SIMATICS7系统与其组态软件

4.

SIMATICS7系统及其

组态软件4.1SIMATICS7系统基础4.2PROFIBUS控制系统的配置4.3PROFIBUS系统配置中的选型4.4STEP7编程组态软件介绍第一页，共55页。第一页，共55页。4.1SIMATICS7系统基础1.PLC概述2.SIMATICS7系统概述3.SIMATICS7系统组成4.SIMATICS7-200介绍第二页，共55页。第二页，共55页。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。第三页，共55页。第三页，共55页。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）第四页，共55页。第四页，共55页。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、故障诊断功能第五页，共55页。第五页，共55页。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，价格较高第六页，共55页。第六页，共55页。PLC硬件组成

第七页，共55页。第七页，共55页。PLC著名品牌德国西门子公司（Siemens）台湾台达（DELTA）美国ABB公司（Allen－Bradley）日本欧姆公司（OMRON）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）第八页，共55页。第八页，共55页。2.SIMATICS7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SIMATICS3系列。1979年开发出S5系列。最新产品为S7系列。第九页，共55页。第九页，共55页。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PLC第十页，共55页。第十页，共55页。2.SIMATICS7系统概述SIMATICS7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；SIMATICS7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。第十一页，共55页。第十一页，共55页。3.SIMATICS7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。第十二页，共55页。第十二页，共55页。SIMATICS7系统图

第十三页，共55页。第十三页，共55页。从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200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CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216。第二代产品其CPU模块为CPU22X，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：CPU221，CPU222，CPU224,CPU224XP和CPU226。4、SIMATICS7-200介绍第十四页，共55页。第十四页，共55页。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

第十五页，共55页。第十五页，共55页。S7-200家族5种CPU第十六页，共55页。第十六页，共55页。第十七页，共55页。第十七页，共55页。CPU224XP拥有附加的集成模拟输入/输出。此外CPU224XP以及CPU226还附带第二个通讯连接点。第十八页，共55页。第十八页，共55页。可扩展性唯一不可扩展模块可扩展2个模块可连接7个扩展模块第十九页，共55页。第十九页，共55页。CPU222最多可以连接两个模块

CPU224、224XP和226可以连接七个模块。CPU221是不可扩展的。第二十页，共55页。第二十页，共55页。第二十一页，共55页。第二十一页，共55页。系统基本构成

SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成。第二十二页，共55页。第二十二页，共55页。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。第二十三页，共55页。第二十三页，共55页。第二十四页，共55页。第二十四页，共55页。2.

CPU主机结构

S7-200主机外形第二十五页，共55页。第二十五页，共55页。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，简单第二十六页，共55页。第二十六页，共55页。4.2PROFIBUS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)混合型第二十七页，共55页。第二十七页，共55页。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PROFIBUS总线上。第二十八页，共55页。第二十八页，共55页。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

(compactcomputer)+PROFIBUS网络接口卡+softPLC的结构形式。第二十九页，共55页。第二十九页，共55页。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。第三十页，共55页。第三十页，共55页。4.3PROFIBUS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PROFIBUS-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

CP5431FMS/DP通信处理器

CP242-5通信处理器

CP443-5通信处理器

IF964-DP接口子模板第三十一页，共55页。第三十一页，共55页。(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卡第三十二页，共55页。第三十二页，共55页。2.从站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/Ol)ET200M2)ET200L3)ET200B4)ET200C5)

ET200X6)ET200U第三十三页，共55页。第三十三页，共55页。（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）IM157DP/PA链接2）DP/PACouple（4）CNC数控装置1）SINUMERIK840D2）SINUMERIK840C/IM392.N第三十四页，共55页。第三十四页，共55页。(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。第三十五页，共55页。第三十五页，共55页。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/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。第三十六页，共55页。第三十六页，共55页。(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、0P35、OP37等。第三十七页，共55页。第三十七页，共55页。(3)SIMATICWinCC在PC基础上的操作员监控系统己经得到很大发展，SIMATICWinCC(Windows、controlCenter，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。第三十八页，共55页。第三十八页，共55页。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。第三十九页，共55页。第三十九页，共55页。4.4STEP7编程组态软件介绍4.4.1何谓