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SIMATIC S7-400,终端连接器 用于接收 IM 461-3

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SIMATIC S7-400,终端连接器 用于接收 IM 461-3

S7-400 自动化系统,CPU 规格

234 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

数据一致性 

用户程序被中断以进行通信处理。可在任何指令后执行该中断。这些通信作业可修改程序

数据。这意味着,在进行多次访问时将无法保证数据的一致性。

『一致性数据』一节提供了有关当有多个命令时如何确保一致性的详细信息。

图 9-5 断开时间片

S7-400 的操作系统仅需要可忽略的少量剩余部分时间片来执行内部任务。

示例:20% 的通信负载 

您已在硬件配置期间组态了 20% 的通信负载。

计算的周期为 10 ms。

20% 的通信负载是指为通信和用户程序保留平均长度为 200 μs 和 800 μs 的时间片。所

以,CPU 处理一个循环需要 10 ms / 800 μs = 13 个时间片。这意味着,如果 CPU 充分

利用已组态的通信负载,则实际周期时间为 13 乘以 1 ms 的时间片 = 13 ms。

这就意味着,20%的通信不是将周期线性增加 2 ms 而是增加 3 ms。

示例:50% 的通信负载 

您已在硬件组态中组态了 50%的通信负载。

计算的周期为 10 ms。

这意味着,为循环保留长度为 500 μs 的时间片。因此,CPU 处理一次循环需要 10 ms/

500 μs = 20 个时间片。这就意味着,如果 CPU 充分利用已组态的通信负载,则实际周期

时间为 20 ms。

50%的通信负载是指为通信和用户程序各保留长为 500 μs 的时间片。因此,CPU 处理一

次循环需要 10 ms/500 μs = 20 个时间片。这就意味着,如果 CPU 充分利用已组态的通

信负载,则实际周期时间为 20 乘以 1 ms 的时间片 = 20 ms。

这就意味着,50%的通信不是将周期线性增加 5 ms 而是增加 10 ms。

S7-400 的周期和响应时间

9.4 通讯负载

S7-400 自动化系统,CPU 规格

设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 235

实际周期时间与通信负载的相关性 

下图说明了实际周期时间与通信负载的非线性相关性。该实例使用 10 ms 的周期时间。

图 9-6 周期时间与通信负载的相关性

对实际周期时间的更多影响 

由于因通信组件而导致周期时间增加,因此从统计的观点看,与其说发生了中断,倒不如

说在某个 OB 1 周期内发生了更多的异步事件。这也增加了 OB 1 周期。延长的时间取决

于每个 OB 1 周期内出现的事件数以及处理这些事件所需的时间。

备注 ● 检查在系统运行时更改参数“由通信引起的周期负载”的值的效果。

● 设置最大周期时间时,必须考虑通信负载,否则会发生时间错误。

建议 ● 如果可能,请使用缺省值。

● 仅当 CPU 主要用于通信目的且用户程序对时间要求不十分严格时才使用较大值。在

所有其它情况下,请选择较小值。

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

236 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

9.5 反应时间 

响应时间的定义 

响应时间是指从检测到输入信号算起,到更改与该信号链接的输出信号为止的时间。

变化 

实际响应时间为介于最短响应时间和最长响应时间之间的某个时间。组态系统时,必须始

终考虑最长响应时间。

下文中对最短和最长响应时间进行了分析,以使您对响应时间的变化有所了解。

因素 

响应时间取决于周期时间和以下因素:

● 输入和输出的延迟

● PROFIBUS DP 网络上的附加 DP 周期时间

● 用户程序的执行

输入和输出的延迟 

依据模块的不同,必须注意以下时间延迟:

• 对于数字输入: 输入延迟时间

• 对于具有中断功能的数字

输入: 输入延迟时间 + 

模块内部准备时间

• 对于数字输出: 可忽略的延迟时间

• 对于继电器输出: 典型延迟时间介于 10 ms 和 20 ms 之间。

继电器输出的延迟取决于温度和电压。

• 对于模拟输入: 模拟输入周期时间

• 对于模拟输出: 模拟输出的响应时间

可在信号模块的技术规范中找到时间延迟。

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 237

PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期时间 

如果已使用 STEP 7 组态了 PROFIBUS DP 网络,则 STEP 7 将计算必须预期的典型 DP 

周期时间。然后,可在编程设备上为总线参数显示组态的 DP 周期时间。

下图概述了 DP 周期时间。假定本实例中每个 DP 从站的平均数据长度为 4 个字节。

图 9-7 PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期时间

由于在 PROFIBUS DP 网络上有多个主站运行,因此必须为每个主站的 DP 周期时间留

出一定余地。即,必须单独计算每个主站的时间,然后将结果累加起来。

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

238 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

PROFINET IO 中的更新周期 

下图包含更新周期的持续时间的概述,与周期中包含的 IO 设备数量有关。

图 9-8 更新周期

最短响应时间 

下图说明了达到最短响应时间的条件。

图 9-9 最短响应时间

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

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设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 239

计算 

(最短)响应时间的构成如下:

● 1 x 输入的过程映像传送时间 + 

● 1 x 输出的过程映像传送时间 + 

● 1 x 程序处理时间 + 

● 1 x SCC 的操作系统处理时间 + 

● 输入和输出的延迟

结果等于周期时间加上 I/O 延迟时间的总和。

说明 

如果 CPU 和信号模块都不位于中央机架中,则必须加上两倍的 DP 从站帧运行时间(包

括在 DP 主站中的处理时间)。

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

240 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

最长响应时间 

下图说明了如何达到最长响应时间。

图 9-10 最长响应时间

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

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设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 241

计算 

(最长)响应时间的构成如下:

● 2 x 输入的过程映像传送时间 + 

● 2 x 输出的过程映像传送时间 + 

● 2 x 操作系统处理时间 + 

● 2 x 程序处理时间 + 

● 2 x DP 从站帧的运行时间(包括在 DP 主站中的处理时间)+ 

● 输入和输出的延迟

结果等于 2 倍周期时间加上输入和输出的延迟,再加上 2 倍 DP 周期时间的总和。

I/O 直接访问 

在用户程序中,直接访问 I/O 可加快响应时间。例如,使用以下一个命令可以绕过部分上

述响应时间:

● L PIB

● T PQW

减少响应时间 

通过这种方法,可将最大响应时间减少为以下组成部分:

● 输入和输出的延迟

● 用户程序(可由高优先级的中断处理进行中断)的运行时间

● 直接访问的运行时间

● DP 总线运行时间的两倍

S7-400 的周期和响应时间

9.5 反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

242 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

下表列出了 CPU 对 I/O 模块进行直接访问的执行时间。所显示的时间为“理想值”。

表格 9-6 减少响应时间

访问模式 CPU 412 CPU 412 

PN 

CPU 414 CPU 414 

PN/DP 

CPU 

416 

CPU 416 

PN/DP 

CPU 

417 

I/O 模块

读取字节

读取单字

读取双字

写入字节

写入单字

写入双字

3.1 µs

4.7 µs

7.8 µs

2.8 µs

4.5 µs

8.0 µs

2.3 µs

3.7 µs

6.7 µs

2.3 µs

3.8 µs

7.1 µs

2.6 µs

4.2 µs

7.2 µs

2.3 µs

4.3 µs

7.7 µs

2.2 µs

3.7 µs

6.7 µs

2.2 µs

3.8 µs


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