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1 SIMATIC 控制器 用于所有自动化任务的创新解决方案 产品手册 SIMATIC SIMATIC Controller 1

2 全集成自动化 ERP MES SIMATIC PCS 7 (DCS) SIMOTION SINUMERIK SIMATIC NET SIMATIC // PC SIMATIC HMI PROFIBUS PA SIMATIC SIMATIC I/O SINAMICS HART IO-Link 西门子凭借其全集成自动化技术 (TIA), 成为唯一能够为所有行业提供统一自动化产品和系统的供应商 从原料入库至产品出库, 从现场级 控制级和制造执行系统 (MES) 直至企业资源计划 (ERP, 例如 :SAP) 的链接, 所有产品一应俱全 通过在 TIA 中集成安全功能, 标准自动化和安全相关自动化被集成到一个统一的完整系统中 客户获得的好处 : 可明显节约工厂建造者和操作者的成本 2 全集成自动化

3 目录 文本 SIMATIC 控制器 引言 产品范围 系统属性 工程组态 诊断 SIMATIC WinCC SCADA-System 通讯 安全工程 容错 Web 服务器 等时模式 工艺 人机界面 选型指南 SIAMTIC 模块化控制器 SIMATIC ET PROFIsafe PROFIsafe ASIsafe PROFINET PROFIBUS AS-Interface SIMATIC S SIMATIC S SIMATIC S7-400H SIMATIC 嵌入式自动化概述 SIMATIC S7-mEC-HMI/RTX SIMATIC Microbox 427B-HMI/RTX SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX KNX GAMMA instabus 作为全集成自动化的核心部分, SIMATIC 拥有大量标准化产品和系统, 例如我们在该手册中介绍的 SIMATIC 控制器 无论您愿意选择传统 PLC 还是更愿意选择嵌入式或基于 PC 的自动化解决方案, 我们丰富的 SIMATIC 控制器产品可提供所有领域的解决方案, 以及您所需要的各种性能和灵活性 多功能面板使用的 SIMATIC WinAC MP 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 SIMATIC WinAC RTX 技术数据 S7-300 信号模块 S7-400 信号模块 全集成自动化 3

4 引言 SIMATIC 控制器带您走向自动化之旅为了经济灵活地实现机器和设备的自动化, 您需要的是能适应各个应用领域的最佳解决方案 这种方案既要适用于工厂的建设和机械设备的生产, 也要适用于产品或过程工业, 同样也要适用于一次性生产或标准化生产 这种解决方案就是 : SIMATIC 控制器 客户的目标 : 在竞争中保持领先优势 当今市场瞬息万变, 产品的生命周期越来越短 无论是工厂的业主还是机械设备制造商, 都要面对越来越多也越来越严格的要求, 例如, 提高生产效率 遵守安全规章 优化诊断以及为所有规格和型号的机器进行维护和保养 您可以通过缩短机器运行周期或为其增添新功能提高机器生产效率 为了应对市场竞争的挑战, 您还必须最大程度地降低研发和生产成本, 尽可能缩短产品研发与交货时间 产品亮点 使用高速 CPU 实现更高的生产率, 同时还可将其用于复杂的计算和通讯任务 无故障地执行更多功能, 如用于运动控制的工艺功能 质量数据采集及中间归档, 或者与上层 MES 系统连接等 通过耐用型工业 PC 上开放式自动化实现更高的灵活性 机器结构更加紧凑 由于控制器外形尺寸更小, 包含集成功能以及进行无机柜运行等原因 缩短产品上市时间 由于采用高效的工程组态软件, 与全集成自动化的最优集成, 以及可方便地在所有 SIMATIC 控制器上重新使用的用户程序 节省安装和投入运行的时间与成本 得益于分布式自动化系统 符合更高的安全标准要求 一个系统可以同时用于标准环境和安全应用环境 更高的机器和设备可用性 具有容错配置和强大的诊断功能 SIMATIC 在全球 190 多个国家提供全面的支持与服务, 因此可在全球范围内适用 4 引言

5 制胜方略 : 基于全集成自动化的解决方案 全集成自动化涵盖所有行业所需的产品和系统, 范围广泛, 能够快速且低成本地提供独特的解决方案 各个独立的组成部分都能高效地发挥性能, 相互之间可以无缝集成 这样不仅可以大大缩短设计 测试和投入运行的时间, 而且还可缩减工厂的运营成本 对于现有工厂的快速现代化改造而言, 您还可以体验到全集成自动化带来的决定性的优势 我们的产品 : 力量的源泉 SIMATIC 控制器是全集成自动化的重要组成部分 广泛的产品种类为不同的应用领域提供了适合的解决方案 无论是注重成本的批量生产或是工厂建设和特殊机器制造, 降低工程和投产成本具有至关重要的作用 客户获得的好处 : 适应一切需求的全能设备 SIMATIC 控制器能保证您未来投资的安全性 : 使您能够快速 灵活 经济地迎接新挑战 创新和兼容性 持续的创新可以保证您的机器和设备在市场中始终处于领先地位 如果新一代机器能够利用过去的投资, 必将加速创新的步伐 因此, 我们对 SIMATIC 控制器的开发保持连续性和兼容性, 并始终兼顾用户的当前需求 西门子在研制可编程逻辑控制器方面已有 40 多年的历史, 在 SIMATIC S7 产品中融入了以往的这些经验 一百多万套最新型的控制器在世界各国得到广泛应用 引言 5

6 产品范围 客户的特殊需求是要优先要考虑的问题 为此, 必须能够迅速地将自动化系统进行相应的修改使其适合不同的需求和机器类型 而 SIMATIC 控制器的灵活性有助于实现上述目标 不管是 仅仅 实现简单的开环控制功能, 还是要同时实现诸如可视化 工艺或数据归档等其它附加自动化应用, 我们始终可以为您提供最佳解决方案! 同时, 我们在工程组态 通讯和诊断方面具有独特的集成水平 SIMATIC 控制器 描述 SIAMTIC 模块化控制器 模块化 SIMATIC 控制器已经针对控制任务进行了优化, 并针对坚固性和长期可用性作了特殊设计 您可以在任何时候通过插入式 I/O 模块 功能模块和通讯模块对其进行自由扩展 根据不同的应用规模, 还可以在众多规格中选择适用于不同性能 数量框架和通讯接口的产品 模块化控制器也可用作容错或故障安全系统 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC 嵌入式自动化产品利用 HMI 和基于 PC 系统的开放性, 因而提高了坚固性 控制器 应用程序和 HMI 都运行在相同设备上, 不需要使用如硬盘和风扇之类的旋转部件 根据每种情况下实际的硬件构架来订制和优化操作系统 SIMATIC 嵌入式自动化产品支持即买即用, 可以直接安装在 DIN 导轨上或现场的机器上 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 基于 PC 的 SIMATIC 控制器可以作为软件控制器运行在标准 PC 系统上 这里, 任何 PC 应用, 操作员控制和监视任务以及工艺功能均可以简单地整合在一个完整的自动化解决方案中 这样就可以充分地利用工业 PC 的丰富资源, 如用户存储器等 6 引言

7 西门子公司的 SIMATIC 控制器基于不同的软硬件体系 可以自由选择不同的结构设计和不同的 CPU 性能等级 应用程序可以运行在类型不同但相互兼容的设备中, 无需进行代价昂贵的改造 这样便节省了编程费用和员工熟悉产品的时间 由此您既保障了软件投资, 也能灵活地应对市场需求 优点 应用领域 SIAMTIC 模块化控制器 即买即用 长期兼容性和可用性 可在恶劣环境下工作 模块可扩展和升级 抗振动 免维护 通过集中式和分布式 I/O 控制 工艺任务 容错控制 故障安全控制 SIMATIC 嵌入式自动化 即买即用 多功能 抗振动 免维护 客户定制方案 控制 操作员控制和监视 工艺任务 用户程序集成 C/C++ 程序集成 可通过 OPC 进行数据交换 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 应用灵活 开放式硬件和软件组态 可使用现有的 PC 资源 受益于源源不断的 PC 创新 多功能 客户订制 PC 类型 控制 操作员控制和监视 工艺任务 数据采集和归档 链接到 PC 硬件和软件 C/C++ 程序集成 可通过 OPC 进行数据交换 引言 7

8 产品范围 模块化控制器 LOGO! 用于开关和控制的逻辑模块 在工商业和公用设施领域实现简单的自动化, 取代机械开关设备 LOGO! Soft Comfort 的编程极为简单 微型自动化系统的组成部分 关于 LOGO! 的详细信息, 请参阅 SIMATIC S7-200 低成本的微型系统 适用于一系列机械设备的制造或用作独立的解决方案 STEP 7 Micro/WIN 是简单易学的工程组态软件 微型自动化系统的组成部分 关于 SIMATIC S7-200 的详细信息, 请参阅 SIMATIC ET 200 位模块化 具有本地智能的分布式 I/O 系统 防护等级 IP20 ( 开关柜内 ) 和 IP65/67 ( 无开关柜 ) 可在运行中更换模块 故障安全类型 通过在微型存储卡上保存数据实现免维护 *) SIMATIC S7-300 模块化控制器, 适合于制造业系统解决方案 设计紧凑, 安装在 DIN 导轨上 CPU 中集成了许多功能 (I/O 工艺功能 PROFIBUS/PROFINET 连接 ) 通过在微型存储卡上保存数据实现免维护 *) PROFIBUS 上的等时模式 故障安全类型 SIMATIC S7-400 功能强大的控制器, 用于制造业和过程工业的系统解决方案 具有多种机架类型的机架系统 优异的高速处理能力和通讯性能 可在运行中更改组态 PROFIBUS 上的等时模式 故障安全和容错类型 热插拔 *) 无电池 8 引言

9 新 嵌入式自动化 SIMATIC S7-mEC-RTX SIMATIC S7-mEC- HMI/RTX 采用 S7-300 设计的嵌入式控制器 控制器和 HMI 在同一设备上 无风扇且无硬盘的 S7-300 设计 集中式 I/O 扩展 同 S7-300 一样, 使用 STEP 7 组态和编程 SIMATIC Microbox 427B-RTX Microbox 427B-HMI/RTX Microbox 427B-HMI 即装即用型, 带软件控制器和运行可视化软件的安装式 PC 无风扇且无硬盘的平台 Windows XP Embedded 上的具有实时功能和确定性的软件控制器 通过集成 SRAM 实现数据长久保存 SIMATIC 面板式 PC 477B-RTX 面板式 PC 477B-HMI/RTX 面板式 PC 477B-HMI 即装即用型, 带软件控制器和和运行可视化软件的面板式 PC 无风扇 无硬盘的单一平台上的控制以及操作和监视 Windows XP Embedded 上的具有实时功能和确定性的软件控制器 通过触摸屏或薄膜键盘操作 通过集成 SRAM 实现数据长久保存 多功能面板使用的 SIMATIC WinAC MP 多功能平台上的软件控制器 无风扇 无硬盘的单一平台上的控制以及操作和监视 Windows CE 上具有实时和确定性功能的软件控制器 通过触摸屏或薄膜键盘操作 通过集成 SRAM 实现数据长久保存 基于 PC 的控制器 SIMATIC WinAC RTX 软件控制器 开放 灵活和可靠 用于高性能应用的基于 PC 的开放式控制 可满足更高灵活性和开放性要求的软件控制器 甚至能满足实时性和确定性要求 引言 9

10 系统特性工程组态 强大的工程组态优化工具 对于自动化解决方案而言, 符合要求的软件应当能够为客户的特殊应用提供最佳的支持 所使用的所有组件必须互相兼容, 不会引发任何问题, 并且产品的使用熟悉期应尽可能短 SIMATIC 软件是通用的组态和编程环境, 面向所有 SIMATIC 控制器 人机界面系统以及过程控制系统 所有工具都能完美配合, 不管任务如何变化, 都能为您提供支持 标准化的用户提示便于用户快速熟悉软件, 达到节省时间与成本的目的 用于高效工程组态的集成软件 SIMATIC 软件附带 STEP 7 标准软件包及大量工程组态工具, 可以为整个生产周期提供支持 从组态到调试, 再到测试维护 STEP 7 包括设备的硬件配置和各模块的参数设置, 因此不需要进行其它硬件设置 通过 STEP 7 使用图形操作界面在项目内建立互联 STEP 7 包含工程管理使用的核心工具 : SIMATIC 管理器 不管一个解决方案中有多少个控制器 驱动装置和 HMI 设备, SIMATIC 管理器都可以查看整个系统, 而不仅仅是一个 CPU 还可以使用 STEP 7 在整个工程内以图形化方式建立互连关系 结构化编程极大地方便了用户程序的设计 用户程序可以分为若干布局清晰 易于测试的单元, 这个单元被我们称为 块, 同时还可使用附带的大型标准块库以提高创建速度 还可以在 STEP7 环境中生成安全功能 标准化语言降低了学习和培训成本 可以使用三种基本编程语言来创建用户程序, 即 : 语句表 (STL) 梯形图 (LAD) 和功能块图 (FDB), 还可使用高级语言 : 结构化文本 (ST) 和顺序功能图 (SFC) 这些编程语言符合 IEC 标准, 并已成为国际通用标准 对于大型应用, 推荐使用下列面向任务的工程组态工具 : S7-SCL (ST) 结构化控制语言是一种高级的文本编程语言, 用于实现复杂的算法和数学运算功能或数据处理领域的各项任务 S7-GRAPH (SFC) 用于图形化方式组态顺序控制 S7-GRAPH 用于描述带有选择或并行步骤的控制顺序 S7-PLCSIM 用于仿真包含控制和过程的控制器 利用 S7-PLCSIM 可以在将程序加载到设备的 PLC 之前事先对程序进行测试 S7-HiGraph 通过状态图实现功能单元的自动化 使用该方法能以图形化方式描述状态和步骤的使能条件 CFC ( 连续功能图 ) 以图形方式连接复杂功能的工艺图, 例如在过程工程组态中 由于机器编码具有良好的兼容性, 应用程序一旦编制好, 就可以很方便地在其它平台上使用或移植到不同的控制器中 简单易用 适合于微型自动化的软件 用于微型 PLC SIMATIC S7-200 的 STEP 7 Micro/WIN 软件和用于 LOGO! 逻辑模块的 LOGO! Soft Comfort 软件都非常简单易用 使用这些软件包, 可以便捷地执行各种应用, 例如组态可视化任务以及控制 S7-200 上的设备 连接的图形化组态 10 系统特性

11 操作员控制和监视方面的灵活性 SIMATIC 软件还有助于节省运行成本 清晰的可视化界面 明确的消息层级和直观的操作特色是 SIMATIC 人机界面 (HMI) 的特点 控制器和 HMI 的组态工具共同访问同一数据库, 组态开销由于 SIMATIC WinCC flexible 而降至最低 安装与维护费用减少 Premium Studio 软件包提供了自动化技术所需的所有重要软件工具 DVD 中包含内容丰富的 SIMATIC 和 SINUMERIK 工程软件及运行系统软件, 例如, STEP 7 Professional 和 WinCC flexible 等 此外, DVD 中还包括 : 图形编程语言 HMI 软件 离线仿真以及用于集成驱动技术的软件 用户不需要单独安装和组态每一个软件工具, 而可以一次性地集中定义语言和组态 随后, 所有选择的软件工具都将自动采用这些选项 CAx: 电子格式的 SIMATIC 产品数据 与规划 / 设计工具自动进行数据交换可以节省时间 最大限度地减少潜在的错误源, 并为电子设计和自动化规则的融合提供便利 技术数据和商业数据, 以及 SIMATIC 控制器的尺寸图均包含在 CD-ROM (CAx 数据 ) 上 : 符合 ECAD 组件标准 ( 例如尺寸 重量 ) 的技术规范, 用于投标阶段 投标阶段所需的商业数据 ( 例如订货号 价格 符合国家 CA01 目录中的进口价格, 以及 CD-ROM 上的交互式目录 ) 用于编制文档的设备图纸 用于综合设计图的设备尺寸图 ( 例如控制开关柜的配置 ) 以 宏 的方式对电路图的设备连接进行描述 用于高效工程组态的集成软件 在 CPU 上存储数据 通过存储卡可将应用程序和其它数据保存在 CPU 上 其优点是, 在进行维护或系统扩展时, 可执行程序以及包括所有注释和符号在内的整个项目均可在本地使用 在使用高级语言或图形化工程组态工具的情况下, 程序源代码能够原样显示或图示显示 此外还可以将您的操作指令 手册和机器文档以普通的格式直接存储到 CPU 中 这些数据可以简单方便地以不同的格式输出 系统特性 11

12 诊断 通过集成的诊断功能最小化停机时间 系统诊断 节省成本在提高生产率方面所起的作用越来越大 在这样的背景下, 关注的焦点愈加集中在维护方面 也就是说, 需要能够以最低的人力成本快速排除故障, 从而避免代价高昂的停机时间 理想情况下, 操作人员也应当能执行一些维护任务 他们身处现场, 对操作程序非常熟悉, 并且能够快速介入, 从而节省时间, 降低成本 在需要专业维护人员的场合, 能否找到合适的专业人选至关重要 如果我们首先获取了明确的故障诊断信息, 那么就无需派遣多个专业人员到设备现场以应对所有故障, 从而避免花费昂贵的服务费用 故障诊断可以借助功能齐全的智能诊断工具进行 智能诊断工具可以 加快故障消息的组态 在正常的运行中大大加快故障诊断速度 提高故障诊断的准确性, 并为故障修复提供提示信息 经验证明, 所有故障中大约有 80 % 发生在生产装置的设备单元 PLC 组件的故障几率仅占 20 % 内部诊断用于指示系统内的所有故障, 并已经进行了标准化设计 SIMATIC 控制器内集成的系统诊断功能可有效地指示此类系统故障 所有 SIMATIC 控制器都具有大量系统诊断功能, 可以快速探测并排除系统的内存故障 短路 断线或模块故障 系统故障报告 STEP 7 可以通过 系统故障报告 功能诊断系统故障 此时将检测所有通过 PROFIBUS 或 PROFINET 与 PLC 相连的组件 在参数设置窗口中, 可根据需要对错误消息的顺序 内容和结构进行组合, 无需另外编程 在这种情况下, 故障报告可以从硬件配置中获取, 或者从 GSD ( 设备数据 ) 文件获取 ( 对于现场总线站点 ) STEP 7 自动生成所需的 STEP 7 功能块, 并在用户程序中进行调用 详细的系统诊断系统诊断还包括用于检测硬件和程序错误的功能, 这些功能可用于设备的安装和调试阶段 过程诊断 诊断可以检测并显示过程中出现的故障状态, 使问题得以快速纠正 不同设备的过程诊断各不相同, 因此不能集成在 PLC 硬件或 PLC 固件中, 而是由设备制造商进行编程并集成在用户程序中 此处, 有必要使用那些可以大大降低建设成本的诊断工具 ( 例如 S7-PGIAG) 和那些可以在常规运行中提供丰富功能的诊断工具 S7 PLC HMI PG, PC WinCC flexible HMI SIMATIC HMI 诊断过程故障功能可以通过一种高效省时的方式在 SIMATIC 控制器中进行组态, 从而避免了开销巨大的编程工作 这不仅降低了制造商执行过程诊断的成本, 操作员也可从提高的设备可用性中受益 HMI SIMATIC PROFIBUS ET 200M 使用 SIMATIC 进行系统诊断 ET 200iSP 12 系统特性

13 在正常运行过程中可使用编程设备或 PC 进行详细的故障分析 STEP 7 配置工具 硬件配置 用于进行硬件故障诊断, 可提供下列功能 : 总体诊断 : 控制器的拓扑结构以图形方式显示在窗口中 此窗口中显示的模块状态提供其它信息概要, 因此无需切换至其它工具 详细诊断 : 如果需要查看更加详细的信息, 可以在总体诊断窗口中直接调用一个细节窗口, 其中以纯文本显示各模块的详细故障信息 状态修改 : 通过拓扑视图可以直接监控输入和输出 所有错误都会被输入到 CPU 的诊断缓冲区中 遇到严重错误时, CPU 会切换至 STOP 状态, 并停止所有 I/O 输出信号 SIMATIC 工业 PC 的可用性提高对于嵌入式和基于 PC 的系统可以使用 SIMATIC PC DiagMonitor 软件选件提高系统可用性 该软件能够识别并及时诊断 PC 出现的问题, 监控温度, 并配备运行时间计数器 使用全集成自动化的优点 远程服务 通过远程服务可以在世界上的任何地点执行系统诊断 数值设置和数据传输 远程服务的好处主要在于节省了服务中投入的差旅和人员成本, 因此长期以来已成为自动化中的一个标准工具 使用远程服务 (TeleService) 建立的连接可用于远程维护和远程链接 远程维护允许通过 STEP 7 访问 CPU 远程链接用于数据传输 远程服务 (TeleService) 还允许通过 SIMATIC 控制器发送文本消息 访问操作面板和 PC 使用 WinCCflexible/Sm@rtService 可以对安装有 WinCC flexible 运行系统的操作面板和 PC 进行远程访问 这样机器和系统的远程维护可通过装有标准浏览器的常用 PC 进行 通过互联网 / 企业内部互联网进行操作和监视 通过 或文本消息发送事件驱动的故障状态报告 具有服务和维护功能 ( 下载项目 / 上传配方 ) 配合可视化软件 SIMATIC WinCC 和 WinCC flexible 的使用, 可以在设备的 HMI 系统上自动显示故障消息 在 STEP 7 中产生并在应用程序中调用的故障信息会自动发送到 HMI 系统 因为 STEP 7 和 SIMATIC HMI 系统使用一个公共的数据库, 所以在 STEP 7 和 HMI 系统中将显示相同的纯文本错误消息 系统特性 13

14 通讯 整个网络内信息流不受限制 为了快速上市, 必须降低机器和设备控制器的集成成本 为了优化加工与生产过程, 客户希望上层管理级到现场级之间的信息流透明化 满足以上两个要求的关键就在于集成的标准化通讯 基于这一原因, SIMATIC 控制器采用了业界应用最为广泛的标准 : 工业以太网 /PROFINET PROFIBUS AS-i 接口和互联网技术 系统集成 所有 SIMATIC 组件都使用统一的通讯协议 因此即使跨越了不同网络边界的连接也可非常容易地进行组态 SIMATIC 控制器的通讯功能允许在网络中相互发送和接收简单的数据块 此外, 任何连接到网络的编程设备和控制面板都可以访问 SIMATIC 控制器 为从 PROFIBUS 转换到工业以太网, 您只需要更换配置中的通讯处理器或 CPU, 不会影响应用程序, 也无需额外的工程组态费用 可以很容易地在标准总线上实现安全通讯 PROFIsafe 安全现场总线不仅能在 PROFIBUS 应用, 还可以在 PROFINET 上应用 S7-300 和 S7-400, 附带 PROFIBUS 和 PROFINET 接口 工业以太网向下至现场级的连接 作为自动化行业内众多厂商支持的工业以太网标准, PROFINET 提供了综合的实时通讯 这样可以通过工业以太网连接现场设备, 实现控制器之间的通讯 S7-300 和 S7-400 现在还可支持通过 PROFINET 和 PROFIBUS 连接分布式 I/O 使用 OPC 联网办公环境 标准化的 OPC 接口 (OLE for Process Control, 过程控制 OLE) 允许基于 Windows 的应用程序直接访问不同厂商设备中的过程数据 无需为此安装特别的驱动软件, 这显著降低了集成成本 例如, 该接口可以用于可视化或将装有 SIMATIC IT 的 SIMATIC 控制器连接至 MES 应用 ( 制造执行系统 ) 通过网络服务随时随地掌控一切 因特网大大方便了服务与维修 使用带有集成 PROFINET 接口的 CPU 或带有 IT 功能的特殊通讯处理器, 仅需普通的网络浏览器就可以访问到控制组件的诊断信息 通过使用这些特殊通讯处理器, 便可使用 SIMATIC 控制器发送电子邮件, 例如向世界各地的收件人发送故障报告 同时还可以通过电话网络 (ISDN) 实现远程编程 14 系统特性

15 SIMATIC 支持下列总线系统 : 工业以太网 (IEEE 和 802.3u) 这是 LAN 环境中最为流行的区域联网国际标准, 应用份额占总数的 80 % 以上 工业以太网可用于建立大范围内的强大通讯网络 PROFINET 该国际标准使用工业以太网, 可以实现至现场级的实时通讯 如果现有 IT 标准能够得到充分利用, PROFINET 还可通过工业以太网实现等时运动控制应用 PROFIBUS (IEC / EN 50170) 此项国际标准针对现场级应用, 在全球现场总线市场上占主导地位 PROFIBUS 是唯一一种可以满足两类通讯应用 ( 制造业和过程工业应用 ) 的现场总线 这就打开了与其它众多合作伙伴进行通讯的大门, 包括从 SIMATIC 控制器到其它厂商的现场设备 还可与现有 SIMATIC S5 或 SIMATIC 505 系统建立通讯 AS-i 接口 作为一种低价的替代方案, 可以取代传统的电缆连接, 通过双绞线电缆连接传感器和执行器 KNX (EN 50090, ANSI EIA 776) 楼宇自动化的全球标准 点对点连接 两个节点之间最简单的通讯形态 这里使用特殊的协议, 例如 RK (R) 和 ASCII 多点接口 (MPI) 与 PG/PC HMI 系统及诸如 SIMATIC S7 的自动化系统通讯的低成本解决方案, 可以连接最多 125 个 MPI 节点, 在不同控制器之间可实现高达 12 MB/s 的过程数据 ( 全局数据通讯 ) 交换速率 例如, 用于操作员控制和监视, 无需编程费用 网络 通过控制器或链接建立的网络 WinAC RTX HMI S7-400 S7-300 S7-mEC RTX PG OS ET 200S OS PROFINET PROFIBUS AS-i KNX MPI PG ET 200pro S7-300 Microbox 427B RTX ET 200M S7-300 ET 200S 更多的信息请参见自动化工业通讯手册, 或访问网址 SIMATIC 控制器可连接在所有网络上 ( 通过集成接口或通讯处理器 ) 系统特性 15

16 通讯 与所有标准总线系统的连接 AS-i 接口 PROFIBUS DP 和 PROFINET I/O 支持现场设备至控制器的连接 控制器可通过 CPU 上集成的接口或者专门的通讯处理器 (CP) 进行连接 总线系统间的转换是通过网关, 如 IE/PB Link PN I/O 实现的 通过 MPI 接口 PROFIBUS 或工业以太网与其它可编程控制器或智能伙伴 (PC 计算机等 ) 进行数据交换 一方面, 每个 CPU 上的 MPI 接口允许简单的周期性数据交换 ( 无需确认 ), 另一方面也允许大量数据的编程交换 ( 需要或无需确认 ) 对于简单的通讯功能, 例如连接打印机 扫描仪或者第三方设备, 可通过 CP 建立点到点通讯来实现 直接集成在 CPU 内的接口允许通过常见的总线技术建立高性能的通讯环境, 用于操作员控制和监视以及 PG 等功能 同时还允许连接大量的 HMI 设备 借助路由功能, 连接在网络中任何一个节点上的编程设备都可以访问该网络上的全部节点 S7-300/400 上集成了带有 PROFINET 接口的 CPU, 专门用于基于组件的自动化和基于以太网的编程以及 HMI 同时还可以控制直接连接在以太网上的分布式现场设备 因而无需其它的通讯处理器, 从而降低了采购成本并节约了空间 在某些 S7-400 CPU 中可以选择使用通讯接口模块来满足当前的应用要求 将这些接口模块插入 CPU 的空闲插槽, 从而以主站或从站形式建立附加的 DP 线路 这些接口模块的功能相当于集成接口的功能 PROFINET 开放式工业以太网标准 目前, 自动化领域内急需一套贯穿现场级到控制级的统一通讯协议 标准化的连接系统 统一的网络管理 IT 访问机制和完善的诊断工具意味着在设计 调试和运行中所有阶段的成本都能得到有效控制 统一的通讯机制应当结合耐用的现场总线与以太网的标准化 IT 功能两者的优点 PROFIBUS 国际组织 (PI) 已经将 PROFINET 定义为一项通用标准, 后者在现场总线领域开辟了新的功能 : IT 集成 分布式自动化 采用工业无线局域网 实时 传输大量数据 PROFINET ( 符合 IEC 61158/61784) 是工业自动化领域内的开放式工业以太网标准, 它采用 TCP/IP 标准 PROFINET 能够实现分布式自动化结构, 通过工业以太网集成简单的分布式现场设备以及运行等时运动控制应用 通过代理服务器可将所有基于 PROFIBUS 的应用集成在一起 除了对时间要求很高的输入 / 输出通讯之外, PROFINET 还允许在同一条线路上进行 TCP/IP 通讯 带有集成 PN 接口的 CPU 和通讯处理器都支持该功能 在 STEP 7 中, 分布式 I/O 的组态方式与集中式 I/O 相同, 从而节省了工程组态费用 PROFIBUS 和 PROFINET 也允许现场设备在运行中进行参数设置和优化, 从而减少了机器改装时间 此外, 详细的设备诊断还降低了设备停机时间 CPU S7-400 PROFINET PG PROFIBUS ET 200 PG OP OP 直接连接至 PROFINET 和 PROFIBUS DP 的 S7-400 CPU 集成接口 (PG= 编程设备, OP= 操作面板 ) 16 系统特性

17 新 PROFINET 具有下列新功能 : SIMATIC 控制器的 PROFINET IO 设备能在 < 1 秒钟之内快速启动, 这样就可以快速转换某些机器工具 例如, 在汽车工业中使用的机器人上 ( 使用 CPU 319 和 S7-400 PN CPU) 由于集中存储的拓扑信息, IO 设备可以在没有编程设备或可移动介质的情况下被轻松替换 ( 例如, IO 设备不需要存储卡 ) 所需拓扑的默认设置允许自动启动 IO 组态 这样就可以让标准化的机器更快更简单地投入使用 PROFINET IO PROFINET IO 用于将分布式现场设备直接连入工业以太网 在 STEP 7 中使用成熟的 PROFIBUS 组态方法, 可将这些现场设备 (IO 设备 ) 分配到中央控制器 (IO 控制器 ) 现有模块或设备可继续与具有 PROFINET 功能的接口和链路一起使用, 从而保护了投资 IO 监控器用于 HMI 和诊断 ( 总体诊断与详细诊断 ) 下列产品使用 STEP 7 组态, 其用途如下所示 : 接口模块, 用于将 ET 200S,ET 200pro 作为 IO 设备直接连入 PROFINET CPU 模块作为 IO 控制器, 用于处理过程信号, 以及将现场设备直接连入 PROFINET: - S7-300 的 CPU - S7-400 的 CPU - ET 200S 和 ET 200pro 的 CPU - S7-mEC RTX - Microbox 427B - 面板式 PC 477B - WinAC RTX PROFINET IO: 工业以太网上的分布式现场设备 通讯处理器为 S7-300/400 添加工业以太网 /PROFINET 接口, 从而使千兆以太网通过高级网络连接到 PROFINET, 也实现了其它的通讯和安全功能 IE/PB Link PN IO 或 IWLAN/PB Link PN IO 作为 PROFINET 代理服务器, 可以将现有 PROFIBUS 设备作为 IO 设备透明连入 PROFINET PROFINET CBA Link Link PROFINET CBA (Component Based Automation, 基于组件的自动化 ) 还借助组件技术支持分布式自动化 设备模块化在标准化 可扩展性和可重用性方面带来了益处 带有 PN 接口的 S7-300 CPU S7-400 CPU 和 WinAC RTX 也可用于这一用途 通过 STEP 7 创建可重复使用的智能型工艺模块, 包括其独特的接口 SIMATIC imap 通过图形方式连接这些模块来组态整个系统, 还可以执行简单的诊断功能 LAD ON START STOP ON START STOP ON START STOP STARTING READY CLEANING HELD LIFESTATE STARTING READY FILLING HELD STATUS LIFESTATE STARTING READY LABELING LIFESTATE ON START STOP STARTING READY CLEANING HELD LIFESTATE ON START STOP ON START STOP STARTING READY FILLING HELD STATUS LIFESTATE STARTING READY LABELING LIFESTATE PROFINET CBA: 用于分布式自动化 系统特性 17

18 安全工程 SIMATIC 安全集成的特色 应用 SIMATIC 安全集成时, 单个控制器通过一套共享的 I/O 系统同时处理标准任务和安全任务 只需一条共享的总线, 执行工程组态时也仅需一套软件 安全集成作为全集成自动化的组成部分 西门子作为自动化工程的全套供应商, 可通过安全集成提供一整套全面综合的安全程序 作为全集成自动化的一个组成部分, 安全集成实现了一整套从传感器 控制器一直到驱动结构的综合安全系统 由于在全集成自动化中集成了安全工艺功能, 标准自动化已与安全自动化成为一个综合的整体系统 不论是对于机器制造商, 还是设备操作员, 都可以显著节约成本 SIMATIC 安全集成的主要特点 保护人员 机器和环境的无缝安全 我们应尽可能避免一切因机器或系统故障所引起的事故和损失 全球有关工作场所的安全防护和环境保护的法律日趋严格 当今, 常常采用不同的产品和系统来完成安全相关的功能 ( 机电方面 ) 和标准任务 ( 传统 PLC) 一方面, 采用传统的接线方法或特殊安全总线会增加接线量, 另一方面还会增加工程费用 ; 故障诊断会占用更多时间, 而且导致可用性下降 SIMATIC 安全集成的组成部分包括故障安全 SIMATIC 控制器以及安全集成产品范围内的 I/O 和工程模块 一旦发生故障, 应用即可迅速转入安全状态并维持此状态 这些故障安全控制器基于成熟的标准 PLC PROFIsafe 现场总线已加入到 PROFIBUS 和 PROFINET 中, 用于安全相关的通讯 因此安全和标准通讯可以只通过一条标准总线实现 使用 PROFINET 还可以确保在无线网络中进行安全通讯 这就是越来越多的机器制造商和设备操作员在安全相关的任务中越来越多地采用自动化组件的原因 自动化系统的正常工作才能保证人员 机器和环境的安全 对和安全有关的机电组件的高要求因此也被同样用于和安全有关的电子系统上 系统错误和随机错误必须加以控制 18 系统特性

19 产品范围 针对制造业自动化和过程工业自动化的主要应用, SIMATIC 安全集成提供一系列可扩展的故障安全控制器, 它们均使用共享的 I/O 和通讯 同时还符合所有重要的标准和法规, 例如 : IEC ( 达到 SIL 3), IEC 61511, EN ( 达到类别 4), NFPA , NFPA 85 相关的 TÜV 证书记录了这些标准和法规的遵从性 因而可在全球范围内使用 SIMATIC 安全集成来保护人员 机器和环境 S7-300 中的 CPU 315F 317F 和 319F S7-400 的 CPU 416F 以及 ET 200S 的 IM F-CPU 和 IM 151-8F PN/DP CPU 都可用于制造业自动化 使用 PROFIsafe 现场总线可通过同一条总线传送安全相关数据和标准数据 黑色通道 是指安全相关的通讯与总线系统和下级网络组件无关 对安全功能和标准功能的组态, 是通过经德国技术监督协会 (TÜV) 认证的 FB 支持的组态工具 (STEP 7) 来完成的 这样可以实现 SIMATIC 控制器内安全技术与标准自动化的无缝集成 对于操作人员而言, 它简化了整个设备的运作, 培训成本和工程组态成本也大大降低 故障安全 I/O 的精细结构保证安全工艺仅在必要时才加以使用 不仅安全组件和标准组件可以搭配使用, 在一个控制器中还可以同时存在安全相关程序与非安全相关程序 在开放式标准 PROFIBUS PROFINET 和 PROFIsafe 的基础之上, 可方便连接其它生产厂商的故障安全现场总线设备 它们基于各自的标准 CPU, 其硬件和操作系统中已经增加了各种保护机制来执行安全程序 安全程序的所有编程都是使用标准语言 LAD 和 FBD 在 STEP 7 上完成的 软件包 S7 Distributed Safety 支持故障安全 I/O 的组态并可使用预配置并经认证的模块进行编程 S7-400 的容错 CPU 412H 414H 和 417H 可用于过程工业 在过程工业中, 安全相关的应用需要一个专门的软件包 S7 F 系统 单个 CPU 就可解决符合 SIL 3 的故障安全应用任务 而为了提高系统的可用性, 可采用两个冗余的 CPU 来满足故障安全和容错方面的要求 通过安全矩阵 (Safety Matrix) 或连续功能图 (CFC) 以及经过认证的功能块进行程序设计 S7 F 系统 支持安全 I/O 的组态和逻辑程序的编写 更多的信息请参阅工厂自动化 SIMATIC 安全集成和过程自动化安全集成手册, 或访问网址 : 系统特性 19

20 容错 化工行业 容错系统可以不中断运行 随着工厂自动化程度越来越高, 所使用系统的可用性日趋重要 一方面, 自动化系统故障或扰动会导致生产停止, 因此造成昂贵的停机损失 ; 另一方面, 还得付出高昂的重新启动成本 然而高可用性自动化系统的冗余结构可以保证即使发生故障生产过程也能继续进行 机场 主控制器 (A 站 ) 在无故障的情况下控制容错区域 备用控制器 (B 站 ) 也可以访问此容错区域 如果主控制器出现故障, 备用控制器自动接管容错区域的控制权 因此即使出现故障, 仍能使用容错区域 这两台控制器还可以操作对可用性没有很高要求的标准 I/O, 也就是说, 一台控制器既可以控制普通区域, 又可以控制容错区域 而且, 这类系统可以在管理人员或维护人员不在场的情况下保证设备的运转 虽然容错系统的购买价格较高, 但是相比于故障情况下可能节省的费用, 便可以忽略不计 A S7-400H B S7-400H I/O I/O 容错系统的配置 S7-400H 是一种适用于所有过程的高性能解决方案 : S7-400 的三个 H CPU, 支持硬件同步 功能强大的解决方案, 不会发生任何信息损失, 且可对工程任务提供高级支持, 无需额外的编程费用 可以为安全应用轻松扩展 H 系统 更多的信息, 请参见以下网址 : 20 系统特性

21 用于从任意地点进行诊断的集成网络服务器 所有附带集成 PROFINET 接口的 S7-300/S7-400 CPU 都提供网络服务器功能, 并能通过工业以太网络从任意地点进行诊断 任意网络客户端, 例如 PC 多功能面板 PDA, 都可以通过一个标准网络浏览器读取作为网页服务器的 PN-CPU 的诊断数据 为此, 网络客户端必须首先通过工业以太网与 PN-CPU 连接 因此对 CPU 的访问不再仅限于使用 STEP 7 以常规的方式进行 根据企业各自的 IT 基本设施, 该诊断也可以通过互联网实现 PC S7-400 S7-300 ET 200S ET 200pro S7-400 S7-300 通过工业以太网使用网络服务器对 PN CPU 进行访问 下列诊断信息还可以通过网络调出 : CPU 的模块识别 ( 例如站名 模块名称 订货号 固件版本 ) CPU 的运行状态 ( 例如, 模式选择开关的状态 ) 含有纯文本条目的 CPU 诊断缓冲区 STEP 7 中组态的变量状态和变量表 模块状态 ( 站状态, 例如, 机架中的模块和节点通过总线连接 ) 已组态的纯文本信息 ( 系统故障报告 ) 以太网参数和统计 (IP 地址 MAC 地址 发送的包 ) 网络拓扑的显示 PC PN-CPU 在网络浏览器中的显示 ( 以 S7-400 为例 ) 集成于 CPU 中的网络服务器具有以下优点 : 启动和运行时从任意地点都能轻易地访问 CPU 上的诊断信息 这提高了设备可用性, 减短了停机时间 无需其它硬件或软件 : - 通过 CPU 中集成的 PROFINET 接口可以访问网页 - 每个标准的互联网浏览器, 例如 Internet Explorer 都可以显示网页 最优化的显示, 即使对于分辨率较低的多功能面板和个人数字助理 (PDA) 也适用 为网络服务器提供分级的安全机制 : 出于安全原因, CPU 对于网络服务器只有读取权限, 也就是说, 不能将数据通过网络机制写入 CPU 如果被授予读取权限, 则能通过一个 SCALANCE S 模块保护 CPU 不接受未经允许的访问 如果不需要 CPU 的网络服务器功能, 则可以通过 STEP 7 组态软件在组态过程中完全关闭集成网络服务器 系统特性 21

22 等时模式 高速和精确的处理过程 SIMATIC S7-400 S7-300 和 WinAC RTX 同样可以使用分散式自动化解决方案, 来访问重要的高速处理应用领域并获取最大精度 以下列出了满足上述要求的某些应用 : 运动控制 同步运行 闭环控制 基于软件的凸轮控制系统 多点测量 转速测量 流量测量 这不仅可以提高生产率, 同时还可以改善质量 它依赖于等时模式系统功能 ( 容错 CPU 上不提供此项功能 ) 等时模式的原理 等时模式是指通过分布式 I/O PROFIBUS 上的信号传输和等距 PROFIBUS 周期内的程序处理实现信号采集和输出的同步 这样系统就可以按固定的时间间隔采集和处理输入信号并输出信号 S7-400 S7-300 和 WinAC RTX 因此保证精确的可重复性和确定的过程响应时间, 以及通过分散的 I/O 设备处理等距的和同时发生的信号 由于所有过程都可以按完全相同的时序重复, 因而即使快速的过程也能被安全处理 在种类齐全且具有等时系统功能的组件支持下, 等时系统功能可广泛应用于运动控制 测量和控制等诸多领域 OB In 具有等时 确定的时间特性的分布式自动化结构 (OB = 组织块 ) 特征 Out OB In Out Ti OB In Out OB 用户程序与 I/O 处理同步 同步就意味着所有过程在时间上相互协调, 在指定的时间点 (Ti) 上采集所有输入数据 并在指定时间点 (To) 上输出数据 输入 / 输出数据直到终端设备都与系统时钟保持同步 任一周期内采集的数据总是在下一个周期内处理 输入数据和输出数据实现等距处理 所谓等距, 是指所有的输入数据总是在相同的时间间隔被读入, 输出数据总是在相同的时间间隔被输出 输入数据和输出数据的传输保持一致 所谓一致, 是指所有过程映像数据在逻辑上和时序上都保持一致 In Out OB In To Out OB In Out t O 等时模式的特征和应用特征 实际值采集和设定点输出 同时发生, 也就是说, 为了生成一致的过程映像, 所有输入和输出要同时发生... 等距, 也就是说始终保持相等的时间间隔 应用 由于能够同时测定相关位置, 从而使同步应用更加精确 时间顺序上密切相关的信号可以通过分布式 I/O 设备分布在不同的位置, 例如, 对于分布在多个机组上的启动信号, 它们之间的时间顺序就非常重要 同时采集和同步发送保证了 I/O 映像在本质上的一致性 例如这样能够按一定比例生成多个模拟值 ( 如一次压按操作中的多个压力值 ) 对转速测量或流量测量等的实际值进行计算 比例操作 闭环控制环也可通过分布式 I/O 连接 22 系统特性

23 工艺 包括工艺和运动控制 计数与测量 凸轮控制 闭环控制和运动控制 几乎每台机器或设备都必须面对并解决多种具有各种组合形式和各种难易程度的工艺任务 因此要求有最高级别的精度 动态响应和处理速度 玻璃工业 SIMATIC 控制器可提供按照任务目的定制的组件来完成各种工艺或运动控制任务 : 从用于单轴的低成本软件解决方案到用于同步运行 路径控制以及多轴应用的高性能模块 在任何情况下, 您都可以在与标准 PLC 任务所用环境相同的软件环境下使用直观的对话框方便地进行组态 更多的信息请参见 SIMATIC 工艺手册, 或访问网址 : 利用 SIMATIC 工艺功能可以解决多种任务, 例如 : 计数 / 测量 计数脉冲高达 500 khz 测量路径长度 转速 频率及周期 定量给料 闭环控制 温度控制 压力控制 流量控制 步进控制器 脉冲控制器和连续控制器 固定设定值控制 跟踪控制 级联控制 比例控制和混合控制 可预组态或可灵活编程的控制结构 控制器优化 凸轮控制 由路径决定的切换 由时间决定的切换 动态微分操作 运动控制 通过增量编码器或绝对编码器实现位置检测 通过快速横越 / 慢速行程进行定位或通过控制进行定位 电子齿轮 凸轮盘 多轴插补 液压轴控制 SIMATIC 技术为软硬件的设计与升级选择提供了最大的自由度, 性价比最优 SIMATIC 工艺的优势 解决方案 CPU 集成功能 可加载的功能块 ( 至 CPU) 应用 优点 适用于轴和计数器 / 控制通道数目较少的紧凑型机器 无需其它硬件或软件 适用于通过 CPU 上的软件来解决的定位或闭环控制应用可以在所有 SIMATIC 硬件平台上自由使用软件解决方案 可设置参数的 ET 200S 功能模块对分布式机器概念所进行的合适的技术拓展 解决带有分布式组态和位模块性的工艺任务 可设置参数的功能模块对精确性和动态响应有极高要求的智能型解决方案 功能广泛的专用或通用解决方案 工艺控制器 提供更多计算能力满足驱动级工艺功能的需要 运动控制符合集成在 STEP 7 中的 PLCopen 标准 可自由组态的应用模块 对灵活性有极高要求的苛刻工艺任务 特别适合于极高的处理速度 系统特性 23

24 操作员控制和监视 SIMATIC 面板 适合所有要求的操作面板 SIMATIC HMI 是我们提供的面向操作员控制和监视的全面解决方案, 用于对过程进行掌控, 使机器和设备在最优状况下运行 无论何种行业或应用, SIMATIC 操作面板均可提供人员和机器之间的界面并提供最大的透明度 坚固耐用 紧凑和多样性 它们可以在任何时候被集成到任何生产和自动化系统中 SIMATIC 面板分为移动型或固定型 触摸式或按键式, 具有 PROFIBUS 或工业以太网 /PROFINET 等多样性连接 SIMATIC 面板的性能表现主要取决于其软件 :SIMATIC WinCC flexible WinCC flexible 通过易用性和清晰的结构方便了所有 SIMATIC 面板的组态 WinCC flexible 可扩展, 以满足对不同性能等级面板的要求 SIMATIC 面板使用开放式接口与几乎所有的自动化系统进行通讯 与 SIMATIC 控制器的组合具有独特的优势 : 由于共用一个数据库, 因此组态时无需进行协调, 从而节省时间与金钱 在运行过程中, SIMATIC 面板支持系统诊断, 从而提高了设备的可用性 SIMATIC 面板可用作纯粹的 HMI 设备 多功能面板 ( 带嵌入式操作系统用于操作其它系统资源 ) 不论在价格 性能 开放性还是可扩展性方面, 都具可升级性 更多的信息请参见 SIMATIC 面板 SIMATIC 面板式 PC SIMATIC WinCC flexible 手册, 或访问网址 : 不同性能等级的操作面板 按键型面板 微型面板 移动面板 与总线兼容, 可替代传统的按键型操作面板 面板已经预装好, 可即买即用 不需要组态软件 通过参数设置执行设备自身的调整 为 SIMATIC S7-200 微型 PLC 应用量身定做, 应用于性能要求较低的自动化任务 可以用作文本显示, 但是也可以作为操作和带图形显示的触摸面板 移动式操作面板, 便于操作员在事件的实际现场控制与监控过程, 并直接介入过程 一款具有完整安全功能的无线产品, 也可用于恶劣的工业环境 新 精简系列面板触摸面板 / 操作面板多功能面板 新的 SIMATIC 精简系列面板能以低廉的价格提供 HMI 基本功能, 如记录警报 管理配方或曲线功能, 从而为机械工程开辟了新的可能性 精简系列面板使用 PROFINET/ 工业以太网或 PROFIBUS 标准进行通讯 用于有效的操作与监控不同性能等级的机器, 既有带触摸敏感显示屏的触摸面板 (TP), 又有带覆膜键盘的操作面板 (OP) 多功能面板 (MP) 的主要特点是高性能 开放性和可扩展性 还可将多个自动化任务集中于一个平台之上 WinAC MP 可作为控制功能的选件 24 系统特性

25 面板式 PC 带有明亮显示屏且功能强大的工业 PC SIMATIC 面板式 PC 可以在恶劣的工业环境中优化生产过程的可视化和处理 具有现代化工业设计的耐用型界面配有明亮的显示屏, 提供有 12" 和 15" 的触摸型或按键型产品, 以及 17" 和 19" 的触摸型产品 其高防护等级和紧凑型结构非常适合于制造业和过程自动化中面向机器的应用, 由于通过了国际认证, 所以在全球范围内都通用 : SIMATIC 面板式 PC 477B: 结构紧凑 耐用且无需维护 SIMATIC 面板式 PC 577B: 工业功能强大但价格低廉 SIMATIC 面板式 PC 677B: 在恶劣的工业应用中发挥最大性能 而复杂组态任务 ( 如运动路径定义或基本的操作员提示系统的设置等 ) 则通过图形化组态得以简化 采用最新软件技术的创新组态界面 功能块库 : 可自由定义及重复使用的面板, 可以集中修改 可以图形方式组态智能工具, 例如图片导航和运动对象, 并以传统方式组态批量数据 ( 例如变量编辑器 ) 等 为全球性应用提供广泛的语言支持 : - 在一个项目中管理 32 种语言 - 支持多语言文本和自动翻译的文本库 - 为翻译提供简单的文本导入 / 导出功能 从 SIMATIC ProTool 中转移完整的组态 通过下列选项分别进行扩展 : 智能客户端 / 服务器端 (Sm@rt-Client/Server) 理念 网络服务与诊断 OPC 服务器通讯 过程诊断 记录并跟踪操作员的操作动作和组态更改 SIMATIC WinCC flexible 满足所有 HMI 应用的灵活性, 从微型面板到 PC 工程组态软件 WinCC flexible 允许对所有 SIMATIC 操作面板进行集中组态, 直至是基于 PC 的可视化工作站 WinCC flexible 提供有多种价格 / 性能等级递增的版本, 它们均是为各种不同操作面板量身定制的 WinCC flexible 是在 SIMATIC ProTool/Pro 基础上进一步研发的 现有的 ProTool 项目可以与其兼容, 而且可以很方便地移植到 WinCC flexible 的项目中使用, 从而确保投资的安全性 可重复使用的对象可以结构化的形式保存在模块库中 WinCC flexible 提供有大量可升级和可动态变化的对象 根据用户或项目需求, 还可以将简单的图像对象组合成图像面板 且只需在某个中央位置对这些图像模块进行修改 WinCC flexible 的用户界面 在项目开始时, 通过组态向导的支持, 只需少量的鼠标点击便可以确定一个 HMI 项目的基本结构 基于表格的编辑器简化了相似类型对象的生成与处理, 例如变量 文本或消息 系统特性 25

26 选型指南 SIAMTIC 模块化控制器 S7-200 SIMATIC ET 200 ( 带 CPU) SIMATIC 产品系列 简要描述模块化微控制器, 适合于低端性能范围的控制任务附带本地智能的分布式模块化 I/O 系统 防护等级 IP20 产品范围 5 个紧凑型 CPU 2 个标准 CPU 2 个故障安全 CPU 防护等级 IP65/67 1 个标准 CPU 备用件担保 10 年 10 年 温度范围 0-55 C 1) 0-60 C 2) 0-55 C 性能 位运算指令最短执行时间 0.22 μs 0.1 μs 存储器 最大工作存储器程序 24 KB, 数据 10 KB 128 KB 5) 256 KB 最大负载存储器 / 大容量存储器 存储空间 256 KB 微存储卡 8 MB 最大备份空间 程序位于 EEPROM 上, 动态数据位于集成电容器或 程序和数据位于微存储卡上 ( 无需维护 ) 电池模块上 ( 可选 ) I/O I/O 地址最大范围 128 / 120 数字, 30 / 15 模拟 2048/2048 字节 2048/2048 字节 集中式 - I/O 集成在 CPU 内 - I/O 模块在 CPU 上 分布式 - I/O 模块在 PROFIBUS 上 - I/O 模块在 PROFINET 上 工艺功能 可加载的功能块 基础功能集成在 CPU 内 特殊模块可集中插接 工艺控制器 等时模式 安全 / 可用性 故障安全 容错 在运行中更改配置 (CiR) 在运行中插拔集中式 I/O ( 热插拔 ) HMI 功能 集成 PC 功能 C/C++ 连接 数据采集和归档 通过 PC 标准硬件进行扩展 集成 PC 标准硬件 / 软件 工程组态 组态 / 编程软件 STEP 7 Micro/WIN STEP 7 / STEP 7 专业版 编程语言 LAD, FBD, STL LAD, FBD, STL, S7-Graph (SFC), S7-SCL (ST), S7-HiGraph, CFC 集成 HMI 功能组态 通讯 MPI PtP (Freeport) AS-i 接口 ( 通过 CP) PROFIBUS ( 通过 CP 作为 DP 从站 ) PROFINET 其它集成 Freeport, PPI, 通过 CP: 工业以太网 网络服务器 (PN-CPU) 26 选型指南

27 S7-300 S7-400 模块化控制器, 适合于制造自动化领域低端到中端性能范围的系统解决方案 模块化控制器, 适合于制造自动化领域中端到高端性能范围的系统解决方案 7 个标准 CPU 6 个紧凑型 CPU 5 个故障安全 CPU 2 个工艺 CPU 10 年 10 年 0-60 C 2) 0-60 C 3) 9 个标准 CPU 2 个故障安全 CPU 3 个容错 CPU ( 也是故障安全 CPU) 0.01 μs (CPU 319) 0,018 μs (CPU 417) 1400 KB (CPU 319) 30 MB (CPU 417) 微存储卡 8 MB 存储卡 64 MB 程序和数据位于微存储卡上 ( 无需维护 ) 程序和数据通过备用电池或程序通过 MC FEPROM 8192/8192 字节 16384/16384 字节 ( 紧凑型 CPU) ( 紧凑型 CPU) ( 工艺 CPU) (F CPU) (F/FH CPU) STEP 7 / STEP 7 专业版 LAD, FBD, STL, S7-Graph (SFC), S7-SCL (ST), S7-HiGraph, CFC ( 也通过 CP) ( 通过 CP) ( 也通过 CP) 4) ( 也通过 CP) (H/FH CPU) STEP 7 / STEP 7 专业版 LAD, FBD, STL, S7-Graph (SFC), S7-SCL (ST), S7-HiGraph, CFC ( 通过 CP) ( 也通过 CP) ( 也通过 CP) (PN-CPU) (PN-CPU) 1) 作为 SIPLUS 组件, 也适用于扩展温度范围 ( C) 和腐蚀的凝露环境 ( ; 2) 和 1) 一样, 但温度范围是 ( C) ; 3) 作为 SIPLUS 组件, 也适用于腐蚀的凝露环境 ( ; 4) 对于工艺 CPU, 需要额外的 PROFIdrive ; 5) F 型为 192 KB 选型指南 27

28 选型指南 新 SIMATIC 嵌入式自动化 S7-mEC RTX S7-mEC HMI/RTX Microbox 427B RTX 427B HMI/RTX 427B HMI 面板式 PC 477B-RTX 477B-HMI/RTX 477B HMI SIMATIC 产品系列 简要描述 采用 S7-300 设计的嵌入式控制器 ( 无风扇, 无硬盘 ), 附带 Windows XP Embedded 和软件控制器 嵌入式导轨 PC ( 无风扇, 无硬盘 ) 附带 Windows XP embedded 软件控制器和 HMI 产品范围 标准产品, 带 2 个版本的软件 2 种硬件平台 (PROFINET PROFIBUS), 每种都带 3 个版本的软件根据客户要求提供个性化设计 / OEM 产品 备用件担保 5 年 5 年 5 年 温度范围 0-50 C 0-50 C 5-45 C 性能 位运算指令最短执行时间 0.01 μs (Pentium M 1.4 GHz) 0.01 μs (Pentium M 1.4 GHz) 嵌入式面板 PC ( 无风扇 无磁盘 ) 附带 Win XP embedded 软件控制器和 HMI 12"/15"/ 19" 面板式 PC, 按键型或触摸型, 每种都带 3 个版本的软件根据客户要求提供个性化设计 / OEM 产品 0.01 μs (Pentium M 1.4 GHz) 存储器 最大工作存储器 1 GB RAM 1 GB RAM 1 GB RAM 最大负载存储器 / 大容量存储器 2 GB 紧凑型闪存卡 2 或 4 GB 紧凑型闪存卡 2 或 4 GB 紧凑型闪存卡 最大备份空间 I/O 控制数据 (512 KB SRAM) 无 UPS, 有 UPS 时所有数据 控制数据 (128 KB SRAM) 无 UPS, 有 UPS 时所有数据 控制数据 (128 KB SRAM) 无 UPS, 有 UPS 时所有数据 I/O 地址最大范围 16348/16348 字节 16384/16384 字节 16384/16384 字节 集中式 - I/O 集成在 CPU 内 - I/O 模块在 CPU 上 ( 通过 PCI-104, ODK) ( 通过 PCI-104, ODK) 分布式 - I/O 模块在 PROFIBUS 上 ( 通过 CP 5603) - I/O 模块在 PROFINET 上 工艺功能 可加载的功能块 基础功能集成在 CPU 内 特殊模块可集中插接 工艺控制器 等时模式 HMI 功能 集成 (S7-mEC HMI/RTX) (427B HMI/RTX, 427B HMI) (477B HMI/RTX, 477B HMI) PC 功能 C/C++ 连接 ( 通过 ODK) ( 通过 ODK) ( 通过 ODK) 数据采集和归档 ( 大数据量 ) ( 大数据量 ) ( 大数据量 ) 通过 PC 标准硬件进行扩展 ( 最多 3 个 PCI-104 卡 ) ( 最多 3 个 PCI-104 卡 ) ( 最多 3 PCI-104 个卡 ) 集成 PC 标准硬件 / 软件 ( 通过 ODK, OPC) ( 通过 ODK, OPC) ( 通过 ODK, OPC) 工程组态 组态 / 编程软件 编程语言 STEP 7 / STEP 7 专业版 LAD, FBD, STL, S7-Graph (SFC), S7-SCL (ST), S7-HiGraph, CFC 集成 HMI 功能组态 WinCC flexible ( 可选 ) WinCC flexible ( 可选 ) WinCC flexible ( 可选 ) 通讯 MPI PtP ( 通过 EM PC) ( 通过分布式 CP) ( 通过分布式 CP) AS-i 接口 PROFIBUS ( 通过 CP 5603) PROFINET 其它集成工业以太网, USB 工业以太网, USB, RS232, DVI/VGA 网络服务器 28 选型指南

29 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 多功能面板适用的 Win AC MP WinAC RTX MP 277 MP 377 多功能平台 ( 无风扇 无硬盘 ) 上的软件控制器, 附带 Windows CE S7 控制器作为软件控制器, 用于运行 Windows 操作系统的 PC 标准产品根据客户要求提供个性化设计的产品和 OEM 产品 1 个软件控制器 WinAC RTX 年 0-50 C 1) 取决于 PC μs (P 4, 2.4 GHz) 256 KB 512 KB PC 主存储器 3) PC 大容量存储器 控制数据 (128 KB SRAM), 无 UPS 控制数据 (256 KB SRAM), 无 UPS 使用 UPS 时所有数据 4) 4096/4096 字节 8192/8192 字节 16384/16384 字节 2) ( 多功能面板 ) ( 多功能面板 ) ( 可安装到 PC) ( 通过 ODK) ( 非常大的数据量 ) ( 取决于 PC) ( 通过 ODK, OPC) STEP 7 / STEP 7 专业版 LAD, FBD, STL, S7-Graph (SFC), S7-SCL (ST), S7-HiGraph, CFC WinCC flexible 标准版 高级版 STEP 7 / STEP 7 专业版 LAD, FBD, STL, S7-Graph (SFC), S7-SCL (ST), S7-HiGraph, CFC ( 通过分布式 CP) ( 通过 PC 中的 CP) 工业以太网, USB, RS232 ( 通过 PC 中的 CP) PC 界面 1) 作为 SIPLUS 组件, 也可用于腐蚀的凝露环境 ( 2) 通过 PC 卡和 ODK 3) 非分页内存 4) 128 KB 对于某些 SIMATIC PC, 无 UPS 或 WinAC NV 128 选型指南 29

30 模块化控制器 SIMATIC ET 200 SIAMTIC 模块化控制器 SIMATIC ET 200 SIMATIC ET 200S 适用于分布式自动化系统且产品种类繁多的全能型产品 带 CPU 功能的接口模块可用于单机模式, 也可用于具有中等规模程序的分布式自动化解决方案 它相当于一个 CPU 314, 可以在设备现场分散地预处理生产数据, 甚至是在故障安全环境中 它通过同时存在的 MPI/PROFIBUS DP 从站接口与上一级的可编程控制器通信 产品亮点 通过多条线路连接实现分散的模块化组态 通过众多模块种类实现功能多样化 作为带有集成 DI/DO 的可扩展模块 I/O :SIMATIC ET 200S COMPACT 可在有爆炸危险的区域使用 ( 区域 2) ET 200 的许多组件也适用于 SIPLUS, 可在极端环境条件中使用, 例如腐蚀的凝露环境 更多的信息请访问 : SIMATIC ET 200S 附带 PROFINET 接口和 I/O 模块 SIMATIC ET 200S 是高度模块化的多功能 I/O 系统, 防护等级为 IP20, 特别适用于完成各种自动化任务 由于结构非常坚固, 也适用于机械压力较大的场合 有许多接口模块可用于连接 PROFIBUS 和 / 或 PROFINET 总线系统 附带集成 CPU 的接口模块 1) 可以直接将 S7-300 CPU 的运算能力传递给 I/O 设备 从而减轻中央控制器和现场总线的负载, 快速响应对实时性要求较高的信号 分布式自动化解决方案不仅涉及数字和模拟信号, 还越来越多地涉及到工艺功能 电机启动器 变频器或者气动连接 按位模块化的 ET 200S 提供广泛的模块类型, 可以更好地解决下列任务 : 工艺模块 电机启动器 变频器 气动连接 IO Link 传感器模块 故障安全模块 (I/O, PM) DP 主站模块 接口模块 ET 200S 技术数据接口模块 IM CPU/CPU FO 新 IM F-CPU 2) IM PN/DP CPU IM 151-8F PN/DP CPU PROFIBUS 铜 / 光缆铜 3) 3) PROFINET 铜 4) 铜 4) 模块数量 站宽 2 m 2 m 2 m 2 m CPU 功能 CPU 314 CPU 314 CPU 314 CPU 314 故障安全 固件更新 微存储卡 微存储卡 总线, 微存储卡 总线, 微存储卡 订货号组别 :6ES AA. / 7AB. 7FA. 8AB. 8FB. 1) 目前只适用于 PROFIBUS 2) 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( 3) 附带主站模块 4) 3 端口切换 30 模块化控制器 SIMATIC ET 200

31 SIMATIC ET 200pro 模块化和多功能 SIMATIC ET 200pro 是一款机型小巧 坚固且高性能的 I/O 系统, 防护等级为 IP65/67 它不需要控制柜, 且可以直接安装在机器上 其模块化和节省时间的设计可以实现灵活 个性化的分布式自动化解决方案 ET 200pro 可以连接到成熟的现场总线 PROFIBUS 或 PROFINET, 即用于整个公司自动化的开放式工业以太网标准 具备 CPU 功能的新型接口模块 IM154-8 CPU 基于 CPU PN/DP, 并提供同样的数量架构和功能 IM154-8 CPU 有两个通讯接口, 一个组合式 MPI/PROFIBUS DP 接口, 以及 一个附带三个端口的 PROFINET 接口 产品亮点 模块化设计, 极其紧凑的外壳 通过众多模块种类实现功能多样化 安装简单 ET 200pro CPU 模块 IM CPU 既支持 PROFINET IO( 最多可连接 128 个 IO 设备 ) 和 PROFINET CBA, 也支持 PROFIBUS DP ( 最多可作为 124 个从站的主站 ) IM CPU 不仅可兼容 S7-300-CPU 的程序, 同时还可提供高度的数据保持性 ( 针对断电的保护措施 ) 通过独立的 LED 发出维护报警 由于使用了微存储卡, 可以容易地更换模块 还可以通过网络进行固件更新 此外还具备网络服务器功能, 可以通过以太网 (NTP) 提供信息 状态 诊断和时钟同步服务 开放式的以太网通讯 (TCP/IP, UDP, ISO-on-TCP) 能提供可靠且快速的数据交换 可在 PROFIBUS 上实现等时模式 更多的信息请参见 SIMATIC ET 200 手册或访问网址 SIMATIC ET 200pro 附带 PROFINET 接口和 I/O 模块 模块化控制器 SIMATIC ET

32 模块化控制器 SIMATIC S7-300 SIMATIC S7-300 SIMATIC S7-300: 适用于制造业中创新型系统解决方案的模块化控制器 SIMATIC S7-300 是全集成自动化系列中最为畅销的控制器, 全球各地各个行业都不难发现其成功应用的案例, 例如 : 制造工程 汽车工业 通用机械制造 特殊用途的机械制造 标准机械设备制造, OEM 塑料加工 包装行业 食品 饮料和烟草行业 过程控制工程 产品亮点 SIMATIC S7-300 的主要定位是应用于制造技术领域的创新系统解决方案 ; 它作为通用的自动化系统, 无论在集中式还是分布式组态设计中都代表了最佳解决方案 : 通过工业以太网 /PROFINET 接口集成功能强大的 CPU 的能力, 集成的工艺功能或故障安全设计, 使得用户无需进行额外的投资 可以通过模块化组态建立 S7-300, 无需遵守 I/O 模块的插槽规则 无论对于使用 ET 200M 进行集中式组态还是分布式组态, 均有种类丰富的模块可供选用 微存储卡用作数据和程序存储器, 它无需备用电池, 从而减少了部分维护费用 此外, 该存储卡上还可以保存包括符号和注释在内的相关项目, 方便维修调用 微存储卡还使得程序或固件的更新简单易行, 无需编程设备 它可用于在运行期间保存和访问数据, 例如测量值归档或配方处理 除了标准自动化系统, 在 S7-300 内还可以集成安全工艺技术和运动控制 S7-300 的许多部件也适用于 SIPLUS, 用于扩展温度范围 ( C) 等极限温度条件和腐蚀的凝露环境 更多的信息请访问 : 用于制造业创新系统解决方案的 SIMATIC S 模块化控制器 SIMATIC S7-300

33 设计 设计 S7-300 采用模块化结构, 非常节省空间 除了模块之外, 只需一个 DIN 导轨来悬挂模块并将模块用螺钉安装到位 这种设计非常牢固, 并且符合电磁兼容性 背板总线可以自由设置, 也就是说, 只需插入模块和总线连接器就能扩展 S7-300 的模块多种多样, 可用于集中式扩展以及构造带有 ET 200M 的分布式结构, 因此大大节省了备用件的维护成本 扩展选项 S7-300 的结构 : 节省空间 模块化设计 结构简单 对于需要 8 个以上模块的自动化任务, 可利用扩展单元 (EU) 来扩展 S7-300 的中央控制器 (CC) 中央机架中最多可使用 32 个模块, 每个扩展单元最多可连接 8 个模块 接口模块 (IM) 自动处理各个机架之间的通讯 对于占地面积较大的设备, 可以远距离安装中央控制单元 CC/EU ( 最远 10 m) IM365 (EU) IM361 IM365/361 (EU) 应用单层结构最多可实现 256 个 I/O, 而应用多层设计可实现多达 1024 个 I/O 在 PROFIBUS DP 分布式设计中, 最多可以达到 个 I/O 连接 ( 多达 125 个站, 例如通过 IM 153 连接 ET 200M) 这些插槽的地址可自由设置, 也就是说, 不受插槽规则限制 IM365 (CC) 1m IM361 (EU) (EU) 10m 10m S7-300 模块的扩展范围也可用于分布式自动化解决方案 ET 200M I/O 系统具有与 S7-300 相同的结构, 它通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS, 而且还可以连接到 PROFINET CPU IM365 IM361 (CC) CPU IM360 10m S7-300 的集中式扩展, 最多 32 个模块 SIMATIC S7-300 的组件 组件 特性 订货号组别 机架 安装导轨 mm 6ES 接口模块 IM 360 CC 的发送 IM, 6ES A... 最多可连接 3 个 EU IM 361 EU 的接收 IM, 6ES C... 用来连接 IM 360 IM 365 扩展 1 个 EU 6ES B... 电源 PS 307 (2 A) 120/230 V AC 6ES BA... PS 305 (2 A) 1) V DC 6ES BA... PS 307 (5 A) 1) 120/230 V AC 6ES EA... PS 307 (10 A) 2) 120/230 V AC 6ES KA... 1) 作为 SIPLUS 组件, 也可用于扩展温度范围 ( C) 和腐蚀的凝露环境 ( 2) 作为 SIPLUS 组件, 也可用于腐蚀的凝露环境 ( 模块化控制器 SIMATIC S

34 CPU 种类 CPU 分类详细, 性能广泛, 可以满足控制器设计的不同需求 高处理速度的 CPU 可以缩短机器周期 狭窄的模块可实现紧凑型控制器结构或小型控制柜 最小的 CPU 宽度只有 40 mm 故障安全型 CPU 可以用于安全型应用 用于通过 PROFIBUS 和 PROFINET 进行安全通讯的 PROFIsafe 现场总线可将安全相关功能集成在标准自动化系统中 宽度为 80 mm 或 120 mm 的紧凑型 CPU 也提供集成 I/O 和集成工艺功能 这种板载 I/O ( 数字 / 模拟 ) 和工艺功能节省了在其它模块上的投资 以下列出了 CPU 的某些应用 : 直接访问硬件计数器, 执行高速计数 / 测量 直接控制 MICROMASTER 变频器实现简单定位 使用集成功能块实现 PID 控制 另一类工艺 CPU 的加入使该 CPU 系列更趋完美, 这类 CPU 具有强大的工艺功能, 尤其适合于运动控制 配合集成数字 I/O 以及 PROFIBUS DP 上的等距模式和等时模式, 现货供应且 PLCopen 兼容的运动控制功能可以灵活实现对多个轴的运动控制, 这些轴也可以联动 KB) 微存储卡 微存储卡是一种紧凑型存储介质, 可以满足工业上的最高要求, 特别是 ESD 保护和机械耐用性等要求 经过系统测试的微存储卡可以比传统存储卡实现更多的读写次数, 由于其序列号可由程序读出, 因此可保护专业知识 µs) S7-300 CPU 的 6 种性能等级 / (KB) 附带集成 PROFINET 接口的高性能 CPU PN/DP 1) 连接表示,CPU 内部资源用于通过 PG/OP 和其它块间进行通信 标准总线通信和 PtP 耦合不需要连接 PN CPU 提供有 8 个或 32 个 (CPU 319) 附加的连接, 用于 TCP/IP UDP 和 ISO-on-TCP 以下列出了一些有用的附加功能 : 通过网络更新固件实现简单和快速的升级 通过硬件开关将所有设置项复位为出厂设置 (Reset to Factory) 34 模块化控制器 SIMATIC S7-300

35 版本 CPU PROFIBUS 上的 等时模式 标准 CPU 故障安全 CPU 紧凑型 CPU 工艺 CPU CPU 312, 314 1) CPU DP 1) 集成接口集成 I/O 集成工艺功能 MPI MPI, DP CPU PN/DP 1) DP/MPI, PROFINET CPU DP DP/MPI, DP CPU PN/DP 1) DP/MPI, PROFINET CPU PN/DP DP/MPI, DP, PROFINET CPU 315F-2 DP 1) MPI, DP 带有 PROFIsafe 现场总线的故 CPU 315F-2 PN/DP 1) DP/MPI, PROFINET 障安全 CPU 317F-2 DP 1) DP/MPI, DP CPU 317F-2 PN/DP 1) DP/MPI, PROFINET CPU 319F-3 PN/DP DP/MPI, DP, PROFINET CPU 312C 1) MPI 数字 计数 CPU 313C 1) MPI 数字, 模拟 CPU 313C-2 PtP MPI, PtP 数字 闭环控制 频率测量 脉宽调制 CPU 313C-2 DP 1) MPI, DP 数字 脉冲发生器 CPU 314C-2 PtP MPI, PtP 数字, 模拟同上, 附加 CPU 314C-2 DP 1) MPI, DP 数字, 模拟 定位 CPU 315T-2 DP DP/MPI, DP(DRIVE) 数字 同步运行 CPU 317T-2 DP DP/MPI, DP(DRIVE) 数字 行进到固定停止位置 打印标记修正 凸轮控制 位置定位控制 1) 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( 模块化控制器 SIMATIC S

36 标准 CPU 技术数据 CPU CPU 312 CPU 314 1) CPU CPU CPU DP 1) PN/DP 1) DP CPU CPU PN/DP 1) PN/DP 尺寸 (mm) 40 x 125 x x 125 x x 125 x x 125 x x 125 x 130 订货号组别 :6ES AE AG AG EH AJ EK EL. 存储器 工作存储器 32 KB 96 KB 128 KB 256 KB 512 KB 1 MB 1.4 MB 指令 10 K 32 K 42 K 84 K 170 K 340 K 470 K 处理时间 位运算 0.2 μs 0.1 μs 0.1 μs 0,05 μs 0.01 μs 字运算 0.4 μs 0.2 μs 0.2 μs 0.2 μs 0.02 μs 定点运算 5 μs 2 μs 2 μs 0,2 μs 0.02 μs 浮点运算 6 μs 3 μs 3 μs 1 μs 0.04 μs 位存储器 / 定时器 / 计数器 位存储器 128 字节 256 字节 2048 字节 4096 字节 8192 字节 S7 定时器 / 计数器 128/ / / / /2048 IEC 定时器 / 计数器 *) *) *) *) *) 地址范围 I/O ( 字节 ) 1024/ / / / / /8192 I/O 过程映像 ( 字节 ) 128/ / / / / /2048 数字通道 ( 中央 ) 模拟通道 ( 中央 ) DP 接口 DP 主站系统内部 / CP / / - / / / DP 从站 PROFINET 接口 PROFINET CBA PROFINET IO PROFINET 附带 IRT 3) TCP/IP UDP ISO-on-TCP (RFC 1006) 网络服务器 2) 数据集网关 1 ) 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( 2 ) 有关说明, 请参阅第 48 页的右下角 3 ) 更新时间高达 250 μs * ) 通过 SFB, 数量无限制或受工作存储器限制 36 模块化控制器 SIMATIC S7-300

37 紧凑型 CPU 技术数据 CPU CPU 312C 1) CPU 313C 1) CPU 313C-2 PtP 1 ) 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( * ) 通过 SFB, 数量无限制或受工作存储器限制 CPU CPU 313C-2 DP 1) 314C-2 PtP 尺寸 (mm) 80 x 125 x x 125 x x 125 x 130 CPU 314C-2 DP 1) 所需前连接器 1 x 40 针 2 x 40 针 1 x 40 针 2 x 40 针 订货号组别 :6ES BE BF BF CF BG CG. 存储器 工作存储器 32 KB 64 KB 96 KB 指令 10 K 21 K 32 K 处理时间 位运算 0.2 μs 0.1 μs 0,1 μs 字运算 0.4 μs 0.2 μs 0,2 μs 定点运算 5 μs 2 μs 2 μs 浮点运算 6 μs 3 μs 3 μs 位存储器 / 定时器 / 计数器 位存储器 128 字节 256 字节 256 字节 S7 定时器 / 计数器 128/ / /256 IEC 定时器 / 计数器 * ) * ) * ) 地址范围 I/O ( 字节 ) 1024/ / / /1024 过程 I/O 映像 128/128 字节 128/128 字节 128/128 字节 128/128 字节 数字通道 ( 中央 ) 模拟通道 ( 中央 ) 集成功能 计数器 ( 增量编码器 ) 2 个增量编码器, 24V/10 khz 脉冲输出 (PCM) 2 个通道, 最大 2.5 khz 频率测量 开环定位 2 个通道最大 10 khz 3 个增量编码器, 24V/30 khz 4 个增量编码器, 24V/60 khz 3 个通道, 最大 2.5 khz 4 个通道, 最大 2.5 khz 3 个通道, 最大 30 khz 4 个通道, 最大 60 khz 集成 控制 FB PID 控制器 PID 控制器 PID 控制器 集成输入 / 输出 数字输入 数字输出 10 x 24 V DC ; 所有通道都可用于过程中断 6 x 24 V DC, 0.5 A 24 x 24 V DC ; 所有通道都可用于过程中断 16 x 24 V DC, 0.5 A 模拟输入 4: ± 10 V, 0-10 V, ± 20mA, 0/4-20 ma; 1: W, PT100 模拟输出 2: ± 10 V, 0-10 V, ± 20 ma, 0/4-20 ma DP 接口 DP 主站系统内部 / CP x 24 V DC ; 所有通道都可用于过程中断 SFB 用于定位,1 根轴通过 2 DO,AO 24 x 24 V DC ; 所有通道都可用于过程中断 16 x 24 V DC, 0.5 A 16 x 24 V DC, 0.5 A 4: ± 10 V, 0-10 V, ± 20 ma, 0/4-20 ma; 1: W, PT100 2: ± 10 V, 0-10 V, ± 20 ma, 0/4.-20 ma - / - / - / / / / DP 从站 PtP 接口 属性 RS485/422 RS485/422 协议驱动程序 3964 (R), RK512, ASCII 3964 (R), RK512, ASCII 模块化控制器 SIMATIC S

38 故障安全 CPU 技术数据 故障安全 CPU 1 ) 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( 2 ) 有关说明, 请参阅第 48 页的右下角 3 ) 更新时间高达 250 μs * ) 通过 SFB, 数量无限制或受工作存储器限制 CPU 315F-2 DP 1) CPU 315F-2 1) PN/DP CPU 317F-2 DP 1) CPU 317F-2 1) PN/DP CPU 319F-3 PN/DP 尺寸 (mm) 40 x 125 x x 125 x x 125 x x125 x130 订货号组别 :6ES FF FH FF FK FL. 存储器 工作存储器 192 KB 256 KB 1 MB 1.4 MB 处理时间 位运算 0.1 μs 0.05 μs 0.01 μs 字运算 0.2 μs 0.2 μs 0.02 μs 定点运算 2 μs 0.2 μs 0.02 μs 浮点运算 3 μs 1 μs 0.04 μs 位存储器 / 定时器 / 计数器 位存储器 2048 字节 4096 字节 8182 字节 S7 定时器 /S7 计数器 256/ / /2048 IEC 定时器 /IEC 计数器 * ) * ) * ) 地址范围 I/O ( 字节 ) 2048/ / / /8192 I/O 过程映像 ( 字节 ) 128/ / / /2048 数字通道 ( 中央 ) 模拟通道 ( 中央 ) DP 接口 DP 主站系统内部 /CP / / / DP 从站 PROFINET 接口 PROFINET CBA PROFINET IO PROFINET 附带 IRT 3 ) TCP/IP UDP ISO-on-TCP (RFC 1006) 网络服务器 2 数据集网关 38 模块化控制器 SIMATIC S7-300

39 工艺 CPU 技术数据 工艺 CPU CPU 315T-2 DP CPU 317T-2 DP 尺寸 160 x 125 x x 125 x 130 所需前连接器 1 x 40 针 1 x 40 针 订货号组别 :6ES TH TK. 存储器 工作存储器 256 KB 1024 KB 指令 84 K 340 K 处理时间 位运算 0.1 μs 0,05 μs 字运算 0.2 μs 0,2 μs 定点运算 2 μs 0,2 μs 浮点运算 3 μs 1 μs 位存储器 / 定时器 / 计数器 位存储器 4096 字节 4096 字节 S7 定时器 /S7 计数器 256/ /512 IEC 定时器 /IEC 计数器 * ) * ) 地址范围 I/O 地址范围 2048/2048 字节 8192/8192 字节 过程 I/O 映像 128/128 字节 256/256 字节 数字通道 ( 中央 ) 模拟通道 ( 中央 ) DP 接口 DP 主站系统内部 /CP / / DP 从站 集成输入 / 输出 数字输入 数字输出 集成功能 新 4 x 24 V DC ; 例如用于 BERO 判断 8 x 24 V DC, 0.5 A : 用于高速凸轮切换 齿轮箱同步和曲线同步行进到固定停止位置通过测量探头修正打印标记取决于路径或时间的凸轮切换定位控制 新 * ) 通过 SFB, 数量无限制或受工作存储器限制 模块化控制器 SIMATIC S

40 模块种类 S7-300 模块种类的多样性能够保证针对各种各样的任务进行模块化适配 S7-300 支持多种多样的工艺任务并提供广泛的通讯方式 除了附带集成功能和接口的 CPU,S7-300 同时提供广泛的模块种类用于工艺和通讯 工艺 功能模块是一种智能模块, 可以独立地执行工艺任务, 并由此减轻 CPU 的负荷 这种模块用于对精确性和动态响应有较高要求的场合 通讯 通讯处理器用于将 S7-300 连接至不同的总线系统 / 通讯网或用于点对点连接 FM 控制器模块 功能模块 工艺功能 通道 / 轴 模块 计算 测量 比例 1 FM 路径检测 ( 增量 ) 计算 测量 比例 8 FM ) 凸轮控制 1 FM 352 高速二进制逻辑操作 1 FM PID 控制 ( 持续 ) 4 FM 355C PID 控制 ( 步进 / 脉冲 ) 4 FM 355S 温度控制 ( 持续 ) 4 FM 355-2C 温度控制 ( 步进 / 脉冲 ) 4 FM 355-2S 定位 ( 快速横越 / 爬行进给 ) 2 FM 351 位置检测 (SSI) 3 SM 338 定位 ( 通过步进电机 ) 1 FM 353 定位 ( 通过伺服电机 ) 1 FM 354 定位 路径控制 内插 同步 4 FM 通过 PROFIBUS 等时连接驱动 4 IM 174 1) 通讯处理器总线系统 / 通讯网 Advanced CP 提供下列附加功能 : 模块 AS-i 接口 ( 主站 ) 2) CP CP P PROFIBUS DP 2) CP ) CP FO ( 用于光缆 ) PROFIBUS FMS 2) CP PROFINET / 工业以太网 2) CP Lean CP ) 1) 3) CP Advanced 点对点连接 CP 340 4) CP 341 4) 广域网 (WAN), 用于遥控 带千兆接口的 CP 高级通讯处理器 TIM 3V-IE TIM 3V-IE Advanced HTTP 通讯, 可以通过用户组态的网页访问过程数据 电子邮件客户端功能, 用来直接从用户程序发送电子邮件 FTP 通讯, 可用于程序控制的 FTP 客户端通讯以及通过 FTP 服务器访问块 千兆连接, 包括用于分隔网络的 IP 路由功能 通过 IP 访问列表限制访问 更多的信息请参见 SIMATIC 工艺手册, 或访问网址 2) 3) 4) 更多的信息请参见工业通讯手册, 或访问网址 作为 SIPLUS 组件, 也可用于腐蚀的凝露环境 ( 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( 40 模块化控制器 SIMATIC S7-300

41 点对点连接 < 通过通信处理器 (CP) 进行点对点连接是一种可以替代总线系统 功能极其强大且低成本的方案 当只有少量 RS 485 设备需要与 SIMATIC S7 连接时, 点对点连接相比总线系统的优势尤为突出 CP 还能够以经济的方式将第三方系统与 SIMATIC S7 进行连接 由于 CP 的灵活性, 可以选用不同物理传输介质 传输速度, 甚至使用客户自定义的传输协议 CP 的塑料外壳非常结实, 并且装有显示灯以指示操作状态和故障 SIMOVERT SIMOREG 每个 CP 附带的 CD 上都包含一个配置文件包, 其中包括电子手册 参数设置画面以及 CPU 和 CP 之间通讯所需的标准功能块 组态数据保存在 CPU 中存贮的一个系统数据块中 因此, 模块被替换后, 新的模块能立即投入使用 PC BDE S5 PLC S7-300 有三种可用的接口模块, 它们各带一个接口, 适用于连接不同的物理传输介质 SIMATIC S7-300 上的点对点连接 点对点连接技术数据 应用 低成本的入门级产品 功能强大的计算机连接, 可加载的协议 传输速率低速 (19200 bit/s) 高速 (76800 bit/s) 可加载的协议 MODBUS 主站 (6ES7340-1AA.), MODBUS 从站 (6ES7340-1AB.), 数据高速公路 (6ES7340-1AE.) 模块 CP 340 CP 341 订货号组别 :6ES ) ) 物理传输介质 RS 232C (V.24) CP 340-1A CP 341-1A 20 ma (TTY) CP 340-1B CP 341-1B RS 422/485 (X.27) CP 340-1C CP 341-1C 集成传输协议 ASCII 打印机驱动程序 3964(R) RK 512 1) 作为 SIPLUS 组件, 适用于扩展温度范围 ( C) 以及腐蚀的凝露环境 ( 模块化控制器 SIMATIC S

42 模块种类 信号模块 诊断与中断 信号模块是 SIMATIC S7-300 到过程的接口 品种多样的数字模块和模拟模块能够提供满足每种任务要求的输入 / 输出 数字模块与模拟模块的区别在于通道数量 电压范围 电流范围 电气隔离 诊断和报警功能等 许多模块还可以监控信号采集 ( 诊断 ) 和过程信号 ( 过程中断 ) 因此可以迅速响应断线或短路等过程故障, 以及数字输入端的脉冲上升或下降等过程事件 使用 STEP 7 可以方便地设定控制器的响应 在此处提及的所有模块种类中,SIPLUS 组件也可用于扩展温度范围 ( C) 和腐蚀的凝露环境 ( 此外, 还有用于安全应用的故障安全模块 安装简单 传感器 / 执行器通过前连接器连接 提供下列连接方法 : 螺钉连接 弹簧加载 快速连接 ( 绝缘置换 ) 更换模块时, 只须将同种类型模块连接在插头上, 且仍保持原有接线 前连接器的编码可以避免出错 快速连接 SIMATIC TOP 连接方式使连接更为便捷 ( 不适用于紧凑型 CPU 的板载 I/O) 带有单芯电缆的预装配型前连接器, 以及由一个前连接器模块 连接电缆和端子块组成的完整的插接式模块化系统可供选用 高密度封装 S7-300 的空间节约型结构设计应归因于模块上的高通道数量 每个模块上可以有 8 到 64 个数字通道或者 2 到 8 个模拟通道 简单的参数设置 模拟输入模块的参数设置 特殊模块 当进行测试和仿真时, 可在 S7-300 上插入仿真模块 它可以通过开关模拟编码器信号, 并用 LED 显示输出信号 该模块可以插入任意插槽, 不受插槽规则限制 通过占位模块为尚未组态的信号模块保留了一个插槽 随后安装模块时, 整个组态的机械结构和地址分配保持不变 在后面几页内容中介绍了为各种应用选择合适信号模块的标准 使用 STEP 7 对模块进行配置和参数设置, 无需进行任何不便的开关设置 数据集中保存, 且在模块更换后会自动传送给新模块, 因此不会发生设置错误 使用新模块不需要升级软件 可以根据需要多次复制配置, 例如用于标准机器时 42 模块化控制器 SIMATIC S7-300

43 数字输入 * ) 模拟输入 * ) 模块 电压范围 通道数量 SM V DC 16, 32, 64 SM V DC 16 SM /48 VUC 16 SM /230 V AC 8, 16, 32 模块 测量范围 分辨率 通道数量 SM 331 电压 最大 16 位 2, 8 SM 331 电流 ( 也包括 最大 16 位 2, 8 HART) SM 331 电阻 最大 16 位 1, 4, 8 SM 331 热电偶最大 16 位 2, 6, 8 SM 331 电阻型热电偶最大 15 位 1, 4, 8 数字输入 / 输出 模拟输入 / 输出 模块 电压范围 通道数量 SM V DC 8 或 16 DI 和 DO SM V DC 8 DI 和 8 DX ( 通 过参数设置指定为 输入或输出 ) 模块 测量范围 分辨率 通道数量 SM 334 电压 最大 13 位 2, 4 SM 334 电流 8 位 4 SM 334 电阻 13 位 4 SM 334 电阻型热电偶 15 位 4 SM 335 电压 14 位 4 SM 335 电流 14 位 4 数字输出 *) 模拟输出 模块 电压范围 电流范围 通道数量 SM V DC 0.5 A 8, 16, 32, 64 SM V DC 2 A 8 SM V DC 1.5A 8 SM /230 V AC 1A 8, 16, 32 SM /230 V AC 2 A 8 SM 322 UC ( 继电器 ) 0.5 A - 5 A 8, 16 *) 故障安全数字输入 数字输出和模拟输入均可用 模块 测量范围 分辨率 通道数量 SM 332 电压 最大 16 位 2, 4, 8 SM 332 电流 ( 也包括 HART) 关于 S7-300 信号模块的详细数据请参见附录 最大 16 位 2, 4, 8 信号模块 SM 模块化控制器 SIMATIC S

44 模块化控制器 SIMATIC S7-400 SIMATIC S7-400 SIMATIC S7-400: 适用于制造业和过程工业中系统解决方案的电源控制器 在控制器家族中,SIMATIC S7-400 的设计定位是适用于制造业和过程工业自动化的系统解决方案 以下列示了 SIMATIC S7-400 典型的应用领域 : 汽车工业 标准机械设备制造, 包括个性化机械设备制造 仓储系统 建筑工程 钢铁工业 发电和配电行业 造纸与印刷业 木工行业 纺织业 制药 食品 饮料和烟草行业 过程工程, 例如, 自来水和废水处理行业 化工和石化业 产品亮点 以下功能使得 SIMATIC S7-400 成为功能最强大的 PLC: S7-400 非常适合过程工业中需要处理大量数据任务 ; 极高的处理速度和确定的响应时间确保了制造业中高速机器极短的机器周期 S7-400 的高速背板总线确保了集中式 I/O 模块的有效连接 S7-400 在协调工厂的所有设备和通过从站控制低级通讯线路方面表现出色 ; 强大的通讯性能和集成接口是这种能力的保证 S7-400 的功能可扩展性归因于其 CPU 的分级产品 ; 对 I/O 的容量几乎是无限的 CPU 的性能储备使得 S7-400 可以集成新的功能, 而无需追加硬件投资, 例如处理质量数据 进行便捷地诊断 通过总线系统集成于高级 MES 解决方案或高速通讯中等功能 S7-400 可采用模块化结构, 无需顾及插槽规则 ; 不论是集中式还是分布式设计, 都有种类众多的模块可供使用 S7-400 分布式 I/O 的组态可以在运行期间进行更改 此外信号模块可以在带电状态下连接或拆卸 ( 热插拔 ) 由此使得故障时的设备扩展或模块更换变得非常容易 在 CPU 上存储了完整的工程数据, 包括符号和注释, 从而使维护和保养工作更加方便 安全工艺和标准自动化可以集成到同一个 S7-400 控制器中 ; 其冗余设计可提高设备的可用性 S7-400 的许多组件也适用于 SIPLUS, 可在极端环境条件中使用, 例如腐蚀的凝露环境 更多的信息请访问 : 在啤酒厂的应用 模块化控制器 SIMATIC S7-400

45 设计 模块性 模块化是 S7-400 的一个主要特性 S7-400 功能强大的背板总线以及可以直接插到 CPU 上的 DP 通信接口允许对许多通信线路进行高性能操作 这样可以支持三种通讯线路, 分别用于 HMI 和编程任务 高性能等距运动控制组件 以及 普通的 I/O 现场总线 此外, 还可以通过 SIMATIC IT 连接到 MES- /ERP 系统或互联网 设计 S7-400 系统的主要组成部分有机架 电源和中央处理单元 可以按模块化方式安装和扩展该系统 所有其它模块都可以任意插入电源左侧的插槽 S7-400 采用牢固的无风扇设计, 信号模块可以带电插拔 种类多样的模块可用于集中式扩展以及简单的 ET 200 分布式结构, 因此大大节省了备用件的库存成本 根据任务可对 S7-400 进行集中式扩展或在分布式组态中... 或在纺织工业中扩展 集中式扩展可以使用附加设备和接口模块 分布式扩展使用集成于 CPU 上的 PROFIBUS 接口或 PROFINET 接口 必要时也可以使用通讯处理器 (CP) S7-400 的安装非常简单, 直接挂上模块即可 除了标准安装机架外, 还有两种铝材安装机架, 分别为 9 槽和 18 槽 这种铝材安装机架能耐受恶劣环境, 而且更为坚硬, 重量较其它机架轻 25 % 左右 模块化控制器 SIMATIC S

46 设计 扩展 集中式扩展进行集中式扩展时可将其它机架直接连接至中央控制器 跨接距离不大于 100m 时, 背板总线仍可保持全部性能 如果距离较近, 电源还可以统一供电 中央机架可以为带 4 槽 9 槽或 18 槽的机架 通过接口模块, 可以连接最多 21 个扩展单元, 同时有 18 或 9 个槽用于 S7-400 模块 分布式扩展分布式扩展使用 PROFIBUS 或 PROFINET 为此, S7-400 允许通过 CPU 上的集成接口连接到总线系统上 一系列具有不同防护等级 ( 例如 IP20 和 IP65/67) 的 I/O 模块可以用于分布式扩展连接, 使 S7-400 可以完成多种多样的任务 SIMATIC S7-400 的组件 组件特性订货号组别 机架 UR1 1) 用于 CC 和 EU, 18 槽 6ES TA0. UR1 (Alu) 用于 CC 和 EU, 18 槽 6ES TA1. 接口模块 UR2 用于 CC 和 EU, 9 槽 6ES JA0. UR2 (Alu) 用于 CC 和 EU, 9 槽 6ES JA1. UR2-H 1) 用于分体式 CC, 9 槽 6ES JA0. UR2-H (Alu) 1) 用于分体式 CC, 9 槽 6ES JA1. CR1 用于分体式 CC, 18 槽 6ES TA. CR3 用于 CC 和 EU, 4 槽 6ES DA. ER1 用于 EU, 18 槽 6ES TA0. ER1 (Alu) 用于 EU, 18 槽 6ES TA1. ER2 用于 EU, 9 槽 6ES JA0. ER2 (Alu) 用于 EU, 9 槽 6ES JA1. IM 发送接口模块, 用于集中式扩展, 最长 5 m 6ES A. IM 接收接口模块, 用于集中式扩展, 最长 5 m 6ES A. IM ) 发送接口模块, 用于集中式扩展, 最长 1.5 m 6ES B. IM ) 接收接口模块, 用于集中式扩展, 最长 1.5 m 6ES B. IM 发送接口模块, 用于分布式扩展, 最长 102 m 6ES A. IM 接收接口模块, 用于集中式扩展, 最长 102 m 6ES A. IM 467 用于连接 PROFIBUS 的主站接口模块 6ES G. IM 467 FO 用于连接 PROFIBUS 的主站接口模块 6ES F. 电源 PS 405 (4 A) 24 V DC 6ES D. 1) 作为 SIPLUS 组件, 也可用于腐蚀的凝露环境 ( PS 405 (10 A) 1) 24 V DC 6ES KA. PS 405 (10 A) 24 V DC, 冗余 6ES KR. PS 405 (20 A) 24 V DC 6ES R. PS 407 (4 A) 120/230 V AC 6ES D. PS 407 (10 A) 1) 120/230 V AC 6ES KA. PS 407 (10 A) 1) 120/230 V AC, 冗余 6ES KR. PS 407 (20 A) 120/230 V AC 6ES R. 46 模块化控制器 SIMATIC S7-400

47 CPU 种类 CPU 分类详细, 性能广泛, 范围从入门级 CPU 到高性能 CPU, 可以满足控制器设计的不同需求 所有 CPU 都控制大量结构, 可以在多计算环境中应用多个 CPU 共同工作以提高性能 由于 CPU 极高的处理速度和确定的响应时间, 机器周期时间可以缩至很短 CPU 按照不同的标准进行分类, 例如工作存储器 地址范围 连接数量和执行时间 除了标准 CPU 之外, 还有 2 种故障安全和 3 种容错型 CPU 可供使用 (MB) 30,0 11,2 5,6 2,8 1,0 0,5 0,288 CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU 在多计算操作中, 所有的 CPU 在工作时的动作都是统一的, 当一个 CPU 进入 STOP 状态时, 其它的 CPU 也停机 通过同步调用发出的指令会有选择性地协调多个 CPU 的动作 此外, 可通过 全局数据 机制以极高的速度在 CPU 之间交换数据 性能 S7-400 的特点不仅在于响应时间短, 它还有很大的性能余量 因此即使在要求同步通讯或出现意外负载的情况下, 也能实现非常短的响应时间 这样可以指定响应时间, 例如针对输入信号的变化指定输出信号的响应时间 无需进一步的硬件投资, 就可以集成其它功能 其中包括保存和处理质量数据 便捷地诊断或与高级 MES 解决方案进行垂直集成等功能 通讯性能得到了提升, 伴随而来的是允许在以太网上进行高速通讯, 以及通过 PROFIBUS 与现场级进行有效连接, 例如与等时任务连接 诊断 CPU 的智能诊断系统持续监视系统和过程的运行能力, 并记录错误和特定的系统事件 ; 还可以添加用户自定义的诊断消息 ,075 0,045 0,03 0, (KB) (µs) 诊断可用于确定数字模块的信号采集或模拟模块的信号处理是否无故障 出现诊断消息 ( 例如 无编码器 ) 时, 模块将触发诊断中断 随后, CPU 会中断应用程序的执行过程, 并运行相关的诊断中断程序块 通过过程中断可以监控过程信号并触发对信号变化的响应 S7-400 CPU 的 7 种性能等级 多计算环境 所谓多计算环境, 是指多个 CPU 在一个 S7-400 中央控制器中同时运行, 这为用户带来了很多好处 : 多计算实现了 S7-400 整体性能的分担 : 例如开环控制 计算或通讯等复杂的技术任务可以分摊给多个 CPU 每个 CPU 都分配有专用的本地 I/O 在多计算中还可以将一些任务彼此分开来执行, 比方说, 一个 CPU 处理对时间要求较高的任务, 而另一个 CPU 则处理对时间要求较低的任务 模块化控制器 SIMATIC S

48 S7-400 CPU 技术数据 CPU CPU CPU CPU CPU CPU PN/DP 尺寸 (mm) 25 x 290 x x 290 x 219 插槽数量 1 2 订货号组别 :6ES XJ XJ XK XM EM. 工作存储器 集成 288 KB 512 KB 1 MB 2.8 MB 指令 48 K 84 K 170 K 460 K 用于程序 144 KB 256 KB 512 KB 1.4 MB 用于数据 144 KB 256 KB 512 KB 1.4 MB 处理时间 位运算 μs 0,045 μs 字运算 μs 0,045 μs 定点运算 μs 0,045 μs 浮点运算 μs 0,135 μs 位存储器 定时器 计数器 位存储器 4 KB 8 KB S7 定时器 / 计数器 2048 / / 2048 IEC 定时器 / 计数器 * ) * ) 地址范围 I/O 4 KB / 4 KB 8 KB / 8 KB 过程 I/O 映像 4 KB / 4 KB 8 KB / 8 KB 数字通道 / / 模拟通道 2048 / / 4096 DP 接口 DP 接口数量 1 (MPI/DP) DP 从站数量 各 96 各 125 插入式接口模块 1 x DP 1 x DP PN 接口 PN 接口数量 1 (2 个端口 ) PROFINET IO PROFINET 附带 IRT PROFINET CBA TCP/IP UDP ISO-on-TCP (RFC 1006) 网络服务器 数据集网关 * ) 通过 SFB, 数量无限制或受工作存储器限制 48 模块化控制器 SIMATIC S7-400

49 CPU CPU CPU 416F-2 CPU ) CPU CPU 416F-3 PN/DP 1) PN/DP 1) 作为 SIPLUS 组件, 也可用于腐蚀的凝露环境 ( * ) 通过 SFB, 数量无限制或受工作存储器限制 CPU ) 尺寸 (mm) 25 x 290 x x 290 x x 290 x 219 插槽数量 订货号组别 :6ES XN FN XR ER FR XT. 工作存储器 集成 5.6 MB 11.2 MB 30 MB 指令 920 K 1840 K 5 M 用于程序 2.8 MB 5.6 MB 15 MB 用于数据 2.8 MB 5.6 MB 15 MB 处理时间 位运算 0.03 μs 0,018 μs 字运算 0.03 μs μs 定点运算 0.03 μs 0,018 μs 浮点运算 0.09 μs 0,054 μs 位存储器 定时器 计数器 位存储器 16 KB 16 KB S7 定时器 / 计数器 2048 / / 2048 IEC 定时器 / 计数器 * ) * ) 地址范围 I/O 16 KB/16 KB 16 KB / 16 KB 过程 I/O 映像 16 KB/16 KB 16 KB / 16 KB 数字通道 / / 模拟通道 8192 / / 8192 DP 接口 DP 接口数量 DP 从站数量 各 125 各 125 各 125 各 125 插入式接口模块 1 x DP 1 x DP 1 x DP 2 x DP PN 接口 PN 接口数量 1 (2 个端口 ) 1 (2 个端口 ) PROFINET IO PROFINET 附带 IRT PROFINET CBA TCP/IP UDP ISO-on-TCP (RFC 1006) 网络服务器 数据集网关 模块化控制器 SIMATIC S

50 存储器概念 缓冲 特殊功能 数据和程序存储器 S7-400 的所有 CPU 都区分数据存储器和程序存储器 在一些场合, 这种存储器划分可使性能得到 100 % 的提升 标准处理器至少需要分两次访问其 RAM, 而 S7-400 的特殊处理器会在一个周期内同时访问代码存储器和数据存储器 为此, 数据总线和代码总线也是独立的 这种功能为用户提供了额外的性能优势! 工作存储器的大小取决于从详细分级的 CPU 产品范围中选择的具体 CPU 产品 集成的负载存储器 (RAM) 能够满足小到中型程序的需要 对于大型程序, 可插入 RAM 或 FEPROM 存储卡 (64 KB 到 64 MB) 扩充负载存储器的空间 即使是最大型 CPU 的整个工作存储器的内容也能保存在 64 MB RAM 存储卡上 该 RAM 存储器有电池供电, 可以进行备份 RAM 存储卡主要用于需要频繁修改用户程序的场合, 例如运行的初始阶段 RAM 存储卡比 FEPROM 存储卡的保存速度快, 而且不限写操作的次数 对于没有备份电池的保持性存储器, 可以使用插入式 FEPROM 存储卡, 这种卡在拔下后数据不会丢失 备用电池 S7-400 的电源模块有一个电池盒, 可以容纳一到两粒备份电池 如果背板总线断电, 该电池可将参数设置和 RAM 存储器的内容备份到 CPU 和参数化模块上, 从而在通电后重新启动 CPU 时能使用已保存的参数 电源模块和备份模块会检测工作电压, 并在电量用尽时发出信号 RAM SIMATIC S7-400 的存储器类型 特殊功能 RAM 50% RAM 50% RAM S7-400 CPU 具有一些非常有用的特殊功能 : 通过网络更新固件实现简单和快速的升级 通过硬件开关可将所有设置全部恢复为出厂设置 (Reset to Factory) 通过一个系统功能实现额外的写保护 ( 例如, 禁止从 PC 向 CPU 下载模块 ) 通过读取存储卡序列号实现专业知识保护, 以确保程序只能运行于特定的存储卡上 集成的数据记录网关允许跨不同总线系统和网络边界来集成访问数据记录, 例如, 控制级 PC 可以通过 PROFINET 与低级 S7-400 控制器通讯, 而现场设备则通过 PROFIBUS 来与其连接 50 模块化控制器 SIMATIC S7-400

51 在运行过程中更改组态 可在运行中更改组态 在设备运行过程中也会需要更改或扩展, 例如增加更多的传感器或执行器 重新设置 I/O 模块参数 ( 例如选择其它中断界限 ) 这类应用适用于不能中止生产的设备, 即不能停机或生产不能中断的连续过程 : 重新启动成本极高的过程或者制造设备 有了 SIMATIC S7-400, 可以在设备运行过程中更改硬件配置, 且不产生任何影响 CiR ( 在运行过程中更改组态 ) 允许在运行过程中对系统进行扩展和改装 优点 CiR 允许系统扩展和优化 设备的扩展和改装可在过程运行时进行 这些更改不会造成任何影响 系统的扩展和优化可以快速且低成本地实施 此外, 在运行 (RUN) 状态下进行修改可以灵活响应过程更改和过程优化 对于那些并不要求不间断运转的设备来说, 通过运行 (RUN) 状态下的更改和重构也可以节省设备改造所需的时间, 因为在硬件配置变化之后无需重新进行初始化和同步 应用 在运行过程中更改硬件配置适用于分布式 I/O 这时可以使用 S7-400 的所有标准 CPU 以及以单机模式运行的 S7-400H 容错型 CPU CiR 过程可在下列 DP 主站上执行 : 带集成接口的 CPU CP 升级版本 ( 自 V5.0 起 ) IF 964-DP 接口模块 对于冗余组态中的 S7-400H CPU, 可通过 H-CiR 功能在运行过程中进行修改 功能 在工厂设备运行过程中可以更改下列硬件配置 : 添加分布式 I/O 节点 (PROFIBUS DP 和 PROFIBUS PA 从站 ), 例如新增一条生产线 在 ET 200M 分布式 I/O 系统中添加 I/O 模块, 例如增加更多传感器 撤消更改, 也就是说, 已经添加的现场设备 (DP/PA 从站 ) 和模块还可以再拆掉 在 ET 200M I/O 系统中重新设置 I/O 模块参数, 例如使用符合其它规范的传感器时需要更换零件或者选择其它中断限制 PROFIBUS PA PROFIBUS S7-400 CPUs ET 200M DP DP/PA Link PA S7-400H ET 200M F ET 200M DP DP/PA Link PA 可以在 S7-400 作主站的工厂运行设备中增设或撤消的模块种类 模块化控制器 SIMATIC S

52 模块种类 S7-400 模块种类的多样性能够保证针对各种各样的任务进行模块化适配 S7-400 支持多种多样的工艺任务并提供广泛的通讯方式 从技术和通讯角度看, S7-400 涉及的特殊模块的范围很广 工艺 功能块 FM 452 通讯 通讯处理器 CP Advanced, 带千兆接口 功能模块是一种智能模块, 可以独立执行工艺任务, 并由此减轻 CPU 的负荷 这种模块用于对精确性和动态响应有较高要求的场合 通讯处理器用于将 S7-400 连接至不同的总线系统 / 通讯网或用于进行点对点连接 功能模块 工艺功能 通道 / 轴 模块 计数 测量 比例 位置检 2 FM 450 3) 测 ( 增量 ) 凸轮控制 1 FM 452 PID 控制 ( 持续 ) 16 FM 455C PID 控制 ( 步进 / 脉冲 ) 16 FM 455S 定位 ( 高速横越 / 慢速进给 ) 3 FM 451 定位 ( 使用步进和伺服驱动 3 FM 453 装置 ) 可自由组态的 PLC 任务 控制任务 运动控制任务和工艺任务 任意 FM DP 通讯处理器总线系统 / 通讯网 PROFIBUS DP 2) 模块 CP Extended PROFIBUS FMS 2) CP Basic 3) PROFINET / 工业以太网 2) CP CP Advanced 1) 3) 点对点连接 CP 440 CP 441-1, CP ) Advanced CP 提供下列附加功能 : HTTP 通讯, 可以通过用户组态的网页访问过程数据电子邮件客户端功能, 用来直接从用户程序发送电子邮件 FTP 通讯, 可用于程序控制的 FTP 客户端通讯以及通过 FTP 服务器访问块千兆连接, 包括用于分隔网络的 IP 路由功能 通过 IP 访问列表限制访问 更多的信息请参见 Simatic 工艺手册, 或访问网址 2) 更多的信息请参见工业通讯手册, 或访问网址 3) 作为 SIPLUS 组件, 可用于腐蚀的凝露环境 ( 52 模块化控制器 SIMATIC S7-400

53 点对点连接 通过通信处理器 (CP) 进行点对点连接是一种可以替代总线系统的 功能极其强大且低成本的方案 当只有少量 RS 485 设备需要与 SIMATIC S7 连接时, 点对点连接相比总线系统的优势尤为突出 CP 还能够方便地将第三方系统连接至 SIMATIC S7 由于 CP 具有极大的灵活性, 因此可以选择不同物理传输介质 传输速度, 甚至使用客户自定义的传输协议 SIMOVERT SIMOREG CP 的塑料外壳非常结实, 并且装有显示灯以指示操作状态和故障 每个 CP 附带的 CD 上都包含一个配置文件包, 其中包括电子手册 参数设置画面以及 CPU 和 CP 之间通讯所需的标准功能块 组态数据保存在 CPU 中存贮的一个系统数据块中 因此, 模块被替换后, 新的模块能立即投入使用 PC BDE 有了 S7-400 点对点连接模块, 只须插入相关的接口模块就能适配物理传输介质, 不必外接转换器 SIMATIC S7-400 上的点对点连接 点对点连接技术数据 应用 少量数据时的快速响应 连接 经济型 : 带可变接口 高速型 : 带两个可变接口 传输速率高速 ( bit/s) 低速 (38400 bit/s) 高速 ( bit/s) 可加载的协议 ( 订货号组别 :6ES7340-) MODBUS 主站 (-1AA.), MODBUS 从站 (-1AB.), 数据高速公路 (-1AE.) 模块 CP 440 CP CP 订货号组别 :6ES 物理传输介质 RS 232C (V.24) 20 ma (TTY) RS 422/485 (X.27) ( 最多 32 个节点 ) 所有传输介质 所有接口模块 插入式 串行 集成传输协议 ASCII 打印机驱动程序 3964(R) RK 512 模块化控制器 SIMATIC S

54 模块种类 信号模块 简单的参数设置 信号模块是控制器到过程的接口 品种多样的数字模块和模拟模块能够提供满足每种任务要求的输入 / 输出 数字模块与模拟模块的区别在于通道数量 电压范围 电流范围 电气隔离 诊断和报警功能等 然而,S7-400 信号模块只是通过 PROFIBUS DP 连接到 S7-400 的模块中的一部分 集中连接的信号模块可在运行过程中连接或断开 这样可使得模块更换非常容易 在此处列出的所有模块种类中,SIPLUS 组件也可用于腐蚀的凝露环境 ( 安装简单 使用 STEP 7 对模块进行配置和参数设置, 无需进行任何不便的开关设置 数据集中保存, 且在模块更换后会自动传送给新模块, 因此不会发生设置错误 使用新模块不需要升级软件 可以根据需要多次复制配置, 例如用于标准机器时 诊断与中断 许多模块还可以监控信号采集 ( 诊断 ) 和过程信号 ( 过程中断, 如边沿判断 ) 因此可以迅速响应断线或短路等各个过程故障, 以及数字输入端的脉冲上升或下降等过程事件 使用 STEP 7 可以方便地设定控制器响应 在数字输入模块上, 可以允许一个模块上存在多个中断 传感器 / 执行器通过前连接器连接 更换模块时, 只须将同种类型模块连接在插头上, 且仍保持原有接线 前连接器的编码可以避免出错 此外 S7-400 还可以检测前连接器是否连接在模块上 快速连接 SIMATIC TOP 连接件使连接更加便捷 带有单芯电缆的预装配型前连接器, 以及由一个前连接器模块 连接电缆和端子块组成的完整的插接式模块化系统可供选用 高密度封装 空间节约型结构设计应归因于模块上的高通道数量 例如, 有些模块上可以有 8 到 32 个数字通道或 8 到 16 个模拟通道 模拟输入模块的参数设置 在后面几页内容中介绍了为各种应用选择合适信号模块的标准 54 模块化控制器 SIMATIC S7-400

55 数字输入 模拟输入 模块 电压范围 通道数量 SM V DC 16, 32 SM VUC 16 SM /230 VUC 16, 32 数字输出 模块 测量范围 分辨率 通道数 量 SM 431 电压 最大 16 位 8, 16 SM 431 电流最大 16 位 8, 16 SM 431 电阻最大 16 位 4, 8 SM 431 热电偶最大 16 位 8, 16 SM 431 电阻型热电偶最大 16 位 4, 8 模拟输出 模块 电压范围 电流范 围 SM V DC 0.5 A 32 SM V DC 2 A 16 SM /230 V AC 2 A 16 SM 422 UC ( 继电器 ) 5A 16 通道数量 模块 测量范围 分辨率 通道数 量 SM 432 电压, 电流 13 位 8 关于 S7-400 信号模块的详细数据, 请参见附录 SM 421 信号模块 模块化控制器 SIMATIC S

56 模块化控制器 SIMATIC S7-400H SIMATIC S7-400H SIMATIC S7-400H 热备份 SIMATIC S7-400H 是附带两个同类型 H CPU 的控制器 ; 在发生故障时, 可从主站系统切换至备用站 它适用于要求热备份的容错过程 ( 即切换时间不超过 100 ms 的过程 ) A S7-400H B S7-400H 附带冗余 CPU 的容错 SIMATIC S7-400H 同步 事件驱动同步方法, 允许在发生故障时可以快速平稳地切换到冗余 CPU, 并从中断点继续执行, 不会丢失任何信号或中断 操作系统将确保所有命令同步操作, 如果单独执行这些命令, 则会在两个系统上得到不同的状态 此时用户不需要进行编程或参数设置 SIMATIC S7-400H 的特征 设计对于集中式设备存在两种配置可能 : 如果出于可用性考虑, 必须将子单元完全相互隔离, 则正确的方法是使用两个标准机架 (UR1 和 UR2), 每个机架上分别插入一个 CPU 和一个电源 (PS) 如果对可用性要求非常高, 可以使用两个冗余电源模块 两个机架之间的距离最长不能超过 10 km 不论这两个 CPU 连接的是单个电源还是冗余电源, 都可以通过分段背板总线连接到 UR2-H 机架, 从而实现极为紧凑的结构 I/O 根据连接类型, 可以使用下列 I/O 组件 : 所有 PROFIBUS 从站都可用于单侧连接 ET 200M 用于切换和冗余连接 ET 200M A I/O E/A B I/O S7-400H 的拓扑结构, 包含两个控制器和相关的 I/O ( 标准型和容错型 ) 工程组态如同标准系统一样, 可以使用所有 STEP 7 编程语言编写程序 这些程序可以方便地在标准系统和冗余系统之间来回传输 加载程序时, 程序会被自动分配给两个冗余 CPU 使用 S7 H 系统选件包 ( 集成在 STEP 7 V5.3 及更高版本中 ) 对冗余特定的功能与组态进行参数化 这样规划工程师就只需专注于对过程的控制 诊断 / 更换模块除标准诊断功能外, 还提供下列功能 : 系统通过集成的自诊断功能检测故障, 并在故障造成影响之前发出报告 这些诊断功能可以识别并更换故障组件, 从而大大加快了修复过程 可以在正常运行中更换任何组件 ( 在线修复 ) 更换 CPU 时, 将自动重新加载当前所有程序和数据 同时还可以在正常运行中修改程序, 例如, 更改模块并重新加载 可以在正常运行中更改组态, 例如添加或删除 DP 从站或模块 更改 CPU 的存储器组态 产品亮点 偏重于性能的解决方案, 适用于对时间要求极高的过程 同步硬件解决方案, 不会产生信息损失 S7-400 的许多组件也适用于 SIPLUS, 可在极端环境条件中使用, 例如腐蚀的凝露环境 更多的信息请访问 : 56 模块化控制器 SIMATIC S7-400H

57 容错 CPU SIMATIC S7-400H 有三种 CPU, 可以适应不同的性能要求 除了大容量以外, H-CPU 的另一特点是高性能 这不仅表现为高处理速度, 而且还有巨大的通讯输出 另外还使用了一种新型的集成存储器, 可以识别由于外界影响造成的存储单元损坏, 并自动修正这些存储单元 H-CPU 现在可以通过网络提供固件更新 H-CPU 技术数据 CPU CPU 412-3H CPU 414-4H 2) CPU 417-4H 2) 尺寸 (mm) 50 x 290 x x 290 x x 290 x 219 插槽数量 订货号组别 :6ES HJ HM HT. 工作存储器 集成 768 KB 2.8 MB 30 MB 指令 128 K 460 K 5 M 用于程序 512 KB 1.4 MB 15 MB 用于数据 256 KB 1.4 MB 15 MB 处理时间 位运算 μs μs 0,018 μs 字运算 μs μs μs 定点运算 μs μs μs 浮点运算 μs μs μs 位存储器 定时器 计数器 位存储器 8 KB 8 KB 16 KB S7 定时器 / 计数器 2048 / / / 2048 IEC 定时器 / 计数器 地址范围 I/O 8 KB / 8 KB 8 KB / 8 KB 16 KB / 16 KB 过程 I/O 映像 8 KB / 8 KB 8 KB / 8 KB 16 KB / 16 KB 数字通道 / / / 模拟通道 4096 / / / 8192 接口 DP 1 1) 2 1) 2 1) 同步模块 ) 同一个接口可用作 PROFIBUS DP 接口或 MPI (Multipoint Interface, 多点接口 ) 接口 2 ) 作为 SIPLUS 组件, 也可用于腐蚀的凝露环境 ( 同步模块 三个 H-CPU 通过光缆以及所谓的同步模块进行相连, 其中的同步模块可以直接插入 CPU 这样机架中的任何插槽都被占满, 通信速度也随之变得非常快 同步模块可在带电情况下进行更换 同步模块可按照下列条件分为两类 : 同步电缆长度不超过 10 m 同步电缆长度不超过 10 km,cpu 414-4H 或 417-4H 适用于子系统有一定间距的场合 模块化控制器 SIMATIC S7-400H 57

58 I/O I/O 接口 Y Link 可根据应用的需求进行 I/O 连接 可用的连接类型包括 : 1. 单侧连接 ( 标准可用性 ), 适用于所有 PROFIBUS 从站, 例如 ET 200M ET 200S 和 ET 200eco 2. 切换连接 ( 增强的可用性 ), 适用于 ET 200M 3. 冗余连接 ( 容错型 ), 适用于 ET 200M 上述这些配置也可以混合使用 借助 Y Link, 带有多种现场设备的低级 I/O 站可以方便的连接到冗余 PROFIBUS DP 系统上, 例如, 一个 S7-400H 上连有两个 DP 主站系统 在发生故障时,Y Link 可以把整条 I/O 线路平稳地切换到冗余 H 系统的有效总线通道上 Y Link 支持大多数类型的 PROFIBUS 从站连接 : } } I/O S7-400H DP I/O ET 200S 2 IM 157 I/O ET 200M Y Y-Link DP/PA-Link Y-Link I/O DP 3 ET 200S ET 200S I/O ET 200M ET 200M S7-400H 的 I/O 连接 低级总线系统通过 Y Link 连在 S7-400H 上 58 模块化控制器 SIMATIC S7-400H

59 冗余 I/O 冗余 I/O 的工作原理 冗余 I/O 是使用冗余方式进行组态和运行的输入输出模块 冗余 I/O 可以提供最大限度的可用性, 因为在这种模式下 CPU PROFIBUS 线路或信号模块的故障可以得到补偿 在正常运行过程中, 两个模块都处于激活状态, 也就是说, 在冗余输入的情况下, 两个模块对同一个共用传感器执行读取操作, 并将结果进行比较, 提供给用户一个统一值以供进一步处理 可升级的可用性 根据冗余 I/O 的配置能够实现可用性的升级 : 1. 独立机架上的每个模块与 PROFIBUS 都有冗余连接或者 2. 独立机架上的每个模块与 PROFIBUS 都有单线连接或者 3. 两个模块位于同一个机架上 1 2 冗余 I/O 的工作原理 对于冗余输出而言, 两个模块都会输出应用程序的计算值 发生故障事件时, 例如其中一个输入模块发生了故障, 则该模块不再有效, 同时发出故障信号, 接下去的处理将由正常的模块独自执行 修复完成后 ( 可以在线修复 ), 这两个模块再次恢复工作状态 S7-300 ( 适用于 ET 200M 的分布式应用 ) 有大量可以进行冗余工作的信号模块 前提条件是, 必须是集成了 S7 H 系统 选件包的 STEP 7 V5.3 及更高版本 3 冗余 I/O 的可升级能力 模块化控制器 SIMATIC S7-400H 59

60 通讯 高可用性同样适用于通讯 根据网络的拓扑结构, 在发生故障时可以自动建立并激活冗余连接 在 S7-400H 中通过 S7-REDCONNECT 软件包, 使用两个连接到 PC 上的 CP, 实现高可用性通讯 发生故障时, 可用性高的通讯链路自动接管通讯任务, 用户对此并不知晓 过程工业 流量隧道 1 2 CP S7-400H S7-400H 这样安装的总线非常可靠, 不会有故障的风险 每个设备都允许一个组件发生故障 配置与图 1 大致相同, 除了总线的冗余组态, 也就是说, 它还允许总线故障 60 模块化控制器 SIMATIC S7-400H

61 过程工业 3 CP 4 S7-400H S7-400H 配置与图 2 相同, 除了 CP 也是冗余组态之外 在这种情况下, 可以允许总线和每台设备的另一组件发生故障 在该配置中, 总线的故障安全通过环形结构得以保证 可以额外允许一个组件发生故障 模块化控制器 SIMATIC S7-400H 61

62 SIMATIC 嵌入式自动化 引言 SIMATIC 嵌入式自动化 引言 SIMATIC 嵌入式自动化将以下各种任务 : 控制 操作员控制和监视 数据处理 通讯 组合到一个共享的 紧凑且坚固的嵌入式平台 同时也可以满足严格的实时性要求 此外, 可以将这个平台灵活且有效地集成到一个整体解决方案中 包括用于进行数据处理的封闭链路或物流系统, 以及连接到诸如视觉系统等的工艺任务 由于没有使用风扇和硬盘, SIMATIC 嵌入式自动化产品可以在恶劣的环境条件下直接安装在机器上 个性化的产品种类进一步提高了灵活性和开放性, 并增加了应用范围 SIMATIC 嵌入式自动化有助于提供基于多功能面板或嵌入式 PC 硬件的自动化解决方案 SIMATIC 嵌入式自动化产品是硬件和软件的结合, 已经针对特定的自动化任务预先配置成了即用型解决方案 它结合了基于 PC 的控制器的开放性和传统控制器的坚固性 此外, 这些产品的特色还在于, 以开放和紧凑的组合方式将灵活的软件安装在功能强大且可升级的硬件上 设备不需要风扇, 而且使用标准存储卡, 例如紧凑型闪存 SD 或多媒体卡来替代硬盘 操作系统是 Microsoft Windows XP Embedded 或 Windows CE 该产品供货时就可以带有显示屏 操作员控制元件 工艺和 HMI 软件, 还可以附带用于连接现场总线和以太网的接口 这样便为数据密集型任务提供了一种坚固 紧凑且低成本的设备 因芯片 操作系统及升级服务包的供应商提供的保用服务周期较短, 所以提供备件的期限为五年 该期限大大长于标准 PC, 但略短于传统的 SIMATIC 产品 SIMATIC 多功能面板也无需风扇或硬盘, 可以使用 Microsoft Windows CE 作为操作系统 它们的主要特征是具有较高的工业性能和病毒防护能力, 主要用于机器级 带 WinAC MP 的 SIMATIC 多功能面板在一台设备上以最优方式组合了控制和 HMI 功能 新 嵌入式自动化产品 产品 控制 操作员控制和监视 开放性和可扩展性 不带显示屏的类型 SIMATIC S7-mEC RTX SIMATIC S7-mEC-HMI/RTX SIMATIC Microbox 427B HMI SIMATIC Microbox 427B RTX SIMATIC Microbox 427B-HMI/RTX 带显示屏的类型 SIMATIC 面板式 PC 477B HMI SIMATIC 面板式 PC 477B-RTX SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX 多功能面板上的 SIMATIC WinAC MP = 主要功能 = 辅助功能 = 可选改进 62 SIMATIC 嵌入式自动化 引言

63 SIMATIC 嵌入式 PC 产品在出厂时已经过预配置, 可以立即使用 同其它 SIMATIC 控制器一样, 此系统也使用 PROFIBUS 和工业以太网, 通过 STEP 7 进行组态和编程 以下是嵌入式 PC 产品的优点 坚固且无需维护 SIMATIC 嵌入式 PC 产品坚固且无需维护 这样可以增强系统的可用性, 减少停机时间 没有风扇和硬盘, 也就是说, 没有旋转部件 而是使用了工业标准紧凑型闪存 (CF) 卡作为存储介质 无需不间断电源 (UPS) 便可保留某些数据区域的内容 预安装软件, 不受误操作和病毒的影响 结构紧凑 节省空间 SIMATIC 嵌入式 PC 产品的结构非常紧凑 这样可以节省安装空间 安装深度最大 75 mm *) 预配置的 Windows XP Embedded 操作系统提供用户熟悉的 PC 用户界面, 而且操作系统已经针对自动化任务作了优化 *) 非 19" 显示屏 75 mm 开放式和灵活性 SIMATIC 嵌入式 PC 产品具有开放式和灵活性的特点, 可以简单的集成其它应用程序以及连接外部硬件 集成 C/C++ 或 VB 程序 (Visual Basic) 集成典型的标准 Windows 程序, 例如通过 OPC 服务器进一步处理数据通过 OPC 服务器连接第三方系统 安装嵌入式 PC 硬件, 例如 PCI-104 扩展卡 连接 USB 设备, 例如打印机 监视器 通过集成 PROFINET 和 PROFIBUS 接口, 可以方便地集成到已有的自动化或 IT 环境中 SIMATIC 嵌入式自动化 引言 63

64 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC S7-mEC-HMI/RTX SIMATIC S7-mEC-HMI/RTX 一方面, SIMATIC S7-mEC 的优秀之处在于 : 无与伦比的坚固性, 无风扇或硬盘 模块化和可扩展性, 例如, 使用 S7-300 I/O 和其它 PC 接口进行集中扩展 S7-300 的调试由自动化专家帮您完成 在另一方面, S7-mEC 提供 : 标准 Windows XP Embedded 操作系统和标准 PC 界面 最新的嵌入式 PC 技术 软件和硬件的开放性 ( 集成标准 Windows XP 应用程序和标准 PCI -104 卡 ) 采用 S7-300 设计的模块化嵌入式控制器 SIMATIC S7-mEC 是一款采用 S7-300 设计和最新嵌入式 PC 技术的模块化嵌入式控制器 这款嵌入式控制器在一台新设备上组合了 PC 技术和成熟的 S7 模块化控制器的优点 产品亮点 组合了 S7-300 模块化控制器和嵌入式 PC 技术 无风扇且无硬盘的 S7-300 设计 集中式 I/O 扩展 同 S7-300 一样, 使用 STEP 7 组态和编程 模块化嵌入式控制器尤其适用于同时注重控制和数据处理的应用 S7-mEC 最重要的应用是在特殊机器和系列机器的构建中, 除了执行控制任务, 还会在硬件平台上集成其它自动化任务 ( 例如 HMI) 这表明可以利用标准 SIMATIC I/O 实现集中式扩展 此外, 还可以充分利用目前 PC 工艺的性能和开放性 S7-mEC 由一个嵌入式控制器 (EC 31) 组成, 这个控制器可以和 S7-300 SM 模块进行组合, 也能和扩展模块组合 EC31 可用于下列功能类型 : 带软件控制器的 EC31-RTX 带 HMI 运行系统软件和软件控制器的 EC31-HMI/RTX 除了 Windows XP embedded,ec31 还有一个集成的控制器执行级系统 与所有其它 SIMATIC 控制器一样, S7-mEC 使用 STEP 7 来实现编程和诊断 I/O 总线接口使操作信号模块 (SM) 和接口模块 (IM) 的运行适用于多层机架配置 简单地将 PC 应用程序集成到控制器 保持性数据存储器 WinCC flexible 运行版已经安装在 EC31-HMI/RTX 上了, 这样就可以随时执行机器级的可视化任务 64 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC S7-mEC-HMI/RTX

65 带存储卡的模块化嵌入式控制器 通过 SIMATIC 瘦客户端上安装的 HMI 运行系统可以实现操作员控制和监视, 该客户端可以利用标准的 TCP/IP 机制访问 S7-mEC RTX 数据 同时还可轻易地满足 100 m 或更远距离的操作员控制和监视要求 可以使用众多不同的标准 PC 模块对 EC31 进行扩展 : 扩展模块 PC (EM PC) 提供多个接口, 包括一个带独立 IP 的以太网接口和两个存储卡插槽 扩展模块 PCI-104 (EM PCI-104) 有 3 个适用于任何 PC 模块 (PCI-104 和 PCI-104+) 的插槽, 如总线接口模块 仪表模块 视频模块 存储卡或声卡 可以适用下列模块 : - 1 个或 2 个 EM PCI-104 模块或 - 1 个 EM PC 或 - 1 个 EM PC 和 1 个 EM PCI-104 通过 PROFINET 和 USB 提供 S7-mEC RTX 连接选项 S7 模块化嵌入式控制器的技术数据特征 EC31-HMI/RTX 设计 采用 S7-300 设计的模块化 无风扇 可扩展控制器 处理器 Intel CoreDuo 1.2 GHz 主存储器 1 GB 保持存储区 512 KB 操作系统 Windows XP Embedded 软件控制器 WinAC RTX HMI 运行系统软件 WinCC flexible, 或 2048 个外部变量, 包括归档和配方功能 紧凑型闪存 2 GB 其它存储器 多媒体卡 接口 1x PROFINET (2 个端口 ), 1) 1x 以太网, 2x USB 2.0, 通过 USB 连接鼠标 键盘和显示器订货号组别 6ES DD. EM PC 接口 EM PCI-104 插槽数量 2x USB 2.0, 1x 以太网 ( 独立 IP 地址 ),1x 串口,1x DVI-I,1 个紧凑型闪存卡插槽, 1 个 SD/ 多媒体卡插槽 3 x PCI-104 1) 通过 CP 5603 可选 PROFIBUS SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC S7-mEC-HMI/RTX 65

66 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC Microbox SIMATIC Microbox 427B-HMI/RTX 这几种类型都基于 SIMATIC Microbox 427B, 并按如下进行配备 : 软件控制器 WinAC RTX ( 包括 SOFTNET-S7 LEAN) Microbox 427B RTX Microbox 427B HMI/RTX Microbox 427B HMI HMI 软件 WinCC flexible 运行版 可立即使用的 Microbox 427B-RTX SIMATIC Microbox 427B 是具有较高工业性能的导轨安装式即用型 PC ( 防护等级 IP20), 它具有以下三种类型 : Microbox 427B-RTX Microbox 427B-HMI/RTX 和 Microbox 427B-HMI 当自动化解决方案有下列需求时, Microbox 427B RTX 或 427B HMI/RTX 是理所当然的选择 : 无需操作员输入的紧凑型应用 应用分离的显示屏 机器级安装 用户指定硬件和软件 在同一硬件上集成不同任务 ( 控制 工艺 数据处理 ) 软件控制器 WinAC RTX 和 HMI 软件 WinCC flexible ( 用于 Microbox 427B-HMI/RTX) 已进行了预安装和预组态 : WinAC RTX 软件控制器处理实际的控制任务并执行用户程序 WinCC flexible 运行版支持机器级的可视化, 最多可以有 2048 个外部变量, 包括归档和配方功能 66 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC Microbox 427B-HMI/RTX

67 Microbox 427B RTX 427B HMI/RTX 的技术数据 Microbox 427B RTX Microbox 427B HMI/RTX Intel 处理器 紧凑型闪存 保持性存储器 1) 使用 CP 5603 时是其它的 PROFIBUS 接口 1) 使用 CP 1604 时是其它的 PROFINET 接口 Celeron M 900 MHz, 512 MB 工作存储器 Celeron M 1 GHz,1 GB 工作存储器 Pentium M 1.4 GHz,1 GB 工作存储器 2 GB 或 4 GB ( 可以组合 3 个处理器和 6 个硬件产品 ) 128 KB 无 UPS 接口 1 x PROFIBUS 1) 2 x PROFINET 2) 4 x USB 2.0 PC 卡 操作系统 软件控制器 最大值 3 x PCI-104 Windows XP Embedded SP2 WinAC RTX HMI 软件 WinCC flexible, 或 2048 个外部变量, 包括归档和配方功能供货范围内的其它软件 SOFTNET-S7 Lean ( 包括 OPC 服务器 ) 订货号组别 6ES C. 产品亮点 无风扇且无硬盘的结构设计具有实时功能和确定性的软件控制器 通过集成 SRAM 实现数据长久保存 最多可以有 128 KB 的长久性数据保存在一个集成的非易失性存储器上, 无需使用不间断电源 (UPS) 可通过商用 UPS 实现所有过程值的长久保持 集成的 OPC 服务器允许开放式地访问所有过程值 通过这个接口可以将任何可视化和数据处理系统与 WinAC RTX 相连接 通过 ODK 可以将 C/C++ 程序集成到 PLC 循环中, 同时也适用于实时条件下 使用 STEP7 通过集成 PROFINET 或 PROFIBUS 接口对软件控制器编程 为此安装了通讯包 SOFTNET-S7 Lean 三种 LED 状态 (RUN STOP 和组错误 ) 表示 WinAC RTX 的运行状态 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC Microbox 427B-HMI/RTX 67

68 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX 是紧凑型设备, 并在 PC 的开放性上结合了坚固性和高可靠性 下列软件已预组态, 可以立即开始使用 : WinAC RTX 软件控制器 HMI 软件 WinCC flexible 运行版, 以及 通讯包 SOFTNET S7-LEAN SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX 是一种完美的即用型解决方案, 适用于要求在一台紧凑型设备上执行操作 可视化和控制任务的情况 作为一种可升级和可扩展的设备, 它适用于以下两种情况 : 直接在机器上使用, 以及 需要对应用进行灵活适应 面板式 PC 477B HMI/RTX 可配备优质的 12" 15" 和 19" 触摸型或按键型控制屏 所有设备型号都有供货 安装深度极浅, 只有 75 mm (19" 触摸屏为 100 mm), 这使得面板式 PC 477B HMI/RTX 可以安装在狭小空间中 带触摸屏的 SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX 面板式 PC 477B HMI/RTX 的技术数据 特征 面板式 PC 477B HMI/RTX 处理器 Intel Celeron M 1.4 GHz 工作存储器 2 GB 紧凑型闪存 1 GB, 2 GB, 4 GB 显示屏 保持性存储器 接口 PC 卡 操作系统 软件控制器 12" TFT 彩屏 800 x 600 ( 按键型或触摸型 ) 15" TFT 彩屏 1024 x 768( 按键型或触摸型 ) 19" TFT 彩屏 1280 x 1024 ( 触摸型 ) 128 KB 无 UPS 1 x PROFIBUS 2 x PROFINET 5 x USB 2.0 (1 x 前端 ) 最大值 3 x PCI-104 Windows XP Embedded SP2 WinAC RTX HMI 软件 WinCC flexible, 或 2048 个外部变量, 包括归档和配方功能供货范围中包含的软件包 SOFTNET-S7 Lean, 包括 OPC 服务器订货号组别 6ES SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX

69 WinAC RTX 软件控制器和 WinCC flexible HMI 软件已经安装并进行了预组态 : WinAC RTX 软件控制器处理实际的控制任务并执行用户程序 WinCC flexible 运行系统支持机器级的可视化, 最多可以有 2048 个外部变量, 包括归档和配方功能 同 Microbox 427B RTX 一样, 可以通过集成 OPC 服务器访问过程值并且也可以集成 C/C++ 程序 即使在实时条件下 更多详细信息, 请参见 Microbox 427B RTX 最多可以有 128 KB 的长久性数据保存在一个集成的非易失性存储器上, 无需使用不间断电源 (UPS) 可通过商用 UPS 实现所有过程值的长久保持 通过 WinCC flexible 工程组态软件进行组态 可以通过 WinCC flexible 的简单用户界面进行高效操作 : 库中提供了预组态的对象和可重用的面板 智能工具可用于项目管理和图形化组态 对多语言组态的扩展支持 带 19" 显示屏的 SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX 产品亮点 无风扇且无硬盘的结构设计具有实时功能和确定性的软件控制器 HMI 运行系统软件附带归档和配方通过触摸屏或薄膜键盘实现控制和可视化功能通过集成 SRAM 实现数据长久保存 此外, 还有其它类型的面板式 PC 477B, 并按照如下进行配置 : 面板式 PC 477B-RTX 面板式 PC 477B-HMI WinAC RTX 软件控制器 HMI 软件 WinCC flexible 运行版 SIMATIC 嵌入式自动化 SIMATIC 面板式 PC 477B HMI/RTX 69

70 SIMATIC 嵌入式自动化 多功能面板使用的 多功能面板使用的 SIMATIC WinAC SIMATIC WinAC MP 是运行于 Windows CE 操作系统下的新型软件控制器, 可以用于 SIMATIC MP 277 和 MP 377 WinAC MP 适用于对性能没有太高要求的中小规模应用 WinAC MP 适用于对价格 硬件解决方案的可靠性和坚固性都有一定要求的应用 WinAC MP 与硬件 CPU 有着紧密的联系, 并且安装在坚固且没有风扇的多功能面板上 小型版本针对 MP 277 进行了优化 大型版本针对 MP 377 进行了优化 针对带触摸型或按键型功能的多功能面板, 提供有 8" 到 19" 的显示屏规格, 并通过 Windows CE 提供了实时性和确定性功能 产品亮点 基于 Windows CE 的软件控制器 不同的 SIMATIC 多功能面板都有各自的优化版本 与坚固的硬件平台相结合, 适用于所有应用的经济型解决方案 机器级任务的理想之选, 节省空间和金钱 通过在标准存储介质上备份 / 恢复所有数据实现简单的服务概念 WinAC MP 使用了诸如 STEP 7 (V5.4/SP1 或更高版本 ) 和 WinCC flexible (2007 标准版或更高版本 ) 等用户熟悉的工具 这表明即使工具进行升级也无需任何培训费用 WinAC MP 的用户界面也是以 SIMATIC HMI 实例项目 的形式提供 标准且具有高级性能的 ET 200 模块 ( 从 I/O 模块到工艺模块 ) 作为 I/O 通过 PROFIBUS 连入 定时器 计数器 标记和数据块按照硬件 CPU 的机制保存 这无须不间断电源 (UPS) 即可在多功能面板硬件上得到确保 使用一次按键操作就可以将所有数据 ( 操作系统 HMI 数据 PLC 数据 归档 配方 许可等 ) 传送到标准存储器介质 (SD 卡 多媒体卡 USB 棒 ) 中 带 8" 和 10" 显示屏的 SIMATIC 多功能面板 MP 277 带 12" 15" 和 19" 显示屏的 SIMATIC 多功能面板 MP SIMATIC 嵌入式自动化 多功能面板使用的 SIMATIC WinAC MP

71 S WinAC MP 的技术数据 特征 适用于 MP 277 的 WinAC MP 适用于 MP 377 的 WinAC MP 硬件平台 订货号组别 6ES EF. 6ES EG. 面板 MP 277 8" ( 触摸型或按键型 ), MP " ( 触摸型或按键型 ) 集成的工作存储器 256 KB 512 KB 操作系统 Windows CE 5.0 PLC 编程软件 可视化软件 I/O STEP 7 V5.4 SP1 或更高版本 WinCC flexible 2007 标准版, 高级版 输入 / 输出 2 KB ( 每个 ) 8 KB ( 每个 ) 位存储器 2 KB 4 KB 定时器 计数器 保持性数据 128 KB 256 KB 接口 PROFIBUS 主站 PROFIBUS 从站 工业以太网 集成的 CP 5611, 通信速率高达 12 Mbit/s 最多 32 个 集成式 MP " ( 触摸型或按键型 ), MP " ( 触摸型 ), MP " ( 触摸型 ) 其它接口 USB PC/CF 卡, USB SIMATIC 嵌入式自动化 多功能面板使用的 SIMATIC WinAC MP 71

72 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 SIMATIC WinAC 实现基于 PC 的控制 SIMATIC WinAC (Windows 自动化中心 ) 是西门子公司开发的基于 PC 的控制系统 现在 PC 机更新换代快, 性价比高, 因此它们的应用已经不仅限于办公环境, 而是越来越多地应用于自动化任务, 例如操作员控制和监视以及数据处理 PC 机的功能日趋强大, 通常情况下, 其资源都没有完全得到利用 那么, 我们为什么不能采用 PC 机进行开环和闭环控制呢? 由于工业 PC 机非常耐用, 因此完全可以用来实现上述任务 PC 机的开放性可方便连接所有必要的硬件和软件组件 一方面是最优的系统集成, 另一方面则是面向第三方组件的开放性, 而这些与全集成自动化 (TIA) 并无冲突 因此, 在一台设备内解决所有任务, 并在全集成自动化内充分发挥基于 PC 的技术优势是最显而易见的应用方向 在 PC 机上集成 SIMATIC S7, 可以实现成本优化的解决方案, 需要的话, 可以一站式调用所有的组件 西门子公司拥有业界领先的经验和全球服务网络, 以及高品质的 SIMATIC 产品和系统, 研发人员和用户都可以从中受益 与 S7 控制器完全相同, 基于 PC 的控制器也使用 STEP 7 标准软件组态与编程 客户可以根据需要选择在 PLC ( 可编程控制器 ) 或 PC 机上运行用户程序, 已完成的 S7 程序可以在修改后适用于基于 PC 的解决方案 更高的灵活性与开放性 WinAC RTX 软件控制器用于要求高性能 大数据量和仿真实时操作的自动化任务中 优化的运行时间系统支持在处理控制任务的同时还可以处理广泛且高要求的 PC 应用程序 它运行于 Windows XP Professional 或 Windows XP Embedded 上, 并使用实时内核 Interval Zero RTX 保证操作的实时性和确定性 实时性是指在规定的时间内响应过程事件 也可以指定控制程序相对于并行的 Windows 应用程序的优先级 确定性是指控制程序以固定的周期运行, 必要时可以中断并行的 Windows 应用程序, 例如在驱动控制中 控制程序执行后, 循环时间结束前的剩余时间将分配给 Windows t O t I t OB1 t MCT Windows Windows t O t I t OB1 * 通过固定的周期时间执行 WinAC RTX 的确定性行为, 并在控制程序执行结束后为 Windows 保留一定的时间 Windows 平台上基于 PC 的开放式控制 可以在 PC 机上控制 WinAC RTX WinAC RTX PC 上的 SIMATIC S7, 尤其适用于除了控制和可视化功能之外还需要在 PC 平台上完成需处理大数据量和高速工艺功能的任务 SIMATIC HMI 软件是在全集成自动化 (TIA) 的范围内可视化集成完全解决方案的首选 : SIMATIC WinCC 带有工厂智能的多用户 SCADA 系统 SIMATIC WinCC flexible 用于机器级和处理级应用的 HMI 软件 SIMATIC WinAC RTX 操作界面 72 基于 PC 的 SIMATIC 控制器

73 WinCC 和 WinCC flexible 可以通过 SIMATIC 接口进行连接, 从而可以利用共享数据库的优势, 如组态方便以及警报处理简单化 PG/OP 通讯允许将 SIMATIC 编程设备与操作面板连接 WinAC RTX 的性能可以随 PC 平台升级 应用范围从坚固的嵌入式 PC 提供的机器级控制任务到使用最新技术的 PC 上的高端应用 特别是在嵌入式 PC 平台上的应用, 例如基于 Windows XP Embedded 的 SIMATIC Microbox PC 427B, 实现了坚固的经济型解决方案 Microbox PC 427B 具有无风扇和无硬盘运行的特点 SIMATIC WinCC flexible SIMATIC WinCC C / C++ SIMATIC OPC ODK WinAC PLCPLC 利用 SIMATIC 的专业技术知识 WinAC RTX 的编程使用普通的 SIMATIC 编程工具, 例如 STEP 7, 必要时也可以使用经过现场使用证明的工程组态工具, 例如符合 IEC 标准的 S7-SCL 语言 ( 高级文本语言 ) 或 S7-GRAPH ( 顺序控制的图形化组态 ) 基于 PC 的应用项目的所有配置信息均是集中创建 管理和保存的 这样, 只需直接在控制 PC 上安装上 STEP 7, 就可实现通过工业以太网或 PROFIBUS 进行集中工程组态, 或者在本地目标 PC 上进行工程组态 WinAC RTX 的程序代码与 SIMATIC S7 兼容, 也就是说, 为 SIMATIC S7-300 和 S7-400 编写的程序可以在 WinAC RTX 中使用, 反之亦然 这样可以保护对软件的现有投资 结合用户所熟知且成熟的 STEP 7 组态方法, 长期积累的 SIMATIC 专业知识也可以很好地应用于 WinAC RTX 工艺功能的简单集成 WinAC RTX 提供了开放式数据接口, 用于与其它应用程序进行水平和垂直集成 WinAC RTX 提供了一个开放式数据接口, 用于与办公环境中的标准软件连接, 以便在 OPC ( 过程控制 OLE) 基础上实现纵深集成 在可视化和数据处理应用中, 通过这个开放式接口, 可以直观方便地访问过程数据 集成的 SIMATIC NET OPC 服务器可以与任何厂商生产的 OPC 客户端进行通讯, 例如第三方生产的可视化系统 此外, WinAC RTX 还可以横向集成简单的工艺应用, 例如条码阅读器 图像处理 测量值采集和数字控制 为此还提供了一套辅助产品 (ODK, 开放式开发工具 ) 通过将 C/C++ 程序集成到 WinAC RTX 控制程序中可以访问 PC 的所有硬件和软件组件, 并创建灵活的解决方案 SIMATIC WinAC RTX 还支持工艺功能的简单集成, 如计数 定位和闭环控制任务 一方面可以采用通过 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 连接的 SIMATIC ET 200 分布式 I/O 设备的智能功能模块实现工艺控制 另一方面, 多种 SIMATIC 软件包支持实现简单的工艺任务 例如用于常规闭环控制任务的标准 PID 控制, 以及用于横动线性轴或旋转轴的简单运动控制 ( 带有符合 PLCopen 运动控制标准的功能块库 ) WinAC RTX 可用于 SIMATIC PC 和使用 Windows XP Professional 操作系统的商业 PC 支持最新的 PC 机型号和操作系统类型 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 73

74 跨越所有级别的通讯与诊断 WinAC RTX 利用 PROFIBUS 和工业以太网 /PROFINET 网络实现与 S7 控制器及其它 WinAC 站之间完整性能范围的 S7 通讯 利用 S7 通讯可发送和接收所有数据区域 在此, 对 WinAC 站的处理和其它 S7 CPU 没有区别 WinAC RTX 支持多个独立的 PROFIBUS 接口 ( 如 CP 5613) 和一个 PROFINET 子网 除此之外, 加上激活 / 停用 PROFIBUS 从站, 可以非常灵活地搭建网络 带复杂功能的智能现场设备可以通过 PROFIBUS DP V1 进行集成 适用 WinAC RTX, 可以从中央控制台跨越网络边界直接访问所有 IO 设备及其组件, 尤其是用于诊断, 甚至可以通过 Teleservice 执行远程诊断 这种强大的路由功能可以指示分布在现场的各个从站模块的状态, 也就是说, 在控制室就可以准确地诊断故障 PC 在 PROFINET 和 PROFIBUS 上使用 WinAC RTX 的控制器组态示例 使用 PC 资源和保持性行为 通过采用 WinAC RTX 软件控制器, 基于 PC 的自动化解决方案从现代 PC 的高性能中受益颇多 处理器的高主频带来的直接结果就是高性能的解决方案 通过使用 PC 工作存储器, 应用程序的大小不再受到限制 WinAC RTX 使用 PC 的主存储器, 并在硬盘上备份程序 利用系统功能 (SFC 82-84) 可以在 PC 硬盘上永久保存非循环数据, 例如生产参数或配方数据 WinAC RTX 在退出时会在硬盘上存储所有被声明为具有保持性的数据 为了在 PC 电源意外中断时安全关闭软件控制器, 可以安装不间断电源 (UPS), 如 SITOP DC UPS SIMATIC PC 具有集成的非易失性存储器, 可以在断电时存储高达 128 KB 的保持性数据, 这种存储器与文件系统无关 对于不包含集成的非易失性存储器的 SIMATIC PC, 提供有 WinAC NV128 插卡 这样便可以存储高达 128 KB 的保持性数据 但是, 根据 PC 的版本, 可能需要使用 UPS 为了进行诊断, 可以使用 WinAC RTX 从中央控制台直接访问 I/O 级的 I/O 设备 产品亮点 通过将所有自动化组件集成在工业 PC (IPC) 上以节省费用利用 PC 的不断创新和性能优化成果 通过低成本的集成网络接口方便地通讯 可以方便地使用商业软件 ( 如 MS Office) 并通过功能强大的软件工具 (C++, VB 等 ) 编写用户软件 广泛的标准化硬件种类 极大的产品选择范围 通过使用 IPC 的长期可用性确保投资安全 74 基于 PC 的 SIMATIC 控制器

75 连接 I/O WinAC RTX 不仅能够通过 PROFIBUS 控制分布式 I/O, 还可以通过 PROFINET 通过 PROFIBUS DP 连接的 I/O, 通讯速率最快可达 12 Mbit/s, 是通过 SIMATIC PC 的集成 DP 接口或通过通讯处理器 (CP 5611 A2/5613 A2) 实现的 最多允许 4 条 PROFIBUS 线路, 连接的从站数量可达 500 个 此外, 它可以通过 PROFINET 连接 I/O 这要求 SIMATIC PC CP 1616 (PCI) 或 CP 1604 (PCI-104) 通讯处理器的集成以太网接口 此外, 通过 PROFIBUS 接口, WinAC RTX 也支持系统功能等时模式 利用等时模式, 诸如闭环控制等具有时间依赖性的高速应用可以通过分布式 I/O 实现 这意味着除了控制任务还可以在 PC 上集成更多功能, 或者针对同一个任务可以选择更小型 更经济的 PC WinAC RTX 可以操作 1 个 PROFINET 和最多 3 个 PROFIBUS 子网来连接 I/O 订货号组别 :6ES7 基本特征 WinAC RTX RC. 集成 RAM ( 代码 / 数据 ) PC 存储器 ( 非分页存储器 ) 输入 / 输出总数 16/16 KB 位存储器 16 KB S7 计数器 / 定时器 2048/2048 模块数量 (FB FC 和 DB) 仅受可用 PC 工作存储器的限制 PLC 编程软件 STEP 7 V5.2 SP4 或更高版本, 工程组态工具 ( 可选 ) 保持性存储器 附带 UPS 指令执行时间 位 / 整数运算 浮点运算 ( 参照平台 ) 确定性 DP 连接 连接总数 4 CP5613-A2 / CP1616/ CP5611/SIMATIC PC 集成接口的最大数量 1 PN 接口 PROFINET 接口 通讯功能 PG/OP 通讯 S7 通讯 开放式用户通讯 (OUC) 通过 OPC 进行过程数据存取 1) 所有数据 μs / μs 0.004μs (Pentium 4, 2.4 GHz) 1 (SIMATIC PC 或 Microbox) 工艺 SIMATIC FM FM 350/351/352/ 353/354/355 简单运动控制 C/C++ 连接 通过 SIMATIC 接口进行操作员控制和监视 SIMATIC WinCC/WinCC flexible 操作系统 Windows XP Professional 附带 ODK (SP2) Windows XP Embedded ( 在 SIMATIC PC 的 XPe 映像上 ) 1) 128 KB, 特定 SIMATIC PC, 无 UPS 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 75

76 开放式开发工具包 (ODK) 集成特殊任务 基于 PC 的解决方案通常还包括一些工艺任务, 例如图像处理 测量值采集和数字控制 新的 WinAC 选件开放式开发工具包 (ODK) 允许通过三个不同接口灵活使用来自控制程序的所有 PC 资源, 实现 PLC 功能的高性能扩展 为此, 程序员可以使用 Windows 操作系统的所有功能和系统资源, 还可以访问外部软件和硬件组件 ODK 应用程序是在标准的 C/C++ 编程开发环境中开发的, 例如 Microsoft Visual Developer's Studio 这样, 应用程序开发人员便可以在自己非常熟悉, 而且适合于 Windows 应用程序的环境下进行开发 将这些应用程序集成到 WinAC 控制程序中无需具备 C++ 编程知识 可以像使用 STEP 7 程序中的普通系统功能那样使用 ODK 程序 定制代码扩展接口 (CCX) ODK 包括一个应用向导和一个类库, 用于编写简单的 Microsoft Visual C++ 程序 可以在 PLC 程序中用两个系统功能 (SFC 65_000 和 SFC 65_001) 通过 CCX 来调用在 WinAC 之外运行的 C++ 程序 C 程序有三种不同的执行方式 : 同步, 即作为 PLC 循环的一部分运行 异步, 即由 PLC 程序启动并在后台结束 连续, 即与 PLC 程序并行处理 这样可以实现多种不同的应用 下面是一些应用举例 : 将现场总线卡连接到 WinAC 将机器人控制软件集成到 WinAC 直接访问 Windows 文件系统 采用特殊通讯协议 用于包装薄膜质量控制的复杂计算 C++ 应用程序的开发人员可以从 WinAC 技术中心获得支持 : WinAC ODK 为下列应用提供三种接口 : 定制代码扩展接口 (Custom Code Extension Interface, CCX) 从 WinAC 控制程序调用用户自己的 C/C++ 程序 共享内存扩展接口 (Shared Memory Extension Interface, SMX) 与 Windows 应用程序进行高速的 WinAC 数据交换 控制器管理接口 (Controller Management Interface, CMI) 将 WinAC 面板功能集成到 Windows 应用程序中 应用程序向导的操作员接口, 包括类库和 C++ 程序 定制代码扩展接口 (CCX) 方便了从 WinAC 软件控制器的控制程序中调用 C/C++ 程序 76 基于 PC 的 SIMATIC 控制器

77 开放式开发工具包 (ODK) 共享内存扩展接口 (SMX) 借助 SMX,ODK 支持开发要求在 Windows 应用程序 ( 例如 Visual C++) 和 WinAC PLC 之间交换数据的应用程序, 例如用于闭环控制或者图像处理任务 通过双端口 RAM (DPR) 或共享内存可以实现非常快速的数据交换, 并可以从 PLC 程序和外部 C++ 程序访问这些数据 ODK 包括用于按照轮询方法读写该 DPR 的模块库 从 WinAC PLC 的角度而言,DPR 代表一个 4 KB 的 I/O 区域, 可以通过加载 / 传送指令访问该区域 SMX 的典型应用举例 : 与运动控制系统连接 与测量数据采集和分析系统连接 传送和备份大量生产和质量数据 直接并高性能地集成订单数据库 控制器管理接口 (CMI) WinAC 面板的功能可以借助 ODK 集成到 Windows 应用程序中 ( 参见附图 ) 为此, CMI 为应用程序提供了下列 WinAC 面板功能 : LED 灯状态 启动 / 停止 PLC 程序的后续加载 应用实例 : WinAC 面板集成到 HMI 应用中 远程操作 PLC 实现特定用户权限 Windows XP SMX DP PROFIBUS DP IO WinAC 共享内存扩展接口 (SMX) 支持软件控制器与 Microsoft 应用程序之间的数据交换 控制器管理接口 (CMI) 将 WinAC 面板功能集成到 Windows 应用程序中 基于 PC 的 SIMATIC 控制器 77