SIMOTION P - 基于 PC 的运动控制系统

丰富的运动控制功能，集成在紧凑的嵌入式工业 PC 中：SIMOTION P320-4

SIMOTION P320-4 是一种高性能、超紧凑和免维护型嵌入式工业 PC，已在恶劣运行条件下得到验证。SIMOTION P320-4 既有 PLC 的坚固可靠性，又有 SIMOTION 的全面运动控制功能。

SIMOTION P320-4 包括两个高性能型号：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  处理器：Inb i3 处理器（第三代）
  存储器：内部 CFast/外部可访问 CFast 
  操作系统：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（标准型）
  处理器：Inb i7 处理器
  存储器：内置固态硬盘 (SSD)/外部可访问 CFast
  操作系统：Windows 7 Ultimate

SIMOTION P320-4 供货范围：

SIMOTION P320-4 随附有大容量存储器以及相关的 SIMOTION 运行系统软件。

• 内置大容量存储器：Windows 操作系统和 SIMOTION 运行系统固件
• 外置可存取海量存储器：SIMOTION 项目和用户数据

Windows 操作系统具有的开放性

这种开放性是基于 PC 的解决方案的突出特点：

• 联网灵活
• 数据存储容量大
• 数据备份方案
• 集成通信

复杂的数据测定和显像任务，甚至能通过 SIMOTION P，直接在 PC 上轻松执行工程技术操纵。如需要其它系统的 HMI 软件，可使用标准化的 OPC 器接口。

通过集成的以太网接口，可以通过 SIMOTION IT 访问集成 Web 器上的数据。通信回路采用标准 IT 协议，进行调试、诊断和维护。

也可以使用远程维护、诊断和远程等功能。
另外还提供了标准 PC 接口，用于连接以下部件：

• 打印机、键盘和鼠标等硬件
• 可视化软件或 Microsoft Office 程序等软件。

SIMOTION 操作系统具有实时功能

完全独立的 SIMOTION 操作系统与 SIMOTION P 上的 Windows 并行运行。通过这种实时扩展，可实现能够满足 SIMOTION P 平台上的高性能要求的复杂运动控制应用。

功能强大的 PC 技术

• 系统采用新的 PC 处理器技术，可确保提供佳性能。
• 指令执行速度非常之快，为中高端性能范围提供了新的应用机会。

• 开环控制、运动控制、技术、可视化和标准 Microsoft 应用程序均集成在同一平台上，无需执行耗时的安装即可直接使用
• 功能强大的新 PC 处理器架构带来了性能的提升
• 基于 Windows 操作系统，因此对各种标准应用程序具有开放性
• 可基于工业以太网使用标准 PC 通信机制
• 简易软件升级
• 用户友好型操作
• 通过现有通信接口实现灵活联网该 SIMOTION P320-4 版本具有一个集成式 PROFINET 接口和工业以太网接口。对于也需要 PROFIBUS DP 连接的应用，可使用带有两个 PROFIBUS 接口的可选模块 IsoPROFIBUS 板。
• 集成众多功能因而功能强大
• 在同一程序中轻松对开环控制和运动控制应用进行工程配置

LOGO!使用非常简单：

• 36 种不同功能：
  用于电气工程的基本功能(例如：与、或)以及特殊功能(例如：计数器，闭锁继电器，PI 控制器)。
• 只需通过键盘或PC软件将所存储的功能进行作何，即可轻松进行编程。
• 通过可选的程序模块，可以简单、方便地复制控制程序。

LOGO!8:

• 38/43 种不同功能：集成基本功能(例如：与、或)和特殊功能(例如：计数器，闭锁继电器，PI 控制器)。
• 通过可选的程序模块或使用标准 CF/微型 CF 卡，可以简单、方便地复制切换程序

LOGO! 提供大的灵活性和通用性：

• 通过按键可方便、灵活地重新链接功能。无需耗时的接线。
• 可选择在PC机上操作：
  通过 PC 创建、仿真、在线测试和归档控制程序，包括归档选项
• • 节省空间的基本类型
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、20 (16) 点数字量输出、8 点模拟量输入和 8 (2) 点模拟量输出
  • 可选择连接 LOGO!TD 文本显示（可连接到所有 LOGO!0BA6 和 0BA7 基本型）；LOGO!TDE 可与 LOGO! 连接8 或更高

  LOGO! 的新改进8

  • 所有基本单元都配有集成 Web 器
  • 外壳宽度与 LOGO! 相同 0BA6 (4 MW)
  • 所有基本单元都带有以太网接口，用于与 LOGO!、SIMATIC 控制器、SIMATIC 面板和 PC 通信
  • 采用标准微型 CF 卡

  LOGO!0BA7 型号：

  • 以太网接口，用于与 SIMATIC 控制器、SIMATIC 面板以及 PC 进行通讯
  • 可组网多达 8 个 LOGO! 设备
  • 标准 CF 卡或 SIMATIC 存储卡的使用

  LOGO! 0BA6:

  • 继电器输出，高输出电流 10A(不适于 LOGO!24).
  • 集成了可参数设计背光的显示区(4x12字符)。
  • 集成了操作员控制面板。
  • 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
  • 用于防复制和专有技术保护的可选程序模块。
  • 可选电池模块和组合电池/程序模块，2 年后备集成实时时钟。
  • 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
  • 8个数字量输入，4个数字量输出。
  • 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
  • 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、16 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 点模拟量输出。
  • 用于连接到 LOGO!TD 文字显示屏。
  • 每个用户程序多 200 个函数块

  LOGO!0BA7:

  • 以太网接口（取代以前系列的串行编程接口）
  • 继电器输出，输出电流大为 10A
  • 集成了可参数设计背光的显示区(4x12字符)。
  • 集成了操作员控制面板。
  • 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
  • 标准 SD 卡或 SIMATIC 存储卡可选
  • 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
  • 备份集成的实时时钟 20 天。
  • 8个数字量输入，4个数字量输出。
  • 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
  • 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、16 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 点模拟量输出。
  • 用于连接到 LOGO!TD 文字显示屏。

  LOGO!8:

  • 以太网端口
  • 继电器输出，输出电流大为 10A
  • 背光可参数化集成显示区（6 x 16 个字符，3 种背光颜色）。
  • 集成了操作员控制面板。
  • 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
  • 可选的标准微型 CF 卡
  • 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
  • 备份集成的实时时钟 20 天。
  • 8个数字量输入，4个数字量输出。
  • 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
  • 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、20 点数字量输出、8 点模拟量输入和 8 点模拟量输出。
  • 连接 LOGO!TDE 通过以太网。

工业软件平台上编程和运行的S7 200系列PLC系统基本构成

 SIMATIC S7—200硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的本机I／O，同时还可以扩展各种功能模块。一个完整的PLC系统如图1所示。

             图1 S7—200硬件系统组成

        CPU模块又称为主机是系统的核心，它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。主机I/O数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I／O点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可扩展特殊功能模块，以完成某种特殊的控制任务。利用网络接口，可以充分和方便地利用为SIMATICS7—200系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。

   所有以上这些硬件设备，都在一个统一的工业软件平台上编程和运行，为了更好地管理和使用这些设备，S7—200PLC配备了许多功能强大的专用功能指令，方便地实现各种控制目的。

• SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块
• CBE30-2 通信板
• TB30 端子模板

SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块是一个 SINAMICS S120 书本型变频调速柜模块。通过此模块，可将 SIMOTION D4x5-2 控制单元的驱动端计算性能加以扩展。

通过集成驱动器计算性能，SIMOTION D4x5-2 控制单元可以操作多 6 个伺服轴、6 个矢量轴或 12 个 V/f 轴。

利用 SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块，通过多 6 个附加伺服轴、6 个矢量轴或 12 个 V/f 轴将驱动器计算性能进行扩展。这样就可以根据应用要求来增加多轴系统的轴数。

如果需要，还可在一个 SIMOTION D4x5-2 控制单元上操作多个 CX32-2 控制器扩展模块。

• CX32-2 控制器扩展模块的宽度为 25 mm，只需要很小的空间，因此非常适合在结构紧凑的机器上使用。
• CX32-2 控制器扩展模块通过 DRIVE-CliQ 连接到 SIMOTION D4x5-2，所以无需附加模块，便可实现驱动器的高性能、等时同步闭环控制。SIMOTION D4x5-2 模块上的通讯接口可用于其它连接。
• 控制器扩展模块的寻址与 PROFIBUS/PROFINET 上的寻址无关。这对于模块化机器概念十分有利。
• 简便的布线与组态
• 来自与 SIMOTION D4x5-2 相连的馈入部分的“控制运行”信号可极为方便地与 CX32-2 控制器扩展模块的驱动器互连。
• CX32-2 控制器扩展模块不需要有自己的 CF 卡。数据是在 SIMOTION D4x5-2 控制单元的 CF 卡上集中管理的。这样做有以下优势：
  • 模块更换简便（无需在 CX32-2 上进行操作，例如，更换存储卡）
  • 在固件升级期间，CX32-2 控制器扩展模块会自动通过 SIMOTION D4x5-2 控制单元的集成驱动器进行升级。
  • 通过 SIMOTION D4x5-2 进行集中许可证处理

Design

实例:12 轴系统，配有 SIMOTION D4x5-2 和 SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块

SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块通过 DRIVE-CLiQ 连接到 SIMOTION D4x5-2。

这样就可实现非常紧凑的多轴系统，例如，带有 12 个伺服轴。

如果需要，还可在一个 SIMOTION D4x5-2 控制单元上操作多个 SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块。

• 一个 SIMOTION D425-2 上多可操作 3 个 CX32-2
• 一个 SIMOTION D435-2、D445-2 或 D455-2 上多可操作 5 个 CX32-2

原则上，也可连接第 4 个或第 6 个 CX32-2 控制器扩展模块。在此情况下，不能再将变频器/变频器组件连接至 SIMOTION D4x5-2 的集成驱动控制。所有变频器随后必须通过所连接的 控制器扩展模块来运行。例如，这在实现分布式、模块化机器概念时十分有用。

通过 SINAMICS S110/S120 控制单元以及 PROFIBUS 或 PROFINET，可执行附加驱动控制。

注意

SIMOTION CX32-2 控制器扩展模块只能与 SIMOTION D4x5-2 控制单元配套使用。不能与 SIMOTION D4x5 控制单元一起使用。

SIMOTION CX32 控制器扩展模块应用于 SIMOTION D435 和 D445-1 控制单元（订货号 6SL3040-0NA00-0AA0）。

MicroMaster430变频器

MicroMaster430变频器是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kW至250kW。它按照专用要求设计，并使用内部功能互联（BiCo）技术，具有高度可靠性和灵活性。控制软件可以实现专用功能：多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等。 
西门子MicroMaster430变频器主要特征： 
380V-480V±10%，三相，交流，7.5kW-250kW； 
风机和泵类变转矩负载专用； 
牢固的EMC（电磁兼容性）设计； 
控制信号的快速响应；
控制功能： 
线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； 
内置PID控制器； 
快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 
数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 
具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 
采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 
集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块； 
灵活的斜坡函数发生器，可选平滑功能； 
三组参数切换功能：电机数据切换，命令数据切换； 
风机和泵类专用功能： 
多泵切换 ；
旁路功能 ；
手动/自动切换； 
断带及缺水检测 ；
节能方式；
保护功能： 
过载能力为140％额定负载电流，持续时间3秒和110％额定负载电流，持续时间60秒; 
过电压、欠电压保护； 
变频器过温保护； 
接地故障保护，短路保护； 
I2t电动机过热保护； 
PTC Y电机保护。 
MM420变频器

• CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用这些 CPU，可为具有较高安全要求的工厂构建一个故障安全自动化系统。

  通过 CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作为一个主站或从站，直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

  在通过 IF 964-DP 接口模块连接 CPU 416F-3 PN/DP 的情况下，可以连接另外一个 DP 主站系统。

  通过使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口实现了交换机功能。它提供了可从外部接触到的两个 PROFINET 端口。这意味着，除分层网络拓扑结构之外，也可通过新型 S7-400 控制器实现总线型结构。

  注：
  只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模块。

  故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，实现安全通信。

  两种 CPU 都具有：

  • 高性能的处理器：
    CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.03 μs 。
  • CPU 416F-2：8 MB 主存储器（程序或数据各占用 4 MB）；
    CPU 416F-3 PN/DP：11.2 MB 主存储器（程序或数据各 5.6 MB）；
    快速主存储器用于对于执行十分重要的用户程序部分。
  • 灵活扩展能力：
    多 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。
  • MPI 多点接口：
    通过 MPI，可在高达 12 Mbps 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 44 个连接。
  • 模式选择开关：
    拨位按钮设计
  • 诊断缓存：
    后的 120 个错误和中断事件出于诊断目的而保存在一个环形缓存中。可以对输入数目进行设定。
  • 实时时钟：
    CPU 的诊断报警带有日期和时间标记。
  • 存储卡：
    用于扩展内置装载存储器。RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零电压下也可保存数据）。
  • MPI/DP 组合接口和内置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
    通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。从用户的角度来看，分布式 I/O 的处理与集中式 I/O 的处理是相同的（相同的组态、编址和编程）。
    混合安装：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。

  CPU 416F-3 PN/DP 还具有：

  • 子模块接口：
    使用 IF 964-DP 接口模块，可连接到一个另外的 PROFIBUS DP 主站系统。
  • 带 2 个端口（交换机）的 PROFINET 接口
    • PROFINET IO，可连接 256 个 IO 设备
    • PROFINET CBA

  故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，实现安全通信。

  
  

以下标准 SIPLUS S7-300 CPU 可在恶劣环境条件下使用：

• SIPLUS S7-300 CPU 314 
  适用于在程序范围和指令处理速度方面具有额外要求的工厂
• SIPLUS S7-300 CPU 315-2 DP 
  适用于在程序范围和 PROFIBUS DP 配置方面具有中高要求的工厂
• SIPLUS S7-300 CPU 315-2 PN/DP
  适用于在程序范围和 ROFIBUS DP 和 PROFINET IO 配置方面具有中高要求的工厂；可通过 PROFINET 上基于组件的自动化 (CBA) 中的分布式智能来实现
• SIPLUS S7-300 CPU 317-2 PN/DP
  适用于在程序范围和 ROFIBUS DP 和 PROFINET IO 配置方面具有较高要求的装置；可通过 PROFINET 上基于组件的自动化 (CBA) 中的分布式智能来实现

标准 SIPLUS S7-300 CPU 可在以下恶劣环境条件下使用：

• 环境温度范围宽：-25°C 至 +60/+70 °C
• 在需要较高抗化学腐蚀性以及需能够承受较高机械和生物负荷和盐雾的场合
• 安装海拔高度增加
• 可在高 相对湿度下使用
• 符合标准 EN 50155

CPU 314 安装有：

• 微处理器;
  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。
• 扩展存储器;
  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。
• 灵活的扩展能力;
  多达 32 个模块，（4排结构）
• MPI多点接口;
  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。

S7-200 PLC高速计数器指令的使用简介

（1）每个高速计数器都有一个32位当前值和一个32位预置值，当前值和预设值均为带符号的整数值。要设置高速计数器的新当前值和新预置值，必须设置控制字节（表6-7），令其第五位和第六位为1，允许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特殊内部标志位存储区。然后执行HSC指令，将新数值传输到高速计数器。当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区如表1所示。

表1  HSC0-HSC5当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区

除控制字节以及新预设值和当前值保持字节外，还可以使用数据类型HC（高速计数器当前值）加计数器号码（0、1、2、3、4或5）读取每台高速计数器的当前值。因此，读取操作可直接读取当前值，但只有用上述HSC指令才能执行写入操作。

（2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4×模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止模式。

（3）执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关的当前值和预置值。