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西門子S7系列PLC的主要種類及應用軟件
德國西門子(SIEMENS)公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛,在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產品包括LOGO,S7-200,S7-300,S7-400,工業(yè)網絡,HMI人機界面,工業(yè)軟件等。
西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網絡通信能力,功能更強,可靠性更高。S7系列PLC產品可分為微型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,或連成網絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。
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用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結構,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)了更為復雜的算術運算;一個帶標準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;方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統(tǒng)內,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、有效地保護其技術機密,防止未經允許的復制和修改;S7-300 PLC設有操作方式選擇開關,操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出,當鑰匙拔出時,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、高檔性能范圍的可編程序控制器。
S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計,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)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時,只要適當?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)通訊網絡
通訊網絡是自動化系統(tǒng)的支柱,西門子的全集成自動化網絡平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的*性通訊,“SIMATIC NET”是全部網絡系列產品的總稱,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),有標準的接口并且相互之間*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標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產品的組態(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*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,一種是應用于機器級的ProTool,另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。
ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài),從操作員面板到標準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)標準PC和所有西門子HMI產品,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,可在任何標準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。它的設計適合于廣泛的應用,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,其的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產過程。
西門子PLC的發(fā)展史 SIMATIC商標
S7-200是西德西門子公司的產品之一,其注冊商標為SIMATIC。
1.西門子公司的產品***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、155U
4.1994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、400
5.1996年,在過程控制領域,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)網絡)及控調技術溶為一體
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技術溶于全部自動化領域。
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(tǒng)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(shù)的分配見表4-11:
表4-11 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元
型 號 | 輸入點 | 輸出點 | 可帶擴展模塊數(shù) |
S7-200CPU221 | 6 | 4 | — |
S7-200CPU222 | 8 | 6 | 2個擴展模塊 78路數(shù)字量I/O點或10路模擬量I/O點 |
S7-200CPU224 | 14 | 10 | 7個擴展模塊 168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點 |
S7-200CPU226 | 24 | 16 | 2個擴展模塊 248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點 |
S7-200CPU226XM | 24 | 16 | 2個擴展模塊 248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點 |
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(shù),S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)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(shù)
類 型 | 型 號 | 輸入點 | 輸出點 |
數(shù)字量擴展模塊 | EM221 | 8 | 無 |
EM222 | 無 | 8 | |
EM223 | 4/8/16 | 4/8/16 | |
模擬量擴展模塊 | EM231 | 3 | 無 |
EM232 | 無 | 2 | |
EM235 | 3 | 1 |
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(jiān)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(xiàn)場編程及監(jiān)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(xiàn)在線監(jiān)測,非常直觀,且功能強大,S7-200系列PLC的編程軟件為STEP7-Micro/WIN。
4.程序存儲卡
為了保證程序及重要參數(shù)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(shù)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(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送,是將PLC中RAM區(qū)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(qū)。
6.文本顯示器
文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設備,還可以作為控制單元對某個量的數(shù)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(tài)。過程參數(shù)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(tǒng)時,可以進行參數(shù)設置和診斷。