Overview

SIMOTION D 控制单元：D410?2，D4x5?2（4 个性能级别）

SIMOTION D 是 SIMOTION 的结构紧凑、基于 SINAMICS S120 变频调速柜系列的版本。

SIMOTION D 控制单元有以下几种型号：

• SIMOTION D410-2 是带多轴选项的单轴应用的紧凑型控制单元。此控制单元有 D410-2 DP 和 D410-2 DP/PN 等型号，可卡装到块型 SINAMICS S120 PM340 功率模块上。
• SIMOTION D4x5-2 是适用于 SINAMICS S120 书本型变频调速柜多轴应用的控制单元，有以下几种型号：
  • SIMOTION D425-2 DP 和 D425-2 DP/PN 控制单元（基本性能），用于多 16 个轴
  • SIMOTION D435-2 DP 和 D435-2 DP/PN 控制单元（标准性能），用于多 32 个轴
  • SIMOTION D445-2 DP/PN（高性能型）控制单元，用于多 64 个轴
  • SIMOTION D455-2 DP/PN 控制单元（超高性能），用于多 128 个轴，或者带有非常短的控制时钟周期的应用

这种可扩展性可确保对自动化方面不断变化的要求快速做出响应，而无需对系统做出改变。

设备理念

通过 SIMOTION D，PLC、运动控制功能以及 SINAMICS S120 驱动软件能在一个共享控制硬件上运行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131?3 的 PLC，这意味着该系统不仅能够控制运动序列，而且还可控制整台机器。

根据所用的 SIMOTION D 平台，HMI 设备可在内置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上运行，以进行操作员控制与监视。远程维护、诊断和远程等功能也可通过这些接口来使用。

• 基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
• 用于在具有增安要求的工厂中建立故障安全型自动化系统
• 安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 分布式故障安全 I/O 模块可通过集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 进行连接
• 也可以集中式连接 ET200M 故障安全型 I/O 模块
• 标准模块可集中式和分布式使用，满足非安全应用

CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)。

CPU 315F-2 DP支持建立一个故障安全自动化系统，以满足不断增长的安全需要，特别适用于生产工程。

包括故障安全I/O模块的分布式I/O站可以通过内置的 PROFIBUS DP 接口连接。ET 200M故障安全型I/O模块可以满足安全相关的应用。

F CPU与故障安全I/O模块之间的安全相关通讯通过PROFIsafe实现。

CPU 315F-2 DP 具有以下特点：

• 微处理器；
  处理器处理一条二进制指令的时间为 50 ns；处理每个浮点运算的时间为 0.45 μs。
• 存储器：
  384 KB 高速 RAM，用于安全型程序段和标准程序段；如果执行安全型程序段，则必须考虑增加的存储器空间要求（5 倍以上）。 在 384 KB RAM 中，128KB 数据存储器可用于标准应用。SIMATIC 微型存储卡（大 8 MB）作为程序的装载存储器，还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。
• 灵活的扩展能力：
  多可以多达 32 个模块，（4 层配置）
• MPI 多点接口：
  集成 MPI 接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程器、PC、操作员面板的 16 路连接。在这些连接中，始终分别为 编程器和操作员面板各保留一个连接。通过“全局数据通信”，MPI 可以用来建立多 16 个 CPU 组成的简单网络。
• PROFIBUS DP 接口： 
  带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 315F-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。 从用户的角度，以处理集中式 I/O 的相同方式（相同的组态、编址和编程）处理分布式 I/O。
  通过集成式 PROFIBUS DP 接口，可以连接带有故障安全 I/O 模块的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模块还可以安装在安全型中央组态中。 
  基于 PROFIsafe 行规执行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模块之间的安全通信。

• 密码保护；
  通过密码，可保护用户程序免受未经授权的访问。
• 诊断缓冲区；
  后 500 个出错和中断事件保存在缓冲区中，供诊断用。
• 免维护数据备份；
  如果发生断电，则可通过 CPU 将所有标准数据自动写入 SIMATIC 微型存储卡中，且将在再次通电时保持不变。

可参数化的特性

可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及 CPU 的响应进行参数设置：

• MPI 多点接口；
  确定站地址
• 重启动/循环时间特性；
  大循环时间以及负载限制，以及自检测功能
• 时钟位存储器；
  设定地址
• 保护等级；
  设置访问程序和数据的权限
• 系统诊断；
  定义诊断报警的处理和范围
• 监视器中断；
  设定周期时间
• 时钟中断；
  设定起始日期、起始时间和间隔周期。
• PROFIBUS DP 主站/从站接口；
  用户自定义的地址分配，用于分布式 I/O

信息和显示功能

• 状态和故障指示；
  LED 指示硬件、编程、时间或 I/O 故障以及操作状态（如 RUN、STOP 和启动）。
• 测试功能；
  使用编程器显示程序执行过程中的信号状态，可以不通过用户程序修改过程变量，以及输出堆栈内容。
• 信息功能；
  通过编程器以文本形式为用户提供存储能力信息、CPU 的运行模式，以及主存储器和装载存储器当前的使用情况、当前的循环时间和诊断缓冲区的内容。

集成通信功能

• 编程器/OP 通信
• 全局数据通信
• S7 基本通信
• S7 通信（仅器）
• 路由
• 数据记录路由

通信

通过 PROFIBUS DP 执行中央控制器与分布式站之间的安全型通信和标准通信。 专门开发的 PROFIBUS 行规PROFIsafe 支持在标准数据报文帧中传送安全功能的用户数据。无需其它硬件组件，例如特殊安全总线。所需的软件既可以作为一个操作系统的扩展功能集成在硬件组件中，也可以作为一个软件块装载到 CPU 中。

系统功能

CPU 为诊断、参数设置、同步、报警、时间测量等提供了多种系统功能。
更多详情，参见手册。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信号模块中。

信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术来监视输入和输出信号。

CPU通过周期性自检、命令测试以及基于逻辑和时间的程序执行检测，检查控制器运行的正确性。此外，通过“活跃标志（sign-of-life）”请求，还可以对 I/O 进行检测。

当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。

操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 运行版授权。

编程

CPU 315F-2 DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同。通过诸如 STEP 7 编程工具可创建非安全型用户程序。

选件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于对与安全型程序段进行编程。选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块。

具有安全功能的 F 程序以 F-FBD 或 F-LAD 方式进行创建，或利用 F 库中的特殊功能块进行创建。使用 F FBD 或 F LAD 可简化工厂的组态与编程，也因与特定工厂无关的统一表示形式而简化了验收测试。无须使用其它工具，程序员就可以对安全型应用进行组态。

PLC加法指令使用说明及指令要素

该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表 1 所示。表 1 加法指令的要素

ADD 加法指令是将指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。 ADD 加法指令的说明如图 1表示。

图图1 加法指令使用说明

当执行条件 X0 由 OFF → ON 时， [D10]+[D12] → [D14] 。运算是代数运算，如 5+ （ -8 ） =-3 。

ADD 加法指令有 3 个常用标志。 M8020 为零标志， M8021 为借位标志， M8022 为进位标志。

如果运算结果为 0 ，则零标志 M8020 置 1 ；如果运算结果超过 32767 （ 16 位）或 2147483647 （ 32位），则进位标志 M8022 置 1 ；如果运算结果小于 -32767 （ 16 位）或 -2147483647 （ 32 位），则借位标志M8021 置 1 。

在 32 为运算中，被指定的字元件是低 16 位元件，而下一个元件为高 16 位元件。

源和目标可以用相同的元件号。若源和目标元件号相同而采用连续执行的 ADD 、（ D ） ADD 指令时，加法的结果在每个扫描周期都会改变。

• 具有成本的基本类型
• 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、16 (20) 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 (8) 点模拟量输出
• 可选择连接 LOGO!TD 文本显示（可连接到所有 LOGO!0BA6 基本型）

新的 LOGO!8

• 所有基本单元都配有集成 Web 器
• 外壳宽度与 LOGO! 相同 0BA6 (4 MW)
• 所有基本单元都带有以太网接口，用于与 LOGO!、SIMATIC 控制器、SIMATIC 面板和 PC 通信
• 采用标准微型 CF 卡

• 继电器输出，高输出电流 10A(不适于 LOGO!24o).
• 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
• 可选程序模块和组合电池/程序模块，2 年后备集成实时时钟。0BA6
• 备份集成的实时时钟 20 天。
• 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
• 8个数字量输入，4个数字量输出。
• 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
• 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
• 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、16 (20) 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 (8) 点模拟量输出
• 用于连接到 LOGO!LOGO! 的 TD 文本显示屏6
• 连接 LOGO!TDE 至 LOGO!8 通过以太网。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。

S7-400

• 中端到高端性能范围内功能强大的 PLC
• 可满足要求极为苛刻的任务的解决方案
• 全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行佳调整
• 可实现分布式结构，适用十分灵活
• 连接方便
• 优通信和联网功能
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 多重计算：
  多个 CPU 在一个 S7-400 中央控制器中同时运行。
  多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。
• 模块化：
  通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
• 工程组态和诊断：
  结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可极为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。

S7-400H

• 具有冗余设计的高可用性自动化系统。
• 用于具有很高故障安全要求的应用：
  重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。
• 冗余设计的集中功能
• 提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置
• 也可使用具有标准可用性的 I/O：单侧配置
• 热后备：发生故障时，自动切换到备用设备。
• 包含 2 个单独机架或一个分隔式中央机架的配置
• 通过冗余 PROFIBUS DP 或系统冗余 PROFINET I/O 来连接切换式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自动化系统，适用于具有很高安全要求的工厂
• 符合相关标准的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通过冗余设计来实现容错
• 不对安全相关 I/O 进行额外接线
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 实现安全通信
• 基于带有故障安全模块的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 适用于非安全相关应用的标准模块也可以在自动化系统中使用
• 隔离模块用于在一个 ET 200M 的安全模式下组合使用故障安全模块和标准模块。

CP443-5 扩展通信处理器是 PROFIBUS 总线系统的 SIMATIC S7-400 所需的模块。

它减轻了 CPU 的通信任务，并可进行进一步的附加连接。

通过通信模块实现的 S7-400 通信选项：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充当 PROFIBUS-DP 主站
• 与编程部件、操作器接口系统的通信
• 与其他 SIMATIC S7 系统进行通信。
• 与 SIMATIC S5 可编程控制器的通信；
• 可运行的的 CP 数目取决于所使用的 CPU 的性能范围和通信。

Functions

MicroMaster430变频器

MicroMaster430变频器是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kW至250kW。它按照专用要求设计，并使用内部功能互联（BiCo）技术，具有高度可靠性和灵活性。控制软件可以实现专用功能：多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等。 
西门子MicroMaster430变频器主要特征： 
380V-480V±10%，三相，交流，7.5kW-250kW； 
风机和泵类变转矩负载专用； 
牢固的EMC（电磁兼容性）设计； 
控制信号的快速响应；
控制功能： 
线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； 
内置PID控制器； 
快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 
数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 
具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 
采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 
集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块； 
灵活的斜坡函数发生器，可选平滑功能； 
三组参数切换功能：电机数据切换，命令数据切换； 
风机和泵类专用功能： 
多泵切换 ；
旁路功能 ；
手动/自动切换； 
断带及缺水检测 ；
节能方式；
保护功能： 
过载能力为140％额定负载电流，持续时间3秒和110％额定负载电流，持续时间60秒; 
过电压、欠电压保护； 
变频器过温保护； 
接地故障保护，短路保护； 
I2t电动机过热保护； 
PTC Y电机保护。 
MM420变频器

• CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用这些 CPU，可为具有较高安全要求的工厂构建一个故障安全自动化系统。

  通过 CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作为一个主站或从站，直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

  在通过 IF 964-DP 接口模块连接 CPU 416F-3 PN/DP 的情况下，可以连接另外一个 DP 主站系统。

  通过使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口实现了交换机功能。它提供了可从外部接触到的两个 PROFINET 端口。这意味着，除分层网络拓扑结构之外，也可通过新型 S7-400 控制器实现总线型结构。

  注：
  只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模块。

  故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，实现安全通信。

  两种 CPU 都具有：

  • 高性能的处理器：
    CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.03 μs 。
  • CPU 416F-2：8 MB 主存储器（程序或数据各占用 4 MB）；
    CPU 416F-3 PN/DP：11.2 MB 主存储器（程序或数据各 5.6 MB）；
    快速主存储器用于对于执行十分重要的用户程序部分。
  • 灵活扩展能力：
    多 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。
  • MPI 多点接口：
    通过 MPI，可在高达 12 Mbps 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 44 个连接。
  • 模式选择开关：
    拨位按钮设计
  • 诊断缓存：
    后的 120 个错误和中断事件出于诊断目的而保存在一个环形缓存中。可以对输入数目进行设定。
  • 实时时钟：
    CPU 的诊断报警带有日期和时间标记。
  • 存储卡：
    用于扩展内置装载存储器。RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零电压下也可保存数据）。
  • MPI/DP 组合接口和内置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
    通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。从用户的角度来看，分布式 I/O 的处理与集中式 I/O 的处理是相同的（相同的组态、编址和编程）。
    混合安装：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。

  CPU 416F-3 PN/DP 还具有：

  • 子模块接口：
    使用 IF 964-DP 接口模块，可连接到一个另外的 PROFIBUS DP 主站系统。
  • 带 2 个端口（交换机）的 PROFINET 接口
    • PROFINET IO，可连接 256 个 IO 设备
    • PROFINET CBA

  故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，实现安全通信。