西门子SCL编程实例——电机运行调度

前面的文章我们介绍了带运行计时的电机控制函数块，今天这篇文章，我们来介绍下如何实现多个电机自动调度（超时自动关闭并调度下一台电机）。

注：本文默认电机连接是使用断路器、接触器实现的直接启动电路，对于变频器类的控制需要做一些配置才能使用。

控制要求如下：

可设置每个电机的额定运行时间，当电机的实际运行时间大于额定运行时间时，则自动关闭并调度下一台可用电机；当电机出现故障（比如断路器跳闸或超时无反馈），则电机状态变为不可用。不可用电机不参加调度；当故障消除并复位后，电机状态重新变为可用，可重新参加调度；

具体如下：

打开博途开发环境，新建项目，添加用户自定义数据类型：typeMotorSchedule，如下图所示：

其中：

Command：包括启动（start）和停止（stop），用来启动或停止电机；Para：电机控制参数，包括反馈时间和额定运行时间，单位，秒；ExtraSignal：外部信号，包括断路器和接触器反馈；State：状态，包括：输出位（Q）、错误位（error）、释放（release，表示电机是否可用）、选中（selected，表示电机是否被选中）、状态（status，电机状态，非0等于出错）、实际运行时间（actualRunningTime，单位，秒）；

添加函数块，命名为：FB5017_MotorScheduler，声明变量如下图所示：

函数块代码比较长，我将其分成多个区域：

功能说明；初始化（initialize）；复位（reset）；调度（sheduler）；

具体如下：

功能说明：

初始化：

复位：

调度：

使用该函数块时需要先初始化，然后使能。当出现错误时，要进行复位。

可以在全局数据块中创建电机数组（typeMotorSchedule），然后将断路器、接触器的信号写入电机数组的ExtraSignal中，并将电机状态State.Q输出到硬件的输出通道中。

我创建了测试函数块及全局数据块对电机调度程序进行了测试，包括断路器的错误测试，结果是OK的。

如果你有任何问题，欢迎留言。

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PROFINET基础知识介绍，实例讲解西门子PLC通讯控制机器人！

工业以太网一般使用IEEE 802.3中定义的以太网标准。针对自动化系统的网络节点辅助采用了服务质量（ QOS）机制。PROFINET作为工业以太网之一，它采用了三种不同的方法来实现。这样既满足了普通以太网的需求，又满足了工业系统对不同应用的实时性的要求。如下图1所示。

图1、PROFINET使用到的三种协议栈

① 使用了IEEE 802.3以太网标准和TCP/IP，报文结构如图2所示。大多数的PROFINET通信是通过没有被修改的以太网和TCP/IP包来完成。这使得可以无限制地把办公网络的应用集成到PROFINET网络中。

图2、TCP/IP报文结构

② RT的通信不仅使用了带有优先级的以太网报文帧（如下图3所示），而且优化掉了OSI协议栈的3层和4层。这样大大缩短了实时报文在协议栈的处理时间，进一步提高了实时性能。由于没有TCP/IP的协议栈，所以RT的报文不能路由。

图3、PROFINET RT报文结构

③ IRT通信是满足最高的实时要求，特别是针对于等时同步的应用。IRT是基于以太网的扩展协议栈，能够同步所有的通信伙伴并使用调度机制。IRT通信需要在IRT应用的网络区域内使用IRT交换机。在IRT域内也可以并行传输TCP/IP协议包，如图4所示。

图4、PN控制器和PN设备的分片处理机制

以PROFINET RT为例来理解在整个通信的过程中实时性能是如何来保证的。

从通信的终端设备（PN控制器和PN设备）来看，首先采用了优化的协议栈，这一点可以在图1的 ②看到。这样一来在终端的设备上数据报文被处理的时间大大的缩短，这是实时性能保证的一个方面。其次是终端设备上采用的分时间段处理机制，这一点可以在图5看到。这样保证了在每个通信的循环的周期内终端设备即可以处理RT的实时数据又可以处理TCP或UDP的数据。且在每个循环内优先处理RT的实时数据。这里需要强调的是每个PN终端设备只对自己的负责，需要发送的数据会按发送循环发送、对于由其他设备发到自己的数据会进行立即接收，且发送和接收是并行处理。

图5、RT的时间调度机制

从通信的传输设备（SCALANCE X交换机）来看，首先采用百兆全双工的交换网络，这样一来每个终端设备的每个端口都是独享带宽，且可以双向不间断的收发数据。其次是交换机支持802.1P或802.1Q的标准，使得发到交换机网络的PN的数据帧被优先处理和转发，如图6所示。这一点保证了PN在网络上的快速转发，也是实时性能保证的另一个方面。

图6、交换机802.1Q的工作机制

上面介绍的是PN RT的实时性能从机理上如何保证的。而从量化的角度去分析的话，PN RT完全是靠计算来精确保证每个发送循环所能发送的报文及对RT数据的时间的预留。

对于RT来说，在物理层上传输的最小报文帧来为88个字节，最大报文帧来为1488个字节。其中包括了12个字节的帧间隔，如下图7所示。

图7、RT的报文的长度

百以太网的传输速率 ：

每个字节传输需要的时间：

最小的RT报文帧需要的传输时间 0.08

一个PN控制下带3个最小报文帧（40个字节的C_SDU）的PN设备，PN 控制器的发送循环为250 ，通信建立后在PN接口上抓报分析PN的通信可以分析出PN数据帧对时间调度的情况，如下图8所示。

图8、PN RT的时间调度机制

除了对PROFINET RT和IRT的通信调度的分析外，还对PROFINET的抗干扰性作了大量的研究。在对PROFINET推广的时候，很多用户很关心PROFINET是不是和PRROFIBUS一样，存在抗干扰的性能差的特点。我从理论和实际实验上验证了PROFINET的抗干扰性能优于PROFIBUS的抗干扰性能。PROFINET是基于IEEE 802.3的以太网标准。所以对PROFINET的抗干扰分析实质上是对工业以太网的抗干扰分析。

好吧！理论说完了，我们实例讲解一下吧！

今天带来的案例是博途PLC通过PROFINET连接库卡机器人！

网线连接至控制柜门上的KLI端口，另一端连接到交换机，PLC也连接到交换机（交换机无型号要求），交换机再连接到电脑。

首先将编程电脑、PLC、KUKA设置成统一网段，因KUKA的底层设置原因，最好不更改机器人IP地址

1：添加新设备 2:导入GSD文件

安装GSD，并把KUKA设备进行组态

在视图里面进行连接

删除安全模块、设置地址、设备名称

设置好以上后（包括PLC地址），接下来就可以编译下载到PLC。下载完成后PLC会报红灯，是因为下一级组件存在故障，即还没有设置机器人端，连接不到下一级组件，所以报错。也可以使用此方法判断是否连接成功。

WorkVisual对KUKA进行设置

激活、添加Profinet、DTM选择Profinet

双击Profinet进行设置

进行信号映射

首先生成代码，再下载到控制器，注意在控制器上做好确认工作

机器人侧的信号确认：

机器人侧即为映射时的IN(..),PLC侧则是在博图里对KUKA设备设置时的IO地址

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