Transcript Modicon Quantum

Unity自动化平台
Modicon Quantum
高可靠性
1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
2
为什么是Unity ？
协同
Unity 为实现施耐德电气的协同自动化架构而打造
 协同自动化是施耐德电气为未来发展定义的战略框架
 施耐德电气的协同自动化方案完全遵循ARC的CMM模型
Transparent Ready™
Unity平台
Collaborative Automation
Unity V2.0
3
为什么是Unity ？
统一
Legacy Offer
Hardware
Software
Quantum
Concept
Premium&
Atrium
PL7
UNITY Offer
Hardware
Software
Quantum
Premium
Atrium
Unity Pro
For Schneider Electric:
 A uniform, systemic product line image
 Complementary PLC platform meets the needs of different customers & marketing segments
For Customers:
 Be able to choose “best-fit” product range, while ensure compatibility to other hardware platform
 Reduce software investment and training cost, time…
Unity V2.0
4
Modicon Quantum
Unity 中 Modicon 的新成员
>开发
自动化应用的
编程、调试和
操作软件
>协同
VBA、VB、C++编程接口
编程软件
>生成
过程设计和应
用程序生成
专业化软件
>操作
Unity处理器：
Modicon Premium
、Atrium和
Quantum
>协调
“协同控制”应用
程序的项目管理
Unity V2.0
5
Modicon Quantum
优化过程控制
Unity V2.0
6
Modicon Quantum
无处不在的控制
纸浆与造纸
食品与饮料
药品
石化
基础设施
能源电力
烟草
半导体
Unity V2.0
汽车
7
Modicon Quantum
关键数据
 在 2003年销售的Quantum CPU: 10,700
德国
俄国
法国
西班牙
英国
...
38 %
: 25%
: 11%
: 10%
: 8%
: 6%
32 %
美国
加拿大
墨西哥
: 77%
: 20%
: 3%
27 %
3%
委内瑞拉
阿根廷
智利
巴西
...
Unity V2.0
: 30%
: 21%
: 19%
: 13%
中国
新加坡
澳大利亚
印度
...
:70%
:7%
:6%
:4%
8
Modicon Quantum
一些国际性客户
Unity V2.0
9
1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
10
Modicon Quantum 设计
根据需要选择背板
2, 3, 4, 6, 10 or 16 slots
可选择的6种背板
Unity V2.0
11
Modicon Quantum 设计
灵活的Quantum I/O结构 : 三种I/O服务方式
本地 I/O
CPU模板
网络与通讯模板
Interrupts
I/O 映射模板
无IO字数限制
本地 I/O
远程 I/O
I/O 映射模板
每机架128 I/O字数限制
S908 1.544 M
冗余电缆支持
支持31个分站
分布式 I/O
I/O 映射模板
32 节点(不带中继器)
MB＋通讯
冗余电缆支持
Unity V2.0
分布式 I/O
S908
Remote
I/O
远程 I/O
Modbus
Plus
12
Modicon Quantum 解决方案
灵活的构架
S908 远程 I/O
Quantum I/O
800 I/O
SyMax
Hub or
switch
Modbus Ethernet 分布式 I/O
Modbus Plus 分布式 I/O
Unity V2.0
13
Modicon Quantum 设计
电源
3A 独立电源
8A 和 11A 可累加电源
• 2块11A 可累加电源可提供高达 20A的电源
8A 和 11A 冗余电源
Quantum 电源特性
3A 独立电源
1
24 VDC
125 VDC
1
115/230 VAC
8 and 11A 可累加电源
24 VDC (8A)
48/60 VDC (8A)
115/230 VAC (11A)
8 and 11A 冗余电源
24 VDC (8A)
48/60 VDC (8A)
125 VDC (8A)
115/230 VAC (8 and 11A)
1. 集成到 Quantum 分布式 IO 的分站适配器上
Unity V2.0
14
Modicon Quantum 设计
模板特点
任何模块可在任何位置
• 与槽位无关
• 软件编址
电子模块 ID
• 保证用户配置与实际模块一致
模板端子标识销
所有I/O模板的配置及编址通过软件实现，无跳线或DIP开关
Unity V2.0
15
Modicon Quantum 设计
热更换
可带电更换任何模板
• I/O 模板
• 电源
• CPU
• 智能选件
不会损坏:
• 模板
• 背板
• 系统
Unity V2.0
16
Modicon Quantum 设计
软件配置
双击
Unity V2.0
17
Modicon Quantum design
IO面板指示
Active 灯指示模板的健康状态
出错、保险断、I/O点指示
模块种类用颜色区分－减少错误机会
模块上有完整部件号和模块描述
140
140
CPS 114 00
CPU 113 00
AC Power Supply CPU Module
R
1
2
3
4
5
6
7
8
Unity V2.0
Active
F
R
1
2
3
4
5
6
7
8
Active
9
10
11
12
13
14
15
16
140
DAI 553 00
115 VAC In
F
R
1
2
3
4
5
6
7
8
Active
9
17
10 18
11 19
12 20
13 21
14 22
15 23
16 24
140
140
DAO 842 10
DDI 353 00
100-230 VAC Out 24 VDC In
F
25
26
27
28
29
30
31
32
R
1
2
3
4
5
6
7
8
Active
9 1
10 2
11 3
12 4
13 5
14 6
15 7
16 8
F
9
10
11
12
13
14
15
16
R
1
2
3
4
5
6
7
8
Active
9 17
10 18
11 19
12 20
13 21
14 22
15 23
16 24
140
DDO 353 00
24 VDC Out
F
25
26
27
28
29
30
31
32
R
1
2
3
4
5
6
7
8
Active
9
17
10 18
11 19
12 20
13 21
14 22
15 23
16 24
F
25
26
27
28
29
30
31
32
18
Modicon Quantum 设计
可选的涂层保护模板
通过敷形涂覆延长控制系统的使用时间
防止化学雾气、有机溶剂、粉尘、潮湿、霉变等对机器的侵蚀
典型应用：
金属还原(钢,铝),污水处理,沿海的场所,石料粉碎
标准及认证
涂层: 聚氨脂, Humiseal 1A33
美国军标： MIL-I-46058C
抗真菌： ASTM G-21
抗粉尘，化学雾气，抗污染： EIA-364-TP91, EIA 364-65 and
ISA-S71.04 (GX severe mixed flow gases)
IEC 盐雾测试： IEC 68-2-11 @ 5.7%
Unity V2.0
19
Modicon Quantum 设计
简易的接线：CableFast和 Telefast
Modicon Quantum的控制系统连接现场设备的一个
通用、省时的解决方案
10种定制的端子条
• 支持数字量和模拟量I/O
• 可选的单独的保险丝
• 50 针 D型 连接头
• 每线提供终端点
• 现场电源分配的预配置
2种系统电缆类型
• 标准电源线，小于1/2 A
• 高电能线 ，2 A每点
•长度：0.9米到 3.7米
•XTS连接器的颜色区分接线
• 支持数字量和模拟量
Unity V2.0
Terminal Block
System Cable
20
1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
21
继续使用…
标准 CPU
 RS 232 Modbus/ASCII 口
 RS 232/485 Modbus/ASCII 口
 Modbus Plus 口
向上兼容
434 14A 和 534 14A 的固件可以升至
Unity 处理器
Concept 应用程序转换成 Unity 应用



311 10



434 12U



534 14U
OS 升级
编程容量增加
数据容量增加
相同的硬件性能增加
新入门级 Unity Quantum IEC
从 “低端” 推进应用
434 12A
Unity V2.0
性能更强
534 14A
22
… 并扩展新品种
高性能 CPU

RS 232/485 Modbus/ASCII 口
 Modbus Plus 口
 USB 口


Ethernet TCP/IP 口
热备口
超强的处理能力
比 534 14A 快 4 到 5 倍
灵活的存储卡增加程序和数据容量
多任务操作系统




651 50








651 60
671 60
USB 口的传送速度可达 12 Mbps
内置 Ethernet TCP/IP 口和 web 服务
器
热备 CPU 带光纤以太网连接
(热备)
Unity V2.0
23
扩展新品种
高性能 CPU
 外貌

双槽模块

通过滑门,使用钥匙和电池
 LCD 显示 / 键板
 绿色背景光 LCD ，使用 Magelis 类型键板

可提供状态, 诊断和设置显示
– 更改通讯参数
– 控制和监视热备状态
Unity V2.0
24
扩展新品种
高性能 CPU
 处理器
 双处理器
– Pentium 166 或 266
– Phoenix
 PCMCIA 扩展
 2 PCMCIA 插槽
– 1 个 II 型卡
– 1 个 III 型卡

Unity V2.0
可选存储介质
– SRAM
– Flash
26
目录一瞥
31110
43412
53414
本地 I/O 位/模块
65150
65160
67160
6
6
6





1024/1024
本地机架
无限制 IO 字
远程 IO 站
31
通讯模块
2
6
6
内置以太网口
内置 USB 口
内存
400 KB
800 KB
2,7 MB
768 KB
896 KB
896 KB
20 KB
128 KB
128 KB
128 KB
128 KB
128 KB



使用扩展卡后最大存储量
7 MB
7 MB
7 MB
使用扩展卡后最大数据量
640 KB
896 KB
896 KB
使用扩展卡后最大文件量
8 MB
8 MB
8 MB
包括状态内存至
可使用内存扩展卡
Unity V2.0
27
新功能
Quantum 存储器适合应用需求
在高端 CPU可以使用 PCMCIA 扩展 “执行” 存储器
按需求购买存储器
程序容易升级和扩展
311 10
434 12A
534 14A
651 50
651 60
671 60
存储限制
程序：7.1 Mb
数据 768 Kb，文件 8 Mb 。 ( 配方和生产数据)
Unity V2.0
28
新功能
Quantum 存储器适合应用需求
984
内置 RAM
PCMCIA
Concept
高端 UNITY
定位型数据
定位型数据
配置
配置
配置
定位型数据
用户逻辑
IEC 用户逻辑
非定位数据
LL 984
用户文档
DFB 实例
非定位型数据
用户文档
初始化数据 (常数)
存储器的使用, 在许多项目中需要
优化。因为许多空间被使用不当而
浪费，而其他地方却不够用。
一个项目的所有内容都存于 PLC
内(包括变量名) 使用压缩的 XML
文件格式
可以使用 PCMCIA 存储卡存储整
个定位型数据和非定位型数据
IEC 执行码 & 源码, 变量
名
文件存储
Unity V2.0
使用 PCMCIA 存储卡可确保 应用
程序的安全
29
新功能
满足不同的应用需求
多任务
主任务
快速任务和事件任务
辅助任务
高性能
布尔指令
0.0525/0.075 µs
数字指令
0.045/0.06 µs
浮点指令
Unity V2.0
0.40/0.50 µs
10 K 指令仅 1 ms
比如 65 % 布尔运算加 35 % 数字运算
30
1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
31
Quantum CPU “典型性能”
多少 K指令/ms – 布尔指令
10,4
10,4
Unity CPU
Concept CPU
14,3
x
2,0
2,1160
2,2
434 12A
311 10
APPLICATIONS
Boolean
Numerical
Numerical/Array
Floating
Unity V2.0
Boolean
90 %
60 %
40 %
20 %
4,75
2,0
534 14A
Numerical
Arrays
Floating
30 %
20 %
10 %
20 %
10 %
20 %
651 50
651 60
Operating System / Communications
10 %
10 %
20 %
20 %
Loop Control
20%
32
Quantum CPU “典型性能”
多少 K指令/ms – 布尔/数字
9,9
10,0
Unity CPU
Concept CPU
+
70%
+
60%
1,5
1,3
434 12A
311 10
Unity V2.0
Boolean
90 %
60 %
40 %
20 %
6,7
2,6
2,5
APPLICATIONS
Boolean
Numerical
Numerical/Array
Floating
x
534 14A
Numerical
Arrays
Floating
30 %
20 %
10 %
20 %
10 %
20 %
651 50
651 60
Operating System / Communications
10 %
10 %
20 %
20 %
Loop Control
20%
33
Quantum CPUs “典型性能”
多少 K指令/ms – 布尔/数字/数组
Unity CPU
Concept CPU
3,4
x
2,5
x
3,5
2,2
x
8,75
1,0
0,8
0,4
0,3
434 12A
311 10
APPLICATIONS
Boolean
Numerical
Numerical/Array
Floating
Unity V2.0
Boolean
90 %
60 %
40 %
20 %
534 14A
Numerical
Arrays
Floating
30 %
20 %
10 %
20 %
10 %
20 %
651 50
651 60
Operating System / Communications
10 %
10 %
20 %
20 %
Loop Control
20%
34
Quantum CPUs “典型性能”
多少 K指令/ms – 布尔/数字/数组/控制回路
Unity CPU
Concept CPU
6,8
6,4
+
60%
434 12A
311 10
Unity V2.0
x
5,7
1,2
1,0
Boolean
90 %
60 %
40 %
20 %
50%
1,8
1,6
APPLICATIONS
Boolean
Numerical
Numerical/Array
Floating
+
534 14A
Numerical
Arrays
Floating
30 %
20 %
10 %
20 %
10 %
20 %
651 50
651 60
Operating System / Communications
10 %
10 %
20 %
20 %
Loop Control
20%
35
Quantum CPU的相对性能
布尔
140CPU 43412A
140CPU 53414A
140CPU 65150
操作系统
+ 通讯
数字
回路控制
140CPU 65160
复杂数字
+ 数组
浮点数字
Unity V2.0
36
Modicon Quantum 热备结构
高性能的解决方案
两个控制器之间基于100M的以太网光纤链路
671 60
两个PLC之间数据传送更加快速
671 60
Ethernet 100 M 链路
比“Concept IEC”快 8 ～10倍
所有数据都交换，无需用户配置
一个扫描周期就足以完成所有数据交换
以太网光纤链路
两个PLC之间可以相隔2公里远
Unity V2.0
37
Modicon Quantum 热备
原理
 UNITY PRO
IEC
61131-3
 热备控制器

140 CPU 671 60
 内置光纤口


基于以太网
100 Mbits/sec
 无需热备模块
光纤
 无需热备软件
S908
远程 I/O
Unity V2.0
 使用现在的远程 I/O 站
38
在运行和热备 CPU 之间交换的内容
 自动化数据从运行 CPU 转送到热备
CPU
运行CPU的内部 RAM
热备CPU的内部 RAM
状态 RAM
非定位型变量
多至
512 KB
Unity V2.0
每次扫描周期的开始进行数据传送

数据交换
– 状态 Ram 区 (128 KB)
– 非定位型变量 (多至 512 KB)
– 强迫置位

数据传送和 CPU 的逻辑执行同步

传送的时间大大减少 (协处理器到 协
处理器)

无需任何特殊配置
状态 RAM
128 KB
配置
非传送区域
(部分 RAM)

128 KB
=
不传送
非定位型变量
多至
512 KB
配置
非传送区域
(部分 RAM)
39
热备系统的性能
Scan Time
输入
输入
HSBY
HSBY
 输入信号在热备 PLC
中变化
第一段
 仅有第一段程序在热
备 PLC 中执行
逻辑
数据
数据
 数据传送 (内容)



输出
运行
Unity V2.0
状态 RAM
非定位变量
DFB 实例
输出
热备
40
热备系统的性能
热备的影响 – 消耗
输入
输入
HSBY
HSBY
Scan Time
第一段
逻辑
数据
(协处
理器)
数据
(协处
理器)
输出
运行
Unity V2.0
5 ms
每 100 KB
30 ms
每 100 KB
输出
热备
41
热备系统的性能
一个典型例子
单机的扫描时间: 80 ms
100 KB 数据交换
热备的扫描时间: 85 ms
100 KB 数据交换
结果
输入
运行
 热备对系统的影响: 5ms
5 ms
HSBY
Scan Time
数据
传送
 所有数据都在小于 80 ms内传送:
数据传送对系统无影响
30 ms
逻辑
执行
输出
Unity V2.0
42
程序自动下载到热备PLC
 程序自动由运行 PLC下载到热备PLC




Unity V2.0
第一时间, 当热备 CPU 是空的
当热备 CPU 中没有配置
无需另加工具 (编程单元, Scada…)
无需任何手动操作
43
允许逻辑不一样
运行
热备
 可以在 Unity Pro 配置中, 设置逻辑不
一样，或用命令寄存器设置
 在在线更改运行PLC 或热备PLC程序
时，会发生逻辑不一样的情况
 标准程序:
在线更改

在线更改运行PLC程序

使用面板或命令寄存器，把程序从运
行PLC传送到热备PLC，
 硬件必须相同
Unity V2.0
44
热备事件跟踪
 所有热备操作可通过诊断窗口跟踪

使用运行的开关，拨至离线

使用热备的开关，拨至离线

使用热备的开关，拨至运行
 初始化操作:



Unity V2.0
系统 (i.e. 运行模块失效)
使用键板
使用命令寄存器
45
1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
46
Modicon Quantum 选型
数字量 I/O
数字量 I/O
固态和继电器 (2A and 5 A)输出模板
24, 48, 115 和 230 VAC 模板
5 V ttl, 24, 10-60 和 125 VDC模板
12, 16, 24, 32 和 96 点模板
96 点高密度模板
HE10 连接器
中断输入模板
适用于快速任务或高速吞吐的场合
通道反应时间： 40µs(逻辑解算、跳变)
16 通道隔离输入模板
支持远程I/O和分布式I/O
Unity V2.0
47
Modicon Quantum 选型
模拟量 I/O
输入模板
8 or 16 通道模拟量输入模板
•电流或者混合
8 通道热电偶和RTD输入模板
每通道类型可配置
12-16位精度
30 V和200V隔离
输出模板
4 或 8通道电流
4通道电压、混合
12 位精度
12种可选的模拟量模板
Unity V2.0
48
Modicon Quantum 选型
本安型 I/O
五个模板
8 点 VDC 离散量输入模板 - 140 DII 330 00
8 点 VDC 离散量输出模板 - 140 DIO 330 00
8 通道 RTD / TC 模拟量输入模板 - 140 AII 330 00
8 通道电流型模拟量输入模板 - 140 AII 330 10
8 通道电流型模拟量输出模板 - 140 AIO 330 00
模板自带电解隔离屏障，减少设计和安装成本
背板电源供电，不需额外的现场电源
认证
FM Class 1, Div. 2 Gas Groups A - D
CENELEC Zone 1, Gas Group IIC, IIB, IIA
电解隔离
Input / (Output) / Power Supply:
Input / (Output) / Bus
Input / Input, Output / Output
DIN EN 50 020
DIN EN 50 020
无电解隔离
蓝色 IP 20 端子条
Unity V2.0
49
Modicon Quantum 选型
智能模板
高速计数模板
2 通道 500 kHz模板，适合增量计数或者正交计数的应用
5 通道模板，适合增量计数的应用
– 35 kHz 在 24 Vdc
– 100 kHz 在 5 Vdc
2通道 ASCII RS-232 模板
24 Vdc 16 点中断/锁存模板
运动控制模板
单轴
– 双编码器
– 编码器/解算器
多轴SERCOS模板
Unity V2.0
50
1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
51
Transparent Ready 透明就绪
以太网, 开放的解决方案
Ethernet TCP/IP
Ethernet TCP/IP
Ethernet TCP/IP
Unity V2.0
52
对其他现场总线的开放
Ethernet TCP/IP
Ethernet TCP/IP
Ethernet TCP/IP
标准现场总线
Unity V2.0
53
Quantum 中的透明就绪
以太网, 开放的解决方案
为自动化提供更多的服务
Modbus TCP
全局数据
无需编程的发布-订阅机制
I/O 扫描
连接任何 Modbus TCP 设备
DHCP 服务
失效设备替换
内置 Web 服务器
Unity V2.0
标准的信息传送协议
动态 IP 地址设置
替换设备参数的自动配置
实时诊断, 报警管理和 用户自定义人机
界面
电子邮件/短信服务
及时联络
网络对时协议
时间同步
数据库连接
数据登录
54
透明就绪
信息 : 开放为先
Modbus TCP 信息
Modbus / TCP
Unity V2.0
55
透明就绪
全局数据 : 数据同步
生产者/消费者机制
64 个站
每站可发布 1 组全局数据 并能订阅 64 组全局
数据
1 组全局数据区 = 最多 1 KB 变量
数据组
全局数据 A
全局数据 B
全局数据 C
发布
订阅
Unity V2.0
56
透明就绪
IO 扫描: 连接以太网上的设备
64 或 128 站/每站 120 个字
基于Modbus TCP/IP 协议
无需编程
内置端口增进性能
Read
Read
Write
Read
Momentum
Unity V2.0
Write
Advantys STB
Write
Altivar
TeSys
57
透明就绪
新增服务
 以太网内置
可使用缺省的 IP 地址
 与 NOE 模块具有相同的功能，内置网页服务

 时间同步服务
使用精确的外部时间服务器，同步 PLC 时钟.
 可以在自动化的关键应用中使用


在新 NOE77111 模块上应用.
 电子邮件通知服务
使用以太网 771x1 模块或以太网 CPU作为邮件客户端
 编写应用程序通过 SMTP 邮件服务器，把邮件发送给用户.
 满足了用户的此项要求.

Unity V2.0
58
透明就绪
Factory Cast : 内置的网页服务器
内置 PLC & I/O 诊断功能
PLC & I/O 模块的诊断
PLC 故障图形化显示
内置应用诊断
PLC 变量的显示和更改
内置报警管理
系统或应用报警, 报警缓存位于 PLC
部分或全局的报警确认
用户自定义诊断图形
存于模块本身: 最多有 8 Mb 空间
可实时访问 PLC 数据的图形对象库，
HTML 和 Java 的开放性; Gif 格式和Flash 的模拟
其他资源的超连接
Unity V2.0
59
透明就绪
Factory Cast HMI : 独一无二 ! 嵌入式 HMI
全部 HMI 特性
实时 HMI 数据库
自我运作: 独立于 PLC 执行
嵌入式网页服务器 : 支持瘦客户机
内部运算功能 (模拟量标度变换, 数学 & 逻辑, …)
电子邮件和短消息服务功能
数据库连接功能
跟踪能力
相对性数据库的直接登录
Unity V2.0
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Modicon Quantum 的伙伴产品
全方位的解决方案
无线以太网解决方案 (WiFi, Bluetooth)
http://www.radiolinx.com/
http://www.acksys.fr/
http://www.data-linc.com/
ModbusTCP/IP以太网网关
http://www.prolinxgateways.com/
- Ethernet/IP
- DF1 主/从
- IEC 60870-5-101 从
- IEC 60870-5-104
- DNP 3.0 主/从
Unity V2.0
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1. 概述
2. 系统概览
3. 新CPU目录
4. 性能聚焦
5. 系统选型
6. 聚焦通讯
7. 结论
Unity V2.0
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Unity 是 Quantum Concept 的延续和升级
4 个重要
信息
Unity 提供了高端自动化 的处理能力
Unity 提供了更灵活 的存储管理
Unity 提供了更多的 透明就绪 服务
Unity V2.0
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