MicroMaster420变频器

模拟量输入模块将来自过程的的模拟量信号转换为可在控制器中进行内部处理的数字量信号。

该模块具有如下特点：

• 分辨率为 9-15 位 + 符号位（具有不同的转换时间），可以设置。
• 各种量程；
  电流/电压的默认设置是使用量程模块以机械方式设置的，可通过编程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”进行细调。
• 中断能力；
  该模块将诊断和限值中断发送到控制器的 CPU。
• 诊断；
  该模块将综合诊断信息发送到 CPU。

在生产工程中，针对分布式故障安全应用而特别开发了SIMATIC S7故障安全型CPU和故障安全信号模块SIMATIC ET200S、ET200pro、ET200eco和ET200M。 故障安全I/O具有模块化结构，只有在实际需要时才能使用安全技术。 新系统替换了传统的机电部件，例如：

• 可自由编程，可安全地将传感器连接到执行器
• 可选择地安全关断执行器
• 在一个站中可采用故障安全模块和标准模块混合安装结构
• 单总线理念；
  通过一个总线(PROFIBUS DP、PROFINET)可以传送故障安全信号和标准信号

全集成自动化(TIA)

安全技术(安全集成)是全集成自动化的一个组件，它提供全集成的安全自动化和标准自动化(SIMATIC S7)。

当今，标准自动化(传统的PLC)和安全自动化(机电结构)是彼此分开的，这两种自动化正成长为一个统一的、集成的整体系统。

西门子作为一个自动化技术完整提供商，可以提供全面的自动化系统。

• 用于故障安全SIMATIC S7系统的数字量输入
• 对于连接：
  • 开关和 2 线制接近开关
  • NAMUR传感器和机械触点以及危险区域信号
• 具有安全集成功能，用于安全运行
• 用于故障安全操作
  • 集中式：带有 S7-31xF-2 DP
  • ET200M 分布式：带 SIMATIC IM 151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-416F-2 和 S7-400F/FH
• 在标准操作中，可以像 S7-300 模块一样使用

西门子S7系列PLC的主要种类及应用软件

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。

    S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。

S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

4． 工业通讯网络

通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间完全兼容。

5． 人机界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工业软件

西门子的工业软件分为三个不同的种类：

（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。

（2）基于PC的控制软件  基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。

（3）人机界面软件  人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于监控级的WinCC。

ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的监控系统。

WinCC是一个真正开放的，面向监控与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。

西门子S7-400PLC 6ES7407-0KA02-0AA0

Design

IM154-8 PN/DP CPU 智能接口模块包含两个部件：

• IM154-8 PN/DP CPU (6ES7154-8ABxx-0AB0) 和
• CM IM PN DP M12 7/8” 连接模块 (6ES7194-4AN00-0AA0)

两个部件均可单独订购。

IM 154-8 PN/DP CPU 接口模块具有：

• 3 个 PROFINET 端口 (2 x M12, 1 x RJ45)
• 2 个 MPI/PROFIBUS 连接 (输入和输出, M12)
• 集成 CPU 具有 S7-300 CPU 315-2 PN/DP 的性能
• RUN/STOP 开关和 RJ45 PROFINET 端口，位于密封盖后
• SIMATIC 微存储卡, 位于连接模板下方

• 密码保护；
  通过密码，可保护用户程序免受未经授权的访问。
• 函数 (FC) 
  和功能块 (FB) 可以通过 S7 块加密功能加密存储于 CPU 以保护专有技术。
• 诊断缓冲区
  中可存储后 500 条错误和中断事件，其中的 100 条事件可以长期存储。
• 免维护数据备份；
  如果电源发生故障，CPU 会自动将保留的数据（多可达 128 KB），这样一旦电源再次接通，数据依然能被使用。

可组态的参数属性

STEP 7可用于对S7组态设置参数以及设置CPU的属性和响应参数：

• I/O 设定：型号和范围
• 概要：定义名称、工厂名称和位置名称
• 准备工作：定义 CPU 的调试特性和监视时间
• 同步循环中断；设置 DP 主站系统/IO 系统编号、过程映像分区编号和延时时间
• 循环/时钟存储器：定义大循环时间和负载以及自检测功能设置时钟存储器地址
• 保持性：定义具有保持功能的存储位、计数器、定时器和数据块的数量
• 日期时间中断：设定起始日期、起始时间和间隔周期。
• 循环中断：周期设定
• 系统诊断：定义诊断报文的处理和范围
• 时钟：设定 AS 内或 MPI 上的同步方式
• 保护等级：指定对程序和数据的访问权。
• 通信：预留连接资源
• Web：CPU 的 Web 器设置
• MPI/PROFIBUS DP接口设置接口类型。定义节点地址对操作模式进行参数化，并组态使用 PROFIBUS DP 时的传输区对时间同步进行参数化
• PROFIBUS DP 主站/从站接口：针对分布式 I/O 的用户自定义地址分配。对操作模式进行参数化，并组态使用 PROFIBUS DP 时的传输区。对时间同步进行参数化
• PROFINET接口：设置地址。对 PROFINET 属性、PROFINET 上的 I-Device 功能、使用 NTP 步骤的时间同步、介质冗余和 KeepAlive 功能进行参数化。
• 参数化端口 1、端口 2 和端口 3

显示功能与信息功能

状态和错误指示；
LED 指示,硬件、编程、时间、I/O 或 总线错误，以及工作状态，如运行、停止和重启。护报警导和 PROFINET 连接/动作

测试功能；
编程设备可用于显示在程序执行过程中的信号状态、独立地于用户程序之外修改过程变量并输出存储器堆栈的内容。

信息功能；
编程设备能使用户获得有关存储容量和 CPU 工作状态，以及工作内存和负载内存的当前负荷，当前的循环时间和诊断缓冲器内容等方面的信息（纯文本）。

集成通信功能

• 编程器/OP 通信
• 共享数据通讯
• S7 基本通信
• S7 通信
• S5 兼容通信
• 路由
• 数据集路径
• PROFIBUS DP 主站/从站
• 通过 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 进行开放式通信
• PROFINET IO 控制器
• PROFINET 智能设备
• PROFINET CBA
• Web 器

系统功能

CPU 可以提供大量的系统功能，用于诊断、参数化、同步、中断、时间测量等。请参考手册了解详情。

SIMATIC S7-300 CPU 具有高性能、所需空间小以及小的维护成本，因此提高了性价比。

• 高处理速度；
  例如，在 CPU 315-2 DP 中，位运算时，0.05 μs；浮点运算时，0.45 μs，
  在 CPU 319-3 PN/DP 中，位运算时，0.004 μs；浮点运算时，0.04 μs
• 扩展数量
• 作为装载存储器的 SIMATIC 微型存储卡（MMC）：
  可在微型存储卡中存储一个完整的项目，包括符号和注释。RUN 模式下也可以进行读/写操作。这样可以降低成本
• 无需电池即可在 MMC 上备份 RAM 数据
  

编程

使用STEP7中的 LAD、FBD STL 对 CPU 进行编程。可以使用下列编程工具：STEP 7 Basis 和 STEP 7 Professional。

可以运行 CPU 314 的工程与组态工具（例如，S7-GRAPH、S7-HiGraph、SCL、CFC 或 SFC）。

标准型CPU

对标准型 CPU 进行编程时需要 STEP 7 V5.2+SP1 以上的软件。

紧凑型 CPU

对紧凑型 CPU 进行编程时需要 STEP 7 V5.3+SP2 以上的软件。老版本的STEP 7需要升级。

• 7种标准型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)
• 7种CPU可在-25°C 至 +60°C的扩展的环境温度范围中使用
• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域。

提供了以下标准 CPU

• CPU 312，用于小型工厂
• CPU 314，用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂
• CPU 315-2 DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
• CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
• CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 319-3 PN/DP，用于具有极大容量程序量何组网能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

S7-200PLC的基本配置

语句表程序设计语言与梯形图

语句表程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。语句表程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。

语句表程序设计语言具有下列特点：

(1) 采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点；

(2) 在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；

(3) 用编程软件可以将语句表与梯形图可以相互转换。

例如，图1中的梯形图转换为语句表程序如下：

• 用于构建故障安全型自动化系统，提高工厂的安全性
• 满足中等规模要求中有较高要求的CPU
• 可应用在对程序和处理速度又额外要求的应用中．
• 安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 通过一个 CPU 即可胜任标准任务和安全任务
• CPU 414F-3 PN/DP 中的集成 PROFINET 功能
• 允许多处理器模式
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 与分布式 I/O 设备进行安全通信
• 故障安全 I/O 模块可通过集成接口（带 CPU 416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通过通信模块（CP 443-5 Extended 和 CP 443-1 Adv.）进行分布式连接
• 标准模块的集中式和分布式使用，可满足非故障安全的应用

CPU 414F-3 PN/DP 是可满足中等性能范围中有较高要求的 CPU。他们可以满足对程序容量和处理速度有较高要求的应用．故障安全型自动化系统设计，可提高工厂的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能够作为主站或从站直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

可通过 IF 964-DP 接口模块连接一个附加的 DP 主站系统。

对于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交换机功能允许外部访问两个 PROFINET 端口。除分层网络拓扑结构之外，还可以在新型 S7-400 控制器中创建总线形结构。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模块。

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能强大的处理器： 
  CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.045 μs。
• 4 MB RAM（其中程序和数据各使用 2 MB）；
  用于执行用户程序的快速 RAM。
• 灵活扩展：
  多达 131072 点数字量和 81932 点模拟量输入/输出。
• MPI 多点接口： 
  通过 MPI，可在高达 12 Mbit/s 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 32 个连接。
• 模式选择开关：
  拨动开关设计。
• 诊断缓冲区：
  后的故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中，用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
• 实时时钟： 
  日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
• 存储卡：
  用于对集成的装载存储器进行扩展。存储在装载存储器中的信息包括 S7-400 参数数据以及程序，因此需要 2 倍的存储空间。其结果是：
  
  • 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。可使用 RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/DP 接口：
  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。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
  混合组态：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作为PROFIBUS主站符合EN 50170规范。
• 附加模块插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板进行连接到一个附加的 PROFIBUS DP 主站系统。
• PROFINET 接口，带 2 个端口（交换机）：
  
  • PROFINET I/O，可连接 256 个 IO 设备
  • PROFINET CBA（基于组件的自动化）