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多層軟件結(jié)構(gòu)
通過(guò) SIMOTION，帶有眾多不同機(jī)器的運(yùn)動(dòng)任務(wù)可輕松、統(tǒng)一地執(zhí)行。
為了方便任務(wù)的執(zhí)行，一個(gè)非常特別的多層軟件結(jié)構(gòu)被選擇作為運(yùn)行系統(tǒng)。所有 SIMOTION 設(shè)備都提供了 PLC 功能等基本功能，帶有符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131-3 的一個(gè)指令集。用戶可使用隨附的工藝包和函數(shù)庫(kù)來(lái)擴(kuò)展基本功能。
可擴(kuò)展的功能
工藝包、函數(shù)庫(kù)和運(yùn)行系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可將 SIMOTION 的功能加以擴(kuò)展。
可伸縮
-
具有功能級(jí)別
-
具有廣泛功能的軟件模塊和技術(shù)功能包
使用靈活
-
由于使用集成、可自由編程的 PLC，因此符合 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)
-
可無(wú)限使用的技術(shù)功能包
-
通過(guò)一個(gè)綜合指令集和符合 PLCopen 標(biāo)準(zhǔn)的功能塊而具有廣泛功能
-
可運(yùn)轉(zhuǎn)伺服、矢量、步進(jìn)和液壓驅(qū)動(dòng)器
-
能夠?qū)⒏鞣N技術(shù)功能包和功能庫(kù)組合在一起
可擴(kuò)展
-
由于功能庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)功能
技術(shù)功能包
每個(gè)技術(shù)功能包都為相關(guān)技術(shù)提供了完整功能。例如，運(yùn)動(dòng)控制功能包提供了用于精確定位運(yùn)動(dòng)的所有功能（包括凸輪系統(tǒng)）。
它還負(fù)責(zé)處理與驅(qū)動(dòng)器之間進(jìn)行的設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值循環(huán)交換，包括位置控制、運(yùn)動(dòng)曲線的計(jì)算、運(yùn)動(dòng)的刪除和超控、歸位功能、編碼器切換、軸的釋放、狀態(tài)信息，等等。
除運(yùn)動(dòng)控制工藝包（包括定位、同步操作、輸出凸輪和路徑插補(bǔ)）之外，還提供了用于其他技術(shù)的功能包，如溫度控制。
功能庫(kù)
功能庫(kù)提供了標(biāo)準(zhǔn)功能
-
用于集成專用 I/O 模塊（如計(jì)數(shù)器模塊、通信模塊、AS-Interface）
-
用于擴(kuò)展系統(tǒng)功能（如閉環(huán)控制器）
模塊化用戶功能也可存儲(chǔ)為庫(kù)，以便在項(xiàng)目中以標(biāo)準(zhǔn)形式執(zhí)行。
CPU 312C 是一種緊湊型 CPU，用于對(duì)處理速度要求很高的小型應(yīng)用。集成數(shù)字量輸入/輸出，支持直接連接過(guò)程。
集成技術(shù)工程的其他用途包括：
-
計(jì)數(shù)
-
頻率測(cè)量
-
周期測(cè)量
-
脈寬調(diào)制
CPU 312C 安裝有：
-
微處理器;
處理器處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間可達(dá) 100 ns。
-
擴(kuò)展存儲(chǔ)器;
64 KB 高速工作存儲(chǔ)器（相當(dāng)于大約 21 K 的指令），用于執(zhí)行相關(guān)的程序，為用戶程序提供充分的空間；
SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲(chǔ)器，還允許將項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）存儲(chǔ)在 CPU 中。
-
靈活的擴(kuò)展能力
多達(dá) 8 個(gè)模塊，（1排結(jié)構(gòu)）
-
MPI多點(diǎn)接口
內(nèi)置 MPI 接口可以多同時(shí)建立 6 個(gè)與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個(gè)連接。通過(guò)“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來(lái)建立多16個(gè)CPU組成的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。
-
內(nèi)置輸入/輸出；
10個(gè)數(shù)字量輸入(均可用于報(bào)警處理)和6個(gè)數(shù)字量輸出，用于將過(guò)程信號(hào)連接到 CPU 312C。
-
口令保護(hù);
用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問(wèn)。
-
塊加密；
函數(shù) (FC) 和功能塊 (FB) 可以通過(guò) S7-Block Privacy，加密存儲(chǔ)于 CPU 以保護(hù)專有技術(shù)。
-
診斷緩沖;
診斷緩沖區(qū)中可存儲(chǔ)后 500 條錯(cuò)誤和中斷事件，其中的 100 條事件可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
-
免維護(hù)的數(shù)據(jù)后備;
如果發(fā)生斷電，則可通過(guò) CPU 將所有保持性數(shù)據(jù)自動(dòng)寫入到 SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（MMC 卡）上，且將在再次通電時(shí)保持不變。
可參數(shù)化的特性
可以使用 STEP 7 對(duì) S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：
-
概述；
定義名稱、上位名稱和位置 ID
-
啟動(dòng)；
定義 CPU 的啟動(dòng)特性和監(jiān)視時(shí)間
-
循環(huán)/時(shí)鐘存儲(chǔ)器；
指定大循環(huán)時(shí)間和負(fù)載，設(shè)定時(shí)鐘存儲(chǔ)器地址。
-
記憶性；
設(shè)置保持區(qū)
-
日時(shí)鐘中斷；
設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期
-
周期中斷；
周期設(shè)定
-
系統(tǒng)診斷；
確定診斷消息的處理和范圍
-
時(shí)鐘；
設(shè)定AS內(nèi)或MPI上的同步類型
-
防護(hù)等級(jí)；
定義程序和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限
-
通訊；
保留連接源
-
MPI多點(diǎn)接口;
定義站地址
-
數(shù)字量輸入/輸出
地址設(shè)定，輸入繼電器和過(guò)程中斷
-
集成功能“計(jì)數(shù)器”
設(shè)定地址，以及 “連續(xù)計(jì)數(shù)”“單次計(jì)數(shù)”“周期計(jì)數(shù)”“頻率測(cè)量”和“脈寬調(diào)制”模式下的參數(shù)分配
顯示功能與信息功能
-
狀態(tài)和故障指示；
發(fā)光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時(shí)器或I/O出錯(cuò)以及運(yùn)行模式，如RUN、STOP、Startup。
-
測(cè)試功能；
使用編程器，可顯示用戶執(zhí)行過(guò)程中的信號(hào)狀態(tài)，獨(dú)立于用戶程序修改過(guò)程變量，并輸出堆棧存儲(chǔ)器的內(nèi)容。
-
信息功能；
通過(guò)編程器以文本形式為用戶提供存儲(chǔ)能力信息、CPU的運(yùn)行模式，以及主存儲(chǔ)器和裝載存儲(chǔ)器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。
集成的通訊功能
-
編程器/OP 通訊
-
全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊
-
S7 基本通訊
-
S7 通訊(只是器)
集成功能
-
計(jì)數(shù)器；
2個(gè)通道（高 10 kHz），具有獨(dú)立方向的比較器，可直接連接到 24V 增量型編碼器。
-
2通道頻率測(cè)量；
允許進(jìn)行頻率測(cè)量（高達(dá) 10 kHz），例如，測(cè)量軸速或吞吐量（每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)的件數(shù)）。
-
周期測(cè)量
2個(gè)通道？蓽y(cè)量計(jì)數(shù)信號(hào)的周期時(shí)間，計(jì)數(shù)頻率高為 1 KHz。
-
脈寬調(diào)制；
2個(gè)輸出可直接連接控制閥、執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、加熱裝置等，例如采樣頻率為 2.5 kHz。 可設(shè)置周期長(zhǎng)度并可在運(yùn)行時(shí)修改占空比。
-
報(bào)警輸入（所有數(shù)字量輸入）；
報(bào)警輸入可以檢測(cè)過(guò)程事件，并在短的時(shí)間內(nèi)觸發(fā)響應(yīng)。
西門子S7-200 CPU的類型
從CPU模塊的功能來(lái)看，SIMATIC S7-200系列小型PLC發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：
第一代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本書(shū)不介紹該產(chǎn)品。
第二代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 22X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有五種不同配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加擴(kuò)展模塊，是目前小型PLC的主流產(chǎn)品。本書(shū)將介紹CPU22X系列產(chǎn)品。
對(duì)于每個(gè)型號(hào)，西門子廠家都提供有產(chǎn)品貨號(hào)，根據(jù)產(chǎn)品貨號(hào)可以購(gòu)買到指定類型的PLC。
多層軟件結(jié)構(gòu)
通過(guò) SIMOTION，帶有眾多不同機(jī)器的運(yùn)動(dòng)任務(wù)可輕松、統(tǒng)一地執(zhí)行。
為了方便任務(wù)的執(zhí)行，一個(gè)非常特別的多層軟件結(jié)構(gòu)被選擇作為運(yùn)行系統(tǒng)。所有 SIMOTION 設(shè)備都提供了 PLC 功能等基本功能，帶有符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131-3 的一個(gè)指令集。用戶可使用隨附的工藝包和函數(shù)庫(kù)來(lái)擴(kuò)展基本功能。
可擴(kuò)展的功能
工藝包、函數(shù)庫(kù)和運(yùn)行系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可將 SIMOTION 的功能加以擴(kuò)展。
可伸縮
-
具有功能級(jí)別
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具有廣泛功能的軟件模塊和技術(shù)功能包
使用靈活
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由于使用集成、可自由編程的 PLC，因此符合 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)
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可無(wú)限使用的技術(shù)功能包
-
通過(guò)一個(gè)綜合指令集和符合 PLCopen 標(biāo)準(zhǔn)的功能塊而具有廣泛功能
-
可運(yùn)轉(zhuǎn)伺服、矢量、步進(jìn)和液壓驅(qū)動(dòng)器
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能夠?qū)⒏鞣N技術(shù)功能包和功能庫(kù)組合在一起
可擴(kuò)展
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由于功能庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)功能
技術(shù)功能包
每個(gè)技術(shù)功能包都為相關(guān)技術(shù)提供了完整功能。例如，運(yùn)動(dòng)控制功能包提供了用于精確定位運(yùn)動(dòng)的所有功能（包括凸輪系統(tǒng)）。
它還負(fù)責(zé)處理與驅(qū)動(dòng)器之間進(jìn)行的設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值循環(huán)交換，包括位置控制、運(yùn)動(dòng)曲線的計(jì)算、運(yùn)動(dòng)的刪除和超控、歸位功能、編碼器切換、軸的釋放、狀態(tài)信息，等等。
除運(yùn)動(dòng)控制工藝包（包括定位、同步操作、輸出凸輪和路徑插補(bǔ)）之外，還提供了用于其他技術(shù)的功能包，如溫度控制。
功能庫(kù)
功能庫(kù)提供了標(biāo)準(zhǔn)功能
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用于集成專用 I/O 模塊（如計(jì)數(shù)器模塊、通信模塊、AS-Interface）
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用于擴(kuò)展系統(tǒng)功能（如閉環(huán)控制器）
模塊化用戶功能也可存儲(chǔ)為庫(kù)，以便在項(xiàng)目中以標(biāo)準(zhǔn)形式執(zhí)行。
CPU 312C 是一種緊湊型 CPU，用于對(duì)處理速度要求很高的小型應(yīng)用。集成數(shù)字量輸入/輸出，支持直接連接過(guò)程。
集成技術(shù)工程的其他用途包括：
-
計(jì)數(shù)
-
頻率測(cè)量
-
周期測(cè)量
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脈寬調(diào)制
CPU 312C 安裝有：
-
微處理器;
處理器處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間可達(dá) 100 ns。
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擴(kuò)展存儲(chǔ)器;
64 KB 高速工作存儲(chǔ)器（相當(dāng)于大約 21 K 的指令），用于執(zhí)行相關(guān)的程序，為用戶程序提供充分的空間；
SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲(chǔ)器，還允許將項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）存儲(chǔ)在 CPU 中。
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靈活的擴(kuò)展能力
多達(dá) 8 個(gè)模塊，（1排結(jié)構(gòu)）
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MPI多點(diǎn)接口
內(nèi)置 MPI 接口可以多同時(shí)建立 6 個(gè)與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個(gè)連接。通過(guò)“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來(lái)建立多16個(gè)CPU組成的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。
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內(nèi)置輸入/輸出；
10個(gè)數(shù)字量輸入(均可用于報(bào)警處理)和6個(gè)數(shù)字量輸出，用于將過(guò)程信號(hào)連接到 CPU 312C。
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口令保護(hù);
用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問(wèn)。
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塊加密；
函數(shù) (FC) 和功能塊 (FB) 可以通過(guò) S7-Block Privacy，加密存儲(chǔ)于 CPU 以保護(hù)專有技術(shù)。
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診斷緩沖;
診斷緩沖區(qū)中可存儲(chǔ)后 500 條錯(cuò)誤和中斷事件，其中的 100 條事件可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
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免維護(hù)的數(shù)據(jù)后備;
如果發(fā)生斷電，則可通過(guò) CPU 將所有保持性數(shù)據(jù)自動(dòng)寫入到 SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（MMC 卡）上，且將在再次通電時(shí)保持不變。
可參數(shù)化的特性
可以使用 STEP 7 對(duì) S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：
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概述；
定義名稱、上位名稱和位置 ID
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啟動(dòng)；
定義 CPU 的啟動(dòng)特性和監(jiān)視時(shí)間
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循環(huán)/時(shí)鐘存儲(chǔ)器；
指定大循環(huán)時(shí)間和負(fù)載，設(shè)定時(shí)鐘存儲(chǔ)器地址。
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記憶性；
設(shè)置保持區(qū)
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日時(shí)鐘中斷；
設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期
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周期中斷；
周期設(shè)定
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系統(tǒng)診斷；
確定診斷消息的處理和范圍
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時(shí)鐘；
設(shè)定AS內(nèi)或MPI上的同步類型
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防護(hù)等級(jí)；
定義程序和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限
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通訊；
保留連接源
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MPI多點(diǎn)接口;
定義站地址
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數(shù)字量輸入/輸出
地址設(shè)定，輸入繼電器和過(guò)程中斷
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集成功能“計(jì)數(shù)器”
設(shè)定地址，以及 “連續(xù)計(jì)數(shù)”“單次計(jì)數(shù)”“周期計(jì)數(shù)”“頻率測(cè)量”和“脈寬調(diào)制”模式下的參數(shù)分配
顯示功能與信息功能
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狀態(tài)和故障指示；
發(fā)光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時(shí)器或I/O出錯(cuò)以及運(yùn)行模式，如RUN、STOP、Startup。
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測(cè)試功能；
使用編程器，可顯示用戶執(zhí)行過(guò)程中的信號(hào)狀態(tài)，獨(dú)立于用戶程序修改過(guò)程變量，并輸出堆棧存儲(chǔ)器的內(nèi)容。
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信息功能；
通過(guò)編程器以文本形式為用戶提供存儲(chǔ)能力信息、CPU的運(yùn)行模式，以及主存儲(chǔ)器和裝載存儲(chǔ)器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。
集成的通訊功能
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編程器/OP 通訊
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全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊
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S7 基本通訊
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S7 通訊(只是器)
集成功能
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計(jì)數(shù)器；
2個(gè)通道（高 10 kHz），具有獨(dú)立方向的比較器，可直接連接到 24V 增量型編碼器。
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2通道頻率測(cè)量；
允許進(jìn)行頻率測(cè)量（高達(dá) 10 kHz），例如，測(cè)量軸速或吞吐量（每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)的件數(shù)）。
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周期測(cè)量
2個(gè)通道？蓽y(cè)量計(jì)數(shù)信號(hào)的周期時(shí)間，計(jì)數(shù)頻率高為 1 KHz。
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脈寬調(diào)制；
2個(gè)輸出可直接連接控制閥、執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、加熱裝置等，例如采樣頻率為 2.5 kHz。 可設(shè)置周期長(zhǎng)度并可在運(yùn)行時(shí)修改占空比。
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報(bào)警輸入（所有數(shù)字量輸入）；
報(bào)警輸入可以檢測(cè)過(guò)程事件，并在短的時(shí)間內(nèi)觸發(fā)響應(yīng)。
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