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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(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)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。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等自動化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、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(kuò)大或升級時(shí)，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(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。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)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(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。

SIMADYN D 產(chǎn)品特點(diǎn)

CU310 PN

結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大

SIMATIC ET 200SP 開放式控制器時(shí)此類控制器當(dāng)中將 ET 200SP 控制器的功能與可視化和 PC 應(yīng)用程序合并在一個(gè)堅(jiān)固耐用的緊湊型控制系統(tǒng)（帶有集中 I/O）的控制器。

• 成套多功能一體化解決方案，預(yù)裝 SIMATIC S7-1500 軟件控制器，也可預(yù)裝 WinCC Runtime Advanced V13 SP1
• 通過 ET 200SP 模塊進(jìn)行集中式擴(kuò)展（站的大寬度為 1 m，或者多 64 個(gè)模塊）
• SIMATIC 虛擬機(jī)監(jiān)控程序：
  用于將 Windows 系統(tǒng)與控制功能分離
• 通過雙核處理器來佳利用虛擬機(jī)監(jiān)控程序
• 可交換閃存盤（CFast 卡）用于存儲操作系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)和項(xiàng)目數(shù)據(jù)
• 集成 DVI-I 圖形接口；3x USB 2.0 接口
• 2 個(gè) PROFINET 接口：X1通過 PN-IO 總線適配器來連接（RJ45 或 FC），帶有 2 個(gè)端口；X2：千兆以太網(wǎng)接口 (RJ45)
• PROFINET IRT
• 開放式以太網(wǎng)通信（TCP/IP、UDP、Iso-on-TCP）
• Web 器功能可用于顯示信息、狀態(tài)、診斷以及用戶定義的 Web 頁面
• 可將 CM DP 作為 DP 主站進(jìn)行 PROFIBUS DP 通信
• 組態(tài)控制（選項(xiàng)處理）
• 提高了專有技術(shù)和復(fù)制保護(hù)程度；具有 Security Integrated 功能
• 集成式系統(tǒng)診斷
• 集成運(yùn)動控制功能用于控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 跟蹤功能
• 尤其適用于數(shù)量量很大且與用戶特定相關(guān)的開放式應(yīng)用程序
• 集成控制功能并用 C/C++ 語言實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序（使用 SIMATIC ODK-1500S 開放式開發(fā)工具包）

ET 200SP 開放式控制器 CPU 1515SP PC 是一種堅(jiān)固耐用的緊湊型系統(tǒng)，它將 ET 200SP 控制器的功能與基于 PC 的平臺組合在一起。該 CPU 提供了 ET 200SP 系統(tǒng)、S7-1500 控制器系列以及 TIA 環(huán)境的完整功能。該控制器可用于控制特殊及系列機(jī)器設(shè)備，或用于控制分布式配置中的設(shè)備。該控制器尤其適用于數(shù)量較高的機(jī)器設(shè)備，例如，可用于攝像頭檢查以及圖像傳輸或打印機(jī)連接的質(zhì)量。在必須使用編程語言 C 或 C++ 來集成特殊自動化功能時(shí)、將 Windows 軟件緊密連接到軟件控制器時(shí)或必須存儲較大量的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU 1515SP PC 尤其顯示出自身的優(yōu)點(diǎn)。

預(yù)裝有 WinCC Runtime Advanced V13 SP1 的 CPU 1515SP PC + HMI 提供了額外 HMI 功能?？梢栽谝慌_設(shè)備上集成控制和可視化功能。

• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的工藝模塊
• 模塊帶有時(shí)間控制控制的輸入和輸出，用于執(zhí)行響應(yīng)時(shí)間為數(shù)微秒的精確開關(guān)功能
• 高速計(jì)數(shù)和位置檢測模塊帶有不同的位置傳感器
• 具有用于完成過程級別的任務(wù)且響應(yīng)時(shí)間較短的集成輸入和輸出

• 2 通道高速計(jì)數(shù)器模塊
• 具有大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷
• 速度和時(shí)間段測量
• 存儲和比較功能
• 連接 24 V 編碼器

特別是，計(jì)數(shù)器模塊可以檢測快速高頻信號，并將計(jì)數(shù)器讀數(shù)和當(dāng)前速度返回到控制器。計(jì)數(shù)器控制可通過數(shù)字量輸入和輸出信號來確保精確的計(jì)數(shù)器結(jié)果和系統(tǒng)中的快速響應(yīng)。通過大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可針對手邊的任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷。

提供有以下計(jì)數(shù)器模塊：

• TM Count 2x24V：
  快速計(jì)數(shù)器模塊，2 通道；計(jì)數(shù)功能高達(dá) 200 kHz；硬件和軟件門；連接 24 V 編碼器；每通道 3 點(diǎn)數(shù)字量輸入（除計(jì)數(shù)器輸入外）和 2 點(diǎn)數(shù)字量輸出；頻率、速度和時(shí)間段測量；存儲和比較功能；24 V 編碼器電源；等時(shí)同步模式

• 用一個(gè)螺絲安裝在 S7-1500 安裝導(dǎo)軌上
• 統(tǒng)一的 40 針前連接器，帶螺釘型端子（不久將提供插入式端子）
• 可連接芯線截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG24 至 16）
• 前連接器的預(yù)接線位置
• 前蓋帶有可擴(kuò)充的電纜室，即使完全接線時(shí)也如此
• 集成式屏蔽

含在供貨范圍之內(nèi)：

• 用于手工貼標(biāo)簽的一個(gè)標(biāo)簽條
• 一個(gè) U 型連接器
• 印制有文字的前門
• 饋電元件、屏蔽夾和屏蔽端子

• 統(tǒng)一的顯示和診斷方式：
  • 故障（紅色 LED）和運(yùn)行（綠色 LED）模塊狀態(tài)顯示
  • 邏輯“0”和邏輯“1”信號狀態(tài)的通道狀態(tài)顯示（綠色 LED）或診斷指示（紅色 LED）
  • 顯示 24 V DC 電源電壓（綠色 LED）
  • 顯示計(jì)數(shù)器的活動狀況和計(jì)數(shù)方向
• 支持的功能：
  • 加/減高速計(jì)數(shù)
  • 計(jì)數(shù)器范圍可調(diào)節(jié)至高達(dá) +/-31 位
  • 通過集成數(shù)字量輸入和輸出獲得高速響應(yīng)
  • 測量當(dāng)前信號頻率
  • 增量式編碼器的位置檢測
  • 每個(gè)通道兩個(gè)比較器，用于控制數(shù)字量輸出
  • 通過數(shù)字量輸入來保存或設(shè)置計(jì)數(shù)
  • 硬件中斷，可設(shè)置參數(shù)
  • 等時(shí)同步模式
  • 通過命令和工藝對象進(jìn)行用戶友好的組態(tài)
• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的統(tǒng)一系統(tǒng)功能：
  • 識別和維護(hù)數(shù)據(jù) IM0
  • 固件更新
  • 模塊正面的清晰標(biāo)簽
  • 統(tǒng)一的前連接器

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(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)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(diǎn)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(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號及輸入輸出點(diǎn)數(shù)

3．編程器

PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)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(jìn)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(shí)用，價(jià)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(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強(qiáng)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(shí)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(gè)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(gè)量的數(shù)值進(jìn)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(gè)變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。