西门子TP700触摸屏

西门子TP700触摸屏

1 概述
在工厂自动化控制系统中各设备必须保证具有相一致的时间参考，以便能够为归档信息及报警等分配一个清晰的时间戳。对于数据归档及故障分析建议使用时间同步功能，将各设备同步到一个标准的时间。
时间同步基于标准的世界时间 UTC (Universal Time Coordinated)，对应于格林尼治标准时间。在自动化系统中，控制器，操作面板及监控系统或 SCADA 系统均可成为主时间。
SIMOTION 与西门子触摸屏的时间同步可通过调用SIMOTION的系统功能块及触摸屏编程软件的设置来实现。

2 功能块 FBSyncSimotionToHMI介绍
功能块“FBSyncSimotionToHMI”允许用户将Simotion 系统平台的日期及时间自动与西门子人机界面的系统时间进行同步。

2.1 操作模式
通过WinccFlexible的区域指针“Area Pointer”将HMI的系统时间及日期同时传送到Simotion 平台。为了正确使用区域指针，在Simotion侧需要准备好数据。
(1) 通过输入参数“execute”的上升沿执行此 FB 功能块。
(2) 将任务号41写入至HMI的“Job mailbox”。
(3) 通过区域指针类型“date / time”，HMI 为FB提供日期及时间。
(4) 从传送的时间中提取单独的小时，分及秒。
(5) 从区域指针传送过来的值转换为类型为“TIME OF DAY”数据类型。
(6) 从传送的日期中提取单独的天，月及年。
(7) 通过帮助功能块“FBHelpSyncSimotionToHMI”，使用数学公式计算公历日历，计算闰年，计算从控制器开始日期 (01.01.92) 经过的天数。通过 Marshalling功能，将类型为“DINT”的数据转换为类型为“DATE”的数据。
(8) 通过类型转换将数据类型为“TIME_OF_DAY”及“DATE”组合为“DATE_TIME”。
(9) 调用系统功能块，将计算值设置为真实的时钟 (RTC) 。
集成至系统应用中
为了使用功能块“FBSyncSimotionToHMI”，在Simotion及WinCC Flexible中必须完成下述工作：
?在 Simotion中：
– 创建全局数组：类型为 WORD的 4个元素，代表写入至HMI的 “Job mailbox” 的任务号。
例如：gabHMIJobBox : ARRAY[0..3] OF WORD;
– 创建全局数组：类型为 WORD的 6个元素，代表“date / time”。
例如：gabdateAndTime : ARRAY[0..5] OF WORD;
?在WinCC Flexible中：
区域指针“date/time”及“Job mailbox” 必须与Simotion创建的全局变量相连接。
上述步骤完成后，Simotion平台的系统时间及日期可以被HMI设备同步/校准。
功能块必须在循环任务中调用。

2.2功能块 LAD 框图

图1.

输入/输出参数：

表1.

3 在 SIMOTION中的编程

3.1导入库文件

图2.

3.2创建变量
区域指针及“Job mailbox”必须在 SIMOTION 中定义为全局变量，本例中定义在 “TimeSyn”单元中：

图3.

在 SIMOTION 中调用时钟同步功能块时需要此区域指针。当HMI控制器作为主时间时，区域指针用于从HMI传递日期及时间至控制器。SIMOTION在所需时间间隔内周期性地读取数据并且同步自已的时钟。
注意：不要配置一个较短的循环周期用于日期/时间区域指针，因这将对操作面板的性能产生负面影响。建议获取数据间隔为10分钟。

3.3 功能块“FBSyncHMIToSimotion”
功能块“FBSyncHMIToSimotion”可用于将Simotion平台的系统日期及时间与HMI的日期及时间进行同步，必须在循环任务中调用，用LAD方式编程如下：

图4.

4 在WinCC flexible中的设置

4.1通讯设置
? .选择项目 → Operator panel → Communication → Connections
? .创建Simotion与HMI的连接关系：

图5.

4.2区域指针设置
选择“Area pointer”标签并从 SIMOTION 程序单元中选择变量进行“Date/Time” 及“Job mailbox”的连接：

图6.

生成树协议 Spanning Tree 和快速生成树 Rapid Spanning Tree分别定义在 IEEE 802.1D/W中，是一种桥到桥的链路管理协议，它在防止产生自循环的基础上提供路径冗余。为使以太网更好地工作，两个工作站之间只能有一条活动路径。网络环路的发生有多种原因，较常见的一种是有意生成的冗余链路，防止一个链路或交换机失败，会有另一个链路或交换机替代。
STP 是一种桥到桥的通信技术，提供发现网络物理环路的服务。该协议规定了网桥创建无环回Loop-Free 逻辑拓朴结构的算法。换句话说，STP 提供了一个生成整个*二层网络的无环回树结构。
生成树协议操作对终端站透明，也就是说，终端站并不知道它们自己是否连接在某单个局域网或多交换局域网中。当两个网桥相互连接在相同的由两台计算机组成的网络中时，生成树协议支持两网桥之间相互交换信息，这样只需要其中一个网桥处理两台计算机之间发送的信息。
桥接设备之间通过使用网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）交换各自状态信息。生成树协议通过发送 BPDU 信息为交换网络配置根交换机和根端口，并为每个交换网路区段（switched segment）配置*端口。
网桥中的生成树算法可以用来决定如何使用生成树协议，该算法的优点在于能够避免网桥环路，并确保在多路径情形下网桥能够选择一条较有效的路径。如果较佳路径选择失败，可以使用该算法重新计算网络路径并找出下一条较佳路径。
Spanning Tree 的工作方式如下，它的所有的工作都是为了生成一棵倒装的树形，这棵树的根就称为“bridge root”，每个设备会定义一个**级，称为“bridge priority”，它的数值越小代表它成为树根的可能性越大（如果**级相同，选择较小的MAC地址的交换机作为根桥），而其它每个叶结点（网桥/交换机）通往树根（根桥）的路径称为“root path”，衡量这一路径的权值称为“path cost”(参考SCALANCE X-400组态手册)，通常它代表了链路的带宽，一个千兆端口的权值会小于一个百兆端口的权值。计算每个叶结点到树根的路径，选择代价较小的成为通信的路径，连接叶结点到根桥的代价较小路径的端口为根端口，如果叶结点到根桥的代价一样，那么选择Port ID小的作为根端口。然后根据每个桥通过较小代价连接到每一个交换网段的端口设定为*端口（连接相同网段的端口选择MAC地址小的桥端口）。在每个节点的生成树算法完毕以前，所有的设备端口都只发送和接收报文信息，端口的状态处于初始化的阶段（listening & learning），一旦完成初始化，那么成为通信的路径的根端口和*端口转变为“Forwarding”的状态，用于数据的收发，而非*的端口成为“Blocking”的状态，只侦听 BPDU 的数据。一旦通信的路径失效，根据 BPDU 的报文，非*的端口将重新一轮计算的过程而成为“Forwarding”的状态。
SCALANCE X300/400系列的交换机支持STP和RSTP。在使用STP和RSTP时，需要禁止High-Speed Redundancy Ring（HSR）。

STP网络组态：

西门子TP700触摸屏

网络组态由3台交换机Switch A、Switch B和Switch C组成。彼此之间依次通过Port5.1和Port5.2相连成千兆环（非RM），另外Switch A和Switch B通过Port9.1进行百兆相连。(连接前需要使能和配置STP)

注意：
对于SCALANCE X-400使能STP协议，首先要禁止环网冗余(HSR)。

Switch A组态：（未连线）

Switch B组态：（未连线）

Switch C组态：（未连线）

然后按照网络拓扑结构，连接网线。这时生成树算法生效，选举根桥，根端口，*端口以及堵塞端口。察看XA，XB，XC的生成树的状态信息。

由此，整个网络不再出现冗余链路，根据XA、XB、XC的生成树信息和端口状态可以得知：

1， 对于整个千兆链路，首先选择MAC地址小的作为根桥。这样会选择Root ID=00-0E-8C-8B-D4-E7即XC作为根桥。
2， XA和XB有两条链路相连，分别是百兆和千兆链路，根据Path Cost，可知百兆链路的端口会被阻塞，并且是在Root ID大的一方被阻塞，所以XA的Port9.1端口为Blocking状态。
3， 根据生成树算法，可以知道在千兆链路上的堵塞端口，应该在Root ID大的一方被阻塞，这样会选择XA的Port5.1为阻塞端口，即Blocking状态。
4， 任意断开一个激活的连接线，可以发现大约有10~30秒的恢复时间。