SIEMENS西门子洛阳代理商

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西门子自动化控制系统的组成有哪些

 SIMATIC是“Siemens Automatic”(西门子自动化)的缩写，SIMATIC自动化系统由一系列部件组合而成，PLC是其中的核心设备。

  1. SIMATIC PLC

  (1)S7系列

  S7系列是传统意义的PLC产品，其中的S7-200是针对低性能要求的紧凑的微型PLC，其编程软件为STEP7-Micro/WIN。S7-1200是西门子新一代的小型PLC，其编程软件为STEP7 Basic。S7-300是针对中等性能要求的模块式中小型PLC，多可以扩展32个模块。S7-400是用于要求的模块式大型PLC，可以扩展300多个模块。S7-200/1200/300/400可以接入多种通信网络。

  (2)M7系列

  SIMATIC M7-300/400 PLC采用与S7-300/400相同的结构，具有AT兼容计算机的功能，可以用C、C 或CFC(连续功能图)这些语言来对M7编程。M7适合于需要处理的数据量大，对数据管理、显示和实时性有较高要求的系统使用。

  (3)C7系列

  SIMATIC C7由紧凑型 CPU S7-31xC、OP(操作员面板)、I/O、通信和过程监控系统组成，结构紧凑，面向用户的组态/编程、数据管理与通信集成在一起，具有很高的性能价格比。由于高度集成，节约了大约30%的安装空间。

  C7用WinCC flexible组态过程显示、信息文本和配方等操作员面板的功能。

  (4)WinAC

  WinAC在PC(个人计算机)上实现了PLC的功能，突破了传统PLC开放性差、硬件昂贵、开发周期长、升级困难等束缚，可以实现控制、数据处理、通信、人机界面等功能。WinAC有基本型(软件PLC)、实时型和插槽型。WinAC具有良好的开放性和灵活性，可以方便地集成第三方的软件和硬件，例如运动控制卡、快速I/O卡或控制算法等。

  2. SIMATIC DP分布式I/O

  DP是现场总线PROFIBUS-DP的简称，ET 200分布式I/O可以安装在远离PLC的地方，通过PROFIBUS-DP总线系统实现PLC与分布式I/O之间的通信。分布式I/O可以减少大量的I/O接线。集成了DP接口的CPU或CP(通信处理器)可以作DP网络中的主站。

  3. PROFINET IO 系统中的分布式I/O

  PROFINET IO 系统由IO控制器和IO 设备组成，它们通过工业以太网互联。集成有PROFINET接口的CPU(例如CPU 317-2PN/DP)和通信处理器(例如CP 343-1)可以作PROFINETIO控制器，IO控制器与它的IO设备之间进行循环数据交换。IE/PB 链接器用于将工业以太网和PROFIBUS子网连接在一起。IO控制器可以通过链接器来访问 DP 从站。

  4. SIMATIC HMI

  HMI是人机界面(Human-Machine Interface)的缩写，用于实现操作和监控、显示事件信息和故障信息、配方、数据记录等功能。

  SIMATICHMI的品种非常丰富，下面是各类HMI产品的主要特点1)按钮面板的可靠性高，适用于恶劣的工作环境。

  2)微型面板主要针对S7-200 PLC设计，操作简单、品种丰富。3)移动面板可以在不同的地点灵活应用。

  4)触摸屏和操作员面板是人机界面的主导产品，坚固可靠、结构紧凑、品种丰富。5)多功能面板属于产品，开放性和可扩展性强。

  6)精简系列面板(又称为基本面板)的价格便宜，具有较高的性能价格比。7)精彩系列面板提供人机界面的标准功能，经济实用，。采用高分辨率的169液晶宽屏显示。

  SIMATICHMI的组态和使用方法请参阅参考文献【3】。

  5. SIMATIC NET

  SIMATIC NET将控制系统中所有的站点连接在一起，可以确保站点之间的可靠通信。符合通信标准的非SIMATIC设备也可以集成到SIMATICNET。

  6. 标准工具STEP 7

  SIMATIC标准工具STEP7用于对所有的SIMATIC部件(包括PLC、远程I/O、HMI、驱动装置和通信网络等)进行硬件组态和通信连接组态、参数设置和编程。STEP7还有测试、启动、维护、文件建档、运行和诊断等功能。STEP7中的SIMATICManager(管理器)用于管理自动化数据和软件工具。它将自动化项目中的所有数据都保存在一个项目文件夹中。

PLC工作的全过程——四部分工作介绍

为了满足工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。PLC工作的全过程可用图1所示的运行框图来表示。整个过程可分为以下几个部分：

部分是上电处理。PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。

第二部分是自诊断处理。PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。如CPU、电池电压、程序存储器、I／O和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。

第三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。检查有无通讯任务，如有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。

第四部分是程序扫描过程。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序，后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。

在上述几个部分中，通讯服务和程序扫描过程是PLC工作的主要部分，其工作周期称为扫描周期。可以看出扫描周期直接影响控制信号的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间被控制在一定范围内。PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。通常用PLC执行l KB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几μs到上百μs不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。而对于一些需要高速处理的信号，则需要特殊的软、硬件措施来处理。

PLC控制系统的设计(调试)可以按照图5-1进行。设计可分为系统规划、硬件设计软件设计、系统调试以及技术文件编制五个阶段。

  ①系统规划

  系统规划为设计的第一步，内容包括确定控制系统方案与总体设计两部分。

  确定控制系统方案时，应首先明确控制对象所需要实现的动作与功能、生产工艺要求与设备的现场布置情况;在此基础上确定系统的技术实现手段，选择系统的总体结构形式与组成部件。

  系统规划的具体内容包括：明确控制要求，确定系统类型，确定硬件配置要求;选择PLC的型号、规格，确定I/O模块的数量与规格，选择特殊功能模块;选择人机界面、伺服驱动器、变频器、调速装置等。

  ②硬件设计

  硬件设计是在系统规划与总体设计完成后的技术设计。在这一阶段，设计人员需要根据总体方案完成电气控制原理图、连接图、元件布置图等基本图样的设计工作。在此基础上，应汇编完整的电气元件目录与配套件清单，提供给采购供应部门购买相关的组成部件。同时，根据PLC的安装要求与用户的环境条件，结合所设计的电气原理图与连接、布置图，完成用于安装以上电气元件的控制柜、操纵台等零部件的设计。

  设计完成后，将全部图样与外购元器件、标准件等汇编成统一的基本件、外购件、标准件明细表(目录)，提供给生产、供应部门组织生产与采购。

  ③软件设计

  PLC控制系统的软件设计主要是编制PLC用户程序、特殊功能模块控制软件、确定PIC以及功能模块的设定参数(如需要)等。它可以与系统电器元件安装柜、操纵台的制作、元器件的采购同步进行。

  软件设计应根据所确定的总体方案与已经完成的电气控制原理图，按照原理图所确定的1/O地址，编写实现控制要求与功能的PLC用户程序。为了方便调试、维修，通常需要在软件设计阶段同时编写出程序说明书、I/O地址表、注释表等辅助文件。

  在程序设计完成后，一般应通过PLC编程软件所具备的自诊断功能对PLC程序进行基本的检查，排除程序中的电路与语法错误。在有条件时，应通过必要的模拟与仿真手段，对程序进行模拟与仿真试验。对于初次使用的伺服驱动器、变频器等部件，可以通过检查与运行的方法，事先进行离线调整与测试，以缩短现场调试的周期。

  ④系统调试

  PLC的系统调试是检查、优化PLC控制系统硬件、软件设计，提高控制系统安全可靠性的重要步骤。为了防止调试过程中可能出现的问题，确保调试工作的顺利进行，现场调试应在完成控制系统的安装、连接、用户程序编制后，按照调试前的检查、硬件调试、软件调试、空运行试验、可靠性试验、实际运行试验等规定的步骤进行。

  在调试阶段，一切均应以满足控制要求，确保系统安全、可靠运行为Zui高准则，它是检险硬件、软件设计正确性的唯一标准，任何影响系统安全性与可靠性的设计，都必须予以修改，不能遗留事故隐患，以免导致严重后果。

  ⑤编制技术文件

  在设备安全、可靠运行得到确认后，设计人员可以着手进行系统技术文件的编制工作，诸如修改电气原理图、连接图;编写设备操作、使用说明书;备份PLC用户程序;记录调整、设定参数等。

  文件的编写应正确、全面，必须保证图与实物一致，电气原理图、用户程序、设定参数必须为调试完成后的Zui终版本。

  文件的编写应规范、系统，尽可能为设备使用者以及今后的维修工作提供方便。