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傳感器和執(zhí)行器的新通訊標準

通過 IO-Link 實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)

因全集成自動化技術而實現(xiàn)的透明集成

由于具有一個革新和標準化的傳感器/執(zhí)行器接口，可通過 IO-Link 標準對現(xiàn)場設備的現(xiàn)場總線系統(tǒng)功能進行一致性擴展。通過西門子公司的 IO-Link 解決方案，可在現(xiàn)場級下面以佳方式將帶有全部自身性能的傳感器和執(zhí)行器集成在全集成自動化 (TIA) 環(huán)境中。

除過程數(shù)據(jù)外，在整個工廠范圍內還可獲得診斷中斷和傳感器參數(shù)。這樣就加速了調試過程，提高了工廠可用性，并降低了通常因工廠中的大量傳感器和執(zhí)行器而產生的維護成本。由于采用集中數(shù)據(jù)管理，因此可根據(jù)需要經(jīng)常對反復進行的傳感器或執(zhí)行器參數(shù)化進行調整，無需對各個設備進行單獨設置。更換一臺設備后，參數(shù)將被自動重新加載，這樣就縮短了停產時間。由于常規(guī)現(xiàn)場設備也可在 IO-Link 接口上運行，因此與常規(guī)傳感器和執(zhí)行器的兼容性不會受到影響。

連接是通過帶有 IO-Link 端口的 ET 200S 的主站模塊、以成熟的靈活布局完成的。除了傳感器和執(zhí)行器，IO-Link現(xiàn)場設備還提供4點和8點標準輸入IO-Link設備(IP67)，用于經(jīng)濟地集成到標準傳感器中。

通過將設備組態(tài)集成到 STEP 7 環(huán)境中，可以發(fā)現(xiàn)故障，并快速、輕松地將故障清除。這樣，機器運轉循環(huán)的所有階段內（組態(tài)、調試和運行）的效率都得到提高。

工程組態(tài)軟件

降低工程組態(tài)成本

• 采用集中數(shù)據(jù)管理，并可重復傳感器和執(zhí)行器參數(shù)，組態(tài)更加快速
• 在 STEP 7 中進行集中組態(tài)和數(shù)據(jù)管理，大大削減了參數(shù)化工具的數(shù)目
• 采用定義的行規(guī)，設備的集成更加容易
• 實現(xiàn)高靈活性：通過采用 IODD 標準的開放式 IO-Link 解決方案，可以與 GSD 相同的方式來集成第三方設備
• 通過保留成熟拓撲結構和與常規(guī)連接方法的兼容性來實現(xiàn)保護

調試

調試時間縮短

• 采用標準化無屏蔽三線制連接，可一致性地連接各種傳感器和執(zhí)行器，接線開銷大大降低
• 無需單獨進行參數(shù)化，節(jié)省時間；可針對相同設備組態(tài)來復制參數(shù)
• 參數(shù)化因集中數(shù)據(jù)管理而變得簡單 - 無需對傳感器和執(zhí)行器反復進行預設置
• 可對設置數(shù)據(jù)進行編輯與示教，因此傳感器/執(zhí)行器的參數(shù)化十分靈活

操作和維護

工廠可用性提高

• IO-Link 標準可集成到全集成自動化環(huán)境中，因此可取得直至現(xiàn)場級的高透明度
• 針對現(xiàn)場設備進行集中參數(shù)與配方管理，縮短了轉換時間
• 可實現(xiàn)直至現(xiàn)場級的工廠范圍診斷和快速故障清除，并通過針對傳感器和執(zhí)行器采取預防性維護而在故障之前報告和顯示消息，因此停產時間縮短
• 通過在運行過程中交換設備而簡便清除故障，無需重新參數(shù)化，因為 PLC 中提供了集成的參數(shù)存儲器
• 西門子系統(tǒng)中的組件具有可靠性，因為它們均經(jīng)過全面的系統(tǒng)測試

在工業(yè)通信領域中，無線通信開創(chuàng)了全新的應用遠景 - 自工廠部分現(xiàn)代化改造，直至復雜物流或生產過程的設計。
基于工業(yè)無線遠程控制、工業(yè)無線局域網(wǎng)和 WirelessHART，西門子公司利用工業(yè)無線通信技術針推出了高可靠性自動化解決方案。

采用 IWLAN 實現(xiàn)可靠的無線通信

無線遠程網(wǎng)絡 - 低成本、多功能的遠距離無線技術

無線遠程網(wǎng)絡為用戶帶來了難以計數(shù)的好處，例如，水/廢水處理業(yè)彼此遠離的工廠區(qū)段之間的連續(xù)通信、在地球的另一側高速地遠程訪問需要維護的機器和設備。得益于遠程控制系統(tǒng)或 HMI/SCADA 系統(tǒng)集成了該技術，通過移動無線設備可以隨時訪問傳輸過來的過程數(shù)據(jù)。

工業(yè)無線局域網(wǎng) - 靈活的工廠級無線基礎設施

無線解決方案日益成為機器和設備中理所當然的組成部分。在對數(shù)據(jù)通信具備高要求的場合，工業(yè)無線 LAN（IWLAN）對例如確定性無線技術和工業(yè)以太網(wǎng)標準 PROFINET 等創(chuàng)新技術提供了有力的支撐。得益于使用了 PROFIsafe via IWLAN，PROFINET 開創(chuàng)了全新的應用遠景 - 自高效工程設計、實時解決方案，直至與安全相關的任務。
此外，IWLAN 基礎設施也可以用于例如視頻監(jiān)控等的其它應用。

無線 HART - 無線連接過程儀表

WirelessHART 是一種開放的工業(yè)標準。該標準的開發(fā)旨于解決過程工業(yè)領域現(xiàn)場設備對無線通信的特殊要求。它完全滿足了與可靠性、信息安全性、經(jīng)濟性和系統(tǒng)級用戶操作友好性等相關的全部特定要求。目前，全球已經(jīng)安裝了 3000 萬臺以上 HART 技術設備。對于現(xiàn)場級智能過程儀表來說，HART 技術是常用的通信協(xié)議。WirelessHART 后向兼容于有線 HART 技術，因此，該技術為硬件、軟件和專家知識提供了大的安全性。

基于控制器的 IWLAN 適用于有大量網(wǎng)絡接入點的應用，例如，集裝箱碼頭

無線通訊網(wǎng)絡的優(yōu)點

• 較高的移動性帶來較大的靈活性，因而提高競爭能力
• 維護工作得到簡化，維護成本和停機時間降低，人員得到佳利用
• 旋轉及移動設備或系統(tǒng)部件無磨損
• 公司所有部門范圍內的聲音和數(shù)據(jù)集成的無線網(wǎng)絡
• 從一個中心位置對不同的生產機器進行遠程診斷從而降低了維護成本
• 易于訪問難于接觸的裝置，無需復雜連線

• 用于串行通信連接的模塊，根據(jù)接口類型、協(xié)議和性能進行定標
• 具有不同物理傳輸特性的 4 個型號：
  • RS 232C, 大 19.2 kbit/s
  • RS 232C，高 115.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 19.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 115.2 Kbit/s
• 支持的協(xié)議
  • Freeport：適用于通用通信的用戶可設置報文格式
  • 3964(R) 可提高傳輸可靠性
  • Modbus RTU 主站
  • Modbus RTU 從站
  • USS，通過指令實現(xiàn)

可通過通信模塊與外部通信伙伴連接以交換數(shù)據(jù)。由于有大量參數(shù)設置選項，可以針對通信伙伴靈活調整控制。
Modbus RTU 主站可為多 30 個 Modbus 從站創(chuàng)建一個 Modbus RTU 網(wǎng)絡。

可為您提供下列通訊模板：

• CM PtP RS232 BA；
  帶有 RS232 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 USS；9 針 Sub D 連接器，高 19.2 Kbit/s，1 KB 幀長度，2 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS232 HF；
  帶有 RS232 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 Modbus RTU；9 針 Sub D 連接器，高 115.2 Kbit/s，4 KB 幀長度，8 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS422/485 BA；
  帶有 RS422 和 RS485 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 USS；15 針 Sub D 插座，高 19.2 Kbit/s，1 KB 幀長度，2 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS422/485 HF；
  帶有 RS422 和 RS485 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R)、USS 和 Modbus RTU；15 針 Sub D 插座，高 115.2 Kbit/s，4 KB 幀長度，8 KB 接收緩沖區(qū)

• 統(tǒng)一的顯示和診斷方式：
  • 故障（紅色 LED）和運行（綠色 LED）模塊狀態(tài)顯示
  • 發(fā)送和接收通信顯示
• 支持的協(xié)議：
  • Freeport：適用于通用通信的用戶可設置報文格式
  • 3964(R) 可提高傳輸可靠性
  • Modbus RTU 主站
  • Modbus RTU 從站
  • USS，通過指令實現(xiàn)
• 接口性質：
  • RS 232 帶輔助信號
  • RS 422 用于全雙工連接
  • RS 485 用于半雙工和多點連接
  • 傳輸速率為 300 - 115200 bit/s
  • 通過 Sub D 連接器進行連接
• SIMATIC ET 200MP 的統(tǒng)一系統(tǒng)功能：
  • 識別和維護數(shù)據(jù) IM0
  • 固件更新
  • 模塊正面的清晰標簽

• 統(tǒng)一的 40 針前連接器，適用于 SIMATIC S7-1500 I/O 模塊
• 適用于寬度為 25 mm 或 35 mm 的模塊
• 帶螺釘型端子或推入式端子
• 可連接芯線截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG 24 至 16）
• 用于 35 mm 模塊的前連接器需單獨訂購；
  模塊供貨范圍內包括 25 mm 模塊的前連接器

STARTER 調試工具操作簡便，可用于：

• 調試
• 故障診斷

此軟件可作為獨立 PC 應用軟件運行，也可作為與 TIA 兼容的程序集成在 SIMATIC STEP 7 中或集成到 SCOUT 工程組態(tài)系統(tǒng)中（適用于 SIMOTION）。其基本功能和操作在兩種情況下是相同的。

除 SINAMICS 變頻器外，STARTER 還支持 MICROMASTER 4 設備。

使用項目向導，可以將驅動系統(tǒng)添加到項目結構樹中。

面向解決方案的對話窗導航功能可以向初學者提供支持，同時，圖形化顯示功能可在設置驅動參數(shù)時幫助理解。

調試由向導功能進行引導，該向導可完成驅動系統(tǒng)中的所有基本設置。因此，作為驅動器組態(tài)過程的一部分，只需設置一些參數(shù)，便可啟動和運行電機。

所需的各個設置使用基于圖形的參數(shù)化界面，界面也可精確顯示驅動系統(tǒng)的運行原理。

可獨立設置的示例包括：

• 如何使用端子
• 總線接口
• 設定值通道（例如，固定設定值）
• 閉環(huán)轉速控制（例如，斜坡函數(shù)發(fā)生器、極限值等）
• BICO 互連
• 故障診斷

專家們可以使用專家列表明確、快速地隨時訪問單獨的參數(shù)。對常用參數(shù)的個別編輯可保存在專用的用戶列表和監(jiān)控表中。

此外，還有下列功能可用于：

• 控制器設置的自（取決于驅動設備）
• 設置和跟蹤記錄 ¹⁾
  用于記錄 2 × 8 個信號的功能
  • 測量光標功能
  • 大量觸發(fā)功能
  • 多個 Y 刻度
  • 當前控制器周期時鐘內的采樣時間

診斷功能提供以下信息：

• 控制/狀態(tài)字
• 參數(shù)狀態(tài)
• 運行條件
• 通信狀態(tài)

性能特點

• 操作方便：進行少量設置就可成功進行調試：電機開始運轉
• 面向解決方案的對話框用戶引導功能可使調試過程得以簡化
• 自功能可減少手動所用的時間

系統(tǒng)要求

必須滿足以下低系統(tǒng)要求：

• 硬件
  • 采用 Pentium III 處理器的編程器或 PC，處理器速度至少 1 GHz（建議 > 1 GHz）
  • 工作存儲器 2 GB（建議 4 GB）
  • 屏幕分辨率 1024×768 像素，16 位色深
  • 可用硬盤空間：小 5 GB
• 軟件
  • Microsoft Internet Explorer V6.0 或更高版本
  • 32 位操作系統(tǒng)：
    Microsoft Windows 7 Professional SP1
    Microsoft Windows 7 Ultimate SP1
    Microsoft Windows 7 Enterprise SP1（標準安裝）
  • 64 位操作系統(tǒng)：
    Microsoft Windows 7 Professional SP1
    Microsoft Windows 7 Ultimate SP1
    Microsoft Windows 7 Enterprise SP1（標準安裝）
    Microsoft Windows Server 2008 R2 SP1
    Microsoft Windows 10 Pro
    Microsoft Windows 10 Enterprise

支持的虛擬化平臺：

STARTER（V4.5 SP1 及更高版本）可安裝在虛擬機中。為此，請選擇可使用下面指定版本或較新版本的虛擬平臺：

• VMware vSphere Hypervisor (ESXi) 6.0
• VMware workstation 11
• VMware player Pro 7.0

使用以下來賓操作系統(tǒng)，可以在所選的虛擬化平臺中安裝 STARTER：

• Windows 7 Professional/Ultimate/ Enterprise (32/64 位)
• Windows 10 Professional/Enterprise (64 位)

¹⁾ 取決于驅動裝置不支持 MICROMASTER 4、SINAMICS G110、SINAMICS G120（固件版本 <V4.4）、SINAMICS G110D 和 SINAMICS G120D（固件版本 < V4.5）。

CP 440 通訊模塊通過 RS 422/RS 485（X27）進行高性能的短消息幀傳送。該特點可促使實現(xiàn)上述所有點對點連接。

例如，點對點連接可用于：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 可編程邏輯控制器和非西門子控制器
• 編程器和PC機
• 機器人控制
• 掃描器，條碼閱讀器
• 測量系統(tǒng)
• 秤

RS 485 接口允許多連接 32 個通訊連接。

采用了多種標準協(xié)議，因此可與廣泛的節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換：

• ASCII: 
  用于通過簡單通訊協(xié)議連接到第三方系統(tǒng)，如帶有開始和結束字符的協(xié)議或帶有塊檢查字符的協(xié)議。 接口的握手信號可被掃描，并由用戶程序來控制。
• 3964（R）： 
  用于通過已標準化和公布的西門子 3964 (R) 協(xié)議連接到西門子設備或第三方設備。 另外還采用了一個帶有默認值的 3964(R) 驅動程序和一個可編程 3964(R) 驅動程序。

參數(shù)化

CP 440 通訊處理器的參數(shù)化極為簡單而方便：

• 用戶可通過集成在 STEP 7 中的一個參數(shù)分配工具來指定模塊特性，例如：
  • 要使用哪個已實施協(xié)的議驅動程序，或
  • 要使用哪些驅動程序相關功能
• 通過 CPU 進行參數(shù)化： 
  只需將編程設備與 CPU 相連。 組態(tài)數(shù)據(jù)歸檔在一個系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中，而數(shù)據(jù)塊存儲在 CPU 中。 在更換一個模塊時，新的模塊可立即投入使用。
• 組態(tài)軟件包（光盤）： 
  含電子手冊以及用于與 CP 通訊的參數(shù)化屏幕和標準功能塊

前連接器可方便地將傳感器和執(zhí)行器連接到信號模塊上。

當更換模板時只需拆掉前連接器。 現(xiàn)在已不再需要更換全部連線了。

為了避免在更換模塊時發(fā)生錯誤，在第一次插入時，前連接器要編碼。 之后，只能插入相同類型的模塊。

可選擇的前連接器有：

• 螺釘型觸點，
• 簧片觸點
• 彈簧端子。

前連接器有：

• 螺絲型觸點，簧片觸點或彈簧端子；用于接線
• 可卸蓋子，用來保護電纜。里面有可填寫的接線圖，外面有標簽牌
• 電纜夾
• 標簽牌: 
  前連接器有一塊標簽牌，蓋子里面有接線圖，外面有標簽區(qū)。
• 編碼元件有兩部分: 
  次把前連接器插入模塊里時，一部分編碼元件插入前連接器。 另一部分留在模塊上。 之后，該前連接器只能插入帶有相應的編碼元件的信號模塊。

• 用于SIMATIC S70-400的電源
• 將交流電壓或直流電壓轉換為所需的5V和24V工作電壓
• 輸出電流：4A、10A和20A
• 此外:
  • SIPLUS 電源 6AG1 405-0KA02-2AA0,溫度范圍 -25 至 +60 °C, 用于中等負載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術規(guī)范類似于 6ES7 405-0KA02-0AA0
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KA02-4AA0, 用于中等負載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術規(guī)范類似于 6ES7 407-0KA02-0AA0
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KR02-4AA0, 用于中等負載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術規(guī)范類似于 6ES7 407-0KR02-0AA0

電源通過背板總線向 S7-400 模塊提供 5V DC 和 24V DC 工作電壓。

電源可提供85到264V的交流電壓和19.2到300V的直流電壓。

每個機架需要一個電源模塊。
例外：
利用帶有電流傳輸?shù)慕涌?，中央控制器中的電源模塊也向擴展單元中的所有模塊供電。

傳感器和執(zhí)行器用的負載電壓必須單獨提供。

此外，還有為標準系統(tǒng)和故障安全型 H 系統(tǒng)供電的電源（冗余電源）。

電源模塊插在支架的左側（從插槽 1 開始）。根據(jù)不同型號，它們可占用插槽1到3。電源模塊是全封閉的，通過自然對流進行冷卻。

模塊的前面包括：

• LED 顯示：
  LED 指示內部故障、 5 V DC和24 V DC正確輸出電壓以及正確后備電池電壓。
• 故障確認按鈕。
• 輸出電壓的通/斷開關。
• 后備電池的電池艙（電池）
• 電池監(jiān)視開關。
• 電源電壓選擇開關（不適用于多種電壓范圍）。
• 電源連接。

后備電池是選件，必須另外訂購。對于電流10 A及以上的電源，建議使用兩個后備電池。

CPU 319-3 PN/DP是快速的S7-300 CPU,具有大容量程序存儲器.除了用于集中式I/O外，還可用于分布式自動化結構中。例如，用于生產線上的集中控制器或具有高速處理的機床控制器。

其程序框架特別適用于使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用 S7-GRAPH 進行順序控制編程

因此，該CPU特別適用于通過軟件實現(xiàn)的技術功能任務，例如：

• 用Easy Motion Control實現(xiàn)運動控制
• 用STEP 7塊或標準／模塊化PID控制實時軟件解決閉環(huán)控制任務

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 加強過程診斷能力。

通過CPU內置的通訊設備，無需其它組件即可實現(xiàn)網(wǎng)絡自動化解決方案．

CPU 319-3 PN/DP 裝配有：

• 通過附加的ERTEC 400 ASIC實現(xiàn)多處理器系統(tǒng)，滿足PROFINET通訊
• 極高的處理性能和通訊性能
• 2 MB RAM(可存儲約 680 K 條指令)；
  通過擴展RAM執(zhí)行用戶程序，可以顯著提高用戶程序的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴展能力;
  多達 32 個模塊，（4排結構）
• MPI/DP 組合接口；
  第1個內置 DP 接口可以多同時建立 32 個與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  MPI 可以通過“全局數(shù)據(jù)通訊”與多32個CPU組建簡單的網(wǎng)絡。
  該接口可從MPI接口重新設置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標準。這將增加 DP V1 標準從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• DP 接口；
  第2個內置 DP 接口可以多同時建立 32 個與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  DP接口可作為DP主站或DP從站使用。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標準。這將增加 DP V1 標準從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• 以太網(wǎng)接口；
  CPU 319-3 PN/DP 的第 3 個集成接口是一個基于以太網(wǎng) TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機。它支持下列協(xié)議：
  • S7通訊用于在SIMATIC控制器間進行數(shù)據(jù)通訊
  • PG/OP 通訊，用于通過 STEP 7 進行編程、調試和診斷
  • 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊
  • 在PROFINET上實現(xiàn)開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊
  • SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設備進行通訊

CPU 314 安裝有：

• 微處理器;
  處理器對每條二進制指令的處理時間大約為 60 ns，每個浮點預算的時間為 0.59 μs。
• 擴展存儲器;
  與執(zhí)行相關的程序段的 128 KB 高速 RAM（相當于約 42 K 指令）可以為用戶程序提供足夠的空間；
  SIMATIC 微型存儲卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲器，還允許將項目（包括符號和注釋）存儲在 CPU 中。
• 靈活的擴展能力;
  多達 32 個模塊，（4排結構）
• MPI多點接口;
  集成的 MPI 接口多可以同時建立與 S7-300/400 或編程設備、PC、OP 的 12 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預留一個連接。通過“全局數(shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來建立多16個CPU組成的簡單網(wǎng)絡。

CPU 315-2 DP 是一個帶有大中型程序存儲器和 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU。除了集中式 I/O 結構外，它還可用于分布式自動化結構。

它在 SIMATIC S7-300 中經(jīng)常被用作標準 PROFIBUS DP 主站。 該 CPU 也被用作分布式智能設備（DP從站）。

它已經(jīng)依照量化框架作了，以便使用 SIMATIC 工程工具，如：

• 用SCL編程
• 用S7-GRAPH進行順序控制編程

另外，CPU 為采用軟件來實現(xiàn)一些簡單的工藝任務提供了一個理想的平臺，例如：

• 簡單的運動控制
• 使用 STEP 7 塊或運行軟件“標準/模塊化PID控制” 來實現(xiàn)閉環(huán)控制任務的解決方案

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以實現(xiàn)擴展過程診斷。