西门子控制系统介绍

西门子控制系统的组成ComponentsComponentsComponentsComponentsSIMATIC控制器SIMATIC分布式I/OSIMATIC人机对话接口SIMATIC工业PCSIMATIC工业控制网络SIMATIC工业控制软件SIMATICS7控制器家族S7-200S7-300S7-400SIMATICS7控制器适用于自动化控制的每个领域SIMATICS7-400S7-400面向生产制造和工艺过程的高性能的PLC系统SIMATICS7-400介绍内容•简介•S7-400的组成•底板•电源模块•CPU•各种类型模块•设计的灵活性高性能中大规模S7-400低端中等规模S7-300微型PLCS7-200+编程设备+STEP7编程软件+通讯+HMI人机界面面向生产制造和工艺过程高性能的PLCSIMATICS7-400为控制系统中的一员SIMATICS7-400的优点•简单–无槽位限制–软件参数化,无需硬件开关跳线•耐用–无风扇运行–模板热插拔•强大的通讯能力–集成的通讯接口–集成的通讯功能和服务用于HMI和诊断–可连接电话和internet•快速高性能–多处理器SIMATICS7-400的特点•CPU满足不同性能的要求,根据不同的应用场合选择适当的处理器•模块–从I/O到控制系统有很宽的适用范围–从H-和F-技术到过程I/O•设计的灵活性有集中式,分布式,远程等多种设计方式•SIMATIC通讯将工厂/设备连接在一起•SIMATIC人机界面工艺过程/设备状态的窗口•STEP7使组态,编程,文档编制更加容易SIMATICS7-400的组成●中央处理器CPU：■普通CPU■内置PROFIBUS-DP接口的CPU●电源模块PS407（120/230VAC）：◆4A◆10A/冗余◆20A●底板：■9槽UR2、ER2，18槽UR1、CR1、ER1■冗余的UR2-H●各种类型模块：■SMI/O模块■IM接口模块■FM功能模块●通讯模块CP：◆用于PROFIBUSCP443-5◆用于工业以太网CP443-1◆用于点对点通讯CP441-1/2SIMATICS7-400的底板•底板的作用：安装各种模块（如：PS，CPU，CP，I/O模块等）提供背板总线：I/O总线；通讯总线通过背板总线实现各模块之间的数据和信号交换电源模块所提供5VDC和24VDC通过背板总线供给各模块SIMATICS7-400的底板•底板的类型：通用型UR：UR1，UR2，UR2-H中央底板型CR：CR2扩展底板型ER：ER1，ER2SIMATICS7-400的底板底板槽数背板总线应用UR118I/O总线，通讯总线CR或ERUR29I/O总线，通讯总线UR2-H18分段I/O总线，分段通讯总线冗余系统CR118分段I/O总线，通讯总线分段的CRER118有限制的I/O总线ERER29有限制的I/O总线SIMATICS7-400的底板•背板总线：1.I/O总线：并行的背板总线，用于作高速的I/O信号交换。通过I/O总线，各种I/O模块的过程数据得到实时处理。2.通讯总线：串行的背板总线，用于作大量的并行式I/O信号的高速交换，如各种通讯、功能模块等与CPU之间的数据交换。SIMATICS7-400的底板各种模块在不同底板中的应用模块底板UR1，UR2（作中央底板用）UR1，UR2（作扩展底板用）UR2-HCRER1，ER2PS●●●●●CPU●●●CP●●●●发送IM●●●接收IM●●●SM●●●●●SIMATICS7-400的电源模块•电源模块的特点：•采用封闭结构的模块设计，安装在底板上。•插入式的AC/DC供电连接。•保护级别：IP20。•两种输出电压：5VDC和24VDC，并公用一个地。•监视两个输出电压，如其中一个发生故障，该模块输出一个报错信号给CPU。•具有输出短路保护功能。SIMATICS7-400的电源模块•电源模块的特点：•具有电池后备功能。当掉电时，所有的参数设置和内存里的内容由电池保持。•在前面板上有运行和故障指示灯。SIMATICS7-400的电源模块SIMATICS7-400的电源模块型号PS407-0DAPS407-0KA/0KRPS407-0RA输入电压120/230VAC120/230VAC120/230VAC输出电压/电流5/24VDC，4A/0.5A5/24VDC，10A/1A5/24VDC，20A/1A功耗20W29.7W30W诊断功能有有有外形尺寸mm25×290×21750×290×21775×290×217SIMATICS7-400CPU–满足不同性能的要求CPU–性能指标简表–CPU的作用–通讯CPU412-1CPU413-1CPU414-1CPU416-1CPU412-2DPCPU414-2DPCPU416-2DP指示灯CPU运行/停止选择开关存储卡MPI/Profibus-DP接口Profibus-DP接口SIMATICS7-400CPU一览MPI接口SIMATICS7-400CPU性能指标简表程序/数据存储器指令DI/DOAI/AO指令执行时间位存储区定时器/计数器通讯接口CPU414-2414-32x128kB2x384KB42K128K16K32K1K2Kfrom0,1µs8K256/256MPI/DPPROFIBUSDPIFMSSCPU416-2416-32x0,8MB2x1,6MB265K530K32K64K4Kfrom0,08µs16K512/512MPI/DPPROFIBUSDPCPU412-1412-22x48kB2x72kB16K24K8K512from0,2µs4K256/256MPI/DPPROFIBUSDPCPU417-42x2MB*)660K128K8Kfrom0,1µs16K512/512MPIPROFIBUSDP2IFMSS*)expandableuptoeach10MBSIMATICS7-400CPU的作用•CPU的作用：1.整个控制系统的核心2.储存和运行操作系统程序3.储存和运行用户程序4.与各种功能模块及I/O模块进行数据交换5.进行实时的连续及顺序控制（如PID控制，泵和电机的启停等用户所需的控制）6.完成自诊断，接收各种模块的诊断信息。SIMATICS7-400CPU的作用•CPU内存分配：1.装载存储器：用于储存用户程序，可扩展。2.工作存储器：用于运行用户程序，内置。3.系统存储器：用于输入/输出变量，中间变量，数据块，计时器，计数器，块堆栈，中断堆栈及暂存变量区，可扩展。SIMATICS7-400CPU的作用•CPU中运行的程序：1.操作系统2.用户程序SIMATICS7-400CPU的作用•操作系统的任务：处理CPU再启动。刷新过程映象的输入部分及将输出部分送出。执行用户程序。检测中断并执行中断程序。检测并处理错误。管理内存。与操作员站、工程师站及其它设备通讯。SIMATICS7-400CPU的作用•用户程序的任务：执行用户所规定的控制任务。指定CPU重新启动后的初始值。处理过程数据（如AI，AO，DI，DO等）。处理程序运行过程中干扰。SIMATICS7-400CPU的作用•CPU程序执行顺序：SIMATICS7-400CPU的测试和诊断功能•系统诊断–从CPU到I/O具有故障诊断功能–CPU内部服务(例如:带时间标签的错误信息)•过程诊断:–在程序级监视关键的过程信号–使用S7-PDIAG/ProAgent可简单的指定参数–CPU可以自动产生消息并提供给S7HMI因此维护人员可以很块的诊断出问题所在SIMATICS7-400CPU的参数设置•用STEP7可以对全部S7-400进行软件参数化无需跳线/开关设置校验参数设置数据的合理性对个别数值单独参数化,如转换时间•所有S7-400参数化数据存储在CPU中更换模块无需重新进行参数化设置CPU校验S7-400配置和模块设置SIMATICS7-400CPU集成了MPI/PROFIBUS-DP接口•MPI/DP接口(12Mbit/s)–集成到每一款CPU中–可以重新设置为DP主站接口•HMI服务用于连接OP/OS–不需要额外的编程–使CPU负载尽可能减小•低成本的通讯无需额外的硬件•S7通讯功能PG(Master)S7-400(Master)PROFIBUS-DPOP(Master)ET200M(Slave)ET200B/L(Slave)ET200U(Slave)ET200X(Slave)S7-300SIMATICS7-400的模块介绍各种类型模块：■SMI/O模块■IM接口模块■FM功能模块通讯模块CP：◆用于PROFIBUSCP443-5◆用于工业以太网CP443-1◆用于点对点通讯CP441-1/2•I/O模块可用于所有的通用信号可连接在任何地方•带中断和诊断功能的I/O模块可以更加快速的响应•预接线技术使得安装/维护简单化螺钉型/弹簧型前连接器•简单,快速的模块更换甚至可以在运转过程中更换模块•高度的集成节省空间SIMATICS7-400的I/O模块SIMATICS7-400的数字量模块数字量输入数字量输出电压范围24～60VAC/DC80～264VDC74～264VAC5～138VDC5～264VAC电流范围---0.5/1/2A点数/块16，328,16,32电子式/继电器传感器Switches2-wireBEROs---诊断取决于具体的模块取决于具体的模块Ex(i)*Namur/Ex(i)Namur/Ex(i)*viaET200MSIMATICS7-400的模拟量模块模拟量输入模拟量输出电压范围+/-80mV...10V+/-10V,0～10V电流范围+/-20mA,4～20mA+/-20mA,4～20mA点数/块8,168传感器(包括线性化)Pt100,Pt1000,Ni100,TC：B,R,S,T,E,J,K,N,U,L---诊断取决于具体的模块取决于具体的模块特殊性*Ex(i)Ex(i)*viaET200MSIMATICS7-400的IM接口模块用于扩展I/O接口模块：当I/O模块和其它模块的数量超过了中央底板所能容纳的数量时，需要扩展底板。在中央底板与扩展底板之间的连接是通过接口模块。用于Profibus-DP主站的接口模块：IM467接口模块可以建立Profibus-DP现场总线SIMATICS7-400的扩展I/O接口模块接口模块使用总连接距离IM460-0IM461-0发送模块，具有通讯总线，无5VDC传送。接受模块，具有通讯总线，无5VDC传送。5米IM460-1IM461-1发送模块，无通讯总线，有5VDC传送。接受模块，无通讯总线，有5VDC传送。1.5米IM460-3IM461-3发送模块，具有通讯总线，无5VDC传送。接受模块，具有通讯总线，无5VDC传送。102米IM460-4IM461-4发送模块，无通讯总线，无5VDC传送。接受模块，无通讯总线，无5VDC传送。605米•最多可连接21个扩展单元(EU)•每条线上可有4个扩展单元•每个IM接口模板可连接2条线•一个中央控制器可插6个IM接口模板Distance3mforcentralconfigurationDistance100mfordistributedconfigurationCCmax.6xIMS7-400EUS7-400EUS7-400SIMATICS7-400扩展灵活SIMATICS7-400的功能模块高速计数器模块：FM450-1定位模块：FM451电子凸轮控制模块：FM452步进电机模块：FM453闭环回路控制模块：FM455•1或2接口,可达76kbit/s•不同的物理传输接口–RS232C(V.24)–20mA(TTY)–RS422/485(x.27)•标准的或用户定义的协议–标准协议ASCII,3964(R),RK512,Printer编程器,PC机械人控制器打印机光电设备SIMATICS5以及其他厂商PLC扫描仪