西门子SIMATIC系列PLC的子系列的功能和适用范围

SIMATIC S7-200系列PLC

SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价格比。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。    

SIMATIC S7-300系列PLC

S7-300是SIMATIC控制器中销售量多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台，是用于集中式或分布式结构的解决方案。模块化设计，安装简单、维护方便。

S7系列PLC分为S7-200小型机、 S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。

什么是编址 S7-200的编址方法

该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表 1 所示。

表 1 乘法指令的要素

MUL 乘法指令是将指定的源元件中的二进制数相乘，结果送到指定的目标元件中去。 MUL 乘法指令使用说明如图1 所示。它分 16 位和 32 位两种情况。

图 1 乘法指令使用说明

当为 16 位运算，执行条件 X0 由 OFF → ON 时， [D0]x[D2] → [D5 ， D4] 。源操作数是 16 位，目标操作数是 32 位。当 [D0]=8 ， [D2]=9 时， [D5 ， D4]=72 。高位为符号位， 0 为正， 1 为负。

当为 32 位运算，执行条件 X0 由 OFF → ON 时， [D1 、 D0]x[D3 、 D2] → [D7 、 D6 、 D5 、D4] 。源操作数是 32 位，目标操作数是 64 位。当 [D1 、 D0]=238 ， [D3 、 D2]=189 时， [D7 、 D6 、 D5 、D4]=44982 ，高位为符号位， 0 为正， 1 为负。

如将位组合元件用于目标操作数时，限于 K 的取值，只能得到低位 32 位的结果，不能得到高位 32 位的结果。这时，应将数据移入字元件再进行计算。

用字元件时，也不可能监视 64 位数据，只能通过监视高位 32 位和低 32 位。 V 、 Z 不能用于 [D] 目标元件。

Area of application

S7-300

• 模块化微型 PLC 系统，满足中、小规模的性能要求
• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 大量的集成功能，使它功能非常强劲

S7-300F

• 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信
• 标准模块另外也可用于非安全相关应用

• S7-300

  SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

  模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

  SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

  • 特殊机械，
  • 纺织机械，
  • 包装机械，
  • 一般机械设备制造，
  • 控制器制造，
  • 机床制造，
  • 安装系统，
  • 电气与电子工业及相关产业。

  多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

  SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

  • 具有高电磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工业领域。
    

  S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

  S7-300F 满足下列安全要求：

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

  另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

  S7-300

  一般步骤

  S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

  一个系统包含下列组件：

  • CPU：
    不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
  • 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
  • 用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
  • 用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

  根据要求，也可使用下列模块：

  • 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
  • 接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
    通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
  • SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
    适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

  设计

  简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

  • 安装模块：
    只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
  • 集成的背板总线： 
    背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
  • 模块采用机械编码，更换极为容易：
    更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
  • 现场证明可靠的连接：
    对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
  • TOP 连接：
    为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
  • 规定的安装深度：
    所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
  • 无插槽规则:
    信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

  扩展

  若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

  • 中央控制器和3个扩展机架多可连接32个模块：
    总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
  • 通过接口模板连接：
    每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。
    • 通过 IM 365 扩展：
      1 个扩展装置远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。
    • 通过 IM 360/361 扩展：
      3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的远距离为 10m。
  • 单独安装：
    对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。
  • 灵活的安装选项：
    CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以大限度满足空间要求。

  通信

  S7-300 具有不同的通信接口：

  • 连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
  • 用于点到点连接的通信处理器
  • 多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
    是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

  PROFIBUS DP进行过程通信

  SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

  从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

  以下设备可作为主站连接：

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

  出于性能原因，每条线路上连接的主站不得超过 2 个。

  以下设备可作为从站连接：

  • ET 200 分布式 I/O 设备
  • S7-300，通过 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
  • 现场设备

  虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

  通过 PROFINET IO 进行过程通信

  SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

  从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

  可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

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

  可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

  • ET 200 分布式 I/O 设备
  • ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
  • SIMATIC S7-300
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • 现场设备

  通过 AS-Interface 进行过程通信

  S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

  更多信息，请参见通信处理器。

  通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

  通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

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

  可以连接以下设备：

  • SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
  • 打印机
  • 机器人控制
  • 扫描器，条码阅读器，等

  特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

  使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

  MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

  • MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
  • 全局数据：
    “全局数据通信”可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。 
    例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
  • 内部通信总线(C-bus)：
    CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
  • 功能强大的通信技术：
    • 多达 32 个 MPI 节点。
    • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
    • 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
    • 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
  • 灵活的组态选项：
    可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的调整。例如，任意两个MPI节点之间多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

  通过 CP 进行数据通信

  SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

  可以连接以下设备：

  • SIMATIC S7-300
  • SIMATIC S7-400
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
  • 编程器
  • PC 机
  • SIMATIC HMI 人机界面系统
  • 数控装置
  • 机器人控制
  • 工业PC
  • 驱动控制器
  • 其它厂商设备

  S7-300F

  S7-300F 能够以两种 I/O 设计的方式运行：

  • ET 200M 中的 I/O 设计：
    故障安全数字量/模拟量输入和输出模块用于集中式或分布式应用（Cat.4/SIL3 只能与隔离模块一起使用）
  • ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 设计：
    故障安全数字量输入和输出模块可用于分布式应用

  
  
  
  

可编程控制器梯形图设计规则

1．触点的安排 

梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。 

2．串、并联的处理 

在有几个串联回路相并联时，应将触点多的那个串联回路放在梯形图上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点多的并联回路放在梯形图的左面。 

3．线圈的安排 

不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。 

4．不准双线圈输出 

    如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。

5．重新编排电路

 如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。

 6．编程顺序

     对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。

S7-400F/FH 满足下列安全要求：

• 等级需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等级：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等级 1 to 4 to EN 954-1

运行模式

CPU的F程序和故障安全信号模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差异分析和测试信号，信号模板可以监视输出和输入信号。

CPU通过常规的自检、监测和逻辑命令以及程序定时检测，检查运行的正确性。 此外，通过申请信号进行检测。

当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。

F 运行版授权

CPU 417-4H必须装在F运行授权才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。

编程

S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。 通过诸如STEP 7编程工具编写非故障安全用户程序。

S7 F 系统选件包

"S7 F Systems" 软件包用来编写故障安全程序。 软件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系统运行必须将下列软件包装载到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的选件)

特殊功能块通过CFC从F库中进行调用，并为包含安全功能的F程序互连。

工业信息安全覆盖所有层级

市场决定形势 - 当前，更加明显：

• 短交货时间
• 灵活的批量生产
• 具有竞争性的价格
• 可靠的产品质量

其解决方案为：缩短加工和生产设备调整时间、实现成本小化、积极创新并实现更高产能。借助 “源于西门子” 的自动化技术，即使复杂的需求，也可轻松满足！

SIMATIC 自动化技术

SIMATIC 是可解决各行业自动化任务的可靠基本自动化系统，包括标准硬件和软件组件，并将用于定制扩展的所有选件完全公开。

SIMATIC 系列产品包括以下组件，彼此之间可相互补充：

• 可编程控制器
• 分布式 I/O
• 编程器
• SIMATIC 软件
• 小型自动化解决方案套件
• 基于组件的自动化
• 机器视觉技术（参见“传感器、测试和测量技术”）

SIMATIC 控制器

SIMATIC 控制器有多种多样，包括从高性能 PLC 的书本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，无论什么要求，它都能满足要求。

这些控制器的共同特点是，在小的空间里压缩了大处理能力，能满足苛刻的机械和气候条件、高速及可扩展性等要求。

这种分级的性能特征是 SIMATIC 系列产品的力量所在。

目前，SIMATIC PLC 正在执行越来越多的功能，原本需要完全不同技术。 对您来说，一切都变得更加容易，更加一致，更加经济。