西門子6ES75221BL000AB0

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上海騰樺電氣設備有限公司

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上海騰樺電氣設備有限公司，成立于2018年3月，注冊500萬，是一家從事技術設備銷售的公司。主要從事工業自動化產品銷售和系統集成的高新技術企業

長期與德國SIMATIC（西門子）.瑞士ABB.美國羅克韋爾（AB).法國施耐德.美國霍尼韋爾.美國艾默生合作。

公司有專業的技術團隊，銷售團隊，公司成員150于人.為客戶提供專業的技術支持，產品資料，售后。

在工控領域，公司以精益求精的經營理念，從產品、方案到，致力于塑造一個“行業專家”品牌，以實現可持續的發展。

S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點數的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

型 號	輸入點	輸出點	可帶擴展模塊數
S7-200CPU221	6	4	—
S7-200CPU222	8	6	2個擴展模塊 78路數字量I/O點或10路模擬量I/O點
S7-200CPU224	14	10	7個擴展模塊 168路數字量I/O點或35路模擬量I/O點
S7-200CPU226	24	16	2個擴展模塊 248路數字量I/O點或35路模擬量I/O點
S7-200CPU226XM	24	16	2個擴展模塊 248路數字量I/O點或35路模擬量I/O點

2．擴展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展I/O點數，S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數

類 型	型 號	輸入點	輸出點
數字量擴展模塊	EM221	8	無
	EM222	無	8
	EM223	4/8/16	4/8/16
模擬量擴展模塊	EM231	3	無
	EM232	無	2
	EM235	3	1

3．編程器

PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調試過程中，進行監控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現場編程及監測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內，可直接采用梯形圖語言編程，實現在線監測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲卡

為了程序及重要參數的安全，一般小型PLC設有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內容寫入PLC，也可將PLC內的程序及重要參數傳到外接EEPROM卡盒內作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實現PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或將PLC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數值進行修改，或直接設置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個變量的狀態。過程參數可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統時，可以進行參數設置和診斷。

STEP7-Mirco/WIN編程元素及項目組件

    s7-200的三種程序組織單位（POU）指主程序、子程序和中斷程序。STEP 7-Micro/WIN為每個控制程序在程序編輯器窗口提供分開的制表符，主程序總是第一個制表符，后面是子程序或中斷程序。

一個項目（Project）包括的基本組件有程序塊、數據塊、系統塊、符號表、狀態圖表、交叉引用表。程序塊、數據塊、系統塊須下載到PLC，而符號表、狀態圖表、交叉引用表不下載到PLC。

程序塊由可執行代碼和注釋組成，可執行代碼由一個主程序和可選子程序或中斷程序組成。程序代碼被編譯并下載到PLC，程序注釋被忽略。

2        2        在“指令樹”中 右擊“程序塊”圖標可以插入子程序和中斷程序。

數據塊由數據（包括初始內存值和常數值）和注釋兩部分組成。

數據被編譯后，下載到可編程控制器，注釋被忽略。

系統塊用來設置系統的參數，包括通信口配置信息、保存范圍、模擬和數字輸入過濾器、背景時間、密碼表、脈沖截取位和輸出表等選項。系統塊如圖1所示。

2        2        單擊“瀏覽欄”上的“系統塊”按鈕，或者單擊“指令樹”內的“系統塊”圖標，可查看并編輯系統塊。

系統塊的信息須下載到可編程控制器，為PLC提供新的系統配置。

S7 控制器中的控制器

控制器尤其適用于具有中等和較高復雜程度的應用。SIMATIC S7-1500 ActiveX Control 是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC 的長期后續產品

S7-400 控制器，未來工廠的標準控制器 – 的性能和創新的設計與操作方式產生令人信服的結果。具有模塊化擴展能力的 SIMATIC S7 控制器具有長期兼容性，免維護且可以擴展，當然也能在 TIA 博途中進行組態。它們是任何自動化任務的理想解決方案。

• 模塊化、可擴展通用系統，IP20 防護等級
• 適用于離散自動化領域中各種自動化應用的系統解決方案
• 具有極高性能和可用性
• 可專門通過 Totally Integrated Automation Portal 平臺中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型號進行組態

性能

• 提高性能
  • 高速指令執行:
  • 語言擴展
  • 新數據類型
  • 更快速的背板總線
  • 經過的代碼生成
• 功能強大的通信：
  • PROFINET IO（2 端口交換機）標準接口；
    從 CPU 1515-2 PN 起，具有一個更多額外的集成 PROFINET 接口，例如，用于網絡分離
  • 可針對總線系統和點到點連接，通過通信模塊進行擴展

集成技術

• 無需附加模塊就可集成運動控制功能：
  • 通過標準化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅動器和 PROFIdrive 驅動器
  • 運動控制功能支持轉速控制軸和定位軸以及外部編碼器
  • 軸之間實現位置精確的齒輪傳動
• 全面跟蹤所有 CPU 標簽，以進行實時診斷和間歇錯誤檢測；
  擁有有效調試和快速驅動器和控制裝置
• 廣泛的控制功能：
  例如，可輕松組態的塊可進行控制參數的自動以實現優控制質量
• 通過提供的工藝模塊獲得附加功能：
  例如，高速計數、位置檢測或高達 1 MHz 信號的測量

安全集成

人身安全和機器安全 – 在集成式完整系統框架內

• 故障安全 SIMATIC S7-1500F 控制器可在同一控制器上處理標準程序和安全程序。
  在 TIA 博途中，使用相同的編輯器生成故障安全和標準用戶程序；例如，這樣就能向標準用戶程序中的標準數據那樣，故障安全數據。由于這種軟件集成，故障安全應用也可利用 SIMATIC 的系統有點和全面功能。

集成安全功能

• 通過密碼進行知識保護，防止未經授權讀取和修改程序塊
• 通過復制保護來提高保護程度，防止未經授權而復制程序塊：
  通過復制保護，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。
• 具有四個不同授權級別的權限：
  可向各個用戶組分配不同訪問權限。通過新的保護級別 4，還可以限制與 HMI 設備之間的通信。
• 改進了操作保護：
  控制器將會檢測到組態數據的更改或未授權傳輸。
• 用于以太網通信處理器 (CP 1543-1)：
  • 通過防火墻提供附加訪問保護
  • 建立安全 VPN 連接（V12 SP1 或更高版本）

設計與操作

• CPU 帶有用于顯示普通文本信息的顯示屏：
  • 可顯示所有連接模塊的訂貨號、固件版本和序列號信息
  • 直接在現場設置 CPU 的 IP 地址以及進行其它網絡設置，無需使用編程設備
  • 直接以普通文本形式顯示錯誤消息，可縮短停機時間
• 所有模塊采用統一的前連接器，并具有用于靈活形成電壓組的集成式電壓橋接件，從而簡化了庫存，降低了接線成本
• S7-1500 安裝導軌上集成有 DIN 導軌：
  快速、方便地安裝小型斷路器、繼電器等附加組件
• 通過信號模塊進行集中擴展：
  可根據任何應用的要求進行靈活調整
• 數字量信號模塊的系統電纜連接：
  可快速、清晰地進行安排，以連接至現場的傳感器和執行器并在控制柜中進行簡便接線
• 電源：
  • 負載電源模塊（電源模塊）為模塊提供 24 V 電源
  • 電源模塊可通過背板總線向模塊內部電路供電
• 分布式擴展：
  • 通過 PROFINET 接口模塊 IM 155-5，可針對 ET 200MP I/O 系統使用多 30 個信號模塊、通信模塊和工藝模塊
  • 在集中和分布式運行的操作和系統功能方面沒有差別

集成系統診斷

• CPU 的集成系統診斷，默認情況下已激活：
  • 在顯示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 器中以普通文本形式一致地顯示系統診斷信息，甚至可顯示變頻器消息。即使 CPU 處于停止狀態，也會更新消息。
  • 系統診斷功能集成在 CPU 固件中。無需由用戶進行組態。組態發生改變時，會自動對診斷信息進行更新。

數據記錄（歸檔）和配方

• SIMATIC 存儲卡：
  • 插入式裝載存儲器
  • 可進行固件更新
  • STEP 7 項目（包括注釋和符號）、附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）的存儲選項
  • 通過 SD 讀卡器并使用 Office 工具，可方便地訪問與設備相關的運行數據和組態數據（與控制器之間的雙向數據交換）
• 集成 wed 器：
  - 通過 Web 瀏覽器，可方便地訪問與設備相關的運行數據和組態數據

SIMATIC S7-1500 符合以下和國際標準：

• cULus
• cULus HazLoc
• FM
• ATEX 僅限于 24 V，不適用于 230 V
• CE
• C-TICK
• KCC
• IECEx（僅限 24 V；不適用于 230 V）
• EN 61000-6-4
• EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
• EN 61131-2

西門子S7系列PLC的主要種類及應用軟件

德國西門子（SIEMENS）公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業網絡，HMI人機界面，工業軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網絡通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200），小規模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業，各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網絡都能實現復雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模塊化小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面已經集成在S7-300操作系統內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數據，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送；CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線系統；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、性能范圍的可編程序控制器。

S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據需要組合成不同的專用系統。當控制系統規模擴大或升級時，只要適當地增加一些模板，便能使系統升級和充分滿足需要。

4． 工業通訊網絡

通訊網絡是自動化系統的支柱，西門子的全集成自動化網絡平臺提供了從控制級一直到現場級的一致性通訊，“SIMATIC NET”是全部網絡系列產品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數據，有標準的接口并且相互之間完全兼容。

5． 人機界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數據、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經過軟件（如ProTool）組態才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工業軟件

西門子的工業軟件分為三個不同的種類：

（1）編程和工程工具  編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產品的組態編程和維護的項目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

（2）基于PC的控制軟件  基于PC的控制系統WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows NT4.0操作系統的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。

（3）人機界面軟件  人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應用于機器級的ProTool，另一種是應用于監控級的WinCC。

ProTool適用于大部分HMI硬件的組態，從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態。ProTool/lite用于文本顯示的組態，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態標準PC和所有西門子HMI產品，ProTool/Pro不只是組態軟件，其運行版也用于Windows平臺的監控系統。

WinCC是一個真正開放的，面向監控與數據采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單，系統可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統，節省項目開發時間。它的設計適合于廣泛的應用，可以連接到已存在的自動化環境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數據處理能力，其新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態監控生產過程。

西門子S7-400PLC 6ES7407-0KA02-0AA0

Design

IM154-8 PN/DP CPU 智能接口模塊包含兩個部件：

• IM154-8 PN/DP CPU (6ES7154-8ABxx-0AB0) 和
• CM IM PN DP M12 7/8” 連接模塊 (6ES7194-4AN00-0AA0)

兩個部件均可單獨訂購。

IM 154-8 PN/DP CPU 接口模塊具有：

• 3 個 PROFINET 端口 (2 x M12, 1 x RJ45)
• 2 個 MPI/PROFIBUS 連接 (輸入和輸出, M12)
• 集成 CPU 具有 S7-300 CPU 315-2 PN/DP 的性能
• RUN/STOP 開關和 RJ45 PROFINET 端口，位于密封蓋后
• SIMATIC 微存儲卡, 位于連接模板下方

• 密碼保護；
  通過密碼，可保護用戶程序免受未經授權的訪問。
• 函數 (FC) 
  和功能塊 (FB) 可以通過 S7 塊加密功能加密存儲于 CPU 以保護專有技術。
• 診斷緩沖區
  中可存儲后 500 條錯誤和中斷事件，其中的 100 條事件可以長期存儲。
• 免維護數據備份；
  如果電源發生故障，CPU 會自動將保留的數據（多可達 128 KB），這樣一旦電源再次接通，數據依然能被使用。

可組態的參數屬性

STEP 7可用于對S7組態設置參數以及設置CPU的屬性和響應參數：

• I/O 設定：型號和范圍
• 概要：定義名稱、工廠名稱和位置名稱
• 準備工作：定義 CPU 的調試特性和監視時間
• 同步循環中斷；設置 DP 主站系統/IO 系統編號、過程映像分區編號和延時時間
• 循環/時鐘存儲器：定義大循環時間和負載以及自檢測功能設置時鐘存儲器地址
• 保持性：定義具有保持功能的存儲位、計數器、定時器和數據塊的數量
• 日期時間中斷：設定起始日期、起始時間和間隔周期。
• 循環中斷：周期設定
• 系統診斷：定義診斷報文的處理和范圍
• 時鐘：設定 AS 內或 MPI 上的同步方式
• 保護等級：指定對程序和數據的訪問權。
• 通信：預留連接資源
• Web：CPU 的 Web 器設置
• MPI/PROFIBUS DP接口設置接口類型。定義節點地址對操作模式進行參數化，并組態使用 PROFIBUS DP 時的傳輸區對時間同步進行參數化
• PROFIBUS DP 主站/從站接口：針對分布式 I/O 的用戶自定義地址分配。對操作模式進行參數化，并組態使用 PROFIBUS DP 時的傳輸區。對時間同步進行參數化
• PROFINET接口：設置地址。對 PROFINET 屬性、PROFINET 上的 I-Device 功能、使用 NTP 步驟的時間同步、介質冗余和 KeepAlive 功能進行參數化。
• 參數化端口 1、端口 2 和端口 3

顯示功能與信息功能

狀態和錯誤指示；
LED 指示,硬件、編程、時間、I/O 或 總線錯誤，以及工作狀態，如運行、停止和重啟。護報警導和 PROFINET 連接/動作

測試功能；
編程設備可用于顯示在程序執行過程中的信號狀態、獨立地于用戶程序之外修改過程變量并輸出存儲器堆棧的內容。

信息功能；
編程設備能使用戶獲得有關存儲容量和 CPU 工作狀態，以及工作內存和負載內存的當前負荷，當前的循環時間和診斷緩沖器內容等方面的信息（純文本）。

集成通信功能

• 編程器/OP 通信
• 共享數據通訊
• S7 基本通信
• S7 通信
• S5 兼容通信
• 路由
• 數據集路徑
• PROFIBUS DP 主站/從站
• 通過 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 進行開放式通信
• PROFINET IO 控制器
• PROFINET 智能設備
• PROFINET CBA
• Web 器

系統功能

CPU 可以提供大量的系統功能，用于診斷、參數化、同步、中斷、時間測量等。請參考手冊了解詳情。

西門子S7-200 CPU的類型

從CPU模塊的功能來看，SIMATIC S7-200系列小型PLC發展至今，大致經歷了兩代：

     第一代產品，其CPU模塊為CPU 21X，主機都可進行擴展，它具有四種不同配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本書不介紹該產品。

     第二代產品，其CPU模塊為CPU 22X，主機都可進行擴展，它具有五種不同配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加擴展模塊，是目前小型PLC的主流產品。本書將介紹CPU22X系列產品。

     對于每個型號，西門子廠家都提供有產品貨號，根據產品貨號可以購買到指定類型的PLC。