西門子創(chuàng)新的ET 200SP I/O系統(tǒng)
——可實(shí)現(xiàn)高速及高精度控制

隨著網(wǎng)絡(luò)和總線技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)由集中走向分布，作為分布式系統(tǒng)中的重要組成部分，分布式I/O也得到了廣泛的應(yīng)用。西門子SIMATIC ET 200家族包括從防護(hù)等級(jí)IP20到IP67的豐富的產(chǎn)品組合，已經(jīng)成為市場(chǎng)占有率最高的分布式I/O產(chǎn)品。其中SIMATIC ET 200SP作為西門子推出的新一代產(chǎn)品，具有使用簡單、體積緊湊、功能強(qiáng)大等特性，在各行各業(yè)已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可。

隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，越來越多的應(yīng)用對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間以及控制精度有著越來越高的要求。致力于推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新的西門子也在不斷提升其產(chǎn)品功能，基于領(lǐng)先的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)——PROFINET，西門子研發(fā)的基于時(shí)間的I/O以及過采樣技術(shù)可以滿足高精度和高速的應(yīng)用要求。

ET 200遠(yuǎn)程站上基于時(shí)間的I/O模塊可以提供帶有高精度時(shí)間戳的脈沖信號(hào)，其工作原理如下圖。基于時(shí)間的I/O模塊其輸入通道將來自傳感器的脈沖信號(hào)的上升沿（或者下降沿）打上時(shí)間戳，該時(shí)間戳信息通過PROFINET傳送給控制器，控制器根據(jù)工藝要求可以將時(shí)間戳信息和位置信號(hào)相關(guān)聯(lián)，并計(jì)算出準(zhǔn)確的輸出響應(yīng)時(shí)間，經(jīng)過計(jì)算的時(shí)間戳信息經(jīng)PROFINET傳送給該模塊的輸出通道并最終控制執(zhí)行器的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)精度可達(dá)1μs的控制。

基于時(shí)間的I/O模塊，獨(dú)立于控制器和PROFINET的性能，可以確保輸出信號(hào)在確定時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行高精度響應(yīng)。將輸入和輸出的時(shí)間戳完美結(jié)合，可以精確測(cè)量經(jīng)過物體的長度或者實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的流體灌裝。帶來的好處也是顯而易見的：首先提高生產(chǎn)效率，高精度的響應(yīng)時(shí)間可以顯著提高工廠的生產(chǎn)率；其次，通常的解決方案是采用更短的網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間，或者是更高性能的控制器以提高運(yùn)行速度，由此而帶來的問題是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和控制器成本的增加，而基于時(shí)間的I/O模塊獨(dú)立于CPU的性能和網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間，不但可以減少CPU性能的額外開銷，還可以減少網(wǎng)絡(luò)總線的負(fù)載。典型應(yīng)用領(lǐng)域除了長度測(cè)量，高精度流體灌裝，還包括凸輪控制，以及其它需要精確響應(yīng)的應(yīng)用。

除了基于時(shí)間的I/O模塊外，ET 200SP的高速I/O模塊（包括數(shù)字量輸入/輸出，模擬量輸入/輸出）還具有過采樣功能?；赑ROFINET的等時(shí)同步模式，在一個(gè)數(shù)據(jù)循環(huán)周期內(nèi)，高速模塊的一個(gè)通道可以記錄2～n個(gè)測(cè)量值或者輸出2～n個(gè)數(shù)值，數(shù)值都具有相等的時(shí)間間隔，對(duì)于模擬量模塊來說， 其最小的采樣間隔可以達(dá)到50μs。對(duì)于需要高速的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用來說，可以不需要很快的CPU循環(huán)，減輕了控制器的負(fù)擔(dān)，并且可以達(dá)到更高的精度。

基于時(shí)間的I/O以及過采樣功能，這些功能均是基于PROFINET的高速性及確定性而衍生出來的，可以不依賴于CPU的性能，實(shí)現(xiàn)高精度的應(yīng)用。

除此之外，SIMATIC ET 200SP還具有電能測(cè)量模塊（ AI Energy Meter），可以記錄電力變量，適用于設(shè)備級(jí)的能源管理。該測(cè)量模塊非常緊湊，可以安裝在ET 200SP CPU后面，也可以分布式的安裝在接口模塊后面；在一個(gè)分布式系統(tǒng)中可以測(cè)量數(shù)量眾多的用能設(shè)備，可以節(jié)省控制柜內(nèi)的空間，入門成本低。

電能測(cè)量模塊可以記錄設(shè)備在各種運(yùn)行狀態(tài)下的電能消耗，記錄的能耗數(shù)據(jù)可以直接顯示在HMI上，設(shè)備操作者可以直觀掌握設(shè)備消耗情況，并可以根據(jù)需要改變操作流程。例如，可以在生產(chǎn)的間歇期間，關(guān)閉設(shè)備以節(jié)省能耗，從而更高效地運(yùn)行設(shè)備。并且還可以將設(shè)備與上一層的能源管理系統(tǒng)相連，直接集成到上層能源管理系統(tǒng)中，例如SIMATIC B. Data。

SIMATIC ET 200SP電能測(cè)量模塊，源于其模塊化和緊湊的設(shè)計(jì)，對(duì)于設(shè)備能耗的監(jiān)控提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的解決方案。

ET 200SP除了作為一款標(biāo)準(zhǔn)分布式I/O產(chǎn)品外，結(jié)合PROFINET技術(shù)，不斷推陳出新，擴(kuò)展其產(chǎn)品組合及功能，可以滿足不同行業(yè)客戶的應(yīng)用需要。更多產(chǎn)品信息請(qǐng)?jiān)L問ET 200產(chǎn)品網(wǎng)站，www.siemens.com.cn/et200.