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1、SIMATIC TDC 用户指导手册 西门子 中国 有限公司 自动化与驱动集团技术支持部 赵欣 编 www PLC 1 目录 第一章 SIMATIC TDC 控制系统 3 1 1 TDC 概述和特点 3 1 2 TDC 的应用领域 5 1 3 TDC 的设计思想和优点 7 第二章 TDC 系统的硬件和软件 9 2 1 硬件架构 9 2 2 组态举例 15 2 3 图形化组态 18 2 4 技术数据 21 第三章 TDC 系统的组态 27 3 1 软件要求 27 3 2 描述和使用数据传输 27 3 2 1 数据的连续性 27 3 2 2 数据传输在同一 CPU 中同一任务中 28 3 2 3
2、数据传输在同一 CPU 中不同任务中 28 3 2 4 同一机架上数据传输在不同 CPU 的循环任务中 29 3 2 5 数据传输在不同 CPU 的中断任务中 30 3 2 6 减少死区时间 31 3 3 CPU 同步的意义和应用 33 3 3 1 时间同步 34 3 3 2 使本身的基本时钟与一个主 CPU 的基本时钟同步 34 3 3 3 使本身的基本时钟与一个主 CPU 的中断任务时钟同步 36 3 3 4 使本身的中断任务时钟与一个主 CPU 的中断任务同步 38 3 3 5 多站的同步 40 3 3 6 同步失败的响应 40 3 4 精确计算处理器的利用率 42 3 5 CPU 的循
3、环任务的工作方式 43 3 6 数据传输模式 43 3 6 1 握手数据传输模式 44 3 6 2 刷新数据传输模式 44 3 6 3 选择数据传输模式 45 3 6 4 复合数据传输模式 45 第四章 通讯组态 47 4 1 CPU 本地通讯 47 4 2 CPU CPU 之间通讯 60 4 3 Rack Rack 之间通讯 64 4 4 MPI 通讯 72 4 4 1 CP50MO 与 WinCC 通讯 72 4 4 2 CP50MO 与 OP27 通讯 87 4 5 PROFIBUS DP 通讯 102 4 5 1 CP50MO 作为主站 102 4 5 2 CP50MO 作为从站 11
4、2 4 5 3 CP50MO 同时作为主站和从站 116 www PLC 2 4 5 4 Shared Input 方式 126 4 5 5 CP50MO 与 MM440 的通讯 133 4 6 TCP IP 通讯 144 4 6 1 CP51M1 与 WinCC 的标准通讯 145 4 6 2 CP51M1 与 WinCC 的 PMC 通讯 156 4 6 3 CP51M1 与 CP443 1 通讯 TCP UDP 181 4 6 4 CP51M1 与第三方设备通讯 194 第五章 I O 组态 199 5 1 数字量的读入 输出 199 5 2 模拟量的读入 输出 203 5 3 检测增量
5、型编码器的输入 206 5 4 检测绝对值型编码器的输入 209 附录 212 A 在 COM PROFIBUS 中安装新的 gsd 文件 212 B 使用 Symtrace D7 可视化过程数据和逻辑分析 215 www PLC 3 第一章第一章 SIMATIC TDC 控制系统控制系统 1 1 TDC 概述和特点概述和特点 如果您是一家工厂建设单位或工程单位 需要为工厂运营单位开发高性能的自动化解决方 案 像金属冶炼 加工或输配电等领域 而您正在寻找一种模块化的自动化系统 其性能允许大型系统的闭环控制和计算 开环控制 和监视 信号传送和记录以及通讯 同时在使用全集成自动化系列技术和驱动系统
6、时 您还想降低成本 提高生产效率和竞争能 力 通过 SIMATIC TDC SIMATIC Technology and Drive Control 即工艺和驱动自动化系统 西门子可向您提供一种适用的多处理器自动化系统 尤其是驱动 能源和过程工程领域中的 大型工厂 SIMATIC TDC 擅长解决处理复杂的驱动 控制和通讯任务 在单一平台上拥有最大数量的 框架和最短的循环周期 是对 SIMATIC S7 理想的扩充 SIMATIC TDC 是一种集成在 SIMATIC 中的工艺和驱动自动化系统 其组态和编程也可使用SIMATIC 工具进行 因此 也是全集成自动化理念中的一部分 SIMATIC
7、TDC 由一个或多个模板机架组成 其中可以插入所需模板 多处理器运行方式可 以实现性能的几乎无限制扩展 使用 SIMATIC TDC 可以工厂操作员的指令变得高效 简 捷而经济 SIMATIC TDC 还是一种可靠而面向未来的系统 不但可以提高生产质量 而且还可以提高 生产效率 这一方面 SIMATIC TDC 得益于连续不断的研发 另一方面是长期可用性的保证 包括 备件 SIMATIC TDC的突出特性 模块化的系统结构 硬件可扩展 采样时间间隔短 可达100us 特别适用动态控制任务 中央处理器采用64位结构 具有最大性能 同步多处理器运行 每个机架最多可有20个CPU www PLC 4
8、 可最多同步耦合44个机架 使用STEP7组态工具进行图形化组态 连续功能图 CFC 和顺序功能图 SFC www PLC 5 1 2 TDC 的应用领域的应用领域 SIMATIC TDC 的潜在用户不只是那些工厂建设单位 而且还包括为工厂运营单位开发自动 化解决方案的工程与组态部门 尤其是以下领域 金属冶炼 金属加工 配电 输电 SIMATIC TDC 可用于 驱动系统的闭环控制 转矩 转速 位置 角度 角度偏 差和速度 尤其是几个驱动系统协同运行或驱动系统 之间的关系较复杂时 调节几个不同的物理变量 例如张力 压力等 计算工艺 过程变量 例如温度 SIMATIC TDC 可缩短运算循环 例
9、如设定点 1 ms 具有功能裕 量 可提供优秀的灵活性 SIMATIC TDC 的典型应用如下 金属冶炼和金属加工 拉丝设备 拉伸机 矫直机 弯曲机 拉直机 压机 圆弧形设备 轧机 镦锻设备 剪切机和卷取机 用于长距离输电的高压直流输送系统 例如船用电缆 用于稳定电力输送的无功补偿系统 例如电容器单元 电容器组 www PLC 6 www PLC 7 1 3 TDC 的设计思想和优点的设计思想和优点 借助于 SIMATIC TDC 的高性能 可以实现极短的循环时间 100 s 因此具有较高的输 出性能 显著提高生产效率 进而提高经济性能和竞争能力 通过应用 SIMATIC TDC 在改进功能性
10、的同时 高压直流输电系统 HVDC 的空间要求可 降低 50 使用 SIMATIC TDC 可以在单一平台上实现开环和闭环控制功能 由于部件数量大大减少 这可显著降低系统购置成本以及备件库存成本 通过使用经过广泛应用 测试的标准 SIMATIC 工具 还可大大降低工程与组态成本 用于硬件组态的 STEP 7 用于图形化组态的 CFC 工艺图 和SFC 流程控制图 另外 由于可以继续使用现有程序结构甚至是自有软件模块 用户已有经验可继续应用 同时标准 SIMATIC 组态工具的使用 还可大大降低维护和培训成本 丰富的诊断功能可 显著提高工厂的可用性水平 标准的一致性使用 例如通讯和HMI 标准
11、也使得 SIMATIC TDC 的使用非常简便 PROFIBUS DP 和工业以太网 SIMATIC WinCC和 SIMATIC 操作员面板 总之 SIMATIC TDC 具有以下优点 凭籍其最大的运算能力 可显著提高生产效率和竞争能力 降低购置成本 减少工程成本 全球通用标准 www PLC 8 www PLC 9 第二章第二章 TDC 系统的硬件和软件系统的硬件和软件 2 1 硬件架构硬件架构 SIMATIC TDC 是一种模块化的多处理器系统 由一个或多个机架组成 在机架上可以安装 CPU I O 模板和通讯模板 下表介绍了在TDC系统中使用的各个组件 机架 UR5213 电磁屏蔽 1
12、9 机架 UR5213 允许硬件扩展 具有较高的性能裕量 它适用于墙壁安装和箱 柜安装 配装有一个具有冷却和内部监控功能 的集成电源 总共有 21 个槽位用于扩展模板 并可通过 64 位背板总线连接 对于较高的性能要求 在一个机架内可最多有 20 个同步CPU 模 板多处理器运行 可有 44 个机架相互连接在 一起 中央处理单元 CPU551 中央处理单元 CPU551 适用于具有较高运 算要求的开环和闭环控制任务 它采用64 位 RISC 技术设计 拥有一个 32 MB的用户存 储器和插入式存储器模块 CPU 可保证严格根据可调的采样时间间隔 100 s 进行循环处理 对于每个循环 操 作系
13、统本身只需要 25 50 s 的循环时间 这 就意味着运算时间非常短 例如每个 PI 控 制器大约为 1 3 s 另外 CPU 还集成有 4 个具有报警能力的数字量输入和一个诊断接 口 www PLC 10 I O 模板 SM500 SM500 I O 模板提供有丰富的选项 用于连 接分布式I O 除了16点二进制输入 输出以 外 它还具有8点模拟量输入 输出以及4点积 分型模拟量输入 另外 还可连接4个增量位 置编码器和4个绝对值编码器 使用6个 LED 指示模板的运行状态 CP50MO 通讯模板 CP50MO 通讯模板 可提供高性能的通讯 用于 调试 过程控制 HMI 它们可以控制功能强大
14、的协议 MPI PROFIBUS DP 还为各种不同的 CPU 提供有一个1 MB 的 通讯存储器 CP5100 CP51M1 通讯模板 CP51M1 CP5100 通讯模板 CP51M1 和 CP5100 可提供高性 能的通讯 用于 调试 CP51M1 过程控制 HMI 它们可以控制功能强大的协议 TCP IP UDP ISO on TCP CP51M1 S7 CP51M1 CP5100需要组态在Slot18 21 CP51M1最多组 态4块在机架上 www PLC 11 CP52M0 CP52IO CP52A0 全局数据存储器 GDM 通过全局数据存储器 GDM 安装有 CP52x0 的大
15、量机架相互之间可以进行通 讯 运算能力几乎可以无限制扩展 通过 光纤电缆和共享存储器 可最多有 44 个 机架联网 除了几个机架之间的通讯之外 使用 GDM 还可实现同步 采样时间 时钟时 间 和报警功能 刷新时间 1ms 只有1个CP52M0在其中一个机架上且位于 Slot1 CP52IO与CP52M0位于同一个机架可组 态在Slot2 12 插槽盖板 SR51 如果机架中存在空余插槽 那么就可以利用插 槽盖板 这样有利于系统冷却和保证系统的 EMC特性 程序存储器模块MC500 MC510 MC521 用于存储由用户组态的处理器程序 硬件组态 和CFC 接口电缆 SC62 用于连接SM50
16、0模板 www PLC 12 接口电缆 SC63 用于连接SM500模板的数字输入 接口电缆 SC66 用于连接CPU模板上的数字输入模块 接口电缆 SC67 用于CPU模板与PG PC的连接 接口模块 SU12 电气上是一对一的连接 没有信号转换 10个螺钉型端子 www PLC 13 接口模块 SU13 电气上是一对一的连接 没有信号转换 50个螺钉型端子 接口模块 SB10 电气上是一对一的连接 没有信号转换 8个数字型I O LED显示 接口模块 SB60 电气上隔离 完成信号转换230V 24V 8数字输入 LED显示 接口模块 SB61 电气上隔离 完成信号转换48V 24V 8数字输入 LED显示 www PLC 14 接口模块 SB70 电气上隔离 完成信号转换24V 230V 8数字输出 LED显示 接口模块 SB71 8数字输出 完成信号转换25V 48V www PLC 15 2 2 组态举例组态举例 例子1 例子1中通过使用SC67把CPU551的串口与PC相连 通过SC66把CPU551的8DI输入口与接口 模块SB10或SB60或SB61或SU12相连 ww
