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1 Eingangsverzögerung, und Oversampling SIMATIC S7-1200, S7-1500, ET Siemens Industry Online Support

2 Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Securityhinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen. Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Der Kunde ist dafür verantwortlich, unbefugten Zugriff auf seine Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke zu verhindern. Systeme, Maschinen und Komponenten sollten nur mit dem Unternehmensnetzwerk oder dem Internet verbunden werden, wenn und soweit dies notwendig ist und entsprechende Schutzmaßnahmen (z.b. Nutzung von Firewalls und Netzwerksegmentierung) ergriffen wurden. Zusätzlich sollten die Empfehlungen von Siemens zu entsprechenden Schutzmaßnahmen beachtet werden. Weiterführende Informationen über Industrial Security finden Sie unter Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Aktualisierungen durchzuführen, sobald die entsprechenden Updates zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-Bedrohungen erhöhen. Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, abonnieren Sie den Siemens Industrial Security RSS Feed unter Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Eingangsverzögerung Oversampling Unterstützte Funktionen der unterschiedlichen Module Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 2

3 1 Einleitung 1 Einleitung Eingangsverzögerung (Input delay), (Pulse stretching) und Oversampling sind Funktionen von Digitaleingabemodulen. Durch diese Funktionen werden Eingangssignale in dem Modul vorverarbeitet, bevor sie an die CPU übertragen werden. Die Parametrierung dieser Funktionen nehmen Sie in der Hardware-Konfiguration des jeweiligen Moduls vor. Die Funktionen werden in dem Handbuch des jeweiligen Moduls bzw. Systems ausführlich erläutert. Dieser FAQ dient dazu, die Zusammenhänge und Unterschiede dieser Funktionen zu verdeutlichen. Zusätzlich finden Sie in Kapitel 3 eine ausführliche Aufstellung, welche Module, welche dieser Funktionen unterstützen. Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 3

4 2.1 Eingangsverzögerung Allgemein Mit diesem Parameter können Signalstörungen unterdrückt werden. Änderungen am Signal werden erst erfasst, wenn sie länger als die eingestellte Eingangsverzögerungszeit stabil anstehen. Dies wird benötigt, um bei prellenden Schaltern das Hin- und Herschalten des Eingangs zu unterdrücken. Je kürzer die gewählte Eingangsverzögerungszeit, desto sorgfältiger müssen die Signalleitungen gegen Störungen von außen abgeschirmt werden. Abbildung 2-1: Prinzip der Eingangsverzögerung Signal an der Klemme Signal im Prozessabbild der CPU Impuls ist kürzer als t id und wird ignoriert Impuls ist länger als t id und wird als Signal nach t id erfasst t id : Eingangsverzögerungszeit Hinweis Beachten Sie, dass auch wenn Sie die Eingangsverzögerung deaktivieren, dennoch eine Hardware-bedingte Eingangsverzögerung vorhanden ist. Taktsynchroner Betrieb Im taktsynchronen Betrieb wird das Klemmensignal zum Zeitpunkt T i (Zeit zum Einlesen der Eingangsdaten) eingelesen. Der Einlesezeitpunkt T i bezieht sich dabei auf den Kanal, für den keine Eingangsverzögerungszeit parametriert wurde. Bei Eingangskanälen mit größeren Eingangsverzögerungen verschiebt sich der Einlesezeitpunkt entsprechend. Somit können einzelne Kanäle bei Bedarf mit Eingangsverzögerungen beaufschlagt werden, ohne rückwirkend negativen Einfluss auf die mögliche Zykluszeit zu haben. Eine taktsynchrone Projektierung ist nur möglich, wenn bei mindestens einem Kanal keine Eingangsverzögerung parametriert ist. Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 4

5 2.2 Allgemein Die ist eine Funktion zur Verlängerung eines kurzen, digitalen Eingangssignals auf die parametrierte Länge. Ist der Eingangsimpuls bereits länger als die parametrierte Länge, dann wird der Impuls nicht verlängert. Dies ist sinnvoll, wenn Signale mit kurzer Impulsdauer erkannt werden müssen, aber keine so kurze Bus- und/oder Programmzykluszeit möglich ist. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip der bei deaktivierter Eingangsverzögerung: Abbildung 2-2: Prinzip der szeit t ps für 1-Signal szeit t ps für 0-Signal Signal an der Klemme Signal im Prozessabbild der CPU Impuls ist kürzer als t ps und wird auf t ps verlängert. Impuls ist länger als t ps und wird nicht verändert. t ps : szeit Die verlängert sowohl das 1-Signal, als auch das 0-Signal. Das tatsächliche Eingangssignal an der Klemme innerhalb der szeit führt damit nicht zu einem Wechsel des Eingangssignals im Prozessabbild. Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 5

6 Während der Verlängerung des 0-Signals werden keine neuen Signale von der Baugruppe erkannt. Die Flanke eines neuen Signals wird verschoben, bis die laufende abgelaufen ist. Kurze Impulse, die während der laufenden auftreten, werden ignoriert. Die folgende Abbildung zeigt die Auswirkung der bei kurz hintereinander anliegenden Signalen und deaktivierter Eingangsverzögerung: Abbildung 2-3: Auswirkung der bei kurz hintereinander anliegenden Signalen Signal an der Klemme Signal im Prozessabbild der CPU Die Flanke des zweiten Impulses wird verschoben, bis die laufende abgelaufen ist. Kurze Impulse, die während einer laufenden auftreten, werden ignoriert. Empfehlung zur Einstellung der Damit kurze Impulse sicher erkannt werden, gilt folgende Empfehlung zur Einstellung der szeit t ps : t ps = 2 (t Buszyklus + t Programmyklus ) Taktsynchroner Betrieb Da im taktsynchronen Betrieb der Zeitpunkt zum Einlesen der Eingangsdaten (T i ) exakt festgelegt ist, kann die kürzer eingestellt werden als im nicht-taktsynchroner Betrieb. Damit kurze Impulse sicher erkannt werden, gilt folgende Empfehlung zur Einstellung der szeit t ps im taktsynchronen Betrieb: t ps > Sendetakt T Hinweis Während einer laufenden werden weitere Signale ignoriert bzw. die Flanken weiterer Signale verschoben (siehe Abbildung 2-3). Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 6

7 Einfluss der Eingangsverzögerung auf die Die beginnt nach der Eingangsverzögerung eines Signals. Kurze Impulse werden nur dann verlängert, wenn sie länger als die parametrierte Eingangsverzögerung anstehen. Abbildung 2-4: Einfluss der Eingangsverzögerung auf die Signal an der Klemme Signal im Prozessabbild der CPU Impuls ist kürzer als t id und wird ignoriert. t id : Eingangsverzögerungszeit t ps : szeit Impuls ist länger als t id, wird als Signal erfasst und um t ps verlängert. Impuls ist länger als t id, wird allerding verpasst, da 0-Signal vom vorherigen Impuls verlängert wird. Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 7

8 2.3 Oversampling Funktion Als Oversampling wird die Erfassung von Daten in zeitäquidistanten Subtakten bezeichnet, wobei n Subtakte einem Sendetakt entsprechen. Oversampling ist immer dann sinnvoll, wenn Sie die Erfassung von Daten mit einer höheren zeitlichen Auflösung benötigen, aber keine so kurze Bus- und/oder Programmzykluszeit möglich ist. Bei der Funktion Oversampling wird ein Sendetakt in äquidistante Subtakte unterteilt: Jeder Subtakt erfasst 1 Bit pro Kanal. Subtakte sind in Stufen von 2 bis 32 möglich (Abtastrate). Ein Subtakt ist mindestens 7,8125 μs lang. Parametrierung Sie parametrieren das Oversampling mit dem Parameter "Abtastrate" ("Sampling rate") in der Hardware-Konfiguration des Moduls. Abbildung 2-5: Oversampling in einem ET 200SP Digitaleingabemodul DI 8x24VDC HS parametrieren Hinweis Das Interfacemodul bzw. die Steuerung, mit der das Modul verwendet wird, muss den taktsynchronen Betrieb unterstützen und dieser muss projektiert sein. Abtastintervall Die Dauer eines Subtakts ist das Abtastintervall. In der Projektierungssoftware legen Sie den Sendetakt T für die Taktsynchronität fest. Der Sendetakt, geteilt durch die eingestellte Abtastrate n Sample, ergibt das Abtastintervall t Sample des Moduls. Die nachfolgende Formel zeigt die Berechnung der Dauer eines Subtakts bei 16 Subtakten und einem Sendetakt von 1 ms: t Sample = T = 1 ms = 62,5 μs n Sample 16 Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 8

9 Zeitliche Abfolge Im folgenden Bild ist der zeitliche Ablauf bei Oversampling dargestellt. Die erfassten Eingangsdaten eines Datenzyklus (Sendetakt) werden im nächsten Datenzyklus in das Interfacemodul kopiert und stehen im übernächsten Datenzyklus der CPU zur Verfügung. Abbildung 2-6: Prinzip der Funktion Oversampling bei einer Abtastrate von 10 Subtakten pro Sendetakt Tabelle 2-1: Erläuterung zu Abbildung 2-6 Erläuterung 1. Sendetakt wird in Subtakte unterteilt, die jeweils den Messwert erfassen (hier: 10 Subtakte). 2. Messwerte werden ins IM kopiert. 3. Messwerte werden an CPU übertragen und verarbeitet. Weitere Informationen Ausführliche Informationen zu der Funktion Oversampling finden Sie im Gerätehandbuch des jeweiligen Moduls, zum Beispiel im Gerätehandbuch des ET 200SP Digitaleingabemoduls DI 8x24VDC HS: Beitrags-ID: , V1.0, 06/2017 9

10 3 Unterstützte Funktionen der unterschiedlichen Module 3 Unterstützte Funktionen der unterschiedlichen Module Die folgenden Tabellen zeigen, welche Module, die zur Veröffentlichung dieses Dokuments am erhältlich sind, die behandelten Funktionen unterstützen. SIMATIC S Tabelle 3-1: Unterstützte Funktionen SIMATIC S Modul Artikelnummer Eingangsverzögerung On-board DIs -- 0,1 µs.. 20 ms Nein Nein DI 8x24VDC 6ES7221-1BF32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein DI 16x24VDC 6ES7221-1BH32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein F-DI 8/16x24VDC 6ES7226-6BA32-0XB0 0,8.. 12,8 ms Nein Nein DI 8/DQ 8x24VDC 6ES7223-1BH32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein DI 16/DQ 16x24VDC 6ES7223-1BL32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein DI 8x24VDC/ DQ 8xRelay DI 16x24VDC/ DQ 16xRelay DI7DO 8x120VAC/ DQ 8xRelay 6ES7223-1PH32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein 6ES7223-1PL32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein 6ES7223-1QH32-0XB0 0,2.. 12,8 ms Nein Nein Oversampling Hinweis Bei SIMATIC S wird der Begriff "Eingangsfilter" statt "Eingangsverzögerung" verwendet. Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie im Systemhandbuch "SIMATIC S Automatisierungssystem": Beitrags-ID: , V1.0, 06/

11 3 Unterstützte Funktionen der unterschiedlichen Module SIMATIC S Tabelle 3-2: Unterstützte Funktionen SIMATIC S Modul Artikelnummer Eingangsverzögerung DI 16x24VDC BA 6ES7521-1BH10-0AA0 fest ~ 3,2 ms Nein Nein DI 16x24VDC HF 6ES7521-1BH00-0AB0 0, ms Nein Nein DI 16x24VDC SRC BA 6ES7521-1BH50-0AA0 fest ~ 3,2 ms Nein Nein DI 32x24VDC BA 6ES7521-1BL10-0AA0 fest ~ 3,2 ms Nein Nein DI 32x24VDC HF 6ES7521-1BL00-0AB0 0, ms Nein Nein DI 16x VUC HF 6ES7521-7EH00-0AB0 0, ms Nein Nein DI 16x230VAC BA 6ES7521-1FH00-0AA0 fest ~ 25 ms Nein Nein F-DI 16x24VDC 6ES7526-1BH00-0AB0 0,4.. 3,2 ms Nein Nein DI 16/DQ 16x24VDC 6ES7523-1BL00-0AA0 fest ~ 3,2 ms Nein Nein TM Count 2x24V 6ES7550-1AB00-0AB ms Nein Nein TM PosInput 2 6ES7551-1AB00-0AB ms Nein Nein TM Timer DIDQ 16x24V 6ES7552-1AA00-0AB ,8 ms Nein Ja TM PTO 4 6ES7553-1AA00-0AB ms Nein Nein Oversampling Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie in der SIMATIC S7-1500/ET 200MP Manual Collection: Beitrags-ID: , V1.0, 06/

12 3 Unterstützte Funktionen der unterschiedlichen Module SIMATIC ET 200SP Tabelle 3-3: Unterstützte Funktionen SIMATIC ET 200SP Modul Artikelnummer Eingangsverzögerung DI 8x24VDC ST 6ES7131-6BF00-0BA ms Nein Nein DI 8x24VDC BA 6ES7131-6BF00-0AA ms Nein Nein DI 8x24VDC SRC BA 6ES7131-6BF60-0AA ms Nein Nein DI 4x VAC ST 6ES7131-6FD00-0BB1 fest 1, ms DI 16x24VDC ST 6ES7131-6BH00-0BA ms Nein Nein DI 8x24VDC HF 6ES7131-6BF00-0CA ms s Nein Nein DI 8x24VDC HS 6ES7131-6BF00-0DA ms s Ja DI 8xNAMUR HF 6ES7131-6TF00-0CA0 fest 12 ms s Nein F-DI 8x24VDC HF 6ES7136-6BA00-0CA0 0,4.. 3,2 ms Nein Nein TM Count 2x24V 6ES7138-6AA00-0BA ms Nein Nein TM PosInput 1 6ES7138-6BA00-0BA ms Nein Nein TM Timer DIDQ 10x24V 6ES7138-6CG00-0BA ,8 ms Nein Ja TM Pulse 2x24V 6ES7138-6DB00-0BB ms Nein Nein Oversampling Nein Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie in der SIMATIC ET 200SP Manual Collection: SIMATIC ET 200eco PN Tabelle 3-4: Unterstützte Funktionen SIMATIC ET 200eco PN Modul Artikelnummer Eingangsverzögerung 8DI x 24VDC 4xM12 6ES7141-6BF00-0AB0 fest ~ 3 ms Nein Nein 8DI x 24VDC 8xM12 6ES7141-6BG00-0AB0 fest ~ 3 ms Nein Nein 16DI x 24VDC 8xM12 6ES7141-6BH00-0AB0 fest ~ 3 ms Nein Nein 8DI/8DO x 24VDC / 1.3A 8xM12 6ES7147-6BG00-0AB0 fest ~ 3 ms Nein Nein Oversampling Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie in dem Handbuch "SIMATIC Dezentrale Peripherie ET 200eco PN": Beitrags-ID: , V1.0, 06/

13 3 Unterstützte Funktionen der unterschiedlichen Module SIMATIC ET 200pro Tabelle 3-5: Unterstützte Funktionen SIMATIC ET 200pro 8DI x 24VDC 6ES7141-4BF00-0AA0 fest 1,2.. 4,8 ms Nein Nein 8DI x 24VDC HF 6ES7141-4BF00-0AB0 0, ms s Nein 16DI x 24VDC 6ES7141-4BH00-0AA0 fest 0,7.. 4,8 ms Nein Nein 8/16 F-DI DC24V 6ES7148-4FA00-0AB0 0,5, 3, 15 ms Nein Nein 4DIO/4DO x 24VDC / 0.5A 4DI/4DO x 24VDC / 0.5A 6ES7143-4BF00-0AA0 fest 1,2.. 4,8 ms Nein Nein 6ES7143-4BF50-0AA0 fest ~ 3 ms Nein Nein 4/8 F-DI4 F-DO 6ES7148-4FC00-0AB0 0,5, 3, 15 ms Nein Nein F-Switch 6ES7148-4FS00-0AB0 fest ~ 3 ms Nein Nein Modul Artikelnummer Eingangsverzögerung Oversampling Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie in dem Handbuch "SIMATIC Dezentrale Peripherie ET 200pro": SIMATIC ET 200AL Tabelle 3-6: Unterstützte Funktionen SIMATIC ET 200AL Modul Artikelnummer Eingangsverzögerung DI 8x24VDC 4xM12 6ES7141-5AF00-0BA0 fest ~ 3 ms Nein Nein DI 8x24VDC 8xM8 6ES7141-5BF00-0BA0 fest ~ 3 ms Nein Nein DI 16x24VDC 8xM12 6ES7141-5AH00-0BA0 fest ~ 3 ms Nein Nein DIQ 4+DQ 4x24VDC/0.5A 4xM12 DIQ 4+DQ 4x24VDC/0.5A 8xM8 DIQ 16x24VDC/0.5A 8xM12 6ES7143-5AF00-0BA0 fest ~ 3 ms Nein Nein 6ES7143-5BF00-0BA0 fest ~ 3 ms Nein Nein 6ES7143-5AH00-0BA0 fest ~ 3 ms Nein Nein Oversampling Weitere Informationen zu den Modulen finden Sie in der SIMATIC ET 200AL Manual Collection: Weitere Informationen Weitere Unterschiede zwischen den BA-, ST-, HF- und HS-Baugruppen der ET 200SP und ET 200MP finden Sie in folgendem Beitrag: Beitrags-ID: , V1.0, 06/