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西门子S7-200 SMART PLC的特点及硬件系统组成

2.1.1　西门子S7-200 SMART PLC的特点

西门子S7-200 SMART是西门子公司于2012年推出的可替代S7-200系列PLC的产品，该产品具有以下特点，使其成为经济型自动化市场的理想选择。

（1）机型丰富，选择更多

该产品可以提供不同类型、I/O点数丰富的CPU模块。产品配置灵活，在满足不同需求的同时，又可大限度地控制成本，是小型自动化系统的理想选择。

（2）选件扩展，配置灵活

西门子S7-200 SMART PLC新型的信号板设计，在不额外占用控制柜空间的前提下，可实现通信端口、数字量通道、模拟量通道的扩展，其配置更加灵活。

（3）以太互联，经济便捷

CPU模块的本身集成了以太网接口（经济型CPU模块除外），用一根以太网线，便可以实现程序的下载和监控，省去了购买专用编程电缆的费用；同时，强大的以太网功能，可以实现与其它CPU模块、触摸屏和计算机的通信和组网。

SINAMICS系列驱动器是西门子公司推出的新型驱动产品，它应用范围很广，适用于工业领域的机械和设备制造。SINAMICS系列驱动产品提供的解决方案可以应对下列驱动应用：

流程工业中泵和风机等的基本应用。

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浔之漫智控技术（上海）有限公司（sqw-xzm-ssm）

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 离心机、挤出机、升降机、传送带和运输等设备中的单轴驱动应用。

 纺织机械、塑料机械和造纸机械以及轧钢等设备中的多轴驱动系统应用。

机床、包装机械和印刷机械等的高动态伺服驱动系统应用。

SINAMICS系列驱动产品主要分为V系列、G系列、S系列以及DCM系列。

SINAMICS V系列是基础性能的驱动产品，它的特点是易于安装、易于使用，并且投入成本与运行成本都较低，操作简便，应用环境简单。

SINAMICS G系列是标准性能的驱动产品，它的特点是能够拖动感应电动机实现各种标准应用，这些应用对电动机的转速的动态性能要求不太高，应用环境较复杂。

SINAMICS S系列是高性能的驱动产品，它的特点是能够拖动感应电动机和同步步电动机完成难度系数更高的应用，这些应用有着高动态性能和高精度要求，应用环境为复杂。

SINAMICS DCM（6RA80）是新一代的直流调速器，是一款既可用于基本应用、也可用于要求苛刻的直流应用的调速器系统。它不但保留了上一代SIMOREG DC MASTER的优点，而且将许多以交流技术而的SINAMICS工具和组件用在了直流技术中，与以往产品相比更具有通用性和可扩展性。

1.1.2 SINAMICS产品与全集成自动化（TIA）

SINAMICS系列驱动产品是西门子公司“全集成自动化（TIA）”的核心组成部分。SINAMICS产品在组态、数据管理以及与上层自动化系统通信等方面的集成性，可确保其与SIMATIC、SIMOTION和SINUMERIK控制系统组合使用时成本低廉

SINAMICS S120是一种带有V/f控制、矢量控制和伺服控制功能的模块化传动系统，可用于实现单机或多机变频调速的传动应用，也可用于实现单轴或多轴的运动控制。

SINAMICS S120还可对所有的传动轴进行转速和转矩控制，并执行其他智能驱动功能。

SINAMICS S120可以使用STARTER、SCOUT软件进行调试，其中SCOUT软件还可用来调试SIMOTION，而STARTER软件相当于SCOUT软件的一部分，STARTER软件不能用来调试SIMOTION

SINAMICS S120的上位控制器可以是SIMOTION P、SIMOTION C、SIMATIC HMI、数控系统以及P LC等。

SINAMICS S120的通信方式可以是PROFIBUS-DP或PROFINET（这里可以统称为PROFIdrive）。

SINAMICS S120产品功率范围覆盖0.12～4500kW，可实现几乎所有控制要求苛刻的驱动应用。

SINAMICS S120可以用于驱动西门子整个低压电动机系列的传动产品，也可以用于驱动第三方的电动机。

SINAMICS S120变频调速柜组配备的机柜组非常适合安装于各个生产环节，其总功率可达4500kW。通过标准化的接口，可快速地将这些变频调速装置随意连接，组成应对多电动机复杂驱动的各种解决方案。

1.1.4 SINAMICS S120驱动系统的特点1. 模块化系统，适用于要求苛刻的驱动任务

SINAMICS S120可以胜任各个工业应用领域中要求苛刻的驱动任务，并因此设计为模块化的系统组件。大量部件和功能相互之间具有协调性，用户因此可以进行组合使用，以构成佳方案。可以使用组态工具SIZER进行选型和驱动配置的优化计算。

丰富的电动机型号使SINAMICS S120的功能更加强大。不管是扭矩电动机、同步电动机、异步电动机或直线电动机，都可以获得SINAMICS S120的佳支持。2. 配有中央控制单元的系统架构

在SINAMICS S120上，驱动器的智能控制、闭环控制都在控制单元中实现，它不仅负责矢量控制、伺服控制，还负责V/f控制。另外，控制单元还负责所有驱动轴的转速控制、转矩控制，以及驱动器的其他智能功能。各驱动轴的互联可在一个控制单元内实现，并且只需在STARTER调试软件中进行组态即可。3. 多种功能提升运行效率

1）基本功能：转速和转矩控制、伺服定位功能。

2）智能启动功能：电源中断后自动重启。

3）BICO互联技术：可以根据功能的需要，灵活地重组连接驱动器的各种参数。

4）安全集成功能：低成本实现安全标准。

5）可控的整流和回馈：避免在进线侧产生噪声、控制电动机制动时产生的再生回馈能量，提高进线电压波动时的适用性。4. SINAMICS S120部件之间的数字式接口DRIVE-CLiQ

DRIVE-CLiQ通用串行接口用于连接SINAMICS S120的主要组件，包含电动机和编码器。统一的电缆和连接器规格，可减少零件的种类和仓储成本。对于其他厂商的电动机，可使用转换模块将常规编码器信号转换成DRIVE-CLiQ。DRIVE-CLiQ电缆建议使用官方专用电缆，不推荐自行制作。

5. 所有组件都具有电子铭牌

每个组件都有一个电子铭牌，在进行SINAMICS S120驱动系统的组态时会起到非常重要的作用。它使得驱动系统的组件可以通过DRIVE-CLiQ电缆被自动识别。因此，在进行系统调试或系统组件更换时，就可以省掉数据的手动输入，使调试与维护变得更加安全、便捷。

该电子铭牌包含了相应组件的全部重要技术数据，例如：等效电路的参数和电动机集成编码器的参数。

除了技术数据之外，在电子铭牌中还包含物流数据，如订货号和识别码。由于这些数据既可以在现场获取，也能够通过远程诊断获取，所以在机器内使用的组件可以随时被**检测，使得维护工作得到了简化。

1.1.5 SINAMICS S120驱动系统的应用

SINAMICS S120驱动系统可广泛应用于各种需要调速或需要进行位置控制的场合。

SINAMICS S120 AC/AC单轴驱动系统，如控制单元CU310-2DP+功率模块PM340+编码器模块SMC20的架构，可应用于转炉炼钢工艺中的转炉倾动及氧枪升降的控制，使得转炉控制更加快速、平稳、可靠；也可应用于电梯中永磁同步电动机的驱动控制，使产品性能和电梯乘坐舒适度满足客户要求，同时，DCC编程和BICO互联功能的加入也大大提高了系统功能的灵活性和可扩展性。

SINAMICS S120 DC/AC多轴驱动系统，如智能型电源模块（SLM）+电动机模块[1]的架构，可应用于高炉炼铁工艺中高炉上料主卷扬机的控制，使得主卷扬机能够频繁起动、制动、停车、反向，调速范围广，运行快速平稳，系统工作可靠；也可应用于热轧生产过程中的横切机组控制，电动机模块均配置编码器模块SMC30，大大减少了柜体的数量，通过控制单元CU320通信减少了DP从站的数量，从而减少了故障率；还可应用于热轧生产过程中的钢卷托盘运输控制，采用矢量控制，模块之间通过DRIVE-CLiQ电缆连接，使得控制系统的控制方式更灵活、投资更少、维护更容易。

SINAMICS S120集成了基本定位功能，可使设备通过内部预先编写好的程序步或外部控制系统来实现复杂的定位。SINAMICS S120支持动态伺服控制功能（DSC），其位置环在驱动器中（速度值由驱动器而不是上级控制器生成），使得位置控制的快速性和稳定性更好。

SINAMICS S120还集成了安全功能，可实现安全扭矩关断、安全抱闸、安全停止、安全操作停止、安全方向监控、安全速度监控及安全限位等功能。

SIMOTION是一个以SINAMICS S120为基础的全新的运动控制器，它集逻辑控制、工艺PID控制、运动控制于一体。既能实现逻辑和运算控制功能，又能实现PID、角同步、电子齿轮、电子凸轮等复杂的运动控制功能，使P LC逻辑控制、PID功能及运动控制功能完美地集成在一个系统中，大大简化了编程工作，缩短了系统响应时间，也使系统的诊断更加容易。

SIMOTION的编程调试软件是SCOUT，它提供了丰富的控制指令和系统诊断功能。SIM-OTION硬件平台有SIMOTION P、SIMOTION C和SIMOTION D三种，分别适用于不同的应用场合。三种硬件平台可以单独工作，也可以在一个设备中互相配合。

SIMOTION C是基于SIMATIC S7-300设计的运动控制器。可以使用SIMATIC S7-300系列模块对SIMOTION C进行模块扩展。

SIMOTION P是一个基于PC的运动控制系统。PLC、运动控制和HMI功能与标准PC应用程序在同一平台上执行。