6ES7461-3AA01-0AA0西門子

SIMATIC S7-400，連接組件 接收 IM 461-3 用于 分散耦合，最大 102 m 含 K 總線

所指定的時間只是 CPU 處理時間，除非另有聲明，否則該時間適用于中央機架中的信號

模塊。

說明 

通過使用硬件中斷，同樣可達到較快的響應時間；請參考有關中斷響應時間一節。

S7-400 的周期和響應時間

9.6 計算循環時間和反應時間

S7-400 自動化系統，CPU 規格

設備手冊，2015 年 10 月版，A5E00432658-11 243

9.6 計算循環時間和反應時間 

周期時間 

1. 查詢指令列表，算出用戶程序的運行時間。

2. 計算并加上過程映像的傳送時間?？稍诒?9.3“過程映像傳送時間部分”中找到近似

的值。

3. 將掃描周期檢查點的處理時間與該值相加?？稍诒?9.4“掃描周期檢查點的操作系統處

理時間”中找到近似的值。

您獲得的結果即為周期時間。

通過通訊和中斷來增加周期時間 

1. 下一步是將結果乘以以下因子：

2. 通過“指令列表”來計算被硬件中斷的程序部分的運行時間。將表 9.5“嵌套中斷引起

的循環時間增加”中的相關值與該值相加。

將該值乘以步驟 1 中的因子。

在周期時間內，每當觸發中斷或預計會觸發中斷時，將此值與理論周期時間相加。

您獲得的結果約等于實際周期時間。記下該結果。

表格 9-7 計算響應時間的實例

最短響應時間 最長響應時間 

3. 然后，計算輸入和輸出的延遲和（如果

適用）PROFIBUS DP 網絡上的 DP 周期

時間。

3. 將實際周期時間乘以因子 2。

4. 然后，計算輸入和輸出的延遲和

PROFIBUS DP 網絡上的 DP 周期時間。

4. 獲得的結果為最短響應時間。 5. 獲得的結果為最長響應時間循環時間和反應時間的計算實例 

實例 I 

完成安裝一個 S7-400，在中央機架中安裝下列模塊：

● 一個 CPU 414-2 

● 2 個數字輸入模塊 SM 421；DI 32xDC 24 V（每個模塊的 PI 中有 4 個字節）

● 2 個數字輸出模塊 SM 422；DO 32xDC 24 V/0.5A（每個模塊的 PI 中有 4 個字節）

用戶程序 

根據“指令列表”，用戶程序的運行時間為 12 ms。

周期時間計算 

實例的周期時間由以下時間求得：

● 過程映像傳送時間

過程映像：7 μs + 16 字節 x 1.8 μs = 約 0.036 ms

● 掃描周期檢查點的操作系統運行時間：

約 0.17 ms

實例的周期時間為下列的各個時間之和：

周期時間 = 12.00 ms + 0.036 ms + 0.17 ms = 12.206 ms。

實際周期時間的計算 ● 通訊負載的容許值（缺省值：20%）：

12.21 ms x 100/(100-20) = 15.257 ms。 ● 沒有中斷處理。

因此，舍入后的實際周期時間為 15.3 ms。

S7-400 的周期和響應時間

9.7 循環時間和反應時間的計算實例

S7-400 自動化系統，CPU 規格

設備手冊，2015 年 10 月版，A5E00432658-11 245

最長響應時間的計算 ● 最長響應時間

15.3 ms * 2 = 30.6 ms。 ● 可忽略輸入和輸出的延遲。

● 由于已將全部組件插入到中央機架中，因此不必考慮 DP 周期時間。

● 沒有中斷處理。

因此，舍入后的最長響應時間為 31 ms。

實例 II 

完成安裝具有以下模塊的 S7-400： ● 一個 CPU 414-2 

● 4 個數字輸入模塊 SM 421；DI 32xDC 24 V（每個模塊的 PI 中有 4 個字節）

● 3 個數字輸出模塊 SM 422；DO 16xDC 24 V/2A（每個模塊的 PI 中有 2 個字節）

● 2 個模擬輸入模塊 SM 431；AI 8x13Bit（不在 PI 中）

● 2 個模擬輸出模塊 SM 432；AO 8x13Bit（不在 PI 中）

CPU 參數 

已為 CPU 分配了如下參數：

● 由通訊引起的周期負載：40%

用戶程序 

根據“指令列表”，用戶程序的運行時間為 10.0 ms。

S7-400 的周期和響應時間

9.7 循環時間和反應時間的計算實例

S7-400 自動化系統，CPU 規格

246 設備手冊，2015 年 10 月版，A5E00432658-11

周期時間計算 

實例的理論周期時間由以下時間求得：

● 過程映像傳送時間

過程映像：7 μs + 22 字節 x 1.5 μs = 約 0.047 ms

● 掃描周期檢查點的操作系統運行時間：

約 0.17 ms

實例的周期時間為下列的各個時間之和：

周期時間 = 10.0 ms + 0.047 ms + 0.17 ms = 10.22 ms。

實際周期時間的計算 ● 通訊負載的容許值：

10.22 ms x 100/(100-40) = 17.0 ms。 每 100 ms，以 0.5 ms 的運行時間觸發日時鐘中斷。

在下面的周期中最多可觸發該中斷一次：

0.5 ms + 0.24 ms（來自表“ 嵌套中斷引起的周期時間增加”）= 0.74 ms。

通訊負載的容許值：

0.74 ms x 100/(100-40) = 1.23 ms。 ● 17.0 ms + 1.23 ms = 18.23 ms。

因此，考慮了時間片的實際循環時間為 18.23 ms。

S7-400 的周期和響應時間

9.7 循環時間和反應時間的計算實例

S7-400 自動化系統，CPU 規格

設備手冊，2015 年 10 月版，A5E00432658-11 247

最長響應時間的計算 ● 最長響應時間

18.23 ms * 2 = 36.5 ms。 ● 輸入和輸出的延遲

– 數字輸入模塊 SM 421；DI 32xDC 24 V 的每個通道的輸入延遲最大不超過 4.8 ms

– 數字輸出模塊 SM 422；DO 16xDC 24 V/2A 有一個可忽略的輸出延遲。

– 已為模擬輸入模塊 SM 431；AI 8x13Bit 分配了用于實現 50 Hz 干擾頻率抑制的參

數。從而會使每個通道具有 25 ms 的轉換時間。由于存在 8 個激活通道，因此模擬

輸入模塊的周期時間為 200 ms。 – 為模擬輸出模塊 SM 432；AO 8x13 位設定 0 到 10V 的測量范圍。這使得每個通道

的轉換時間為 0.3 ms。由于存在 8 個激活通道，因此產生的周期時間為 2.4 ms。

仍須加上阻性負載的穩定時間 0.1 ms。結果是模擬輸出的響應時間為 2.5 ms。 ● 由于已將全部組件插入到中央機架中，因此不必考慮 DP 周期時間。

● 第 1 種情況：讀入數字信號時，設置了一個數字輸出模塊的輸出通道。這樣致使響應時

間為：

響應時間 = 36.5 ms + 4.8 ms = 41.3 ms。 ● 第 2 種情況：讀入了一個模擬值且輸出了一個模擬值。這樣致使響應時間為：

響應時間 = 36.5 ms + 200 ms + 2.5 ms = 239.0 ms。

S7-400 的周期和響應時間

9.8 中斷反應時間

S7-400 自動化系統，CPU 規格

248 設備手冊，2015 年 10 月版，A5E00432658-11

9.8 中斷反應時間 

中斷響應時間的定義 

中斷響應時間是指從中斷信號第一次出現算起到調用中斷 OB 中的第一條指令為止的時間。

一般規則：具有較高優先級的中斷優先。這意味著中斷響應時間會由于具有更高優先級的中

斷 OB 以及具有相同優先級的尚未處理（排隊等候）的中斷 OB 的程序處理時間而增加。

說明 

執行具有最大數據長度（約 460 個字節）的讀取和寫入作業時，很可能會延遲中斷響應

時間。

在 CPU 和 DP 主站之間傳送中斷時，僅可隨時從 DP 網段即時報告診斷或硬件中斷。

計算 

表格 9-8 計算中斷響應時間

CPU 的最小中斷響應時間

+ 信號模塊

的最小中斷響應時間

+ PROFIBUS-DP 上的 DP 周期時間

__________________________________

= 最短響應時間

CPU 的最大中斷響應時間

+ 信號模塊

的最大中斷響應時間

+ 2 * PROFIBUS-DP 上的 DP 周期時間

_____________________________________

= 最長響應時間

CPU 的硬件中斷和診斷中斷響應時間 

表格 9-9 硬件中斷和診斷中斷響應時間；不進行通信的最大中斷響應時間

CPU 硬件中斷 

響應時間 

診斷中斷 

響應時間 

最小 最大 最小 最大 

412 339 μs 363 μs 342 μs 362 μs

414 205 μs 218 μs 204 μs 238 μs

416 139 μs 147 μs 138 μs 145 μs

S7-400 的周期和響應時間

9.8 中斷反應時間

S7-400 自動化系統，CPU 規格

設備手冊，2015 年 10 月版，A5E00432658-11 249

CPU 硬件中斷 

響應時間 

診斷中斷 

響應時間