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6ES7461-3AA01-0AA0西门子

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SIMATIC S7-400,连接组件 接收 IM 461-3 用于 分散耦合,最大 102 m 含 K 总线

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6ES7461-3AA01-0AA0西门子

SIMATIC S7-400,连接组件 接收 IM 461-3 用于 分散耦合,最大 102 m 含 K 总线

所指定的时间只是 CPU 处理时间,除非另有声明,否则该时间适用于中央机架中的信号

模块。

说明 

通过使用硬件中断,同样可达到较快的响应时间;请参考有关中断响应时间一节。

S7-400 的周期和响应时间

9.6 计算循环时间和反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 243

9.6 计算循环时间和反应时间 

周期时间 

1. 查询指令列表,算出用户程序的运行时间。

2. 计算并加上过程映像的传送时间。可在表 9.3“过程映像传送时间部分”中找到近似

的值。

3. 将扫描周期检查点的处理时间与该值相加。可在表 9.4“扫描周期检查点的操作系统处

理时间”中找到近似的值。

您获得的结果即为周期时间。

通过通讯和中断来增加周期时间 

1. 下一步是将结果乘以以下因子:

2. 通过“指令列表”来计算被硬件中断的程序部分的运行时间。将表 9.5“嵌套中断引起

的循环时间增加”中的相关值与该值相加。

将该值乘以步骤 1 中的因子。

在周期时间内,每当触发中断或预计会触发中断时,将此值与理论周期时间相加。

您获得的结果约等于实际周期时间。记下该结果。

表格 9-7 计算响应时间的实例

最短响应时间 最长响应时间 

3. 然后,计算输入和输出的延迟和(如果

适用)PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期

时间。

3. 将实际周期时间乘以因子 2。

4. 然后,计算输入和输出的延迟和

PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期时间。

4. 获得的结果为最短响应时间。 5. 获得的结果为最长响应时间循环时间和反应时间的计算实例 

实例 I 

完成安装一个 S7-400,在中央机架中安装下列模块:

● 一个 CPU 414-2 

● 2 个数字输入模块 SM 421;DI 32xDC 24 V(每个模块的 PI 中有 4 个字节)

● 2 个数字输出模块 SM 422;DO 32xDC 24 V/0.5A(每个模块的 PI 中有 4 个字节)

用户程序 

根据“指令列表”,用户程序的运行时间为 12 ms。

周期时间计算 

实例的周期时间由以下时间求得:

● 过程映像传送时间

过程映像:7 µs + 16 字节 x 1.8 µs = 约 0.036 ms

● 扫描周期检查点的操作系统运行时间:

约 0.17 ms

实例的周期时间为下列的各个时间之和:

周期时间 = 12.00 ms + 0.036 ms + 0.17 ms = 12.206 ms。

实际周期时间的计算 ● 通讯负载的容许值(缺省值:20%):

12.21 ms x 100/(100-20) = 15.257 ms。 ● 没有中断处理。

因此,舍入后的实际周期时间为 15.3 ms。

S7-400 的周期和响应时间

9.7 循环时间和反应时间的计算实例

S7-400 自动化系统,CPU 规格

设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 245

最长响应时间的计算 ● 最长响应时间

15.3 ms * 2 = 30.6 ms。 ● 可忽略输入和输出的延迟。

● 由于已将全部组件插入到中央机架中,因此不必考虑 DP 周期时间。

● 没有中断处理。

因此,舍入后的最长响应时间为 31 ms。

实例 II 

完成安装具有以下模块的 S7-400: ● 一个 CPU 414-2 

● 4 个数字输入模块 SM 421;DI 32xDC 24 V(每个模块的 PI 中有 4 个字节)

● 3 个数字输出模块 SM 422;DO 16xDC 24 V/2A(每个模块的 PI 中有 2 个字节)

● 2 个模拟输入模块 SM 431;AI 8x13Bit(不在 PI 中)

● 2 个模拟输出模块 SM 432;AO 8x13Bit(不在 PI 中)

CPU 参数 

已为 CPU 分配了如下参数:

● 由通讯引起的周期负载:40%

用户程序 

根据“指令列表”,用户程序的运行时间为 10.0 ms。

S7-400 的周期和响应时间

9.7 循环时间和反应时间的计算实例

S7-400 自动化系统,CPU 规格

246 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

周期时间计算 

实例的理论周期时间由以下时间求得:

● 过程映像传送时间

过程映像:7 µs + 22 字节 x 1.5 µs = 约 0.047 ms

● 扫描周期检查点的操作系统运行时间:

约 0.17 ms

实例的周期时间为下列的各个时间之和:

周期时间 = 10.0 ms + 0.047 ms + 0.17 ms = 10.22 ms。

实际周期时间的计算 ● 通讯负载的容许值:

10.22 ms x 100/(100-40) = 17.0 ms。 每 100 ms,以 0.5 ms 的运行时间触发日时钟中断。

在下面的周期中最多可触发该中断一次:

0.5 ms + 0.24 ms(来自表“ 嵌套中断引起的周期时间增加”)= 0.74 ms。

通讯负载的容许值:

0.74 ms x 100/(100-40) = 1.23 ms。 ● 17.0 ms + 1.23 ms = 18.23 ms。

因此,考虑了时间片的实际循环时间为 18.23 ms。

S7-400 的周期和响应时间

9.7 循环时间和反应时间的计算实例

S7-400 自动化系统,CPU 规格

设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 247

最长响应时间的计算 ● 最长响应时间

18.23 ms * 2 = 36.5 ms。 ● 输入和输出的延迟

– 数字输入模块 SM 421;DI 32xDC 24 V 的每个通道的输入延迟最大不超过 4.8 ms

– 数字输出模块 SM 422;DO 16xDC 24 V/2A 有一个可忽略的输出延迟。

– 已为模拟输入模块 SM 431;AI 8x13Bit 分配了用于实现 50 Hz 干扰频率抑制的参

数。从而会使每个通道具有 25 ms 的转换时间。由于存在 8 个激活通道,因此模拟

输入模块的周期时间为 200 ms。 – 为模拟输出模块 SM 432;AO 8x13 位设定 0 到 10V 的测量范围。这使得每个通道

的转换时间为 0.3 ms。由于存在 8 个激活通道,因此产生的周期时间为 2.4 ms。

仍须加上阻性负载的稳定时间 0.1 ms。结果是模拟输出的响应时间为 2.5 ms。 ● 由于已将全部组件插入到中央机架中,因此不必考虑 DP 周期时间。

● 第 1 种情况:读入数字信号时,设置了一个数字输出模块的输出通道。这样致使响应时

间为:

响应时间 = 36.5 ms + 4.8 ms = 41.3 ms。 ● 第 2 种情况:读入了一个模拟值且输出了一个模拟值。这样致使响应时间为:

响应时间 = 36.5 ms + 200 ms + 2.5 ms = 239.0 ms。

S7-400 的周期和响应时间

9.8 中断反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

248 设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11

9.8 中断反应时间 

中断响应时间的定义 

中断响应时间是指从中断信号第一次出现算起到调用中断 OB 中的第一条指令为止的时间。

一般规则:具有较高优先级的中断优先。这意味着中断响应时间会由于具有更高优先级的中

断 OB 以及具有相同优先级的尚未处理(排队等候)的中断 OB 的程序处理时间而增加。

说明 

执行具有最大数据长度(约 460 个字节)的读取和写入作业时,很可能会延迟中断响应

时间。

在 CPU 和 DP 主站之间传送中断时,仅可随时从 DP 网段即时报告诊断或硬件中断。

计算 

表格 9-8 计算中断响应时间

CPU 的最小中断响应时间

+ 信号模块

的最小中断响应时间

+ PROFIBUS-DP 上的 DP 周期时间

__________________________________

= 最短响应时间

CPU 的最大中断响应时间

+ 信号模块

的最大中断响应时间

+ 2 * PROFIBUS-DP 上的 DP 周期时间

_____________________________________

= 最长响应时间

CPU 的硬件中断和诊断中断响应时间 

表格 9-9 硬件中断和诊断中断响应时间;不进行通信的最大中断响应时间

CPU 硬件中断 

响应时间 

诊断中断 

响应时间 

最小 最大 最小 最大 

412 339 µs 363 µs 342 µs 362 µs

414 205 µs 218 µs 204 µs 238 µs

416 139 µs 147 µs 138 µs 145 µs

S7-400 的周期和响应时间

9.8 中断反应时间

S7-400 自动化系统,CPU 规格

设备手册,2015 年 10 月版,A5E00432658-11 249

CPU 硬件中断 

响应时间 

诊断中断 

响应时间 


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