西门子SIMATIC S7 PLC简介

目前，西门子公司的可编程序控制器系列型谱依次为SIMATIC S7-400、SIMATIC S7-300、SIMATIC S7-1200、SIMATIC S7-200，以及逻辑模块LOGO！，如图3-9所示。

从应用角度看，SIMATIC S7-1200系列PLC和SIMATIC S7-200系列PLC同属小型自动化系统应用领域范畴，从性能特点看，SI-MATIC S7-1200系列PLC吸纳了SIMATIC S7-300系列PLC和SIMATIC S7-200系列PLC的一些特点，并融合了SIMATICHMI精简系列面板技术，使SIMATIC S7-1200系列PLC、人机界面和工程组态软件无缝整合和协调，以满足小型独立离散自动化系统对结构紧凑、能处理复杂自动化任务的需求。

1.SIMATIC S7-200PLC

SIMATIC S7-200具有6种型号的CPU，可用于不同的场合。CPU226和226XM是功能最强，可满足一些小型复杂控制系统的要求。S7-200PLC的最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64 DI/DO、12AI/4AO。每种型号的CPU均带有RS485通信接口，支持PPI、MPI通信协议和自由口通信方式。通过EM277 PROFIBUS-DP扩展模块，可将S7-200CPU连接到PROFIBUS-DP网络。SIMATIC S7-200采用STEP7-Micro/Win软件包进行编程和组态，最新版本STEP7 Micro/WINV4.0SP8的安装运行环境为Windows 2000 SP3以上、Windows XP Home和Windows XP Professional。SIMATIC S7-200系列PLC的最小应用系统如图3-10所示。

图3-9 西门子可编程序控制器系列型谱

图3-10 SIMATIC S7-200系列PLC的最小应用系统示意图

图3-10所示的系统通过PC/PPI电缆将计算机与S7-200系列PLC连接，S7-200系列PLC内部集成的PPI接口的物理特性为RS485串行接口，插口为9针D型。在进行调试时，将S7-200与接入网络时，该端口一般作为端口1出现。通过PC/PPI电缆上的DIP开关选择波特率。PPI通信协议是S7-200系列PLC的专用通信协议，可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行连网，波特率为9.6kbit/s、19.2kbit/s和187.5kbit/s。在运行WindowsXP操作系统的个人计算机（PC）上安装编程软件后，PC作为通信中的主站运行。S7-200的语句表手持编程设备是PG702。

2.SIMATIC S71200PLC

SIMATIC S7-1200PLC是继SIMATIC S7-200PLC的后续新产品，于2009年6月发布使用。SIMATIC S7-1200PLC主要由CPU模块、通信模块（CM）、信号模块（SM）和信号板（SB）及各种附件组成。可根据具体需要选用带有8、16和32个I/O通道的模块。模块安装在DIN标准导轨上，通过总线连接器与相邻的CPU和其他模块连接。如果只需要少数输入/输出的情况下，可以使用信号板（SB）。通过信号板可以对S7-1200CPU进行扩展，而不增加所需安装空间。通过S7-1200CPU集成的PROFINET接口可直接与编程器PG、精简系列面板或其他第三方设备相连。还可使用RS485或RS232通信模块进行点对点通信。SI-MATIC S7-1200系列PLC系统的基本结构如图3-11所示。

图3-11 SIMATIC S7-1200系列PLC系统结构示意图

SIMATIC S7-1200 PLC系统采用SIMATIC STEP 7 Basic Totally Integrated Automation Portal V10.5（简称SIMATICSTEP7BasicV10.5或TIAPortalV10.5）工程组态软件进行组态和编程。SIMATIC STEP 7 Basic V10.5中包含了可视化视窗中心SIMATIC WinCC Basic V10.5，从而可实现过程可视化，即可以使用TIAPortal在同一个工程组态系统中组态SIMATIC S7-1200 PLC和SIMATIC HMI精简系列面板，统一编程、统一配置硬件和网络、统一管理项目数据，以及对已组态系统测试、试运行和维护等，并且所有项目数据均存储在一个公共的项目文件中，修改后的应用程序数据（如变量）会在整个项目内（甚至跨越多台设备）自动更新。STEP 7 Basic V10.5和WinCC Basic V10.5的组件不是相互独立的，而是可以相互统一访问公共数据库，可以使用一个公共用户界面来访问所有的编程和可视化功能。

SIMATIC S7-1200系列PLC通过集成PROFINET接口与SIMATICHMI精简系列面板无缝集成，两者间通过PROFINET接口直接进行物理连接，集中定义。在同一个项目中组态和编程，人机界面可以直接使用S7-1200系列PLC的变量。从应用方面看，SIMATICHMI精简系列面板处于现场操作和控制的核心位置，根据需要可完成控制系统上层的现场操作和管理，并可上传控制数据。如果在不同PLC的多个块中及HMI画面中使用了过程变量，则可以在程序中的任意位置创建或修改该变量。项目中的变量可以在PLC变量表中定义，也可以在HMI编辑器中定义，还可以通过PLC输入和输出的链接来定义。所有已定义的PLC变量都列在PLC变量表中，并可在表中进行编辑。(www.xing528.com)

SIMATIC S7-1200系列PLC的程序块类型与SIMATIC S7-300系列PLC相同，程序编辑方法也相同。

3.SIMATIC S7-300PLC

SIMATIC S7-300是一种模块化PLC系统，根据需要可将各种功能模块组合和扩展，以构成不同要求的系统和控制网络，指令运算速度可达到0.6～0.1μs；采用浮点数运算实现更为复杂的算术运算；在S7-300操作系统内集成了人机界面（HMI）服务功能，具备强大的通信功能，可通过工程工具STEP7的用户界面的通信组态功能进行组态，并可通过多种通信处理器连接PROFIBUS-DP、AS-i现场总线和工业以太网；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。

SIMATIC S7-300PLC系统由中央处理单元CPU、用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块SM、用于执行特殊功能，如计数、定位、闭环控制等的功能模块FM、用于连接网络和点对点连接的通信处理器CP、用于将SIMATIC S7-300连接到120/230VAC电源的电源模块PS、用于多机架配置时连接主机架CR和扩展机架ER的接口模块IM和占位模块DM、导轨Rack等组成。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是为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装接口模块保留的插槽。S7-300可通过MPI接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其他S7PLC相连。S7-300PLC的结构自左到右分别是0、1、2、3、4、…槽位。槽1～槽3固定分配，其中，槽1插入PS（电源），槽2插入CPU，槽3插入IM，槽4～槽11自由分配，SM、FM、CP可以插入这8个槽中的任何一个。S7-300采用背块总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来，只需简单地将模块钩在DIN标准的安装导轨上，转动到位，然后用螺栓锁紧。导轨是S7-300PLC的机架。如果系统任务需要多于8个信号模块或通信处理器模块时，可以多机架扩展，除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多可再安装8个信号模块或功能模块。每个机架上都有它自己的接口模块。它总是插在CPU旁边的槽内，负责与其他扩展机架自动地进行通信。S7-300系列PLC基于槽位的编址是由安装机架号和模块槽位组成，机架（Rack）号0～3；槽位（Slot）4～11。所有模块可采用默认地址，也可自行分配地址，通过STEP7软件进行用户自定义地址分配。

SIMATIC S7-300的中央处理单元CPU模块有标准型、紧凑型（C）、技术型（T）和故障安全型（F），以及用于恶劣环境条件下（SIPLUS CPU）的标准型、紧凑型（C）故障安全型（F）等多种型号。用于恶劣环境条件下的CPU允许安装于环境温度范围-25℃～+70℃，运行于有害的气体环境。如果按照CPU的装载存储器来分类，分为标准型S7-300CPU、新型S7-300 CPU和带内置FEPROM的S7300 CPU。标准型S7-300 CPU指的是不使用微型存储卡MMC（Micro Memory Card）的S7-300 PLC，也称为老式的S7-300 CPU。MMC卡是一种FEPROM卡，用于新型S7-300 CPU，包括紧凑型CPU和由标准型更新的新型CPU。除了CPU318-2DP外，其他产品已被淘汰。标准型S7-300含有内置的RAM装载存储器，并可以使用FEPROM卡来扩充装载存储器。只有CPU 318-2DP可以使用RAM卡来扩充装载存储器。CPU与MMC卡是分开订货的。

各种新型S7-CPU的性能各不同，但共同的特点是集成接口，CPU运行时需要微存储器卡MMC。信号模块（SM）也称输入/输出I/O模块，是CPU模块与现场I/O元件和设备连接的桥梁，可根据现场I/O设备选择各种用途的I/O模块。S7-300的I/O模块外部连线接在插入式的前连接器的端子上，前连接器插在前盖后面的凹槽内。不需断开前连接器上的外部连线，就可更换模块。信号模块面块上的LED用来显示各数字量输入/输出点的信号状态，模块安装在DIN标准导轨上，通过总线连接器与相邻的模块连接。信号模块和接口模块的尺寸为40mm（宽）×125mm（高）×120mm（深）。有少量模块的宽度为80mm。信号模块SM3xx/SIPLUSSM3xx/SM3xxF用于数字量和模拟量输入/输出，通过数字量输入/输出模块，可将数字传感器和执行元件与S7-300相连。通过模拟量输入/输出模块可将模拟传感器和执行元件与S7-300相连。

SIMATIC S7-300的硬件组态参数设置、通信定义和编程等需要使用SIMATICSTEP7标准软件包，其中包含具有不同用途的多种版本，如STEP 7 Professional V5.x SP3等。编程工具除采用计算机配以STEP 7软件包，并加MPI卡或MPI编程电缆构成，也可以采用专用编程器，如PG720、PG740、PG760等。PG720是工业级的编程设备；PG740是一种便携式编程设备；PG760是多功能桌面编程设备，可以用于在办公室进行组态和编程。

SIMATIC S7-300通信网络包括工业以太网、PROFINET、PROFIBUS和AS-i，使用STEP7软件进行通信组态。

4.SIMATIC S7-400PLC

SIMATIC S7-400PLC是一种大型PLC系统。包括标准S7-400系统、S7-400H硬件冗余系统和S7-400F/FH故障安全型系统。具有很高的电磁兼容性和抗冲击、耐振动性能，模块能带电插拔，能最大限度的满足各种工业标准，适用于中、高档性能范围的可编程序控制器。

S7-400PLC采用模块化设计，无风扇的设计，可以选用多种级别的CPU，并可配多种通用功能的模块，根据需要组合成不同的专用系统。S7-400PLC的CPU分为各种不同的功能分级，各级标准CPU之间的唯一区别是性能范围，如RAM容量、地址范围、可以连接的模块数量以及指令处理时间。几个CPU可以组合在一起运行，形成多CPU的结构，控制、计算或通信可分离并分配给不同的CPU，每个CPU可赋予其本地I/O。除了专用的S7-400模块外，S7-400还可通过集成的PROFIBUS-DP接口对PROFIBUS网络进行访问。

S7-400/400H/400F/FH系统由中央处理单元CPU、信号模块SM、功能模块FM、通信处理器CP、负载电源模块PS、接口模块IM、SIMATICS5模块和占位模块DM等组成。中央控制器最多可连接21个扩展单元（EU），可以通过接口模块连接、集中式扩展、用EU进行分布式扩展和用ET200进行远程扩展方式，以实现分布式控制系统。S7-400允许将IT技术集成到自动化系统内。使用插入式CP443-1/T^®通信处理器可用HTML工具建立用户自己的Web网页，用于S7-400的过程变量可以方便地分配给HTML对象，使用浏览器可监控S7-400；通过功能调用从S7-400的用户程序发送电子邮件；可使用TCP/IP的WAN属性，通过电话线网络远距离进行编程。SIMATIC S7-400通信网络包括工业以太网、MPI、PROFI-BUS、AS_-i和EIB等。SIMATIC S7-400总计可以连接125个MPI站，传输速率可达12Mbit/s，以便在各个控制器之间交换过程数据，或实现HMI功能，而无须任何编程。

S7-400/400H/400F/FH系统有多种型式的机架，可使用18或9槽的机架，通过接口模块最多可连接21个扩展单元。每个扩展单元具有用于插入S7-400模块的18个槽位或9个槽位。S7-400系统既可以通过PROFIBU SDP扩展，也可以将更多的扩展机架连接到中央机架上。最大的扩展距离达600m。如通过通用框架UR1或中央机架CR2可连接18个模块，扩展机架ER1可以扩展18个模块，背块总线也在模块内集成，各种单独的模块之间可任意组合，信号模块和通信处理模块可以不受限制地插到任何一个槽上，系统自行组态。S7-400采用背块总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来，全部模块统一使用48针前连接器连接，前连接器机械自锁定连接，模块无插槽规则限制。