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西門子SIMATIC系列PLC的子系列的功能和適用范圍

SIMATIC S7-200系列PLC

SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性價格比。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。    

SIMATIC S7-300系列PLC

S7-300是SIMATIC控制器中銷售量多的產(chǎn)品，它已成功地用于范圍廣泛的自動化領(lǐng)域。S7-300 的重點在于為生產(chǎn)制造工程中的系統(tǒng)解決方案提供一個通用的自動化平臺，是用于集中式或分布式結(jié)構(gòu)的解決方案。模塊化設(shè)計，安裝簡單、維護方便。

S7系列PLC分為S7-200小型機、 S7-300中型機、S7-400大型機。S7-200系列PLC是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型機，其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強，具有很高的性能價格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

什么是編址 S7-200的編址方法

該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如表 1 所示。

表 1 乘法指令的要素

MUL 乘法指令是將指定的源元件中的二進制數(shù)相乘，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中去。 MUL 乘法指令使用說明如圖1 所示。它分 16 位和 32 位兩種情況。

圖 1 乘法指令使用說明

當(dāng)為 16 位運算，執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時， [D0]x[D2] → [D5 ， D4] 。源操作數(shù)是 16 位，目標(biāo)操作數(shù)是 32 位。當(dāng) [D0]=8 ， [D2]=9 時， [D5 ， D4]=72 。高位為符號位， 0 為正， 1 為負(fù)。

當(dāng)為 32 位運算，執(zhí)行條件 X0 由 OFF → ON 時， [D1 、 D0]x[D3 、 D2] → [D7 、 D6 、 D5 、D4] 。源操作數(shù)是 32 位，目標(biāo)操作數(shù)是 64 位。當(dāng) [D1 、 D0]=238 ， [D3 、 D2]=189 時， [D7 、 D6 、 D5 、D4]=44982 ，高位為符號位， 0 為正， 1 為負(fù)。

如將位組合元件用于目標(biāo)操作數(shù)時，限于 K 的取值，只能得到低位 32 位的結(jié)果，不能得到高位 32 位的結(jié)果。這時，應(yīng)將數(shù)據(jù)移入字元件再進行計算。

用字元件時，也不可能監(jiān)視 64 位數(shù)據(jù)，只能通過監(jiān)視高位 32 位和低 32 位。 V 、 Z 不能用于 [D] 目標(biāo)元件。

Area of application

S7-300

• 模塊化微型 PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求
• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動化控制任務(wù)
• 簡單實用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，應(yīng)用十分靈活
• 操作方便，設(shè)計簡單，不含風(fēng)扇
• 任務(wù)增加時可順利擴展
• 大量的集成功能，使它功能非常強勁

S7-300F

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，可滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可連接配有安全型模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進行安全相關(guān)通信
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊另外也可用于非安全相關(guān)應(yīng)用

• S7-300

  SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

  模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。

  SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

  • 特殊機械，
  • 紡織機械，
  • 包裝機械，
  • 一般機械設(shè)備制造，
  • 控制器制造，
  • 機床制造，
  • 安裝系統(tǒng)，
  • 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

  多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。

  SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

  • 具有高電磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。
    

  S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。

  S7-300F 滿足下列安全要求：

  • 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
  • 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
  • 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

  另外，標(biāo)準(zhǔn)模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。

  S7-300

  一般步驟

  S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

  一個系統(tǒng)包含下列組件：

  • CPU：
    不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
  • 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
  • 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
  • 用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

  根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

  • 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負(fù)載電源模塊(PS)。
  • 接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
    通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風(fēng)扇。
  • SIPLUS 模塊可用于擴展的環(huán)境條件：
    適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。

  設(shè)計

  簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護：

  • 安裝模塊：
    只需簡單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。
  • 集成的背板總線： 
    背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
  • 模塊采用機械編碼，更換極為容易：
    更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構(gòu)，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。
  • 現(xiàn)場證明可靠的連接：
    對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
  • TOP 連接：
    為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
  • 規(guī)定的安裝深度：
    所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。
  • 無插槽規(guī)則:
    信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

  擴展

  若用戶的自動化任務(wù)需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：

  • 中央控制器和3個擴展機架多可連接32個模塊：
    總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。
  • 通過接口模板連接：
    每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在中央控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。
    • 通過 IM 365 擴展：
      1 個擴展裝置遠(yuǎn)擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。
    • 通過 IM 360/361 擴展：
      3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠(yuǎn)距離為 10m。
  • 單獨安裝：
    對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠(yuǎn)的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。
  • 靈活的安裝選項：
    CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以大限度滿足空間要求。

  通信

  S7-300 具有不同的通信接口：

  • 連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器。
  • 用于點到點連接的通信處理器
  • 多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
    是一種經(jīng)濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng)。

  PROFIBUS DP進行過程通信

  SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

  從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

  以下設(shè)備可作為主站連接：

  • SIMATIC S7-300
    （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC S7-400
    （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC C7 
    （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
  • SIMATIC 505

  出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。

  以下設(shè)備可作為從站連接：

  • ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
  • S7-300，通過 CP 342-5
  • CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
  • C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
  • 現(xiàn)場設(shè)備

  雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

  通過 PROFINET IO 進行過程通信

  SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

  從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

  可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進行連接：

  • SIMATIC S7-300
    （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • SIMATIC ET 200
    （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
  • SIMATIC S7-400
    （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

  可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進行連接：

  • ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
  • ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
  • SIMATIC S7-300
    （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • 現(xiàn)場設(shè)備

  通過 AS-Interface 進行過程通信

  S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設(shè)備（AS-Interface 從站）。

  更多信息，請參見通信處理器。

  通過 CP 或集成接口（點對點）進行數(shù)據(jù)通信

  通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經(jīng)濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：

  • 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
  • RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
  • RS 422/RS 485

  可以連接以下設(shè)備：

  • SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
  • 打印機
  • 機器人控制
  • 掃描器，條碼閱讀器，等

  特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內(nèi)。

  使用多點接口 (MPI) 進行數(shù)據(jù)通信

  MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。

  • MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
  • 全局?jǐn)?shù)據(jù)：
    “全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進行數(shù)據(jù)交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時有 16 個 CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）。 
    例如，可以允許一個 CPU 訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進行全局?jǐn)?shù)據(jù)通信。
  • 內(nèi)部通信總線(C-bus)：
    CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
  • 功能強大的通信技術(shù)：
    • 多達 32 個 MPI 節(jié)點。
    • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通信接口。
    • 使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個 CPU 有多個通信接口。
    • 數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
  • 靈活的組態(tài)選項：
    可靠的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據(jù)需求實現(xiàn)設(shè)計的調(diào)整。例如，任意兩個MPI節(jié)點之間多可以開啟10個中繼器，以橋接更大的距離。

  通過 CP 進行數(shù)據(jù)通信

  SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通信處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。

  可以連接以下設(shè)備：

  • SIMATIC S7-300
  • SIMATIC S7-400
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
  • 編程器
  • PC 機
  • SIMATIC HMI 人機界面系統(tǒng)
  • 數(shù)控裝置
  • 機器人控制
  • 工業(yè)PC
  • 驅(qū)動控制器
  • 其它廠商設(shè)備

  S7-300F

  S7-300F 能夠以兩種 I/O 設(shè)計的方式運行：

  • ET 200M 中的 I/O 設(shè)計：
    故障安全數(shù)字量/模擬量輸入和輸出模塊用于集中式或分布式應(yīng)用（Cat.4/SIL3 只能與隔離模塊一起使用）
  • ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 設(shè)計：
    故障安全數(shù)字量輸入和輸出模塊可用于分布式應(yīng)用

  
  
  
  

可編程控制器梯形圖設(shè)計規(guī)則

1．觸點的安排 

梯形圖的觸點應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。 

2．串、并聯(lián)的處理 

在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸點多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖上面。在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點多的并聯(lián)回路放在梯形圖的左面。 

3．線圈的安排 

不能將觸點畫在線圈右邊，只能在觸點的右邊接線圈。 

4．不準(zhǔn)雙線圈輸出 

    如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次，則稱為雙線圈輸出。這時前面的輸出無效，只有后一次才有效，所以不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。

5．重新編排電路

 如果電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可重復(fù)使用一些觸點畫出它的等效電路，然后再進行編程就比較容易。

 6．編程順序

     對復(fù)雜的程序可先將程序分成幾個簡單的程序段，每一段從左邊觸點開始，由上之下向右進行編程，再把程序逐段連接起來。

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。

工業(yè)信息安全覆蓋所有層級

市場決定形勢 - 當(dāng)前，更加明顯：

• 短交貨時間
• 靈活的批量生產(chǎn)
• 具有競爭性的價格
• 可靠的產(chǎn)品質(zhì)量

其解決方案為：縮短加工和生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整時間、實現(xiàn)成本小化、積極創(chuàng)新并實現(xiàn)更高產(chǎn)能。借助 “源于西門子” 的自動化技術(shù)，即使復(fù)雜的需求，也可輕松滿足！

SIMATIC 自動化技術(shù)

SIMATIC 是可解決各行業(yè)自動化任務(wù)的可靠基本自動化系統(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件組件，并將用于定制擴展的所有選件完全公開。

SIMATIC 系列產(chǎn)品包括以下組件，彼此之間可相互補充：

• 可編程控制器
• 分布式 I/O
• 編程器
• SIMATIC 軟件
• 小型自動化解決方案套件
• 基于組件的自動化
• 機器視覺技術(shù)（參見“傳感器、測試和測量技術(shù)”）

SIMATIC 控制器

SIMATIC 控制器有多種多樣，包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，無論什么要求，它都能滿足要求。

這些控制器的共同特點是，在小的空間里壓縮了大處理能力，能滿足苛刻的機械和氣候條件、高速及可擴展性等要求。

這種分級的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在。

目前，SIMATIC PLC 正在執(zhí)行越來越多的功能，原本需要完全不同技術(shù)。 對您來說，一切都變得更加容易，更加一致，更加經(jīng)濟。