西门子6ES7307-1KA02-0AA0

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CPU上具备了一个适合于快速控制过程的实时的操作系统。

　　这种实时操作系统可对包含不同执行层次的执行系统进行组织。

　　执行系统

　　SIMOTION 执行系统会区分系统执行层和用户执行层（任务）：

　　对系统进行总体操作所需的系统任务处理操作。通过工艺对象，将在 SERVO、IPO 和 IPO2 系统任务中执行闭环位置控制和特性参数计算。

　　系统会定期执行系统任务。可以系统循环时钟。

　　具有不同执行特性的执行层可用于与任务有关的用户编程（用户程序任务）。

　　执行层定义了执行系统中程序的时间顺序。每个执行层都包含一个或多个任务。具体用户程序分配给这些任务。

　　所有程序（因而所有任务）都可执行 PLC、工艺和运动控制任务。

　　任务相关执行的任务类型为：

　　同步任务

　　循环任务

　　顺序任务

　　时间触发的任务，以及

　　中断驱动的任务

　　同步任务与系统任务以及变频器的控制循环或等时同步 PROFIBUS/PROFINET 平行运行。

　　借助于这些同步任务，整个应用处于等时同步模式下（应用程序 ? 驱动器 ? I/O）。其结果是反应时间短，并且该应用易于复写。

　　应用程序具有以下执行层：

　　启动任务

　　一旦操作模式从停止过渡到运行，StartupTask立即执行，控制系统启动。

　　背景任务

　　BackgroundTask是循环执行的，并应用于一

　　同一MotionTask中，指令序列通常连续执行，例如，下一指令仅在当前指令完成时才开始。

　　在这些等待时间期间，MotionTasks 不需要任何 CPU 时间，但会在接收到等待事件时立即做出响应。

　　同步任务

　　在伺服同步用户任务中，可在伺服级实现对时间要求严格的终端-终端 I/O 响应，或快速影响整定值（与技术功能对象（如位置控制器）的系统循环 SERVO 同步）。

　　IPO 同步用户任务在插补循环 IPO 或减速循环 IPO2 前可即时同步开始执行。

　　可实现快速的运动控制反应以及闭环控制任务，这些闭环控制任务中，实际值的 度和设点的输出必须同步。

　　技术功能对象的参考变量在系统循环 IPO 和 IPO2 中进行计算。

　　因此，用户程序与驱动的控制周期和I/O的处理同步。同步确保了短反应时间，尤其是确定性的、可重现的机器行为。

　　DCC 任务

　　驱动控制图（选项）采用上述的同步任务。此外，能在各个块上分配更高的同步执行水平（DCC的特殊任务）。

　　中断任务

当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。

（ 7 ）进行软件测试

程序输入 PLC 后，应*行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

（ 8 ）应用系统整体调试

在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可*行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。

（ 9 ）编制技术文件

系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。

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PLC 硬件系统设计

1 ． PLC 型号的选择

在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。

在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

（ 1 ）对输入 / 输出点的选择

盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（ 2 ）对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器/ 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（ 3 ）对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（ 4 ）根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（ 5 ）对在线和离线编程的选择

离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（ 6 ）据是否联网通信选型

若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（ 7 ）对 PLC 结构形式的选择

在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。

　　有几个时间控制任务。呼叫周期是参数化的。定期执行的任务通常放在此处。

　　搣中断任务攠

　　InterruptTasks 用于快速响应利用中断发出信号的内部事件。InterruptTasks 可由系统中断（如报警和超时）激活，或由用户中断激活。

　　关机任务

　　当过渡到停止模式时，调用ShutdownTask。可在此处定义转换到此系统状态的特定行为。

　　所有任务都可有一套完整的指令。例如，可在当前定位指令上添加另一运动，它是来自由用户中断任务触发的MotionTask：

　　SIMOTION应用的任务结构

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技术功能包的运行层级

　　可以面向具体对象来设置运动控制工艺对象的执行周期。

　　工艺对象在执行层 SERVO 周期和 IPO 周期或 IPO2 周期内执行，这些周期与 PROFIBUS 或 PROFINET 周期同步。

　　IPO/IPO2 循环中的指令评估和运动控制

　　SERVO 周期内的位置和整定值控制

　　SIMOTION D435?2 DP/PN、D445­2 DP/PN 和 D455?2 DP/PN 控制单元具有一个附加运行层（SERVOFast，IPOFast）。

　　通过这个附加的运行层，可更高效地利用控制器性能。根据所需的动态性能，电气和/或液*可在一个慢速总线系统和一个快速总线系统间分布。

　　例如，可以用需要较少资源的毫秒级周期时间对电气定位驱动器进行控制，同时，可以用较高的动态响应和较短周期时间对液压机的压力控制轴进行控制。

　　通过运行层（SERVOFast，IPOFast），还可实现快速的 I/O 处理，例如，结合使用高速 PROFINET I/O 模块时。

　　执行系统的其它特性

　　操作状态- 运行、停止、用户停止（Stop User程序，用于测试和调试）

　　输入/输出的过程图象，按BackgroundTask、SynchronousTasks 和 TimerInterruptTasks分开。