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Overview

SIMOTION 可用于執(zhí)行運動控制任務(wù)的所有機器而不管是從簡單的運動控制還是高性能應(yīng)用。重點是要獲得一個可用于完成廣泛的運動控制任務(wù)的簡易而靈活的解決方案。

SIMOTION 的運行基礎(chǔ)是將運動控制與在大多數(shù)機器上所常見的兩個其他控制功能融合在一起：PLC 和工藝功能。

這種方法意味著可以在同一個系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)軸的運動控制和全面機器控制。對于技術(shù)功能來說也是如此，如對一個液壓軸實施的壓力控制?？梢詫崿F(xiàn)從位置控制定位模式到壓力控制模式的平穩(wěn)切換。

將運動控制、PLC 和技術(shù)功能三種開環(huán)控制功能組合在一起具有以下優(yōu)點：

• 工程組態(tài)費用降低，機器性能提高
• 快速的系統(tǒng)響應(yīng) - 不再需要各個部件之間對時間要求嚴(yán)格的接口
• 簡便、統(tǒng)一和透明的編程以及整個機器的診斷

SIMOTION 系統(tǒng)由三個部分組成：

工程組態(tài)系統(tǒng)

SCOUT 可將運動控制、PLC 和技術(shù)功能集中到一個全面的集成系統(tǒng)中，并提供了所有必要工具：編程與參數(shù)化、測試與調(diào)試、診斷。

運行軟件

運行軟件為循環(huán)任務(wù)和順序任務(wù)提供了高性能的執(zhí)行系統(tǒng)。運行軟件模塊提供了各種 PLC 功能、運動控制功能和工藝功能。通過選擇合適的模塊，系統(tǒng)的總體功能可與機器靈活適應(yīng)。

硬件平臺

硬件平臺是 SIMOTION 運動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。使用工程組態(tài)系統(tǒng)和相關(guān)運行版軟件模塊創(chuàng)建的應(yīng)用程序可在不同硬件平臺上運行。

實現(xiàn)自動化解決方案的快途徑

西門子提供了廣泛的特定領(lǐng)域解決方案，可用來降低組態(tài)成本，加快項目完成，并更快速地成功實現(xiàn)自動化系統(tǒng)。

使用 SIMOTION easyProject 項目生成器，用戶可顯著加快機器應(yīng)用中標(biāo)準(zhǔn)化項目框架的創(chuàng)建。

• 可通過 PROFIBUS FMS 方便地將 SIMATIC S7 集成到多供應(yīng)商自動化集團中
• 采用冗余 S7 通訊，可在容錯系統(tǒng)中應(yīng)用
• 簡便組態(tài)和通訊處理器上的獨立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換大大降低了 PROFIBUS FMS 規(guī)范用戶的工作負(fù)荷
• 時鐘同步提供了工廠范圍內(nèi)的時鐘時間
• 通過開放式通訊將 SIMATIC S7-400 集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中
• 通過在一個通訊處理器上同時使用不同通訊來實現(xiàn)通訊處理器的通用

CP443-5 基本型通信處理器是用于 PROFIBUS 總線系統(tǒng)的 SIMATIC S7-400 所需要的模塊。

它減輕了 CPU 的通信任務(wù)。

通過通信模塊實現(xiàn)的 S7-400 通信選項：

• 通過 PROFIBUS 的與 PROFIBUS 站的 FMS 通信
• 與編程部件、操作器接口系統(tǒng)的通信
• 與其他 SIMATIC S7 系統(tǒng)進行通信。
• 與 SIMATIC S5 可編程控制器的通信；

可運行的的 CP 數(shù)目取決于所使用的 CPU 的性能范圍和通信。

CP 443-5 通訊處理器具有 SIMATIC S7-400 設(shè)計的所有優(yōu)點：

• 結(jié)構(gòu)緊湊;
  9 針 Sub-D 接口，用于連接至 PROFIBUS
• 單寬度模板
• 安裝簡單；
  CP 443-5 安裝在 S7-400 機架上，并經(jīng)過背板總線連接到 S7-400 的其它模塊。這種情況下沒有槽位規(guī)則。
• 用戶友好的接線；
  Sub-D 插座易于接觸，操作方便。
• CP 443-5 基本型無須風(fēng)扇就可操作。不需要備用電池或存儲器模塊
• 在使用 SEND/RECEIVE 時，可操作模塊的數(shù)目取決于所用的 S7-400 CPU。

CP 443-5 基本型 在 PROFIBUS 總線系統(tǒng)上利用一些不同的通信：

• 編程器/OP 通訊
• S7 通信（S7 控制器）。
• 開放式通訊 (SEND/RECEIVE)
• PROFIBUS FMS (符合 IEC 61158/61784)
• 時間同步

編程器/OP 通訊

編程器/OP通訊，連接到網(wǎng)絡(luò)的所有S7站都可以遠(yuǎn)距編程。

• S7路由
  借助于路由，可以跨網(wǎng)絡(luò)使用編程設(shè)備通訊。

S7 通訊

S7 通信用于以下的耦合連接：

• SIMATIC S7自動化系統(tǒng)之間
• 聯(lián)結(jié)到編程設(shè)備上（編程器/OP 通訊）
• 至 PC，
  例如，帶有 CP 5512、CP 5611 A2、CP 5621 和 SOFTNET-S7 或 CP 5613 A2、CP 5613 FO、CP 5614 A2 和 S7-5613
• 到操作員接口系統(tǒng)（OP）。
• CP 443-5 基本型 可在 SIMATIC H 系統(tǒng)中實現(xiàn)以用于冗余 S7 通訊。

開放式通訊 (SEND/RECEIVE)

基于 PROFIBUS 的第 2 層（FDL），CP 443-5 提供簡單的、的數(shù)據(jù)通信接口。使用該接口，可在 SIMATIC S5、SIMATIC S7 與 PC 之間實現(xiàn)集成的高性能通訊。它提供 SDA（PLC/PLC 連接）和 SDN（廣播/多播）。

可能與下列自動化系統(tǒng)進行通信：

• SIMATIC S7
  帶 CP 342-5、CP 343-5、CP 443-5 擴展型和基本型
• SIMATIC S5
  具有 S5-95U，帶 PROFIBUS 接口，、而 S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H 帶 CP 5431 FMS/DP
• SIMATIC 505
  帶 CP 5434-FMS
• PCs
  帶有 CP 5512、CP 5611 A2、CP 5621、CP 5613 A2、CP 5613 FO、CP 5614 A2 的 PC
• 配有一個 FDL 接口的其他類型系統(tǒng)。

功能呼叫必須與 SEND/RECEIVE（PLC-SEND/PLC-RECEIVE）一起使用，并且必須集成到 STEP7 應(yīng)用程序。

PROFIBUS-FMS

根據(jù) IEC 61158/61784，PROFIBUS FMS 允許通過各種 FMS 來傳輸消息。

• READ，WRITE；
  用來讀取或?qū)懭雭碜杂谟脩舫绦颍ㄍㄟ^變量索引或變量名）的通訊方變量，用于將自身變量值傳輸?shù)酵ㄓ嵎健?br /> 支持對變量值的部分訪問。通訊通過非循環(huán)連接（主站/主站，主站/從站）、通過帶從站激活的非循環(huán)連接以及循環(huán)連接（主站/從站）進行處理。
• INFORMATION REPORT（信息報告）；
  （報告）允許通過一臺 FMS 器進行變量的未確認(rèn)傳輸。尤其是，對于廣播 FMS 連接的傳輸，常采用這種任務(wù)類型。
• IDENTIFY（識別）；
  用來詢問通訊方的識別特征
• STATUS（狀態(tài)）；
  用來詢問對方的狀態(tài)。

時間同步

CP 443-5 Basic 通信處理器能夠從 S7-400 CPU 將時間傳送到 PROFIBUS。相反，S7-400 CPU 的 CP 443-5 Basic 可提供 PROFIBUS 上的當(dāng)前時間。

診斷數(shù)據(jù)

通過 STEP S7，可提供豐富的診斷選項，包括：

• CP 的狀態(tài)
• 一般診斷與統(tǒng)計功能
• 連接診斷
• 總線統(tǒng)計
• 報文緩沖區(qū)

組態(tài)

組態(tài) CP 443-5 基本型的完整功能需要 STEP 7 V5.1 SP2 或更高版本。在 V5 或更高版本的 STEP 7 中，也可將 CP 的組態(tài)數(shù)據(jù)存儲在 CPU 上，即使電源出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)也能保留。因此，在更換模板時無需從編程器中重新裝載組態(tài)數(shù)據(jù)。在啟動時 CPU 會將組態(tài)數(shù)據(jù)傳送到通訊處理器中。CP 的組態(tài)數(shù)據(jù)可保存在 CPU 中。模塊可以不通過編程設(shè)備進行交換。

可以對所有連接到網(wǎng)絡(luò)的 SIMATIC S7 控制器進行組態(tài)和編程。

安裝 STEP 7 后，用于使用開放式通訊（SEND/RECEIVE）的功能塊放置在 SIMATIC NET 庫內(nèi)。

數(shù)字量輸入/輸出模塊具有下列機械特性：

• 緊湊型設(shè)計：
  • 綠色 LED，用于指示輸入/輸出的信號狀態(tài)，
  • 插入前連接器
  • 前門上的標(biāo)簽區(qū)
  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。
• 安裝簡單：
  沒有插槽規(guī)則；輸出地址由插槽決定。
  當(dāng)在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時，可以進行熱插拔，而不會有任何反應(yīng)。
• 方便用戶接線

以下 SIPLUS S7-300 數(shù)字量模塊可在惡劣環(huán)境條件下使用：

• SIPLUS S7-300 SM 321；
  數(shù)字量輸入
• SIPLUS S7-300 SM 322；
  數(shù)字量輸出
• SIPLUS S7-300 SM 323；
  數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出

SIPLUS S7-300 數(shù)字量模塊可在以下惡劣環(huán)境條件下使用：

• 溫度范圍寬：-25°C 至 +60/+70 °C
• 在需要較高抗化學(xué)腐蝕性以及需能夠承受較高機械和生物負(fù)荷和鹽霧的場合
• 相對濕度
• 符合標(biāo)準(zhǔn) EN 50155

數(shù)字量輸入模塊具有下列機械特性：

• 緊湊型設(shè)計：
  堅固的塑料機殼里包括：
  • 綠色 LED，用于指示輸入的信號狀態(tài)。
  • 前連接器插座，通過前門保護。
  • 前門上的標(biāo)簽區(qū)。
  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。
• 安裝方便：
  沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
  當(dāng)在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時，可以進行熱插拔，而不會有任何反應(yīng)。
• 方便用戶接線。

西門子STEP 7中的塊編程的重要知識點

一、塊的作用和分類

二、組織塊

l  啟動組織塊

l  循環(huán)的程序執(zhí)行組織塊

l  定期的程序執(zhí)行組織塊

l  事件驅(qū)動的程序執(zhí)行組織塊

各種組織塊的作用、功能。

三、功能FC和功能塊FB

二者的功能、使用上的區(qū)別。

四、系統(tǒng)功能SFC和系統(tǒng)功能塊SFB

二者的功能、使用上的區(qū)別。

五、背景數(shù)據(jù)塊和共享數(shù)據(jù)塊

二者的功能、使用上的區(qū)別。

六、STEP7的程序結(jié)構(gòu)

l  線性程序結(jié)構(gòu)

l  分塊程序結(jié)構(gòu)

l  結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)

七、三種編程語言

l  梯形圖LAD（Ladder Logic Programming Language）

l  語句表STL（Statement List Programming Language）

l  功能圖FBD（Function Block Diagram Programming Language）

Overview

• 將 SIMATIC S7-400 連接到工業(yè)以太網(wǎng)
  • 多協(xié)議運行，用于 ISO、TCP/IP、UDP 與 PROFINET IO 協(xié)議
  • 可調(diào)節(jié)的 Keep Alive 功能
• 兩個獨立的接口（集成的網(wǎng)絡(luò)分離）：
  • 千兆以太網(wǎng)接口，帶有 RJ45 端口，10/100/1000 Mbit/s 全雙工/半雙工，具有自動偵測功能
  • PROFINET 接口，帶有四個 RJ45 端口，10/100 Mbit/s 全雙工/半雙工，通過 4 端口交換機執(zhí)行自動感測和自動交叉功能
• 通過兩個接口進行通訊
  • 開放式通訊（ISO、TCP/IP 和 UDP），使用 UDP 多點傳送，包括兩個接口之間的路由
  • 編程器/OP通訊：
    通過 S7 路由的交叉網(wǎng)絡(luò)
  • S7 通訊（客戶端、器、多路復(fù)用），包括兩個接口之間的路由
  • IT 通訊：
    HTTP 通訊支持通過自己的 web 頁訪問過程數(shù)據(jù)；
    電子郵件客戶端功能，直接從用戶程序發(fā)送包含身份驗證信息的電子郵件；
    FTP 通訊支持程序控制的 FTP 客戶端通訊；
    通過 FTP 器訪問數(shù)據(jù)塊
• 通過 PROFINET 接口進行通訊
  • PROFINET IO 控制器，具有實時屬性（RT 和 IRT）
  • PROFINET CBA
  • 通過 DHCP、簡單的 PC 工具或通過用戶程序（例如 HMI）進行 IP 地址分配
  • 支持 PROFINET IO 設(shè)備的優(yōu)先啟動
  • 使用 STEP 7 組態(tài)
• 介質(zhì)冗余 (MRP)；
  在采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，CP 支持介質(zhì)冗余程序 MRP。
• 通過可組態(tài)的 IP 訪問列表進行訪問保護
• 無需編程器即可進行模板更換；
  所有信息都保存在 C-PLUG 中（即使是用于 IT 功能的文件系統(tǒng)）。
• 豐富的診斷功能，可用于機架中的所有模板
• 通過 SNMP V1 MIB-II，集成在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中
• 運行于冗余 S7 通訊或 DP 主站通訊的 SIMATIC H 系統(tǒng)。
• 在與 SIMATIC S7-400 CPU 416F 一起使用的故障安全型應(yīng)用程序 (PROFIsafe) 中操作

S7 控制器中的控制器

控制器尤其適用于具有中等和較高復(fù)雜程度的應(yīng)用。SIMATIC S7-1500 ActiveX Control 是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC 的長期后續(xù)產(chǎn)品

S7-400 控制器，未來工廠的標(biāo)準(zhǔn)控制器 – 的性能和創(chuàng)新的設(shè)計與操作方式產(chǎn)生令人信服的結(jié)果。具有模塊化擴展能力的 SIMATIC S7 控制器具有長期兼容性，免維護且可以擴展，當(dāng)然也能在 TIA 博途中進行組態(tài)。它們是任何自動化任務(wù)的理想解決方案。

• 模塊化、可擴展通用系統(tǒng)，IP20 防護等級
• 適用于離散自動化領(lǐng)域中各種自動化應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案
• 具有極高性能和可用性
• 可專門通過 Totally Integrated Automation Portal 平臺中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型號進行組態(tài)

性能

• 提高性能
  • 高速指令執(zhí)行:
  • 語言擴展
  • 新數(shù)據(jù)類型
  • 更快速的背板總線
  • 經(jīng)過的代碼生成
• 功能強大的通信：
  • PROFINET IO（2 端口交換機）標(biāo)準(zhǔn)接口；
    從 CPU 1515-2 PN 起，具有一個更多額外的集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離
  • 可針對總線系統(tǒng)和點到點連接，通過通信模塊進行擴展

集成技術(shù)

• 無需附加模塊就可集成運動控制功能：
  • 通過標(biāo)準(zhǔn)化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅(qū)動器和 PROFIdrive 驅(qū)動器
  • 運動控制功能支持轉(zhuǎn)速控制軸和定位軸以及外部編碼器
  • 軸之間實現(xiàn)位置精確的齒輪傳動
• 全面跟蹤所有 CPU 標(biāo)簽，以進行實時診斷和間歇錯誤檢測；
  擁有有效調(diào)試和快速驅(qū)動器和控制裝置
• 廣泛的控制功能：
  例如，可輕松組態(tài)的塊可進行控制參數(shù)的自動以實現(xiàn)優(yōu)控制質(zhì)量
• 通過提供的工藝模塊獲得附加功能：
  例如，高速計數(shù)、位置檢測或高達(dá) 1 MHz 信號的測量

安全集成

人身安全和機器安全 – 在集成式完整系統(tǒng)框架內(nèi)

• 故障安全 SIMATIC S7-1500F 控制器可在同一控制器上處理標(biāo)準(zhǔn)程序和安全程序。
  在 TIA 博途中，使用相同的編輯器生成故障安全和標(biāo)準(zhǔn)用戶程序；例如，這樣就能向標(biāo)準(zhǔn)用戶程序中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)那樣，故障安全數(shù)據(jù)。由于這種軟件集成，故障安全應(yīng)用也可利用 SIMATIC 的系統(tǒng)有點和全面功能。

集成安全功能

• 通過密碼進行知識保護，防止未經(jīng)授權(quán)讀取和修改程序塊
• 通過復(fù)制保護來提高保護程度，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊：
  通過復(fù)制保護，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。
• 具有四個不同授權(quán)級別的權(quán)限：
  可向各個用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護級別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。
• 改進了操作保護：
  控制器將會檢測到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未授權(quán)傳輸。
• 用于以太網(wǎng)通信處理器 (CP 1543-1)：
  • 通過防火墻提供附加訪問保護
  • 建立安全 VPN 連接（V12 SP1 或更高版本）

設(shè)計與操作

• CPU 帶有用于顯示普通文本信息的顯示屏：
  • 可顯示所有連接模塊的訂貨號、固件版本和序列號信息
  • 直接在現(xiàn)場設(shè)置 CPU 的 IP 地址以及進行其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，無需使用編程設(shè)備
  • 直接以普通文本形式顯示錯誤消息，可縮短停機時間
• 所有模塊采用統(tǒng)一的前連接器，并具有用于靈活形成電壓組的集成式電壓橋接件，從而簡化了庫存，降低了接線成本
• S7-1500 安裝導(dǎo)軌上集成有 DIN 導(dǎo)軌：
  快速、方便地安裝小型斷路器、繼電器等附加組件
• 通過信號模塊進行集中擴展：
  可根據(jù)任何應(yīng)用的要求進行靈活調(diào)整
• 數(shù)字量信號模塊的系統(tǒng)電纜連接：
  可快速、清晰地進行安排，以連接至現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器并在控制柜中進行簡便接線
• 電源：
  • 負(fù)載電源模塊（電源模塊）為模塊提供 24 V 電源
  • 電源模塊可通過背板總線向模塊內(nèi)部電路供電
• 分布式擴展：
  • 通過 PROFINET 接口模塊 IM 155-5，可針對 ET 200MP I/O 系統(tǒng)使用多 30 個信號模塊、通信模塊和工藝模塊
  • 在集中和分布式運行的操作和系統(tǒng)功能方面沒有差別

集成系統(tǒng)診斷

• CPU 的集成系統(tǒng)診斷，默認(rèn)情況下已激活：
  • 在顯示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 器中以普通文本形式一致地顯示系統(tǒng)診斷信息，甚至可顯示變頻器消息。即使 CPU 處于停止?fàn)顟B(tài)，也會更新消息。
  • 系統(tǒng)診斷功能集成在 CPU 固件中。無需由用戶進行組態(tài)。組態(tài)發(fā)生改變時，會自動對診斷信息進行更新。

數(shù)據(jù)記錄（歸檔）和配方

• SIMATIC 存儲卡：
  • 插入式裝載存儲器
  • 可進行固件更新
  • STEP 7 項目（包括注釋和符號）、附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）的存儲選項
  • 通過 SD 讀卡器并使用 Office 工具，可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
• 集成 wed 器：
  - 通過 Web 瀏覽器，可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)

認(rèn)證

SIMATIC S7-1500 符合以下和國際標(biāo)準(zhǔn)：

• cULus 認(rèn)證
• cULus HazLoc 認(rèn)證
• FM 認(rèn)證
• ATEX 認(rèn)證僅限于 24 V，不適用于 230 V
• CE
• C-TICK
• KCC
• IECEx（僅限 24 V；不適用于 230 V）
• EN 61000-6-4
• EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
• EN 61131-2

6SN1123-1AA00-0AA2電源模塊