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西門子PLC的發(fā)展史 

SIMATIC商標(biāo)S7-200是西德西門子公司的產(chǎn)品之一，其注冊商標(biāo)為SIMATIC。1．西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器；2．1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器；3．20世紀(jì)80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U4．1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、4005．1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)溶為一體6．現(xiàn)在，西門子公司又提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。

西門子S7-200系列PLC數(shù)字量I/O擴展模塊

常用的數(shù)字量輸入／輸出擴展模塊有三類，即輸入擴展模塊、輸出擴展模塊、輸入/輸出擴展模塊。S7-200系列PLC數(shù)字量I/O擴展模塊如表1所列。

      表1 S7-200系列PLC數(shù)字量I/O擴展模塊

SIMATIC PM 1207 單相負(fù)載電源（PM = 電源模塊）帶輸入電壓范圍自動選擇功能。其設(shè)計和功能佳適用于 SIMATIC S7-1200 PLC。 它可通過 24 V 輸入向 CPU 供電，以及向信號模塊和與模塊連接的 24 V 負(fù)載供電。 通過全面認(rèn)證（如 UL、ATEX 或 GL），可以通用。

• 這些負(fù)載電源可直接固定到 S7-1200 安裝導(dǎo)軌上（不連接到背板總線），并可直接安裝到 CPU 的左側(cè)（無需留出安裝間隙）
• LED 狀態(tài)指示燈，用于指示“24 V 正�！�
• 兩個 24 VDC 輸出端子，用于連接 24 V 用電裝置

• 通過自動范圍切換，可連接到所有單相電網(wǎng) (120 V AC/230 V AC)
• 短時電源故障緩沖
• 可并聯(lián)兩個負(fù)載電源以提高性能

西門子S7系列PLC的主要種類及應(yīng)用軟件

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機界面，工業(yè)軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、性能范圍的可編程序控制器。

S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０�，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。

4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊，“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間完全兼容。

5． 人機界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工業(yè)軟件

西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類：

（1）編程和工程工具  編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

（2）基于PC的控制軟件  基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。

（3）人機界面軟件  人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機器級的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的WinCC。

ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn)PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。

WinCC是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運行。WinCC操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設(shè)計適合于廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。

西門子S7-400PLC 6ES7407-0KA02-0AA0

Design

IM154-8 PN/DP CPU 智能接口模塊包含兩個部件：

• IM154-8 PN/DP CPU (6ES7154-8ABxx-0AB0) 和
• CM IM PN DP M12 7/8” 連接模塊 (6ES7194-4AN00-0AA0)

兩個部件均可單獨訂購。

IM 154-8 PN/DP CPU 接口模塊具有：

• 3 個 PROFINET 端口 (2 x M12, 1 x RJ45)
• 2 個 MPI/PROFIBUS 連接 (輸入和輸出, M12)
• 集成 CPU 具有 S7-300 CPU 315-2 PN/DP 的性能
• RUN/STOP 開關(guān)和 RJ45 PROFINET 端口，位于密封蓋后
• SIMATIC 微存儲卡, 位于連接模板下方

• 密碼保護；
  通過密碼，可保護用戶程序免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。
• 函數(shù) (FC) 
  和功能塊 (FB) 可以通過 S7 塊加密功能加密存儲于 CPU 以保護專有技術(shù)。
• 診斷緩沖區(qū)
  中可存儲后 500 條錯誤和中斷事件，其中的 100 條事件可以長期存儲。
• 免維護數(shù)據(jù)備份；
  如果電源發(fā)生故障，CPU 會自動將保留的數(shù)據(jù)（多可達 128 KB），這樣一旦電源再次接通，數(shù)據(jù)依然能被使用。

可組態(tài)的參數(shù)屬性

STEP 7可用于對S7組態(tài)設(shè)置參數(shù)以及設(shè)置CPU的屬性和響應(yīng)參數(shù)：

• I/O 設(shè)定：型號和范圍
• 概要：定義名稱、工廠名稱和位置名稱
• 準(zhǔn)備工作：定義 CPU 的調(diào)試特性和監(jiān)視時間
• 同步循環(huán)中斷；設(shè)置 DP 主站系統(tǒng)/IO 系統(tǒng)編號、過程映像分區(qū)編號和延時時間
• 循環(huán)/時鐘存儲器：定義大循環(huán)時間和負(fù)載以及自檢測功能設(shè)置時鐘存儲器地址
• 保持性：定義具有保持功能的存儲位、計數(shù)器、定時器和數(shù)據(jù)塊的數(shù)量
• 日期時間中斷：設(shè)定起始日期、起始時間和間隔周期。
• 循環(huán)中斷：周期設(shè)定
• 系統(tǒng)診斷：定義診斷報文的處理和范圍
• 時鐘：設(shè)定 AS 內(nèi)或 MPI 上的同步方式
• 保護等級：指定對程序和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)。
• 通信：預(yù)留連接資源
• Web：CPU 的 Web 器設(shè)置
• MPI/PROFIBUS DP接口設(shè)置接口類型。定義節(jié)點地址對操作模式進行參數(shù)化，并組態(tài)使用 PROFIBUS DP 時的傳輸區(qū)對時間同步進行參數(shù)化
• PROFIBUS DP 主站/從站接口：針對分布式 I/O 的用戶自定義地址分配。對操作模式進行參數(shù)化，并組態(tài)使用 PROFIBUS DP 時的傳輸區(qū)。對時間同步進行參數(shù)化
• PROFINET接口：設(shè)置地址。對 PROFINET 屬性、PROFINET 上的 I-Device 功能、使用 NTP 步驟的時間同步、介質(zhì)冗余和 KeepAlive 功能進行參數(shù)化。
• 參數(shù)化端口 1、端口 2 和端口 3

顯示功能與信息功能

狀態(tài)和錯誤指示；
LED 指示,硬件、編程、時間、I/O 或 總線錯誤，以及工作狀態(tài)，如運行、停止和重啟。護報警導(dǎo)和 PROFINET 連接/動作

測試功能；
編程設(shè)備可用于顯示在程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)、獨立地于用戶程序之外修改過程變量并輸出存儲器堆棧的內(nèi)容。

信息功能；
編程設(shè)備能使用戶獲得有關(guān)存儲容量和 CPU 工作狀態(tài)，以及工作內(nèi)存和負(fù)載內(nèi)存的當(dāng)前負(fù)荷，當(dāng)前的循環(huán)時間和診斷緩沖器內(nèi)容等方面的信息（純文本）。

集成通信功能

• 編程器/OP 通信
• 共享數(shù)據(jù)通訊
• S7 基本通信
• S7 通信
• S5 兼容通信
• 路由
• 數(shù)據(jù)集路徑
• PROFIBUS DP 主站/從站
• 通過 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 進行開放式通信
• PROFINET IO 控制器
• PROFINET 智能設(shè)備
• PROFINET CBA
• Web 器

系統(tǒng)功能

CPU 可以提供大量的系統(tǒng)功能，用于診斷、參數(shù)化、同步、中斷、時間測量等。請參考手冊了解詳情。

西門子PLC高速計數(shù)器的控制字和狀態(tài)字介紹

. 控制字節(jié)

定義了計數(shù)器和工作模式之后，還要設(shè)置高速計數(shù)器的有關(guān)控制字節(jié)。每個高速計數(shù)器均有一個控制字節(jié)，它決定了計數(shù)器的計數(shù)允許或禁用，方向控制（僅限模式0、1和2）或?qū)λ衅渌Ｊ降某跏蓟嫈?shù)方向，裝入當(dāng)前值和預(yù)置值。控制字節(jié)每個控制位的說明如表7所示。

2. 狀態(tài)字節(jié)

每個高速計數(shù)器都有一個狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)位表示當(dāng)前計數(shù)方向以及當(dāng)前值是否大于或等于預(yù)置值。每個高速計數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位如表8所示。狀態(tài)字節(jié)的0-4位不用。監(jiān)控高速計數(shù)器狀態(tài)的目的是使外部事件產(chǎn)生中斷，以完成重要的操作。

表7   HSC的控制字節(jié)

表8  高速計數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位