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工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了,才可能通过运行程序实现控制,才可能不断扩大控制规模,才可能发挥PLC的多种多样的作用。

PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条,多的几百条。指令不同,执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令,而且各种的PLC都有这些基本指令,故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好,已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技术的进步,这个时间还在缩短。

执行时间短可加快PLC对一般输入信号的响应速度。从讨论PLC的工作原理知,从对PLC加入输入信号,到PLC产生输号的响应。不理想时,还要多延长一个周期。当输入信号送入PLC时,PLC的输入刷新正好结束,就是这种情况。这时,要多等待一个周期,PLC的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号,这个延迟虽可以接受,但对急需响应的输入信号,就不能接受了。对急需处理的输人信号延迟多长时间PLC能予以响应,要另作要求。

为了处理急需响应的输入信号,PLC有种种措施。不同的PLC措施也不*相同,提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断,然后再输出即时刷新,即中断程序运行后,有关的输出点立即刷新,而不等到整个程序运行结束后再刷新。

这个效果可从两个方面来衡量：一是能否对几个输入信号作快速响应；二是快速响应的速度有多快。多数PLC都可对一个或多个输入点作快速响应,快速响应时间仅几个毫秒。性能高的,大型的PLC响应点数更多。

工作速度关系到PLC对输入信号的响应速度,是PLC对系统控制是否及时的前提。控制不及时,就不可能准确与可靠,特别是对一些需作快速响应的系统。这就是把工作速度作为PLC指标的原因。

　下面来介绍IM153的指示灯状态信息和它的读取方法：

　　1. 指示灯状态

　　西门子PLC的分布式I/O接口模块IM153的指示灯通常有以下几种：

　　（1）SF表示组错误，即通讯过程中存在系统硬件问题；

　　（2）BF1/BF2表示PROFIBUS-DP网络通讯故障；

　　（3）ACT表示当前IM153模块处于激活状态；

　　2. 信息读取方法

　　如果用户需要在控制系统中获取IM153模块的指示灯信息，需要使用编程软件进行程序设计。例如：如果用户的控制系统使用西门子PLC S7-300系列，则通过编程软件STEP7调用系统功能块SFC13-“DPNRM_DG”来实现。在调用的功能块中用户需要填写IM153的诊断地址，就可以查询到返回IM153的完整诊断信息。用户在调用功能块时，需要创建一个长度大于97个字节的DB块，用来保存状态信息。

 S7-1500 Motion Control V13 Update 3
功能手册, 07/2014, A5E03879260-AC 81
同步运动
当同步轴同步为主值后，“同步”状态通过参数“"MC_GearIn.InGear" =
TRUE”显示，还会显示在 <TO>.StatusWord.X22 (Synchronous) 工艺对象的变量中。
跟随轴按照传动比跟随引导轴的动态值。
在跟随轴上组态的动态限值将不会再在“同步”状态下生效。
输出到驱动器的速度设定值为驱动器的已组态速度
(<TO>.Actor.DriveParameter.MaxSpeed)。
如果跟随轴无法跟随主值，则跟随误差会到跟随误差。
齿轮传动的响应特性表示为主值和从值之间的线性关系。
g 传动比（变换比）
φ 同步操作中主值和从值之间的位置偏移
同步过产生位置偏移，此后该值保持恒定。
可根据以下公式计算从值：
从值 = g × 主值 + φ
基本知识
3.19 同步操作
S7-1500 Motion Control V13 Update 3
82 功能手册, 07/2014, A5E03879260-AC
超驰同步操作
同步操作会被跟随轴上的运动控制作业超驰。
方向
传动比的分子为正数或负数。 这会如下响应：
● 正传动比：
引导轴和跟随轴同向运动。
● 负传动比：
跟随轴沿与引导轴相反的方向转动。
同步操作回原点
在相对齿轮传动下不会补偿跟随轴的位置偏移。
这意味着跟随轴在同步操作期间回原点时会产生新的偏移。
跟随轴回原点的作业会超驰同步操作。
注意
驱动器损坏
引导轴在回原点时，其位置可能会突然变化。
这种主值跳变会使跟随轴的设定值也发生跳变。
在考虑传动比的情况下，跟随轴会行进设定值的跳变量。
这会跟随轴出现急动补偿运动并使驱动器损坏。
如果引导轴需要在同步操作期间回原点，应将主值跳变及其对跟随轴的影响降至
。
基本知识
3.19 同步操作
S7-1500 Motion Control V13 Update 3
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3.19.3 主值耦合
同步操作的主值由引导轴提供。 主值始终为引导轴的位置设定值（设定值耦合）。
跟随轴可与不同的主值耦合。 任何时候都只能评估一个主值。
可通过定位轴或同步轴主值。
在用户程序中调用运动控制指令“MC_GearIn”来主值。
再次调用“MC_GearIn”其它引导轴时，主值会切换。
下图显示了带有多个主值的同步轴示例：
以下规则适用于主值耦合：
● 定位轴和同步轴可以主值。 引导轴可以将主值输出到多个跟随轴。
● 同步轴可与不同的主值互连。
操作期间所需的所有互连都必须在同步轴工艺对象的组态期间设置。
● 任何时候都只能评估一个主值。
基本知识
3.19 同步操作
S7-1500 Motion Control V13 Update 3
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● 无法进行递归互连。 引导轴无法作为跟随轴与自身主值互连。
以下示例显示了不允许进行的递归互连：
以下互连在 TIA Portal 中组态：
互连 轴 1 轴 2
A 轴 1 可以是轴 2 的引导轴 引导轴 → 跟随轴
B 轴 2 可以是轴 1 的引导轴 跟随轴 ← 引导轴
使用运动控制指令“MC_GearIn”启用互连 A 或互连 B。互连 A 和互连 B
不能同时启用，因为这会产生递归互连。
说明
耦合主值和从值时，不会转换为相关的已组态用户单位。
例如，如果引导轴为直线轴（毫米），跟随轴为轴（度），则在同步操作期间不会转
换单位。 如果引导轴 10 mm，跟随轴会以 1:1 的传动比 10°。
3.19.4 变量
以下工艺对象变量与同步操作相关：
状态指示器
<TO>.StatusSynchronizedMotion.ActualMaster 如果“MC_GearIn”作业已启动，则会显示当前使用的引
导轴的工艺数据块的编号。
“ActiveMaster”= 0 时禁用同步操作
<TO>.StatusWord.X21 (Synchronizing) 当同步轴同步为主值后，该值设置为 TRUE。
<TO>.StatusWord.X22 (Synchronous) 当同步轴与引导轴同步，并与引导轴同步时，该值
设置为 TRUE。
<TO>.ErrorWord.X14 (SynchronousError) 同步操作期间出错
运动控制指令“MC_GearIn”中的引导轴未组态为可
能的引导轴。
基本知识
3.20 操作顺序
S7-1500 Motion Control V13 Update 3
功能手册, 07/2014, A5E03879260-AC 85
3.20 操作顺序
3.20.1 用于运动控制的组织块
说明
创建工艺对象时，会自动地创建用于执行工艺对象的组织块。
工艺对象的运动控制功能可创建自己的执行级别，并根据运动控制应用循环进行调用。
创建下列块：
● MC-Servo [OB91]
位置控制器的计算
● MC-Interpolator [OB92]
评估运动控制指令、生成设定值和监控功能
组织块保护（专有知识保护）。 无法查看或更改程序代码。
2 个组织块彼此之间出现的关系始终为 1:1。 MC-Servo [OB91] 总是在 MC�Interpolator [OB92] 之前执行。
可以根据控制和负载的需求，设定组织块的应用循环和优先级。
基本知识
3.20 操作顺序
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应用循环
可以在组织块属性中的“常规 > 循环时间”(General > Cycle Time)
下设置应用循环，以在其中调用 MC-Servo [OB91]：
● 与总线同步
MC-Servo [OB91]
可通过总线同步调用或以按一定比例的总线发送时钟调用。
可以在所选总线的属性中设置发送时钟。 在“分布式 I/O”(Distributed I/O)
下拉列表中，可选择下列总线：
– 等时同步 PROFIBUS DP
– 等时同步 PROFINET IO
无法使用通过通信处理器/通信模块 (CP/CM) 连接到 CPU 的总线同步调用 MC�Servo [OB91]。
● 周期性
MC-Servo [OB91] 以的应用循环周期性调用。
所选的应用循环时间必须足够长，才能在一个循环中处理工艺对象。
如果工艺对象的处理时间长于应用循环，则将发生溢出 (页 88)。
可使用扩展指令“RT_INFO”检查 MC-Servo [OB91] 和 MC-Interpolator [OB92]
的运行时间。
时钟缩短（CPU V1.5 及更高版本）
根据等时同步 PROFINET IO 的发送时钟，可缩短 MC-Servo [OB91] 的应用循环。
可将发送时钟的整数倍设置为系数。 应用循环的值可以是发送时钟（
32 ms）的 14 倍。
如果通过同一个 PROFINET IO 同步调用等时中断 OB 和 MC-Servo
[OB91]，则为两个组织块设置相同的应用循环。

为了满足工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，plc的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。PLC工作的全过程可用图所示的运行框图来表示。整个过程可分为以下几个部分：
    部分是上电处理。PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。
    第二部分是自诊断处理。PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。如CPU、电池电压、程序存储器、I／O和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。

图 PLC运行框图
    第三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。首先检查有无通讯任务，如有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。
    第四部分是程序扫描过程。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序，后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。
    在上述几个部分中，通讯服务和程序扫描过程是PLC工作的主要部分，其工作周期称为扫描周期。可以看出扫描周期直接影响控制信号的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间必须被控制在一定范围内。PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。通常用PLC执行l KB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几μs到上百μs不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。而对于一些需要高速处理的信号，则需要特殊的软、硬件措施来处理。
当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程。分析上述扫描过程，如果对远程I/O、特殊模块和其他通讯服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段了。这三个阶段是PLC工作过程的中心内容，理解透PLC工作过程的这三个阶段是学习好PLC的基础。下面就对这三个阶段进行详细的分析。
    (1) 输入采样阶段
    PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输人端点，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段，在此阶段输入映像寄存器与外界隔离，无论输入情况如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输人采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输人信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。
    由此可见，输入映像寄存器的数据完全取决于输入端子上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。
    (2) 程序执行阶段
    根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。
    (3) 输出刷新阶段
    在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通／断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部负载。
    由此可见，输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果，输出锁存器中的数据由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定，而输出端子的接通和断开状态，完全由输出锁存器决定