Simotion D存储器结构及相关数据操作

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一. Simotion D存储器基本概念

1.1 Simotion D存储器结构
Simotion D的存储器分为四个部分，如图1所示，分别是RAM Disk，RAM， Retentive memory以及Persistent Memory。其中RAM Disk， RAM合称为DRAM，DRAM的数据掉电即丢失，为易失性存储器。与DRAM对应的是SRAM，即Retentive memory，也称为NVRAM，为非易失性存储器，可掉电保持。Persistent Memory就是CF卡，它相当于EEPROM，内存数据可以永久保存。n

图1 Simotion D存储器结构n

1.2 各存储器的数据内容和作用

RAM Disk:
RAM Disk 就是装载存储器，Simotion D下载的数据首先存于该区域，包括组态，工艺包TP、用户程序等。执行Copy RAM to ROM时也是将其数据拷贝到CF卡中。执行上载操作时，程序也是经RAM Disk上载至PC。需要注意的是，RAM DISK中的内容在执行Copy RAM to ROM或在上电完成后，会自行释放内部数据，因而在线诊断时常看到其内容很少。n

RAM:
包括User RAM和System RAM。 User RAM中保存工艺包TP和用户程序。User RAM内含TO Current data memory和TO Next memory。TO Current data memory中存的是TO当前运行的数据，TO Next memory中保存的数据为在线修改且需要TO重启后才生效的组态数据。
System RAM中保存的数据包括SIMOTION内核(Firmware)和内核数据，如诊断信息，通讯参数等。n

Retentive Memory(SRAM/NVRAM):
Retentive memory用于保存掉电保持的数据。掉电时，保持性数据由RAM拷贝到该区域进行保存。Retentive memory中保存的数据如表1所示：n

表1 Retentive memory数据内容n

Retentive memory中的数据在掉电后，对于D4x5由超级电容或者电池来保持。其中通过超级电容可保持5天，而电池一般可至少保持3年以上。D4x5的电池安装在风扇/电池模块中，对于D445为标配，对于D425/D435为选件。而D410则不需要风扇/电池模块，D410的SRAM掉电后内存的数据可永久保存。n

Persistent Memory(CF卡)
CF卡中内存数据可以永久保存。在CF卡中保存的内容包括：
• SIMOTION Kernel (D4x5 firmware)
• 工艺包
• 用户数据(组态数据，程序，参数设置，Task配置等)
• SINMAICS驱动参数
• 通讯数据，包括IP参数(IP地址, 子网掩码, 路由器地址等)和DP参数(DP地址, 波特率等)
• 通过系统函数备份到CF卡中的内容，如使用_savePersistentMemoryData时在CF中产生的备份文件。
• 授权n

1.3 下载过程中的数据传递
执行下载操作时，先下载以下内容到RAM disk中：
• 用户数据
• 工艺包
• 通讯数据，包括IP参数和DP参数
其中硬件组态、保持性变量、通讯数据等内容会同时保存到SRAM中。
再将RAM disk中的相应数据拷贝到DRAM中。其中工艺包TP，以及用户程序等拷贝到User RAM中，再从User RAM拷贝工艺包TP，TOs到TO Current Data Memory中。n

注：在Options > Settings > Download 中可以选择下载时的默认选项，包括是否同时下载驱动参数、硬件组态以及是否在下载后进行Copy RAM to ROM操作、是否初始化保持性和非保持性变量等。在Options > Settings > CPU Download可设置是否允许在运行中下载，以及下载后是否在运行中执行Copy RAM to ROM,以及执行Copy RAM to ROM前是否先执行Copy Current Data to RAM等。
在工具栏中也分别列有下载全部程序的命令和驱动/SIMOTION分开下载的命令。n

1.4 掉电后存在的数据
掉电后SIMOTION D只有两个地方的数据仍然存在：CF卡和SRAM。数据内容参考上文。n

1.5 上电过程数据传递
在上电后，首先会从CF卡中拷贝数据：
• 将工艺包TP和用户数据(如果CF卡中有备份程序)拷贝到RAM Disk中
• 将IP参数和DP参数等通讯参数拷贝到SRAM中(如SRAM中的数据丢失或无效时)
从SRAM中拷贝以下数据到DRAM中的System RAM中：
• IP参数和DP参数等通讯数据
• 诊断信息
从RAM DISK中拷贝工艺包以及用户程序到User RAM中，再从User RAM拷贝工艺包，工艺对象到TO Current Data Memory中。
然后释放掉RAM DISK中的内容。
上电后，SRAM中的保持性数据如果仍有效，则使用本身的数据。如果因为掉电时间太久丢失了，那么就从CF卡中拷贝。可能会拷贝通过_savePersistentMemoryData备份的PMEMORY.XML或者PMEMORY.BAK中的数据，这可通过诊断信息、系统变量或者PeriperalFaultTask来判断从哪里拷贝的保持性数据。n

1.6 在线查看各存储器数据
各存储器当前的数据量可以在线连接后通过指令Simotion D >target device > device diagnostics进行在线查看，如图2：n

图2 在线查看各存储器的数据量n

由于RAM DISK中内容在执行Copy RAM to ROM操作或者在上电完成后会自行释放，而在下载程序时，也只下载与当前程序不同的内容，因而在线诊断时常看到其内容基本为空。n

二. 数据删除
可以通过以下四种方法进行数据删除
1) 复位按钮(Reset button)
2) Overall Reset
3) 删除CF卡中的用户数据(Delete User Data from Card)
4) SIMOTION D恢复工厂设置（Reset SIMOTION to default settings）
注：上述所有数据删除操作不会删除CF卡上授权。

各种方法对应的各存储器中数据删除情况如表2所示：n

表2 数据删除一览表n

注：如果CF卡中保存有备份数据，Reset button和Overall Reset操作后从CF卡中重新拷贝相应数据到各个存储器。n

2.1 复位按钮
Simotion D有一个复位按钮(Reset Button)，如图3所示，其作用相当于掉电重启，只是不需要将24V电源去掉。因此和掉电过程一样，所有DRAM的数据都会被清除，SRAM的内容都将被保持，然后再执行Simotion D上电重启一样的数据传递过程，参考上文。n

图3 Simotion D 复位按钮n

2.2 Overall reset
通过模式选择开关或Simotion D操作面板中的MRES按键可以进行Overall reset操作,Overall reset操作将删除以下数据:
• DRAM中的所有数据，复位后从CF卡重新拷贝
• SRAM中保持性变量，TO保持性数据，复位后从CF卡重新拷贝
SRAM中的以下数据将被保持
• IP参数 和 DP参数等通讯参数
• 系统诊断信息
• 通过指令RAM to ROM ,_savePersistentMemoryData, _saveUnitDataSet,
_exportUnitDataSet 保存的数据将从CF卡中拷回到SRAM中。
在以下情况下需要使用Overall reset功能进行复位
• 需要恢复用户程序到"Copy RAM to ROM"之前的数据。
• RUN/STOP 灯慢闪时，表示系统需要进行重启
• SRAM中的内容和CF卡中内容产生冲突时n

具体操作：
1） 使用SIMOTION SCOUT在线操作
I. 在线连接SIMOTION D，并选择Simotion D >target device > Operating mode调出CPU的操作面板
II. 选择Stop模式，停下CPU
III. 再选择MRES模式进行复位操作.
2) 离线使用模式选择开关进行操作
I. 模式选择开关设置到MRES位置，此时stop慢闪
II. 模式选择开关设置到stop位置，并在三秒内再次设置到MRES位置,此时开始复位
III. 等待直到stop停止闪烁，复位完成，将模式选择开关设置到其它需要的模式。
D410和D4x5的模式选择开关(Mode selector)的外形和使用方法不同，如图4：n

图4 Simotion D 模式选择开关n

模式开关的位置对应运行状态如表3所示n

表 3 Simotion D模式选择开关与运行状态对应关系n

2.3 删除CF卡中的用户数据
在线后使用Delete user data on card命令可以删除的具体内容如下：
• DRAM中的所有数据
• SRAM中除IP和DP参数外的其它数据
• CF卡中用户数据，包括SINAMICS驱动的数据
具体操作：
1) 在Scout中在线连接 SIMOTION D
2) 选中SIMOTION D4x5并在菜单"Target System"下选择"Delete user data on card"
3) 在弹出的信息中点击"OK"确认删除 .
4) 用户数据被删除，同时SINAMICS转入离线状态.n

2.4 恢复SIMOTION工厂设置
需要将SIMOTION D中的数据彻底删除时可采用恢复工厂设置操作，该操作将删除以下数据:
• 除CF卡外的各存储器(DRAM和SRAM)中的所有数据
• 用系统函数在CF卡中备份的保持性数据
• CF卡中的用户程序
• 通讯参数(复位为工厂设定值)
其中DP参数恢复为两个通迅口均为DP口，参数如下：DP地址2，通讯速率1.5 Mbit/s
IP参数复位后如图5所示：n

图5 恢复工厂设置后的IP参数n

其中IP地址为0.0.0.0的设置为CBE30(如果有的话)，其它两个分别为X120和X130的参数
该操作相当于将用户涉及的除了授权和Kernel数据所有数据都删除。
具体操作：
1) 掉电
2) 将模式选择开关切至MRES位置
3) 上电，此时开始工厂复位。
4) 直到STOP灯常亮，CPU保持在停止状态后复位完成
5) 将模式选择开关设置到其它需要的位置n

三. 数据保存

3.1 Copy RAM to ROM
Copy RAM to ROM将RAM中以下内容拷贝到CF卡中
• 从RAM disk中拷贝工艺包和其它用户数据
• 从SRAM中IP参数和DP参数以及保持性变量数据
该命令不保存保持性变量的当前值，而只是保存初始值，其当前值需要使用系统函数"_savePersistentMemoryData" 进行保存。
另外，对于集成的SINAMICS的驱动数据，必须单独做Copy RAM to ROM操作才能保存其参数到CF卡中。n

3.2 Copy Current Data to RAM

该指令可以将在线修改的TO组态数据从Current data memory保存到RAM disk,然后通过Copy RAM to ROM命令保存到CF卡，因而在线修改的TO组态数据需要两个命令同时使用才能保存到CF卡中。或者可以执行该命令后从RAM disk上载组态数据到PC中。Copy Current data memory指令不拷贝TO的系统变量。n

3.3 通过系统函数进行备份
通过系统函数”_savePersistentMemoryData”, “_saveUnitDataSet”,” _exportUnitDataSet”可以进行数据保存。
“_savePersistentMemoryData”:
‘‘_savePersistentMemoryData’‘ 用于将SRAM中的数据保存到CF卡中以永久保存数据。
执行该函数后将在CF卡的"USER/SIMOTION"目录下产生名为"PMEMORY.XML"的文件。在上电后，在以下几种情况下，该文件中的数据将会拷回SRAM中：
• SRAM 中数据由于掉电时间太久或由于电池供电不足丢失。
• 执行了Overall reset复位操作。
如果在执行该函数时，"PMEMORY.XML"文件已经存在，那么会将该文件重命名为"PMEMORY.BAK"，然后再产生一个"PMEMORY.XML"文件保存当前备份内容。如因某些原因导致当前的备份没有成功（如CF卡容量不足），那么下次需要恢复SRAM数据时会使用"PMEMORY.BAK"中的数据，如果当前备份成功，那么将删除"PMEMORY.BAK"文件。在恢复SRAM数据后，可以通过系统变量"persistentDataPowerMonitoring.persistentDataState"来查看是从哪个文件恢复的SRAM数据。
注：旧版本（Version 3.1及之前） SIMOTION D在调用’‘savePersistentMemoryData’‘时，产生名为’‘PMEMORY.DAT’‘的文件。
“_saveUnitDataSet”:
“_saveUnitDataSet” 函数可以将以下变量的数据保存到CF卡或者RAM disk 中:n

• 在程序单元的interface或者implementation(ST Souce file 或MCC Unit中)中定义的变量，保持或非保持（Version 3.2之前只能保存interface中的保持性变量）
• global device variables，保持或非保持的变量
“_saveUnitDataSet “函数的一些重要参数如下：
id: Data set的编号
storageType ：需要在哪里保存变量
TEMPORARY_STORAGE：RAM disk
PERMANENT_STORAGE：CF卡
Overwrite：是否覆盖已存在的Data set，True为覆盖
unitName ：需要保存的Unit的名称
dataScope ：保存Unit中哪部分的变量
_INTERFACE // Interface中定义的变量
_IMPLEMENTATION // Implementation 中定义的变量
_INTERFACE_AND_IMPLEMENTATION // interface 和 Implementation中
//定义的变量
KindOfData ：需要保存的变量的类型
NO_RETAIN_GLOBAL // 非保持性的变量
_RETAIN // 保持性的变量
ALL_GLOBAL ) //保持性和非保持性的变量
Return value：是否保存成功等详细信息可从返回值中判断
_saveUnitDataSet函数保存的数据需要通过’‘_loadUnitDataSet’‘函数进行读取。该函数也是通过相关的参数，如Data set的id以及访问的存储器类型，数据的类型等等确认需要恢复的变量。
“_exportUnitDataSet” 函数
“_exportUnitDataSet” 函数的作用类似于”_saveUnitDataSet”，但只有存程序单元 (ST 源文件或 MCC unit)的interface中的保持或非保持性变量可以使用该函数进行保存。只有Version V3.2 或更新版本的SIMOTION D可以使用该函数。
“_exportUnitDataSet”数据保存的格式为XML ，并压缩为ZIP文件。
“_exportUnitDataSet” 函数的参数类似于”_saveUnitDataSet” 函数，在此不再赘述。
“_exportUnitDataSet”保存的数据需要使用函数”_importUnitDataSet”来进行恢复。n

其它相关的系统函数：
• “_deleteUnitDataSet”: 用于删除单个通过系统函数”_exportUnitDataSet”以及”_saveUnitDataSet” 保存的变量数据文件
• “_checkExistingUnitDataSet”: 用于检查是否存在相应的数据备份文件
• “_deleteAllUnitDataSets”: 删除所有保存的变量数据备份文件n

四. 其它相关信息
各型号Simotion D的存储器大小如下：n

表 4 Simotion D存储器容量n

风扇/电池模块
对于Simotion D4x5，风扇/电池模块可用于数据保持。对于D425/D435，该模块为选件，对于D445则是标配元件，D445没有该模块无法运行(没有风扇的原因)。D410不需要该模块。
风扇/电池模块的订货号： 6FC5348-0AA01-0AA0
电池作为备件可单独订货：6FC5247-0AA18-0AA0

关于Simotion C 和Simotion P的存储器
Simotion C的存储器结构基本和Simotion D类似，主要区别为Persistent memory为MMC卡而不是CF卡，其它的结构基本相同。具体请参考相应手册。
Simotion P是基于PC的结构设计的，因而其存储器直接使用PC的硬盘和内存，因而结构有较大区别。具体请参考相应手册。

关于时钟
Simotiond D4x5中内含硬件时钟。时钟的保持和SRAM一样，需要超级电容和电池维持，保持时间也和SRAM相同。在保持期间，时钟会一直计时，掉电后也会继续。时间的设置可使用Simotion D >target device > Set time of day调出设置面板进行设置。

图6 时钟设置

参考文献：

手册 “SIMOTION SCOUT Basic functions”, 下载地址：27002431

手册 “SIMOTION D4x5 Commissioning and Hardware Installation Manual”, 下载地址：27032459

手册 “SIMOTION D410 Commissioning and Hardware Installation Manual”, 下载地址：27032437

关键词
Simotion D;存储器;数据删除；数据保存