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1、第四章SIMATIC S7 系统及其组态软件4. SIMATIC S7 系统及其 组态软件4.1 SIMATIC S7 系统基础4.2 PROFIBUS控制系统的配置4.3 PROFIBUS系统配置中的选型4.4 STEP7 编程组态软件介绍4.1 SIMATIC S7 系统基础1.PLC概述 2.SIMATIC S7系统概述3.SIMATIC S7系统组成4.SIMATIC S7-200介绍1. PLC概述* 20世纪20年代以来，继电器控制曾一度占 据工业控制领域的主导地位。1. PLC概述* 继电器控制系统的弱点 ：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运 行速度慢、适应性差，等。尤其是可靠
2、性差、不具有通用性、灵活性。* 1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器（PDP-14型）1. PLC概述一、PLC的基本功能1、逻辑控制功能 6、过程控制功能2、定时控制功能 7、通信联网功能3、计数控制功能 8、监控功能4、步进控制功能 9、停电记忆功能5、数据处理功能 10、故障诊断功能1. PLC概述一、PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强2、编程简单、直观3、适应性好，维护简单4、速度较慢，价格较高PLC硬件组成PLC著名品牌德国西门子公司（Siemens）台湾台达 （DELTA）美国 ABB公司 （AllenBradley）日本欧姆公司（OMRON）日本
3、三菱电机株式会社（MITSUBISHI）2. SIMATIC S7系统概述SIMATIC = SIEMENS + Automatic 德国西门子公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商。其第一代SIMATIC 可编程控制器是1975年投放市场的SIMATIC S3系列。1979年开发出S5系列。最新产品为S7系列。S7-200小型整体式 S7-300模块化中小型 S7-400 模块化设计，配有通用模板，功能强大西门子PLC2. SIMATIC S7系统概述SIMATIC S7通过DP网络连接分散的设备，应用STEP7所具有的硬件和软件组态功能将分散的设备集成在一起，构成控制系统；SIMATIC S
4、7系统提供集成式或插入式设备模块，如输入、输出、运算和控制模块，还提供操作站和编程器等人机接口设备。3.SIMATIC S7系统组成系统的硬件部分包括控制器（CPU）模块、电 源模块、输入/输出模块、编程设备和通信电 缆；系统软件采用STEP7组态软件，安装在编程设 备中。由编程设备中的STEP7组态软件完成系统的硬 件组态和控制软件的编制，并通过编程设备 电缆下传给控制器模块。SIMATIC S7系统图 从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列 小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两 代： 第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可 进行扩展，它具有四种不同结构配置的
5、CPU单 元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216 。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世 纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能 力。它具有四种不同结构配置的CPU单元： CPU 221，CPU 222，CPU 224, CPU224XP和 CPU 226。4、SIMATIC S7-200介绍S7-200 家族由五个不同的 CPU 型号组 成。不同型号主要通过以下特性来区分 。 * 集成的输入和输出点数量 * 程序和数据存储量 * 可扩展性 S7-200家族5种CPUCPU 224XP 拥有附 加的集成模拟输入/ 输出。此外 CPU 224XP 以
6、 及 CPU 226 还附带 第二个通讯连接点 。可扩展性唯一不可 扩展模块可扩展2 个模块可连接7个扩展模块CPU 222最多可以连接 两个模块CPU 224、224XP 和 226 可以连接七个模块。CPU 221 是不可扩展 的。系统基本构成 SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部 分构成。系统基本构成1. 硬件（1）基本单元 （2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 2. 工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备 而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的 总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软 件和人机接口等几大类构成。2. CPU主机结构 S7-20
7、0主机外形重要概念晶体管输出和继电器输出晶体管输出继电器输出直流使用。高速 变换场合直流、交流均可使 用。可靠，简单4.2 PROFIBUS控制系统的配置1.按现场设备类型配置根据现场设备是否具有PROFIBUS接口，PROFIBUS控制系统配置可分为3种模式： (1)总线接口型 (2)单一总线型 (3)混合型2.按实际应用需要配置根据实际需要及经费情况，通常有如下几种 结构类型。1)以PLC或控制器作为一类主站，不设监控站，但调试阶段配置一台编程设备。2)以PLC或控制器作为一类主站，监控站通过串口与PLC一对一连接。3)以PLC或其他控制器作为一类主站，监控站作为二类主站连接在PROFIB
8、US总线上。4)使用PC机加PROFIBUS网络接口卡作为一类主站，监控站与一类主站一体化。5)紧凑式PC机(compact computer)+PROFIBUS网络接口卡+softPLC的结构形式。支持编程，包括主站应用程序的开发、编辑、调试;执行应用程序;通过PROFIBUS接口对从站的数据读写;从站远程参数化设置;主-从站故障报警与记录;图形监控画面设计、数据库建立等监控程序的开发与调试;设备组态、在线图形监控、数据存储与统计、报表等功能。4.3 PROFIBUS系统配置中的选型1.主站的选择(1)选择PLC作为一类主站CPU带内置PROFIBUS接口:这种CPU通常具有 一个PROFI
9、BUS-DP和一个MPI接口。PROFIBUS通信处理器:CPU不带PROFIBUS接 口，需要配置PROFIBUS通信处理器模块。 IM308-C接口模块 CP5431 FMS/DP通信处理器 CP242-5通信处理器 CP443-5通信处理器 IF964-DP接口子模板(2)选择PC机加网络接口卡作为一类主站PC机加PROFIBUS网络接口卡可作为主站，这类网卡具有PROFIBUS-DP/PA/FMS接口。选择与网卡配合使用的软件包，软件功能决定PC机作为一类主站还是只作编程监控的二类主站。 CP5411、CP5511、CP5611网卡 CP5412通信处理器 CP5613PCI卡2.从站
10、的选择根据实际需要，选择带PROFlBUS接口的分散 式I/0、传感器、驱动器等从站。从站性能指 标要首先满足现场设备控制需要，再考虑 PROFIBUS接口问题，如从站不具备PROFIBUS 接口可考虑分散式I/0方案。(1)分散式I/O l)ET200M 2) ET200L 3) ET200B 4) ET200C 5) ET200X 6) ET200U（2）PLC作为从站智能I/O从站1）CPU215-2DP2）CPU315-2DP3）S7-300+CPU342-5（3）DP/PA耦合器/链接器1）IM157 DP/PA链接2） DP/PA Couple（4）CNC数控装置1）SINUMER
11、IK 840D2） SINUMERIK 840C/IM392.N(5)SIMODRIVER传感器 具有PROFIBUS接口的绝对值编码器SIMODRIVER传感器是装有光电旋转编码器的 传感器，用于测量机械位移、角度以及速度 。(6)数字直流驱动器6RA24/CB24数字直流驱动器6RA24/CB24是三相交流电源 供电、数字式小型直流驱动装置，可用于直 流电枢或磁场供电，完成直流电机的速度连 续调节。3.二类主站 二类主站主要用于完成系统各站的系统配置 、编程、参数设定、在线检测、数据采集与 存储等功能。 (1)以PC为主机的编程终端及监控操作站 1)主机。具有 AT总线、MICRODOS/
12、Windows的 PC机、笔记本计算机、工业计算机均可配置 成 PROFIBUS的编程、监控、操作工作站。西 门子公司为其自动化系统专门设计提供了紧 凑结构工业级工作站，即 PG。 2)网卡或编程接口 CP5X11自身不带微处理 器,CP5411是短ISA卡，CP5511是TYPE2PCMCIA 卡,CP5611是PCI卡。(2)操作员面板OP操作员面板用于操作员控制，如设定修改参 数、设备启停等;并可在线监视设备运行状态 ，如流程图、趋势图、数值、故障报警、诊 断信息等。西门子公司生产的操作员面板主 要有字符型操作员面板，如OP5、0P7、0Pl5 、OP17等;图形操作员面板有OP25、0
13、P35、 OP37等。(3)SIMATIC WinCC在PC基础上的操作员监控系统己经得到 很大发展， SIMATIC WinCC(Windows、control Center，Windows控制中心)使 用最新软件技术，在Windows环境中提 供各种监控功能，确保安全可靠地控制 生产过程。4.PROFIBUS的软件用于SIMATICS7，其主要设备的所有PROFIBUS 通信功能都集成在STEP7编程软件中;用于SIMATICS5和PC网卡，它们的参数配置由 COMPROFIBUS软件完成。使用这两种软件可完成PROFIBUS系统及各站 点的配置、参数化、文件、编制启动、测试 、诊断等功能。4.4 STEP7 编程组态软件介绍4.4.1 何谓STEP74.4.2 STEP7的软件结构4.4.3 STEP7操作步骤说明4.4.1 何谓STEP74.4.2 STEP7的软件结构4.4.3 STEP7 操作 步骤 说明复习题1. SIMATIC S7系统主要由哪些设备组成? 各部分的功能是什么?2.STEP7软件的主要功能是什么?3.STEP7软件主要由哪几部分组成?4.STEP7软件主要包括哪几种编程语言?5.STEP7软件使用的具体操作步骤有哪些?
