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SIMOTION D4x5-2 的應(yīng)用領(lǐng)域為具有大量協(xié)調(diào)軸和循環(huán)時間較短的應(yīng)用。

典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 緊湊型多軸機器
• 機器循環(huán)段的高性能應(yīng)用程序
• 緊湊型機器
  • 包括驅(qū)動器中的全套機器控制
  • 大量的通信、HMI 和 I/O 連接
• 分布式驅(qū)動器概念
  • 具有大量協(xié)調(diào)軸的應(yīng)用
  • 使用分布式同步操作同步多個 SIMOTION D 控制單元

Design

SIMOTION D425?2 DP（左側(cè)）和插有 CBE30?2 的 SIMOTION D435?2 DP/PN（右側(cè)）

接口

顯示和診斷

• 用于顯示運行狀態(tài)和錯誤的 LED
• 3 測量接口
• 維護開關(guān)和模式選擇開關(guān)
• 診斷按鈕

內(nèi)置 I/O

• 12 點數(shù)字量輸入
• 16 點數(shù)據(jù)量輸入/輸出（高速測量輸入的大值為 16，高速輸出凸輪的大值為 8）

通信

• 6 x DRIVE?CLiQ (4 × DRIVE?CLiQ 用于 D425?2)
• 2 個工業(yè)以太網(wǎng)接口（D4x5-2 DP 具有 3 個工業(yè)以太網(wǎng)接口），其中一個接口可方便地從模塊前面接觸
• 2 x PROFIBUS DP
• 1 x PROFINET IO
  （1 個接口，帶 3 個端口；僅限于 D4x5?2 DP/PN）
• 2 x USB

數(shù)據(jù)后備

• 1 個 SIMOTION CF 卡插槽

附加接口（非數(shù)據(jù)傳輸）

• 用于 24 V 電子電源的端子

選件模塊

通過 TB30 端子板，可使用 4 路數(shù)字量輸入、4 路數(shù)字量輸出、2 路模擬量輸入和 2 路模擬量輸出對 SIMOTION D4x52 控制單元進行擴展。TB30 端子板可插入控制單元的選件插槽內(nèi)。

使用 PROFINET IO 的 CBE30-2 通信板，可以使用帶有 4 個端口的第二個 PROFINET 接口配置 SIMOTION D4x5-2 DP/PN 控制單元。

第二個 PROFINET 接口的應(yīng)用：

• 2 個獨立網(wǎng)絡(luò)（例如，一個本地網(wǎng)絡(luò)，一個上層網(wǎng)絡(luò)）
• 地址空間可以加倍為 2 × 4 KB
• 可連接設(shè)備的大數(shù)目可加倍為 2 × 64
• 為了高效利用控制器能力，分離為高速和慢速總線系統(tǒng)/執(zhí)行系統(tǒng)（僅適用于 SIMOTION D435?2 DP/PN、D445?2 DP/PN 和 D455?2 DP/PN）
  • PROFINET 內(nèi)置接口：SERVO_Fast 和 IPO_Fast
  • PROFINET，通過 CBE30-2：SERVO / IPO / IPO2

注意：

CBE30-2 不能在 SIMOTION D4x5-2 DP 控制單元中使用。如果在沒有 SERVO_Fast 和 IPO_Fast 的情況下使用 CBE30-2，則兩個 PROFINET 接口都分配給 SERVO / IPO / IPO2。

裝配/安裝

SIMOTION D4x5-2 控制單元可通過以下三種方式之一安裝在控制柜中：

• 使用隔板進行安裝
• 不使用隔板進行安裝（僅限 D425-2 和 D435-2）
• 不使用隔板進行安裝（僅限外部冷卻， D445-2 和 D455-2）

對于外部風(fēng)冷，D445-2/D455-2 控制單元的散熱片安裝在控制柜外。需要使用一個密封墊（選件），以便能夠?qū)⒃摽刂茊卧獨饷苄园惭b在后部機柜板中。

SIMOTION D4x5-2 控制單元提供有預(yù)組裝的隔板。如有必要，可將這些隔板卸下。

數(shù)據(jù)存儲/數(shù)據(jù)備份

SIMOTION D4x5-2 控制單元以一種免維護的方式性地存儲保持性過程數(shù)據(jù)（有關(guān)存儲器大小，請參見技術(shù)數(shù)據(jù)）。

通過一個 SuperCap，可對實時時鐘后備若干天。后備時間可通過安裝在雙風(fēng)扇/電池模塊中的一塊電池來延長。

SIMOTION D4x5-2 的供貨范圍內(nèi)包括雙風(fēng)扇/電池模塊（含電池）。

運行時軟件、用戶數(shù)據(jù)和用戶程序可保存在 CF 卡中�？刂茊卧谋３中赃^程數(shù)據(jù)也可通過系統(tǒng)命令存儲在這個 CF 卡上（例如，在需要使用備件時）。

擴展的執(zhí)行系統(tǒng) (SERVO_Fast / IPO_Fast)

除 SERVO、IPO 和 IPO2 外，SIMOTION D435-2 DP/PN、D445-2 DP/PN 和 D455-2 DP/PN 控制單元還具有另外一個運行層級（SERVO_Fast 和 IPO_Fast）。

通過這個附加的運行層級，可以在慢速和快速總線系統(tǒng)上分布具有不同動態(tài)響應(yīng)的電動和/或液壓軸，以便能夠更加高效地利用控制器的性能。

與高速 PROFINET I/O 模塊結(jié)合使用時，也可實現(xiàn)極快速的 I/O 處理。

由于采用這種擴展執(zhí)行系統(tǒng)，可以用需要較少資源的毫秒級循環(huán)時間對電氣定位驅(qū)動器進行控制，同時，可以較高的動態(tài)響應(yīng)和較短的循環(huán)時間對液壓機的壓力控制軸進行控制。

通過 SERVO_Fast 和 IPO_Fast對液壓機進行閉環(huán)控制

若激活了 SERVO_Fast 和 IPO_Fast，則會進行以下分配：

• 將 SERVO_Fast 和 IPO_Fast 分配給 PROFINET。
• 將 SERVO、IPO 和 IPO2 分配給 PROFIBUS 或 SIMOTION D4x5-2/CX32-2 的集成變頻器。

如果通過 CBE30-2 提供了第二個 PROFINET 接口，則該接口也將被分配給 SERVO、IPO 和 IPO2。這種情況下，PROFINET 內(nèi)置接口將始終分配給 SERVO_Fast 和 IPO_Fast。

可連接 I/O

PROFINET IO：

• 經(jīng)過認(rèn)證的 PROFINET 設(shè)備
• 分布式 I/O (SIMATIC ET 200S/SP/M/pro/eco PN)
• 變頻調(diào)速柜（例如，SINAMICS S110/S120）

PROFIBUS DP：

• 認(rèn)證的 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)從站
  (DP-V0, DP-V1, DP-V2)
• SIMATIC ET 200S/M/eco/pro 分布式 I/O
• 變頻調(diào)速柜（例如，SINAMICS S110/S120）

DRIVE?CLiQ

SINAMICS S120 系列模塊：

• TM15、TM17 高性能型，TM31 端子模塊
• SMC/SME傳感器模塊
• DMC20/DME20 DRIVE-CLiQ 集線器模塊

USB:

例如，通過集成 USB 接口，可連接一個 USB 記憶棒，用于項目或固件升級。

帶SINAMICS S120 驅(qū)動器驅(qū)動器模塊的擴展

SINAMICS S120 書本型變頻調(diào)速柜模塊（電源模塊、電機模塊等）可通過 DRIVE-CliQ 接口，連接到 SIMOTION D4x5-2 控制單元。

通過使用 CUA31/CUA32 控制單元適配器，SINAMICS S120 PM340 塊型功率模塊可運行在 SIMOTION D4x5-2 控制單元上。

注意：

電源模塊/電機模塊隨附有用于將電源模塊/電機模塊連接到 SIMOTION D 的 DRIVE-CLiQ 電纜（標(biāo)準(zhǔn)長度）。

• 用于將兩個 CPU 41xH 安裝到 S7-400H 子單元中。
• 可直接插入到 CPU

同步模塊直接插入 CPU 41xH 的預(yù)留插槽中。每個 CPU 需要兩個同步模塊。通過光纜連接子單元中的模塊。

• 同步模塊 6ES7960-1AA06-0XA0，用于長 10m 的光纖電纜（轉(zhuǎn)接電纜）。
• 同步模塊 6ES7960-1AB06-0XA0，用于長 10 km 的光纖電纜（轉(zhuǎn)接電纜或安裝電纜）。

Y-型鏈接

• 包括：

 - 2 IM 157 接口模塊

 - 1 個 Y-型聯(lián)結(jié)器

 - 1 個 RS 485 轉(zhuǎn)發(fā)器 

• ET 200M 總線模塊上的模塊化配置

Y-型聯(lián)結(jié)器

• G從屬 DP 主站與電源之間通過 RS 485 轉(zhuǎn)發(fā)器實現(xiàn)電隔離
• 防護等級：IP 20

配置選項與約束

冗余 PROFIBUS-DP 主站可通過下述方式由 Y-型鏈接進行擴展：

• 冗余 DP 主站上的 Y-型鏈接數(shù)僅受限于大節(jié)點數(shù)
• 從屬 DP 主站的節(jié)點不超過 31 個
• 從屬 DP 主站的插槽不超過 223 個
• 配置信息與 Y-型鏈接的實用數(shù)據(jù)信息幀包括從屬從站的信息幀內(nèi)容。因此，每一種情況下的大信息幀長度為 244 字節(jié)
• 不通過 Y-型鏈接但通過 IM 153 將 ET 200M 連接到冗余 PROFIBUS-DP 上
• 不允許 Y-型鏈接級聯(lián)
• 在從屬主站中不可能實現(xiàn)節(jié)點間通信與等距離

• CPU 1512SP-1 PN 適用于基于 S7-1500 CPU 1513-1 PN 的 SIMATIC ET 200SP
• 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 進行分布式配置。
• 增強了系統(tǒng)和設(shè)備的可用性
• 可連接多 128 個 IO 設(shè)備的 PROFINET IO 控制器
• PROFINET I-Device，用于連接作為智能 PROFINET 設(shè)備、帶 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器的 CPU
• 適用于 4 個控制器的 PROFINET 共享智能設(shè)備
• PROFINET IO IRT 接口，帶集成 3 端口交換機
• 經(jīng)由 PROFIBUS 的等時同步模式
• 具有多種通信功能：
  編程器/OP 通信，PROFINET IO，開放式 IE 通信（TCP，ISO-on-TCP 和 UDP），Web 器和 S7 通信 （帶可裝載的 FB）
• 可選 PROFIBUS DP 主站，用于 125 個 PROFIBUS DP 從站（帶 CM DP 模塊 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 可選 PROFIBUS DP 從站（帶 CM DP 模塊 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 組態(tài)控制（選項處理）
• 集成運動控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器

注

CPU 的運行需要使用 SIMATIC 存儲卡。
總線適配器不在供貨范圍內(nèi)，需要單獨訂購。

CPU 1512SP-1 PN 適用于獨立生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中對處理性能和響應(yīng)速度具有中等要求的應(yīng)用。CPU 1512SP-1 PN 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 接口的設(shè)計形式為 3 端口交換機，這樣就可以在系統(tǒng)中通過端口 1 和 2 建立總線型拓?fù)�，并且也可通過端口 3 來連接編程設(shè)備/PC 或 HMI 設(shè)備。

作為智能設(shè)備使用時，CPU 1512SP-1 PN 可實現(xiàn)在本地對過程數(shù)據(jù)進行分布式預(yù)處理，并且僅將實際需要的信息傳輸?shù)缴衔豢刂破鳌＿@樣做有以下優(yōu)勢：

• 減輕中央控制器的工作負(fù)荷
• 縮短對現(xiàn)場重要信號的響應(yīng)時間
• 數(shù)據(jù)量減少，總線系統(tǒng)上的負(fù)荷降低
• 各單元經(jīng)過預(yù)測試并進行平行調(diào)試，設(shè)置更快速
• 由于自帶機械裝置,增加了可用性和靈活性
• 組態(tài)清晰明了

CPU 1512SP-1 PN 完全獨立于中央控制器運行。如果其發(fā)生故障，CPU 1512SP-1 PN 仍繼續(xù)運行。

位模塊化設(shè)計的 ET 200SP I/O 系統(tǒng)和 CPU 1512SP-1 PN 可實現(xiàn)面向功能的站設(shè)計。

另外，CPU 通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動器的能力。

CPU 1512SP-1 PN CPU 可直接卡裝到標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上。它具有：

• A powerful processor:
  The CPU achieves command execution times as low as 48 ns per binary instruction.
• 大容量工作存儲器：
  200 KB 用于程序，1 MB 用于數(shù)據(jù)
• SIMATIC 存儲卡作為裝載存儲器；
  允許附加固件更新、數(shù)據(jù)日志和歸檔等功能
• 位模塊化擴展性，靈活性好；
  任意組合達 64 個 I/O 模塊（I/O 模塊、工藝模塊和通信模塊）。大 1 m 的站寬度。
• PROFINET IO IRT 接口，帶集成 3 端口交換機：
  • 端口 1 和 2 通過總線適配器來連接
    （CPU 1512SP-1 PN 未提供總線適配器，不使用該適配器也可運行）。
    如果需要，相應(yīng)的總線適配器（BA 2xRJ45 或 BA 2xFC）需單獨訂購。）
  • 端口 3 集成式 RJ45 接口
• 集成通信功能：
  • 編程器/OP 通信
  • PROFINET IO
  • 開放式 IE 通訊（TCP，ISO-on-TCP 和 UDP）
  • Web 器
  • S7 通信
  • S7 路由
  • 數(shù)據(jù)集路由
• 免維護數(shù)據(jù)備份（無電池）
• 用于錯誤 (Error)、運行狀況 (RUN/Stop)、維護 (MT)、電源 (PWR) 以及每個端口一個鏈路 LED 的診斷顯示
• 可選標(biāo)簽采用淺灰色或黃色標(biāo)簽條。有兩種材料可供選擇：
  • 標(biāo)簽箔和帶有 500 個標(biāo)簽條的標(biāo)簽卷，用于熱轉(zhuǎn)印打印機
  • 標(biāo)簽紙 (280 g/m2)，規(guī)格 DIN A4，每張 100 個標(biāo)簽條，適用于激光打印機
• ET 200SP CPU 可帶有一個參考 ID 標(biāo)簽
• 借助于總線適配器，可實現(xiàn)不同的 PROFINET 連接類型
  • 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，BA 2xRJ45 用于通過 RJ45 插頭進行連接
  • 對于運行期間的機械負(fù)荷和/或更高的 EMC 要求，可使用 BA 2xFC 來直接連接 PROFINET 電纜
• 在將 AC I/O 模塊或 AI Energy Meter ST 用作第一個 I/O 模塊時，應(yīng)將深色的基本單元用作 ET 200SP CPU 后面的第一個基本單元

S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點數(shù)的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

2．?dāng)U展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展I/O點數(shù)，S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)

3．編程器

PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲卡

為了程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或?qū)?/span>PLC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數(shù)設(shè)置和診斷。

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 等級需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等級 1 to 4 to EN 954-1

運行模式

CPU的F程序和故障安全信號模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差異分析和測試信號，信號模板可以監(jiān)視輸出和輸入信號。

CPU通過常規(guī)的自檢、監(jiān)測和邏輯命令以及程序定時檢測，檢查運行的正確性。 此外，通過申請信號進行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個故障時，系統(tǒng)將進入安全狀態(tài)。

F 運行版授權(quán)

CPU 417-4H必須裝在F運行授權(quán)才能運行S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 系統(tǒng)需要 1 個授權(quán)。

編程

S7-400F/FH 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。 通過諸如STEP 7編程工具編寫非故障安全用戶程序。

S7 F 系統(tǒng)選件包

"S7 F Systems" 軟件包用來編寫故障安全程序。 軟件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系統(tǒng)運行必須將下列軟件包裝載到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC V5.23 或新版本
• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的選件)

特殊功能塊通過CFC從F庫中進行調(diào)用，并為包含安全功能的F程序互連。

Overview

SIMOTION D 控制單元：D410?2，D4x5?2（4 個性能級別）

SIMOTION D 是 SIMOTION 的結(jié)構(gòu)緊湊、基于 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系列的版本。

SIMOTION D 控制單元有以下幾種型號：

• SIMOTION D410-2 是帶多軸選項的單軸應(yīng)用的緊湊型控制單元。此控制單元有 D410-2 DP 和 D410-2 DP/PN 等型號，可卡裝到塊型 SINAMICS S120 PM340 功率模塊上。
• SIMOTION D4x5-2 是適用于 SINAMICS S120 書本型變頻調(diào)速柜多軸應(yīng)用的控制單元，有以下幾種型號：
  • SIMOTION D425-2 DP 和 D425-2 DP/PN 控制單元（基本性能），用于多 16 個軸
  • SIMOTION D435-2 DP 和 D435-2 DP/PN 控制單元（標(biāo)準(zhǔn)性能），用于多 32 個軸
  • SIMOTION D445-2 DP/PN（高性能型）控制單元，用于多 64 個軸
  • SIMOTION D455-2 DP/PN 控制單元（超高性能），用于多 128 個軸，或者帶有非常短的控制時鐘周期的應(yīng)用

這種可擴展性可確保對自動化方面不斷變化的要求快速做出響應(yīng)，而無需對系統(tǒng)做出改變。

設(shè)備理念

通過 SIMOTION D，PLC、運動控制功能以及 SINAMICS S120 驅(qū)動軟件能在一個共享控制硬件上運行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131?3 的 PLC，這意味著該系統(tǒng)不僅能夠控制運動序列，而且還可控制整臺機器。

根據(jù)所用的 SIMOTION D 平臺，HMI 設(shè)備可在內(nèi)置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上運行，以進行操作員控制與監(jiān)視。遠(yuǎn)程維護、診斷和遠(yuǎn)程等功能也可通過這些接口來使用。