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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(wèn) 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(wèn) 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(guò) 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(guò)集成的以太網(wǎng)接口，可以通過(guò) SIMOTION IT 訪問(wèn)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(guò)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(wú)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(lái)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(guò)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

S7-200 PLC高速計(jì)數(shù)器指令的使用簡(jiǎn)介

（1）每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有一個(gè)32位當(dāng)前值和一個(gè)32位預(yù)置值，當(dāng)前值和預(yù)設(shè)值均為帶符號(hào)的整數(shù)值。要設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的新當(dāng)前值和新預(yù)置值，必須設(shè)置控制字節(jié)（表6-7），令其第五位和第六位為1，允許更新預(yù)置值和當(dāng)前值，新當(dāng)前值和新預(yù)置值寫入特殊內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)區(qū)。然后執(zhí)行HSC指令，將新數(shù)值傳輸?shù)礁咚儆?jì)數(shù)器。當(dāng)前值和預(yù)置值占用的特殊內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)區(qū)如表1所示。

表1  HSC0-HSC5當(dāng)前值和預(yù)置值占用的特殊內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)區(qū)

除控制字節(jié)以及新預(yù)設(shè)值和當(dāng)前值保持字節(jié)外，還可以使用數(shù)據(jù)類型HC（高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值）加計(jì)數(shù)器號(hào)碼（0、1、2、3、4或5）讀取每臺(tái)高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。因此，讀取操作可直接讀取當(dāng)前值，但只有用上述HSC指令才能執(zhí)行寫入操作。

（2）執(zhí)行HDEF指令之前，必須將高速計(jì)數(shù)器控制字節(jié)的位設(shè)置成需要的狀態(tài)，否則將采用默認(rèn)設(shè)置。默認(rèn)設(shè)置為：復(fù)位和起動(dòng)輸入高電平有效，正交計(jì)數(shù)速率選擇4×模式。執(zhí)行HDEF指令后，就不能再改變計(jì)數(shù)器的設(shè)置，除非CPU進(jìn)入停止模式。

（3）執(zhí)行HSC指令時(shí)，CPU檢查控制字節(jié)和有關(guān)的當(dāng)前值和預(yù)置值。

數(shù)字量輸入模塊具有下列機(jī)械特性：

• 緊湊型設(shè)計(jì)：
  堅(jiān)固的塑料機(jī)殼里包括：
  • 綠色 LED，用于指示輸入的信號(hào)狀態(tài)。
  • 前連接器插座，通過(guò)前門保護(hù)。
  • 前門上的標(biāo)簽區(qū)。
  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進(jìn)行配線。
• 安裝方便：
  沒(méi)有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
  當(dāng)在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時(shí)，可以進(jìn)行熱插拔，而不會(huì)有任何反應(yīng)。
• 方便用戶接線。

具有8、16、32或64通道的模塊。

數(shù)字量輸入模塊將來(lái)自過(guò)程的外部數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成控制器的內(nèi)部信號(hào)電平（邏輯“0”或“1”）。

多種輸入電壓，可支持連接不同的控制信號(hào)：

• 24 V DC
• 48 - 125 V DC
• 120/230 V AC

除了經(jīng)濟(jì)性以及易于處理的特點(diǎn)外，該模塊還具有其他特殊功能：

• 可在等時(shí)模式下使用
• 過(guò)程和診斷報(bào)警
• 使用源電流或漏電流

特殊模塊還可處理過(guò)程工程，例如支持 NAMUR 標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)字量輸出模塊具有下列機(jī)械特性：

• 緊湊型設(shè)計(jì)：
  • 綠色 LED，用于指示輸出的信號(hào)狀態(tài)。
  • 前連接器插座，通過(guò)前門保護(hù)。
  • 前門上的標(biāo)簽區(qū)。
  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進(jìn)行配線。
• 安裝方便：
  沒(méi)有插槽規(guī)則；輸出地址由插槽決定。
  當(dāng)在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時(shí)，可以進(jìn)行熱插拔，而不會(huì)有任何反應(yīng)。
• 方便用戶接線。
• RC 濾波器 （用于繼電器模塊 6ES7 322-1HF20）：
  繼電器模塊 6ES7 322-1HF20-0AA0 有一個(gè)可連接的 RC 網(wǎng)絡(luò)(300Ω/0.1μF) ，用于大電感負(fù)載開關(guān)時(shí)滅弧(功率因數(shù) = 0.4)。例如，這樣可以：
  • 對(duì)于框架規(guī)格 5 的 NEMA 電機(jī)的起動(dòng)器，觸點(diǎn)壽命從 100,000 增加到 200,000 次切換操作。

具有8、16、32或64通道的模塊。

數(shù)字量輸出模塊將控制器的內(nèi)部信號(hào)電平（邏輯“0”或“1”）轉(zhuǎn)換成過(guò)程所需的外部信號(hào)電平。

多種輸出電壓，可支持輸出不同的過(guò)程信號(hào)：

• 24 VDC,額定電流 0.5 A/通道
• 24 VDC,額定電流 2 A/通道
• 48 - 125 V DC
• 120/230 V AC

除了經(jīng)濟(jì)性以及易于處理的特點(diǎn)外，該模塊還具有其他特殊功能：

西門子S7-200網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)置和元件選擇

S7-200的端口是不隔離的，如果想使網(wǎng)絡(luò)隔離，應(yīng)考慮使用RS-485中繼器或者EM277。

注意：

●具有不同電位的互聯(lián)設(shè)備有可能導(dǎo)致不希望的電流流過(guò)連接電纜。

●這種不希望的電流可能導(dǎo)致通訊失敗或者設(shè)備損壞。

●要確保用通訊電纜連接的所有設(shè)備有相同的參考電位，或者彼此隔離，來(lái)避免產(chǎn)生這種不希望的電流。

為網(wǎng)絡(luò)確定通訊距離、通訊速率和電纜類型

網(wǎng)段的大長(zhǎng)度取決于兩個(gè)因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設(shè)備是需要隔離。當(dāng)接地點(diǎn)之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機(jī)械的負(fù)載電流也能導(dǎo)致地電位的不同。

表1 網(wǎng)絡(luò)電纜的大長(zhǎng)度

1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的大距離為50m。測(cè)量該距離時(shí)，從網(wǎng)段的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始。到網(wǎng)段的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

在網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器

RS-485中繼器為網(wǎng)段提供偏壓電阻和終端電阻。目的是為了：

●增加網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度：在網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)中繼器可以使網(wǎng)絡(luò)的通訊距離擴(kuò)展50m。如果使用兩個(gè)中繼器而且中間沒(méi)有其他節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的通訊距離按照所使用的波特率擴(kuò)展一個(gè)網(wǎng)段的長(zhǎng)度。在一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，多可以使用9個(gè)中繼器。但網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度不能超過(guò)9600m.

●為網(wǎng)絡(luò)增加設(shè)備：在9600的波特率下。50米距離之內(nèi)，一個(gè)網(wǎng)段多可以連接32個(gè)設(shè)備，使用一個(gè)中繼器允許在網(wǎng)絡(luò)上增加32個(gè)設(shè)備。

●在不同的網(wǎng)段之間電隔離：如果不同的網(wǎng)段具有不同的地電位，將他們隔離會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量。

一個(gè)中繼器在網(wǎng)絡(luò)中被算作網(wǎng)段的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，但沒(méi)有被指定站地址。

                      圖1帶有中繼器的網(wǎng)絡(luò)

選擇網(wǎng)絡(luò)電纜

S7-200 網(wǎng)絡(luò)使用RS-485標(biāo)準(zhǔn)，是用雙絞線電纜。在一個(gè)網(wǎng)段上可以連接32個(gè)設(shè)備。

表2 網(wǎng)絡(luò)電纜的通用指標(biāo)