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SIMOTION – 適用于運動控制應用的可擴展系統(tǒng)平臺

SIMOTION 系統(tǒng)為自動控制任務（尤其是運動控制應用）構建了一個可擴展的系統(tǒng)平臺。

借助系統(tǒng)的可擴展性，可以實施經濟的定制應用。

模塊化的 SIMOTION 軟件可實現(xiàn)完美集成，并且為自動控制過程的各個階段提供簡單易用的功能。

SIMOTION – 用于運行、工程和調試的軟件

SIMOTION 軟件分為以下幾類：

運行軟件

SIMOTION Kernel – 基本功能
SIMOTION Kernel 提供基本功能，是所有 SIMOTION 設備的組件。

SIMOTION 技術包
SIMOTION 技術包支持通過模塊化方式進行功能擴展。

SIMOTION IT – 維修和診斷功能
支持簡單的診斷、維修或 HMI 應用，無需使用 SIMOTION SCOUT。

配置軟件

• SIMOTION SCOUT 工程軟件（集成 STARTER 調試工具）
• CamTool 可選包（凸輪編輯器）
• 驅動控制圖 (DCC) 可選包

SCOUT 工程系統(tǒng)擁有多種高性能工具，可以為機器自動控制領域需要的所有工程步驟提供簡單而又佳的支持。

SIMOTION CamTool 作為可選包提供，可輕松創(chuàng)建凸輪信號。

借助可選的驅動控制圖包，可通過預定義的功能塊（驅動控制塊，DCB）以圖形化的方式輕松配置各種技術功能。 SCOUT TIA（TIA Portal 中的 SIMOTION）沒有該功能。

SCOUT 組態(tài)系統(tǒng)可在 SIMATIC STEP 7 中使用，它具有集成數(shù)據(jù)管理和組態(tài)功能，或者可作為獨立組態(tài)工具使用。 SCOUT TIA（TIA Portal 中的 SIMOTION）包含在 SCOUT 的供貨范圍中，可在 TIA Portal V13 或其更高版本中使用。

輔助軟件

除 SIMOTION 軟件外，為方便在操作面板、觸摸面板或多功能面板以及 Panel PC 或 PC 系統(tǒng)中為 HMI 進行編程，還提供了其他標準軟件產品。

SIMATIC HMI 軟件

使用 SIMATIC WinCC（TIA 博途）和 SIMATIC WinCC 產品系列，SIMATIC HMI 提供整個 HMI 范圍的可視化和組態(tài)軟件。 
另見“自動化技術”、“SIMATIC HMI 操作控制和監(jiān)控系統(tǒng)”、“HMI 軟件”。

當前可供貨的第二代精智面板和基本面板可以用作 SIMOTION 的 HMI 面板。

HMI 工程組態(tài)有三種不同的可能性：

• SIMATIC WinCC（TIA Portal - 移植）
  在 TIA Portal 中，全部組態(tài)工作的進行全都基于 SCOUT TIA 和 SIMATIC WinCC。 為此，首先將在 STEP 7 V5.5 環(huán)境中用 SCOUT 創(chuàng)建的項目移植至 TIA 博途。 此后，全部后續(xù)組態(tài)步驟都采用集成式工程組態(tài)功能在這個 TIA Portal 項目中進行。
• SIMATIC WinCC（TIA Portal - 部分移植） 
  采用部分移植時，如前所述，采用 SCOUT 在 STEP 7 V5.5 環(huán)境中完成 SIMOTION CPU 的組態(tài)。 此后，HMI 相關數(shù)據(jù)被提供給 TIA Portal 中的某個設備代理，因此，僅 HMI 組態(tài)是在 TIA Portal 中進行。 SIMOTION CPU 的組態(tài)，如前所述，采用 SCOUT 在 STEP 7 V5.5 環(huán)境中進行。 這要求 SCOUT/SCOUT TIA V4.4（或更高版本）和不低于 V4.3 的 SIMOTION C、P 或 D CPU。
• SIMATIC NET：用于在 Windows 環(huán)境中通過 OPC 實施 HMI。

其他可選 SIMATIC 軟件

• SIMATIC Logon：用于在項目中進行用戶管理，支持驗證過程，可在制藥等行業(yè)應用。
• SIMATIC Version Trail：用于輕松完成項目的版本控制（需要 SIMATIC Logon）。

SIMOTION Utilities & Applications

免費提供的 SIMOTION Utilities & Applications DVD 是對 SIMOTION 軟件的補充，其中包含各種面向 SIMOTION 應用的有用信息和工具，以及 SIMOTION easyProject。

項目生成器 SIMOTION easyProject 支持將基本和模塊化的機器功能集成到 SCOUT 工程項目中。

經濟地完成簡單 HMI 任務

對于數(shù)量結構有限的簡單應用，建議使用基本型 HMI，這種產品性價比高，運行快 ，操作直觀。

這些面板提供了明亮的顯示質量和高性能可視畫面，可顯著簡化機器設備的操作。您還可以通過完整靈活的解決方案在安裝、調試和工程期間節(jié)省寶貴的時間。

SIMATIC HMI 按鍵型面板

按鍵式面板可方便地作為操作面板使用，由于采取裝配式結構，易于安裝，可節(jié)省大量時間與。

所有帶燈按鈕均可自由配置，并配有五個彩色 LED（紅色、綠色、藍色、黃色和白色）。所有按鈕也可以防護等級 IP65 進行輕松刻字。背面有用于連接執(zhí)行器和傳感器的集成式 IO 端子。

SIMATIC HMI 精簡面板

精簡面板非常適合經濟有效地執(zhí)行機器級的簡易可視化任務?；咎匦耘c功能以及極具吸引力的價格使其成為理想入門級設備。

提供有以下模塊：

• 按鍵式面板
  • SIMATIC HMI KP8/KP8F/KP32F
• 基本面板
  • 第二代標準型面板
  • 第一代標準型面板

通用型 SIMATIC PCS 7 過程控制系統(tǒng)具有其獨特的可升級結構和出色的系統(tǒng)特性，是在整個生命周期中以經濟、高效的方式組建和運行控制技術工廠的理想基礎。

一套完整的完美匹配的產品、系統(tǒng)和解決方案，適用于生產工業(yè)、加工工業(yè)和混合型工業(yè)的所有領域，在西門子的全集成自動化 (TIA) 內集成，是公司整個過程鏈（從進貨到出貨物流）分層集成自動化所必備的。

通過附加功能的無縫集成進行了專門的擴展，例如，批處理自動化、材料運輸控制、先進的過程控制、資產管理、遠程控制和安全應用、過程數(shù)據(jù)分析/管理或 MES 任務，SIMATIC PCS 7 所具有的優(yōu)勢已經遠遠地超過了典型的過程控制系統(tǒng)。

如果這還不足以滿足要求，如模塊化、靈活性和開放性等系統(tǒng)屬性也可以為將輔助組件和解決方案（SIMATIC PCS 7 的“附加件”）實際集成到過程控制系統(tǒng)中提供理想的條件。西門子針對特殊自動化任務內部開發(fā)的附加件致力于擴展過程控制系統(tǒng)的應用范圍，并進而鞏固其地位。

為了在全球化引發(fā)的國際競爭下保持我們的競爭優(yōu)勢，必須連續(xù)提高工廠的生產率，而同時在大程度上縮短產品時間。在這種形勢下，必須對陳舊的自動化工廠進行現(xiàn)代化更新改造，并逐步地將它們遷移到新一代的控制系統(tǒng)中。

西門子為其自己的控制系統(tǒng)提供了種類繁多的創(chuàng)新產品，以遷移到 SIMATIC PCS 7，例如，TELEPERM M、APACS、SIMATIC PCS/TISTAR 或 OpenPMC，但是也可以遷移其他供應商的控制系統(tǒng)，如 ABB 或 Bailey。

可靠性、效率和集成性的基準

機器與設備的高效運行需要使用可靠、恒定的電源。

SITOP 穩(wěn)壓電源質量優(yōu)異，性能可靠，可確保在工業(yè)環(huán)境中以及樓宇管理系統(tǒng)中使用時達到很高的安全性。

我們選擇的 SITOP 電源彼此之間可以完美地協(xié)同工作。我們的系列附加模塊進一步強化了這種協(xié)同性。這些附加模塊可以深入地保護 24V 電源免遭初級和次級側的干擾，直至提供徹底的全方位的保護功能。

TOP 可靠性

您只需在購買電源時考慮選擇優(yōu)質電源，此后就無需再思考此類問題。

SITOP 的可靠性已在全球范圍的幾乎每種供電系統(tǒng)中得到驗證。憑借其寬范圍輸入、優(yōu)異的負載特性和徹底的驗證，SITOP 電源自身就可以電源的可靠性。

根據(jù)具體的要求，可以采用擴展模塊，也可以采用不間斷電源（DC UPS）對 SITOP 電源進行個性化的改造。據(jù)此，在輸出回路過載或輸入側出現(xiàn)電源故障等情況下，也可以機床或設備的 24 V 供電的可靠性。

TOP 效率

能量成本越來越大地決定著生產成本。該方面的節(jié)省會形成寶貴的競爭優(yōu)勢。關于這一點，SITOP 電源可以作出重大的貢獻。由于效率很高，這種初級開關模式電源擁有極高的工作效率。整個性能范圍內的功耗很低（即使在空載運行期間）。由于電源很少滿負荷運行，因此，電源擁有極大的節(jié)能潛力。

SITOP 還可以高效地支持客戶的整個過程鏈。通過 TIA Selection Tool、SITOP Selection Tool 中的 24 V 負載視圖等功能以及 3D 數(shù)據(jù)、電路圖宏、認證和可單獨配置的產品文檔等豐富的額外信息，可方便地進行產品選型。因此，可以非常高效地計劃、訂購、設計、配置和運行每個 SITOP 解決方案。

TOP 集成

工業(yè)環(huán)境中集成的電源越，其生產率越大。SITOP 可以針對例如 SIMATIC\SINUMERIK 和 SIMOTION 等自動化系統(tǒng)進行調整。

另外，PSU8600 電源系統(tǒng)和 UPS1600 不間斷電源可完全集成在 TIA 中。可在 TIA Portal 進行高效工程組態(tài)，例如，在 PROFINET 中更方便進行網絡集成或集成全面的診斷功能。

SIMATIC S7 函數(shù)塊可以方便地集成在 STEP 7 用戶程序中；另外，還可以隨時利用 WinCC 面板實現(xiàn)操作控制和監(jiān)控。

SIMATIC PCS 7 的 SITOP 庫提供了可直接集成在控制系統(tǒng)中的塊和面板，用于實現(xiàn)優(yōu)選的 24 V 電源方案，如冗余或不間斷電源。

具有網絡功能的 SITOP PSU8600 和 UPS1600 設備也可通過 OPC UA 開放式通信接口進行通信。通過集成的 OPC UA 器，也可以將控制器或 PC 等設備直接集成到采用由不同制造商制造的 OPC UA 客戶機的自動化應用中。

低成本基本電源

新型電源系列用于工業(yè)環(huán)境的標準要求，以較低的價格提供所有重要功能，并且不影響質量和 SITOP 可靠性。帶有手動切換功能的寬范圍輸入支持與多種單相電源系統(tǒng)連接。由于寬度窄，主開關模式調節(jié)器在 DIN 導軌上所需的空間很小，因此效率高，致使控制柜中的熱損耗低。短路和過載保護以及針對出口 UL 認證可確保順利使用。

重要特性：

• 24 V/2.5 A、5 A 和 10 A，適用于符合標準要求的工業(yè)應用
• 單相寬輸入范圍（帶手動切換功能）
• 窄安裝寬度
• 高效率
• 綠色 LED 指示“24 V 正?！睜顟B(tài)
• 可以并聯(lián)
• 無需留出側面安裝間隙
• 環(huán)境溫度范圍: 0 °C 至 +60°C （從45 °C起，帶降額）
• 冷卻（自然對流）
• 短路和過載保護
• 符合UL認證

用于控制箱的薄型電源

單相 SITOP compact 是滿足低端性能要求的電源。它們具有極為節(jié)省空間的緊湊設計，尤其適合控制箱或小型控制柜內的分布式應用。此系列電源的特點是在整個負載范圍具有較低功耗?？蛰d運行期間的功耗極低，非常適合為頻繁處于待機模式的機器設備供電。SITOP PSU100C 電源具有較寬輸入范圍，適用于交流和直流電網；插入式端子促進了電纜連接。

要進一步提高 24 V 電源的可用性，可將 SITOP compact 電源與 DC UPS、冗余和選擇性模塊結合使用。

主要產品亮點

• 24 V DC/ 0.6 A、1.3 A、2.5 A 和 4 A 以及 12 V DC/ 2 A 和 6.5 A
• 24 V DC/3.7 A，用于通過有限的輸出功率 (100 VA) 為 NEC Class 2 電路供電
• 單相，輸入范圍寬，適用于 85 V 至 264 VAC 或 110 V 至 300 VDC
• 因薄型設計而具有較小安裝表面
• 在整個負載范圍內保持高效率：與類似設備相比，可節(jié)約電能高達 28 %
• 空載運行或待機期間的電能消耗很低：可實現(xiàn)高達 53 % 的電能節(jié)約
• 可調輸出電壓用來補償電壓降
• 綠色 LED 指示“輸出電壓正?！睜顟B(tài)
• 通過插入式連接端子進行預制接線和快速電氣連接
• 溫度范圍寬，-20 ~ +70℃
• 通過全面認證，如 UL、ATEX 或 GL

用于控制箱的薄型電源

單相 SITOP compact 是滿足低端性能要求的電源。它們具有極為節(jié)省空間的緊湊設計，尤其適合控制箱或小型控制柜內的分布式應用。此系列電源的特點是在整個負載范圍具有較低功耗?？蛰d運行期間的功耗極低，非常適合為頻繁處于待機模式的機器設備供電。SITOP PSU100C 電源具有較寬輸入范圍，適用于交流和直流電網；插入式端子促進了電纜連接。

要進一步提高 24 V 電源的可用性，可將 SITOP compact 電源與 DC UPS、冗余和選擇性模塊結合使用。

主要產品亮點

• 24 V DC/ 0.6 A、1.3 A、2.5 A 和 4 A 以及 12 V DC/ 2 A 和 6.5 A
• 24 V DC/3.7 A，用于通過有限的輸出功率 (100 VA) 為 NEC Class 2 電路供電
• 單相，輸入范圍寬，適用于 85 V 至 264 VAC 或 110 V 至 300 VDC
• 因薄型設計而具有較小安裝表面
• 在整個負載范圍內保持高效率：與類似設備相比，可節(jié)約電能高達 28 %
• 空載運行或待機期間的電能消耗很低：可實現(xiàn)高達 53 % 的電能節(jié)約
• 可調輸出電壓用來補償電壓降
• 綠色 LED 指示“輸出電壓正常”狀態(tài)
• 通過插入式連接端子進行預制接線和快速電氣連接
• 溫度范圍寬，-20 ~ +70℃
• 通過全面認證，如 UL、ATEX 或 GL

除了現(xiàn)有的集成數(shù)字量輸入/輸出之外，數(shù)字擴展模塊還可以提供更多的數(shù)字量輸入/輸出使用選項s。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 佳適應性：
  • 使用可以根據(jù)需要混合的信號模塊，用戶可以使其控制器準確地滿足相關任務的要求。這可以避免產生不必要的?？梢允褂脦в?8 個、16 個和 32 個輸入/輸出通道的模塊
  • 在空間有限的情況下，或只需要少數(shù)附加輸入/輸出的情況下，可以使用信號板。通過信號板可以對 S7-1200 CPU 進行模塊化擴展。這不會增加控制器所需的安裝空間
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

信號模板

信號模塊具有與基本設備相同的設計特點：

• 安裝在 DIN 導軌上：
  模塊安裝在右側 CPU 旁邊的導軌上，相互電氣、機械地連接，并且通過滑塊機構連接到 CPU
• 直接安裝：
  水平或垂直安裝在 DIN 導軌上或使用集成的鉆孔直接安裝在控制柜中
• 由于所有數(shù)字模塊均配備可拆卸的連接端子（“獨立接線”），所以更換方便。

信號板

信號板直接插到每個 S7-1200 CPU 前面的插座中。

• 安裝：
  信號板直接插到 SIMATIC S7-1200 CPU 中，因此可以電氣、機械地連接到 CPU
• CPU 的安裝尺寸保持不變
• 由于所有信號板均配備可拆卸的連接端子（“獨立接線”），所以更換方便。

說明

信號模塊不能與 CPU 1211C 一起使用。
信號板可以與 SIMATIC S7-1200 的所有 CPU 一起使用。

• 為CPU的本機I/O提供更多的數(shù)字量輸入
• 用于使控制器靈活地適應相關任務的要求
• 用于使用附加輸入對系統(tǒng)進行后續(xù)擴展

數(shù)字量輸入模塊允許將控制器與過程中的數(shù)字信號連接。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 佳適應性：
  使用可以根據(jù)需要混合的信號模塊，用戶可以使其控制器準確地滿足相關任務的要求。這可以避免產生不必要的?？梢允褂脦в?8 個、16 個和 32 個輸入/輸出通道的模塊。
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

每個 CUD（無論是標準 CUD 還是 CUD）都可以增量編碼器的信號。對于有多個編碼器需要的應用，可以使用第二個 CUD 或者（和）機柜安裝式 SMC30 傳感器模塊。

SMC30 可以用于具有增量信號的 SSI 編碼器，例如可以用于定位功能。

具有 DRIVE-CliQ 接口的編碼器不能在 SINAMICS DC MASTER 或在 SMC30 上進行。這些編碼器通常不能用在直流驅動器技術領域。

可以對下列編碼器信號進行處理：

• 增量型編碼器 TTL/HTL，帶/不帶斷線檢測（斷線檢測只可使用雙極信號）
• SSI 編碼器，帶 TTL/HTL 增量信號
• SSI 編碼器，無增量信號

電機溫度輸入（從 SMC30 獲得）不能用于SINAMICS DC MASTER 。電機溫度傳感器可以使用 CUD 上提供的溫度測量輸入。

機柜安裝式編碼器模塊 SMC30 標準提供有下列接口：

• 1 個 DRIVE-CLiQ 接口
• 1 個編碼器接口，通過 Sub-D 連接器或端子連接
• 1 個電子裝置電源接口，通過 24 V DC 電源連接器連接
• 1 個 PE/保護導體連接

機柜安裝式傳感器模塊 SMC30 的狀態(tài)通過一個彩色 LED 來顯示。

安裝在機柜上的 SMC30 傳感器模塊可以卡裝在符合 EN 60715 (IEC 60715) 標準的 TH 安裝導軌上。

SMC30 模塊和編碼器之間的長編碼器電纜長度為 100 m。對于 HTL 編碼器，如果的信號是 A+/A- 和 B+/B-信號，而且電源電纜的小截面大于 0.5 mm²時，可將長度增加到 300m。

信號電纜屏蔽可以借助一個屏蔽連接端子（例如 Phoenix Contact 型 SK8，或者 Weidmüller 型 KLBü1。）連接到機柜安裝 SMC30 傳感器模塊上。

在端子模塊 TM15 上提供有以下接口：

• 24 點雙向數(shù)字量輸入/輸出量輸出（8 通道 3 組相互隔離）
• 24 個綠色 LED，用于指示相關端子的邏輯信號狀態(tài)
• 2 個 DRIVE-CLiQ 插座
• 1 個電子裝置電源接口，通過 24 V DC 電源連接器連接
• 1 個 PE/保護導體連接

TM15 端子模塊可卡裝在符合 EN 60715 (IEC 60715) TH 35 安裝導軌上。

信號電纜屏蔽可以借助一個屏蔽線接線端子連接在終端模塊 TM15 上，例如 Phoenix Contact 型號的 SK8 ，或者Weidmüller 型號的KLBü1。屏蔽接線端子在失去彈性時不能再使用。

終端模塊 TM15 的狀態(tài)通過一個多色 LED 來顯示。

端子模塊 TM15 通過 DRIVE-CliQ 與 CUD 進行通訊。此外，TM15 還可配合 CU310 和 CU320 控制裝置和 SIMOTION D 控制裝置使用。

TM15 端子模塊連接示例

使用端子模塊 TM31，可以擴展驅動系統(tǒng)內部現(xiàn)有數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出以及模擬量輸入和模擬量輸出的數(shù)量。

TM31 端子模塊還具有與轉換觸點的繼電器輸出和溫度傳感器輸入的功能。

增量式編碼器 (sin/cos 1 V_pp/RS422/HTL) 帶電纜和控制器、夾緊法蘭或同步法蘭。

這些編碼器每轉一圈可以發(fā)送規(guī)定數(shù)目的電脈沖，脈沖數(shù)反映了所經過的行程或者角度。

增量式編碼器的工作原理是對按照透射光原理工作的分度盤實施光電掃描。光源為一個發(fā)光二極管 (LED)。編碼器軸旋轉時所產生的明暗交替變化的調制信號被光電元件所采集。分度盤與軸連接，通過合理安排分度盤和固定式光柵上的條紋，光電元件就會發(fā)送出兩個相互呈 90 度的軌跡信號 A 和 B 以及基準信號 R。編碼器電子部件將這些信號放大，并且轉換成不同的輸出電平。

可使用以下輸出電平：

• 帶 1 V_pp 電平的模擬信號 sin/cos 
  如果是正弦信號 (sin) 的編碼器，為了獲得更好的精度，可將這些信號通過上位控制器進行插補。
• RS422 差分信號 (TTL)
  如果是 RS 422 增量式編碼器 (TTL)，可以通過邊沿檢測，使精度提高四倍。
• HTL（高壓晶閘管邏輯）
  具有 HTL 接口的編碼器設計用于采用 24V 電平數(shù)字式輸入端的應用。

值編碼器頂部帶 SSI/EnDat 和 PROFIBUS DP，且
底部帶有 DRIVE?CLiQ 和 PROFINET IO

值編碼器（式軸角編碼器）與增量式編碼器的掃描原理相同，但是具有更多的軌跡數(shù)目。以 13 個軌跡為例，如果是單圈編碼器，就會有 2¹³ = 8192 個步距被編碼。所用的代碼是一步代碼（格雷碼），以防掃描錯誤出現(xiàn)。

電機加電后，位置值立即傳輸至控制器。無需自引導。

在時間要求嚴格的應用情況下，DRIVE-CLiQ、SSI 和 EnDat 值編碼器具有優(yōu)勢。

如果是具有大量編碼器的設備，PROFIBUS DP可減少布線費用，優(yōu)勢更為明顯。PROFIBUS DP 編碼器是可編程的，并且可使用節(jié)點間通訊支持等時同步模式。帶 PROFINET IO 的編碼器也可參數(shù)化，另外具有兩個端口，并支持 RT 和 IRT 操作模式。

單圈編碼器

單圈編碼器可將一圈（360 度機械式）分解成一定的步距數(shù)目，例如 8192。每個位置均分配有一個的代碼字。在旋轉360度之后，位置值會重復。

多圈編碼器

多圈編碼器除了記錄一轉內位置之外，也記錄轉數(shù)。為此，被掃描的還有其它通過換檔齒輪與編碼器軸耦合在一起的編碼盤。 12 條附加軌跡時，意味著可以有 2 ¹² = 4096 轉數(shù)被編碼。

SIMOGEAR 同軸式減速電機

特點

• 大范圍傳動比（插裝式小齒輪）
• 極為經濟
• 高效節(jié)能（每級的效率為 98 %）
• 大功率范圍

機械構造

• 級數(shù)：2 或 3
• 安裝類型： 支腳安裝和法蘭安裝，外殼上帶有法蘭
• 軸的設計： 實心軸

典型應用

• 傳送帶
• 包裝產品的輸送
• 立式輸送機