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Siemens SIMATIC S7-1500 Funktionshandbuch
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Siemens SIMATIC S7-1500 Funktionshandbuch

Zyklus- und reaktionszeiten
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Zyklus- und Reaktionszeiten
SIMATIC
S7-1500
Zyklus- und Reaktionszeiten
Funktionshandbuch
02/2014
A5E03461503-02
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Vorwort
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Wegweiser Dokumentation
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Programmbearbeitung
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Zyklische
Programmbearbeitung
Ereignisgesteuerte
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Programmbearbeitung
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Verwandte Anleitungen für Siemens SIMATIC S7-1500

Inhaltszusammenfassung für Siemens SIMATIC S7-1500

  • Seite 1 ___________________ Zyklus- und Reaktionszeiten Vorwort ___________________ Wegweiser Dokumentation ___________________ Programmbearbeitung SIMATIC ___________________ Zyklische Programmbearbeitung S7-1500 Ereignisgesteuerte ___________________ Zyklus- und Reaktionszeiten Programmbearbeitung Funktionshandbuch 02/2014 A5E03461503-02...
  • Seite 2 Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden. Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann. Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft.
  • Seite 3 Vorwort Zweck der Dokumentation Die Steuerung bietet unterschiedliche Möglichkeiten der Programmverarbeitung in unter- schiedlichen Ablaufprioritäten. Den größten Anteil daran haben die zyklische und die zeitge- steuerte Programmverarbeitung. Deshalb sind auch die Reaktionszeiten einer Steuerung maßgeblich durch die Verarbeitungszyklen bestimmt. Daneben gibt es noch die Möglichkeit der ereignisgesteuerten Programmverarbeitung. Die ereignisgesteuerten Programmverarbeitung beschränkt sich normalerweise auf wenige ausgewählte Ereignisse.
  • Seite 4 Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt- Updates zu informieren. Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht.
  • Seite 5 Inhaltsverzeichnis Vorwort ..............................3 Wegweiser Dokumentation ........................6 Programmbearbeitung ..........................8 Zyklische Programmbearbeitung ......................11 Zyklus ............................11 Zykluszeit ............................. 12 3.2.1 Unterschiedliche Zykluszeiten ..................... 12 3.2.2 Einflüsse auf die Zykluszeit ......................16 3.2.2.1 Aktualisierungszeit für Prozessabbilder ..................16 3.2.2.2 Anwenderprogrammbearbeitungszeit ..................
  • Seite 6 Tabelle 1- 1 Dokumentation zum Thema Zyklus- und Reaktionszeiten Thema Dokumentation Wichtigste Inhalte Beschreibung des Systemhandbuch Einsatzplanung • Systems Automatisierungssystem S7-1500 Montage • (http://support.automation.siemens.com/WW/vi Anschließen • ew/de/59191792) In Betrieb nehmen Systemhandbuch • Dezentrales Peripheriesystem ET 200SP (http://support.automation.siemens.com/WW/vi ew/de/58649293) Systemhandbuch Dezentrales Peripheriesystem ET 200MP (http://support.automation.siemens.com/WW/vi...
  • Seite 7 Taktsynchronität für • für PROFIBUS PROFIBUS mit STEP 7 V13 PROFIBUS (http://support.automation.siemens.com/WW/vi Anweisungen "SYNC_PI" • ew/de/59193579) und "SYNC_PO" SIMATIC Handbücher Im Internet (http://www.siemens.com/automation/service&support) finden Sie alle aktuellen Handbücher zu SIMATIC Produkten zum kostenlosen Download. Zyklus- und Reaktionszeiten Funktionshandbuch, 02/2014, A5E03461503-02...
  • Seite 8 Programmbearbeitung Einleitung Häufig programmieren Sie Ihr Anwenderprogramm mit einem zyklischen OB, in der Regel im OB 1. Bei komplexen Anwendungen gibt es dabei häufig Probleme, die von der Anwendung geforderten Reaktionszeiten einzuhalten. In vielen Fällen können Sie die Reaktionszeitan- forderungen lösen, indem Sie das Anwenderprogramm in entsprechende Teile mit unter- schiedlichen Reaktionszeitanforderungen zerlegen.
  • Seite 9 Programmbearbeitung Teilprozessabbilder verwenden Wenn ein Programm z. B. wegen unterschiedlicher Reaktionszeitanforderungen auf verschiedene OBs verteilt wurde, ist es sinnvoll und häufig notwendig diesen OBs die Aktualisierung der verwendeten Peripheriedaten direkt zuzuordnen. Dazu verwenden Sie Teilprozessabbilder. In einem Teilprozessabbild gruppieren Sie Ein- und Ausgangsdaten entsprechend ihrer Verwendung im Programm und ordnen die Daten dem entsprechenden OB zu.
  • Seite 10 Programmbearbeitung Verweis Weitere Informationen zum Thema "Prioritäten" finden Sie im Systemhandbuch Automatisierungssystem S7-1500 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59191792) im Kapitel Ereignisse und OBs. Zyklus- und Reaktionszeiten Funktionshandbuch, 02/2014, A5E03461503-02...
  • Seite 11 Zyklische Programmbearbeitung Zyklus Einleitung In diesem Abschnitt erfahren Sie, was unter dem Begriff "Zyklus" verstanden wird. Definition Zyklus Ein Zyklus im Automatisierungssystem S7-1500 umfasst die folgenden Abschnitte: ● Aktualisierung des Teilprozessabbildes 0 der Eingänge (TPAE 0) ● Bearbeitung des zyklischen Programms ●...
  • Seite 12 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit Zykluszeit Einleitung In diesem Abschnitt erfahren Sie, was unter dem Begriff "Zykluszeit" verstanden wird und wie Sie die Zykluszeit abschätzen. Definition Zykluszeit Die Zykluszeit ist die Zeit, die die CPU für die Bearbeitung des zyklischen Programms, für die Aktualisierung des Prozessabbilds der Ein- und Ausgänge sowie für alle diesen Zyklus unterbrechende Programmteile und Systemtätigkeiten benötigt.
  • Seite 13 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit Ursachen für unterschiedliche Zykluszeiten Die Zykluszeit T ist größer als T , weil das zyklische Programm in diesem Beispiel zyk2 zyk1 durch einen Weckalarm-OB (z. B.: OB 30) unterbrochen wird. Der Weckalarm-OB wird wiederum durch Kommunikation unterbrochen. Das folgende Bild zeigt die unterschiedlichen Zykluszeiten T und T zyk1...
  • Seite 14 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit Maximale Zykluszeit Die Zykluszeit wird von der CPU überwacht. Standardmäßig ist die Maximale Zykluszeit auf 150 ms voreingestellt. Über die Parametrierung der CPU ist dieser Wert veränderbar. Wenn die Zykluszeit länger ist als die Maximale Zykluszeit, dann wird der Zeitfehler-OB (OB 80) aufgerufen.
  • Seite 15 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit Zykluszeitstatistik In STEP 7 bzw. im TIA-Portal haben Sie die Möglichkeit sich die Zykluszeitstatistik anzusehen und die minimale und maximale Zykluszeit mit der Anweisung "RT_INFO" zu ermitteln. Um die Reaktionszeiten des Anwenderprogramms im Zyklus zu bestimmen, benötigen Sie diese Informationen.
  • Seite 16 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit 3.2.2 Einflüsse auf die Zykluszeit 3.2.2.1 Aktualisierungszeit für Prozessabbilder Einleitung In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie die Aktualisierungszeit von Teilprozessabbildern abschätzen. Aktualisierungszeiten für Teilprozessabbilder Die Aktualisierungszeit der Teilprozessabbilder ist abhängig von der Anzahl der zugeordneten zentralen und dezentralen Peripheriedaten. Die Aktualisierungszeit können Sie mit der folgenden Formel abschätzen: Grundlast für Prozessabbildaktualisierung + Anzahl Worte im Prozessabbild x Kopierzeit für zentrale Peripherie...
  • Seite 17 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit 3.2.2.2 Anwenderprogrammbearbeitungszeit Einleitung Organisationsbausteine oder Systemaktivitäten mit höherer Priorität unterbrechen nieder- priore und verlängern damit die Laufzeit der niederpriore Organisationsbausteine oder Systemaktivitäten. Programmbearbeitungszeit ohne Unterbrechungen Das Anwenderprogramm hat ohne Unterbrechungen eine gewisse Laufzeit. Die Länge der Laufzeit ist von der Anzahl der Operationen abhängig, die im Anwenderprogramm ausge- führt werden.
  • Seite 18 80 μs 12 μs fall/Wiederkehr Stationsausfall/ 90 μs 90 μs 80 μs 80 μs 12 μs Wiederkehr Verweis Weitere Informationen zum Thema "Fehlerbearbeitung" finden Sie im Systemhandbuch Automatisierungssystem S7-1500 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59191792) im Kapitel Ereignisse und OBs. Zyklus- und Reaktionszeiten Funktionshandbuch, 02/2014, A5E03461503-02...
  • Seite 19 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit 3.2.2.3 Verlängerung der Zykluszeit durch Kommunikationslast Einfluss der Kommunikation auf die Zykluszeit Im Ablaufmodell der CPU werden Kommunikationsaufgaben mit der Priorität 15 bearbeitet. Alle Programmteile mit der Priorität > 15 werden durch Kommunikation nicht beeinflusst. Projektierte Kommunikationslast Das Betriebssystem der CPU stellt für die Kommunikation maximal den von Ihnen projektierten Prozentsatz der gesamten CPU-Verarbeitungsleistung zur Verfügung.
  • Seite 20 Zyklische Programmbearbeitung 3.2 Zykluszeit Abhängigkeit der maximalen Zykluszeit von der projektierten Kommunikationslast Das Diagramm zeigt den nicht linearen Zusammenhang von maximaler Zykluszeit und projektierter Kommunikationslast bei einer reinen Zykluszeit von 10 ms, d. h. ohne Unterbrechungen. Bild 3-6 Maximale Zykluszeit in Abhängigkeit von der projektierten Kommunikationslast Der dargestellte Einfluss der Kommunikationslast auf die Bearbeitungszeit gilt für alle OBs mit einer Priorität ≤...
  • Seite 21 Zyklische Programmbearbeitung 3.3 Zeitgesteuerte Programmbearbeitung in Weckalarmen Auswirkung auf die tatsächliche Zykluszeit Kommunikation ist nur eine Ursache der Verlängerung der Zykluszeit. Alle zykluszeitver- längernden Einstellungen führen dazu, dass innerhalb eines Zyklus mehr asynchrone Ereignisse auftreten können, welche das zyklische Programm zusätzlich verlängern. Diese Verlängerung ist abhängig davon, wie viele Ereignisse im zyklischen Programm auftreten und wie lange die Ereignisbearbeitung dauert.
  • Seite 22 Zyklische Programmbearbeitung 3.3 Zeitgesteuerte Programmbearbeitung in Weckalarmen Takt eines Weckalarms Der Takt eines Weckalarms ist definiert als die Zeit vom Aufruf eines Weckalarm-OBs bis zum nächsten Aufruf eines Weckalarm-OBs. Das folgende Bild zeigt beispielhaft den Takt eines Weckalarms. Bild 3-7 Aufrufintervall eines Weckalarms Genauigkeit eines Weckalarms Wird ein Weckalarm nicht durch einen höherprioren OB oder Kommunikationsaktivitäten...
  • Seite 23 Zyklische Programmbearbeitung 3.4 Reaktionszeit bei zyklischer und zeitgesteuerter Programmbearbeitung Reaktionszeit bei zyklischer und zeitgesteuerter Programmbearbeitung Einleitung In diesem Abschnitt erfahren Sie, was unter dem Begriff "Reaktionszeit" verstanden wird und wie Sie die Reaktionszeit berechnen. Definition Die Reaktionszeit bei zyklischer bzw. zeitgesteuerter Programmbearbeitung ist die Zeit vom Erkennen eines Eingangssignals bis zur Änderung eines damit verknüpften Ausgangs- signals.
  • Seite 24 Zyklische Programmbearbeitung 3.4 Reaktionszeit bei zyklischer und zeitgesteuerter Programmbearbeitung Faktoren Um die Prozessreaktionszeit zu ermitteln, müssen Sie neben der oben beschriebenen Reaktionszeit der CPU zusätzlich folgende Faktoren berücksichtigen: ● Verzögerung der Eingänge und Ausgänge am IO-Modul ● Aktualisierungszeiten für PROFINET IO bzw. DP-Zykluszeiten am PROFIBUS DP ●...
  • Seite 25 ● Tool zur Ermittlung der Reaktionszeit bei PROFIBUS (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/21178141) ● Übertragungszeiten und Taktsynchronität im Funktionshandbuch PROFINET mit STEP 7 V13 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/49948856), beachten Sie auch das Kapitel Tipps zum Aufbau ● Übertragungszeiten und Taktsynchronität im Funktionshandbuch PROFIBUS mit STEP 7 V13 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59193579), beachten Sie auch das Kapitel Netzeinstellungen ●...
  • Seite 26 Zyklische Programmbearbeitung 3.5 Zusammenfassung Reaktionszeit bei zyklischer und zeitgesteuerter Programmbearbeitung Zusammenfassung Reaktionszeit bei zyklischer und zeitgesteuerter Programmbearbeitung Abschätzen der kürzesten und längsten Reaktionszeit Zum Abschätzen der kürzesten und längsten Reaktionszeit können Sie sich an den folgenden Formeln orientieren. Abschätzen der kürzesten Reaktionszeit Die kürzeste Reaktionszeit setzt sich wie folgt zusammen: 1 x Verzögerung der IO-Baugruppe für Eingänge + 1 x (Aktualisierung PROFINET IO bzw.
  • Seite 27 Ereignisgesteuerte Programmbearbeitung Reaktionszeit der CPU bei ereignisgesteuerter Programmbearbeitung Einleitung Um Ereignisse im Prozess sofort im Anwenderprogramm zu erfassen und mit einem ent- sprechenden Programm darauf zu reagieren, verwenden Sie Prozessalarme. Für die Bearbeitung eines Prozessalarms sind bei STEP 7 die Organisationsbausteine OB 40 bis OB 47 vorgesehen.
  • Seite 28 Alarmbearbeitungen mit der Priorität 16 voreingestellt. Verweis Weitere Informationen zur Anzahl der zur Verfügung stehenden Organisationsbausteine finden Sie im Systemhandbuch Automatisierungssystem S7-1500 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59191792) im Kapitel Ereignisse und OBs. Weitere Informationen zum Thema "Prozessalarme projektieren" finden Sie in der Online- Hilfe von STEP 7.
  • Seite 29 Ereignisgesteuerte Programmbearbeitung 4.2 Prozessreaktionszeit bei ereignisgesteuerter Programmbearbeitung Prozessreaktionszeit bei ereignisgesteuerter Programmbearbeitung Die Prozessreaktionszeit bei ereignisgesteuerter Programmbearbeitung wird bestimmt durch folgende Punkte: ● Verzögerungszeiten der verwendeten Ein- und Ausgabemodule ● Aktualisierungszeiten für PROFIBUS/PROFINET, bei dezentral eingesetzten Modulen ● Alarmreaktionszeit der CPU ●...
  • Seite 30 Glossar Alarm Das Betriebssystem der CPU unterscheidet verschiedene Prioritätsklassen, welche die Bearbeitung des Anwenderprogramms regeln. Zu diesen Prioritätsklassen gehören Alarme, z. B. Prozessalarme. Bei Auftreten eines Alarms wird vom Betriebssystem automatisch ein zugeordneter Organisationsbaustein aufgerufen, in dem der Anwender die gewünschte Reaktion programmiert.
  • Seite 31 Index Programmbearbeitungszeiten ohne Unterbrechung, 17 Programmorganisation, 8 Prozessalarm, 27 Alarm zeitlicher Grundaufwand, 18 Alarmreaktionszeiten CPU, 27 Reaktionszeit Aktualisierungszeit, 24 Definition, 23 Reaktionszeit der CPU, 23 Bearbeitung Schwankung, 23 ereignisgesteuerte, 8 zeitgesteuerte, 8 Teilprozessabbilder, 9 Alarmreaktionszeiten, 27 Unterbrechbarkeit, 9 Einfluss Kommunikation, 28 Weckalarm, 22 Definition, 21 Genauigkeit, 22...