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1、 SIMATIC TDC 用户指导手册SIMATIC TDC User Guide SIEMENS A&D CS目录第一章SIMATIC TDC控制系统 (41.1 TDC概述和特点 (41.2 TDC的应用领域 (61.3 TDC的设计思想和优点 (8第二章 TDC系统的硬件和软件 (92.1 硬件架构 (92.2 组态举例 (152.3 图形化组态 (182.4 技术数据 (21第三章TDC系统的组态 (273.1软件要求 (273.2描述和使用数据传输 (273.2.1数据的连续性 (273.2.2数据传输在同一CPU中同一任务中 (283.2.3数据传输在同一CPU中不同任务中 (28
2、3.2.4同一机架上数据传输在不同CPU的循环任务中 (293.2.5数据传输在不同CPU的中断任务中 (303.2.6减少死区时间 (313.3 CPU同步的意义和应用 (333.3.1 时间同步 (343.3.2使本身的基本时钟与一个主CPU的基本时钟同步 (343.3.3使本身的基本时钟与一个主CPU的中断任务时钟同步 (363.3.4使本身的中断任务时钟与一个主CPU的中断任务同步 (393.3.5多站的同步 (403.3.6同步失败的响应 (403.4 精确计算处理器的利用率 (423.5 CPU的循环任务的工作方式 (433.6 数据传输模式 (443.6.1 握手数据传输模式 (
3、443.6.2 刷新数据传输模式 (443.6.3 选择数据传输模式 (453.6.4 复合数据传输模式 (46第四章通讯组态 (474.1 CPU本地通讯 (474.2 CPU-CPU之间通讯 (614.3 Rack-Rack之间通讯 (654.4 MPI通讯 (764.4.1 CP50MO与WinCC通讯 (764.4.2 CP50MO与OP27通讯 (94A&D Service & Support Page 2-2354.5 PROFIBUS-DP通讯 (1094.5.1 CP50MO作为主站 (1104.5.2 CP50MO作为从站 (1204.5.3 CP50MO同时作为主站和从站
4、(1244.5.4 Shared Input方式 (1354.5.5 CP50MO与MM440的通讯 (1434.6 TCP/IP 通讯 (1554.6.1 CP51M1与WinCC的标准通讯 (1564.6.2 CP51M1与WinCC的PMC通讯 (1704.6.3 CP51M1与CP343-1通讯(TCP/UDP (2014.6.4 CP51M1与第三方设备通讯 (216第五章 I/O组态 (2175.1 数字量的读入/输出 (2175.2 模拟量的读入/输出 (2215.3 检测增量型编码器的输入 (2245.4 检测绝对值型编码器的输入 (224附录 (226A.在COM PROFI
5、BUS中安装新的.gsd文件 (226B.使用Symtrace-D7 可视化过程数据和逻辑分析 (229A&D Service & Support Page 3-235第一章SIMATIC TDC控制系统1.1 TDC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时,您还想降低成本,提高生产效率和竞争能力。通过SIMATIC TDC (SIMATIC Technolo
6、gy and Drive Control,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 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
7、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:z模块化的系统结构,硬件可扩展z采样时间间隔短,可达100ms,特别适用动态控制任务z中央处理器采用64位结构,具有最大性能A&D Service & Support Page 4-235z同步多处理器运行,每个机架最多可有20个CPUz可最多同步耦合44个机架z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(S
8、FC A&D Service & Support Page 5-235A&D Service & SupportPage 6-2351.2 TDC 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: z 金属冶炼 z 金属加工 z 配电 z 输电SIMATIC TDC 可用于:z 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z 调节几个不同的物理变量( 例如张力、压力等 z 计算工艺/ 过程变量 ( 例如温度SIMATIC TD
9、C 可缩短运算循环 (例如设定点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: z 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z 用于长距离输电的高压直流输送系统,例如船用电缆z 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A&D Service & Support Page 7-235 1.3 TDC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
10、用 SIMATIC TDC,在改进功能性的同时,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。z用于硬件组态的 STEP 7z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
11、。标准的一致性使用,例如通讯和HMI 标准,也使得 SIMATIC TDC 的使用非常简便:z PROFIBUS DP 和工业以太网z SIMATIC WinCC 和 SIMATIC 操作员面板总之,SIMATIC TDC 具有以下优点:z凭籍其最大的运算能力,可显著提高生产效率和竞争能力z降低购置成本z减少工程成本z全球通用标准A&D Service & Support Page 8-235A&D Service & SupportPage 9-235第二章 TDC 系统的硬件和软件 2.1 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
12、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 19 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
13、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,操作系统本身只需要 25.50s 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 1.3s 。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。 A&D Service & SupportPage 10-235I/O 模板 SM500SM500 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
14、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(CP51M1CP5100需要组态在Slot1821。CP51M1最多组态4块在机架上。 A&D Service & S
15、upportPage 11-235CP52M0 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Slot212。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 A&D Service & SupportPage 12-235接口电缆 SC62 用于连接SM500模板接口电缆 SC63用于连接SM500模板的数
