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西門子S7-200 CPU的類型

從CPU模塊的功能來看，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，主機都可進行擴展，它具有四種不同配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本書不介紹該產(chǎn)品。

     第二代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 22X，主機都可進行擴展，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，其它都可加擴展模塊，是目前小型PLC的主流產(chǎn)品。本書將介紹CPU22X系列產(chǎn)品。

     對于每個型號，西門子廠家都提供有產(chǎn)品貨號，根據(jù)產(chǎn)品貨號可以購買到指定類型的PLC。

6ES7972-0BB12-0XA0總線連接器

• 軟控制器用于在 SIMATIC IPC 上執(zhí)行 SIMATIC S7-1500 控制器的功能
• 針對使用 IPC427 小型箱式 PC 和 IPC477D 面板式 PC 完成的基于 PC 的控制任務(wù)進行了。
• 也可在 IPC627D 和 IPC827D 箱式 PC、IPC677D 面板式 PC 以及 IPC647D 和 IPC847D 機架式 PC 上使用

CPU 1507S 軟控制器具有以下組件：

• 獨立于 Windows 的控制內(nèi)核：
  • 通過實時 Hypervisor 技術(shù)并行運行控制和 Windows
  • 可在控制運行時重啟 Windows
  • 不依賴于 Windows 而訪問大容量存儲器（CFast、固態(tài)硬盤、硬盤），以便獨立存儲組態(tài)和數(shù)據(jù)
• 屏幕應(yīng)用程序具有以下功能：
  • 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)識符等。
  • 顯示診斷信息
  • 模塊信息顯示
  • 顯示可由用戶定義的徽標(biāo)
  • 顯示顯示屏設(shè)置
  • 設(shè)置 IP 地址
  • 設(shè)置日期和時間
  • 選擇運行模式
  • 將 CPU 復(fù)位為出廠設(shè)置
  • 禁用/啟用顯示
  • 啟用保護級別。
• 通過 PC 的以太網(wǎng)和 PROFIBUS 接口進行 IO 通信的集成驅(qū)動程序
• 通過 Windows 接口進行通信的集成驅(qū)動程序
• 與 WinCC RT Advanced 的 PC 內(nèi)部通信
• 與 Windows 應(yīng)用程序的 PC 內(nèi)部通信

S7-1500 標(biāo)準(zhǔn) CPU (CPU 1507S) 執(zhí)行 S7-1500 控制器的功能，作為軟件在 PC 上的 Windows 系統(tǒng)中運行。這樣，PC 就能用于控制機器設(shè)備。

• 使用 TIA Portal 中的 STEP 7 工程組態(tài)工具進行組態(tài)和編程（V13 SP1 及更高版本）：
• 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131-3 進行編程
• 支持的編程語言：
  • SCL (IL)
  • LAD
  • FBD
  • STL
  • GRAPH7 (SFC)
• 基于虛擬化技術(shù)的創(chuàng)新實時系統(tǒng)；
  借助于集成式 S7-1500 軟控制器的實時系統(tǒng)，可并行、獨立運行 Windows：
  • 大實時和確定性屬性
  • 獨立于 Windows 運行 –可在控制器正在運行時重啟 Windows
  • 獨立于 Windows 快速重啟控制
• 高速程序執(zhí)行，帶幾個優(yōu)先級控制的執(zhí)行層級（循環(huán)，時間控制，PROFINET 或 PROFIBUS 等時同步，過程和診斷報警事件驅(qū)動）
• 保存保持性數(shù)據(jù)；
  即使在電源出現(xiàn)故障時，軟控制器也能確保設(shè)備數(shù)據(jù)安全：
  • 在 PC 硬盤上存儲保持性數(shù)據(jù)（需要 UPS）
  • 電壓下降時可將保持性數(shù)據(jù)保存在 CPU 的 NVRAM
• 通信
  軟控制器使用 PC 的接口進行 PROFINET 和 PROFIBUS 通信：
  • 獨立于 Windows，使用 PROFINET 或 PROFIBUS 來運行分布式 I/O。根據(jù)所使用的接口硬件，可提供以下功能：
    PROFINET IO RT、PROFIenergy、PROFIBUS DP 主站、介質(zhì)冗余、I 設(shè)備、等時同步模式
  • 通過 PC 的 Windows 接口與 Windows 應(yīng)用程序通信（SIMATIC 通信、開放式用戶通信）或與外部設(shè)備通信
• 集成 web 器；
  所有 S7-1500 自動化系統(tǒng)的 CPU 都支持通過 Web 器掃描 CPU。CPU Web 器提供以下診斷選項：
  • 通過 LED 指示燈顯示 CPU 狀況和當(dāng)前運行狀態(tài)
  • 讀出診斷緩沖區(qū)條目
  • 查詢模塊狀態(tài)
  • 查詢當(dāng)前消息
  • 拓撲 / PROFINET 設(shè)備的狀態(tài)信息
  • 將用戶數(shù)據(jù)傳送到 CPU 并進行管理
  • 用戶可編程的 Web 頁面，支持具體機器功能的維護和調(diào)試
• 跟蹤功能
  S7-1500 自動化系統(tǒng)的所有 CPU 都支持跟蹤功能。支持記錄每個循環(huán)的模擬和數(shù)字變量，將使用 STEP 7 以曲線表示。這對于運動控制或閉環(huán)控制應(yīng)用來說尤其有用。
• 集成工藝功能：
  • S7-1500 運動控制；
    PLCopen 塊用于通過 PROFINET IO IRT 接口來編程運動控制功能。
    此功能支持轉(zhuǎn)速軸、定位軸和外部傳感器
  • 集成控制功能；
    通用 PID 或三級控制器（帶有集成功能）和集成溫度控制器。
• 集成系統(tǒng)診斷：
  自動生成系統(tǒng)診斷，并通過編程器/PC、HMI 設(shè)備、Web 器或集成式顯示屏加以顯示。當(dāng) CPU 處于 STOP 模式時，也可以系統(tǒng)診斷功能。
• 集成安全功能：
  • 專有技術(shù)保護；
    為算法提供可靠保護，防止未許可證的訪問和修改。
  • 訪問保護；
    擴展訪問保護功能提供全面保護，防止未經(jīng)授權(quán)的組態(tài)更改。各種授權(quán)級別可用于向不同的用戶組分配不同的權(quán)限。
  • 完整性保護；
    系統(tǒng)可以防止傳輸?shù)?CPU 的數(shù)據(jù)受到未授權(quán)的操縱。CPU 可安全檢測并能防止修改工程數(shù)據(jù)或第三方傳送。

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)： 
  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。

基本型控制器

基本型控制器是適合中低端應(yīng)用的智能控制器。包括標(biāo)準(zhǔn)型和安全型。通過其集成輸入和輸出以及工藝功能，可實現(xiàn)高性價比的緊湊解決方案。使用基本型控制器，可通過集成和可選通信接口，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)簡便的靈活解決方案。

基本型控制器可在 TIA 博途平臺中進行組態(tài)和編程。工程組態(tài)效率高，而且，隨著應(yīng)用復(fù)雜性的增加，還可方便地轉(zhuǎn)為使用型控制器。

• 中低端緊湊型控制器
• 大規(guī)模集成，節(jié)省空間，功能強大
• 具有出色的實時性能和功能強大的通信選件：
  • 帶有集成 PROFINET IO 接口的控制器，可與 SIMATIC 控制器、HMI、編程設(shè)備和其它自動化組件進行通信
• 所有 CPU 都可用于單機模式、網(wǎng)絡(luò)以及分布式結(jié)構(gòu)
• 安裝、編程和操作極為簡便
• 集成式 Web 器，帶有標(biāo)準(zhǔn)和用戶特定 Web 頁面
• 數(shù)據(jù)記錄功能，用于歸檔用戶程序的運行數(shù)據(jù)
• 強大的集成工藝功能，如計數(shù)、測量、閉環(huán)控制和運動控制
• 集成數(shù)字量和模擬量輸入/輸出
• 靈活的擴展設(shè)備
  • 可直接用于控制器的信號板卡
  • 可通過 I/O 通道對控制器進行擴展的信號模塊
  • 附件，如電源、開關(guān)模塊或 SIMATIC 存儲卡等

SIMATIC S7-1200 控制器用于處理機械設(shè)備制造和工廠建造中的開環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)。

由于具有模塊化的緊湊型設(shè)計，同時又具有高性能，SIMATIC S7-1200 適用于廣泛的自動化應(yīng)用。其應(yīng)用范圍從取代繼電器和接觸器，一直延伸到網(wǎng)絡(luò)中以及分布式結(jié)構(gòu)內(nèi)的復(fù)雜自動化任務(wù)。

S7-1200 在先前出于經(jīng)濟原因而開發(fā)專用電子裝置的領(lǐng)域中日益得到應(yīng)用。

例如，應(yīng)用的例子包括：

• 貼片系統(tǒng)
• 傳送帶系統(tǒng)
• 電梯和自動扶梯
• 物料輸送設(shè)備
• 金屬加工機械
• 包裝機械
• 印刷機械
• 紡織機械
• 混合系統(tǒng)
• 淡水處理廠
• 污水處理廠
• 外置顯示器
• 配電站
• 室溫控制
• 加熱/冷卻系統(tǒng)控制
• 能源管理
• 消防系統(tǒng)
• 空調(diào)
• 照明控制
• 泵控制
• 安防/門禁系統(tǒng)

SIMATIC S7-1200 系列包括以下模塊：

• 性能分級的不同型號緊湊型控制器，以及豐富的交/直流控制器。
• 各種信號板卡（模擬量和數(shù)字量），用于在 CPU 上進行經(jīng)濟的模塊化控制器擴展，同時節(jié)省安裝空間。
• 各種數(shù)字量和模擬量信號模塊。
• 各種通信模塊和處理器。
• 帶 4 個端口的以太網(wǎng)交換機，用于實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)拓撲
• SIWAREX 稱重系統(tǒng)終端模塊
• PS 1207 穩(wěn)壓電源裝置，電源電壓 115/230 V AC，額定電壓 24 VDC

機械特性

• 堅固、緊湊的塑料機殼
• 連接和控制部件易于接觸，并由前蓋板提供保護
• 模擬量或數(shù)字量擴展模塊也具有可拆卸的連接端子

設(shè)備特性

• 國際標(biāo)準(zhǔn)：
  SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 類，類別 2；危險區(qū)組別 A、B、C 和 D，T4A）。生產(chǎn)質(zhì)量管理體系已按照 ISO 9001 進行認證。

通信

SIMATIC S7-1200 支持各種通信機制：

• 集成 PROFINET IO 控制器接口
• 帶 PROFIBUS DP 主站接口的通信模塊
• 帶 PROFIBUS DP 從站接口的通信模塊
• GPRS 模塊，用于連接到 GSM/G 移動電話網(wǎng)絡(luò)
• LTE 模塊，用于在第四代 LTE（長期演進）移動電話網(wǎng)絡(luò)中進行通信。
• 通信處理器，可通過以太網(wǎng)接口連接到 TeleControl Server Basic 控制中心軟件，并借助于基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)進行安全通信。
• 通信處理器，可連接到應(yīng)用的控制中心。
• RF120C，可連接到 SIMATIC Ident 系統(tǒng)。
• 模塊 SM1278，用于連接 IO-Link 傳感器和執(zhí)行器。
• 通過通信模塊實現(xiàn)點到點連接。

PROFINET 接口

通過集成 PROFINET 接口，可與以下設(shè)備通信：

• 編程設(shè)備
• HMI 設(shè)備
• 其它 SIMATIC 控制器
• PROFINET IO 自動化組件

支持以下協(xié)議：

• TCP/IP
• ISO-on-TCP
• S7 通信

可連接以下設(shè)備：

• 通過標(biāo)準(zhǔn) 5 類電纜連接現(xiàn)場編程器和 PC。
  

在編程器和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接

• SIMATIC HMI 精簡面板

在精簡面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接

• 其它 SIMATIC S7-1200 控制器

通過 CSM 1277 以太網(wǎng)交換機連接多臺設(shè)備

點到點接口，可自由編程的接口模式

通信模塊可通過點到點連接進行通信。采用 RS232 和 RS485 物理傳輸介質(zhì)。在 CPU 的“自由口 (Freeport)”模式下進行數(shù)據(jù)傳輸。采用面向位的用戶特定通信協(xié)議（例如，ASCII 協(xié)議、USS 或 Modbus）。

可以連接任何具有串行接口的終端設(shè)備，如驅(qū)動、打印機、條碼讀碼器、調(diào)制解調(diào)器等。

在可編程接口模式下，通過 CM 1241 實現(xiàn)點到點連接

6ES7332-5HF00-0AB0 SIMATIC S7-300

SIMOTION 系統(tǒng)由三個部分組成：

• 工程組態(tài)系統(tǒng)
  通過工程組態(tài)系統(tǒng)，可在一個集成化的系統(tǒng)中來解決運動控制、邏輯和技術(shù)任務(wù)，它提供了用于編程和參數(shù)分配、測試和調(diào)試以及診斷所有必要工具。
• 運行版軟件模塊
  這些模塊提供了各種運動控制功能和技術(shù)功能。通過選擇適宜模塊，可針對特定機器來定制系統(tǒng)功能。
• 硬件平臺
  各種平臺使 SIMOTION 運動控制系統(tǒng)成為一個完整系統(tǒng)。使用工程組態(tài)系統(tǒng)和相關(guān)運行版軟件模塊開發(fā)的應(yīng)用程序可在不同硬件平臺上使用，從而使您能夠針對特定機器選擇適宜的平臺。

運動控制解決方案“西門子制造”

依托強大的創(chuàng)新能力、行業(yè)內(nèi)的專有技術(shù)以及客戶借助自動化解決方案獲得的顯著收益，西門子成為全球范圍內(nèi)的運動控制系統(tǒng)供應(yīng)商之一。因此，我們能夠提供不同領(lǐng)域的成功案例供您參考。

面向各個行業(yè)推出的創(chuàng)新型產(chǎn)品、系統(tǒng)、
解決方案和

Siemens 運動控制系統(tǒng)能夠達到非常高的要求：所有產(chǎn)品通過使用新的技術(shù)，具有強大的功能和極高的質(zhì)量。此外，各個系統(tǒng)和產(chǎn)品以佳方式相互搭配，因此始終可以輕松自如地組合到經(jīng)濟型機器解決方案中。

下文將以運動控制系統(tǒng) SIMOTION 和驅(qū)動系統(tǒng) SINAMICS 為例。這些產(chǎn)品構(gòu)成了一個創(chuàng)新型系統(tǒng)平臺，利用該平臺，可對機器設(shè)備進行佳調(diào)整以滿足特定要求。因此，對于各種不同的行業(yè)，例如包裝、塑料和玻璃、木材和金屬、紡織和印刷等，均可找到佳的可滿足未來需要的經(jīng)濟型運動控制解決方案，這些解決方案可根據(jù)不斷出現(xiàn)的新要求而輕松進行擴展，并且可以與我們的高性能伺服電機、直線電機、轉(zhuǎn)矩電機和標(biāo)準(zhǔn)電機配合使用。

此外，在機器的整個生命周期內(nèi) Siemens 都為客戶提供支持，例如在全球 130 個/地區(qū)的超過 295 個點提供售前和售后，或者針對運動控制解決方案提供諸如應(yīng)用咨詢和機電支持等專項。

應(yīng)用支持：
通向解決方案的安全之路

設(shè)在中國、法國、德國、意大利、土耳其和美國的多個應(yīng)用中心都提供現(xiàn)場專家和應(yīng)用顧問，他們會為客戶的項目提供全程指導(dǎo)，從規(guī)劃到啟動，從初的構(gòu)想到機器真正運轉(zhuǎn)。

應(yīng)用咨詢包括：

• 項目的規(guī)劃和執(zhí)行
• 通過測試配置和仿真進行技術(shù)驗證
• 開發(fā)需求和功能規(guī)范
• 應(yīng)用研討會和客戶特定的培訓(xùn)課程

雙贏的合作伙伴關(guān)系

在此合作期間，Siemens 不但為客戶提供支持，而且將其作為系統(tǒng)和組件開發(fā)過程中的技術(shù)合作伙伴，終獲得實用的并能滿足未來需要的自動化解決方案。

Siemens 通過這種方式幫助客戶提高生產(chǎn)率，競爭力和長期盈利能力。