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工業(yè)軟件平臺(tái)上編程和運(yùn)行的S7 200系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成

 SIMATIC S7—200硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)中包含一定數(shù)量的本機(jī)I／O，同時(shí)還可以擴(kuò)展各種功能模塊。一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)如圖1所示。

             圖1 S7—200硬件系統(tǒng)組成

        CPU模塊又稱為主機(jī)是系統(tǒng)的核心，它包括CPU、存儲(chǔ)器、基本輸入輸出點(diǎn)和電源等。它實(shí)際就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。主機(jī)I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的I／O點(diǎn)數(shù)是由多種因素共同決定的。當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí)，可擴(kuò)展特殊功能模塊，以完成某種特殊的控制任務(wù)。利用網(wǎng)絡(luò)接口，可以充分和方便地利用為SIMATICS7—200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

   所有以上這些硬件設(shè)備，都在一個(gè)統(tǒng)一的工業(yè)軟件平臺(tái)上編程和運(yùn)行，為了更好地管理和使用這些設(shè)備，S7—200PLC配備了許多功能強(qiáng)大的專用功能指令，方便地實(shí)現(xiàn)各種控制目的。

6XV1830-3EH10電纜

Area of application

S7-300

• 模塊化微型 PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求
• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù)
• 簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，應(yīng)用十分靈活
• 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
• 大量的集成功能，使它功能非常強(qiáng)勁

S7-300F

• 故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，可滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可連接配有安全型模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全相關(guān)通信
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊另外也可用于非安全相關(guān)應(yīng)用

• S7-300

  SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

  模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟(jì)、用戶友好的解決方案。

  SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

  • 特殊機(jī)械，
  • 紡織機(jī)械，
  • 包裝機(jī)械，
  • 一般機(jī)械設(shè)備制造，
  • 控制器制造，
  • 機(jī)床制造，
  • 安裝系統(tǒng)，
  • 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

  多種性能等級(jí)的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過使用附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)。

  SIMATIC S7-300 是一個(gè)通用的控制器：

  • 具有高電磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。
    

  S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可使用在對(duì)安全要求較高的設(shè)備中。其可對(duì)立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會(huì)對(duì)人身、環(huán)境造成損害。

  S7-300F 滿足下列安全要求：

  • 要求等級(jí) AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
  • 安全要求等級(jí) SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
  • 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

  另外，標(biāo)準(zhǔn)模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個(gè)全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

  S7-300

  一般步驟

  S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。

  一個(gè)系統(tǒng)包含下列組件：

  • CPU：
    不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對(duì)應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口的 CPU。
  • 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)。
  • 用于連接總線和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
  • 用于高速計(jì)數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

  根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

  • 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負(fù)載電源模塊(PS)。
  • 接口模塊 (IM)，用于多層配置時(shí)連接中央控制器 (CC) 和擴(kuò)展裝置 (EU)。
    通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴(kuò)展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。所有模塊均在外殼中運(yùn)行，并且無需風(fēng)扇。
  • SIPLUS 模塊可用于擴(kuò)展的環(huán)境條件：
    適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護(hù)等級(jí)為 IP20 機(jī)柜內(nèi)使用時(shí)，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機(jī)柜和 IP65 外殼。

  設(shè)計(jì)

  簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護(hù)：

  • 安裝模塊：
    只需簡(jiǎn)單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)到位然后鎖緊螺釘。
  • 集成的背板總線： 
    背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
  • 模塊采用機(jī)械編碼，更換極為容易：
    更換模塊時(shí)，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機(jī)構(gòu)，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯(cuò)插到其他的模塊上。
  • 現(xiàn)場(chǎng)證明可靠的連接：
    對(duì)于信號(hào)模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
  • TOP 連接：
    為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號(hào)模塊上接線。
  • 規(guī)定的安裝深度：
    所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護(hù)。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。
  • 無插槽規(guī)則:
    信號(hào)模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

  擴(kuò)展

  若用戶的自動(dòng)化任務(wù)需要 8 個(gè)以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時(shí)，則可對(duì) S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進(jìn)行擴(kuò)展：

  • 中央控制器和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架多可連接32個(gè)模塊：
    總共可將 3 個(gè)擴(kuò)展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個(gè) CC/EU 可以連接八個(gè)模塊。
  • 通過接口模板連接：
    每個(gè) CC / EU 都有自己的接口模塊。在中央控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動(dòng)處理與擴(kuò)展裝置的通信。
    • 通過 IM 365 擴(kuò)展：
      1 個(gè)擴(kuò)展裝置遠(yuǎn)擴(kuò)展距離為 1 米；電源電壓也通過擴(kuò)展裝置提供。
    • 通過 IM 360/361 擴(kuò)展：
      3 個(gè)擴(kuò)展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠(yuǎn)距離為 10m。
  • 單獨(dú)安裝：
    對(duì)于單獨(dú)的 CC/EU，也能夠以更遠(yuǎn)的距離安裝。兩個(gè)相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長(zhǎng)達(dá) 10m。
  • 靈活的安裝選項(xiàng)：
    CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以大限度滿足空間要求。

  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)
  • 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)。

  使用多點(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

  MPI（多點(diǎn)接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。

  • MPI 可以同時(shí)連接多個(gè)配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
  • 全局?jǐn)?shù)據(jù)：
    “全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 一個(gè) S7-300 CPU 可與多達(dá) 4 個(gè)數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）。 
    例如，可以允許一個(gè) CPU 訪問另一個(gè) CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通信。
  • 內(nèi)部通信總線(C-bus)：
    CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
  • 功能強(qiáng)大的通信技術(shù)：
    • 多達(dá) 32 個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)。
    • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
    • 使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
    • 數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
  • 靈活的組態(tài)選項(xiàng)：
    可靠的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的調(diào)整。例如，任意兩個(gè)MPI節(jié)點(diǎn)之間多可以開啟10個(gè)中繼器，以橋接更大的距離。

  通過 CP 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

  SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通信處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。

  可以連接以下設(shè)備：

  • SIMATIC S7-300
  • SIMATIC S7-400
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
  • 編程器
  • PC 機(jī)
  • SIMATIC HMI 人機(jī)界面系統(tǒng)
  • 數(shù)控裝置
  • 機(jī)器人控制
  • 工業(yè)PC
  • 驅(qū)動(dòng)控制器
  • 其它廠商設(shè)備

  S7-300F

  S7-300F 能夠以兩種 I/O 設(shè)計(jì)的方式運(yùn)行：

  • ET 200M 中的 I/O 設(shè)計(jì)：
    故障安全數(shù)字量/模擬量輸入和輸出模塊用于集中式或分布式應(yīng)用（Cat.4/SIL3 只能與隔離模塊一起使用）
  • ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 設(shè)計(jì)：
    故障安全數(shù)字量輸入和輸出模塊可用于分布式應(yīng)用