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詳細(xì)介紹

一個方案，3 個平臺

自動化系統(tǒng)主要通過以下特性來識別：

• 系統(tǒng)特定的特性，如功能和工程
• 硬件相關(guān)特性，如性能、設(shè)計(jì)和可擴(kuò)展性

但是，機(jī)械工程需求差異非常大，取決于具體的機(jī)器型號。

每個硬件平臺在特定應(yīng)用中使用時都有其優(yōu)點(diǎn)。

不同的平臺之間還可以非常輕松地進(jìn)行組合，這是模塊化機(jī)器和設(shè)備的突出優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閱蝹�的硬件平臺總是具有相同的系統(tǒng)特性，即不論使用什么平臺，功能和工程總是一樣。

PROFIBUS 或 PROFINET 可以用來創(chuàng)建驅(qū)動和 I/O 之間的遠(yuǎn)程連接。

PROFINET/PROFIBUS 還可以用于 HMI 設(shè)備（如 SIMATIC HMI 或 SIMATIC S7 之類的上位控制器）之間的通信。這就意味著，SIMATIC HMI 面板以及安裝有 WinCC 的 PC 可以用作操作員系統(tǒng)。甚至第 3 方應(yīng)用也可以通過 OPC 接口與 SIMOTION 進(jìn)行通信。

SIMOTION D – 緊湊型，集成在驅(qū)動中

在 SIMOTION D 中，SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驅(qū)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制模塊中。因此，整個系統(tǒng)（包括開環(huán)控制和驅(qū)動）都極其緊湊且響應(yīng)快速。

SIMOTION D 提供兩種型號：

• SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)，也可選配多軸（模塊型）
• SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)，四種性能型號多提供 128 軸（書本型）

這種性能細(xì)分確保大程度的可擴(kuò)展性和靈活性。應(yīng)用領(lǐng)域從單軸機(jī)器到高性能的多軸機(jī)器。為了實(shí)現(xiàn)可視化和操作，SIMATIC HMI 設(shè)備可通過 PROFIBUS、以太網(wǎng)或 PROFINET 進(jìn)行連接，具體取決于SIMOTION D 的型號。通過 PROFINET 或 PROFIBUS 來連接分布式 I/O。

SIMOTION C – 模塊化和靈活性

SIMOTION C 是采用 SIMATIC S7-300 設(shè)計(jì)的運(yùn)動控制器。

其提供兩種型號，接口不同，但運(yùn)動控制功能或性能都相同。除了已經(jīng)集成的 I/O 外，兩種控制器還可通過 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模塊加以擴(kuò)展。

SIMOTION C240 是采用模擬量設(shè)定值接口和步進(jìn)驅(qū)動器的應(yīng)用的理想解決方案。它具有四個內(nèi)置驅(qū)動器和編碼器接口，非常適合機(jī)器改裝項(xiàng)目。

SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的機(jī)器自動化項(xiàng)目。這種控制器具有三個 PROFINET 端口，除支持 TCP/IP 和 RT 通信外，還支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能夠操作采用 PROFIdrive 行規(guī)的 PROFINET 驅(qū)動器以及 PROFINET I/O（如高速 SIMATIC ET 200SP）。

兩種型號都另外配備兩個 PROFIBUS 接口，通過這兩個接口可以連接支持 PROFIdrive 行規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) I/O 的驅(qū)動。除此以外，兩個控制器還具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，從而提供更多的通信選項(xiàng)。

SIMOTION P – 對其他任務(wù)開放

SIMOTION P 是基于 PC 的運(yùn)動控制系統(tǒng)，具有兩種型號：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  處理器：高性能 Intel i3 處理器
  存儲器：內(nèi)部 CFast/外部可訪問 CFast 
  操作系統(tǒng)：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（標(biāo)準(zhǔn)型）
  處理器：高性能型 Intel i7 處理器
  存儲器：內(nèi)置固態(tài)硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast
  操作系統(tǒng)：Windows 7 Ultimate

由于 PC 中不含旋轉(zhuǎn)部件，SIMOTION P320-4 系統(tǒng)適用于惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。兩個 PC 都配有針對 SIMOTION 的常見實(shí)時擴(kuò)展系統(tǒng)。這就意味著，除了 SIMOTION 機(jī)器應(yīng)用程序以外，還可能隨時運(yùn)行其他 PC 應(yīng)用程序，例如 SIMOTION 工程系統(tǒng)、操作員應(yīng)用程序、過程數(shù)據(jù)例程或標(biāo)準(zhǔn)的 PC 應(yīng)用程序。

借助其的處理器性能，SIMOTION P350-4 特別適合對性能要求較高的應(yīng)用（如具有高動態(tài)配置和壓力控制回路的液壓應(yīng)用）。

SIMOTION P320-4 特別適合惡劣的操作環(huán)境。由于其尺寸小，因此對于許多可用空間有限并且需要設(shè)計(jì)非常堅(jiān)固的應(yīng)用均是佳選擇。

SIMOTION P320-4 可通過各種不同的 SIMOTION 工業(yè)平板顯示器來操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小，既可以使用鍵盤和鼠標(biāo)，也可以使用觸摸屏進(jìn)行操作。

這兩個型號都標(biāo)配有一個現(xiàn)場總線接口，其形式為集成式 PROFINET 接口（3 個端口）。IsoPROFIBUS board 板可安裝在擴(kuò)展插槽內(nèi)以實(shí)現(xiàn) PROFIBUS 應(yīng)用。IsoPROFIBUS 板具有兩個附加 PROFIBUS 接口。

• 基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
• 用于在具有增安要求的工廠中建立故障安全型自動化系統(tǒng)
• 安全等級可達(dá) SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 分布式故障安全 I/O 模塊可通過集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 進(jìn)行連接
• 也可以集中式連接 ET200M 故障安全型 I/O 模塊
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可集中式和分布式使用，滿足非安全應(yīng)用

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲卡(MMC)。

CPU 315F-2 DP支持建立一個故障安全自動化系統(tǒng)，以滿足不斷增長的安全需要，特別適用于生產(chǎn)工程。

包括故障安全I(xiàn)/O模塊的分布式I/O站可以通過內(nèi)置的 PROFIBUS DP 接口連接。ET 200M故障安全型I/O模塊可以滿足安全相關(guān)的應(yīng)用。

F CPU與故障安全I(xiàn)/O模塊之間的安全相關(guān)通訊通過PROFIsafe實(shí)現(xiàn)。

CPU 315F-2 DP 具有以下特點(diǎn)：

• 微處理器；
  處理器處理一條二進(jìn)制指令的時間為 50 ns；處理每個浮點(diǎn)運(yùn)算的時間為 0.45 μs。
• 存儲器：
  384 KB 高速 RAM，用于安全型程序段和標(biāo)準(zhǔn)程序段；如果執(zhí)行安全型程序段，則必須考慮增加的存儲器空間要求（5 倍以上）。 在 384 KB RAM 中，128KB 數(shù)據(jù)存儲器可用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。SIMATIC 微型存儲卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲器，還允許將項(xiàng)目（包括符號和注釋）存儲在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力：
  多可以多達(dá) 32 個模塊，（4 層配置）
• MPI 多點(diǎn)接口：
  集成 MPI 接口多可以同時建立與 S7-300/400 或編程器、PC、操作員面板的 16 路連接。在這些連接中，始終分別為 編程器和操作員面板各保留一個連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，MPI 可以用來建立多 16 個 CPU 組成的簡單網(wǎng)絡(luò)。
• PROFIBUS DP 接口： 
  帶有 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 315F-2 DP 可以用來建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)。 從用戶的角度，以處理集中式 I/O 的相同方式（相同的組態(tài)、編址和編程）處理分布式 I/O。
  通過集成式 PROFIBUS DP 接口，可以連接帶有故障安全 I/O 模塊的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模塊還可以安裝在安全型中央組態(tài)中。 
  基于 PROFIsafe 行規(guī)執(zhí)行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模塊之間的安全通信。

• 密碼保護(hù)；
  通過密碼，可保護(hù)用戶程序免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。
• 診斷緩沖區(qū)；
  后 500 個出錯和中斷事件保存在緩沖區(qū)中，供診斷用。
• 免維護(hù)數(shù)據(jù)備份；
  如果發(fā)生斷電，則可通過 CPU 將所有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動寫入 SIMATIC 微型存儲卡中，且將在再次通電時保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及 CPU 的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI 多點(diǎn)接口；
  確定站地址
• 重啟動/循環(huán)時間特性；
  大循環(huán)時間以及負(fù)載限制，以及自檢測功能
• 時鐘位存儲器；
  設(shè)定地址
• 保護(hù)等級；
  設(shè)置訪問程序和數(shù)據(jù)的權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報警的處理和范圍
• 監(jiān)視器中斷；
  設(shè)定周期時間
• 時鐘中斷；
  設(shè)定起始日期、起始時間和間隔周期。
• PROFIBUS DP 主站/從站接口；
  用戶自定義的地址分配，用于分布式 I/O

信息和顯示功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  LED 指示硬件、編程、時間或 I/O 故障以及操作狀態(tài)（如 RUN、STOP 和啟動）。
• 測試功能；
  使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  通過編程器以文本形式為用戶提供存儲能力信息、CPU 的運(yùn)行模式，以及主存儲器和裝載存儲器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。

集成通信功能

• 編程器/OP 通信
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信
• S7 基本通信
• S7 通信（僅器）
• 路由
• 數(shù)據(jù)記錄路由

通信

通過 PROFIBUS DP 執(zhí)行中央控制器與分布式站之間的安全型通信和標(biāo)準(zhǔn)通信。 專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī)PROFIsafe 支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報文幀中傳送安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個軟件塊裝載到 CPU 中。

系統(tǒng)功能

CPU 為診斷、參數(shù)設(shè)置、同步、報警、時間測量等提供了多種系統(tǒng)功能。
更多詳情，參見手冊。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號模塊中。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)來監(jiān)視輸入和輸出信號。

CPU通過周期性自檢、命令測試以及基于邏輯和時間的程序執(zhí)行檢測，檢查控制器運(yùn)行的正確性。此外，通過“活躍標(biāo)志（sign-of-life）”請求，還可以對 I/O 進(jìn)行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個故障時，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 運(yùn)行版授權(quán)。

編程

CPU 315F-2 DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同。通過諸如 STEP 7 編程工具可創(chuàng)建非安全型用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對與安全型程序段進(jìn)行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。

具有安全功能的 F 程序以 F-FBD 或 F-LAD 方式進(jìn)行創(chuàng)建，或利用 F 庫中的特殊功能塊進(jìn)行創(chuàng)建。使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定工廠無關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡化了驗(yàn)收測試。無須使用其它工具，程序員就可以對安全型應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)。

SINAMICS S120 驅(qū)動器概述

一個方案，3 個平臺

自動化系統(tǒng)主要通過以下特性來識別：

• 系統(tǒng)特定的特性，如功能和工程
• 硬件相關(guān)特性，如性能、設(shè)計(jì)和可擴(kuò)展性

但是，機(jī)械工程需求差異非常大，取決于具體的機(jī)器型號。

每個硬件平臺在特定應(yīng)用中使用時都有其優(yōu)點(diǎn)。

不同的平臺之間還可以非常輕松地進(jìn)行組合，這是模塊化機(jī)器和設(shè)備的突出優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閱蝹�的硬件平臺總是具有相同的系統(tǒng)特性，即不論使用什么平臺，功能和工程總是一樣。

PROFIBUS 或 PROFINET 可以用來創(chuàng)建驅(qū)動和 I/O 之間的遠(yuǎn)程連接。

PROFINET/PROFIBUS 還可以用于 HMI 設(shè)備（如 SIMATIC HMI 或 SIMATIC S7 之類的上位控制器）之間的通信。這就意味著，SIMATIC HMI 面板以及安裝有 WinCC 的 PC 可以用作操作員系統(tǒng)。甚至第 3 方應(yīng)用也可以通過 OPC 接口與 SIMOTION 進(jìn)行通信。

SIMOTION D – 緊湊型，集成在驅(qū)動中

在 SIMOTION D 中，SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驅(qū)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制模塊中。因此，整個系統(tǒng)（包括開環(huán)控制和驅(qū)動）都極其緊湊且響應(yīng)快速。

SIMOTION D 提供兩種型號：

• SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)，也可選配多軸（模塊型）
• SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)，四種性能型號多提供 128 軸（書本型）

這種性能細(xì)分確保大程度的可擴(kuò)展性和靈活性。應(yīng)用領(lǐng)域從單軸機(jī)器到高性能的多軸機(jī)器。為了實(shí)現(xiàn)可視化和操作，SIMATIC HMI 設(shè)備可通過 PROFIBUS、以太網(wǎng)或 PROFINET 進(jìn)行連接，具體取決于SIMOTION D 的型號。通過 PROFINET 或 PROFIBUS 來連接分布式 I/O。

SIMOTION C – 模塊化和靈活性

SIMOTION C 是采用 SIMATIC S7-300 設(shè)計(jì)的運(yùn)動控制器。

其提供兩種型號，接口不同，但運(yùn)動控制功能或性能都相同。除了已經(jīng)集成的 I/O 外，兩種控制器還可通過 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模塊加以擴(kuò)展。

SIMOTION C240 是采用模擬量設(shè)定值接口和步進(jìn)驅(qū)動器的應(yīng)用的理想解決方案。它具有四個內(nèi)置驅(qū)動器和編碼器接口，非常適合機(jī)器改裝項(xiàng)目。

SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的機(jī)器自動化項(xiàng)目。這種控制器具有三個 PROFINET 端口，除支持 TCP/IP 和 RT 通信外，還支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能夠操作采用 PROFIdrive 行規(guī)的 PROFINET 驅(qū)動器以及 PROFINET I/O（如高速 SIMATIC ET 200SP）。

兩種型號都另外配備兩個 PROFIBUS 接口，通過這兩個接口可以連接支持 PROFIdrive 行規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) I/O 的驅(qū)動。除此以外，兩個控制器還具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，從而提供更多的通信選項(xiàng)。

SIMOTION P – 對其他任務(wù)開放

SIMOTION P 是基于 PC 的運(yùn)動控制系統(tǒng)，具有兩種型號：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  處理器：高性能 Intel i3 處理器
  存儲器：內(nèi)部 CFast/外部可訪問 CFast 
  操作系統(tǒng)：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（標(biāo)準(zhǔn)型）
  處理器：高性能型 Intel i7 處理器
  存儲器：內(nèi)置固態(tài)硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast
  操作系統(tǒng)：Windows 7 Ultimate

由于 PC 中不含旋轉(zhuǎn)部件，SIMOTION P320-4 系統(tǒng)適用于惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。兩個 PC 都配有針對 SIMOTION 的常見實(shí)時擴(kuò)展系統(tǒng)。這就意味著，除了 SIMOTION 機(jī)器應(yīng)用程序以外，還可能隨時運(yùn)行其他 PC 應(yīng)用程序，例如 SIMOTION 工程系統(tǒng)、操作員應(yīng)用程序、過程數(shù)據(jù)例程或標(biāo)準(zhǔn)的 PC 應(yīng)用程序。

借助其的處理器性能，SIMOTION P350-4 特別適合對性能要求較高的應(yīng)用（如具有高動態(tài)配置和壓力控制回路的液壓應(yīng)用）。

SIMOTION P320-4 特別適合惡劣的操作環(huán)境。由于其尺寸小，因此對于許多可用空間有限并且需要設(shè)計(jì)非常堅(jiān)固的應(yīng)用均是佳選擇。

SIMOTION P320-4 可通過各種不同的 SIMOTION 工業(yè)平板顯示器來操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小，既可以使用鍵盤和鼠標(biāo)，也可以使用觸摸屏進(jìn)行操作。

這兩個型號都標(biāo)配有一個現(xiàn)場總線接口，其形式為集成式 PROFINET 接口（3 個端口）。IsoPROFIBUS board 板可安裝在擴(kuò)展插槽內(nèi)以實(shí)現(xiàn) PROFIBUS 應(yīng)用。IsoPROFIBUS 板具有兩個附加 PROFIBUS 接口。

數(shù)據(jù)在存儲器中存取的方式

1．位、字節(jié)、字和雙字

二進(jìn)制數(shù)的1位（bit）只有0和1兩種不同的取值，可用來表示開關(guān)量（或稱數(shù)字量）的兩種不同的狀態(tài)，如觸點(diǎn)的斷開和接通，線圈的通電和斷電等。如果該位為1，則表示梯形圖中對應(yīng)的編程元件的線圈“得電”，其常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開，以后稱該編程元件為1狀態(tài)，或稱該編程元件ON。反之亦反。

8位二進(jìn)制數(shù)組成1個字節(jié)（Byte），其中的第0位為低位（LSB），第7位為高位（MSB）。兩個字節(jié)組成1個字（Word），兩個字組成1個雙字。

2．?dāng)?shù)據(jù)的存取方式

（1）“位”存取方式：位存儲單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成，如I3.2，其中的區(qū)域標(biāo)識符“I”表示輸入（Input），字節(jié)地址為3，位地址為2。如圖：

這種存取方式稱為“字節(jié)·位”尋址方式。

（2）“字節(jié)”存取方式：輸入字節(jié)IB3（Byte）由I3.0~I3.7這8位組成。

（3）“字”存取方式：相鄰的兩個字節(jié)組成一個字，一個字中的兩個字節(jié)的地址必須連續(xù)，且低位字節(jié)在一個字中應(yīng)該是高8位，高位字節(jié)在一個字中應(yīng)該是低8位。IW14表示由IB14和IB15組成的1個字，IW14中的I為區(qū)域標(biāo)識符，W表示字（Word），14為起始字節(jié)的地址。IW14中的IB14應(yīng)該是高8位，IB15應(yīng)該是低8位。

（4）“雙字”存取方式：相鄰的四個字節(jié)表示一個雙字，四個字節(jié)的地址必須連續(xù)。低位字節(jié)在一個雙字中應(yīng)該是高8位。ID12表示由IB12~IB15組成的雙字，I為區(qū)域標(biāo)識符，D表示存取雙字（Double Word），12為起始字節(jié)的地址。ID12中的IB12應(yīng)該是高8位，IB15應(yīng)該是低8位。

全模塊化連接模塊是 SIMATIC S7-300/400 的標(biāo)準(zhǔn)連接模塊，其作用在于外圍設(shè)備方便、快捷、準(zhǔn)確地連接到 SIMATIC S7-300/400 上。

• 前連接器模塊、連接電纜和連接模塊插入方便。
• 快速和低成本布線
• 前連接器模塊或數(shù)字和模擬信號連接模塊可連接電源電壓。
• 減少了配線錯誤，增強(qiáng)了機(jī)柜布線的條理性
• 數(shù)字信號通過單字節(jié)或雙字節(jié)分配。
• 可以單獨(dú)更換每個部件。
• 每條電纜的長度可進(jìn)行配置，不必截?cái)�，或者直接使用預(yù)裝電纜。

連接前連接器模塊時，請注意以下事項(xiàng)：

每字節(jié)的綜合電流小于4 A，

外部電源電壓的正極與該連接模塊連接， 使電源電壓通過連接電纜傳送。 考慮到連接電纜的載流能力，綜合電流不得超過4 A/byte。

當(dāng)每字節(jié)的綜合電流大于4 A時

需單獨(dú)增加電纜傳送高于4 A的綜合電流， 該增加電纜連接于前連接器的特殊連接插座上。