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西門子S7-200 SMART手冊之 SR、ST CPU模塊及網絡通信簡介

發布日期：2018-08-23 15:28:09 瀏覽次數：99

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我公司憑借雄厚的技術實力及多年從事 SIEMENS 產品的銷售經驗，本著樹立公司形象和對用戶認真負責的精神開展業務，贏得了 SIEMENS 公司與廣大用戶的好評及大力支持。

但公司并未僅僅滿足與現狀：隨著 SIMATIC S7 系列中小型 PLC 產品 S7200 、 S7300 及變頻器 MM420 、 MM440 系列的成功推出，其優越的性能價格比受到眾多配套生產廠商的關注，在紡織機械生產行業騰西公司先后采用 S7 PLC 及 MM 、 MDV 變頻器產品的電氣控制系統的設計與編程，并在北京國際紡機展覽會上獲得了全面的成功；在其他行業如、上海供水裝置的合作中也取得了良好的業績，并在售后服務方面贏得了用戶的一致好評。

S7-200 SMART，超越SMARTS7-200 SMART是西門子針對中國的OEM市場研發的新一代PLC。作為S7-200CN的升級產品，一方面繼承了S7-200CN豐富的功能，另一方面融入了新的亮點，將全面覆蓋并超越S7-200CN。從產品上市至今，S7-200 SMART在包裝、紡織、機床、食品、橡塑等眾多行業得到廣泛應用，在提升設備性能和降低設備成本上發揮著重要作用。

CPU模塊

全新的 S7-200 SMART 帶來兩種不同類型的 CPU 模塊，標準型和經濟型，全方位滿足不同行業、不同客戶、不同設備的各種需求。標準型作為可擴展 CPU 模塊，可滿足對 I/O 規模有較大需求，邏輯控制較為復雜的應用；而經濟型 CPU 模塊直接通過單機本體滿足相對簡單的控制需求。

提供不同類型、I/O 點數豐富的CPU 模塊，單體I/O 點數最高可達60 點，可滿足大部分小型自動化設備的控制需求。另外，CPU模塊配備標準型和經濟型供用戶選擇，對于不同的應用需求，產品配置更加靈活，最大限度的控制成本。選件擴展，精確定制新穎的信號板設計可擴展通信端口、數字量通道、模擬量通道。在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置，提升產品的利用率，同時降低用戶的擴展成本。高速芯片，性能卓越配備西門子專用高速處理器芯片，基本指令執行時間可達0.15 μs ，在同級別小型PLC 中遙遙領先。一顆強有力的“芯”，能讓您在應對繁瑣的程序邏輯，復雜的工藝要求時表現的從容不迫。以太互聯，經濟便捷CPU 模塊本體標配以太網接口，集成了強大的以太網通信功能。一根普通的網線即可將程序下載到PLC中，方便快捷，省去了專用編程電纜。通過以太網接口還可與其它CPU CPU模塊本體最多集成3路高速脈沖輸出，頻率高達100kHz，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運動模式，可自由設置運動包絡。配以方便易用的向導設置功能，快速實現設備調速、定位等功能。通用SD 卡，方便下載本機集成Micro SD 卡插槽，使用市面上通用的Micro SD 卡即可實現程序的更新和PLC 固件升級，極大地方便了客戶工程師對最終用戶的服務支持，也省去了因PLC 固件升級返廠服務的不便。軟件友好，編程高效在繼承西門子編程軟件強大功能的基礎上，融入了更多的人性化設計，如新穎的帶狀式菜單、全移動式界面窗口、方便的程序注釋功能、強大的密碼保護等。在體驗強大功能的同時，大幅提高開發效率，縮短產品上市時間。完美整合，無縫集成SIMATIC S7-200 SMART 可編程控制器，SIMATIC SMART LINE 觸摸屏和SINAMICS V20 變頻器完美整合，為OEM 客戶帶來高性價比的小型自動化解決方案，滿足客戶對于人機交互、控制、驅動等功能的全方位需求。

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西門子工控系統及設備，品牌:SIEMENS(西門子)各種高中低壓電器.全新原裝價格優勢質量保證

長期經營：
DP總線電纜接頭、PLC系列：S7-200、S7-200CN、S7-200Smart、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500、觸摸屏、變頻器、伺服電機、S I T O P電源、電線電纜、數控系統、人機界面、軟啟動器、西門子軟件等等、
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SIMATIC S7-200 SMART 產品亮點

機型豐富，更多選擇

提供不同類型、I/O點數豐富的CPU模塊，單體I/O點數最高可達60點，可滿足大部分小型自動化設備的控制需求。另外，CPU模塊配備標準型和經濟型供用戶選擇，對于不同的應用需求，產品配置更加靈活，最大限度的控制成本。

選件擴展，精確定制

新穎的信號板設計可擴展通信端口、數字量通道、模擬量通道。在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置，提升產品的利用率，同時降低用戶的擴展成本。

高速芯片，性能卓越

配備西門子專用高速處理器芯片，基本指令執行時間可達0.15 μ s，在同級別小型PLC中遙遙領先。一顆強有力的“芯”，能讓您在應對繁瑣的程序邏輯，復雜的工藝要求時表現的從容不迫。

以太互聯，經濟便捷

CPU模塊本體標配以太網接口，集成了強大的以太網通信功能。一根普通的網線即可將程序下載到PLC中，方便快捷，省去了專用編輯電纜。通過以太網接口還可與其它CPU模塊、觸摸屏、計算機進行通信，輕松組網。

三軸脈沖，運動自如

CPU模塊本體最多集成3路高速脈沖輸出，頻率高達100kHz,支持PWM/PTO輸出方式以及多種運動模式，可自由設置運動包絡。配以方便易用的向導設置功能，快速實現設備調整、定位等功能。

通用SD卡，快速更新

本機集成Micro SD卡插槽，使用市面上通用的Micro SD卡即可實現程序的更新和PLC固件升級，極大地方便了客戶工程師對最終用戶的服務支持，也省去了因PLC固件升級返廠服務的不便。

軟件友好，編程高效

在繼承西門子編程軟件強大功能的基礎上，融入了更多的人性化設計，如新穎的帶狀式菜單、全移動式界面窗口、方便的程序注釋功能、強大的密碼保護等。在體驗強大功能的同時，大幅提高開發效率，縮短產品上市時間。

完美整合，無縫集成

SIMATIC S7-200 SMART 可編程控制器，SIMATIC SMART LINE觸摸屏，SINAMICS V20變頻器和SINAMICS V90伺服驅動系統完美整合，為OEM客戶帶來高性價比的小型自動化解決方案，滿足客戶對于人機交互、控制、驅動等功能的全方位需求。

隨著國家“十一五”節能減排政策的貫徹落實，門窗行業對于型材的節能效果也提出了新的要求。傳統的鋁合金門窗由于型材本身的特點—— 傳導散熱快，對于在冬季有效保持室內溫度的要求不能有效的滿足，節能效果較差。新型的鋁塑門窗利用塑料型材 ( 隔熱性高于鋁型材 1250 倍 ) 將室內外兩層鋁合金既隔開又緊密連接成一個整體，比普通門窗熱量散失減少一半，降低取暖費用 30% 左右，成為門窗行業新的發展趨勢。 S7-200 SMART 在鋁塑門窗雙頭切割鋸上的應用 S7-200 SMART Application in Double-head Dicing Saw for Aluminium-Plastic Windows 濟南魯控自動化有限公司蒿陽濟南倫渠數控機電有限公司金大鵬西門子 ( 中國 ) 有限公司韓榮斌 Hao Yang Jin Dapeng Han Rongbin 摘? 要：本文介紹了西門子 S7-200 SMART PLC 及 SMART LINE 觸摸屏在鋁塑門窗行業切割鋸設備上的應用，闡述了工藝流程、控制系統選型和軟件開發。結合 SINAMICS V60 伺服驅動器，整套西門子小型自動化解決方案有效提升設備的運行效率，滿足了型材切割的精度要求。關鍵詞：S7-200 SMART SMART LINE 鋁塑門窗切割鋸 Abstract: The paper introduced application of S7-200 SMART PLC and SMART LINE HMI in Double-head Dicing Saw for Aluminium-Plastic Window, describing machine process, control system configuration, and software design and realization. Working with SINAMICS V60, total Siemens micro-automation solution enhanced operation efficiency and met precision requirements of material dicing. Key words: S7-200 SMART SMART LINE Aluminium-Plastic Windows Dicing saw 【中圖分類號】TG48 【文獻標識碼】B 文章編號 1606-5123(2013)03-0000-04 圖 1 切割鋸門窗型材的變化推動著門窗加工設備的種類逐漸細化、品種逐漸多樣化，對生產工藝也有了更高的要求。門窗型材鋸切作為門窗生產流程的重要環節，其加工精度直接影響門窗的質量與生產效率。目前鋁塑型材鋸切機床的加工精度較低，鋸切后的鋁型材主要靠后續的安裝彌補鋸切時的誤差，塑料型材靠后續的焊接彌補鋸切時的誤差， P2013-03雙色.indd 41 2013-3-18 10:15:15 42 《PLC&FA》 PLC&IPC&EAS PLC&IPC&EAS 2 工藝原理 2.1 切割鋸系統性能濟南倫渠數控機電有限公司專業生產各種鋁塑加工設備，針對新型的切割鋸設備性能需求，提出了以西門子最新推出的小型 PLC S7-200 SMART 作為主控制器，同時采用了 SMART LINE 觸摸屏和 SINAMICS V60 伺服驅動器。整套的西門子小型自動化解決方案優化了設備性能，調試也更加便利，其基本性能如下： (1) 效率高：運行速度可達每分鐘 20 米，切割 3mm 鋁板速度可達到 1.5 ～ 3m/min； (2) 切力大：切割深度可達 3 ～ 8mm，切割口平滑，無毛邊，不變形； (3) 精度高：能進行準確定位，定位精度可達 0.02mm； (4) 性能穩定：可 24 小時不間斷作業，廢品率低； (5) 功能豐富：擁有斷點、斷電復位，加工時間預測等功能。 2.2 切割鋸原理結構鋁塑門窗雙頭切割鋸由機械系統和電氣系統構成，前者包括鋸頭、固定機頭、移動機頭、移動機頭拖動裝置、床身、托料架等機械結構，后者由電氣箱、電氣控制操作臺等電氣系統及氣動系統組成，用于實現對型材定尺定角度切割下料設備的控制。鋁塑門窗雙頭切割鋸上的切割刀具使用硬質合金齒鋸片，切削速度快、效率高、加工精度高。該機也可用于木料加工，其兩個機頭可單獨工作也可同時工作，一次切出需要的長度及切口角度。 (1) 鋸頭。鋸頭部分由左、右鋸頭組成。左鋸頭為固定鋸頭，右鋸頭隨拖板在圓導軌上左右移動。拖板與導軌之間有直線運動副。鋸頭的左右運動輕快、靈活，保證了運動的平穩性。鋸片的進給由雙作用氣液阻尼缸完成。其氣動控制系統具有無極調速的功能，根據加工需要，可調節其進給及返回的速度，使之具有慢速進給快速返回的功能； (2) 床身。床身由低碳鋼矩形鋼管焊接而成，焊接后經時效處理，保證了床身的剛度及穩定性； (3) 工作臺。固定工作臺和左鋸頭裝在一起，活動工作臺隨拖板在導軌上可左右水平移動。 2.3 切割鋸工藝流程與特點機床的床身上裝有兩個鋸頭。左鋸頭為固定的，用螺釘固定在床身上，右鋸頭可由把手拉動在圓導軌上移動并可鎖定在所需位置上。工作切削的長度，由安裝在床身上的刻度尺指示，長度的精確調整通過手輪微調進行。右機頭的右邊裝有操作臺，隨鋸頭一起運動，電氣控制元件均裝在操作臺上。工件放到工作臺上后只要操作人員按操作規程按動按鈕，機器即可完成工件定位，壓緊、切割、刀具返回、松開等工序。該機的設計充分考慮到了工作人員的安全。鋸頭運動部分，全部罩在可開啟的、堅固的安全罩內。切割鋸工藝流程如圖 2 所示。 3 電控系統設計 3.1 PLC 控制器鋁塑門窗雙頭切割鋸設備所需的 PLC 控制點數為數字量輸入 20 點，數字量輸出 16 點，其中設備右鋸頭需用伺服控制其左右移動定位，定位信號通過磁柵尺的反饋到 PLC。該系統中控制器選用西門子 S7-200 SMART CPU ST40，其他數字量輸入 24 點，數字量輸出 16 點。同時該 CPU 模塊具備三軸 100kHz 的高速脈沖輸出，在不增加高速脈沖輸出模塊的前提下即能滿足伺服定位的需求，其磁柵尺的反饋信號可直接接入 PLC 的輸入點中，利用 PLC 的高速計數 A/B 相功能即可采集。 3.2 人機界面人機界面選用西門子 SMART LINE 觸摸屏，64k 真彩顯示，通過以太網與 S7-200 SMART 實現便捷高效的通訊。一方面能將設備的狀態、行走位置等數據實時的反饋至人機界面，另一方面可以通過人機界面上實時修改設備的運行模式、行走位置等。 3.3 伺服驅動器設備的右鋸頭可以左右移動，移動通過絲杠加直線導軌的機械部件實現行走定長功能，控制絲杠用的是 1.5kW 的伺服，選用西門子 SINAMICS V60 驅動系統，包含有 CPM60.1 驅動模塊和 1FL5 交流伺服電機及配套電纜。SINAMICS V60 伺服驅動器通過脈沖輸入接口來接圖 2 工藝流程圖 P2013-03雙色.indd 42 2013-3-18 10:15:16 《PLC&FA》 2013 年 03 月 WWW.CA168.COM 43 受從 S7-200 SMART 發來的脈沖序列，進行速度和位置控制，通過數字量接口信號來完成驅動器運行的控制和實時狀態的輸出。根據用戶的中慣量伺服電機的需求，選用 SINAMICS V60 7.7Nm 伺服電機及其驅動器。同時 V60 伺服具有 10000 脈沖 / 轉的高分辨率，配合設備上特殊的機械設計，可滿足設備最高 0.02mm 控制精度的要求。硬件配置如表 1 所示。表 1 切割鋸 PLC 硬件配置序號訂貨號描述數量 1 6 E S 7 2 8 8 - 1ST40-0AA0 S7-200 SMART 標準型 CPU 模塊，晶體管輸出，24VDC 供電，24 輸入 /16 輸出 1 2 6 AV 6 6 4 8 - 0BC11-3AX0 SMART LINE 7 寸觸摸屏，64k 真彩，內置以太網接口 1 3 6 F C 5 5 4 8 - 0AF04-0BA0 SINAMICS V60 驅動系統，1.5kW， 1FL5- 電機 ( 不帶抱閘 )，電纜長度 10M 1 4 切割鋸軟件設計 S7-200 程序開發主要包括邏輯程序、磁柵尺高速計數，伺服運動控制功能等。 4.1 PLC 邏輯程序根據設備的具體工藝編寫邏輯程序，主要分為點動、排料、角碼等，使用子程序對上述功能進行歸類，程序邏輯更加清晰，邏輯編寫示意圖如圖 3 所示。 4.2 磁柵尺高速計數此設備上磁柵尺用于記錄右鋸刀行走當前位置，輸出 A/B 相正交信號，利用 S7-200 SMART PLC 的高速計數功能可非常方便的采集磁柵尺反饋的位置信號。 Micro/WIN SMART 提供高速計數器向導，高速計數模式 9 為 A/B 相正交計數器模式，通過參數設置能夠生成用于高速計數器的子程序，編程者只需將這些子程序進行簡單調用，即可實現對磁柵尺信號的采集。例如先在初始化程序中將當前值 CV 設為斷電之前的數值，將預設值 PV 設為最大，利用邊沿指令使觸摸屏上設置的數值改變當前值 CV 和預設值 PV。SMB37 為控制字，SMD38 為當前值 CV，SMD42 為預設值 PV，HDEF 指令將計數器工作模式設置為 9，HSC 指令執行以上的操作。初始化程序中設置高速計數功能圖如圖 4 所示。 4.3 伺服運動控制 S7-200 SMART 運動控制功能通過設置向導即可實現。選擇測量系統：在 Micro/WIN SMART 運動向導中只需通過參數設置即可實現工程單位和脈沖的轉換，直觀的顯示了控制對象的單位，而無需進行人為的計算。此設備選擇工程單位，電機轉一圈需要 10000 個脈沖，電機轉一圈工作臺行走 10mm，控制精度可達 0.001mm/ 脈沖，從而能更容易的地實現用戶 0.02mm 圖 3 邏輯編寫示意圖圖 4 設置高速計數功能圖精度的要求。在向導生成的功能塊中，常用到以下幾個子程序： AXISx_CTRL 子例程 ( 控制 ) 用于啟用和初始化運動軸。 AXISx_MAN 子例程 ( 手動模式 ) 將運動軸置為手動模式，用于電機按不同的速度運行，或沿正向或負向慢進。 (1) 初始化子程序調用圖如圖 5 所示： (2) 手動子程序調用圖如圖 6 所示： 4.4 人機界面設計人機界面組態：系統主要包括點動功能、排料功能、加工功能、設置功能等。 (1) 點動功能：在觸摸屏上通過按鈕手動控制設備各

中央處理CPU		訂貨號
CPU SR20	繼電器輸出，220 V AC 供電，12 輸入/8 輸出	6ES7 288-1SR200-AA0
CPU ST20	晶體管輸出，24 V DC 供電，12 輸入/8 輸出	6ES7-288-1ST20-0AA0
CPU SR30	繼電器輸出，220 V AC 供電，18 輸入/12 輸出	6ES7-288-1SR30-0AA0
CPU ST30	晶體管輸出，24 V DC 供電，18 輸入/12 輸出	6ES7-288-1ST30-0AA0
CPU SR40	繼電器輸出，220 V AC 供電，24 輸入/16 輸出	6ES7-288-1SR40-0AA0
CPU ST40	晶體管輸出，24 V DC 供電，24 輸入/16 輸出	6ES7-288-1ST40-0AA0
CPU SR60	繼電器輸出，220 V AC 供電，36 輸入/24 輸出	6ES7-288-1SR60-0AA0
CPU ST60	晶體管輸出，24 V DC 供電，36 輸入/24 輸出	6ES7-288-1ST60-0AA0
CPU CR40	繼電器輸出，220 V AC 供電，24 輸入/16 輸出	6ES7-288-1CR40-0AA0
CPU CR60	繼電器輸出，220 V AC 供電，36 輸入/24 輸出	6ES7-288-1CR60-0AA0

擴展模塊 EM		訂貨號
EM DE08	數字量DI模塊，8路輸入	6ES7-288-2DE08-0AA0
EM DR08	數字量DO模塊，8路繼電器輸出	6ES7-288-2DR08-0AA0
EM DT08	數字量DO模塊，8路晶體管輸出	6ES7-288-2DT08-0AA0
EM DR16	數字量DI/DO模塊，8路輸入 / 8路繼電器輸出	6ES7-288-2DR16-0AA0
EM DT16	數字量DI/DO模塊，8路輸入 / 8路晶體管輸出	6ES7-288-2DT16-0AA0
EM DR32	數字量DI/DO模塊，16路輸入 / 16路繼電器輸出	6ES7-288-2DR32-0AA0
EM DT32	數字量DI/DO模塊，16路輸入 / 16路晶體管輸出	6ES7-288-2DT32-0AA0
EM AE04	模擬量AI模塊，4 路輸入	6ES7-288-3AE04-0AA0
EM AE08	模擬量AI模塊，8路輸入	6ES7-288-3AE08-0AA0
EM AQ02	模擬量AO模塊，2 路輸出	6ES7-288-3AQ02-0AA0
EM AQ04	模擬量AO模塊，4路輸出	6ES-7288-3AQ04-0AA0
EM AM03	模擬量AI/AO模塊，2路輸入/ 1路輸出	6ES7-288-3AM03-0AA0
EM AM06	模擬量AI/AO模塊，4路輸入/ 2路輸出	6ES7-288-3AM06-0AA0
EM AR02	熱電阻輸入模塊，2 通道	6ES7-288-3AR02-0AA0
EM AR04	熱電阻輸入模塊，4 通道	6ES7-288-3AR04-0AA0
EM AT04	熱電偶輸入模塊，4 通道	6ES7-288-3AT04-0AA0
EM DP01	Profibus-DP從站擴展模塊	6ES7-288-7DP01-0AA0

信號板 SB		訂貨號
SB CM01	通信信號板，RS485/RS232	6ES7-288-5CM01-0AA0
SB DT04	數字量擴展信號板，2路輸入/2路晶體管輸出	6ES7-288-5DT04-0AA0
SB AE01	模擬量擴展信號板， 1 路模擬量AI	6ES7-288-5AE0-10AA0
SB AQ01	模擬量擴展信號板，1 路模擬量AO	6ES7-288-5AQ01-0AA0
SB BA01	電池信號板，支持普通紐扣電池 CR1025	6ES7-2885BA0-10AA0

其它附件		訂貨號
PM207 3A	電源,輸入:120/ 230 V AC,輸出: 24 V DC / 3 A	6ES7-288-0CD10-0AA0
PM207 5A	電源,輸入:120 /230 V AC ,輸出: 24 V DC /5 A	6ES7-288-0ED10-0AA0
XB005	SCALANCE 以太網交換機,5端口	6GK5 005-0BA00-1AB2

觸摸屏 HMI		訂貨號
SMART 700IEV3	7寸,64K色,集成以太網口,USB2.0,歸檔功能	6AV6 -648-0CC11-3AX0
SMART1000IEV3	10.2寸,64K色,集成以太網口,USB2.0,歸檔功能	6AV6- 648-0CE11-3AX0
TD400C	藍色背光LCD，4行文本顯示器，可自定義前面板	6AV6- 640-0AA0-0AX0

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