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.1 引言
自動(dòng)化領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展主流趨勢(shì)是基于PLC集成的解決方案。在實(shí)現(xiàn)若干復(fù)雜工藝功能和運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用中，基于PLC的機(jī)電一體化1）解決方案得到了迅速的推廣，它既能為用戶提供更加靈活和更加效能的機(jī)械設(shè)備，也能大大地節(jié)約制造成本。因此，機(jī)電一體化的理念正逐漸地貫徹到越來越多的項(xiàng)目規(guī)劃和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。
在機(jī)電一體化方案中，注重運(yùn)動(dòng)控制的工藝功能在自動(dòng)化系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門子的Technology CPU（或稱T CPU）實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)SIMATIC CPU中集成工藝和運(yùn)動(dòng)控制功能，它不僅可*地執(zhí)行開環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制的任務(wù)，而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動(dòng)化）環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動(dòng)家族的一員，SINAMICS S120是滿足機(jī)器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動(dòng)，憑借其擴(kuò)展性和靈活性，可廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。

1）機(jī)電一體化（Mechatronics），結(jié)合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科，常用于制造業(yè)的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。

1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制和標(biāo)準(zhǔn)控制相結(jié)合的典型應(yīng)用中；CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產(chǎn)品的所有功能，還提供了額外的故障安全功能，可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)控制、運(yùn)動(dòng)控制和安全相關(guān)控制相結(jié)合的綜合應(yīng)用之中。

圖1 T CPU產(chǎn)品家族

T CPU包括以下部分：

• SIMATIC CPU 31x-2DP
• 符合PLCopen認(rèn)證的運(yùn)動(dòng)控制功能
• 工藝組態(tài)（工藝對(duì)象、軸組態(tài)、工藝工具等）

系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)證的功能塊簡(jiǎn)化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對(duì)所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時(shí)處理多達(dá)32個(gè)（對(duì)于315T-2DP）或64個(gè)（對(duì)于317T（F）-2DP）工藝對(duì)象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。

1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對(duì)定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動(dòng)控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡(jiǎn)單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動(dòng)器）和DC/AC（多軸驅(qū)動(dòng)器）。
更多S120產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能zui為強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個(gè)用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動(dòng)化平臺(tái)，其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲(chǔ)備。
S7-400
中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC
可滿足要求極為苛刻的任務(wù)的解決方案
全面的模塊和各種性能等級(jí) CPU 可針對(duì)具體自動(dòng)化任務(wù)進(jìn)行*調(diào)整
可實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，適用十分靈活
連接方便
*通信和聯(lián)網(wǎng)功能
操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不含風(fēng)扇
任務(wù)增加時(shí)可順利擴(kuò)展
多重計(jì)算：
多個(gè) CPU 在一個(gè) S7-400 *控制器中同時(shí)運(yùn)行。
多重計(jì)算功能可對(duì) S7-400 的總體性能進(jìn)行分配。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開環(huán)控制、計(jì)算或通信）進(jìn)行拆分并分配給不同的 CPU?？梢詾槊總€(gè) CPU 分配自己的 I/O。
模塊化：
通過功能強(qiáng)大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實(shí)現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運(yùn)動(dòng)控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場(chǎng)總線。另外，還可以實(shí)現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
工程組態(tài)和診斷：
結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對(duì) S7-400 進(jìn)行組態(tài)和編程，尤其對(duì)于采用高性能工程組件的廣泛自動(dòng)化任務(wù)。為此，可以使用高級(jí)語(yǔ)言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。
6.s7-200系列PLC
SIMATIC 控制器
SIMATIC 控制器有多種多樣，包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，無論什么要求，它都能滿足要求。
這些控制器的共同特點(diǎn)是，在zui小的空間里壓縮了zui大處理能力，能滿足zui苛刻的機(jī)械和氣候條件、高速及可擴(kuò)展性等要求。
這種分級(jí)的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在。

信號(hào)模塊是 SIMATIC S7-300 進(jìn)行過程操作的接口。S7-300 模塊范圍的多面性允許模塊化自定義，以滿足zui多變的任務(wù)。
S7-300 支持多面性技術(shù)任務(wù)，并提供詳盡的通訊選項(xiàng)。除了具有集成功能和接口的 CPU，在 S7-300 設(shè)計(jì)中還有各種針對(duì)技術(shù)和通訊的特殊模塊。
西門子S7-300信號(hào)模塊優(yōu)勢(shì)
安裝簡(jiǎn)便
通過前端連接器連接傳感器/執(zhí)行器?？墒褂靡韵逻B接方式進(jìn)行連接：
螺釘型接線端子
彈簧型接線端子
快速連接（絕緣穿刺）
更換模塊后，只需將連接器插入相同類型的新模塊中，并保留原來的布線。前端連接器的編碼可避免發(fā)生錯(cuò)誤。
快速連接
連接 SIMATIC TOP 更加簡(jiǎn)單、快速（不是緊湊 CPU 的板載 I/O）。可使用預(yù)先裝配的帶有單個(gè)電纜芯的前端連接器，和帶有前端連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統(tǒng)。
高組裝密度
模塊中為數(shù)眾多的通道使 S7-300 實(shí)現(xiàn)了節(jié)省空間的設(shè)計(jì)?？墒褂妹總€(gè)模塊中有 8 至 64 個(gè)通道（數(shù)字量）或 2 至 8 個(gè)通道（模擬量）的模塊。
簡(jiǎn)單參數(shù)化
使用 STEP 7 對(duì)這些模塊進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)化，并且不需要進(jìn)行不便的轉(zhuǎn)換設(shè)置。數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)叫碌哪K，避免發(fā)生任何設(shè)置錯(cuò)誤。使用新模塊時(shí)，無需進(jìn)行軟件升級(jí)?？筛鶕?jù)需要復(fù)制組態(tài)信息，例如用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器。返回頁(yè)首
西門子S7-300信號(hào)模塊設(shè)計(jì)和功能
許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項(xiàng)任務(wù)的要求，準(zhǔn)確提供輸入/輸出。
數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)量、電壓和電流范圍、電氣隔離、診斷和警報(bào)功能等方面都存在著差別。在這里提到的所有模塊范圍中，SIPLUS 組件可用于擴(kuò)展的溫度范圍 -25… 60°C 和有害的空氣/冷凝。
診斷、中斷
許多模塊還會(huì)監(jiān)控信號(hào)采集（診斷）和從過程（過程中斷）中傳回的信號(hào)。這樣便可對(duì)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（例如斷線或短路）以及任何過程事件（例如數(shù)字輸入時(shí)的上升邊或下降邊）立刻做出反應(yīng)。使用 STEP 7，即可輕松對(duì)控制器的響應(yīng)進(jìn)行編程。
模塊
用于測(cè)試和仿真時(shí)，模擬量模塊可插入到 S7-300。該模塊通過 LED 轉(zhuǎn)換和指示輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼器信號(hào)的模擬。
該模塊可插入到任何地方（不必遵守插槽規(guī)則）。該虛擬模塊為未組態(tài)的信號(hào)模塊預(yù)留了一個(gè)插槽。稍后安裝該模塊時(shí)，整個(gè)組態(tài)的機(jī)械配置和地址分配均不會(huì)更改。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

• 連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器。
• 用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通信處理器
• 多點(diǎn)接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
  是一種經(jīng)濟(jì)有效的方案，可以同時(shí)連接編程器/PC、人機(jī)界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動(dòng)化系統(tǒng)。

PROFIBUS DP進(jìn)行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

以下設(shè)備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-300
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S7-400
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC C7 
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
• SIMATIC 505

出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個(gè)。

以下設(shè)備可作為從站連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• S7-300，通過 CP 342-5
• CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
• 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通過 PROFINET IO 進(jìn)行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進(jìn)行連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

通過 AS-Interface 進(jìn)行過程通信

S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請(qǐng)參見通信處理器。

通過 CP 或集成接口（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經(jīng)濟(jì)有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動(dòng)化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
• 打印機(jī)西門子S7-300SM321模塊
• 機(jī)器人控制
• 掃描器，條碼閱讀器，等

特殊功能塊包括在通信功能手冊(cè)的供貨范圍之內(nèi)。