崔坚，西门子（中国）有限公司 数字化工厂集团 客户服务部 自动化系统技术高级专家
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TIA博途V18将要发布了，除了支持性能大幅提升的V3.0版本S7-1500 CPU（不包含S7-1517/18 CPU）外，还支持我们一直期待的R1模式的PROFINET IO设备ET200SP！这样使S7-1500H 冗余系统的PN IO设备配置更加灵活。1. PN 设备接口模式以前的S7-1500R/H冗余系统只能使用S1和S2模式的PN IO设备，S1模式中，S即英文Single的首字母，表示只有1个PN接口；1表示只有一个连接关系，所谓的连接关系，就是只能与1个CPU建立应用关联，通常我们使用标准CPU连接的PN IO设备都是S1模式，连接示意图参考图1。 图1S1模式的PN IO设备是否可以连接到S7-1500R/H系统呢？回答是肯定的，但是只能与冗余系统中的一个CPU建立应用关联，例如连接到主CPU，如果主从CPU切换了，该IO设备不切换，所以就不能与切换过来的主CPU（原从CPU）进行关联了，也就不可用了。S7-1500R/H冗余系统推荐使用的是S2模式的PN IO设备，即1个PN接口但是可以有2个连接关系，可以同时与主从CPU...
再过一段时间，TIA博途V18将要发布了，网上看到了一些功能预告，其中就有各位网友关注的S7-1500新版本CPU的性能升级，下面让我们看看发生了什么变化。1）TIA博途V18将支持V3.0的 S7-1500 CPU，与V2.9版本的CPU相比，工作存储器大大的增加了。工作存储器包含代码存储器和数据存储器，一个是用于存储程序代码的，例如OB 、FC、FB中的程序；一个是用于数据块的，两者是分开的。新版本CPU代码存储器整体提高了100%，如图1所示。图1不同类型CPU的数据存储器都有所提高，最高的也达到了100%，如图2所示。图2注：1514SP是新型号CPU。工作存储器变大了，可以装载更多的程序，同时也要考虑到控制的执行性能，所以整体的性能也相应提高了，如图3所示。图3为什么硬件的整体性能会提高呢？下面我的看法：1. 这就跟PC一样，随着技术的突破，硬盘、显卡和CPU也是不停地升级。PLC作为工控产品，为了稳定和可靠性，虽然时间会相对滞后，但是也会逐渐迈开硬件产品更新和升级的步伐。2. 随着工业数字化不断地拓展以及IT-OT融合的需求，对于不同数据的需求也越来越迫切，而PLC又是数据...
现场去多了，就会遇到各式各样的问题，有的比较简单，有的比较复杂（多个原因叠加是比较难解决的）。现场问题一定是由各种原因造成的。只要按部就班，循序渐进的对问题进行分析和测试，通常都可以解决的（除产品自身的原因外，自身原因也是可以通过测试验证的）。经常听人说有的现场问题很奇怪，究其原因，可能获知的信息不全，例如现场操作人员不了解PLC，故障描述往往就会漏掉了一些关键点。也可能自己的思路被人带偏了，例如，有人说，现场PLC DB1中保持的数据丢失了，而DB2中的数据没有丢失，是不是CPU受到干扰，正好干扰到DB1，结果DB1中的数据就丢失了。这样的问题描述往往都是从现场人员的描述中提炼再转达给你的，信息失真的同时也带有别人的猜测，如果你信了，就会按照别人的思路去思考问题而陷入迷局，这也和自己没有全面思考这个问题有关。下面分享三个案例，这三个案例都与CPU的更换有关，更换CPU后就出现问题了，让我们一起分析一下这些奇怪的问题。案例1：这个案例是一个C7的改造项目，西门子最早推出C7/S7/M7，M7可能过于超前淘汰了。C7是西门子操作面板+S7 PLC集成一体的控制器，节省空间，PLC与操作...
昨天与同事讨论Javas cript 的异步编程，异步（Asynchronous, async）是与同步（Synchronous, sync）相对的概念。在计算机传统单线程编程中，程序的运行是同步的，这里的同步不意味着所有步骤同时运行，而是指步骤在一个控制流序列中按顺序执行，而一个异步过程的执行将不再与原有的序列有顺序关系，通俗地讲异步就是从主线程发射一个子线程来完成任务。那么PLC中有没有同步和异步的概念呢？可能很多工程师一直在使用PLC，但是并没有注意到，其实PLC也是有同步和异步概念的，下面就简单介绍一下PLC中的同步和异步。对于PLC的同步和异步，都是相对于PLC的主循环的，例如OB1或者OB35，这里需要注意OB35是中断而不是异步执行，中断的是主循环，然后运行OB35程序，运行完了再返回到OB1，OB1+OB35运行的程序还是主循环。程序的同步执行是按照顺序执行一个个的功能（感觉这里不能叫做指令，虽然有异步操作指令，但是在每一个PLC扫描周期都是运行的，否则不知道异步操作的结果了），如图1所示。图1异步执行是与主循环同时执行的，如图2所示。异步执行的时间可能是多个主CPU的...
S7-1500数据块的访问方式分为标准和优化两种，标准的数据块中，变量间可能存在间隔，如图1所示。优化的数据块中大数据类型的变量位于块的开始处，实现数据结构的合理优化，如图2所示。这些图是从胶片中剪辑的，说明优化的数据块中变量间是没有间隔的。这几天在琢磨序列化指令，想着这个指令在什么地方使用，也做了一下测试，发现优化的数据块中变量也是有间隔的，这也推翻留存大脑中原有的想法。在测试中，首先创建了一个PLC数据类型“Data_Type”，PLC类型中包含3个BOOL类型和3个DINT类型，结构如图3所示。然后创建了一个数据块，在数据块中创建了一个变量，类型就是“Data_Type”，按照图2的说明，3个DINT变量应该排列在最前面，然后是3个BOOL变量,优化数据块每一个BOOL变量占用一个字节，那么数据类型为“Data_Type”的变量应该占用15个字节。数据块实际的容量增加了多少呢？在创建数据块后先编译，除去预留的100字节后，一个空的数据块长度是68个字节，如图4所示。然后在数据块中添加一个“Data_Type”类型变量后再编译，数据块长度变为84，增加了16个字节，说明变量间有一个...
在STEP7中有项目和库的区分，这个库与TIA博途的相比非常简单，只包含程序块，库中的程序块中包括DB、FC、FB以及SFC和SFB。怎么移植S7-300/400的库到TIA博途中并可供S7-1500使用呢？我们先看一下STEP7项目的移植过程。在不包含硬件的情况下，移植的过程如下：1) 对原有STEP7项目进行一致性检查，更正程序中不一致的块，例如调用FC后，再次修改FC的接口参数，这样将造成程序不一致，导致时间冲突。操作如图1所示。2) 平台的移植。就是从STEP7移植到TIA博途平台。在TIA博途中点击“项目移植”选项后，再选择STEP7源项目打开就可以了。如图2所示。这个过程程序不会发生任何变化，但是TIA博途平台在打开的时候，后台也在打开STEP7并对项目进行编译，看看是否缺少相应的软件。TIA博途平台对程序的架构和数据类型的检测非常严格，平台移植非常简单，但是保证编译无错不简单，通常都是上百个错误，主要是源程序编写不严谨。3）将TIA博途中的S7-300/400程序移植到S7-1500，如图3所示。移植后替换S7-300/400程序中使用的SFC和SFB，因为系统发生变化，...
这一阵在学习UMC的功能，UMC是User Management Component首字母的简写，即用户管理组件。它的主要功能是用户的中央管理，然后将这些账户导入到本地设备再分配相应的权限，例如TIA博途的上载、修改等权限。所有的用户账户存储于UMC的服务器中，具有管理员权限的用户可以添加和删除UMC服务器中的账户信息。具有管理员权限的用户名和密码一旦被别人猜测到，整个UMC系统将不安全，所以UMC服务器增加了两因素认证的登录方式，这样将增强用户账户的可靠性。Two Factors Authentication翻译为两因素认证，也可以称为两步验证，简写为2FA。这个认证方式一开始没有搞明白，后来在百度上搜索才明白，原来这个认证方式我们经常使用，就是输入用户名和密码后，再输入手机号码，通过短信再次得到一个口令才能登陆用户账户，前一次为第一步认证，后一次为第二次认证，步骤非常简单，但是不懂原理，操作起来硬是卡了好几天，下面讲一讲几天中的痛苦经历。在UMC的服务器中需要设置2FA登陆方式（图1）和某些用户的2FA登录方式（图2为用户AAA的登录方式）。为特定用户设置2FA登录后，在用户的的描...
所见过的通信都是使用屏蔽双绞线的，例如PROFIBUS使用屏蔽双绞线，西门子的工业以太网使用工业双绞线。为什么使用双绞线？屏蔽线应该怎样接地？双端接地是否为了等电位？这些问题可能一直困扰着许多工程师，今天我们就谈一下屏蔽双绞线的作用。干扰主要分电场干扰和磁场干扰，所以通信电缆首先需要屏蔽电场和磁场的干扰，其次还需要考虑，大部分使用屏蔽双绞线的通信信号都是高频的，需要过滤高频的干扰信号（有用信号是高频的，对高频的干扰是敏感的）。为什么使用双绞线？第一：双绞线减少了信号回路的面积，也就是缩减了感应回路的面积，减少了天线效应，抑制磁场干扰。第二：通过双绞线，磁通产生的感应电压在局部因极性相反而相互抵消，如图1所示。 所以使用双绞线起到了自屏蔽作用，主要针对的是磁场干扰。 屏蔽线是单端接地还是双端接？下面进行简单分析，首先可以参考图2。图2中的干扰源是Uq，通过分布电容Ck耦合到平行布线电缆的屏蔽层上的A点，然后又通过屏蔽层与通信电缆的分布电容C耦合到电缆上的a点，Ce是屏蔽电缆与地间的分布电容，最后耦合到a点的干扰电压为：Ua=Uq*Ck/（Ck+Ce）（注：前提是有一定的频率）图2的示例是...
在PROFIBUS的应用中，时常会出现掉站的情况，通常的做法是降低通信的波特率。例如，波特率在1.5Mbps时，两分钟掉一次站点，修改为500Kbps时，半个小时掉一次站点，再降低波特率到187.5Kbps时，一两个小时掉一次站点，最后不管怎样降低波特率，都会掉站，只是掉站的间隔时间稍微变长，这是什么原因呢？我们先分析一下波特率，1.5Mbps表示1.5*1024*1024 bit/s（每秒），一秒钟要从端口（PROFIBUS是RS485）发出1572864个BIT，500Kbps表示500*1024 bit/s（每秒），一秒钟从端口要发出512000个BIT，假设发送的数据都是0、1相互间隔，信号的波形如图1所示。一段时间内1.5Mbps与500Kbps的波形图如图2所示（示意图）。从图2中可以看到，1.5Mbps的电平宽度明显比500Kbps的窄，电平的宽度与通信速率有关，一个电平的宽度以时间长度表示为：不同波特率对应的Tbit 如图3所示。如果通信受到干扰，通常情况下，一个BIT的电平波形一半受到干扰，信号不能被识别，则通信失败，如图4所示。降低波特率实际上是增加了电平的宽度，例...
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