Версия для печати

H-системы. Особенности вычисления времени реакции

Дата: 2009-03-04

Добавлено: komatic

Тема: H-системы



При выборе для проекта контроллеров Н-серии возникает логичное желание узнать, а насколько быстра будет система и как быстро она будет реагировать на изменение входных сигналов.
Так как стоимость Н-контроллеров довольно высока, хочетелось бы ожидать от системы предельного быстродействия.
В этой статье мы расмотрим факторы влияющие на быстродействие системы и определим факторы влияющие на время цикла H-систем.




Но вначале немного определений.

Время цикла - это время необходимое операционной системе для выполнения программы, то есть, выполнения OB1 включая все времена прерываний и активности самой операционной системы.

Фазы выполнения программы:
1 - ОС инициирует мониторинг цикла программы
2 - Записывает имидж процесcа в выходные модули
3 - Читает информацию с входных модулей в имидж процеcса
4 - Выполняет программу во временных промежутках (1 мс) (программа разбивается на промежутки, каждый из которых , в свою очередь состоит из времени потраченного на ОС, на программу пользователя и коммуникации.)
5 - ОС выполняет ожидающие очереди задачи, такие как загрузка или удаление блоков
6 - Если не задано минимальное время цикла ОС переходит к фазе 1




Выполнение программы может удлиняться за счет:
временных прерываний
аппаратных прерываний
диагностических прерываний и прерываний обработки ошибок
коммуникаций через MPI или CP, как фактор коммуникационной загрузки
специальных функций, таких как контроль и мониторинг данных или кода
загрузка или удаление блоков, сжатие программной памяти




Увеличение времени цикла за счет опроса периферии:




  n = кол-во байт в PI
m = кол-во обращений к PI*)
CPU 417–4H
одиночный режим
CPU 417–4H
дублированный
K Базовая загрузка 3 µs 4 µs
A **) В центральной рейке
m * 7.3 µs m * 15.7 µs
B **) В дополнительной рейке локальная связь
Запись/чтение byte/word/double word
m * 20 µs m * 26 µs
C**)***) В дополнительной рейке удаленная связь
Запись/чтение byte/word/double word
m * 45 µs m * 50 µs
D В DP области с встроенным DP интерфейсом
Запись/чтение byte/word/double word
m * 1.2 µs m * 13 µs
D В DP области с внешним DP интерфейсом
Запись/чтение byte/word/double word
m * 5 µs m * 15 µs
Е1 Непрерывные данные в имидже процеса со встроенным интерфейсом DP
Запись/чтение
n * 0.25 µs n * 2.5 µs
Е2 Непрерывные данные в имидже процеса со встроенным интерфейсом DP (CP 443–5 extended)
Запись/чтение
n * 2.25 µs n * 3.4 µs
*) Обновляется за минимум доступов.
(например: 8 байт читаются 2 двойными словами)
**) В случае I/O вставленных в центральную или дополнительную рейку указаное значение содержит время выполнение I/O модуля
***)Измерялось с IM460-3 и IM461-3 на растоянии 100 м.



Время цикла также увеличивается на величину коэффициента, зависящего от типа CPU




CPU 412-3H одиночный 412-3H дублированный 414-4H одиночный 414-4H дублированный 417-4H одиночный 417-4H дублированный
кфт 1.05 1.2 1.05 1.2 1.05 1.2


как видно из таблицы, время цикла в дублированном режиме увеличивается на 20 процентов.

Время выполнения операционной системы между циклами (SCCP), достигает почти 2 мс. для CPU 412-3H.




CPU 412-3H одиночный 412-3H дублированный 414-4H одиночный 414-4H дублированный 417-4H одиночный 417-4H дублированный
кфт 271-784 ?s
~ 284 µs
679-1890 µs
~ 790 µs
198-553 µs
~ 204 µs
548-1417 µs
~ 609 µs
83 - 315 µs
~ 85 µs
253 - 679 µs
~ 270 µs



Увеличение цикла за счет прерываний




Hsys



Все время, затраченное на обработку прерываний, прибавляются к времени цикла, в котором они произошли. В это время не входит само время выполнения обработчика, поэтому время обработчика должно прибавлятся отдельно к времени цикла.

Время на связь.
Устанавливается в процетах от времени цикла (диапазон от 5% до 50%). Следует отметить, что данное число интерпретируется как среднее, т.е. в какойто порции времени, коммуникационные ресурсы могут забрать значительно больше времени чем установлено, чтобы в следующей порции занять около 0%.




snap

Общая формула расчета:




formula




Исходя из этой формулы, сразу видно что при максимальном значении в 50% время цикла увеличивается вдвое.

Теперь можно посчитать время цикла для H-систем. На этом первая часть материала закончена, в следующей части расмотрим вычисление времени реакции дублированных систем и практические примеры его расчета.

Материал основан на руководстве "Fault-tolerant Systems S7-400H" System Manual 05/2008

Вместе с данной статьей может быть использована программа, использующая вышеприведенные формулы и таблицы.





Просмотров: 4725

Комментарии к материалу

Добавлен: Григорий    Дата: 2009-10-11

Приведенный материал не имеет никакого отношения к Н-системам - он относится ко всем 400-м системам, их параметризации. Особенности реакции Н-систем - реакция при переключении, которых может быть несколько комбинаций, включении внутреннего тестирования здесь нет. Увы

Добавлен: komatic    Дата: 2009-10-12

ну, H-системы это тоже 400ые, соответственно какое-то отношение все таки есть :), насчет особенностей, вы правы, они будут во 2ой части.

Добавить комментарий

Ваше имя:

Текст комментария (4000 max):

Введите сумму с картинки: