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SIMODRIVE POSMO-西門子伺服驅(qū)動器

西門子S7系列PLC的主要種類及應(yīng)用軟件

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(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人機界面，工業(yè)軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，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)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與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。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(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）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（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、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，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，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到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(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，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）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)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０�，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。

4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊，“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，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準的接口并且相互之間完全兼容。

5． 人機界面（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。個人計算機（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)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準軟件包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)編程和維護的項目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的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允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個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），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。

（3）人機界面軟件  人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機器級的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的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PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。

WinCC是一個真正開放的，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PC上運行。WinCC操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設(shè)計適合于廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動化環(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瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。

CPU 417-4 具有：

• 功能強大的處理器： 
  CPU 執(zhí)行每條二進制指令時間僅為 0.018μs 。
• 30 MB RAM（其中程序和數(shù)據(jù)各使用 15 MB）；
  用于執(zhí)行用戶程序的快速 RAM。
• 靈活擴展： 
  多達 262144 點數(shù)字量和 16384 點模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點接口： 
  通過 MPI，可在高達 12 Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含最多 32 個站的簡單網(wǎng)絡(luò)。CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立最多 44 個連接。
  注意：
  如果同時使用 PROFIBUS DP 接口和 MPI 接口，則只能將以下總線連接器與 MPI 接口相連：
  
  • 帶插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不帶插口：6ES7 972-0BA42-0XA0
• 模式選擇開關(guān)： 
  撥動開關(guān)設(shè)計。
• 診斷緩沖區(qū)： 
  最后的 120 個故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進行診斷（可擴展）。
• 實時時鐘： 
  在 CPU 的診斷消息后面附加日期和時間。
• 存儲卡： 
  用于對集成的裝載存儲器進行擴展。存儲在裝載存儲器中的信息包括 S7-400 參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要 2 倍的存儲空間。 其結(jié)果是：
  
  • 內(nèi)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。 
    可使用 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 卡用于保持性存儲）。
• PROFIBUS DP 接口： 
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說,分布式 I/O 單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。 
  混合組態(tài)： SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作為符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。
  注意：
  如果同時使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口，則只能將以下總線連接器連接至 MPI 接口：
  
  • 帶插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不帶插口：6ES7 972-0BA42-0XA0
• 兩個附加插槽： 
  可用 IF 964-DP 接口子模塊連接兩個附加的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。

• 3 個故障安全 CPU（CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2、CPU 416F-3 PN/DP）
• 具有不同性能等級，滿足不同的應(yīng)用要求。

需要以緊湊室外結(jié)構(gòu)提供單軸運動控制和 PLC 功能時，SIMOTION D410-2 是理想解決方案。不過，該解決方案也可用于塊型小型多軸組（通常為 2 到 3 軸，最大 8 軸）。實現(xiàn)這些應(yīng)用時，SINAMICS 控制單元通過 PROFIBUS 或 PROFINET 與 SIMOTION D410-2 連接。

SIMOTION D410-2 應(yīng)用示例包括：

• 自主控制單軸
• 橫向切斷機
• 纏繞機應(yīng)用
• 送料裝置/滾柱進給/印刷機送料機
• 同步加工設(shè)備
• 緊湊型機器模塊，例如
  • 印后應(yīng)用中的送料機
  • 收縮包裝機。
• 模塊型小型多軸組（通常為 2 至 3 軸）

含 3 個軸（1 × D410-2 DP/PN，2 × CU310-2 PN）的 SIMOTION D410-2 軸組

SIMOTION D410-2 支持“定位”(POS)、“同步運行/電子齒輪”(GEAR) 和“凸輪”(CAM) 這些工藝功能在內(nèi)的運動控制。但 V4.4 不支持“軌跡插補”(PATH)。

接口

顯示和診斷

• 使用 LED 指示燈來顯示運行狀態(tài)和錯誤
• 3 個測量插座
• 維修開關(guān)和模式選擇開關(guān)
• 診斷按鈕

內(nèi)置 I/O

• 5 點數(shù)字量輸入
• 8 點數(shù)字量輸入/輸出（最多 8 點用作凸輪輸出或者最多 8 點用作測量輸入）
• 3 點故障安全雙通道輸入 (F-DI)；也可用作 6 DI
• 1 點故障安全輸出 (F-DO)；也可用作 1 DO
• 1 點模擬量輸入（可以是 ± 10 V 或 ± 20 mA）

通信

• 1 x DRIVE-CLiQ
• 1 x PROFINET IO（1 個接口帶兩個 端口，僅限 D410-2 DP/PN）
• 1 x PROFIBUS DP（(D410-2 DP：2 × PROFIBUS DP）

數(shù)據(jù)備份

• 1 個 SIMOTION CF 卡插槽

其它接口

• 24 V 電路電源端子
• 1 點編碼器輸入，用于
  • HTL/TTL 增量編碼器
  • SSI 絕對值編碼器（不帶增量信號）
• 1 點溫度傳感器輸入（KTY84-130 或 PTC）
• 背面的 PM IF 接口（功率模塊接口），用于直接連接模塊型 SINAMICS S120 PM240-2 或 PM340 功率模塊

組裝/安裝

SIMOTION D410-2 可直接插到模塊型 SINAMICS S120 功率模塊中。

或者，可以將 SIMOTION D410-2 安裝在安裝板（需單獨訂購）上，然后通過 DRIVE-CLiQ 連接到電源模塊。這種情況下，必須將 CUA31/CUA32 控制單元適配器連接到電源模塊。SIMOTION D410-2 只能連接一個控制單元適配器。

注：

通過 CUA31/CUA32 連接電源模塊時，不能通過內(nèi)置端子（F-DI、F-DO）使用安全集成擴展功能。

AC/AC 裝置型功率模塊通過 DRIVE-CLiQ 接口連接到 SIMOTION D410-2。書本型逆變單元無法連接 SIMOTION D410-2。

安裝在安裝板上的 SIMOTION D410-2 也可在不使用功率模塊的情況下運行，例如

• 在液壓應(yīng)用中，將 TM31 用于模擬量輸入和模擬量輸出
• 用于連接帶模擬 ± 10 V 設(shè)定值接口 (IM 174/ADI 4) 的驅(qū)動器

數(shù)據(jù)存儲/數(shù)據(jù)備份

SIMOTION D410-2 控制單元將以免維護的方式永久存儲保持性過程數(shù)據(jù)（有關(guān)所需的存儲器大小，請參見技術(shù)數(shù)據(jù)）。將通過 SuperCap 備份實時時鐘數(shù)天時間。

運行系統(tǒng)軟件、用戶數(shù)據(jù)和用戶程序均在 SIMOTION CF 卡上備份。控制單元的保持性過程數(shù)據(jù)也可以通過系統(tǒng)命令存儲在此 CF 卡上，例如在需要備件時。

可連接的 I/O

PROFINET IO：（僅限 D410-2 DP/PN）

• 通過的 PROFINET 設(shè)備
• 分布式 SIMATIC ET 200S/SP/M/MP/eco PN/pro
• SIMATIC HMI

PROFIBUS DP：

• 通過的 PROFIBUS 標(biāo)準從站（DP-V0、DP-V1 和 DP-V2）
• SIMATIC ET 200S/SP/M/MP/eco/pro 分布式 I/O 系統(tǒng)
• SIMATIC HMI

DRIVE-CLiQ：

SINAMICS 系列中的模塊：

• 終端模塊（最多 8 個），其中
  • 最多 3 個為 TM15、TM17 高性能型或 TM41
  • 最多 8 個為 TM15 DI/DO 或 TM31
  • 最多 1 個為 TM54F
  • SMC/SME 編碼器單元（通過 DRIVE-CLiQ 最多連接 5 個編碼器系統(tǒng)）
  • DMC20/DME20 DRIVE?CLiQ 集線器模塊（最多 1 個）
  • 帶 DRIVE-CLiQ 接口的電機

S7-300

提供有大量功能，支持用戶的S7-300編程、調(diào)試和維護等工作。

• 高速執(zhí)行指令：
  指令執(zhí)行時間最低可達0.01 μs，為中低端性能設(shè)備開創(chuàng)了全新的應(yīng)用方案。
• 浮點數(shù)運算：
  可以高效率地使用浮點運算甚至復(fù)數(shù)運算功能。
• 用戶友好的參數(shù)賦值：
  僅需一個帶有統(tǒng)一操作界面的軟件工具，就可以完成所有模塊的參數(shù)化工作。這降低了入職門檻和培訓(xùn)費用。
• 人機界面（HMI）：
  S7-300的操作系統(tǒng)已經(jīng)集成了用戶友好的人機界面。這些功能不再需要成本高昂的編程工作：SIMATIC HMI系統(tǒng)向SIMATIC S7-300請求過程數(shù)據(jù)， S7-300在期望的更新時間完成這些數(shù)據(jù)的傳輸工作。SIMATIC S7-300的操作系統(tǒng)可以自主地完成傳輸過程。并且完全使用相同的符號和數(shù)據(jù)庫。
• 診斷功能：
  CPU 的智能診斷系統(tǒng)持續(xù)不斷地檢測系統(tǒng)的功能、記錄故障信息和特定的系統(tǒng)事件（例如，時間錯誤、模塊故障等）。采用環(huán)境緩沖區(qū)記錄事件信息，并帶有時間截，以利于今后的故障排除。
• 口令保護:
  使用密碼保護功能高效、可靠地保護用戶信息，以防受到非授權(quán)復(fù)制與更改。

SIMATIC S7-300符合的國家標(biāo)準和國際標(biāo)準有：

• DIN
• UL
• CSA
• FM class 1 div. 2；組別：A、B、C 和 D （溫度組別：T4（≤135°C））
• ATEX
• 澳大利亞標(biāo)志
• 以下船級社資格
  • 美國船級社
  • 法國船級社
  • 挪威船級社
  • 德國船級社
  • 英國勞氏船級社
  • 日本船級社（NK）
• 抗震

通訊

SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型：

• 過程通訊：
  對于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實現(xiàn)循環(huán)尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環(huán)執(zhí)行層調(diào)用過程通訊。
• 數(shù)據(jù)通訊：
  用于自動化系統(tǒng)間或多個自動化系統(tǒng)與HMI之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信循環(huán)地進行，也可以基于事件驅(qū)動通過塊由用戶程序發(fā)起。

STEP 7的操作界面極為友好，顯著地簡化了用戶的通信功能組態(tài)工作。

數(shù)據(jù)通訊

SIMATIC S7-300擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制：

• 使用MPI，通過全局數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)CPU之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 借助通信功能，與其它伙伴完成事件驅(qū)動型通信。網(wǎng)絡(luò)連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現(xiàn)。

全局數(shù)據(jù)

借助“全局數(shù)據(jù)通信”，聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)（最多可達8 GD 數(shù)據(jù)包，每周期22個字節(jié)）。據(jù)此，可以實現(xiàn)，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行全局數(shù)據(jù)交換。組態(tài)通過STEP 7的GD表完成。

通訊功能

使用系統(tǒng)已經(jīng)集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信。

這些是：

• 通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
  S7-300 可以用于：
  • 用作器時，使用MPI、C總線和PROFIBUS
  • 用作器或客戶端時，使用集成式PROFINET接口

使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設(shè)備之間的通信。

這些是：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的 S5 兼容通訊。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的標(biāo)準通訊（非西門子系統(tǒng)）。

與全局數(shù)據(jù)不同的是，對于通信功能，必須為其建立通信連接。

集成到 IT 領(lǐng)域中

借助自動化工程組態(tài)，使用S7-300，可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術(shù)世界。使用CP 343-1 Advanced，可以實現(xiàn)以下信息技術(shù)功能：

• IP 路由；
  借助IP訪問列表，將IP V4報文以不低于Gigabit的速度轉(zhuǎn)發(fā)至受控PROFINET接口。
• WEB 器；
  使用標(biāo)準瀏覽器，可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網(wǎng)頁；通過FTP處理自己的文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)
• 標(biāo)準診斷頁；
  無需額外工具，就可以在工廠內(nèi)完成插裝在安裝機架上的所有模塊的快速診斷工作。
• E-mail；
  直接從用戶程序中發(fā)送電子郵件。電子郵件客戶端設(shè)計有通知功能，可以在控制程序中直接通知用戶。
• 通過 FTP 進行通訊；
  大多數(shù)操作系統(tǒng)平臺都可以使用的開放協(xié)議
• 設(shè)計有30 MB RAM文件系統(tǒng)，可以用作動態(tài)數(shù)據(jù)的中間存儲器。

S7-300 PROFINET CPU集成有Web器。因此，標(biāo)準Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 標(biāo)簽狀態(tài)
• 模塊的狀態(tài)
• 報文
• 工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息
• PROFINET 節(jié)點的拓撲結(jié)構(gòu)

等時模式

使用系統(tǒng)功能“同步模式”，可以同步耦合

• 分布式信號采集、
• PROFIBUS 信號傳輸和
• 程序執(zhí)行

總線周期時間的程序運行。

創(chuàng)建了自動化解決方案，可以以固定間隔時間（常量總線周期時間）捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。

借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術(shù)，S7-300確�？梢跃_地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時間。

為同步模式系統(tǒng)功能提供了極為豐富的支持組件，可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。

在分布式自動化解決方案中，目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的高速加工處理應(yīng)用領(lǐng)域，并確�？梢垣@得最高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴大生產(chǎn)數(shù)量。

模塊的診斷和過程監(jiān)視

SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：

• 信號采用的監(jiān)控（診斷）。
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）。

診斷

診斷功能可以用來判斷模塊的信號采集（針對數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否工作于無故障狀態(tài)。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息：

• 可參數(shù)賦值的診斷報文：
  僅由合適的設(shè)定參數(shù)啟用之后才會發(fā)出診斷消息。
• 不可參數(shù)賦值的診斷報文：
  這些消息的發(fā)出是一個常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關(guān)。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入”），則模塊會發(fā)起一個診斷中斷（若已經(jīng)為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)化過程之后才會產(chǎn)生中斷）。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 82）。