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Benefits

Design

使用SIMOTION D的自動化解決方案的典型設計

SIMOTION D元件和接口

• 顯示各種狀態/誤差顯示
• 內置數字量 I/O
• 選件插槽（接口，僅限于 D4x5-2），例如，用于通過 TB30 端子板的附加 I/O 進行擴展
• 用于連接的綜合通信接口：
  • SINAMICS S120 變頻調速柜
  • 分布式 I/O
  • HMI 系統
  • 編程器/PC
  • 運動控制器和自動化系統之間
  • 其它帶數字整定值接口的 SINAMICS S110/S120 變頻調速柜
• 用于數據備份的 CF 卡插槽

帶 SIMOTION D410-2 的單軸結構

以下組件構成 SIMOTION D410-2 單軸系統：

• 一個 SIMOTION D410-2 控制單元，用于單驅動器的開環及閉環
• 一個SINAMICS S120 PM340電源模塊，塊形式（結合饋電模塊和電源模塊）
• 其他驅動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D410-2 和 SINAMICS S120 PM340 功率模塊之間可通過集成 PM-IF 接口或通過 DRIVE-CLiQ 接口（若使用的是 CUA31/CUA32 控制單元適配器）進行連接。

采用 SIMOTION D410-2 的單軸系統結構

為了創建帶 SIMOTION D410-2 的多軸系統，通過 PROFIBUS 或 PROFINET 將附加的 SINAMICS S110/S120 控制單元連接至 SIMOTION D410-2。

SIMOTION D410-2 通過使用 SIMOTION 技術功能來集中進行運動控制。

采用 SIMOTION D4x5-2 的單軸系統結構

以下組件可用于構建 SIMOTION D4x5-2 多軸系統：

• 一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元，用于控制多軸系統的開環及閉環
• 一個SINAMICS S120線路模塊（饋電模塊）
• 一個或以上SINAMICS S120電機模塊（電源模塊）
• 其他驅動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D 控制單元與 SINAMICS S120 變頻調速柜模塊之間通過 DRIVE-CLiQ 進行連接。

注意：
通過使用 CUA31/CUA32 控制單元適配器，SINAMICS S120 PM340 塊型功率模塊可運行在 SIMOTION D4x5-2上。

使用 I/O 進行擴展

SIMOTION D可擴展出下列I/O：

• 分布式 I/O 站，(例如，SIMATIC ET 200)
• 基于驅動的的控制柜I/O（如：TM15、TM31端子模塊等）
• 書本型變頻調速柜中的 I/O 模塊（例如，TMC1080 PN 等）

適用于 ET 200pro 的標準型 CPU：

• IM 154-8 PN/DP CPU
• 
  
• • 帶有與 S7-315-2 PN/DP 等效的 PLC 功能的 CPU 可以為預處理提供分布式智能
  • 接口模塊，用于在 ET 200pro 和上位主站/IO 控制器之間通過 PROFIBUS DP/PROFINET IO 交換預處理 I/O 數據
  • PROFINET IO 控制器，用于在PROFINET上運行分布式I/O
  • 在PROFINET上實現基于組件的自動化(CBA)
  • PROFINET 代理，用于基于組件的自動化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能設備
  • 用于 3 端口交換機的 PROFINET 接口
  • PROFIBUS 或 PROFINET 上的等時同步模式
  • 集成 Web 器，帶有創建用戶定義的 Web 站點的選項
  • 帶有與 S7-315-2 PN/DP 等效的 PLC 功能的 CPU 可以為預處理提供分布式智能
  • 接口模板，用于 ET200pro 和上位主站之間通過 PROFIBUS DP 進行預處理 I/O 數據的交換
  • 應用 STEP 7 的模塊化程序，快速、簡單和點對點地對系統進行程序設計
  • 提供有故障安全型 IM 154-8F PN/DP CPU PROFIsafe

  IM 154-8 PN/DP CPU 可以同時用作一個 IO 控制器以及通過集成的 PROFINET 接口用作一個 PROFINET I-Device。智能 154-8 CPU 接口模塊具有集成的 PLC 功能。提供的功能與 S7-300 CPU 315-2 PN/DP 的功能相對應。

  ET 200pro 可使用 PLC 功能來控制自動技術功能裝置, 如

  • 輸送系統，開關
  • 升降臺
  • 定位任務
  • 由于除了 PROFINET 接口外還具有 PROFIBUS 接口，IM 154-8 PN/DP 還可以提供通過 PROFIBUS 操作其它分布式 I/O 的選項。IM 154-8 PN/DP CPU 可以用在 PROFIBUS 上，不僅可以用作主站還可以用作從站。因此，C
  
  

• 具有 RTU 報文格式的 MODBUS 協議驅動程序；可作為主站或從站進行通訊
• 可在 CP 341 和 441-2 上加載 (6ES7 441-2AA04-0AE0)

可在 CP 341 和 CP 441-2 上加載的驅動程序：

• MODBUS:
  用于符合 MODBUS 協議的通訊，具有 RTU 格式：
  可作為主站或從站進行通訊

CP 441-2 的兩個串口可以分別使用不同的標準協議或可下載用于 V.24/TTY/X.27 接口模塊的驅動程序。

• MODBUS 主站:
  以 SIMATIC S7 作為主站的主站/從站接口。
• MODBUS 從站:
  以 SIMATIC S7 作為從站的主站/從站接口，無法實現從站到從站的報文幀傳輸。

組態

驅動程序的加載與組態需要用于 CP 441-2 和 CP 341 （V4.0 或更高版本）和 STEP 7 V4.0。驅動程序通過軟件狗進行版權保護。

• S7-400 到 PROFIBUS 的主站連接
• 通訊：
  • 編程器/OP 通訊
  • S7 通訊
  • 開放式通訊 (SEND/RECEIVE)
  • PROFIBUS-FMS
• 時間同步
• 通過 PROFIBUS 進行簡單編程和組態
• 通過 S7 布線，可以在網絡之間進行 PG/OP 通信
• 易于集成到 SIMATIC S7-400 系統
• 模塊切換，不帶 PG
• 運行于 SIMATIC H 系統，用于冗余 S7 通信

SIMOTION 系統由三個部分組成：

• 工程組態系統
  通過工程組態系統，可在一個集成化的系統中來解決運動控制、邏輯和技術任務，它提供了用于編程和參數分配、測試和調試以及診斷所有必要工具。
• 運行版軟件模塊
  這些模塊提供了各種運動控制功能和技術功能。通過選擇適宜模塊，可針對特定機器來定制系統功能。
• 硬件平臺
  各種平臺使 SIMOTION 運動控制系統成為一個完整系統。使用工程組態系統和相關運行版軟件模塊開發的應用程序可在不同硬件平臺上使用，從而使您能夠針對特定機器選擇適宜的平臺。

運動控制解決方案“西門子制造”

依托強大的創新能力、行業內的專有技術以及客戶借助自動化解決方案獲得的顯著收益，西門子成為全球范圍內的運動控制系統供應商之一。因此，我們能夠提供不同領域的成功案例供您參考。

面向各個行業推出的創新型產品、系統、
解決方案和

Siemens 運動控制系統能夠達到非常高的要求：所有產品通過使用新的技術，具有強大的功能和極高的質量。此外，各個系統和產品以佳方式相互搭配，因此始終可以輕松自如地組合到經濟型機器解決方案中。

下文將以運動控制系統 SIMOTION 和驅動系統 SINAMICS 為例。這些產品構成了一個創新型系統平臺，利用該平臺，可對機器設備進行佳調整以滿足特定要求。因此，對于各種不同的行業，例如包裝、塑料和玻璃、木材和金屬、紡織和印刷等，均可找到佳的可滿足未來需要的經濟型運動控制解決方案，這些解決方案可根據不斷出現的新要求而輕松進行擴展，并且可以與我們的高性能伺服電機、直線電機、轉矩電機和標準電機配合使用。

此外，在機器的整個生命周期內 Siemens 都為客戶提供支持，例如在全球 130 個/地區的超過 295 個點提供售前和售后，或者針對運動控制解決方案提供諸如應用咨詢和機電支持等專項。

應用支持：
通向解決方案的安全之路

設在中國、法國、德國、意大利、土耳其和美國的多個應用中心都提供現場專家和應用顧問，他們會為客戶的項目提供全程指導，從規劃到啟動，從初的構想到機器真正運轉。

應用咨詢包括：

• 項目的規劃和執行
• 通過測試配置和仿真進行技術驗證
• 開發需求和功能規范
• 應用研討會和客戶特定的培訓課程

雙贏的合作伙伴關系

在此合作期間，Siemens 不但為客戶提供支持，而且將其作為系統和組件開發過程中的技術合作伙伴，終獲得實用的并能滿足未來需要的自動化解決方案。

Siemens 通過這種方式幫助客戶提高生產率，競爭力和長期盈利能力。

• 用于簡單計數任務的單通道智能計數模塊
• 用于直接連接增量式編碼器
• 具有通過2個可選擇的比較值進行比較的功能
• 當達到比較值時，通過集成的數字量輸出進行輸出響應。
• 工作模式：
  • 連續計數
  • 單次計數
  • 周期計數
• 特殊功能:
  • 計數器設置
  • 計數器鎖存

FM 350-1是智能型單通道計數模塊，用于實現各種基本的計數任務。它可以用在 SIMATIC S7-300 和 ET 200 M 中（以S7-300/-400為主站）。

應用包括：

• 裝配和裝卸設備
• 塑料機械
• 機械制造
• 造紙機械
• 紡織機械
• 包裝機械

該模板提供編碼器電源。

該模塊具有如下機械特性：

• 設計緊湊;
  堅固的塑料機殼里包括：
  • 故障指示燈(GF)
  • 指示計數器的運行（CR）和計數方向（DIR）的指示燈
  • 數字輸入和輸出模塊用的指示燈。
  • 通過前蓋保護的前連接器的插槽
  • 前蓋上的標簽區
• 安裝方便：
  把模塊簡單地安裝在機架上并用螺絲擰緊�？山o該模塊配置一個編碼元件，它給模塊地分配一個特定插槽。
• 編碼插頭（模擬量輸入用的量程模塊）用于選擇編碼器類型（5 V 或 24 V）
• 用戶友好的接線：
  通過插入式前連接器來對模板接線。第一次插入時，模塊上的編碼元件與之嚙合，這樣該連接器以后只能插入同類型的模塊。更換模塊時，對于新的同類型模塊，可原封不動保持前連接器的接線狀態。
  

組態軟件包

組態所需的組態軟件包包括：

• “使用入門”
• 手冊
• 參數賦值的屏幕格式
• 與CPU進行數據交換的標準功能塊

S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點數的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

2．擴展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展I/O點數，S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數

3．編程器

PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調試過程中，進行監控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現場編程及監測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內，可直接采用梯形圖語言編程，實現在線監測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲卡

為了程序及重要參數的安全，一般小型PLC設有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內容寫入PLC，也可將PLC內的程序及重要參數傳到外接EEPROM卡盒內作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實現PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或將PLC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數值進行修改，或直接設置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個變量的狀態。過程參數可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統時，可以進行參數設置和診斷。

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 等級需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等級 1 to 4 to EN 954-1

運行模式

CPU的F程序和故障安全信號模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差異分析和測試信號，信號模板可以監視輸出和輸入信號。

CPU通過常規的自檢、監測和邏輯命令以及程序定時檢測，檢查運行的正確性。 此外，通過申請信號進行檢測。

當系統診斷出一個故障時，系統將進入安全狀態。

F 運行版授權

CPU 417-4H必須裝在F運行授權才能運行S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 系統需要 1 個授權。

編程

S7-400F/FH 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。 通過諸如STEP 7編程工具編寫非故障安全用戶程序。

S7 F 系統選件包

"S7 F Systems" 軟件包用來編寫故障安全程序。 軟件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系統運行必須將下列軟件包裝載到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC V5.23 或新版本
• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的選件)

特殊功能塊通過CFC從F庫中進行調用，并為包含安全功能的F程序互連。

多層軟件結構

通過 SIMOTION，帶有眾多不同機器的運動任務可輕松、統一地執行。

為了方便任務的執行，一個非常特別的多層軟件結構被選擇作為運行系統。所有 SIMOTION 設備都提供了 PLC 功能等基本功能，帶有符合標準 IEC 61131-3 的一個指令集。用戶可使用隨附的工藝包和函數庫來擴展基本功能。

可擴展的功能

工藝包、函數庫和運行系統的多層結構相結合，可將 SIMOTION 的功能加以擴展。

可伸縮

• 具有功能級別
• 具有廣泛功能的軟件模塊和技術功能包

使用靈活

• 由于使用集成、可自由編程的 PLC，因此符合 IEC 61131-3 標準
• 可無限使用的技術功能包
• 通過一個綜合指令集和符合 PLCopen 標準的功能塊而具有廣泛功能
• 可運轉伺服、矢量、步進和液壓驅動器
• 能夠將各種技術功能包和功能庫組合在一起

可擴展

• 由于功能庫中的標準功能

技術功能包

每個技術功能包都為相關技術提供了完整功能。例如，運動控制功能包提供了用于精確定位運動的所有功能（包括凸輪系統）。

它還負責處理與驅動器之間進行的設定點和實際值循環交換，包括位置控制、運動曲線的計算、運動的刪除和超控、歸位功能、編碼器切換、軸的釋放、狀態信息，等等。

除運動控制工藝包（包括定位、同步操作、輸出凸輪和路徑插補）之外，還提供了用于其他技術的功能包，如溫度控制。

功能庫

功能庫提供了標準功能

• 用于集成專用 I/O 模塊（如計數器模塊、通信模塊、AS-Interface）
• 用于擴展系統功能（如閉環控制器）

模塊化用戶功能也可存儲為庫，以便在項目中以標準形式執行。

CPU 1512C-1 PN 是緊湊型 CPU，用于非連續生產技術中對處理速度和響應速度要求不高的應用。

CPU 1512C-1 PN 具有 5 點模擬量輸入；通過這些輸入，可以記錄壓力或溫度等模擬過程信號。其中 4 點個輸入可用于電流或電壓測量，1 點輸入可用于電阻測量。
CPU 上的集成模擬量輸出將 16 位數字值轉換為電流或電壓并輸出到過程。例如，它們適合控制比例閥。
借助于 32 點集成式數字量輸入，可在控制器上直接記錄來自設備的 24 V DC 信號。
32 點集成式數字量輸出可以切換 24 V DC 電壓，從而將內部信號從控制器傳送到設備。
集成的計數器可記錄速度高達 100 kHz 的信號并直接在控制器中分析計數器狀態或當前速度，無需使用附加模塊。速度可以頻率或周期的形式輸出，或以用戶歸一化速度的形式輸出。
CPU 的運動控制功能可將計數器用作實際位置值，將模擬量輸出用作速度設定值輸出。另外，CPU 通過易組態的塊提供全面控制功能，以及通過標準化 PLC-open 塊 提供連接至驅動器的能力。

CPU 1512C-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系統（PROFINET 智能設備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口設計為雙端口交換機以便在系統中設立總線型拓撲。

CPU 1512C-1 PN 具有：

• 功能強大的處理器：
  該 CPU 的單條二進制命令的命令執行時間可低至 60 ns。
• 大容量工作存儲器：
  250 KB 用于程序，1 MB 用于數據
• 集成輸入/輸出；
  32 點數字量輸入和 32 點數字量輸出以及 5 點模擬量輸入和 2 點模擬量輸出（用于電流/電壓信號），并具有一個用于測量 CPU 溫度的附加輸入。
• SIMATIC 存儲卡作為裝載存儲器：
  具有數據記錄和歸檔等附加功能
• 靈活的擴展功能：
  單層組態多可支持 32 個模塊（CPU + 31 個模塊）
• 具有以下功能的屏幕畫面：
  • 顯示概覽信息，例如：集成接口的 IP 地址、站名稱、設備名稱、位置標識符等
  • 顯示診斷信息
  • 模塊信息顯示
  • 顯示可由用戶定義的徽標
  • 顯示顯示屏設置
  • 設置 IP 地址
  • 設置日期和時間
  • 選擇運行模式
  • 將 CPU 復位為出廠設置
  • 禁用/啟用顯示
  • 啟用保護級別。
• PROFINET IO IRT 接口：
  具有通過 PROFINET 連接分布式 I/O 的選件。