推介：西门子PLC产品发展历程

1.西门子PLC产品发展历程

德国西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，SIMATIC是西门子自动化系列产品品牌的统称，诞生于1958年，至今已有50多年的历史，涵盖了从PLC、工业软件到HMI，是全球自动化领导品牌。50多年来，SIMATIC的PLC系列产品从S3系列发展到S7系列，已经成为我国自动化用户最为信赖和熟知的品牌。西门子公司生产的PLC在我国的应用相当广泛，在冶金、化工、印刷等领域都有广泛的应用。西门子的PLC系列产品发展历程如下：

1）西门子公司的PLC产品S3系列是在1975年投放市场的，它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器。

2）在1979年微处理器技术被应用到PLC中，研发出S5系列取代了S3系列，该系列产品广泛地使用了微处理器技术。

3）20世纪80年代初，S5系统进一步升级为U系列PLC，较常用的机型有S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

4）S7系列诞生于1994年4月，它具有更国际化、更高性能等级、安装空间更小、更良好的Windows用户界面等优势，其机型为S7-200、300、400、1200。

西门子公司的PLC产品由最初的S3发展到如今的S7，目前，S3、S5系列PLC已逐步退出市场，停止生产，而S7系列PLC现已成为了西门子自动化系统的控制核心，TDC系统沿用SIMADYND技术内核，是对S7系列产品的进一步升级，它是西门子自动化系统最尖端、功能最强的PLC。

2.西门子PLC的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能，西门子PLC采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。S7系列PLC的平均无故障时间高达30万h，而使用冗余CPU（西门子PLC）的平均无故障工作时间则更长。就西门子PLC的机外电路来说，使用西门子PLC构成控制系统和同等规模的继电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，西门子PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用时还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除西门子PLC以外的电路及设备也能获得故障自诊断保护。

（2）配套齐全，功能完善，适用性强

西门子PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，可以适用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上西门子PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用西门子PLC组成各种控制系统变得非常容易。

（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎

西门子PLC作为通用的工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器控制电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器控制电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

（4）系统的设计、构建工作量小，维护方便，容易改造

西门子PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部接线，使控制系统设计及构建的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序从而改变生产过程成为可能，这很适合多品种、小批量的生产场合。

（5）体积小，重量轻，能耗低

以超小型西门子PLC为例，新推出的产品底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械设备内部，因此是实现机电一体化的理想控制设备。

3.S7系列PLC产品

西门子S7系列PLC具有体积小、速度快、标准化、具有网络通信能力、功能更强、可靠性更高等特点。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模高性能PLC（如S7-300）和中规模高性能的PLC（如S7-400）等。

（1）西门子S7-200系列PLC(www.xing528.com)

西门子S7-200系列PLC是超小型化的PLC，适用于各行各业及各种场合中的自动检测、监测及控制。S7-200系列PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-200系列PLC提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。从CPU模块的功能来看，西门子S7-200系列PLC发展至今大致经历了两代，第一代产品的CPU模块为CPU21X，主机都可进行扩展，它具有4种不同结构配置的CPU：CPU212、CPU214、CPU215和CPU216；第二代产品的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4种不同结构配置的CPU：CPU221、CPU222、CPU224和CPU226，除了CPU221之外，其他都可加扩展模块。

针对低性能要求的模块化小型控制系统，西门子S7-200系列PLC最多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线的网络连接有RS-485通信接口和PROFIBUS两种，可通过编程器（PG）访问所有模块，是带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。其中扩展模块（EM）有数字量输入（DI）模块（24VDC和120/230VDC）；数字量输出（DO）模块（24VDC和继电器）；模拟量输入（AI）模块（电压、电流、电阻和热电偶）；模拟量输出（AO）模块（电压和电流）。

还有一个比较特殊的模块是通信处理器（CP），该模块的功能是可以把西门子S7-200系列PLC作为主站连接到AS接口（传感器和执行器接口），通过AS接口的从站可以控制多达248个设备，这样就可以显著地扩展西门子S7-200系列PLC的输入和输出点数。

（2）西门子S7-300系列PLC

西门子S7-300系列PLC为模块化结构、易于实现分布式配置，并具有性价比高、电磁兼容性强、抗振动冲击性能好，使其广泛地应用于工业控制领域，成为一种既经济又切合实际的自动化解决方案。

西门子S7-300系列是模块化小型PLC，能满足中等控制规模的要求。各模块之间可进行广泛组合构成不同要求的控制系统。与S7-200系列PLC相比，S7-300系列PLC采用模块化结构，具备高速（0.6～0.1μs）的指令运算速度，用浮点数运算可以比较有效地实现更为复杂的算术运算，一个带标准用户接口的软件工具，可方便用户给所有模块进行参数赋值，方便的人机界面服务已经集成在西门子S7-300系列PLC的操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300系列PLC中取得数据，S7-300系列PLC按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300的操作系统自动地处理数据的传送；CPU智能化的诊断系统能连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如超时，模块更换等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300系列PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。S7-300系列PLC可通过编程软件（STEP7）的用户界面提供通信组态功能，这使得组态变得非常简单。S7-300系列PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-i总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC、人机界面及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

相比S7-200系列PLC，S7-300系列PLC针对的是中型系统，可以扩展多达32个模块，背板总线也在模块内集成，它的网络连接已比较成熟和流行，有MPI、工业以太网，使通信和编程变得简单，选择性也比较多，并可借助工具进行组态和参数设置。

S7-300系列PLC的模块除了信号模块（SM）和S7-200的EM模块同类型之外，它还有接口模块（IM）可用来进行多层组态，把总线从一层传到另一层；占位模块（DM）为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装的接口模块保留一个插槽；功能模块（FM）执行特殊功能，如计数、定位、闭环控制相当于对CPU功能的一个扩展或补充；通信处理器（CP）提供点对点连接、PROFIBUS和工业以太网。

新一代的S7-300系列CPU与以前对应版本备件兼容，在性能方面提升了两倍或者更高。在内存方面，CPU314从96KB扩展到128KB，CPU315-2DP从128KB扩展到256KB，CPU315F-2DP从192KB扩展到384KB。此外，可以同时在线监控两个块，技术数据也趋于一致，I/O过程映像区增大。同时，CPU315（F）-2DP的PROFIBUS可以使用同步模式，并带有可以进行数据设置的路由。

新一代的S7-300系列PLC的CPU性能比现有的312、314和315（F）-2DP的CPU有了显著提升，例如，新一代CPU的用户程序执行速度是原来CPU的两倍或更高。位运算时间缩减到50ns，字运算时间缩减到90ns，定点和浮点数运算性能也有了较大的提升。

新一代S7-300系列PLC固件版本V3.0 CPU可以同时在线监控两个块，用户可以选择在一个PG或PC上同时监视两个块，或在两个PG或PC上同时监控一个块。此外，还增加了在块状态中监视程序行数的功能，只有在STEP 7V 5.4 SP5中才有这个功能。

（3）西门子S7-400系列PLC

S7-400系列PLC采用模块化无风扇设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的控制系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级并充分满足需要。

西门子S7-400系列PLC所具有的模板扩展和配置功能使其能够按照不同的需求灵活组合，一个系统包括电源模板，中央处理器单元（CPU），各种信号模板（SM），通信模板（CP），功能模板（FM），接口模板（IM），西门子S5模板。

S7-400系列同S7-300系列PLC的区别主要在于热启动（wrst）部分，其他基本一样。它还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池时可以向RAM提供后备电源。编程设备主要有PG720/PG740/PG760（可以理解成装有编程软件的手提电脑），也可以直接用安装有STEP7（西门子的编程软件）的PC来完成。实现通信（要编程首先要和PLC的CPU通信上）的主要接口有：

1）在PC上安装CP5611卡，其上面的MPI口可用电缆直接连接。

2）加装PC适配器，将MPI口转换成RS-232口后接到PC上。

3）在PLC上安装CP343卡使其具有以太网口。

（4）西门子S7-1200系列PLC

西门子S7-1200系列PLC是低端的离散自动化系统和独立自动化系统中使用的小型控制器模块，S7-1200系列PLC具有集成PROFINET接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点，充分满足中小型自动化系统的需求。在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。S7-1200系列PLC的问世，标志着西门子在原有系列的基础上拓展了产品的应用领域，代表了未来小型PLC的发展方向。