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SIMOTION P - 基于 PC 的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能，集成在緊湊的嵌入式工業(yè) PC 中：SIMOTION P320-4

SIMOTION P320-4 是一種高性能、超緊湊和免維護(hù)型嵌入式工業(yè) PC，已在惡劣運(yùn)行條件下得到驗(yàn)證。SIMOTION P320-4 既有 PLC 的堅(jiān)固可靠性，又有 SIMOTION 的全面運(yùn)動(dòng)控制功能。

SIMOTION P320-4 包括兩個(gè)高性能型號(hào)：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  處理器：Intel i3 處理器（第三代）
  存儲(chǔ)器：內(nèi)部 CFast/外部可訪問 CFast 
  操作系統(tǒng)：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（標(biāo)準(zhǔn)型）
  處理器：Intel i7 處理器
  存儲(chǔ)器：內(nèi)置固態(tài)硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast
  操作系統(tǒng)：Windows 7 Ultimate

SIMOTION P320-4 供貨范圍：

SIMOTION P320-4 隨附有大容量存儲(chǔ)器以及相關(guān)的 SIMOTION 運(yùn)行系統(tǒng)軟件。

• 內(nèi)置大容量存儲(chǔ)器：Windows 操作系統(tǒng)和 SIMOTION 運(yùn)行系統(tǒng)固件
• 外置可存取海量存儲(chǔ)器：SIMOTION 項(xiàng)目和用戶數(shù)據(jù)

Windows 操作系統(tǒng)具有的開放性

這種開放性是基于 PC 的解決方案的突出特點(diǎn)：

• 聯(lián)網(wǎng)靈活
• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大
• 數(shù)據(jù)備份方案
• 集成通信

復(fù)雜的數(shù)據(jù)測(cè)定和顯像任務(wù)，甚至能通過 SIMOTION P，直接在 PC 上輕松執(zhí)行工程技術(shù)操縱。如需要其它系統(tǒng)的 HMI 軟件，可使用標(biāo)準(zhǔn)化的 OPC 器接口。

通過集成的以太網(wǎng)接口，可以通過 SIMOTION IT 訪問集成 Web 器上的數(shù)據(jù)。通信回路采用標(biāo)準(zhǔn) IT 協(xié)議，進(jìn)行調(diào)試、診斷和維護(hù)。

也可以使用遠(yuǎn)程維護(hù)、診斷和遠(yuǎn)程等功能。
另外還提供了標(biāo)準(zhǔn) PC 接口，用于連接以下部件：

• 打印機(jī)、鍵盤和鼠標(biāo)等硬件
• 可視化軟件或 Microsoft Office 程序等軟件。

SIMOTION 操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)功能

完全獨(dú)立的 SIMOTION 操作系統(tǒng)與 SIMOTION P 上的 Windows 并行運(yùn)行。通過這種實(shí)時(shí)擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)能夠滿足 SIMOTION P 平臺(tái)上的高性能要求的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。

功能強(qiáng)大的 PC 技術(shù)

• 系統(tǒng)采用新的 PC 處理器技術(shù)，可確保提供佳性能。
• 指令執(zhí)行速度非常之快，為中高端性能范圍提供了新的應(yīng)用機(jī)會(huì)。

• 開環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制、技術(shù)、可視化和標(biāo)準(zhǔn) Microsoft 應(yīng)用程序均集成在同一平臺(tái)上，無需執(zhí)行耗時(shí)的安裝即可直接使用
• 功能強(qiáng)大的新 PC 處理器架構(gòu)帶來了性能的提升
• 基于 Windows 操作系統(tǒng)，因此對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序具有開放性
• 可基于工業(yè)以太網(wǎng)使用標(biāo)準(zhǔn) PC 通信機(jī)制
• 簡(jiǎn)易軟件升級(jí)
• 用戶友好型操作
• 通過現(xiàn)有通信接口實(shí)現(xiàn)靈活聯(lián)網(wǎng)該 SIMOTION P320-4 版本具有一個(gè)集成式 PROFINET 接口和工業(yè)以太網(wǎng)接口。對(duì)于也需要 PROFIBUS DP 連接的應(yīng)用，可使用帶有兩個(gè) PROFIBUS 接口的可選模塊 IsoPROFIBUS 板。
• 集成眾多功能因而功能強(qiáng)大
• 在同一程序中輕松對(duì)開環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用進(jìn)行工程配置

• 用于簡(jiǎn)單、方便地連接傳感器和執(zhí)行器
• 當(dāng)更換模塊時(shí)可保留接線
• 更換模塊時(shí)通過編碼避免發(fā)生模塊類型錯(cuò)誤

SIMATIC S7 I/O 模塊與傳感器/執(zhí)行器之間的接線是關(guān)系成本高低、配置、控制柜加工、購(gòu)置和維修方便性的關(guān)鍵因素。

通過 SIMATIC TOP connect 系統(tǒng)電纜連接技術(shù)，可簡(jiǎn)便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠連接。

使用 TIA Selection Tool，只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可組態(tài)從 SIMATIC S7 模塊到 I/O 的連接。程序會(huì)自動(dòng)檢查合理性，并生成所選連接組件的部件列表，隨后就可以在西門子工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)上商城中進(jìn)行訂購(gòu)。

兩種布線形式可用于十分廣泛的控制柜設(shè)計(jì)：

模塊化連接

單獨(dú)插入每個(gè)組件。

該系統(tǒng)包括：

• 前連接器模塊
• 連接電纜
• 連接模塊，分為以下三種：基本模塊、信號(hào)模塊、功能模塊。

從而可以幾乎排除連接錯(cuò)誤，并將安裝費(fèi)用降到低�？上到y(tǒng)性地連接 SIMATIC 系統(tǒng)。電纜按米銷售，并且電纜經(jīng)過預(yù)組裝或者可方便地進(jìn)行組裝，從而顯著降低連接電纜的組裝開銷。

完全模塊化連接設(shè)計(jì)（以 16 通道為例）

柔性連接

包括：

• 前連接器采用螺釘式或壓接式觸點(diǎn)
• 單芯前連接器
• 單芯線符合 UL/CSA 標(biāo)準(zhǔn)。

藍(lán)色單芯線上有編號(hào)，分別連接到控制柜內(nèi)的各個(gè)元件上。單芯線上的編號(hào)與前連接器的針腳編號(hào)對(duì)應(yīng)。

與常規(guī)單一布線方式相比，組裝成本節(jié)約 50%，因?yàn)楣潭ǜ鱾�(gè)線芯時(shí)，已在接頭上對(duì)它們進(jìn)行過檢查。

因此，無需對(duì)每個(gè)模塊多達(dá)兩倍的 46 個(gè)線芯進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)組裝。

S7 控制器中的控制器

控制器尤其適用于具有中等和較高復(fù)雜程度的應(yīng)用。SIMATIC S7-1500 ActiveX Control 是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC 的長(zhǎng)期后續(xù)產(chǎn)品

S7-400 控制器，未來工廠的標(biāo)準(zhǔn)控制器 – 的性能和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)與操作方式產(chǎn)生令人信服的結(jié)果。具有模塊化擴(kuò)展能力的 SIMATIC S7 控制器具有長(zhǎng)期兼容性，免維護(hù)且可以擴(kuò)展，當(dāng)然也能在 TIA 博途中進(jìn)行組態(tài)。它們是任何自動(dòng)化任務(wù)的理想解決方案。

• 模塊化、可擴(kuò)展通用系統(tǒng)，IP20 防護(hù)等級(jí)
• 適用于離散自動(dòng)化領(lǐng)域中各種自動(dòng)化應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案
• 具有極高性能和可用性
• 可專門通過 Totally Integrated Automation Portal 平臺(tái)中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型號(hào)進(jìn)行組態(tài)

性能

• 提高性能
  • 高速指令執(zhí)行:
  • 語(yǔ)言擴(kuò)展
  • 新數(shù)據(jù)類型
  • 更快速的背板總線
  • 經(jīng)過的代碼生成
• 功能強(qiáng)大的通信：
  • PROFINET IO（2 端口交換機(jī)）標(biāo)準(zhǔn)接口；
    從 CPU 1515-2 PN 起，具有一個(gè)更多額外的集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離
  • 可針對(duì)總線系統(tǒng)和點(diǎn)到點(diǎn)連接，通過通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展

集成技術(shù)

• 無需附加模塊就可集成運(yùn)動(dòng)控制功能：
  • 通過標(biāo)準(zhǔn)化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅(qū)動(dòng)器和 PROFIdrive 驅(qū)動(dòng)器
  • 運(yùn)動(dòng)控制功能支持轉(zhuǎn)速控制軸和定位軸以及外部編碼器
  • 軸之間實(shí)現(xiàn)位置精確的齒輪傳動(dòng)
• 全面跟蹤所有 CPU 標(biāo)簽，以進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷和間歇錯(cuò)誤檢測(cè)；
  擁有有效調(diào)試和快速驅(qū)動(dòng)器和控制裝置
• 廣泛的控制功能：
  例如，可輕松組態(tài)的塊可進(jìn)行控制參數(shù)的自動(dòng)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)控制質(zhì)量
• 通過提供的工藝模塊獲得附加功能：
  例如，高速計(jì)數(shù)、位置檢測(cè)或高達(dá) 1 MHz 信號(hào)的測(cè)量

安全集成

人身安全和機(jī)器安全 – 在集成式完整系統(tǒng)框架內(nèi)

• 故障安全 SIMATIC S7-1500F 控制器可在同一控制器上處理標(biāo)準(zhǔn)程序和安全程序。
  在 TIA 博途中，使用相同的編輯器生成故障安全和標(biāo)準(zhǔn)用戶程序；例如，這樣就能向標(biāo)準(zhǔn)用戶程序中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)那樣，故障安全數(shù)據(jù)。由于這種軟件集成，故障安全應(yīng)用也可利用 SIMATIC 的系統(tǒng)有點(diǎn)和全面功能。

集成安全功能

• 通過密碼進(jìn)行知識(shí)保護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)讀取和修改程序塊
• 通過復(fù)制保護(hù)來提高保護(hù)程度，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊：
  通過復(fù)制保護(hù)，可將 SIMATIC 存儲(chǔ)卡上的程序塊與其序列號(hào)綁定，以便只有在將配置的存儲(chǔ)卡插到 CPU 中時(shí)，該程序塊才可運(yùn)行。
• 具有四個(gè)不同授權(quán)級(jí)別的權(quán)限：
  可向各個(gè)用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護(hù)級(jí)別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。
• 改進(jìn)了操作保護(hù)：
  控制器將會(huì)檢測(cè)到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未授權(quán)傳輸。
• 用于以太網(wǎng)通信處理器 (CP 1543-1)：
  • 通過防火墻提供附加訪問保護(hù)
  • 建立安全 VPN 連接（V12 SP1 或更高版本）

設(shè)計(jì)與操作

• CPU 帶有用于顯示普通文本信息的顯示屏：
  • 可顯示所有連接模塊的訂貨號(hào)、固件版本和序列號(hào)信息
  • 直接在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 CPU 的 IP 地址以及進(jìn)行其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，無需使用編程設(shè)備
  • 直接以普通文本形式顯示錯(cuò)誤消息，可縮短停機(jī)時(shí)間
• 所有模塊采用統(tǒng)一的前連接器，并具有用于靈活形成電壓組的集成式電壓橋接件，從而簡(jiǎn)化了庫(kù)存，降低了接線成本
• S7-1500 安裝導(dǎo)軌上集成有 DIN 導(dǎo)軌：
  快速、方便地安裝小型斷路器、繼電器等附加組件
• 通過信號(hào)模塊進(jìn)行集中擴(kuò)展：
  可根據(jù)任何應(yīng)用的要求進(jìn)行靈活調(diào)整
• 數(shù)字量信號(hào)模塊的系統(tǒng)電纜連接：
  可快速、清晰地進(jìn)行安排，以連接至現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和執(zhí)行器并在控制柜中進(jìn)行簡(jiǎn)便接線
• 電源：
  • 負(fù)載電源模塊（電源模塊）為模塊提供 24 V 電源
  • 電源模塊可通過背板總線向模塊內(nèi)部電路供電
• 分布式擴(kuò)展：
  • 通過 PROFINET 接口模塊 IM 155-5，可針對(duì) ET 200MP I/O 系統(tǒng)使用多 30 個(gè)信號(hào)模塊、通信模塊和工藝模塊
  • 在集中和分布式運(yùn)行的操作和系統(tǒng)功能方面沒有差別

集成系統(tǒng)診斷

• CPU 的集成系統(tǒng)診斷，默認(rèn)情況下已激活：
  • 在顯示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 器中以普通文本形式一致地顯示系統(tǒng)診斷信息，甚至可顯示變頻器消息。即使 CPU 處于停止?fàn)顟B(tài)，也會(huì)更新消息。
  • 系統(tǒng)診斷功能集成在 CPU 固件中。無需由用戶進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)發(fā)生改變時(shí)，會(huì)自動(dòng)對(duì)診斷信息進(jìn)行更新。

數(shù)據(jù)記錄（歸檔）和配方

• SIMATIC 存儲(chǔ)卡：
  • 插入式裝載存儲(chǔ)器
  • 可進(jìn)行固件更新
  • STEP 7 項(xiàng)目（包括注釋和符號(hào)）、附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）的存儲(chǔ)選項(xiàng)
  • 通過 SD 讀卡器并使用 Office 工具，可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
• 集成 wed 器：
  - 通過 Web 瀏覽器，可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)

認(rèn)證

SIMATIC S7-1500 符合以下和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

• cULus 認(rèn)證
• cULus HazLoc 認(rèn)證
• FM 認(rèn)證
• ATEX 認(rèn)證僅限于 24 V，不適用于 230 V
• CE
• C-TICK
• KCC
• IECEx（僅限 24 V；不適用于 230 V）
• EN 61000-6-4
• EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
• EN 61131-2

6SN1123-1AA00-0AA2電源模塊

CP443-5 擴(kuò)展通信處理器是 PROFIBUS 總線系統(tǒng)的 SIMATIC S7-400 所需的模塊。

它減輕了 CPU 的通信任務(wù)，并可進(jìn)行進(jìn)一步的附加連接。

通過通信模塊實(shí)現(xiàn)的 S7-400 通信選項(xiàng)：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充當(dāng) PROFIBUS-DP 主站
• 與編程部件、操作器接口系統(tǒng)的通信
• 與其他 SIMATIC S7 系統(tǒng)進(jìn)行通信。
• 與 SIMATIC S5 可編程控制器的通信；
• 可運(yùn)行的的 CP 數(shù)目取決于所使用的 CPU 的性能范圍和通信。

Functions

SIMATIC PM 1207 單相負(fù)載電源（PM = 電源模塊）帶輸入電壓范圍自動(dòng)選擇功能。其設(shè)計(jì)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(hào)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 正常”
• 兩個(gè) 24 VDC 輸出端子，用于連接 24 V 用電裝置

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

Overview

SIMOTION D 控制單元：D410?2，D4x5?2（4 個(gè)性能級(jí)別）

SIMOTION D 是 SIMOTION 的結(jié)構(gòu)緊湊、基于 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系列的版本。

SIMOTION D 控制單元有以下幾種型號(hào)：

• SIMOTION D410-2 是帶多軸選項(xiàng)的單軸應(yīng)用的緊湊型控制單元。此控制單元有 D410-2 DP 和 D410-2 DP/PN 等型號(hào)，可卡裝到塊型 SINAMICS S120 PM340 功率模塊上。
• SIMOTION D4x5-2 是適用于 SINAMICS S120 書本型變頻調(diào)速柜多軸應(yīng)用的控制單元，有以下幾種型號(hào)：
  • SIMOTION D425-2 DP 和 D425-2 DP/PN 控制單元（基本性能），用于多 16 個(gè)軸
  • SIMOTION D435-2 DP 和 D435-2 DP/PN 控制單元（標(biāo)準(zhǔn)性能），用于多 32 個(gè)軸
  • SIMOTION D445-2 DP/PN（高性能型）控制單元，用于多 64 個(gè)軸
  • SIMOTION D455-2 DP/PN 控制單元（超高性能），用于多 128 個(gè)軸，或者帶有非常短的控制時(shí)鐘周期的應(yīng)用

這種可擴(kuò)展性可確保對(duì)自動(dòng)化方面不斷變化的要求快速做出響應(yīng)，而無需對(duì)系統(tǒng)做出改變。

設(shè)備理念

通過 SIMOTION D，PLC、運(yùn)動(dòng)控制功能以及 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)軟件能在一個(gè)共享控制硬件上運(yùn)行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131?3 的 PLC，這意味著該系統(tǒng)不僅能夠控制運(yùn)動(dòng)序列，而且還可控制整臺(tái)機(jī)器。

根據(jù)所用的 SIMOTION D 平臺(tái)，HMI 設(shè)備可在內(nèi)置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上運(yùn)行，以進(jìn)行操作員控制與監(jiān)視。遠(yuǎn)程維護(hù)、診斷和遠(yuǎn)程等功能也可通過這些接口來使用。

S7-200PLC中斷指令介紹

 中斷指令有4條，包括開、關(guān)中斷指令，中斷連接、分離指令。指令格式如表1所示。

1. 開、關(guān)中斷指令

開中斷（ENI）指令全局性允許所有中斷事件。關(guān)中斷（DISI）指令全局性禁止所有中斷事件，中斷事件的每次出現(xiàn)均被排隊(duì)等候，直至使用全局開中斷指令重新啟用中斷。

PLC轉(zhuǎn)換到RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，中斷開始時(shí)被禁用，可以通過執(zhí)行開中斷指令，允許所有中斷事件。執(zhí)行關(guān)中斷指令會(huì)禁止處理中斷，但是現(xiàn)用中斷事件將繼續(xù)排隊(duì)等候。

2. 中斷連接、分離指令

中斷連接指令（ATCH）指令將中斷事件（EVNT）與中斷程序號(hào)碼（INT）相連接，并啟用中斷事件。

分離中斷（DTCH）指令取消某中斷事件（EVNT）與所有中斷程序之間的連接，并禁用該中斷事件。

注意：一個(gè)中斷事件只能連接一個(gè)中斷程序，但多個(gè)中斷事件可以調(diào)用一個(gè)中斷程序。

表1 中斷指令格式