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西門子S7系列PLC的主要種類及應(yīng)用軟件

德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。

S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０�，便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。

4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了從控制級(jí)一直到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的一致性通訊，“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動(dòng)化站以及通過不同的級(jí)交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間完全兼容。

5． 人機(jī)界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工業(yè)軟件

西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)不同的種類：

（1）編程和工程工具  編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

（2）基于PC的控制軟件  基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運(yùn)行在WinAC上，也可運(yùn)行在S7系列處理器上。

（3）人機(jī)界面軟件  人機(jī)界面軟件為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)的WinCC。

ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn)PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運(yùn)行版也用于Windows平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。

WinCC是一個(gè)真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運(yùn)行。WinCC操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進(jìn)入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。它的設(shè)計(jì)適合于廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動(dòng)化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其最新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。

CPU 1517-3 PN/DP 是具有極大容量程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 CPU，適用于除集中式 I/O 外還包含分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中要求十分苛刻的任務(wù)。

可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系統(tǒng)（PROFINET 智能設(shè)備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口設(shè)計(jì)為 2-端口交換機(jī)以便在系統(tǒng)中設(shè)立總線型拓?fù)洹?/p>

附加的集成 PROFINET 接口，具有單獨(dú)的 IP 地址，可用于網(wǎng)絡(luò)分離等。

分布式 I/O 可通過 PROFIBUS 以及集成 PROFIBUS 接口進(jìn)行連接。

另外，CPU 還提供全面的控制功能，并能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的 PLC-open 塊連接變頻器。

• S7-1500 控制器產(chǎn)品系列中具有較大容量程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 CPU，適用于具有較高程序范圍和聯(lián)網(wǎng)要求的應(yīng)用。
• 具有較高處理速度，適用于二進(jìn)制和浮點(diǎn)運(yùn)算
• 用于系列機(jī)器、專用機(jī)器以及工廠中的跨領(lǐng)域自動(dòng)化任務(wù)
• 在具有集中式和分布式 I/O 的生產(chǎn)線上作為集中式控制器使用
• PROFINET IO IRT 接口，帶 2 端口交換機(jī)
• 帶獨(dú)立 IP 地址的附加 PROFINET 接口
• PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上運(yùn)行分布式 I/O
• 用于連接 CPU 作為 SIMATIC 或非西門子 PROFINET IO 控制器下的 PROFINET 設(shè)備的 PRIFINET I-Device
• PROFIBUS DP 主站接口
• 在 PROFIBUS 和 PROFINET 上實(shí)現(xiàn)等時(shí)同步模式
• 集成運(yùn)動(dòng)控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器，軸間精密傳動(dòng)
• 集成 Web 器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點(diǎn)的選項(xiàng)

注：

運(yùn)行 CPU 所需的 SIMATIC 存儲(chǔ)卡

CPU 1517-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  該 CPU 的單條二進(jìn)制命令的命令執(zhí)行時(shí)間可低至 2 ns。
• 大容量工作存儲(chǔ)器：
  2 MB，用于程序；8 MB，用于數(shù)據(jù)
• 采用 SIMATIC 存儲(chǔ)卡作為加裝存儲(chǔ)器；
  允許實(shí)現(xiàn)例如數(shù)據(jù)日志和歸檔等其它功能
• 靈活的擴(kuò)展功能：
  單層組態(tài)最多可支持 32 個(gè)模塊（CPU + 31 個(gè)模塊）
• 具有以下功能的屏幕畫面：
  • 顯示概覽信息，如集成接口的 IP 地址、站名稱、設(shè)備名稱、位置標(biāo)識(shí)符等。
  • 顯示診斷信息
  • 顯示模塊信息
  • 顯示顯示屏設(shè)置
  • 顯示可由用戶定義的徽標(biāo)
  • 設(shè)置 IP 地址
  • 設(shè)置日期和時(shí)間
  • 選擇運(yùn)行模式
  • 將 CPU 復(fù)位為出廠設(shè)置
  • 禁用/啟用顯示
  • 啟用保護(hù)等級(jí)。
• PROFINET IO IRT 接口用于通過 PROFINET 進(jìn)行分布式 I/O 連接
• PROFINET 接口用于網(wǎng)絡(luò)分離
• PROFIBUS DP 接口用于通過 PROFIBUS 進(jìn)行分布式 I/O 連接

西門子S7-400PLC 6ES7407-0KA02-0AA0

CP 443-1 Advanced 是用于連接 SIMATIC S7-400 到工業(yè)以太網(wǎng)的通訊處理器。

由于其自身備有處理器，從而解除了 CPU 的通訊任務(wù)并有助于另加連接。

通過 CP 443-1 Advanced，SIMATIC S7-400 可與以下設(shè)備進(jìn)行通訊：

• 編程器/PC
• 主機(jī) PC
• HMI 設(shè)備
• SIMATIC S5/S7/C7 系統(tǒng)
• PROFINET CBA 部件
• PROFINET IO 設(shè)備

PROFINET CBA 用于創(chuàng)建可反復(fù)使用的技術(shù)功能模板。

注：
提供有經(jīng)過升級(jí)的CP 443-1 Advanced（6GK7 443-1EX41-0XE0）。

并支持新型 SIMATIC S7 400 CPU 的增強(qiáng)型 PROFINET IO 接口。 已對(duì)此接口進(jìn)行調(diào)整，以滿足當(dāng)前及將來對(duì) PROFINET I/O 控制器的各種要求。

CP 443-1 Advanced訂貨號(hào)：6GK7443-1EX41-0XE0，其所有功能均可與固件版本 V5.0 內(nèi)的 SIMATIC S7-400 CPU 結(jié)合使用。

為了充分利用標(biāo)準(zhǔn)、CBA 和 IT 功能，此 CP 可以用在固件版本 V4.x 以內(nèi)的 SIMATIC S7-400 CPU 上，在此情況下，不能將其用作 PN IO 控制器。

詳細(xì)信息可瀏覽網(wǎng)址：

CP 443-1 Advanced 提供了 SIMATIC S7-400 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：

• 堅(jiān)固的塑料外殼前面板，包括：
  • 4 個(gè) RJ45 接口，用于連接到工業(yè)以太網(wǎng)
  • 用于每個(gè)交換機(jī)端口的診斷 LED
• 通過 IE FC RJ45 插頭 180°（帶 180°電纜引出線）或通過標(biāo)準(zhǔn)插線電纜連接
• 安裝簡(jiǎn)單；
  CP 443-1 Advanced 安裝在 S7-400 子機(jī)架上，并經(jīng)過背板總線連接到其它模板。
• CP 443-1 Advanced 可以不用風(fēng)扇運(yùn)行。
• 與 IM 460/461 一起，CP 443-1 Advanced 也可用于擴(kuò)展機(jī)架（ER）內(nèi)。
• 不需編程器即可更換模板。
• C-PLUG（組態(tài)插頭）作為交換介質(zhì)包含在供貨范圍內(nèi)（不能無 C-PLUG 運(yùn)行）。

• 兩個(gè)獨(dú)立的接口（集成的網(wǎng)絡(luò)分離）：
  • 千兆以太網(wǎng)接口，帶有一個(gè) RJ45 端口，10/100/1000 Mbps 全雙工/半雙工，具有自動(dòng)檢測(cè)功能
  • PROFINET 接口，帶有 4 個(gè) 10/100 Mbps 全雙工/半雙工 RJ45 端口，帶自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)交叉功能（通過集成式 4 端口交換機(jī)）
• 通過兩個(gè)接口提供通信：
  • 開放式通信（TCP/IP 和 UDP）：
    使用 UDP 實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳送，包括兩個(gè)接口之間的路由
  • 編程器/OP 通信：通過 S7 路由實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間通信
  • S7 通訊（客戶端、器、多路復(fù)用），包括兩個(gè)接口之間的路由
  • S7-400 H 系統(tǒng)的 S7 H 通信，現(xiàn)在還可以跨越網(wǎng)絡(luò)邊界 (ISO-on-TCP)
  • IT 通信：
    HTTP 通訊允許通過用戶自己的 web 頁面訪問過程數(shù)據(jù)；采用 CP 443-1 Advanced 也可以進(jìn)行 HTTPS 通信¹⁾。
    采用電子郵件客戶端功能，可以直接從用戶程序發(fā)送電子郵件。
    FTP 通訊支持程序控制的 FTP 客戶端通信。
    通過 FTP 器訪問數(shù)據(jù)塊。
• 通過 PROFINET 接口進(jìn)行通訊：
  • 經(jīng)的 PROFINET IO 控制器，具有實(shí)時(shí)性能（RT 和 IRT）
  • PROFINET CBA
  • 通過 DHCP、簡(jiǎn)單 PC 工具或通過用戶程序（如用于 HMI）進(jìn)行 IP 地址分配
• 介質(zhì)冗余 (MRP)：
  • 在采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)，CP 支持 MRP 介質(zhì)冗余程序。它用作 MRP 管理器和 MRP 客戶端。
• 診斷和網(wǎng)絡(luò)管理：
  • 豐富的診斷功能，可用于機(jī)架中的所有模板（包括圖形診斷，例如，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）
  • 支持 SNMP V1/V3，可集成到網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中
• 安全機(jī)制：
  • 通過可組態(tài)的 IP 訪問列表進(jìn)行訪問保護(hù)
  • 防火墻用于基于其 IP/端口地址來過濾連接
  • 通過限制帶寬，可避免通信過載
  • VPN 器和 VPN 客戶端，用于以防竊聽的方式訪問控制器
  • 通過 SSL (HTTPS) 加密 HTML 頁
  • 安全文件傳輸（FTPs）
  • 可以防竊聽的方式將網(wǎng)絡(luò)分析信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) (SNMP)
  • 專用和公共 IP 地址間的轉(zhuǎn)換 (NAT/NAPT)
  • 時(shí)間的安全傳輸 (NTP V3)
  • 安全固件更新
  • 剽竊檢測(cè)