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信號模塊是 SIMATIC S7-300 與過程相連的接口。
大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供每種任務所需的輸入/輸出。
數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報警功能等方面有所不同。
對于在此列舉的所有模塊系列,SIPLUS 部件也可應用在擴展溫度范圍 -25 - 60℃ 以及腐蝕性環(huán)境/冷凝環(huán)境中。
另外,面向安全的應用中還可使用故障安全模塊。
西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網(wǎng)絡通信能力,功能更強,可靠性更高。S7系列PLC產品可分為微型PLC(如S7-200),小規(guī)模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
1.SIMATIC S7-200 PLC
S7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業(yè),各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行,或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。
S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。
2.SIMATIC S7-300 PLC
S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結構,具備高速(0.6~0.1μs)的指令運算速度;用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術運算;一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值;方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內,人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù),S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送;CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時,模塊更換,等等);多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密,防止未經(jīng)允許的復制和修改;S7-300 PLC設有操作方式選擇開關,操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出,當鑰匙拔出時,就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能,S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能,這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng);串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng);多點接口(MPI)集成在CPU中,用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。
3. SIMATIC S7-400 PLC
S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。
S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計,可靠耐用,同時可以選用多種級別(功能逐步升級)的CPU,并配有多種通用功能的模板,這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時,只要適當?shù)卦黾右恍┠0?,便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。
4. 工業(yè)通訊網(wǎng)絡
通訊網(wǎng)絡是自動化系統(tǒng)的支柱,西門子的全集成自動化網(wǎng)絡平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的*性通訊,“SIMATIC NET"是全部網(wǎng)絡系列產品的總稱,他們能在工廠的不同部門,在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù),有標準的接口并且相互之間*兼容。
5. 人機界面(HMI)硬件
HMI硬件配合PLC使用,為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示,主要有文本操作面板TD200(可顯示中文),OP3,OP7,OP17等;圖形/文本操作面板OP27,OP37等,觸摸屏操作面板TP7,TP27/37,TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。個人計算機(PC)也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件(如ProTool)組態(tài)才能配合PLC使用。
6. SIMATIC S7工業(yè)軟件
西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類:
(1)編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具,STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。
(2)基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器(PLC)運行用戶的程序,運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC,一種是軟件PLC,在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC(在用戶計算機上安裝一個PC卡),它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器*兼容,其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具(如STEP 7),編制的程序既可運行在WinAC上,也可運行在S7系列處理器上。
(3)人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面(HMI)或SCADA系統(tǒng),支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種,一種是應用于機器級的ProTool,另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。
ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài),從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài),如:OP3,OP7,OP17,TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產品,ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件,其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。
WinCC是一個真正開放的,面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)軟件,可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單,系統(tǒng)可靠性高,與STEP 7功能集成,可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng),節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設計適合于廣泛的應用,可以連接到已存在的自動化環(huán)境中,有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力,其的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產過程。
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數(shù)據(jù)通訊概述
---- S7-300 具有多樣的通訊方式。
用全局數(shù)據(jù)通訊進行聯(lián)網(wǎng)的CPU之間數(shù)據(jù)包周期的交換
用通訊功能塊對網(wǎng)絡其他站點進行由事件驅動的通訊。
- 對于聯(lián)網(wǎng),可以使用MPI, PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)。
- 全局數(shù)據(jù),通過全局數(shù)據(jù)通訊服務,聯(lián)網(wǎng)的CPU可以相互之間周期性地交換數(shù)據(jù)。(大到4gd包,每包有22字節(jié)/周期)。例如:一個CPU可以訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、存儲位和過程映象。全局數(shù)據(jù)通訊只可以通過MPI進行。在step7中的GD表中進行組態(tài)。
-通訊功能,對S7/M7/C7的通訊服務可以使用系統(tǒng)內部塊建立起來。
通過MPI的標準通訊
擴展通訊通過MPI、K總線、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)(S7-300只能作為服務器)
對于s5系列及第三方的通訊服務,可以使用非駐留塊建立。
通過PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)S5兼容的通訊
通過PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)標準通訊 (第三方設備)
---- 與全局數(shù)據(jù)進行對比,必須為通訊功能建立通訊連接。
通過CP的數(shù)據(jù)通訊(點對點)
---- 用CP 340/CP 341通訊處理模塊可以建立起經(jīng)濟而方便的點到點鏈。在3種通訊接口的基礎上,有多種通訊協(xié)議可以使用。
通過多點接口(MPI) 的數(shù)據(jù)通訊
---- 多點接口(MPI)通訊口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于簡單聯(lián)網(wǎng)。
MPI能同時連接幾個帶 STEP 7的編程器/PC、人機界面(HMI)
全局數(shù)據(jù)
聯(lián)網(wǎng)的CPU可以利用全局數(shù)據(jù)(GD)服務,周期性地相互進行數(shù)據(jù)交換。 (每個程序周期多允許16個GD包,每包多64字節(jié))。S7-300 cpu每次多可以交換4個含22個字節(jié)的數(shù)據(jù)包,而且多可以有16個CPU參與數(shù)據(jù)交換(用step7 v4.x以上版編程軟件)。全局數(shù)據(jù)通訊只能通過MPI接口。
內部通訊總線(K-總線)
CPU的MPI是直接與S7-300的K總線連接。即可以用k總線接口從編程器直接通過MPI對FM/CP模塊進行編址。
功能強大的通訊技術
- 多32個MPI站
- 每個CPU多有8個動態(tài)通
- 訊連接用于與SIMATIC S7/M7 300/ 400、C7進行標準通訊
- 每個CPU多有4個靜態(tài)通訊連接用于與編程器、PC機、SIMATIC HMI系統(tǒng)和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7進行擴展通訊 。
- 數(shù)據(jù)傳輸速度187.5千位/秒或12兆位/秒
靈活的擴展能力
用下列可靠的部件來配置MPI通訊:LAN電纜,LAN連接器和 RS 485中繼器均采用PROFIBUS和"分布式 I/O"系列產品。這些部件保證了的配置。例如,在任意兩個給定的MPI節(jié)點之間可串聯(lián)多10個中繼器來跨越長距離。
通過CP進行數(shù)據(jù)通訊(PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng))
---- 可通過CP 342/343通訊處理器將SIMATIC S7-300與 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)相連。
---- 可連接的包括
SIMATIC S7-300 SIMATIC S7-400 SIMATIC S5-115U/H 編程器 個人計算機 SIMATIC HMI人機界面系統(tǒng)
| 數(shù)控系統(tǒng) 機械手控制系統(tǒng) 工業(yè)PC機 驅動控制器 非西門子裝置
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模板的診斷及過程監(jiān)視
---- S7-300有多種輸入/輸出模板具有智能功能:
對信號進行監(jiān)視 (診斷)
對過程信號進行監(jiān)視 (過程中斷)
診斷
---- 通過診斷可以確定模板所獲取的信號(例如數(shù)字量模板) 或模擬量處理 (例如模擬量模板) 是否正確。在診斷評估中,可參數(shù)化的診斷信息與不可參數(shù)化的診斷信息有區(qū)別。
---- 如果發(fā)送診斷信息(例如無編碼器電源),則模板執(zhí)行一個診斷中斷。此時CPU中斷執(zhí)行用戶程序,或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷,來處理相應的診斷中斷功能塊(OB 82)。
數(shù)字量輸入/輸出模板 |
診斷信息 | 可能的錯誤原因 | 診斷信息 | 可能的錯誤原因 |
無編碼器電源
無外部輔助電壓 無內部輔助電壓
熔斷器熔 斷模板參數(shù)錯誤 | 編碼器電源過載編碼器 電源與 M 短路 模板 L+ 無電壓 模板 L+ 無電壓內部模板 熔斷器損壞 內部模板熔斷器損壞 傳向模板的參數(shù)錯誤 | 看門狗故障 EPROM故障 RAM故障 過程報警丟失 | 高電磁干擾模板損壞 高電磁干擾模板損壞 高電磁干擾模板損壞 過程中斷到達時間快于CPU處理時間 |
模擬量輸入模板 |
診斷信息 | 可能的錯誤原因 | 診斷信息 | 可能的錯誤原因 |
無外部電壓 組態(tài)/參數(shù)錯誤 共模故障 斷線 | 模板L+無電壓 傳向模板的參數(shù)錯誤 輸入(M)與測量電路的參考 電勢差UCM太高 編碼器連接阻抗太高模板和傳感器之間斷線通道開路 | 測量范圍下溢 測量范圍上溢 | 輸入值低壓下限 |
模擬量輸入模板 |
診斷信息 | 可能的錯誤原因 | 診斷信息 | 可能的錯誤原因 |
無外部電壓 組態(tài)/參數(shù)錯誤 | 模板L+無電壓 傳向模板的參數(shù)錯誤 | 對地短路 斷線 | 輸出過載輸出QV與MANA短路 執(zhí)行器阻抗太高模擬與執(zhí)行器之間斷線通道開路 |
過程中斷 |
通過過程中斷,可以對過程信號進行監(jiān)視和響應。 數(shù)字量輸入模板 根據(jù)設置的參數(shù),模板可以對每個通道組進行過程中斷,可以選擇信號變化的上升沿、下降沿或兩個沿均可。CPU中斷執(zhí)行用戶程序,或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷,來處理相應的診斷中斷功能塊 (OB 40)。信號模板可以對每個通道的一個中斷進行暫存。 模擬量輸入模板 通過上限值和下限值定義一個工作范圍。模板將對測量值與這些限制值進行比較。如果超限,則執(zhí)行過程中斷。 CPU中斷執(zhí)行用戶程序,或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷,來處理相應的診斷中斷功能塊 (OB 40)。 |
S7-300、S7-300F總體技術規(guī)范 |
保護等級 | 符合IEC 529的IP 20 |
環(huán)境溫度 | 0 - 60oC 0 - 40oC |
相對濕度 | 5 - 95%,無凝結 |
大氣壓 | 750 - 1080 hPa |
隔離 | 500VDC測試電壓 1460VAC測試電壓 |
電磁兼容 | 符合EMC需求: 噪聲抑制 EN 50082-2,測試: IEC 801-2,ENV 50140,IEC 801-4,ENV 50141,IEC 801-5; 輻射干擾EN 50081-2,測試EN55011,*,第1組 |
機械強度 | IEC 68,2-6部分/10-58Hz; 恒定振幅 0.075mm; 58-150Hz,恒定加速度 1g; IEC 68,2-27部分/半波正弦: 沖擊強度:15g(峰值),持續(xù)時間11ms |
S7-300戶外型??傮w技術規(guī)范 |
氣候運行條件 |
溫度 | 水平安裝:-25oC-60oC 0 - 40oC 垂直安裝:-25oC-40oC |
相對濕度 | 5 - 95%,允許短時凝結 |
短時結冰 | -25oC-0oC,IEC 721 3-3,級別3K5 |
大氣壓 | 750 - 1080 hPa, 對應高度:-1000至2000m |
污染濃度 | SO2:<0.5ppm,相對濕度<60%,測試:10ppm,4天H2S:<0.1ppm,相對濕度<60%,測試:1ppm,4天 |
應用
SIMATIC S7-400是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。
模塊化及無風扇的設計,堅固耐用,容易擴展和廣泛的通訊能力,容易實現(xiàn)的分布式結構以及用戶友好的操作使SIMATIC S7-400成為中、高檔性能控制領域中可以選擇]的理想解決方案。
SIMATIC S7-400的應用領域包括:
通用機械工程 汽車工業(yè) 立體倉庫 機床與工具 過程控制
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功能逐步升級的多種級別的CPU,帶有各種用戶友好功能的種類齊全的功能模板,使用戶能夠構成的解決方案,滿足自動化的任務要求。
當控制任務變得更加復雜時,任何時候控制系統(tǒng)都可以逐步升級,而不多的添加額外的模板。
設計綜述
S7-400自動化系統(tǒng)采用模塊化設計。它所具有的模板的擴展和配置功能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合。 一個系統(tǒng)包括:電源模板,*處理單元(CPU),各種信號模板(SM),通訊模板(CP),功能模板(FM),接口模板(IM),SIMATIC S5模板。
系統(tǒng)安裝
簡單的設計系統(tǒng)使S7-400用途廣泛、靈活、適用性強。
擴展
多有21個擴展單元(EU)都可以連接到*控制器(CC);通過接口模板連接(IM);集中式擴展;用EU進行分布式擴展;用ET 200進行遠程擴展。
功能
通訊
SIMATIC S7-400作為DP主站,可通過集成在SIMATIC S7-400 CPU上的PROFIBUS -DP接口(選件)