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西門子將電氣化、自動化、數(shù)字化的力量融入各行各業(yè)，以前所未見的高度、速度、精度和深度，讓關(guān)鍵所在，逐一實現(xiàn)。

德國制造: 現(xiàn)貨      聯(lián)   系   人： 黃勇《黃工》   24小時聯(lián)系手機：  13701633515
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說明

有一系列從入門級CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量結(jié)構(gòu);多個CPU可以在一個多值計算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高處理速度和確定性的響應(yīng)時間，可縮短機器的循環(huán)周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存儲器，地址范圍，連接數(shù)量和執(zhí)行時間。十款款標準的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。

• S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。高處理速度和確定性的響應(yīng)時間，縮短高速機械制造業(yè)設(shè)備控制的循環(huán)周期。

• S7 - 400最好用于整體協(xié)調(diào)各種設(shè)備，控制低級別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來保證的。

S7-400 的成功應(yīng)用如下：

• 汽車工業(yè)

• 標準機械設(shè)備制造包括定制的機械設(shè)備制造

• 倉儲系統(tǒng)

• 建筑工程

• 鋼鐵行業(yè)

• 發(fā)電和配電

• 造紙和印刷業(yè)

• 木工

• 紡織業(yè)

• 醫(yī)藥制品

• 食品和飲料行業(yè)

• 處理工程，例如水和廢水處理設(shè)施

• 化工和石化

效益

• 由于采用各種級別的CPU，S7-400可以靈活擴展升級；I/O能力幾乎是無限的。

• 強大的CPU允許集成新的功能，無需額外硬件投資，例如處理質(zhì)量數(shù)據(jù)，用戶友好的診斷，到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。

• 可以以模塊化的方式構(gòu)建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結(jié)構(gòu)的模塊，以實現(xiàn)處理備件方面的低成本。

• 在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在運行中配置）。另外在工作時還可以刪除和插入信號模塊（熱插拔）。這使得很容易擴展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時替換模塊。

• 項目的完整數(shù)據(jù)存儲包括CPU上的符號和注釋，簡化了服務(wù)和維護過程。

• 可以將安全技術(shù)和標準自動化集成到一個單一的S7- 400控制器，可以通過S7- 400的冗余結(jié)構(gòu)增加設(shè)備的可用性。

• S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本，例如：擴展溫度范圍（-25+60°C）和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。

• S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。

設(shè)計和功能

模塊化

S7 - 400的一個重要特點是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù)，一根總線用于高性能運動控制，一根總線用于普通I / O現(xiàn)場總線通訊。
此外，也可以實現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況，可對S7 – 400進行集中擴展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實現(xiàn)分布式擴展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

設(shè)計

設(shè)計一個S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機架，電源，和中央處理單元。它可以以一個模塊化的方式安裝和擴展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無風(fēng)扇的堅固設(shè)計。信號模塊可以熱插拔。一個多層面的模塊范圍可用于中央擴展以及具有ET200的分布式拓撲結(jié)構(gòu)的簡單配置。
在集中式擴展中，額外安裝機架直接連接到中央控制器。

除了標準的安裝機架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機架。這些鋁機架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

多值計算

多值計算，也就是在一個S7- 400中央控制器中的幾個CPU的同時操作，為用戶提供不同的益處：

• 可通過多值計算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中，如開環(huán)控制，可以將計算機或通訊分割和分配給不同的CPU每個CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。

• 有些任務(wù)也可以從每個多值計算方式中斷開，一個CPU處理關(guān)鍵時間的處理任務(wù)，另一個處理非關(guān)鍵時間的任務(wù)。

在多值計算操作中，所有的CPU的運行行為像一個CPU，也就是說，當(dāng)一個CPU進入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個CPU的動作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外，CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過高速的全局數(shù)據(jù)通訊機制。

數(shù)據(jù)/程序存儲器

從精細分級的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲區(qū)的大小。集成裝載存儲器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲卡增大裝載內(nèi)存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

• 從工程工作站通過網(wǎng)絡(luò)更新固件實現(xiàn)更簡單和快速的升級

• 通過一個系統(tǒng)功能實現(xiàn)額外的寫保護（例如沒有從PC器件下載到CPU）

• 通過讀取存儲卡的序列號獲得保護，因此，保證了程序只與特定的存儲卡一起運行

集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)上訪問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場設(shè)備進行通訊。

SIMATIC S7-400 標準控制器

西門子810D系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成  

SINUMERIK840D是由數(shù)控及驅(qū)動單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統(tǒng)時，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動和數(shù)控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時將二者劃歸一處。

圖1西門子數(shù)控系統(tǒng)基本構(gòu)成

1. 人機界面

人機交換界面負責(zé)NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC實際上就是一臺計算機，有自己獨立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺計算機的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機中。

（1）、MMC(Man Machine communication)

最常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而開發(fā)的MMC模塊，目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對應(yīng)于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅(qū)；PCU50、PCU70對應(yīng)于MMC103,可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI,

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級HMI。一般標準供貨時，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級HMI.

（2）、OP(Operation pannel)

OP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據(jù)用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031最為常用。

（3）、MCP(Machine control pannel)

MCP是專門為數(shù)控機床而配置的，它也是OPI上的一個節(jié)點，根據(jù)應(yīng)用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關(guān)設(shè)定。

對于SINUMERIK840D應(yīng)用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術(shù)，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點。為提高人機交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。

2. NCU(Numerical control unit)數(shù)控單元

SINUMERIK840D的數(shù)控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元（在810D中稱為CCU（compact control unit））：中央控制單元,負責(zé)NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.

根據(jù)選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в?/span>MPI或Profibus借口，RS232借口，手輪及測量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅(qū)動模塊均排列在其右側(cè)。

3. 數(shù)字驅(qū)動  

（請參閱：Simodrive 611 Universal 產(chǎn)品介紹）

數(shù)字伺服：運動控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動和1FT6(1FK6)電機組成。

SINUMERIK840D配置的驅(qū)動一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分：電源模塊+驅(qū)動模塊（功率模塊）。

電源模塊：主要為NC和給驅(qū)動裝置提供控制和動力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時監(jiān)測電源和模塊狀態(tài)。根據(jù)容量不同，凡小于15KW均不帶饋入裝置，極為U/E電源模塊；凡大于15KW均需帶饋入裝置，記為I/RF電源模塊，通過模塊上的訂貨號或標記可識別。

611D數(shù)字驅(qū)動:是新一代數(shù)字控制總線驅(qū)動的交流驅(qū)動，它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種，相應(yīng)的進給伺服電機可采用1FT6或者1FK6系列，編碼器信號為1Vpp正弦波，可實現(xiàn)全閉環(huán)控制。主軸伺服電機為1PH7系列。

4. PLC模塊

SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊，在同一條導(dǎo)軌上從左到右依次為電源模塊（Power Supply），接口模塊（Interface Module）機信號模塊（Signal Module）。的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

電源模塊（PS）是為PLC和NC提供電源的+24V和+5V。

接口模塊（IM）是用于級之間互連的。

信號模塊（SM）使用與機床PLC輸入/輸出的模塊，有輸入型和輸出型兩種。

很多人可能都有下面的疑問：
    1）狀態(tài)字中的首次檢測位到底有什么作用？它與編程有關(guān)嗎？
    2）程序段的第一條邏輯運算指令實際上作了什么操作？
    S7-300/400的狀態(tài)字（Status word）的最低位為首次檢測位FC，該位的為0狀態(tài)表示一個梯形圖邏輯程序段的開始，或指令為邏輯串（即串并聯(lián)電路塊）的第一條指令。在邏輯串指令執(zhí)行過程中該位為1，輸出指令（=、R、S）或與RLO（邏輯運算結(jié)果）有關(guān)的跳轉(zhuǎn)指令將該位清零，表示一個邏輯串的結(jié)束。
    請看下面的程序段，它將兩條串聯(lián)電路（邏輯串）并聯(lián)后，控制Q4.2的線圈，邏輯表達式為I0.4*I0.7+I0.6*/I0.5=Q4.2（/I0.5對應(yīng)于I0.5的常閉觸點）。執(zhí)行第一條指令“A  I0.4”時首次檢測位為0，表示程序段開始。執(zhí)行指令“A  I0.6”時首次檢測位為0，表示第二條串聯(lián)電路開始。執(zhí)行“=”指令之后，首次檢測位被清零。

查閱手冊，對A指令的描述如下：檢查尋址位的狀態(tài)是否為1，并將測試結(jié)果與RLO進行“與”運算。

執(zhí)行第一條A指令時，它到底做了什么操作？

1）顯然它不會將I0.4的二進制值與前一個程序段執(zhí)行完后的RLO進行“與”運算，本程序段與前一程序段之間“井水不犯河水”。

2）“與”運算需要兩個變量參與，第一條A指令執(zhí)行完后只有一個位變量I0.4的值，不可能作“與”運算，就像只有一個人不能結(jié)婚一樣。

將上面的第一條A指令改為“O  I0.4”或“X  I0.4”指令（“或”運算或“異或”運算指令），前兩條指令的“與”運算執(zhí)行的結(jié)果相同。這說明前兩條指令實際執(zhí)行的是什么邏輯運算取決于第二條指令，而與第一條指令（A、O或X）無關(guān)。

實際上，程序段的第一條指令或邏輯串的第一條指令并不執(zhí)行什么邏輯運算，第一條A、O、X指令只是將指令中的位變量的值傳送到RLO，第一條AN、ON、XN指令將指令中的位變量的值作“非”運算后傳送到RLO。

操作系統(tǒng)在執(zhí)行程序的時候，判斷首次檢測位的值，其值為0時，就知道該指令是程序段的第一條指令或邏輯串的第一條指令，然后完成上述的操作。首次檢測位與用戶程序沒有直接的關(guān)系。

別的PLC（包括S7-200）幾乎都用LD和LDN（或LD NOT、LDI）指令來表示一個程序段或邏輯串的開始。S7-300/400因為沒有類似的指令，所以用首次檢測位來檢測一個程序段或邏輯串的開始。

SIMATIC S7-200:用于基礎(chǔ)自動化任務(wù)的微型PLC堅固而強大：SIMATIC S7- 200微型PLC在實時模式下具有速度快，具有通訊功能和較高的生產(chǎn)力的特點。一致的模塊化設(shè)計促進了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)造和可擴展性的解決方案。來自西門子的S7 - 200微型PLC可以被當(dāng)作獨立的微型PLC解決方案或與其他控制器相結(jié)合使用。

設(shè)計和功能

可選模塊

• 在性能范圍中最佳模塊化5個不同的CPU，具有全面的基本功能和集成的Freeport通訊接口

• 用于各種功能的一系列擴展模塊：
  －數(shù)字/模擬擴展，可升級至具體要求，作為從站的PROFIBUS通訊
  －作為主站的AS-Interface通訊
  －確切的溫度測量
  －定位
  －遠程診斷
  －以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)通訊
  －SIWAREX MS
  稱重模塊

• HMI功能

• 帶有Micro/WIN附加指令庫的STEP 7-Micro/WIN軟件

• 引人注目的系統(tǒng)工程－目前的特點是用于完整自動化任務(wù)的各種不同要求的精確尺寸和最佳的解決方案

主要特點

• 突出數(shù)據(jù)記錄用記憶卡，配方管理，STEP 7-Micro/WIN的項目節(jié)約，以及各種格式的文件存儲

• PID自動調(diào)諧功能

• 用于擴展通訊選項的2個內(nèi)置串口，例如：與其它制造商的設(shè)備配套使用（CPU 224 XP, CPU 226）

• 具有內(nèi)置模擬輸入/輸出的CPU 224 XP

實時響應(yīng)
先進的技術(shù)直至最后的細節(jié)確保我們的CPU發(fā)揮杰出的實時響應(yīng)率：

• 4個或6個獨立的硬件計數(shù)器，每個30 kHz，帶有CPU 224 XP的2 x 200 kHz，例如：通過增量編碼器或者高速記錄過程事件的精確路徑監(jiān)測

• 4個獨立的報警輸入，輸入濾波時間0.2毫秒至程序起動－最大過程安全

• 對應(yīng)用程序快速事件大于0.2 ms信號的脈沖捕捉功能

• 2個脈沖輸出，每個 20 kHz，或者具有脈沖寬度調(diào)制和脈沖無脈沖設(shè)定點的CPU 224 XP 的2 x 100 kHz－例如：用于控制步進電機

• 2個定時中斷，在1ms處開始，以1ms的增量進行調(diào)節(jié)－用于迅速變化過程的無擾控制

• 快速模擬輸入－具有25 μs的信號轉(zhuǎn)換，12位分辨率

• 實時時鐘

定時中斷

• 1至255ms，具有1 ms的分辨率

• 例如：在轉(zhuǎn)四分之一圈后，以3000 RPM的轉(zhuǎn)速可以在螺釘插入機上記錄和處理信號?？梢詫崿F(xiàn)非常精確的記錄，例如：擰緊扭矩，以確保螺釘?shù)淖罴丫o固。

快速計數(shù)器

• 彼此、其他操作和程序周期均獨立運行

• 當(dāng)達到用戶可選擇的計算值時，中斷觸發(fā)－從檢測到輸入信號到切換輸出的反應(yīng)時間為300 μs

• 當(dāng)增量位置編碼器用于確切定位時的4邊緣評估

• 模塊化可擴展性

報警輸入

• 4個獨立的輸入

• 用于快速連續(xù)登記信號

• 用于信號檢測的200 μs–500 μs 響應(yīng)時間/用于信號輸出的300 μs

• 對正向和/或負向信號邊沿的響應(yīng)

• 在一個隊列中最多16次中斷，取決于優(yōu)先順序

特點	CPU 221	CPU 222	CPU 224 CPU 224XP CPU 224XPsi	CPU 226
獨立硬件計數(shù)器	4	4	6	6
獨立的報警輸入	4	4	4	4
脈沖輸出	2	2	2	2
定時中斷	1 至 250 ms	1 至 250 ms	1 至 250 ms	1 至 250 ms
實時時鐘	可選	可選	集成的	集成的
二值化處理速度	0,22 μs	0,22 μs	0,22 μs	0,22 μs