等时同步模式的PROFIBUS网络

    分布式自动化系统的组态、快速循环以及各个循环的适应与同步将带来最佳的数据吞吐量。在等时同步模式中，系统运行的快速而可靠的响应时间取决于能否即时提供所有数据。

    1．等时同步模式的优点

    等时同步模式具有优化的控制、确定性好、输入数据一致（同时）读取和输出数据一致（同时）输出等优点。

    2．等时同步模式的应用

    通过“等时同步模式”系统属性，可在定义的系统循环内记录测量值和过程数据。信号处理发生在相同的系统循环内，直至切换到“输出终端”。这意味着等时同步模式可提高控制质量，并提供更高的控制精度。等时同步模式可显著降低过程响应时间的可能波动。在时间上确定的处理可用于更高的机器循环。

    在需要对测量值的采集进行同步、对各种运动进行协调并对过程Ⅱ向应进行定义以便它们同时发生时，基本上总是要选择使用等时同步模式。这意味着等时同步模式的应用领域十分多样。

    如图7-17所示，为了满足凸轮轴生产的质量控制要求，在生产过程中需要精确测量凸轮轴多个测量点的尺寸。可以对凸轮轴的多个测量点进行等时测量，即通过应用“等时同步模式”对相关的测量值进行同时采集，这样可以缩短测量所需的时间。其最终工作流程如下：

   1)连续车削凸轮轴。

   2)在连续车削期间，同步测量位置和凸轮偏差。

   3)加工下一个凸轮轴。

    图7-17    凸轮轴多个测量点的等时测量

    所有凸轮轴的位置和相应的测量值（红色）都可以在凸轮轴的一个周期内进行同步测量。该模式提高了机器的工作效率并且保持（或提高）了测量的精度。

    3．同步顺序

    从输入数据的读取到输出数据的输出过程中，等时同步模式所涉及的所有组件的同步顺序如下：

   1)输入数据的等时同步读取。

   2)通过PROFIBUS子网将输入数据传输到DP主站(CPU)。

   3)在CPU的等时同步应用程序中进一步处理。

   4)通过PROFIBUS子网将输出数据传输到输出DP从站。

   5)输出数据的等时同步输出。

    如图7-18所示，为确保在下一个PROFIBUS- DP循环开始时所有输入数据都已就绪可通过PROFIBUS - DP线路进行传输，I/O读取循环需要提前一段时间TI，以便可提前开始。TI是所有输入的“信号枪”。该TI可用于补偿模数转换、背板总线时间等。可通过STEP 7或用户手动组态这一段提前的时间TI，建议使用STEP 7自动分配TI时间。

    图7-18    等时同步模式的同步时间顺序

   PROFIBUS - DP线路将输人数据传输到DP主站。将调用循环中断OB Synchronous Cycle。同步循环中断OB中的用户程序决定过程响应，并及时为下一个数据循环的开始提供输出数据。数据循环的长度总是由用户来组态。

   TO是从站内背板总线和数模转换的补偿值。TO是所有输出的“信号枪”。可通过STEP 7或用户手动组态时间TO，建议使用STEP 7自动分配TO时间。

    若没有等时同步模式，应用程序、数据传输和现场设备就会具有各自的不同步处理循环；这会导致总循环时间较大，抖动较高。若采用等时同步模式，应用程序、数据传输和现场设备就会同步，从而使总循环时间极小，抖动很低。

    4．等时同步模式的组态要求

    组态等时同步模式的PROFIBUS- DP网络时，必须满足以下组态要求：

   1)等时同步模式不能在PROFIBUS光纤网络中使用。

   2)恒定总线循环时间和等时同步模式仅可通过“DP”和“用户自定义”总线配置文件实现。

   3)等时同步模式仅可通过集成在CPU中的DP接口实现。不能使用通信处理器针对PROFIBUS实现等时同步模式。

   4)只有恒定总线循环时间主站可作为等时同步PROFIBUS - DP上的主动站。操作面板和编程器（例如具有编程器功能的PC）影响等时同步DP循环的时间行为，因此不允许使用。

   5)不能跨线路使用等时同步模式。

   6)只能在过程映像分区中对等时同步I/O进行处理。若不使用过程映像分区，就无法进行等时同步一致性数据传输。将对是否遵守数量结构进行监视，因为对于每个过程映像分区来说，DP主站系统上的从站和字节数是有限的。

   7)等时同步模块的地址必须位于过程映像分区中。

   8)只有在操作链条中涉及的所有组件都支持“等时同步”系统属性的情况下，才可实现从“终端”到“终端”的完整等时同步模式。需确保在对话框的模块信息框中勾选条目“等时同步模式”( Isochronous mode)或“等时同步处理”(Isochronous processing)。

   9)在组态等时同步模式时，不得向从站分配SYNC/FREEZE组。