自动化系统主要通过以下特性来识别:
但是,机械工程需求差异非常大,取决于具体的机器型号。
每个硬件平台在特定应用中使用时都有其优点。
不同的平台之间还可以非常轻松地进行组合,这是模块化机器和设备的突出优点。因为单个的硬件平台总是具有相同的系统特性,即不论使用什么平台,功能和工程总是一样。
PROFIBUS 或 PROFINET 可以用来创建驱动和 I/O 之间的远程连接。
PROFINET/PROFIBUS 还可以用于 HMI 设备(如 SIMATIC HMI 或 SIMATIC S7 之类的上位控制器)之间的通信。这就意味着,SIMATIC HMI 面板以及安装有 WinCC 的 PC 可以用作操作员系统。甚至第 3 方应用也可以通过 OPC 接口与 SIMOTION 进行通信。
在 SIMOTION D 中,SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驱动系统的闭环控制模块中。因此,整个系统(包括开环控制和驱动)都极其紧凑且响应快速。
SIMOTION D 提供两种型号:
这种性能细分确保大程度的可扩展性和灵活性。应用领域从单轴机器到高性能的多轴机器。为了实现可视化和操作,SIMATIC HMI 设备可通过 PROFIBUS、以太网或 PROFINET 进行连接,具体取决于SIMOTION D 的型号。通过 PROFINET 或 PROFIBUS 来连接分布式 I/O。
SIMOTION C 是采用 SIMATIC S7-300 设计的运动控制器。
其提供两种型号,接口不同,但运动控制功能或性能都相同。除了已经集成的 I/O 外,两种控制器还可通过 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模块加以扩展。
SIMOTION C240 是采用模拟量设定值接口和步进驱动器的应用的理想解决方案。它具有四个内置驱动器和编码器接口,非常适合机器改装项目。
SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的机器自动化项目。这种控制器具有三个 PROFINET 端口,除支持 TCP/IP 和 RT 通信外,还支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能够操作采用 PROFIdrive 行规的 PROFINET 驱动器以及 PROFINET I/O(如高速 SIMATIC ET 200SP)。
两种型号都另外配备两个 PROFIBUS 接口,通过这两个接口可以连接支持 PROFIdrive 行规和标准 I/O 的驱动。除此以外,两个控制器还具有工业以太网接口,从而提供更多的通信选项。
SIMOTION P 是基于 PC 的运动控制系统,具有两种型号:
由于 PC 中不含旋转部件,SIMOTION P320-4 系统适用于恶劣环境中的应用。两个 PC 都配有针对 SIMOTION 的常见实时扩展系统。这就意味着,除了 SIMOTION 机器应用程序以外,还可能随时运行其他 PC 应用程序,例如 SIMOTION 工程系统、操作员应用程序、过程数据例程或标准的 PC 应用程序。
借助其的处理器性能,SIMOTION P350-4 特别适合对性能要求较高的应用(如具有高动态配置和压力控制回路的液压应用)。
SIMOTION P320-4 特别适合恶劣的操作环境。由于其尺寸小,因此对于许多可用空间有限并且需要设计非常坚固的应用均是佳选择。
SIMOTION P320-4 可通过各种不同的 SIMOTION 工业平板显示器来操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小,既可以使用键盘和鼠标,也可以使用触摸屏进行操作。
这两个型号都标配有一个现场总线接口,其形式为集成式 PROFINET 接口(3 个端口)。IsoPROFIBUS board 板可安装在扩展插槽内以实现 PROFIBUS 应用。IsoPROFIBUS 板具有两个附加 PROFIBUS 接口。
数字量输入/输出模块具有下列机械特性:
以下 SIPLUS S7-300 数字量模块可在恶劣环境条件下使用:
SIPLUS S7-300 数字量模块可在以下恶劣环境条件下使用:
数字量输入模块具有下列机械特性:
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范围内功能强大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力,并具有全面的通信和网络功能,可以简便实现分布式结构,用户操作十分方便,因此成为中端到高端性能范围内要求极为苛刻的任务的理想解决方案。
SIMATIC S7-400 的应用领域包括:
由于具有多种性能等级的 CPU,并有具备大量用户友好的功能的广泛模块,用户可以根据具体情况执行其自动化任务。
任务扩展时,可通过附加模块随时对控制器进行扩展,成本不会很高。
SIMATIC S7-400 是一种通用控制器:
在自动化技术的许多领域中,对自动化系统的可用性(从而故障安全性)的需求在不断提高。在许多领域中,设备停机会产生极高的成本。此时,只有冗余系统才能满足可用性要求。
容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时,也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域:
订货数据
关于 S7-400H 组件的订货数据,请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计:
通过另外使用标准模块,可以建立一个全集成控制系统,可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
SIMATIC S7-400 有多个型号:
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
根据具体要求,也可使用下列模块:
扩展
若用户需要在应用中使用一个以上中央控制器时,则可以对 S7-400 进行扩展:
连接类型 |
大(总)电缆长度 |
本地链路,具有 5-V 电源,通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现 |
1.5 m |
本地链路,无 5-V 电源,通过 IM 460-0 和 IM 461-0 实现 |
5 m |
远程链路,通过 IM 460-3 和 IM 461-3 实现 |
102.25 m |
远程链路,通过 IM 460-4 和 IM 461-4 实现 |
605 m |
SIMATIC S7-400 具有不同的通信选项:
通过 PROFIBUS DP 进行过程通信
通过 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可选),可将 SIMATIC S7-400 作为主站连接到 PROFIBUS DP。
以下设备均可作为 PROFIBUS DP 上的主站进行连接:
虽然配有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站,但它们仅使用也部分通过PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。
以下设备可作为从站连接:
通过多点接口 (MPI) 实现数据通信
多点接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于:
通过 CP 实现数据通信(点到点)
通过 CP 441 通信处理器,可以实现功能强大的点到点连接。
通过 CP(PROFIBUS 或工业以太网)实现数据通信
通过 CP 443-x 通信处理器,可以将 SIMATIC S7-400 连接至 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。
例如包括:
SIMATIC S7-400H 包括以下组件:
中央功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。
通常可用的 I/O(单侧配置)
在单侧配置中,I/O 模块具有单通道设计,仅由两个中央控制器中的一个来寻址。单侧 I/O 模块可插到中央控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。
在 I/O 寻址设备工作正常的情况下,从单侧读入的信息始终提供给两个中央控制器。发生故障时,受影响的中央控制器的 I/O 模块将停止工作。
单侧配置用于:
高可用性(切换式配置)
在切换式配置中,I/O 模块采用单通道设计,但它们将由两个中央控制器通过冗余 PROFIBUS DP 来寻址。在切换式配置中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。
通过 PROFIBUS DP 连接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余 I/O 可以实现高程度的可用性,因为通过这种方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。
可进行实现以下配置:
适宜的 I/O 模块
相互冗余的模块必须为同一类型和设计形式(例如,均为集中式或均为分布式)。不对插槽进行规定。不过,出于可用性原因,建议在不同的站中使用。关于可以使用的模块,请咨询系门子客户支持部门或参阅相关手册。
FM 和 CP 冗余
功能模块 (FM) 和通信处理器 (CP) 可在两种不同配置中使用:
此时可以不同方式实现模块冗余:
故障安全型 S7-400F/FH 自动化系统可根据需求进行不同配置:
单通道、单侧 I/O,用于 S7-400F
工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件:
发生故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
单通道、切换式 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧需要有容错功能。需要下列部件:
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线出现故障,控制器仍保持可用。在故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
冗余、切换式 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧和 I/O 侧需要容错功能。需要下列部件:
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线、故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自动化系统中,也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全模块在同一个 ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之间的安全相关通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 实现的。通过专门开发的 PROFIBUS 行规PROFIsafe,可在标准数据报文中传输与安全功能相关的用户数据。无需附加的硬件组件,如专用安全总线。所需的软件既可以作为操作系统的扩展功能集成在硬件组件中,也可作为经过认证的软件块装载到 CPU 中。
带有隔离模块的安全等级
在 ET 200M 中隔离模块具有以下优点:
若需要取得安全等级 SIL 2,则无需使用隔离模块。
SIMATIC S7 I/O 模块与传感器/执行器之间的接线是关系成本高低、配置、控制柜加工、购置和维修方便性的关键因素。
通过 SIMATIC TOP connect 系统电缆连接技术,可简便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠连接。
使用 TIA Selection Tool,只需点击鼠标,即可组态从 SIMATIC S7 模块到 I/O 的连接。程序会自动检查合理性,并生成所选连接组件的部件列表,随后就可以在西门子工业产品网上商城中进行订购。
两种布线形式可用于十分广泛的控制柜设计:
单独插入每个组件。
该系统包括:
从而可以几乎排除连接错误,并将安装费用降到低。可系统性地连接 SIMATIC 系统。电缆按米销售,并且电缆经过预组装或者可方便地进行组装,从而显著降低连接电缆的组装开销。
完全模块化连接设计(以 16 通道为例)
包括:
蓝色单芯线上有编号,分别连接到控制柜内的各个元件上。单芯线上的编号与前连接器的针脚编号对应。
与常规单一布线方式相比,组装成本节约 50%,因为固定各个线芯时,已在接头上对它们进行过检查。
因此,无需对每个模块多达两倍的 46 个线芯进行复杂的预组装。
CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)
CPU 314 用于对处理能力和响应速度有很高要求的场合。通过其工作存储器,该CPU也适用于中等规模的应用。
CPU 314 安装有:
CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)
CPU 315-2 DP 是一个带有大中型程序存储器和 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU。除了集中式 I/O 结构外,它还可用于分布式自动化结构。
它在 SIMATIC S7-300 中经常被用作标准 PROFIBUS DP 主站。 该 CPU 也被用作分布式智能设备(DP从站)。
它已经依照量化框架作了,以便使用 SIMATIC 工程工具,如:
另外,CPU 为采用软件来实现一些简单的工艺任务提供了一个理想的平台,例如:
通过使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以实现扩展过程诊断。
CPU 315-2 DP 安装有:
处理器对每条二进制指令的处理时间大约为 60 ns,每个浮点预算的时间为 0.59 μs。
与执行相关的程序段的 128 KB 高速 RAM(相当于约 42 K 指令)可以为用户程序提供足够的空间;
SIMATIC 微型存储卡(大 8 MB)作为程序的装载存储器,还允许将项目(包括符号和注释)存储在 CPU 中。
多达 32 个模块,(4排结构)
集成的 MPI 接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 12 条连接。在这些连接中,始终为编程器和 OP 分别预留一个连接。通过“全局数据通讯”,MPI可以用来建立多16个CPU组成的简单网络。
处理器对每条二进制指令的处理时间大约为 50 ns,每个浮点预算的时间为 0.45 μs。
与执行程序段相关的大容量工作存储器可以为用户程序提供足够的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡(大为 8 MB)也允许将可以项目(包括符号和注释)保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理。
多达 32 个模块,(4排结构)
集成的 MPI 接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 16 条连接。在这些连接中,始终为编程器和 OP 分别预留一个连接。通过“全局数据通讯”,MPI可以用来建立多16个CPU组成的简单网络。
带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 315-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。它提高了 DP V1 标准从站的诊断和参数化能力。
基本型控制器是适合中低端应用的智能控制器。包括标准型和安全型。通过其集成输入和输出以及工艺功能,可实现高性价比的紧凑解决方案。使用基本型控制器,可通过集成和可选通信接口,实现联网简便的灵活解决方案。
基本型控制器可在 TIA 博途平台中进行组态和编程。工程组态效率高,而且,随着应用复杂性的增加,还可方便地转为使用型控制器。
SIMATIC S7-1200 控制器用于处理机械设备制造和工厂建造中的开环和闭环控制任务。
由于具有模块化的紧凑型设计,同时又具有高性能,SIMATIC S7-1200 适用于广泛的自动化应用。其应用范围从取代继电器和接触器,一直延伸到网络中以及分布式结构内的复杂自动化任务。
S7-1200 在先前出于经济原因而开发专用电子装置的领域中日益得到应用。
例如,应用的例子包括:
SIMATIC S7-1200 系列包括以下模块:
机械特性
设备特性
SIMATIC S7-1200 支持各种通信机制:
PROFINET 接口
通过集成 PROFINET 接口,可与以下设备通信:
支持以下协议:
可连接以下设备:
在编程器和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之间建立连接
在精简面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之间建立连接
通过 CSM 1277 以太网交换机连接多台设备
点到点接口,可自由编程的接口模式
通信模块可通过点到点连接进行通信。采用 RS232 和 RS485 物理传输介质。在 CPU 的“自由口 (Freeport)”模式下进行数据传输。采用面向位的用户特定通信协议(例如,ASCII 协议、USS 或 Modbus)。
可以连接任何具有串行接口的终端设备,如驱动、打印机、条码读码器、调制解调器等。
在可编程接口模式下,通过 CM 1241 实现点到点连接
CPU 414-2, CPU 414-3 和 CPU 414-3 PN/DP 为中等性能要求中的高需求而设计. 他们可以满足对程序容量和处理速度有较高要求的应用.
CPU 414-2 和 CPU 414-3 中内置 PROFIBUS DP 口,可以作为主站或从站直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。
使用 IF 964-DP 接口模板,还可将其他 DP 主站系统连接到 CPU 414-3 和 CPU 414-3 PN/DP 上。
在使用 PROFINET-ASIC ERTEC 400 时,CPU 414-3 PN/DP 具有交换机功能。 它提供了可从外部接触到的两个 PROFINET 端口。 除分层网络拓扑结构之外,还可以在新型 S7-400 控制器中创建总线形结构。
注意:
只有 6ES7 964-2AA04-0AB0 接口子模块才能使用。
CPU 装配有:
CPU 414-3 和 CPU 414-3 PN/DP 还包括:
CPU 414-3 PN/DP 另外包括:
CU310 DP 控制单元为功率模块提供了通讯和开环/闭环控制功能。
设计
CU310 DP控制单元提供有以下标准接口
· 1个DRIVE-CLIQ插槽,可实现与其他DRIVE-CLIQ设备的通讯,例如传感器接口模块、端子扩展模块等
· 1个PM340接口(PM-IF)
· 1个基本操作面板BOP20接口
· 1个符合PROFIdrive V4行规的PROFIBUS接口
· 1个编码器接口
可以连接以下类型的编码器
-TTL/HTL—增量式编码器
-不带增量信号的SSI编码器
· 4路可参数化数字量输入
· 4路可参数化双向数字量输入输出
· 1个RS232串行接口
· 1个CF插槽
· 1个24VDC接口
· 1个安全停车功能端子输入接口
· 1个温度传感器接口
CU310 控制器的状态通过多色的LED显示
由于固件和参数设置保存在CF卡上,因此无需调试工具就可更换控制器
集成
CU310 DP 控制单元通过PM-IF接口连接到PM340。其他DRIVE-CLIQ组件比如传感器接口模块或端子扩展模块通过DRIVE-CLIQ连接。
CU310 DP控制单元通过DRIVE-CLIQ接口连接装机装柜型PM340。使用该组件时,必须将传感器接口模块和端子扩展模块连接到装机装柜型PM340上未被占用的DRIVE-CLIQ口。
可使用BOP20基本操作面板更改参数设置。在操作过程中,还可将BOP20面板安装到CU310 DP上进行诊断。
CU310 DP使用PROFIBUS和profidrive V4 配置文件与上位控制系统通讯。