西门子代理商2024已更新

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浔之漫智控技术（上海）有限公司 

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工控入门：西门子SIMATIC产品一览 S7-200/300/400/1200/1500

前言

SIMATIC是西门子自动化系列产品品牌统称，来源于SIEMENS +Automatic（西门子+自动化），涵盖了从PLC、工业软件到HMI。SIMATIC控制器从S3系列发展到S7系列，已经成为中国自动化用户Zui为信赖和熟知的品牌。

SIMATIC包括SIMATIC控制器、SIMATIC PG和PC等变成设备，SIMATICHMI人机界面，SIMATIC DP以及SIMATIC NET等。

1SIMATIC PLC产品线

PLC（Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。

1.1总览

SIMATIC S7 PLC是在S5系列PLC基础上与1995年陆续推出的Zui新一代控制器，具有模块化、无风扇的结构。

下图从应用复杂性、控制器性能、接口3个方面对SIMATIC PLC产品进行了一个明确的分类：

1.2 PROFIBUS DP/485系列

S7-200（已停产）

产品定位：小型PLC系统（256点以下）

组态软件：Step7 Microwin4.0 Sp9（Zui新）

支持语言：LD、IL、FBD

简述：整体式结构小型PLC。一度在中国市场上很流行，适用于各行各业中的检测、监测及控制的自动化，极具性价比。教学用PLC型号之一。

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7-200还具备丰富的扩展模块，如IO模块、定位模块、称重模块、通信模块。

IO模块：有数字量输入/输出扩展模块和模拟量输入/输出扩展模块

定位模块：用于位置控制

称重模块：用于测量实际的重量值

通信模块：有总线扩展模块、以太网扩展模块、电话接口扩展模块、无线扩展模块。

不同规格的CPUZui大扩展能力受到了一定限制，低配CPU如CPU 211甚至不允许扩展。

S7-300（部分型号停产）

产品定位：中型PLC系统（256-1024点）

组态软件：STEP7 V5.5 SP2（Zui新）或Portal STEP7

简述：相比于S7-200，具备更的模块化结构设计（CPU模块、I/O模块和电源模块分离，提出机架概念），更多的编程语言支持以及更具差异化的编程理念。

标准型面向生产制造领域；

紧凑型根据不同型号分别集成了IO、通信接口以及技术、测量、PID控制、定位控制等功能。

故障安全系统在故障发生时会立即达到安全状态，以避免事故和损害。

T-CPU不许要增加额外的运动控制面板，即能通过PROFIBUS-DP总线组成分布式的伺服控制系统。

S7-300的CPU模块基本参数见下：

其组成结构包括：

导轨：是安装各类模块的机架。S7-300采用背板总线方式将各模块从物理上和电气上连接起来。

电源模块（PS）：它与CPU模块和其它信号模块之间通过电缆连接，而非背板总线连接。

CPU模块

接口模块（IM）：用于机架扩展

信号模块（SM）：有DI/DO模块和AI/AO模块

功能模块（FM）：有驱动定位模块、电子凸轮控制模块、步进电机定位模块、伺服电机定位模块、智能位控模块等。

通信处理器模块（CP）

S7-400（部分型号停产）

产品定位：大型PLC系统（1024点以上）

组态软件：STEP7 V5.5 SP2（Zui新）或Portal STEP7

简述：继承了S7-300的特性，并具备更加强大的性能。与S7-200进行比较时，后二者往往并列表示（S7-300/400，因其设计理念相同）。

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1.3 PROFINET TCP/IP系列

S7-200SMART

产品定位：小型PLC系统（256点以下）

组态软件：STEP 7- Micro/WIN SMART

简述：面向中国市场的S7-200升级版，缺乏新意，Zui大的改变大概是标配以太网口。从西门子官方的主推力度来看，其前景显然不如S7-1200。

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S7-1200

产品定位：小型PLC系统（256点以下）

组态软件：SIMATIC STEP 7 Basic

简述：同S7-200/200SMART类似的紧凑型结构化设计，是单机小型自动化系统的完美解决方案。S7-1200的设计注重了控制器、人机界面和软件间的无缝集成以及完美互动。

S7-1200的主要设计目的是弥补S7-200系列产品的不足，以及与S7-300系列产品进行良好的衔接。

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S7-1500
产品定位：中大型PLC系统（256点以上）
组态软件：
简述：SIMATIC产品线中的Zui强PLC，具备卓越的系统性能，可完美接替S7-300/400的工作，其运动控制功能更是傲视群雄。在外观上，其Zui大特点是装配了一块显示屏，用于显示CPU运行状态和故障信息等。

1.4关于S7-200、S7-200 smart和S7-1200的区别

待补充

2 SIMATIC HMI产品线

HMI（Human MachineInterface，人机界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

2.1总览

SIMATICHMI主要有3个系列的产品：精简面板、精彩面板和精智面板。考虑到高昂的售价，HMI中低端市场正逐渐被以MCGS、威纶通为首的国产厂商所占据，从这个角度来看，似乎西门子系面板的竞争力正在被削弱。

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2.2 HMI简述

Basic Panel（精简面板系列）
产品定位：经济HMI设备
组态软件：SIMATIC WinCC Basic
简述：通常带有实体按钮，适用于规模较小但对性价比要求较高的简单应用。
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SMART LINE（精彩面板系列）

产品定位：标准HMI设备

组态软件：WinCC flexible

简述：性能中规中矩，提供了人机界面的标准功能。SMART LINE在HMI产品线的定位大概同S7-200SMART在PLC产品线的定位，而精简和精智更像是同一个系列（皆可使用Portal进行组态）。

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Comfort Panel（精致面板系列）
产品定位：高端HMI设备
组态软件：SIMATIC WinCC Comfort
简述：与精彩面板系列相比，拥有更多的接口、更强大的性能以及组态功能（数据记录、配方等），可满足设备级的各种高可视化要求。

3 SIMATIC 工业软件产品线

“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。

值得一提的是西门子工业软件产品兼容性极其糟糕。

3.1 PLC组态软件

STEP7系列

STEP7是PLC组态软件，具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。

STEP7有两大分类：STEP7经典版和STEP7博途版，简单来讲经典版是早期推出的独立运行的软件，而博途版则是后期推出并被集成进博途软件中。通常，串口时代的PLC系列支持STEP7经典版和STEP7博途版（如S7-300/400；S7-200/200SMART除外，此款产品定位特殊，只推出了经典版），而网口时代的PLC系列则只有博途版。目前使用STEP7博途版已成主流，性能更强劲，且官方支持力度更大。

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STEP7拥有多个版本，下述列举的版本中包含了STEP7经典版和STEP7博途版（博途版也分为多个版本）：

Step7 Basic——针对于西门子Zui新的S7-1200系列的编程软件，其中可以包含S7-1200专用的触摸屏进行组态，也可以对1200专用1的伺服进行设定。

Step7——S7-300/400的编程软件，编程方式仅局限于LAD，STL，FBD。

Step7ProFessional——内部包含有Step7，并含有Graph,HiGraph,SCL以及模拟器PLCSIM。

Step7 Lite——受限制的Step7版本，仅可以使用该版本组态本地机架，不可组态网络。

Step7 Micro——西门子S7-200的编程软件。

3.2 HMI组态软件

WinCC flexible系列

WinCCflexible与WinCC十分类似，都是组态软件，而前者基于触摸屏，后者基于工控机。

WinCCflexible本身属于经典版，而WinCC则拥有经典版和博途版，只WinCC博途版只用于HMI组态，相当于WinCCflexible博途版。精简和精智面板支持经典版和博途版，而精彩面板则只有经典版（同样是因为产品定位原因）。

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WinCC flexible同样拥有多个版本，此处仅列举经典版：

按推出的时间顺序进行排列：

WinCC flexible SMART V3

WinCC flexible 2008

WinCC flexible 2007

WinCC flexible 2005

WinCC flexible 2004

按产品定位进行排列：

WinCC flexible 2008 Compact

WinCC flexible 2008 Standard

WinCC flexible 2008 Advanced

3.3博途TIA Portal

TIA（Totally IntegratedAutomation，全集成自动化）博途将所有自动化软件工具集成在统一的开发环境中，它是shijiedi一款将所有自动化任务整合在一个工程设计环境下的软件。

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STEP7博途版分为Basic和Professional两个版本；

WINCC博途版分为Basic、Comfort、Advanced和Professional四个版本。

3.4 SCADA软件

SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制。由于各个应用领域对SCADA的要求不同，不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。

SIMATIC WinCC(Windows ControlCenter)–视窗控制中心，西门子Zui经典的过程监视系统，能为工业领域提供完备的监控与数据采集（SCADA）功能，远远超越传统SCADA系统的范畴。

在上文中已提及WinCC具有经典版和博途版两个版本，但作为SCADA软件，则只有WinCC符合该定义。

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3.5 DCS软件

DCS（Distributed ControlSystem，分散控制系统），其主要特征是它的集中管理和分散控制，至于说DCS与SCADA的区别，坦白说我分不清。

PCS7是西门子的DCS系统，我只用过ABB的WinCS，对于PCS7相当陌生，这里我就非常不严谨的用WinCS类比PCS7，因为DCS的内核都是差不多的。PCS7基于过程自动化，从传感器、执行器到控制器，再到上位机，自下而上形成完整的TIA（全集成自动化）架构。主要包括Step7、CFC、SFC、SimaticNet和WinCC以及PDM等软件，组态对象选用S7-400高端CPU，一般应用于钢铁和石化等行业。

我对于DCS和SCADA软件的使用程度较浅，个人感觉其实DCS相当于WinCC+Step7（实际上远不如此），这是因为DCS也能进行PLC组态和工控机监控画面组态（WinCS的使用角度），之不能等同，可以引用以下这段话：

PCS7并不等同于Step7+WinCC，PCS7中的OS中的很多模板和画面都是在Step7中用CFC和SFC自动生成的，变量记录和报警记录也都是由Step7中编译传送到WinCC中去的，并不需要象使用普通WinCC那样手动组态画面、变量记录和报警记录。

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版权声明：本文为CSDN博主「田凫。」的原创文章，遵循CC 4.0BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接：https://blog.csdn.net//article/details/107731627

PLC的工作原理是什么

PLC种类很多，但结构大同小异，典型的PLC控制系统组成方框图如图1-5所示。在组建PLC控制系统时，需要给PLC的输入端子连接有关的输入设备（如按钮、触点和行程开关等），给输出端子接有关的输出设备（如指示灯、电磁线圈和电磁阀等）。如果需要PLC与其他设备通信，可在PLC的通信接口连接其他设备；如果希望增强PLC的功能，可给PLC的扩展接口接上扩展单元。

图1-5 典型的PLC控制系统组成方框图

1.3.2 PLC内部组成单元说明

从图1-5可以看出，PLC内部主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口、通信接口和扩展接口等组成。

1. CPU

CPU又称中央处理器，它是PLC的控制中心，它通过总线（包括数据总线、地址总线和控制总线）与存储器和各种接口连接，以控制它们有条不紊地工作。CPU的性能对PLC工作速度和效率有很大的影响，故大型PLC通常采用高性能的CPU。

CPU的主要功能有：

①接收通信接口送来的程序和信息，并将它们存入存储器。

②采用循环检测（即扫描检测）方式不断检测输入接口送来的状态信息，以判断输入设备的输入状态。

③逐条运行存储器中的程序，并进行各种运算，再将运算结果存储下来，通过输出接口输出，以对输出设备进行有关控制。

④监测和诊断内部各电路的工作状态。

2. 存储器

存储器的功能是存储程序和数据。PLC通常配有ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）两种存储器，ROM用来存储系统程序，RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。

系统程序由厂家编写并固化在ROM存储器中，用户无法访问和修改系统程序。系统程序主要包括系统管理程序和指令解释程序。系统管理程序的功能是管理整个PLC，让内部各个电路能有条不紊地工作。指令解释程序的功能是将用户编写的程序翻译成CPU可以识别和执行的程序。

用户程序是由用户编写并输入存储器的程序，为了方便调试和修改，用户程序通常存放在RAM中，由于断电后RAM中的程序会丢失，RAM专门配有后备电池供电。有些PLC采用EEPROM（电可擦写只读存储器）来存储用户程序，由于EEPROM存储器中的信息可使用电信号擦写，并且掉电后内容不会丢失，采用这种存储器后可不要备用电池。

3.输入/输出接口电路

输入/输出接口电路（即输入/输出电路）又称I/O接口电路或I/O模块，是PLC与外围设备之间的连接桥梁。PLC通过输入接口电路检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，PLC又通过输出接口电路对输出设备进行控制。

PLC的I/O接口能接收的输入和输出信号个数称为PLC的I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之

PLC外围设备提供或需要的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU只能处理标准电平信号，I/O接口要能进行电平转换；为了提高PLC的抗干扰能力，I/O接口一般采用光电隔离和滤波功能；为了便于了解I/O接口的工作状态，I/O接口还带有状态指示灯。

（1）输入接口电路

PLC的输入接口电路分为数字量输入接口电路和模拟量输入接口电路。数字量输入接口用于接收“1、0”数字信号或开关通断信号，又称开关量输入接口；模拟量输入接口用于接收模拟量信号（连续变化的电压或电流）。模拟量输入接口通常采用A/D转换电路，将模拟量信号转换成数字信号。数字量输入接口电路如图1-6所示。

当闭合按钮SB后，24V直流电源产生的电流流过I0.0端子内部电路，电流途径是24V正极→按钮SB→I0.0端子入→R1→发光二极管VD1→光电耦合器中的一个发光二极管→1M端子出→24V负极，光电耦合器的光敏管受光导通，这样给内部电路输入一个ON 信号，即I0.0端子输入为ON（或称输入为1）。由于光电耦合器内部是通过光线传递的，故可以将外部电路与内部电路进行有效的电气隔离。

输入指示灯VD1、VD2用于指示输入端子是否有输入。R2、C为滤波电路，用于滤除输入端子窜入的干扰信号，R1为限流电阻。1M端为同一组数字量（如I0.0～I0.7）的公共端。从图1-6中不难看出，DC24V电源的极性可以改变（即24V也可以正极接1M端）。

图1-6 数字量输入接口电路

（2）输出接口电路

PLC的输出接口电路也分为数字量输出接口电路和模拟量输出接口电路。模拟量输出接口电路通常采用D/A转换电路，将数字量信号转换成模拟量信号；数字量输出接口电路采用的电路形式较多，根据使用的输出开关器件不同可分为：继电器输出型接口电路、晶体管输出型接口电路和双向晶闸管输出型接口电路。

图1-7所示为继电器输出型接口电路。当PLC内部电路输出ON信号（或称输出为ON）时，会输出电流流经继电器KA线圈，继电器常开触点KA闭合，负载有电流通过，电流途径是DC电源（或AC电源）的一端→负载→Q0.1端子入→内部闭合的继电器KA触点→1L端子出→DC电源（或AC电源）的另一端。R2、C和压敏电阻RV用来吸收继电器触点断开时负载线圈产生的瞬间反峰电压。由于继电器触点无极性，输出端外部电源可以是直流电源，也可以是交流电源。

继电器输出型接口电路的特点是可驱动交流或直流负载，允许通过的电流大，但其响应时间长，通断变化频率低。

图1-7  继电器输出型接口电路

图1-8所示为晶体管输出型接口电路，它采用光电耦合器与晶体管配合使用。当PLC 内部电路输出ON信号（或称输出为ON）时，会输出电流流过光电耦合器的发光管使之发光，光敏管受光导通，晶体管VT的G极电压下降。由于VT为耗尽型P沟道晶体管，当G极为高电压时截止，为低电压时导通，光电耦合器导通时VT也导通，相当于1L 、Q0.2端子内部接通，有电流流过负载，电流途径是DC电源正极→负载→1L 端子人→导通的晶体管VT→Q0.2端子出→DC电源负极。由于晶体管有极性，输出端外部只能接直流电源，并且晶体管的漏极只能接电源正极，源极接电源的负极。

晶体管输出型接口电路反应速度快，通断频率高（可达20～200kHz），但只能用于驱动直流负载，且过流能力差。

图1-8  晶体管输出型接口电路

图1-9所示为双向晶闸管输出型接口电路，它采用双向晶闸管型光电耦合器。当PLC 内部电路输出ON信号（或称输出为ON）时，会输出电流流过光电双向晶闸管内部的发光管，内部双向晶闸管受光导通，电流可以从上往下流过晶闸管，也可以从下往上流过晶闸管。由于交流电源的极性是周期性变化的，晶闸管输出接口电路外部通常接交流电源。

双向晶闸管输出型接口电路的响应速度快，动作频率高，一般用于驱动交流负载。

图1-9 双向晶闸管输出型接口电路

4.通信接口

PLC配有通信接口，可通过通信接口与编程器、打印机、其他PLC、计算机等设备实现通信。PLC与编程器或写入器连接，可以接收编程器或写入器输入的程序；PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等打印出来；PLC与人机界面（如触摸屏）连接，可以在人机界面直接操作PLC或监视PLC工作状态；PLC与其他PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制；PLC与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。

5.扩展接口

为了提升PLC的性能，增强PLC的控制功能，可以通过扩展接口给PLC增加一些专用功能模块，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。

6. 电源

PLC一般采用开关电源供电，与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强PLC的电源对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值±15%的范围内波动。有些PLC还可以通过端子向外提供直流24V稳压电源。

1.3.3 PLC的工作方式

PLC是一种由程序控制运行的设备，其工作方式与微型计算机不同。微型计算机运行到结束指令时，程序运行结束；PLC运行程序时，会按顺序依次逐条执行存储器中的程序指令，当执行完Zui后的指令后，并不会马上停止，而是又从头开始执行存储器中的程序，如此周而复始，PLC的这种工作方式称为循环扫描方式。

PLC的一般工作过程如图1-10所示。

图1-10 PLC的一般工作过程

PLC通电后，进行系统初始化，将内部电路恢复到初始状态，进行自我诊断检测内部电路是否正常，以确保系统能正常运行，诊断结束后对通信接口进行扫描，若接有外部设备则与之通信。通信接口无外设或通信完成后，系统开始进行输入采样，检测输入端的输入状态（输入端外部开关闭合时输入为ON，断开时输入为OFF），并将这些状态值写入输入映像寄存器（也称输入继电器）。开始从头到尾执行用户程序，程序执行结束后，将得到的输出值写入输出映像寄存器（该过程称为输出刷新），输出映像寄存器通过输出电路使输出端内部的硬件继电器、晶体管或晶闸管导通或断开，从而产生控制输出。以上过程完成后，系统又返回，重新开始自我诊断，以后不断重复上述过程。

PLC有两个工作状态RUN（运行）状态和STOP（停止）状态。当PLC工作在RUN状态时，系统会执行用户程序当PLC工作在STOP状态时，系统不执行用户程序。PLC正常工作时应处于RUN状态，而在向PLC写入程序时，应让PLC处于STOP状态。PLC的两种工作状态可通过面板上的开关切换。

PLC工作在RUN状态时，自我诊断至输出刷新过程会反复循环执行，执行一次所需要的时间称为扫描周期，一般为1～100ms。扫描周期用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。

6ES7211-1BE40-0XB0CPU 1211C  AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI6ES7211-1AE40-0XB0 CPU1211C   DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI6ES7211-1HE40-0XB0 CPU1211C  DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI6ES7212-1BE40-0XB0 CPU1212C  AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI6ES7212-1AE40-0XB0 CPU1212C  DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI6ES7212-1HE40-0XB0  CPU1212C   DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI6ES7214-1BG40-0XB0CPU1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI6ES7214-1AG40-0XB0CPU1214C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI6ES7214-1HG40-0XB0CPU1214C  DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI6ES7215-1BG40-0XB0 CPU1215C  AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO6ES7215-1AG40-0XB0CPU1215C  DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO6ES7215-1HG40-0XB0 CPU1215C  DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO6ES7217-1AG40-0XB0CPU1217C  DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO6ES7221-1BF32-0XB0    SM1221数字量输入模块, 8 输入24V DC6ES7221-1BH32-0XB0SM1221 数字量输入模块, 16 输入24VDC6ES7222-1HF32-0XB0SM1222 数字量输出模块, 8输出继电器6ES7222-1BF32-0XB0SM1222数字量输出模块, 8输出24V DC6ES7222-1XF32-0XB0SM1222 数字量输出模块,8输出切换继电器6ES7222-1HH32-0XB0SM1222 数字量输出模块,16输出继电器6ES7222-1BH32-0XB0SM1222 数字量输出模块, 16输出24V DC