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

1）機電一體化（Mechatronics），結(jié)合了機械工程、計算機技術(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)用在運動控制和標準控制相結(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)用在標準控制,、運動控制和安全相關(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認證的運動控制功能
• 工藝組態(tài)（工藝對象,、軸組態(tài),、工藝工具等）

系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認證的功能塊簡化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對所有的工藝功能進行編程和調(diào)試,。
T CPU可同時處理多達32個（對于315T-2DP）或64個（對于317T（F）-2DP）工藝對象,。
更多T CPU產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

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)動控制系統(tǒng),，它不僅能控制普通的三相異步電動機，還能控制同步電機,、扭矩電機及直線電機,。其強大的定位功能將實現(xiàn)進給軸的、相對定位,。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動控制圖表)功能,，用 PLC 的 CFC 編程語言來實現(xiàn)邏輯、運算及簡單的工藝等功能,。
S120分為兩種,，AC/AC（單軸驅(qū)動器）和DC/AC（多軸驅(qū)動器）。
更多S120產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁,。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能zui為強大的 PLC,。它可以成功實現(xiàn)全集成自動化 (TIA) 解決方案,。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺,，其主要特點是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲備。
S7-400
中端到性能范圍內(nèi)功能強大的 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 CPU 可針對具體自動化任務(wù)進行*調(diào)整
可實現(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)計簡單，不含風(fēng)扇
任務(wù)增加時可順利擴展
多重計算：
多個 CPU 在一個 S7-400 *控制器中同時運行,。
多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配,。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開環(huán)控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU,?？梢詾槊總€ CPU 分配自己的 I/O。
模塊化：
通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口,，可實現(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動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場總線,。另外，還可以實現(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 S7-400 進行組態(tài)和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務(wù),。為此,，可以使用高級語言（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苛刻的機械和氣候條件、高速及可擴展性等要求,。
這種分級的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在,。

信號模塊是 SIMATIC S7-300 進行過程操作的接口。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,。除了具有集成功能和接口的 CPU,，在 S7-300 設(shè)計中還有各種針對技術(shù)和通訊的特殊模塊。
西門子S7-300信號模塊優(yōu)勢
安裝簡便
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)生錯誤,。
快速連接
連接 SIMATIC TOP 更加簡單、快速（不是緊湊 CPU 的板載 I/O）,?？墒褂妙A(yù)先裝配的帶有單個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 實現(xiàn)了節(jié)省空間的設(shè)計?？墒褂妹總€模塊中有 8 至 64 個通道（數(shù)字量）或 2 至 8 個通道（模擬量）的模塊,。
簡單參數(shù)化
使用 STEP 7 對這些模塊進行組態(tài)和參數(shù)化，并且不需要進行不便的轉(zhuǎn)換設(shè)置,。數(shù)據(jù)進行集中存儲,，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會自動傳輸?shù)叫碌哪K,，避免發(fā)生任何設(shè)置錯誤,。使用新模塊時，無需進行軟件升級,?？筛鶕?jù)需要復(fù)制組態(tài)信息，例如用于標準機器,。返回頁首
西門子S7-300信號模塊設(shè)計和功能
許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項任務(wù)的要求,，準確提供輸入/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
許多模塊還會監(jiān)控信號采集（診斷）和從過程（過程中斷）中傳回的信號,。這樣便可對過程中出現(xiàn)的錯誤（例如斷線或短路）以及任何過程事件（例如數(shù)字輸入時的上升邊或下降邊）立刻做出反應(yīng)。使用 STEP 7,，即可輕松對控制器的響應(yīng)進行編程,。
模塊
用于測試和仿真時，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,，實現(xiàn)對編碼器信號的模擬,。
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)的信號模塊預(yù)留了一個插槽。稍后安裝該模塊時，整個組態(tài)的機械配置和地址分配均不會更改,。

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。
• 用于點到點連接的通信處理器
• 多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中,；
  是一種經(jīng)濟有效的方案,，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng),。

PROFIBUS DP進行過程通信

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)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化,。

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,。

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)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng),，并且使得操作大大簡化。

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)場設(shè)備

通過 AS-Interface 進行過程通信

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)場設(shè)備（AS-Interface 從站）,。

更多信息,，請參見通信處理器。

通過 CP 或集成接口（點對點）進行數(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)濟有效地建立點到點連接,。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 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
• 打印機西門子S7-300SM321模塊
• 機器人控制
• 掃描器,，條碼閱讀器,，等

特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內(nèi)。