西門子模塊6ES7 211-1BE40-0XB0

1.1 簡介

　　標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET IO分布式自動化結(jié)構(gòu)中包含多數(shù)處理周期，參考圖 1 標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET IO分布式結(jié)構(gòu)，且這些處理周期不同步：

　　圖 1 標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET IO分布式結(jié)構(gòu)

　　這些處理周期包括：

　　讀取輸入信號的 I/O 子模塊的周期 (T1)

　　ET 200 背板總線的周期（T2、T6）

　　PROFINET IO周期（T3 和 T5）

　　CPU 上的程序執(zhí)行周期 (T4)

　　I/O 子模塊的信號輸出周期 (T7)

　　輸入信號在該過程中被檢測并在用戶程序中進行處理；相應(yīng)的響應(yīng)與輸出組件互連。各個周期形成了一個順序，而過程響應(yīng)時間在非同步周期中可能會產(chǎn)生巨大波動。

　　周期 T2 到 T6 的長度主要取決于中斷、診斷服務(wù)等非周期性元素以及用戶程序的非周期性數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)記錄）。不帶等時屬性的異步元素致使過程響應(yīng)時間的不確定。

　　循環(huán)中斷（例如 OB35）處于激活狀態(tài)時，將始終以相同的時間間隔來執(zhí)行用戶程序。因此，用戶程序和 I/O 數(shù)據(jù)采集只能在某些條件下進行同步。

　　PROFINET系統(tǒng)提供了一個可靠的基本時鐘。“Isochronous mode"（等時模式）系統(tǒng)屬性在 SIMATIC 系統(tǒng)中啟用了恒定的周期時間，SIMATIC 系統(tǒng)在總線系統(tǒng)上進行了嚴(yán)格地確定?！癐sochronous mode"（等時模式）系統(tǒng)屬性將 SIMATIC 自動化解決方案與等距離 PROFINET IRT相結(jié)合。也就是說：

　　讀取輸入數(shù)據(jù)時與 IRT 周期保持同步；同時讀取所有的輸入數(shù)據(jù)。

　　處理 I/O 數(shù)據(jù)的用戶程序通過同步周期中斷 OB（即 OB61 到 OB64）與 IRT的周期TDC同步。

　　數(shù)據(jù)輸出與IRT周期保持同步；所有的輸出數(shù)據(jù)同時生效。

　　傳輸所有輸入和輸出數(shù)據(jù)時保持一致性。也就是說，過程映像的所有數(shù)據(jù)在邏輯上相關(guān)聯(lián)，并且均基于相同的定時。

　　將 I/O讀取周期的開頭提前（提前的時間為偏移時間 Ti），以使所有的輸入數(shù)據(jù)可供在下一個IRT周期開始時在 PN子網(wǎng)中傳輸。該偏移時間 Ti可由用戶進行組態(tài)，也可在 STEP 7中自動確定。

　　PROFINET通過PN子網(wǎng)將輸入數(shù)據(jù)傳輸至 IO控制器。調(diào)用同步周期中斷 OB（OB61、OB62、OB63 或 OB64）。同步周期中斷 OB中的用戶程序決定過程響應(yīng)，并及時提供輸出數(shù)據(jù)供下一個 IRT周期開始時使用。IRT周期的長度可在 STEP 7 中自動定義，也可由用戶進行定義。

　　即時提供輸出數(shù)據(jù)供下一個 IRT周期開始時使用。在等時運行（即與時間 To同步）的方式下，通過PN子網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至IO設(shè)備并傳送至過程。

　　結(jié)果結(jié)果過程響應(yīng)時間：從“Ti + TDC + To"至“Ti + (2 x TDC) + To"，即對應(yīng)從輸入終端到輸出終端的傳輸。具有典型響應(yīng)時間的等時模式時序圖，參考圖 2 等時模式處理。

　　圖 2 等時模式處理

　　Step7系統(tǒng)會自動設(shè)置相同的Ti和To，這樣可以同時捕獲輸入信號和輸出一致性的輸出信號。等時模式具有如下優(yōu)點：

　　當(dāng)檢測值的獲取需要同步時，運動必須協(xié)調(diào)，處理響應(yīng)必須定義和同時發(fā)生

　　同時獲取信號用于過程處理，檢測和運動控制

　　2 PROFINET IRT High Performance組態(tài)

　　2.1 示例組態(tài)

　　使用一個例子來描述PROFINET IRT等時模式，如圖 3 PROFINET IO系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。

　　圖 3 PROFINET IO系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

　　IO控制器使用CPU319-3PN/DP v3.2，其中端口1連接SCALANCE X204IRT v4交換機端口1，交換機的兩個端口2和端口3分別連接ET200S IM151-3PN HS v3.0 (6ES7 151-3BA60-0AB0)的端口1上，其中ET200S IM151-3PNHS的端口2連接另外一臺ET200S IM151-3PN v7.0(6ES7 151-3BA23-0AB0)。在同步域內(nèi)，所有設(shè)備都必須支持IRT，即集成ERTEC控制器。同步域內(nèi)的設(shè)備采用IRT的等時模式，同步域外的設(shè)備采用RT通訊方式。

　　在Step7中對其進行硬件組態(tài)，圖 4 硬件組態(tài)。根據(jù)實際的設(shè)備名稱設(shè)置設(shè)備名，參考圖 3 PROFINET IO系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。

　　圖 4 硬件組態(tài)

　　點擊總線"Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)"總線，右鍵彈出菜單選擇“PROFINET IO Topology…"，彈出拓撲編輯器對話框。點擊“Graphic View"標(biāo)簽頁，根據(jù)實際的端口連接對PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)進行組態(tài)。參考圖 5 編輯拓撲信息。

　　圖 5 編輯拓撲信息

　　然后再次點擊總線"Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)"總線，右鍵彈出菜單選擇“PROFINET IO Domain Management…"，彈出同步域管理對話框，雙擊“SIMATIC 300(1)/PN-IO"，即IO控制器CPU319-3PN/DP，彈出設(shè)備屬性對話框，在同步角色中選擇“Sync master"，設(shè)置為同步時鐘主站。參考圖 6 設(shè)置同步時鐘主站。

　　圖 6 設(shè)置同步時鐘主站

　　然后配合“Ctrl"鍵，通過鼠標(biāo)選中除了IM151-3PN的其它IO設(shè)備，點擊“Device Properties"按鈕，設(shè)置所選中的IM151-3PNHS以及SCALANCE X204IRT交換機設(shè)置同步時鐘從站，并選擇IRT Option為“High performance"。參考圖 7 設(shè)置同步時鐘從站和high performance。

　　圖 7 設(shè)置同步時鐘從站和high performance

　　設(shè)置完畢后的同步域管理對話框，參考圖 8 同步域管理對話框。設(shè)置發(fā)送時鐘Send clock為1.0ms，該時間就是等距的通信周期TDC。

　　圖 8 同步域管理對話框

　　點擊對話框中的“Details…"按鈕，彈出同步域詳細信息，其中黃色部分為CPU端口（發(fā)送或接收）的IRT預(yù)留帶寬部分，IRT high performance數(shù)據(jù)在這部分預(yù)留的時間段內(nèi)進行傳輸，亮綠色為CPU端口（發(fā)送或接收）的RT預(yù)留帶寬部分。其它暗綠色部分為開放的帶寬，允許TCP/IP等或其它的RT數(shù)據(jù)通信。點擊OK結(jié)束設(shè)置。參考圖 9 同步域詳細信息。

　　圖 9