列號 
    （通過“Industry Online Support”app 進行調用，直接鏈接到該模塊的支持頁面）
  • 硬件功能狀態和固件版本
  • 相應 I/O 模塊的適宜基本單元類型
  • 適宜的有色牌的顏色代碼
  • 接線圖
• 可選擴展
• 標簽條
• 設備銘牌

1.  提出問題

圖1

問題1：M10.2能否被置位？

圖2

問題2：S_CU計數有無問題，M6.2能否被置位?

先來了解一下都有哪幾個計時器，以及它們的特性如何

圖3

2.  計時器描述

從以圖3可以看出5個計時器的基本特性，可以簡單的從中挑選與控制工藝相符合的計時器使用，如果想了解計時器的詳細信息，可以選擇計時器，并按F1看幫助信息中的具體邏輯圖。

以計時器SD為例，參見圖4

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圖4

我們從中可以知道，當觸發端S的信號為上升沿時，觸發計時器開始運行，時間結束后計時器輸出端為1，S信號為下降沿時，計時器輸出端為0

那么根據此情況，以圖1為例，咱們可以把剛才的梯形圖程序通過時序圖表示如下圖5

其中a,b之間是在掃描此段程序兩個周期之間的間隙。

圖5

3.  計時器與循環程序的關系

經過分析，可以看出，M10.2(S)是可以被置位的，那為什么沒有看見其被置位呢？

大家注意，這里t的時間是8s，我們知道，一個程序的掃描周期很短，可能才十幾----幾十毫秒，在線時候可以監控到Scan Cycle Time。如圖6

圖6

那這個時間不是遠遠超過了掃描周期么？

我們又知道，如果程序掃描周期大于大掃描周期監控時間Scan Cycle Monitoring Time，那么將會觸發中斷，甚至造成CPU進入STOP狀態。

其實，計時器的執行是異步于OB1循環掃描的，只要計時器運行后，在每一周期掃描到計時器的觸發端S信號如果為1，那么計時器就將在此周期繼續計時。因此，它對于大周期監控時間并沒有太大的影響，只是調用語句時占用了少許us的時間。

怎么來驗證這個說法呢？就是說計時器的執行并不同步于OB1程序掃描周期。

1，可以在程序中加入若干SFC47增大程序掃描周期（保證小于Scan Cycle Monitoring Time），通過監控計時器的時間，可以看出，計時器的時間是跳躍式的變化的，也就是說，也就是說，當程序掃描完計時器，繼續往下進行時，計時器滿足觸發條件進行計時，此周期往后的計時是一直在進行的。

2，可以通過在中斷來證明

3，通過程序死循環監視計時證明

4，通過多個計時器監視時間來證明等等各種方法

那說明了是異步的有何作用呢？

說明了剛才咱們分析程序所作的時序圖有一定的問題，因為咱們的分析是按照程序一步步往下進行的，相當于是同步進行的。而實際在程序執行時，掃描周期是比較短的，所以計時器是在其中的某一個周期里計時器計時結束時輸出被置位為1，那么因為這樣，所以對我們編寫程序就會有一定的要求。也就有了下面一個問題

4.  計時器動作的時刻

計時器的輸出端是什么時候被置位呢，什么時候起作用呢，比如？

是等到重新掃描到計時器塊，計時器執行完畢才置位，還是不用重新掃描到計時器？程序中直接掃描的T40節點，它就已經被置位了呢？

1，我們可以設置OB35的看門狗時間為2000ms, 如圖7

OB35里觸發計時器T40，的開點給線圈M6.0，如圖8

OB1里的開點給線圈M6.1，M6.0開點給線圈M6.2，如圖9

經過試驗，觀察看到，當T40的Timer運行結束后M6.1立刻就被置位了，而M6.0和M6.2會等到再次掃描到OB35，才會被置位。

可得出結論，當計時器T40計時結束時，CPU掃描到時，它就已經為1了，不需要等到掃描計時器S_ODT(SD)。

圖7

圖8

圖9

2，也可以在OB1里調用多個“wait”代碼讓OB1的掃描周期足夠大，如5s，先調用一個SD T2 1s，然后調用若干“wait”，大概持續2s，用T2開點觸發一個線圈如M10.0，再調用若干“wait”，大概1s，然后再調用一個SD T3，可以看出再T3還沒有開始計數時，M10.0已經被置位了。

計時器在OB30—OB38里呢？

是一樣的。

可以在OB35里使用SD計時器，可以發現，當程序調用OB35時，計時器開始運行，把OB35執行時間和計時器時間設置大些，可以發現，只要每次在掃描的計時器觸發端時，條件滿足，計時器就開始運行，直到下一次掃描OB35時再掃描到此條件為止。

可以把計時器時間設置足夠大，當計時未結束前把它的觸發端變為0，那么其計時停止，直到再次觸發。

可以得出計時器的運行只與每次掃描到它的觸發端有關。掃描完觸發端后，計時器的運行就與觸發端無關了，直到下一次再次掃描到此觸發端。

5.  分析程序

了解了以上的一些基本知識，咱們再來看看剛才圖1中的程序。

一個CPU的掃描周期是可以計算的，根據不同的配置和數據的讀取，可以計算出不同的周期，在PLC運行時，每個周期的大小也是不一樣的，可以大致計算出范圍，可以根據每條語句來計算程序的執行時間，再加上相應的循環周期檢測點，周期中斷，訪問過程映像區，通信負載等。這些時間的長短與CPU型號及使用方式有關。

使用PS307 5A，CPU315-2PN/DP (315-2EH13-0AB0  V 2.6.50)為例。以下所有時間都以此配置為標準。

我們把圖1的梯型圖換成語句表來分析指令執行的過程。

圖10

一個CPU的掃描周期的計算可以根據以下幾個過程來進行

圖11

A.操作系統初始化循環時間監視

B.掃描PIO

C.掃描PII

D.執行用戶程序，并執行程序中定義的操作

E.掃描周期檢測點操作系統時間（周期結束時執行掛起的任務，如裝載和刪除塊）

F .CPU返回到周期開始的時間點，并重新開始循環周期監視

在以上的步驟中都是有時間的，雖然很小，但是也占用時間。可以根據不同的硬件組態，參照

CPU Specifications手冊進行計算，

為了便于計算和理解，咱們以理想狀態來計算。假設CPU周期中的A，B，C，E，F的時間為固定的數值X us。

只分析程序里的”D” --用戶程序中的命令執行。

程序是順序掃描的，從Network 1—3依次進行，

以*個周期開始時來分析，首先掃描Network 1中T3計時器為0，因此閉點使能，T2開始計時（0－8S），但此時掃描T2輸出為0，

因此掃描到Network 2中T2開點不使能，掃描到T3不執行，

Network 3中T3開點不使能，M10.2為0。

到此過程[0.4+0.3+2.4+0.3+0.3+2.4+0.3+0.2(或0.9)] us = 6.6 (或7.3) us。

注意：T2一直在累加時間，相當于此時T2計時也到達6.6（或7.7）us。

然后加上剛才的時間X us，那么一個周期可以認為是t=X+6.6 (7.7) us。X大于7 us，可以看出語句的執行是在很短的時刻進行，所以大家在編程時常用的每個計時器都會經過若干個程序掃描周期。

因為Timer是異步的，所以T2的時間應該在一個周期里也為t=X+6.6 (7.7) us，那么根據上面的程序看，因為T2設置為8s，所以應該在大概m=8s/[ X+6.6 (7.7)]us個周期時，T2執行完畢。

T2  假設優秀情況下，T2執行完畢的時刻是在第m個周期內，

 A．如果發生在Network2的T2開點之前，那么掃描到此 T2開點的語句時，T2的輸出變為1，執行下一條語句T2開點就會閉合，T3開始計時。

B．如果T2執行完畢的時刻是程序掃描到T2開點語句之后才發生的，那么因為后面的程序沒有對T2的操作，只有在下一個m+1周期，才能檢測到T2的變化。T3開始計時。

T3開始計時的前提條件是T2開點閉合，假設在第m個周期里，T3開始計時，那么同樣，要經過大概m個周期左右，T3才能執行完畢，到此時，已經經過了2m個周期，因為M10.2線圈是由T3開點的閉合信號來置位的，那么現在就來分析一下什么時候可以發生此動作。

注意：在此例子程序中，在Network1-3中都有對T3的操作

T3   假設在優秀情況下，T3執行完畢的時刻是在第2m個周期。在第2m周期內

A．如果發生在Network1的T3閉點之前，那么在程序掃描到T3閉點的時候，T3的輸出值已經變為1了，閉點變為開點，T2輸出變為0，往下掃描到Network2的T2開點變為0，T3的SD輸出也變為0，繼續掃描到Network3，T3開點為0，那么M10.2未被置位。

B．如果發生在Network1的T3閉點之后，Network3的T3開點之前，（則T2是保持為1的），在掃描到T3開點時，T3的輸出值變為1，T3開點變為閉點，M10.2被置位。

C．如果發生在Network3的T3開點之后，那么在此周期內對m10.2不會產生置位，在下一周期（2m+1）,T3輸出值變為1了，所以在Network1里T3閉點變為開點，T2輸出變為0，掃描到Network2里，T2開點變為0，導致T3輸出值變為0，掃描到Network3里，T3開點變

1配方術語的含義
配方變量：配方畫面上通過輸入/輸出域顯示配方成分的數值；

圖1.

配方條目數值：配方視圖中用于顯示配方成分的數值，即配方每條數據記錄的數值；

圖2.

激活同步變量”Synchronize tags”： 需要配方條目數值與配方變量同步變化；
激活變量離線”Tags offline”： 配方變量的數據與PLC變量變化不同步；

圖3.

與……同步”Synchronization”： 需要操作單元與PLC提供公共通訊區，通過“數據信箱”區域指針作為區域指示器來控制操作單元與PLC之間數據記錄的同步傳送，并結合PLC作業或系統函數功能完成數據記錄的傳送。在操作單元與PLC之間每傳送一個數據記錄時，必須復位狀態字，這樣可防止未經允許的覆蓋數據。

圖4.

2配方數據記錄的傳送

圖5.

在配方視圖中，從HMI設備的配方存儲器加載配方數據記錄，或利用配方視圖的保存按鈕將其保存在HMI設備上的存儲器中。
在配方畫面中，從配方存儲器中將配方數據記錄的值加載至配方變量，保存時，將配方變量的值保存到配方存儲器內的一個配方數據記錄中。
根據組態的不同，配方畫面和PLC之間存在不同的傳送方式。

3根據操作模式劃分組態方法

3.1 Teach-in模式
運行時輸入數據記錄：要在不干擾當前正在進行的過程的前提下，在HMI設備上嘗試輸入生產數據用以獲取有效的數據值。 因此，不應將生產數據即刻傳送到PLC。

3.1.1組態步驟
A）新建配方（略）；
B）定義配方的存儲路徑；
C）勾選同步變量與變量離線---配方變量與PLC變量傳送數據；
D）添加配方視圖、顯示配方變量的I/O域到配方畫面上。

3.1.2運行結果

圖6.

配方條目數值與配方畫面的I/O域數值*，但與PLC變量不同。只有執行 ，PLC變量才會刷新。

3.2手動生產
通過配方視圖加載已存在配方的數據記錄值，以供在畫面上檢查或更正生產數據。

3.2.1組態步驟
A）創建配方及配方視圖；
B）定義配方的存儲路徑；
C）只激活同步變量，取消變量離線。

3.2.1運行結果

圖7.

變量在線，在配方視圖中加載一條數據記錄，配方條目數值與PLC變量同步變化。
若在畫面上添加了配方變量的輸入域，此時配方變量也是同步變化的。但當手動修改配方變量數值時，配方變量與PLC變量是同步變化的，配方視圖的條目數值不發生變化，也就是說，配方視圖到配方變量是單向的連接。

3.3自動生產
自動生產讓產品自動被執行。生產數據應從 HMI 設備中的配方存儲器中或外部存儲介質中直接傳送到 PLC。無需配方視圖。

3.3.1組態步驟
A）組態配方及顯示配方變量的I/O域；
B）定義配方的存儲路徑；
C）取消激活同步變量，則變量在線；
D）利用系統函數Set Data Record To PLC和Get Data Record From PLC或PLC作業執行數據記錄的調用。

3.3.2運行結果
配方變量與PLC變量即刻傳送數據，也就是配方變量與PLC變量數值是同步變化。

4根據傳送模式劃分組態方法
配方的數據記錄的傳送模式分為異步傳送與同步傳送。
異步傳送的方法有：通過配方視圖的按鈕執行上載 、下載 ；或通過組態的系統函數；或PLC作業。
同步傳送：結合“數據信箱”區域指針傳送數據記錄，可以避免誤傳送。

4.1同步傳送組態方法
1）激活傳送下的“與……同步”；

圖8.

2）創建數據信箱區域指針；

圖9.

3）激活選項下面的同步變量及變量離線。
4）傳送數據記錄的方式可以由PLC和HMI設備任一方發起，PLC利用PLC作業發起傳送，HMI設備可利用配方視圖的按鈕或調用系統函數發起傳送。
4.2運行結果

圖10.

執行數據傳送后，PLC變量與配方條目數值相同，“數據信箱”區域指針顯示傳送狀態。
傳送狀態通過“數據信箱”區域指針的狀態字顯示。有關“數據信箱”區域指針的定義可參考WinCC flexible的幫助文檔>通訊>SIMATIC S7>用戶數據區>區域指針>數據信箱。

4.3異步傳送方式
利用PLC作業傳送配方的數據記錄，作業號69(數據記錄由PLC->HMI)，等同于 ；作業號70(數據記錄由HMI->PLC)，等同于 。
或使用系統函數組態上載、下載按鈕，激活變量離線，利用Get Data Record Tags From PLC完成 ，利用Set Data Record Tags To PLC完成 。（若取消激活變量離線，則利用Get Data Record From PLC和Set Data Record To PLC完成上傳、下載功能。）
有關PLC作業的定義可參考WinCC flexible的幫助文檔>通訊>SIMATIC S7>用戶數據區>區域指針>PLC作業。