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多層軟件結(jié)構(gòu)

通過 SIMOTION，帶有眾多不同機(jī)器的運(yùn)動(dòng)任務(wù)可輕松、統(tǒng)一地執(zhí)行。

為了方便任務(wù)的執(zhí)行，一個(gè)非常特別的多層軟件結(jié)構(gòu)被選擇作為運(yùn)行系統(tǒng)。所有 SIMOTION 設(shè)備都提供了 PLC 功能等基本功能，帶有符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131-3 的一個(gè)指令集。用戶可使用隨附的工藝包和函數(shù)庫來擴(kuò)展基本功能。

可擴(kuò)展的功能

工藝包、函數(shù)庫和運(yùn)行系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可將 SIMOTION 的功能加以擴(kuò)展。

可伸縮

• 具有功能級(jí)別
• 具有廣泛功能的軟件模塊和技術(shù)功能包

使用靈活

• 由于使用集成、可自由編程的 PLC，因此符合 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)
• 可無限使用的技術(shù)功能包
• 通過一個(gè)綜合指令集和符合 PLCopen 標(biāo)準(zhǔn)的功能塊而具有廣泛功能
• 可運(yùn)轉(zhuǎn)伺服、矢量、步進(jìn)和液壓驅(qū)動(dòng)器
• 能夠?qū)⒏鞣N技術(shù)功能包和功能庫組合在一起

可擴(kuò)展

• 由于功能庫中的標(biāo)準(zhǔn)功能

技術(shù)功能包

每個(gè)技術(shù)功能包都為相關(guān)技術(shù)提供了完整功能。例如，運(yùn)動(dòng)控制功能包提供了用于精確定位運(yùn)動(dòng)的所有功能（包括凸輪系統(tǒng)）。

它還負(fù)責(zé)處理與驅(qū)動(dòng)器之間進(jìn)行的設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值循環(huán)交換，包括位置控制、運(yùn)動(dòng)曲線的計(jì)算、運(yùn)動(dòng)的刪除和超控、歸位功能、編碼器切換、軸的釋放、狀態(tài)信息，等等。

除運(yùn)動(dòng)控制工藝包（包括定位、同步操作、輸出凸輪和路徑插補(bǔ)）之外，還提供了用于其他技術(shù)的功能包，如溫度控制。

功能庫

功能庫提供了標(biāo)準(zhǔn)功能

• 用于集成專用 I/O 模塊（如計(jì)數(shù)器模塊、通信模塊、AS-Interface）
• 用于擴(kuò)展系統(tǒng)功能（如閉環(huán)控制器）

模塊化用戶功能也可存儲(chǔ)為庫，以便在項(xiàng)目中以標(biāo)準(zhǔn)形式執(zhí)行。

6XV1830-3EH10電纜

基本功能性

CF 卡上提供有 SIMOTION D 的基本功能，并可加電時(shí)加載。基本功能包括：

• SIMOTION 運(yùn)行系統(tǒng)
  • 符合 IEC61131 的帶集中語言的用戶可編程序
  • 各種程序執(zhí)行方式（循環(huán)、順序、事件驅(qū)動(dòng)）
  • PLC 和算術(shù)功能
  • 通訊和管理功能
  • 運(yùn)動(dòng)控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)個(gè)控制軟件
  • SIMOTION D410-2：
    電流/轉(zhuǎn)速控制（基于 CU310-2，固件版本 V4.x），適用于最多 1 個(gè)伺服軸、1 個(gè)矢量軸或 1 個(gè) V/f 軸
  • SIMOTION D4x5-2：
    最多 6 個(gè)伺服軸、6 個(gè)矢量軸或 12 個(gè) V/f 軸的電流/轉(zhuǎn)速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），饋電閉環(huán)控制（調(diào)節(jié)型電源模塊）
• 測試及診斷工具

如果需要，此基本功能可通過可加載的技術(shù)軟件包進(jìn)行擴(kuò)展。

位置控制的驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)控制

• 集成變頻調(diào)速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率單元可通過 DRIVE-CLiQ 接口進(jìn)行連接；對(duì)于 SIMOTION D410-2，也可通過集成的 PM-IF 接口進(jìn)行連接。
• 帶數(shù)字設(shè)定值接口的驅(qū)動(dòng):
  SIMOTION D 通過帶 PROFI 驅(qū)動(dòng)裝置的 PROFIBUS DP／PROFINET 輸入輸出，使位置控制動(dòng)作可控制具有數(shù)字設(shè)定點(diǎn)接口。
• 帶模擬量設(shè)定點(diǎn)接口的驅(qū)動(dòng)，例如，用于改裝或液壓應(yīng)用：
  使用 ADI 4（ 4 軸模擬驅(qū)動(dòng)接口）或 IM 174（ 4 軸接口模塊）模塊，可連接帶模擬量 ± 10V 整定值接口的變頻調(diào)速柜。IM 174 同樣可連接帶脈沖方向接口連接的步進(jìn)電機(jī)。
  所有模塊均連接 PROFIBUS DP下述裝置可連接一個(gè) ADI 4 或 IM 174 模塊：
  • 4個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置
  • 4 編碼器
  • 數(shù)字量輸入和輸出

SIMOTION 技術(shù)功能包

SIMOTION 的一個(gè)特性就是，它的基本功能可通過裝載技術(shù)功能包來擴(kuò)展，如：

• 帶技術(shù)功能的運(yùn)動(dòng)控制：
  • POS－－定位
  • GEAR－－同步操作／電子驅(qū)動(dòng)裝置
  • CAM－－凸輪
  • PATH – 路徑插補(bǔ)（不適用于 D410-2）
• 溫度控制器– TControl
• DPM – 直接產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)
• MIIF – 多用途信息接口

由于技術(shù)功能具有模塊化許可，僅需支付實(shí)際將會(huì)使用的部分。

性能

硬件支持的浮點(diǎn)運(yùn)算能夠有效使用復(fù)雜運(yùn)算功能。

快速指令執(zhí)行在中等到高等性能中開辟了全新的應(yīng)用可能性。

配置／參數(shù)確定／編程

SIMOTION SCOUT是一個(gè)有效且用戶界面友好的工程工具。它是從配置和參數(shù)化，到編程，再到測試及診斷的所有工程步驟的集成系統(tǒng)。提示、使用對(duì)話框以及向?qū)У膱D形操作提示，以及用于編程的，基于測試的圖形語言，顯著減少了熟悉及練習(xí)時(shí)間。

操作員控制和監(jiān)視 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持與 HMI 設(shè)備進(jìn)行用戶友好的數(shù)據(jù)交換的通訊。

操作員控制與監(jiān)視可使用 TP（觸摸面板）、OP（操作員面板）或 MP（多功能面板）等 SIMATIC HMI 設(shè)備來完成。

這些設(shè)備可通過 PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)或 PROFINET 接口與 SIMOTION D 相連，并可使用 WinCC flexible 進(jìn)行組態(tài)。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一個(gè) SIMOTION 通道，作為標(biāo)準(zhǔn)，在 WinCC DVD 上提供。

由于具有 SIMATIC NET 通信軟件，可于從其它基于 Windows 的人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)訪問一個(gè)開放的、標(biāo)準(zhǔn)的 OPC 接口。

SIMOTION IT 維護(hù)和診斷功能

SIMOTION IT 為 SIMOTION D 提供了一個(gè)集成 Web 器，可在該器上存儲(chǔ)用戶專用 Web 頁面等。

可對(duì)控制單元變量進(jìn)行讀寫訪問。通過 Java Script 或 Applet，也可在 Web 頁面中執(zhí)行有效的操作與顯示功能，這些功能可在一個(gè)帶有因特網(wǎng)瀏覽器的客戶端 PC 上執(zhí)行。

處理及數(shù)據(jù)通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持過程與數(shù)據(jù)通訊。

帶 IRT 的 PROFINET IO，用于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。除了循環(huán)時(shí)鐘同步，最短 250 μs 的周期時(shí)間以及安全相關(guān)的通信接口 (PROFIsafe)、PROFINET 接口（SIMOTION D 控制單元上）也支持介質(zhì)冗余 (MRP/MRPD)。

提供有 SIMOTION SCOUT 工程師站，用于用戶友好的通訊組態(tài)和診斷。

Safety Integrated 功能

利用 SINAMICS S120 的集成安全功能，SIMOTION D 可提供切實(shí)有效的人員與機(jī)器保護(hù)。

目前提供有以下集成安全功能，可用于集成 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜：（術(shù)語符合 IEC 61800-5-2）

• 安全扭矩?cái)嚅_（STO）
• 可靠制動(dòng)控制（SBC）
• 安全停止 1 (SS1)
• 安全停止 2 (SS2)
• 安全操作停止
• 安全限速（SLS）
• 安全速度監(jiān)控（SSM）
• 安全方向 (SDI)

激活集成安全功能

可通過以下方法來激活集成安全功能：

• 通過控制單元和電源單元上的端子 (D4x5-2:僅 STO、SBC、SS1）
• 通過 TM54F 終端模塊上的端子
• 通過 PROFINET/PROFIBUS with PROFIsafe。

安全集成功能通過電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因此與帶外部實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的解決方案相比，具有較短的響應(yīng)時(shí)間。

通過 PROFIsafe 激活集成安全功能

通過“PROFINET with PROFIsafe”或“PROFIBUS with PROFIsafe”安全通訊，激活集成安全功能。使用一個(gè)通過 PROFINET 或 PROFIBUS 連接的 F-CPU（如 SIMATIC S7-300 F-CPU），即可實(shí)現(xiàn)控制（F 邏輯）。

將集成安全功能從 SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制單元傳送至以下變頻器：

• SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 上的集成 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜
• SIMOTION CX32-2 擴(kuò)展控制器上的變頻調(diào)速柜
• 通過 PROFIBUS 連接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調(diào)速柜
• 通過 PROFINET 連接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調(diào)速柜（在此情況下，必須通過 PROFINET 來連接 F-CPU）

注意

若要了解可能的拓?fù)?、軸數(shù)量結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)組件的詳細(xì)信息，請(qǐng)與當(dāng)?shù)氐奈鏖T子銷售辦事處聯(lián)系。

有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見《 SIMOTION D 調(diào)試手冊》以及 SINAMICS 文檔。

緊湊型 CPU 1211C 具有：

• 3 種設(shè)備類型，帶有不同的電源和控制電壓。
• 集成的電源，可作為寬范圍交流或直流電源（85 至 264 V 交流或 24 V 直流）
• 集成的 24 V 編碼器/負(fù)載電流源：
  用于直接連接傳感器和編碼器。300 mA 輸出電流，也可用作負(fù)載電源。
• 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入（漏電流/源電流（IEC 1 型漏電流））。
• 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出，24 V 直流或繼電器。
• 2 點(diǎn)集成模擬量輸入，0 至 10 V。
• 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO)，頻率最高 100 kHz。
• 脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率最高 100 kHz。
• 集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP）
• 3 個(gè)快速計(jì)數(shù)器 (100 kHz)，帶有可參數(shù)化的使能和復(fù)位輸入，可以同時(shí)用作帶有單獨(dú)輸入的加減計(jì)數(shù)器，或用于連接增量型編碼器。
• 通過附加通訊接口擴(kuò)展，例如，RS485 或 RS232
• 通過信號(hào)板使用模擬或數(shù)字信號(hào)直接在 CPU 上擴(kuò)展（保持 CPU 安裝尺寸）
• 通過信號(hào)模塊使用各種模擬量和數(shù)字量輸入和輸出信號(hào)擴(kuò)展
• 可選存儲(chǔ)器擴(kuò)展（SIMATIC 存儲(chǔ)卡）
• PID 控制器，具有自動(dòng)調(diào)諧功能
• 集成實(shí)時(shí)時(shí)鐘
• 中斷輸入：
  對(duì)過程信號(hào)的上升沿或下降沿作出極高速響應(yīng)
• 所有模塊上均為可拆卸的端子
• 仿真器（可選）：
  

• 用于仿真集成輸入和測試用戶程序。
• • 豐富的指令集: 
    運(yùn)算種類眾多，便于編程：
    
    • 基本操作,如二進(jìn)制邏輯運(yùn)算、結(jié)果賦值、存儲(chǔ)、計(jì)數(shù)、產(chǎn)生時(shí)間、裝載、傳輸、比較、移位、循環(huán)移位、產(chǎn)生補(bǔ)碼、調(diào)用子程序（帶局部變量）
    • 集成通信命令（例如，USS 協(xié)議、Modbus RTU、S7 通信“T-Send/T-Receive”（T 發(fā)送/T 接收）或自由端口模式 (Freeport)）
    • 使用簡便的功能，如脈沖寬度調(diào)制、脈沖序列功能、運(yùn)算功能、浮點(diǎn)運(yùn)算功能、PID 閉環(huán)控制、跳轉(zhuǎn)功能、環(huán)路功能和代碼轉(zhuǎn)換
    • 數(shù)學(xué)函數(shù)，例如 SIN、COS、TAN、LN、EXP
  • 計(jì)數(shù): 
    用戶友好的計(jì)數(shù)功能配以集成的計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器指令給用戶開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。
  • 中斷處理：
    
    • 邊沿觸發(fā)中斷（由過程信號(hào)的上升沿或下降沿觸發(fā)）允許對(duì)過程中斷作出極快的響應(yīng)。
    • 時(shí)間觸發(fā)中斷。
    • 當(dāng)達(dá)到設(shè)定值或計(jì)數(shù)器方向改變時(shí)，可觸發(fā)計(jì)數(shù)器中斷。
    • 通信中斷使得能迅速方便地與周圍的設(shè)備如打印機(jī)或條碼閱讀器交換信息。
  • 口令保護(hù)
  • 測試和診斷功能： 
    易于使用的功能支持測試和診斷，例如，在線/離線診斷。
  • 在測試和診斷過程中“強(qiáng)制”輸入和輸出： 
    可不在循環(huán)周期內(nèi)獨(dú)立設(shè)置輸入和輸出，例如可以檢測用戶程序。
  • 按照 PLCopen 對(duì)簡單運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)控制。
  • 庫功能
  
  

S7-200系列 PLC的存儲(chǔ)器空間

S7-200 PLC的存儲(chǔ)器空間大致分為三個(gè)空間，即程序空間、數(shù)據(jù)空間和參數(shù)空間。

1．程序空間

該空間主要用于存放用戶應(yīng)用程序，程序空間容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU中的RAM區(qū)與內(nèi)置EEPROM上都有程序存儲(chǔ)器，但它們互為映像，且空間大小一樣。

2．?dāng)?shù)據(jù)空間

該空間的主要部分用于存放工作數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另外有一部分作寄存器使用稱為數(shù)據(jù)對(duì)象。

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 它包括變量存儲(chǔ)器（V），輸入信號(hào)緩存區(qū)（輸入映象存儲(chǔ)器I），輸出信號(hào)緩沖區(qū)（輸出映象存儲(chǔ)區(qū)Q），內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器（M）又稱內(nèi)部輔助繼電器，特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器（SM）。除特殊標(biāo)志位外，其他部分都能以位、字節(jié)、和雙字的格式自由讀取或?qū)懭搿?/span>

變量存儲(chǔ)器（V）是保存程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，所有的V存儲(chǔ)器都可以存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)器區(qū)內(nèi)，其內(nèi)容可在與EEPROM或編程設(shè)備雙向傳送。

輸入映象存儲(chǔ)器（I）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字量輸入結(jié)點(diǎn)。在每個(gè)掃描周期開始，PLC依次對(duì)各個(gè)輸入結(jié)點(diǎn)采樣，并把采樣結(jié)果送入輸入映象存儲(chǔ)器。PLC在執(zhí)行用戶程序過程中，不再理會(huì)輸入結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，它所處理的數(shù)據(jù)為輸入映象存儲(chǔ)器中的值。

輸出映象存儲(chǔ)器（Q）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字輸出量結(jié)點(diǎn)。PLC在執(zhí)行用戶程序的過程中，并不把輸出信號(hào)隨時(shí)送到輸出結(jié)點(diǎn)，而是送到輸出映象存儲(chǔ)器，只有到了每個(gè)掃描周期的末尾，才將輸出映象寄存器的輸出信號(hào)幾乎同時(shí)送到各輸出結(jié)點(diǎn)。使用映象寄存器優(yōu)點(diǎn)：①同步地在掃描周期開始采樣所有輸入點(diǎn)，并在掃描的執(zhí)行階段凍結(jié)所有輸入值；②在程序執(zhí)行完后再從映象寄存器刷新所有輸出點(diǎn)，使被控系統(tǒng)能獲得更好穩(wěn)定性；⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度，使程序執(zhí)行的更快；④I/O點(diǎn)只能以位為單位存取，但映象寄存器則能以位、字節(jié)、雙字進(jìn)行存取。因此，映象寄存器提供了更高的靈活性。另外對(duì)控制系統(tǒng)中個(gè)別I/O點(diǎn)要求實(shí)時(shí)性較高的情況下，可用直接I/O指令直接存取輸入/輸出點(diǎn)。

內(nèi)部標(biāo)志位（M）又稱內(nèi)部線圈（內(nèi)部繼電器等），它一般以位為單位使用，但也能以字、雙字為單位使用。內(nèi)部標(biāo)志位容量根據(jù)CPU型號(hào)不同而不同。

特殊標(biāo)志位（SM）用來存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)變量和有關(guān)控制信息，特殊標(biāo)志位分為只讀區(qū)和可寫區(qū)，具體劃分隨CPU不同而不同。

（2）數(shù)據(jù)對(duì)象  數(shù)據(jù)對(duì)象包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器、累加器、模擬量輸入/輸出。

定時(shí)器類似于繼電器電路中的時(shí)間繼電器，但它的精度更高，定時(shí)精度分為lms，10ms和100ms三種，根據(jù)精度需要由編程者選用。定時(shí)器的數(shù)量根據(jù)CPU型號(hào)不同。

計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖由外部輸入，計(jì)數(shù)脈沖的有效沿是輸入脈沖的上升沿或下降沿，計(jì)數(shù)的方式有累加1和累減1兩種方式。計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)同各CPU的定時(shí)器個(gè)數(shù)。

高速計(jì)數(shù)器與一般計(jì)數(shù)器不同之處在于，計(jì)數(shù)脈沖頻率更高可達(dá)2kHz/7kHz，計(jì)數(shù)容量大，一般計(jì)數(shù)器為16位，而高速計(jì)數(shù)器為32位，一般計(jì)數(shù)器可讀可寫，而高速計(jì)數(shù)器一般只能作讀操作。

在S7-200CPU中有4個(gè)32位累加器，即AC0～AC3，用它可把參數(shù)傳給子程序或任何帶參數(shù)的指令和指令塊。此外，PLC在響應(yīng)外部或內(nèi)部的中斷請(qǐng)求而調(diào)用中斷程序時(shí)，累加器中的數(shù)據(jù)是不會(huì)丟失的，即PLC會(huì)將其中的內(nèi)容壓入堆棧。因此，用戶在中斷程序中仍可使用這些累加器，待中斷程序執(zhí)行完返回時(shí)，將自動(dòng)從堆棧中彈出原先的內(nèi)容，以恢復(fù)中斷前累加器的內(nèi)容。但應(yīng)注意，不能利用累加器作主程序和中斷子程序之間的參數(shù)傳遞。

模擬量輸入/輸出可實(shí)現(xiàn)模擬量的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，而PLC所處理的是其中的數(shù)字量。

3．參數(shù)空間

用于存放有關(guān)PLC組態(tài)參數(shù)的區(qū)域，如保護(hù)口令、PLC站地址、停電記憶保持區(qū)、軟件濾波、強(qiáng)制操作的設(shè)定信息等，存貯器為EEPROM。