我們的產(chǎn)品和供應(yīng)范圍還包括成套的機床刀具設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備,提供從咨詢到售后流程鏈涉及的所有。
全集成自動化的工業(yè)通訊
憑借全集成自動化(TIA),西門子公司成為一家能夠一致性提供涵蓋所有領(lǐng)域自動化產(chǎn)品和系統(tǒng)的供應(yīng)商,從進貨入庫到加工流程,再到產(chǎn)品配送,從現(xiàn)場級到生產(chǎn)控制級,再到公司管理級的集成。
全集成自動化的優(yōu)點不僅在設(shè)計和工程階段,而且在裝配和調(diào)試階段以及操作和維護階段都表現(xiàn)不俗。
只需花費較小的成本,即可創(chuàng)建自動化解決方案。全新的開發(fā)自由度,能夠更快速、更靈活地應(yīng)對新的市場需求。工廠也可很容易地進行擴建或改造,而無需中斷當前的生產(chǎn)運行。
隨著工業(yè)以太網(wǎng)在自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用增長,全集成自動化中的兩大主題愈顯重要:PROFINET 和 SCALANCE。
PROFINET——
用于提升工廠生產(chǎn)效率
您需要公司內(nèi)戰(zhàn)略性決策的無縫信息流 - 從第一個制造階段到操作直到公司管理層。為此,必須在工廠設(shè)計規(guī)劃伊始,即能高效性及高一致性。
PROFINET,是一種開放式、創(chuàng)新工業(yè)以太網(wǎng)標準,符合所有工業(yè)自動化要求,可公司范圍內(nèi)的一致性通訊。
PROFINET 用于直接連接分布式現(xiàn)場設(shè)備到工業(yè)以太網(wǎng),以及同步運動控制應(yīng)用的解決方案。 借助于組件技術(shù),PROFINET 還支持分布式自動化系統(tǒng),以及垂直集成和安全型應(yīng)用的解決方案。PROFINET 還支持控制器與控制器之間的通訊。
在所有層內(nèi)安全、靈活地與 SCALANCE 網(wǎng)絡(luò)組件網(wǎng)絡(luò)連接
SCALANCE X 工業(yè)以太網(wǎng)交換機、SCALANCE S 工業(yè)安全模塊以及工業(yè)無線局域網(wǎng) (IWLAN) 接入點和客戶端模塊(SCALANCE W)、SCALANCE M 可以充分地滿足工業(yè)應(yīng)用的要求,可用于對 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)上的工作站進行網(wǎng)絡(luò)連接。
將無線通訊應(yīng)用于自動化設(shè)備及工業(yè)終端設(shè)備,可實現(xiàn)更大的靈活性。結(jié)果是,簡化維護工作、減少維修成本、縮短停機時間。通過 SCALANCE 產(chǎn)品實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)安全的,甚至于故障安全的通信。這在很大程度上提高了公司的競爭力。
可以在無線電場內(nèi)執(zhí)行具有實時要求的復(fù)雜應(yīng)用。
將無線功能用于移動設(shè)備可以節(jié)約電纜和維護成本,無人駕駛的運輸系統(tǒng)可以通過無線系統(tǒng)接收數(shù)據(jù),無需電纜,可以靈活地選擇路徑。
整個解決方案包括:
總線系統(tǒng),帶有
- 無源網(wǎng)絡(luò)部件,例如電纜
- 有源網(wǎng)絡(luò)部件,例如交換機
接口,用于連接自動化設(shè)備至總線系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換,如 IE/PB 鏈接器 PN IO 用于組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的軟件 和診斷工具,例如,SINEMA
SIMATIC NET 具備集成式完整解決方案所需全部部件,并支持下列通訊系統(tǒng):
工業(yè)以太網(wǎng) (IEEE 802.3)
該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)國際標準是局域網(wǎng)環(huán)境中的第一個網(wǎng)絡(luò)。
通過工業(yè)以太網(wǎng),可在分布很廣的區(qū)域內(nèi)構(gòu)建功能強大的通訊網(wǎng)絡(luò)。
PROFINET (IEC 61158/61784)
國際標準使用了工業(yè)以太網(wǎng),可實現(xiàn)直至現(xiàn)場級的實時通訊,也可將企業(yè)級集成進來。通過充分利用現(xiàn)有的 IT 標準,PROFINET 允許同步運動控制應(yīng)用、有效的跨制造商工程設(shè)計和工業(yè)以太網(wǎng)上機器和系統(tǒng)的高利用率。PROFINET 支持分布式自動化和控制器之間的通訊,可實現(xiàn)故障安全應(yīng)用。
PROFIBUS (IEC 61158/61784) -
的布線系統(tǒng)國際標準。它既可以實現(xiàn)加工制造應(yīng)用內(nèi)部的通信,也可以實現(xiàn)面向過程的應(yīng)用的內(nèi)部通信。
AS-Interface (EN 50295/IEC 62026) -
可替代電纜束的國際標準連接技術(shù),可通過兩線制總線非常經(jīng)濟地將傳感器和執(zhí)行器連接在一起。
IO-bbbb -
用于智能化連接現(xiàn)場級到 MES 級的傳感器和執(zhí)行器的標準。
網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換通過控制器或鏈路實現(xiàn)。可以從工廠的任何位置執(zhí)行組態(tài)和診斷
6ES7143-4BF50-0AA0
配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范圍。根據(jù)具體型號,這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口,多可以連接 125 個PROFIBUS DP 從站??梢詫⒍?256 個 PROFINET IO 設(shè)備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理極大型的配置。此外,在一個中央控制器中的多重計算模式下,多個 CPU 可以協(xié)同工作以提高性能。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應(yīng)時間,可實現(xiàn)較短機器循環(huán)時間。 用于數(shù)字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號模塊 (SM) 通信處理器 (CP),例如,用于總線連接和端到點連接 功能模塊 (FM):
用于完成計數(shù)、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務(wù)的專業(yè)模塊。
根據(jù)具體要求,也可使用下列模塊:
接口模塊 (IM):
用于連接中央控制器和擴展單元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可帶有多 21 個擴展單元運行。 SIMATIC S5 模塊:
在相關(guān) SIMATIC S5 擴展單元中,可以尋址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有輸入/輸出模塊。此外,在 S5 EU 或者直接在 CC 中(使用適配器)都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模塊。
擴展
若用戶需要在應(yīng)用中使用一個以上中央控制器時,則可以對 S7-400 進行擴展:
多 21 個擴展單元:
可將多 21 個擴展單元 (EU) 連接到中央控制器 (CC)。 接口模塊 (IM) 的連接:
通過發(fā)送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發(fā)送 IM 插到 CC 中,相關(guān)的接收 IM 插到下游 EU 中可將多 6 個發(fā)送 IM 插到 CC 中(其中多 2 個帶 5-V 電源),并可將多 1 個 IM 插到 EU 中。每個發(fā)送 IM 均有 2 個接口,每個接口用于連接 1 條線路??蓪⒍?4 個 EU(不帶 5-V 電源)或 1 個 EU(帶 5-V 電源)連接到發(fā)送 IM 的每個接口。 電源模塊的固定插槽:
必須始終將電源模塊插在 CC 和 EU 中的左側(cè)。 通過 C 總線進行的數(shù)據(jù)交換受限制:
通過 C 總線進行的數(shù)據(jù)交換只能在 CC 和 6 個 EU(EU 1 至 EU 6)之間進行。 集中擴展:
建議用于小型配置和機器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
- CC 和后一個 EU 之間的大線路距離:1.5 m(帶 5 V 電源)、3 m(不帶 5 V 電源)。
通過 EU 進行分布式擴展:
建議在面積很大工廠內(nèi)采用,其中,多個 EU 位于各個位置??梢允褂?S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
- CC 和后一個 EU 之間的大線路距離:對于 S7 EU,約 100 m;對于 S5 EU 約 600 m。
注意 將 S5 擴展單元分布式連接到:
IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用,IM 314 在 S5 EU 中使用。可將以下S5 EU 連接到 S7-400:
- EG 183U
- EG 185U
- EG 186U
- ER 701-2
- ER 701-3
連接類型 | 大(總)電纜長度 |
本地鏈路,具有 5-V 電源,通過 IM 460-1 和 IM 461-1 實現(xiàn) | 1.5 m |
本地鏈路,無 5-V 電源,通過 IM 460-0 和 IM 461-0 實現(xiàn) | 5 m |
遠程鏈路,通過 IM 460-3 和 IM 461-3 實現(xiàn) | 102.25 m |
遠程鏈路,通過 IM 460-4 和 IM 461-4 實現(xiàn) | 605 m |
ET 200 的分布式擴展:
建議用于面積很大的工廠。通過 CPU 的 PROFIBUS DP 接口,可以連接含有多 125 個總線節(jié)點的總線。CC 與總線上后一個節(jié)點之間的大距離:23 km(使用光纜)。
S7-400 通信
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項:
組合了多點接口和 DP 主站,集成在所有CPU 中:
用于同時連接編程器/PC、HMI 系統(tǒng)、S7-200 和 S7-300 系統(tǒng)以及其它 S7-400 系統(tǒng)。 附加 PROFIBUS DP 接口,集成在多個 CPU 中,用于經(jīng)濟實用連接分布式 I/O 系統(tǒng)(例如,ET 200)。 PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口,用于連接到分布式 I/O 系統(tǒng)或與其它控制器和 PC 系統(tǒng)通信。 通信處理器,用于連接到 PROFIBUS 總線系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)。 通信處理器,用于功能強大的點到點連接。
通過 PROFIBUS DP 進行過程通信
通過 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可選),可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。
以下設(shè)備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進行連接:
SIMATIC S7-400(CPU、CP 443-5) SIMATIC S7-300 (CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5) SIMATIC C7(通過配有 PROFIBUS DP 接口的 C7,或通過 PROFIBUS DP CP)
雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站,但它們僅使用也部分通過PROFIBUS DP 運行的 PG 和 OP 功能。
以下設(shè)備可作為從站連接:
分布式 I/O 設(shè)備,例如ET 200 現(xiàn)場設(shè)備 SIMATIC S7-200、S7-300 C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP SIMATIC S7-400(僅通過 CP 443-5)
通過多點接口 (MPI) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
多點接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于:
編程和參數(shù)設(shè)置 HMI 建立涉及對等通信伙伴的簡單網(wǎng)絡(luò)拓撲 可選擇的連接選項:
MPI 可以實現(xiàn)多 32 個節(jié)點的同時連接:
- 編程器/PC
- HMI 系統(tǒng)
- S7-200(作為從站)
- S7-300
- S7-400
- C7
內(nèi)部通信總線(C 總線);
通過 S7-400 的 C 總線以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口,可以尋址帶有 C 總線接口的通信處理器和功能模塊。這樣就可以從編程器直接訪問 C 總線上連接的模塊。通過接口模塊,可將多 6 個擴展單元連接到 C 總線。 MPI 的性能數(shù)據(jù):
- 多 32 個 MPI 節(jié)點
- 數(shù)據(jù)傳輸速率高達 12 Mbps
靈活的安裝選件:
使用性能可靠的組件建立 MPI 通信:PROFIBUS 和“分布式 I/O”產(chǎn)品系列中的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器 (12 Mbps)。
可通過組件實現(xiàn)佳調(diào)整以滿足具體要求。例如,任意兩個 MPI 節(jié)點之間多可以串入 9 個中繼器以連接更大距離。 DP 主站:
也可將 S7-400 的 MPI 配置為 DP 主站。隨后可以連接多 32 個大傳輸速率為 12 Mbps 的 DP 從站。從而保留編程功能和人機界面功能。
通過 CP 實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信(點到點)
通過 CP 441 通信處理器,可以實現(xiàn)功能強大的點到點連接。
可連接各種設(shè)備,例如:
- PC
- SIMATIC S5/S7
- 工業(yè) PC
- 其它廠商的 PLC
- 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統(tǒng)
- 機械手控制裝置
- 打印機
可變接口:
通過可更換的接口模塊,可以使用不同傳輸介質(zhì)進行通信:
- 20 mA (TTY)
- RS 232C (V.24)
- RS 422/485
通過 CP(PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng))實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
通過 CP 443-x 通信處理器,可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
例如包括:
SIMATIC S7-200(通過 PROFIBUS) SIMATIC S7-300 SIMATIC S7-400 SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H 編程設(shè)備 PC SIMATIC HMI 人機界面系統(tǒng) 數(shù)控裝置 機械手控制裝置 工業(yè) PC 驅(qū)動控制裝置 其它廠商的設(shè)備
S7-400H
SIMATIC S7-400H 包括以下組件:
2 個中央控制器:
2 個單獨的 UR1/UR2 中央控制器,或一個分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個區(qū)域。 每個中央控制器有兩個同步模塊,用于通過光纜連接兩個設(shè)備。 每個中央控制器 1 個 CPU 412-5H、1 個 CPU 414-5H、1 個 CPU 416-5H 或 1 個 CPU 417-5H。
- 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
- UR1/UR2/ER1/ER2 擴展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備。
中央功能采用冗余設(shè)計??蓪?I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。
通常可用的 I/O(單側(cè)配置)
在單側(cè)配置中,I/O 模塊具有單通道設(shè)計,僅由兩個中央控制器中的一個來尋址。單側(cè) I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴展單元/分布式 I/O 設(shè)備中。
在 I/O 尋址設(shè)備工作正常的情況下,從單側(cè)讀入的信息始終提供給兩個中央控制器。發(fā)生故障時,受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
單側(cè)配置用于:
不需要很高可用性的工廠部分。 連接基于用戶程序的冗余I/O。此時,必須對系統(tǒng)進行對稱設(shè)置。
高可用性(切換式配置)
在切換式配置中,I/O 模塊采用單通道設(shè)計,但它們將由兩個中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中。
通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余 I/O 可以實現(xiàn)高程度的可用性,因為通過這種方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現(xiàn)故障。
可進行實現(xiàn)以下配置:
單側(cè) DP 從站采中采用冗余 I/O 切換式 DP 從站采用冗余 I/O
適宜的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類型和設(shè)計形式(例如,均為集中式或均為分布式)。不對插槽進行規(guī)定。不過,出于可用性原因,建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊,請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關(guān)手冊。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用:
切換式冗余配置:
可以雙重連接 FM/CP 以將 ET 200M 或一個交換式 ET 200M 分離。 雙通道冗余配置:
可將 FM/CP 插到兩個子單元中或插到與子單元相連的擴展單元中(參見單側(cè)配置)。
此時可以不同方式實現(xiàn)模塊冗余:
由用戶編程:
在功能模塊和 SIMATIC 通信處理器上,通??捎捎脩魧θ哂喙δ苓M行編程。將會確定主動模塊并檢測可能的故障以執(zhí)行切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個 CPU 的程序一致。 由操作系統(tǒng)直接提供支持。
對于 SIMATIC NET-CP 443-1,操作系統(tǒng)直接支持冗余。有關(guān)詳細信息,請參見“通信”下面的內(nèi)容。
S7-400F/FH
故障安全型 S7-400F/FH 自動化系統(tǒng)可根據(jù)需求進行不同配置:
單通道、單側(cè) I/O,用于 S7-400F
工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件:
1 個 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 許可證。 1 條 PROFIBUS DP 總線。 帶有 IM 153-2 的 ET 200M。 故障安全信號模塊,采用非冗余設(shè)計。
發(fā)生故障時,I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。
單通道、切換式 I/O,用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)需要有容錯功能。需要下列部件:
2 個 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 許可證。 2 條 PROFIBUS DP 總線。 1 個 ET 200M ,帶 2 個 IM 153-2(冗余)。 故障安全信號模塊,采用非冗余設(shè)計。
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障,控制器仍保持可用。在故障安全信號模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時,I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。
冗余、切換式 I/O,用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需要容錯功能。需要下列部件:
2 個 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 許可證。 2 條 PROFIBUS DP 總線。 2 個 ET 200M,帶 2 個 IM 153-2(冗余)。 故障安全信號模塊,冗余設(shè)計。
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時,控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自動化系統(tǒng)中,也可以使用標準模塊。這些設(shè)備不能與故障安全模塊在同一個 ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關(guān)通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 實現(xiàn)的。通過專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe,可在標準數(shù)據(jù)報文中傳輸與安全功能相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。無需附加的硬件組件,如專用安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的擴展功能集成在硬件組件中,也可作為經(jīng)過認證的軟件塊裝載到 CPU 中。
帶有隔離模塊的安全等級
在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優(yōu)點:
可以使用銅質(zhì)總線電纜來建立 PROFIBUS DP 總線。沒有必要使用光纖電纜。 每個 IM 153-x 都可以使用。 在一個 ET 200M 中,可以混合使用安全模式下的故障安全信號模塊和 S7-300 標準模塊。
若需要取得安全等級 SIL 2,則無需使用隔離模塊
ET200
SIMATIC ET 200 有豐富的分布式 I/O 系統(tǒng)可供選用,既可以用在控制柜中,也可以直接用在不帶控制柜的機器上,還可在危險區(qū)域中使用域。模塊化的設(shè)計讓您能夠輕松、快速地調(diào)整和擴展 ET200 系統(tǒng)。已集成的附加模塊可以降低成本,同時拓寬了應(yīng)用范圍。您可以從多種不同的組合方案中進行選擇:數(shù)字量和模擬量輸入/輸出、帶 CPU 的智能模塊、安全系統(tǒng)、電機啟動器、氣動裝置、變頻器以及各種不同的技術(shù)模塊(例如,計數(shù)、定位等)。
通過 PROFIBUS 和 PROFINET 進行的通信、統(tǒng)一的工程組態(tài)、透明診斷功能以及 SIMATIC 控制器和 HMI 單元的最佳接口,都證明全集成自動化具有的集成功能
模擬值的精度小于 15 位,則模擬值左移,左對齊。
【例 2-2】壓力變送器的量程為 0~10MPa,輸出信號為 4~20mA,模擬量輸入模塊 的量程為 4~20mA, 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為 0~27 648, 設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為 N, 試求以 kPa 為單位的壓力值。
解:0~10MPa(0~10 000kPa)對應(yīng)于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 0~27 648,轉(zhuǎn)換公式為 P = 10 000 × N / 27 648 (kPa) 注意在運算時一定要先乘后除,否則可能會損失原始數(shù)據(jù)的精度。
轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的關(guān)系為 17321/ 27648
接口模塊用于主機架擴展。通訊模塊用于PLC與不同設(shè)備之間的通訊,使用的通訊協(xié)議一般有Modbus、Profibus等。
通訊模塊CP 接收PLC CPU的指令。IM模塊是用來內(nèi)部擴展的,不對外接口,即使有導(dǎo)線相連,也是 通訊模塊CP在指揮。Cp是通訊處理接口模塊,有MODBUS DP協(xié)議等,是PLC與外部設(shè)備通訊的接口,只要符合通訊協(xié)議。