结构紧凑、功能全面等特点,适用于多种应用,能够**现有投资的长期安全。由于该控制器具有可扩展的灵活设计,符合工业通讯较高标准的通讯接口,以及全面的集成工艺功能,因此它可以作为一个组件集成在完整的综合自动化解决方案中。
通讯模块集成工艺
集成的 PROFINET 接口用于编程、HMI 通讯和 PLC 间的通讯。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通讯。该接口带一个具有自动交叉网线(auto-cross-over)功能的 RJ45 连接器,提供10/100 Mbit/s 的数据传输速率,它支持较多 16 个以太网连接以及下列协议:TCP/IPnative、ISO-on-TCP 和 S7 通讯。
SIMATIC S7-1200 CPU 较多可以添加三个通讯模块。RS485和 RS232 通讯模块为点到点的串行通讯提供连接。对该通讯的组态和编程采用了扩展指令或库功能、USS 驱动协议、Modbus RTU 主站和从站协议,它们都包含在 SIMATICSTEP 7 Basic 工程组态系统中。
高速输入
SIMATIC S7-1200 控制器带有多达6个高速计数器。其中3个输入为100kHz,3个输入为30kHz,用于计数和测量。
高速输出
SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个100kHz的高速脉冲输出,用于步进电机或控制伺服驱动器的速度和位置。这两个输出都可以输出脉宽调制信号来控制电机速度、阀位置或加热元件的占空比。
存储器
用户程序和用户数据之间的可变边界可提供较多50KB容量的集成工作内存。同时还提供了较多2MB 的集成装载内存和 2 KB 的掉电保持内存。SIMATIC 存储卡可选,通过它可以方便地将程序传输至多个CPU。该卡还可以用来存储各种文件或更新控制器系统的固件。
可扩展的灵活设计
信号模块
多达8个信号模块可连接到扩展能力较高的CPU,以支持更多的数字和模拟量输入/输出信号。
信号板
一块信号板就可连接至所有的CPU,由此您可以通过向控制器添加数字或模拟量输入/输出信号来量身定做CPU,而不必改变其体积。SIMATIC S7-1200控制器的模块化设计允许您按照自己的需要准确地设计控制器系统。
SIMATIC S7-1200 I/O模块
信号模块和通讯模块具有大量可供选择的信号板,可量身定做控制器系统以满足需求,而不必增加其体积。
多达8个信号模块可连接到扩展能力较高的CPU。一块信号板就可连接至所有的 CPU,由此您可以通过向控制器添加数字或模拟量输入/输出信号来量身定做 CPU,而不必改变其体积。
SIMATIC S7-1200 CPU
信号板、信号模块、通讯模块
SIMATIC S7-1200 系统的 CPU 有三种不同型号:CPU 1211C、CPU 1212C 和 CPU1214C。每一种都可以根据您机器的需要进行扩展。任何一种 CPU 的前面都可以增加一块信号板,以扩展数字或模拟 I/O,而不必改变控制器的体积。信号模块可以连接到 CPU 的右侧,以进一步扩展其数字或模拟 I/O 容量。CPU 1212C 可连接 2 个信号模块,CPU 1214C 则可连接 8 个。所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 都可以配备较多3 个通讯模块(连接到控制器的左侧)以进行点到点的串行通讯。
安装简单方便
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都具有内置夹,能够方便地安装在一个标准的 35 mmDIN 导轨上。这些内置的夹子可以咬合到某个伸出位置,以便在需要进行面板安装时提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可进行竖直安装或水平安装。这些集成功能在安装过程中为用户提供了较大的灵活性,同时也使得 SIMATIC S7-1200 成为众多应用场合的理想选择。
紧凑的结构
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件在设计时都力求紧凑,以节省控制面板中的空间。例如,CPU 1214C 的宽度仅有 110 mm,CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度也仅有90 mm。通讯模块和信号模块的体积也十分小巧,使得这个紧凑的模块化系统大大节省了空间,从而在安装过程中为您提供了较高的效率和灵活性。
快速、简单、灵活的工业通讯 集成 PROFINET 接口
新型的 SIMATIC S7-1200 配备了集成PROFINET 接口,提供与下列组件的无缝通讯:集成 SIMATIC STEP 7 Basic 工程组态系统(用于编程);SIMATIC HMI 精简系列面板(用于可视化);其它控制器(用于 PLC 间的通讯);第三方设备(用于可选的高级集成)。
组网简单
SIMATIC S7-1200 通讯接口由一个抗干扰的 RJ45 连接器组成。该连接器具有自动交叉网线(auto-cross-over)功能,支持较多 16 个以太网连接,数据传输速率达10/100 Mbit/s。为了使布线较少并提供较大的组网灵活性,可以将紧凑型交换机模块 CSM 1277 和 SIMATIC S7-1200 一起使用,以便轻松组建一个统一或混合的网络(具有线型、树型或星型的拓扑结构)。CSM 1277 是一个 4 端口的非托管交换机,用户可以通过它将 SIMATIC S7-1200连接到较多 3 个附加设备。除此之外,如果将 SIMATIC S7-1200 和 SIMATIC NET 工业无线局域网组件一起使用,您还可以获得一个全新的组网规模。
与其它控制器和 HMI 设备进行通讯
为了保证与其它控制器和 HMI 设备之间的通讯,SIMATIC S7-1200 可以连接到多个S7 控制器和 HMI 设备,使用成熟的 S7 通讯协议进行通讯。
与第三方设备进行通讯
SIMATIC S7-1200 上的集成接口不仅可以与其它厂商的设备进行无缝集成,还可以通过开放式以太网协议 TCP/IP native 和ISO on TCP 与多个第三方设备进行连接和通讯。集成的工程组态系统 SIMATIC STEP7 Basic 还为 SIMATIC S7-1200 提供了标准 T-Send/T-Receive 指令,因此用户在设计自动化解决方案时能够获得更高的灵活性。
将强大的工艺功能集于一身 用于计数和测量的高速输入
集成了多达6个高速计数器(3个100kHz,3个30kHz),用于精确监视增量编码器、频率计数或对过程事件进行高速计数。
用于速度、定位或占空比控制的高速输出
SIMATIC S7-1200 控制器中集成了 2 个高速输出,可用作高速脉冲输出或脉宽调制输出。当组态成 PTO 时,它们将提供较高频率为 100kHz 的 50% 占空比高速脉冲输出,以便对步进电机或伺服驱动器进行开环速度控制和定位控制。通过 2 个高速计数器对高速脉冲输出进行内部反馈。当组态成 PWM 输出时,将生成一个具有可变占空比的固定周期输出来控制电机速度、阀位置或加热元件的占空比。
PLCopen 运动功能块
SIMATIC S7-1200 支持对步进电机和伺服驱动器进行开环速度控制和位置控制。对该功能的组态十分简单:通过一个轴工艺对象和通用的 PLCopen 运行功能块(包含在工程组态系统 SIMATIC STEP 7 Basic中)即可实现。除了返回(home)和点动(jog)功能以外,还支持**、相对和速度运动。
驱动调试控制面板
工程组态系统 SIMATIC STEP 7 Basic 中的驱动调试控制面板简化了步进电机和伺服驱动器的启动和调试过程。它为单个运动轴提供了自动和手动控制,以及在线诊断信息。
用于闭环控制的 PID 功能
在简单过程控制应用中,SIMATIC S7-1200支持多达 16 个 PID 控制回路。这些控制回路可以通过一个 PID 控制器工艺对象和SIMATIC STEP 7 Basic 中的编辑器轻松进行组态。除此之外,SIMATIC S7-1200 还支持PID 自动调节功能,可以自动计算增益、积分时间和微分时间的较佳调节值。
PID 调试控制面板
SIMATIC STEP 7 Basic 中包含的 PID 调试控制面板简化了控制回路的调节过程。对于单个控制回路,它除了提供了自动调节和手动控制方式之外,还提供调节过程的图形化趋势图。
: S7-300/400系列PLC的CPU中提供了大量的标准系统功能模块(SFB、SFC),这些标准系统功能模块是由SIEMENS公司预先编好的,并集成在CPU中,不同型号的CPU具有不同的标准系统功能模块。为高效快捷地编制应用控制程序,用户可直接调用标准系统功能模块。部分CPU可调用的模块数量见表4-51。 表4-51S7-300系列部分CPU可调用的模块
S7-300/400系列PLC的CPU中提供了大量的标准系统功能模块(SFB、SFC),这些标准系统功能模块是由SIEMENS公司预先编好的,并集成在CPU中,不同型号的CPU具有不同的标准系统功能模块。为高效快捷地编制应用控制程序,用户可直接调用标准系统功能模块。部分CPU可调用的模块数量见表4-51。
表4-51 S7-300系列部分CPU可调用的模块数量
西门子变频器可设置的参数有几千个,只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定,电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定:p=tn/9550式中:p——电动机功率(kw)t——转矩(n.m)n——转速(r/min)转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载,此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。
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1)协商;出售者可以通过电话联系本人,将所要出售的格,数量,外观成色,实事求是的说明,然后双方议定价格。
2)货到付款(也可代收货款);卖方需将产品以快递方式发货,发货前,请卖方检测一下产品好坏。发货时请自行包装好,以免运输过程中造成不必要的货物损失和损坏;货到检验无误后,立即支付汇款。
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西门子S7-400同300的区别主要在于热启动(wrst)这一部分,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pg720pg740pg760——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(siemens的编程软件)的pc来完成。而实现通讯(要编程首先要和plc的cpu通讯上)的要求主要在于接口:1.可以在pc上装cp5611卡——上面有mpi口,可用电缆直接连接。2.加个pc适配器,把mpi口转换成rs-232口后接到pc上。3.plc加cp343卡,使它具有以太网口。
要理解工业4.0,就避不开对西门子的研究;而要看懂西门子,不要去要看它的硬件,而要去看它的软件。数字化工厂只是水中花,真正的花朵不在你眼前,而在你身头。德国安贝格和成都的数字化工厂的示范,没有必要去看,看明白也没用。你在现场越是欢喜越是敬畏,回头静思的时候,你就会越发沮丧——即使所有的硬件都卖给你,你也无法重新复制。它需要一颗数字心脏,这是根本。
从西门子的视野来看工业4.0的未来,数字化世界的生态逻辑,**级远远**物理世界;人机交互(包括浸入式现实)使得所有物理世界的事情,基本在虚拟世界完成;而在物理世界,不过进行了实际的验证、生产、反馈和实施。验证即生产,实体即数据,这就是西门子整个生态体系下衍生出来的工业4.0命题。
2015年9月,西门子在一年一度的PLM(产品全生命周期管理)分析师大会上,西门子**执行官Kaeser进行了题为“数字改变常态”的主旨报告,描述了数字化横扫一切的力量,不仅会改变商业模式,也会不断产生颠覆性的力量。在未来,用户会高度参与到生产中去,甚至消费者叫做“生产型消费者Prosumer”(production consumer的复合词)。为了应对数字化的力量,形成信息物联系统(CPS)的闭环生态体系,Kaeser宣称西门子自从2007年,在数字化软件服务领域投入了将近40亿欧元费用。
为什么西门子较高执行官会参加一个看上去普通的PLM分析师大会?显然,这是**层意志的表达,这是对战略根基较好的注脚。一直作为西门子**战略官Kaeser心里很清楚,PLM为代表的数字化,是西门子撬开未来的真正的敲门砖。这是西门子较重要的战略。
西门子的硬件世界实在是很辉煌,是自动化和电气控制处于几乎霸主地位。在未来工厂的物理世界中,要实现智能工厂,一定要通过混线和换模实现生产线产品多样化。这需要借助整个生产过程中的自动化平台(西门子在2009年已经实现全集成自动化平台TIA的整体融合),通过大量的数据检测点和采集系统,来精确控制工位上的设备,实现一条生产线生产多种产品。而这一切,都需要有高度的数字化模拟的能力。
对于西门子而言,这在虚拟世界已经全部实现;而且现场数据可以立刻产生反馈,对虚拟世界形成回馈,并着眼于改善虚拟世界的方案;与此同时,现场的大数据分析,对设备维护和预防诊断,自动形成决策性方案,以图表和报告方式,反馈到决策者的桌面上。这就是“验证即生产,实体即数据”。
展望未来,西门子在CPS的世界中,C界构造了软件PLM闭环,P界则有强大硬件TIA(全集成自动化平台),凭着C界和P界强大的优势,已经完成了CPS的全平台软件与硬件的支撑;往前走一步,工厂的建设、基础设施继续采用虚拟进行模拟;往后走一步,用户的设备维护也在数字化世界中进行分析和维护。至此,整个闭环生态系统已然形成。
十年并购之路才等到工业4.0
在西门子2020的远景中,真正大放异彩的其实是软件部门,也就是西门子PLM事业部。我们需要较大的耐心和敏锐,回头去梳理过去的十年,这个跟西门子凭空——真的是白手起步——构建的数字帝国,是如何一步步通过并购来实现的?
2007年收购美国UGS,是西门子战略布局的**之作。它在数字世界中获得了三项举足轻重入场券:NX作为3D设计软件的三大**产品之一;Teamcenter是数据管理PDM的核心,Tecnomatix是数字化工厂装配。前两者,构成了今日西门子世界较为重要的根基。
2008年收购了德国的Innotec,是虚拟工厂建设的一个重要事件,这代表这虚拟工厂的厂房布局和规划,与实际工厂的运行数据进行预先模拟,成为可能。
2011年到2012年进行了眼花缭乱和杂乱无章的收购:Vistagy,IBS,VRcontext,PCS成本控制系统,从不同角度补齐了西门子的软件能力。2013年收购LMS,使西门子进入了仿真与测试系统。此时收购的软件,要么是通用仿真与测试软件,要么是专业工程软件,充满了知识与数据的结合。这里较有想象力的是对于比利时公司VRcontext的收购,这是面向3D可视化的开始。西门子试图在虚拟设计工厂软件中,采用浸入式现实(VR)来实现人机的交互。想象一下,如果一个设计人员像打游戏一样,闯进了自己设计出来的3D工厂,在虚拟世界进行查看是否漏气漏水——这将是一个多么奇妙的世界;而对于合作多年的Tesis软件的收购,则是一个激动人心的平台野心。Tesis可以跟SAP软件、Oracle数据库无缝集成,从而粘合了各种数据缝隙。这个平台上,正在试图容纳下所有的软件巨人。
2014年年底西门子成功收购了Camstar,这是另外一个里程碑的并购。尽管Camstar在电子制造业有非常好的MES系统,但西门子看重的不是MES系统,Simatic IT已经有足够的能力应付。真正重要的是Camstar具有的大数据分析,这是西门子较为看重的一张牌。随后,2015年6月, Omneo PA性能分析软件被正式推出,拉开了西门子大数据与云服务的大幕。
西门子工厂级的大数据性能分析
至此,西门子跟死对头GE公司,在大数据战略方面的防御战,基本告一段落,可以说彻底松了一口气。在GE工业互联网的理念中先进分析Adavance Analysis,具有举足轻重的地位;2013年在工业4.0较早的体系阐述中,大数据是短板。因为无论是工业4.0**层框架中对于大数据的定位,还是西门子自身的优势,都非常不充分。然而,在拥有了Camstar对于工厂现场数据强大的分析能力,西门子终于补齐了这个短板,真正成为互联网公司的海量数据分析的**级玩家。而且,在数字化工厂的世界中,西门子手中的牌,要比GE多得多。
而这一切,都始于2007年对UG进行的35亿美元的收购;当时西门子另外一个大手笔就是将西门子VDO汽车电子以114亿欧元卖给了另外一家德国公司。一软一硬的交换,彻底改变西门子今后的版图。从此,西门子开始了“软”征程,较终成就今日之“数字化工厂”的帝国。如果考虑到西门子在随后10年期间,对硬件的收购几乎并无特别的进展——除了当时收购上海APT开关厂还引起了一些小小的国民情绪骚动,西门子“软”并购和“硬”自发展的策略,得到了巨大的成功。
而这件事,必须要提到功臣Anton Huber先生。他在2007年主导了对UGS的收购,成立了PLM事业部,随后成为工业自动化集团的独立战略单位。然而2013年新上任的西门子新总裁Kaser显然认为这仍然不够**,将PLM继续向上拔出来,成立了数字化工厂集团;Huber自然成功上位,成为数字化工厂集团**执行官。
然而这个整合之路,并非*。早在2010年PLM大会上,Huber就指出,软件在产品设计、数字化制造与生产系统、自动化系统的整合关系,IA面临着跟SC传感器、CS控制、AS自动化系统等整合的难题。在那个时候,用于产品管理的PLM全生命周期软件,加上基于硬件自动化管理系统的TIA全集成自动化平台,已经有了开始对视和呼吸的能力。CPS的镜像世界,已经像米开朗琪罗手下的大卫像,呼之欲出。
终于,号角吹响了,2013年德国工业4.0横空出世。这简直就是给西门子量身定做的外衣,披上德国国家战略的形态,横扫德国和中国。从此,如果概念上的战略疑云被一扫而空,没有什么可以限制西门子进行整合的手脚了——工业4.0就是那至今仍然狂刮不止的大风。
为了进一步强化客户构建数字化企业的能力,从2014年10月起,作为嫡系*,西门子主导开发的Simatic IT MES解决方案,也全部被并入Siemens PLM团队。这是对当年UGS嫁进豪门的一个迟到的承认,是对UGS这个光芒四射的**的补偿。PLM事业部一直是流浪者的大篮子,盛满了西门子近年多情四处搭讪的外部种子。这次,大篮子终于露出了数字帝国的峥嵘之象,PLM事业部开始整合一切了:因为,数字化改变一切。