SIMATIC TDC 系统入门培训(刘建军)

1、SIMATIC TDC 系统入门培训热轧厂热轧厂 自动化室自动化室刘建军刘建军主要内容TDC系统概述1TDC通讯概述2TDC硬件介绍3TDC软件介绍4一、TDC系统概述v SIMATIC TDC定义定义: Technology & Drive Controller，即工艺和传，即工艺和传动控制器。它是基于动控制器。它是基于VME64的新型控制系统，每个的新型控制系统，每个机架有机架有21个插槽，最多可以安装个插槽，最多可以安装20个个CPU。一个。一个TDC系统通过系统通过GDM网络最多可以连接网络最多可以连接44个机架，个机架，即一个即一个TDC系统理论上最多可以集成系统理论上最多可

2、以集成836个个CPU。TDC的前期同类型控制器的比较的前期同类型控制器的比较v同属于工艺及传动控制系列的控制器有同属于工艺及传动控制系列的控制器有T400、 FM458、 SIMADYN D和和TDC。vT400是将工艺技术集成到传动（即是将工艺技术集成到传动（即MATERDRIVES和和DC Master）里，安装于）里，安装于传动控制柜里，可实现快速控制和计算。传动控制柜里，可实现快速控制和计算。vFM458是将工艺技术集成到是将工艺技术集成到S7-400里的一种里的一种控制器，安装于控制器，安装于S7-400机架里，可实现快速控机架里，可实现快速控制和计算。制和计算。vSIMADYN

3、D是采用是采用64位位CPU进行多值计算，进行多值计算，每个机架最多可安装每个机架最多可安装8个个CPU。它和。它和TDC一样，一样，最小循环周期都是最小循环周期都是0.1ms，都属于，都属于D7系列产品。系列产品。vTDC是是SIMADYN D的升级换代产品。的升级换代产品。二、TDC通讯概述vTDC系统属于多处理器系统，多个系统属于多处理器系统，多个CPU处理器可处理器可以同步运行。以同步运行。TDC机架内的所有模块都通过高性机架内的所有模块都通过高性能的能的64位背板总线相连，通讯的周期时间可达位背板总线相连，通讯的周期时间可达100s。v分布式外设可以通过分布式外设可以通过Profib

4、us DP接口与接口与TDC以主从站的方式连接通讯。以主从站的方式连接通讯。v可以通过带宽为可以通过带宽为100Mbit/s的的TCP/IP接口，接口，可以将多个可以将多个SIMATIC工作站、上位工作站、上位PC机及其它机及其它厂家工作站连接起来，并实现高可靠性通讯。厂家工作站连接起来，并实现高可靠性通讯。GDM网络vGDM：Global Data Memory,即全局数据存即全局数据存储器，如下图所示。储器，如下图所示。GDM是是TDC自动化系统的自动化系统的控制中心，它实现了控制中心，它实现了TDC机架间的快速通讯及自机架间的快速通讯及自诊断功能。机架间的距离最远可以达到诊断功能。机架间

5、的距离最远可以达到700米。米。GDM网络v下面是一个下面是一个GDM的典型配置图：的典型配置图：GDM网络v不同的用户通过光纤于中心不同的用户通过光纤于中心GDM相连接。每一相连接。每一块接口模块块接口模块CP52I0都可以连接都可以连接4个个TDC机架。机架。vGDM网络使得机架间数据通讯带宽可达网络使得机架间数据通讯带宽可达640M，因此对于一个典型的具有因此对于一个典型的具有10个机架的个机架的TDC系统系统而言，数据刷新率可以达到低于而言，数据刷新率可以达到低于1.0ms。三、TDC的硬件介绍v注意：注意：TDC在运行起来之后，可以热插拔外部存在运行起来之后，可以热插拔外部存储器卡，

6、但是在重新启动储器卡，但是在重新启动CPU前必须插上外部存前必须插上外部存储器卡。原因是储器卡。原因是CPU在启动时，要把外部存储器在启动时，要把外部存储器卡卡PCMCIA内的用户程序读到内存内的用户程序读到内存RAM里，在里，在TDC在正常运行时使用内存在正常运行时使用内存RAM里的程序。里的程序。v机架：现在市场上流行的机架只有一种，型号为机架：现在市场上流行的机架只有一种，型号为UR5213，它包含了电源及背板总线。，它包含了电源及背板总线。v备用电池必须为西门子专用电池，原先是两块备用电池必须为西门子专用电池，原先是两块1.5V的电池，现在是一块的电池，现在是一块3.6V的电池。的电池

7、。 CPU模块模块v CPU有有CPU550和和CPU551两种类型，现在两种类型，现在CPU550已经停产，现在市场流行和我们项目中正在使用的都是已经停产，现在市场流行和我们项目中正在使用的都是CPU551。v 它是针对开闭环控制任务设计，对处理性能要求极高，具它是针对开闭环控制任务设计，对处理性能要求极高，具有有RISC（reduced instruction set computer) R5000处理器的处理器的64位位CPU。v 周期时间可达周期时间可达100sv 具有具有8个数字量输入个数字量输入v 串行接口用于诊断、服务和下载到处理器程序串行接口用于诊断、服务和下载到处理器程序 注

8、意：首次下载程序只能用注意：首次下载程序只能用RS232串口（串口（DUST1)，以，以后可以采后可以采RS485接口（接口（MPI 口）。口）。输入/输出模块SM500v 输入输入/输出模块类型只有一种输出模块类型只有一种SM500型，每个型，每个SM500模块都具有模块都具有3个个50针的插座接口。针的插座接口。v 每个机架中所安装的输入每个机架中所安装的输入/输出模块数量不受限值，模块输出模块数量不受限值，模块的输入的输入/输出通道可以根据不同的输出通道可以根据不同的CPU模块进行利用。模块进行利用。v 每个每个SM500模块具有：模块具有： 8个模拟量输入个模拟量输入 4个积分型的模拟

9、量输入个积分型的模拟量输入 8个模拟量输出个模拟量输出 16个二进制数字量输入个二进制数字量输入 16个二进制数字量输出个二进制数字量输出 4个增量型编码器输入个增量型编码器输入 4个绝对值型编码器输入个绝对值型编码器输入通讯模块v CP50M1或或CP50M0安装于安装于TDC机架，带机架，带2个个DP/MPI接口，负责与分布式从站通讯及机架内接口，负责与分布式从站通讯及机架内CPU之之间的通讯。间的通讯。v CP51M1或或CP5100安装于安装于TDC机架，带有机架，带有IE接口，接口，用以连接以太网，可用于机架间通讯，可连接用以连接以太网，可用于机架间通讯，可连接HMI及上及上位机。位

10、机。 CP51M1不限插槽，不限插槽， CP5100只限只限18-21插槽。插槽。v CP52A0为为GDM缓存模板，安装于缓存模板，安装于TDC机架，每个只有机架，每个只有一个一个FO接口，用于和接口，用于和GDM的通讯。的通讯。v CP52I0为为GDM接口模板，安装于接口模板，安装于GDM机架的机架的2-12号号插槽，每个模板有插槽，每个模板有4个个FO接口，用于和接口，用于和TDC机架的通讯。机架的通讯。v CP52M0为为GDM存储器模板，安装于存储器模板，安装于GDM机架的机架的1号号插槽，用于和插槽，用于和PDA的通讯。的通讯。四、TDC软件介绍vTDC的软件平台为的软件平台为S

11、IMATIC Manager，在此，在此软件平台基础上需要安装软件平台基础上需要安装D7-SYS和和CFC (continuous function chart)及及SFC (sequential function chart)软件包，软件包，SFC为可选项包。为可选项包。vSIMATIC Manager、 D7-SYS、CFC和和SFC集成起来统称为集成起来统称为SIMATIC D7-ES。D7-SYS系统CFC和PCS7系统CFC的区别vD7-SYS系统的CFC和PCS7系统的CFC是不同的。vD7-SYS系统的CFC，即SIMADYN D和TDC的CFC系统程序是以T为中断，共有5个循环

12、中断（以T0为基准（以ms为单位），T1T5分别为T0的倍数，如：T1=1T0,T2=4T0,T3=16T0,T4=64T0, T5=256T0。）vPCS7系统的CFC是将循环中断的时间放到OB32OB35的循环中断组织块中，分别是：OB32为1s，OB33为0.5s，OB34为0.2s，OB35为0.1s。硬件配置v硬件选择：硬件选择：“硬件目录硬件目录”定义了可以配置的模块，定义了可以配置的模块，可通过拖放操作来配置这些模块，配置模块的同可通过拖放操作来配置这些模块，配置模块的同时预设其属性。时预设其属性。v设置参数：不同类型的模块可能具有不同的参数。设置参数：不同类型的模块可能具有不同

13、的参数。例如，处理器模块例如，处理器模块CPU中的参数有基本周期时间中的参数有基本周期时间T0、周期时间、周期时间T1-T5和地址。和地址。v编译存盘：编译存盘：TDC的硬件配置不必像的硬件配置不必像S7系统的硬系统的硬件配置一样，配置完后必须下装到件配置一样，配置完后必须下装到CPU中。中。TDC的硬件配置可以连同编译后的用户程序（功能图）的硬件配置可以连同编译后的用户程序（功能图）一起下装到一起下装到CPU中。中。硬件配置的一个实例硬件配置的一个实例v 下面是精轧机架下面是精轧机架1机架控制部分的一个处理器模块机架控制部分的一个处理器模块CPU中中基本周期时间基本周期时间T0、周期时间、周

14、期时间T1-T5配置的一个实例配置的一个实例:输入/输出模块SM500配置实例v 下面是精轧机架公用部分下面是精轧机架公用部分输入/输出模块SM500配置的一的一个实例个实例:CFC连续功能图vCFC软件的基础是功能块，所有功能块都可以通软件的基础是功能块，所有功能块都可以通过拖拽的方式放入过拖拽的方式放入CFC图中，再根据所需的数据图中，再根据所需的数据流组态并连接。流组态并连接。v功能块集中保存在库中，标准库随功能块集中保存在库中，标准库随CFC一起提供。一起提供。v一个一个CFC图包含一个或多个子图或分区图包含一个或多个子图或分区（A,B,Z等），一个分区包含等），一个分区包含6个页面。

15、个页面。vCFC页面包含带模块的模块区域和左右两侧的边页面包含带模块的模块区域和左右两侧的边格栏，其中输入信号位于左侧，输出信号位于右格栏，其中输入信号位于左侧，输出信号位于右侧。侧。CFC图例图例v下面是下面是CFC功能图的一个实例：功能图的一个实例：CFC设置v所有的参数都得在块调用时进行预设值，如块输所有的参数都得在块调用时进行预设值，如块输入点的值、块名称、周期时间和顺序。可以在默入点的值、块名称、周期时间和顺序。可以在默认值的情况下改变周期时间和顺序预设值。认值的情况下改变周期时间和顺序预设值。v必须为块输入点设置一个常数值或一个连接，输必须为块输入点设置一个常数值或一个连接，输出可

16、以处于开放状态（证明未使用）。出可以处于开放状态（证明未使用）。v用鼠标先后点击功能块上的输入和输出，就可以用鼠标先后点击功能块上的输入和输出，就可以在输入和输出之间建立连接。条件是被连接的块在输入和输出之间建立连接。条件是被连接的块必须位于同一个必须位于同一个CPU上，且所要连接输入上，且所要连接输入/输出输出的数据类型必须相同。的数据类型必须相同。v当连接到另一个当连接到另一个CFC页面时，连接被引到边格栏页面时，连接被引到边格栏上，并且生成一个交叉引用。双击交叉引用可以上，并且生成一个交叉引用。双击交叉引用可以迅速切换到引用所指的位置。迅速切换到引用所指的位置。数据类型简写简写全称全称定

17、义定义位数位数BOBOOL逻辑型逻辑型8BYBYTE8位顺序数字型位顺序数字型8DIDINT双整数型双整数型32DWDWORD32位顺序数字型位顺序数字型32GVGLOBAL连接到全局操作数型连接到全局操作数型-IINT整数型整数型16RREAL浮点数型浮点数型32SSTRING任意长度的字符串型任意长度的字符串型200个字节个字节TSSDTIME以以TDC或或SIMADYN D格式下的格式下的高分辨率时间段高分辨率时间段32WWORD16位顺序字型位顺序字型16全局操作数全局操作数全局操作数是块的输入或输出上的互联，对于任一全局操作数是块的输入或输出上的互联，对于任一全局变量都必须连接有地址

18、。全局操作数可以是：全局变量都必须连接有地址。全局操作数可以是：v $信号，它们只用于在同一个信号，它们只用于在同一个TDC站上不同站上不同CPU的功能的功能块之间的互联；块之间的互联；v ！信号，即虚拟连接，是块连接之间看不见的连接，！信号，即虚拟连接，是块连接之间看不见的连接，CFC图上并未画上任何连接，而只是生成在边格栏上，可连接图上并未画上任何连接，而只是生成在边格栏上，可连接本本CPU内块，也可连接本机架内其它内块，也可连接本机架内其它CPU里的块；里的块；v *符号硬件地址，该硬件地址是为模块的一个或多个相关符号硬件地址，该硬件地址是为模块的一个或多个相关端子指定的符号名称，该符号

19、地址在端子指定的符号名称，该符号地址在HW-Confi中定义中定义v OP连接，即与连接，即与SIMATIC OP进行通讯的连接；进行通讯的连接；v 过程中断过程中断ID，即事件触发型中断，在，即事件触发型中断，在HW-Confi中定义中定义v 名称引用，如消息系统名。名称引用，如消息系统名。CFC的两个插入命令v插入位置的前导块（插入位置的前导块（Predecessor for the Insertion Position):该菜单命令将选中的功该菜单命令将选中的功能块定义为随后将插入块的前导块。当前的前导能块定义为随后将插入块的前导块。当前的前导块指向处理顺序中功能块要插入的位置（即周期块

20、指向处理顺序中功能块要插入的位置（即周期时间及在本周期段内的序列位置）。时间及在本周期段内的序列位置）。 注意：在测试模式下在线插入块时，设置前导块注意：在测试模式下在线插入块时，设置前导块尤为重要。尤为重要。v转到插入位置（转到插入位置（Go To Insert Point)：要改：要改变块的位置时，使用该功能。变块的位置时，使用该功能。CFC程序运行顺序程序运行顺序v所有所有CFC程序都放在程序都放在T1-T5里，如里，如T1=4ms,T2=16ms,T3=64ms,T4=256ms,T5=1024ms，则所有在，则所有在T1内的程序每内的程序每4ms循环扫描一次，所有在循环扫描一次，所有

21、在T2里的程序每里的程序每16ms循环扫描一次，以此类推。循环扫描一次，以此类推。v下面实例表示的是在同一个下面实例表示的是在同一个T5里的第里的第11组程序组程序里的第里的第40个功能块。个功能块。CFC的运行顺序为，在同一的运行顺序为，在同一个个T内，按序列从第一组程序开始往后执行；同内，按序列从第一组程序开始往后执行；同样，在同一个程序组内，按序列从第一个功能块样，在同一个程序组内，按序列从第一个功能块开始往后执行。开始往后执行。编译及下载程序CFC程序v编译：在编译编译：在编译CFC功能图程序之前，必须对工作功能图程序之前，必须对工作站的硬件配置进行一致性检查并保存。在站的硬件配置进行

22、一致性检查并保存。在CFC中，中，CPU的所有功能图总是被编译成一个可执行的应的所有功能图总是被编译成一个可执行的应用程序，并自动链接和装载所有需要用到的程序用程序，并自动链接和装载所有需要用到的程序块。块。v下载：程序在下载：程序在CPU上运行之前必须先装入上运行之前必须先装入CPU的的程序存储器，并在程序存储器，并在CPU重启时将程序读到重启时将程序读到CPU的的内存内存RAM里。里。 可在线和离线下载应用程序：可在线和离线下载应用程序： 离线下载：这种情况仅适用于具有独立存储卡离线下载：这种情况仅适用于具有独立存储卡（闪存卡）的（闪存卡）的CPU模块。将存储卡安装在一个模块。将存储卡安装

23、在一个PCMCIA连接器中执行离线下载。连接器中执行离线下载。 编译及下载程序CFC程序 在线下载：在线下载：CPU接口（接口（X01）被集成到了操作系统中，）被集成到了操作系统中，因此可作为联机接口。成功组态之后，组态的接口只能用因此可作为联机接口。成功组态之后，组态的接口只能用作在线下载接口。作在线下载接口。v 在线接口：需要在线接口的目的是为了内部查看控制系统在线接口：需要在线接口的目的是为了内部查看控制系统（测试模式）或在线下载应用程序。可用下面两种在线下（测试模式）或在线下载应用程序。可用下面两种在线下载接口：载接口： 1）RS232接口（接口（DUST1），对于），对于CPU就是就

24、是X01口，口， 通过此接口只能对本通过此接口只能对本CPU进行访问。进行访问。 2）RS485多点接口（多点接口（MPI），此接口在通讯模块上，），此接口在通讯模块上， SS52、CP50M0/CP50M1。 如果要允许访问机架中的所有如果要允许访问机架中的所有CPU，按照，按照“service”实实 用程序组态该中央接口，可组态用程序组态该中央接口，可组态DUST1或或MPI协议。协议。 注意：下载时千万不要掉电，也不要设置屏保。注意：下载时千万不要掉电，也不要设置屏保。中央服务功能v 中央服务：可以通过子机架中组态的中央服务：可以通过子机架中组态的DUST1或或MPI（常（常用）链路访问

25、该机架中的各用）链路访问该机架中的各CPU。这需要如下组态：。这需要如下组态： 1）每个子机架中必须有一次）每个子机架中必须有一次: -DUST1连接或连接或MPI连接（连接（CFC块为块为MPI） 2）每个）每个CPU中至少有一次：中至少有一次： -服务功能块服务功能块”SER“的连接的连接v “SER”连接用于将连接用于将CPU耦合连接到哪一个模块的哪一个耦合连接到哪一个模块的哪一个端口。端口。CTS端指定耦合模块和接口，端指定耦合模块和接口，US端指定一个通道端指定一个通道名和地址段名和地址段1。 通道名称：最多通道名称：最多6个字符；个字符；ASCII字符、点号和字符、点号和除外；除外

26、；数据接口上的通道名称必须唯一；通道名后必须输入数据接口上的通道名称必须唯一；通道名后必须输入”.“ 地址段地址段1：即：即CPU的插槽号，标准情况下必须有两位数位的插槽号，标准情况下必须有两位数位v 注意：注意：MPI块和块和SER块都必须放在扫描周期块都必须放在扫描周期 32msTA256ms以内。以内。中央服务功能编程示例 GDM耦合vGDM耦合中央块：为耦合中央块：为GDM耦合提供初始化、激耦合提供初始化、激活和监视功能。组态期间必须考虑下列方面：活和监视功能。组态期间必须考虑下列方面： -必须为机架组态一个耦合中央块必须为机架组态一个耦合中央块 -耦合中央块没有发送和接收功能耦合中央

27、块没有发送和接收功能 -所有耦合中央块的周期时间都必须组态为所有耦合中央块的周期时间都必须组态为32msTA256msv下面是对下面是对GDM耦合中央块耦合中央块SRACK配置示例：配置示例：GDM耦合机架名称的设置Profibus DP网络组态网络组态v Profibus DP耦合组态功能块耦合组态功能块PRODP:波特率和波特率和Profibus 地址可以在地址可以在PRODP里定义，也可以通过里定义，也可以通过COM PROFIBUS软件包进行定义。软件包进行定义。 在块在块PRODP里，里，BDR端为波特率（默认为端为波特率（默认为5，即，即1.5M），），SLA端为主从设定端（设为端

28、为主从设定端（设为0为主站，其它为为主站，其它为从站）。从站）。v 地址连接地址连接AT和和AR配置格式为配置格式为ChannelName.AddressStage1.AddressStage2 ChannelName： -最多最多8个字符（个字符（ASCII字符、点号和字符、点号和除外）除外） -访问同一个通讯模块的收发功能块必须具有不同的通道访问同一个通讯模块的收发功能块必须具有不同的通道名。名。 Profibus DP网络组态网络组态 AddressStage1：从站：从站Profibus地址定义为地址段地址定义为地址段1 -对每个收发通道只能分配一次从站对每个收发通道只能分配一次从站P

29、rofibus地址地址 -数值范围：数值范围：0，3-123（0表示该站从站）表示该站从站） AddressStage2:最多包括最多包括2个字符个字符 -第一个字符为字节顺序：第一个字符为字节顺序： 为为“1”表示数据按照表示数据按照“Motorola格式格式”传输，即最高传输，即最高有效字节在最低有效字节之前，有效字节在最低有效字节之前，PLC属于此类传输方式；属于此类传输方式； 为为“0”表示数据按照表示数据按照“Intel”格式传输，即最低有效字格式传输，即最低有效字节在最高有效字节之前，节在最高有效字节之前，TDC和和PC属于此类传输方式。属于此类传输方式。 -第二个字符可选第二个字符可选Profibus DP网络组态示例网络组态示例以太网络组态连接v 所允许的协议包括所允许的协议包括TCP/IP和和UDP。v 与与TCP/IP相比，相比，UDP实现了伙伴站点间更快的通讯，实现了伙伴站点间更快的通讯，但是伴随而至的是数据的安全性受限。但是伴随而至的是数据的安全性受限。以太网络组态连接v 以太网组态程序块为以太网组态程序块为TCPIP,SER块块US端的地址段