SIMODRIVE 611-西门子伺服驱动器

功能模块使 CPU 减轻了计数、定位和控制等工作负荷

模板的种类

• 计数器模块
• 用于快速移动以及爬行速度驱动的定位模块
• 用于步进电机的定位模块
• 用于伺服电机的定位模块
• 定位和连续路径控制模块
• SSI 位置检测模块
• 电子凸轮控制器
• 高速布尔处理器
• 控制模板

S7-300

• 模块化微型 PLC 系统，满足中、小规模的性能要求
• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 大量的集成功能，使它功能非常强劲

S7-300F

• 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信
• 标准模块另外也可用于非安全相关应用

• S7-300

  SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

  模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

  SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

  • 特殊机械，
  • 纺织机械，
  • 包装机械，
  • 一般机械设备制造，
  • 控制器制造，
  • 机床制造，
  • 安装系统，
  • 电气与电子工业及相关产业。

  多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

  SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

  • 具有高电磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工业领域。
    

  S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

  S7-300F 满足下列安全要求：

  • 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
  • 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
  • 类别 1 - 4 符合 EN 954-1

  另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

  S7-300

  一般步骤

  S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

  一个系统包含下列组件：

  • CPU：
    不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
  • 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
  • 用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
  • 用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

  根据要求，也可使用下列模块：

  • 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
  • 接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
    通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
  • SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
    适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

  设计

  简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

  • 安装模块：
    只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
  • 集成的背板总线： 
    背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
  • 模块采用机械编码，更换极为容易：
    更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
  • 现场证明可靠的连接：
    对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
  • TOP 连接：
    为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
  • 规定的安装深度：
    所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
  • 无插槽规则:
    信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

  扩展

  若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

  • 中央控制器和3个扩展机架多可连接32个模块：
    总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
  • 通过接口模板连接：
    每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。
    • 通过 IM 365 扩展：
      1 个扩展装置远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。
    • 通过 IM 360/361 扩展：
      3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的远距离为 10m。
  • 单独安装：
    对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。
  • 灵活的安装选项：
    CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以大限度满足空间要求。

  通信

  S7-300 具有不同的通信接口：

  • 连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
  • 用于点到点连接的通信处理器
  • 多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
    是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

  PROFIBUS DP进行过程通信

  SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

  从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

  以下设备可作为主站连接：

  • SIMATIC S7-300
    （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC S7-400
    （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC C7 
    （通过带 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308
  • SIMATIC 505

  出于性能原因，每条线路上连接的主站不得超过 2 个。

  以下设备可作为从站连接：

  • ET 200 分布式 I/O 设备
  • S7-300，通过 CP 342-5
  • CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
  • C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
  • 现场设备

  虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

  通过 PROFINET IO 进行过程通信

  SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

  从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

  可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

  • SIMATIC S7-300
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • SIMATIC ET 200
    （使用配备 PROFINET 接口的 CPU）
  • SIMATIC S7-400
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

  可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

  • ET 200 分布式 I/O 设备
  • ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
  • SIMATIC S7-300
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • 现场设备

  通过 AS-Interface 进行过程通信

  S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

  更多信息，请参见通信处理器。

  通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

  通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

  • 20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）
  • RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）
  • RS 422/RS 485

  可以连接以下设备：

  • SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
  • 打印机
  • 机器人控制
  • 扫描器，条码阅读器，等

  特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

  使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

  MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

  • MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
  • 全局数据：
    “全局数据通信”可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。 
    例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
  • 内部通信总线(C-bus)：
    CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
  • 功能强大的通信技术：
    • 多达 32 个 MPI 节点。
    • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
    • 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
    • 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
  • 灵活的组态选项：
    可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的调整。例如，任意两个MPI节点之间多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

  通过 CP 进行数据通信

  SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

  可以连接以下设备：

  • SIMATIC S7-300
  • SIMATIC S7-400
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
  • 编程器
  • PC 机
  • SIMATIC HMI 人机界面系统
  • 数控装置
  • 机器人控制
  • 工业PC
  • 驱动控制器
  • 其它厂商设备

  S7-300F

  S7-300F 能够以两种 I/O 设计的方式运行：

  • ET 200M 中的 I/O 设计：
    故障安全数字量/模拟量输入和输出模块用于集中式或分布式应用（Cat.4/SIL3 只能与隔离模块一起使用）
  • ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 设计：
    故障安全数字量输入和输出模块可用于分布式应用

  
  
  
  

S7-200系列PLC编程器的使用示例

Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
   在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
 1.步进，伺服脉冲定位控制。
  在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这   个功能。
  首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉   冲个数存放在SMD72中，
  
  下面是控制字节的说明： 
Q0.0 Q0.1 控制字节说明 
 SM67.0  SM77.0  PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值 
 SM67.1  SM77.1  PWM更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值 
 SM67.2  SM77.2  PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数 
 SM67.3  SM77.3  PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值 
 SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新 
 SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=单段操作，1=多段操作 
 SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM 
 SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许 
  这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为  16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对  Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
   还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的 控制字，再启动PLS即可，程序如下：

2.高速计数功能。
   西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
   启动高速计数功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 
 SM37.1  SM47.1  启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 
 SM37.2  SM47.2  正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 
 SM37.3  SM47.3  计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 
 SM37.7  SM47.7  HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 

  参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序 如下：

同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序 如下：

３． PID回路控制功能。
  西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
  在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。

Overview

左：与安装板相连的 SIMOTION D410-2 控制单元

右：卡装到电源模块上的 SIMOTION D410-2 控制单元

SIMOTION D410-2 为 SIMOTION D 的变形，适用于模块型多轴方案的单轴应用。此类控制单元属于 SIMOTION D4x5-2 控制器系列的一部分，是书本型多轴应用的。SIMOTION D410-2 控制单元分为 PROFIBUS 型 (D410-2 DP) 和 PROFIBUS/PROFINET 型 (D410-2 DP/PN)。

SIMOTION D410-2 控制单元专用于模块型 SINAMICS S120 PM240-2 和 SINAMICS S120 PM340 电源模块，可直接连接到该系列的电源模块。如果需要，也可以将 SIMOTION D410-2 安装在安装板上（安装板需单独订购）。

SIMOTION D410-2 控制单元和安装板

SIMOTION D410-2 可以执行与单轴相关的运动控制功能、工艺功能和 PLC 功能，同时也负责执行该轴的驱动控制。集成的输入/输出支持多 8 个高速凸轮输出或 8 个测量输入。

驱动控制支持伺服控制（实现高动态响应）、矢量控制（实现大转矩精度）以及 V/f 控制。

SIMOTION D410-2 可在同步组中使用：

• 对于 PROFINET：具有“控制器 - 控制器”或“控制器 - 设备”关系
• 对于 PROFIBUS：具有“主站 - 从站”关系

• 具有 RTU 报文格式的 MODBUS 协议驱动程序；可作为主站或从站进行通讯
• 可在 CP 341 和 441-2 上加载 (6ES7 441-2AA04-0AE0)

可在 CP 341 和 CP 441-2 上加载的驱动程序：

• MODBUS:
  用于符合 MODBUS 协议的通讯，具有 RTU 格式：
  可作为主站或从站进行通讯

CP 441-2 的两个串口可以分别使用不同的标准协议或可下载用于 V.24/TTY/X.27 接口模块的驱动程序。

• MODBUS 主站:
  以 SIMATIC S7 作为主站的主站/从站接口。
• MODBUS 从站:
  以 SIMATIC S7 作为从站的主站/从站接口，无法实现从站到从站的报文帧传输。

组态

驱动程序的加载与组态需要用于 CP 441-2 和 CP 341 （V4.0 或更高版本）和 STEP 7 V4.0。驱动程序通过软件狗进行版权保护。

• S7-400 到 PROFIBUS 的主站连接
• 通讯：
  • 编程器/OP 通讯
  • S7 通讯
  • 开放式通讯 (SEND/RECEIVE)
  • PROFIBUS-FMS
• 时间同步
• 通过 PROFIBUS 进行简单编程和组态
• 通过 S7 布线，可以在网络之间进行 PG/OP 通信
• 易于集成到 SIMATIC S7-400 系统
• 模块切换，不带 PG
• 运行于 SIMATIC H 系统，用于冗余 S7 通信

• 数字量输入和输出（DI 和 DQ）在外形尺寸上与标准模块相当。
• 功能安全性按照 IEC 61158 进行了认证。
• 适合安全等级高达 SIL 3（根据 IEC 62061）和 PL（根据 ISO 13849）的应用。
• 无缝嵌入到 Safety Integrated 设计中
• 调试期间，可借助于有关模块的中央背板总线上插槽的性标识，从系统自动分配 F 地址。无需使用模块上的 DIP 开关进行设置。
• 更换模块时自动传输 F 地址，无需重新分配。

全集成自动化 (TIA)

安全技术 (Safety Integrated) 是全集成自动化的组件，它将安全自动化与标准自动化进行全面集成。

当今，标准自动化（传统的 PLC）和安全自动化（机电结构）仍彼此分开的，这两种自动化正合并为一个统一的集成系统。西门子是自动化技术领域中的全面供应商，可将安全技术融入标准自动化系统中，并进行系统范围内的集成。

• 作为 CPU 的 集成 I/O 补充的继电器输入
• 集成到整体自动化系统中以满足安全方面的要求
• 具有集成安全功能
• 通过 PROFIsafe 机制与故障安全 CPU 通信
• 用于根据相应任务的要求灵活调整控制器
• 用于使用附加输入对系统进行后续扩展
• 可以仅在集中式系统中运行

• 16 点输入 (SIL 2/Cat 3/PL d)，8 点输入（SIL 3/Cat 3 或 Cat 4/PL e）或混合
• 额定输入电压 24V DC
• 适用于开关和 3/4 四线制接近开关 (BERO)
• 两个防短路传感器电源，各用于 8 点输入；可提供外部传感器电源
• 模块故障指示灯（DIAG；绿色和红色指示灯）
• 每个输入的状态指示灯（绿色 LED）
• 每个输入的故障指示灯（红色 LED）
• 模块类型和功能类别用普通文本标识
  • 二维矩阵码（产品编号和序列号）
  • 模块类型 DI 的彩色编码：白色
  • 硬件和固件版本
  • 完整订货号