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SIMOTION – 適用于運動控制應用的可擴展系統(tǒng)平臺

SIMOTION 系統(tǒng)為自動控制任務（尤其是運動控制應用）構建了一個可擴展的系統(tǒng)平臺。

借助系統(tǒng)的可擴展性，可以實施經(jīng)濟的定制應用。

模塊化的 SIMOTION 軟件可實現(xiàn)完美集成，并且為自動控制過程的各個階段提供簡單易用的功能。

SIMOTION – 用于運行、工程和調試的軟件

SIMOTION 軟件分為以下幾類：

運行軟件

SIMOTION Kernel – 基本功能
SIMOTION Kernel 提供基本功能，是所有 SIMOTION 設備的組件。

SIMOTION 技術包
SIMOTION 技術包支持通過模塊化方式進行功能擴展。

SIMOTION IT – 維修和診斷功能
支持簡單的診斷、維修或 HMI 應用，無需使用 SIMOTION SCOUT。

配置軟件

• SIMOTION SCOUT 工程軟件（集成 STARTER 調試工具）
• CamTool 可選包（凸輪編輯器）
• 驅動控制圖 (DCC) 可選包

SCOUT 工程系統(tǒng)擁有多種高性能工具，可以為機器自動控制領域需要的所有工程步驟提供簡單而又佳的支持。

SIMOTION CamTool 作為可選包提供，可輕松創(chuàng)建凸輪信號。

借助可選的驅動控制圖包，可通過預定義的功能塊（驅動控制塊，DCB）以圖形化的方式輕松配置各種技術功能。 SCOUT TIA（TIA Portal 中的 SIMOTION）沒有該功能。

SCOUT 組態(tài)系統(tǒng)可在 SIMATIC STEP 7 中使用，它具有集成數(shù)據(jù)管理和組態(tài)功能，或者可作為獨立組態(tài)工具使用。 SCOUT TIA（TIA Portal 中的 SIMOTION）包含在 SCOUT 的供貨范圍中，可在 TIA Portal V13 或其更高版本中使用。

輔助軟件

除 SIMOTION 軟件外，為方便在操作面板、觸摸面板或多功能面板以及 Panel PC 或 PC 系統(tǒng)中為 HMI 進行編程，還提供了其他標準軟件產品。

SIMATIC HMI 軟件

使用 SIMATIC WinCC（TIA 博途）和 SIMATIC WinCC 產品系列，SIMATIC HMI 提供整個 HMI 范圍的可視化和組態(tài)軟件。 
另見“自動化技術”、“SIMATIC HMI 操作控制和監(jiān)控系統(tǒng)”、“HMI 軟件”。

當前可供貨的第二代精智面板和基本面板可以用作 SIMOTION 的 HMI 面板。

HMI 工程組態(tài)有三種不同的可能性：

• SIMATIC WinCC（TIA Portal - 移植）
  在 TIA Portal 中，全部組態(tài)工作的進行全都基于 SCOUT TIA 和 SIMATIC WinCC。 為此，首先將在 STEP 7 V5.5 環(huán)境中用 SCOUT 創(chuàng)建的項目移植至 TIA 博途。 此后，全部后續(xù)組態(tài)步驟都采用集成式工程組態(tài)功能在這個 TIA Portal 項目中進行。
• SIMATIC WinCC（TIA Portal - 部分移植） 
  采用部分移植時，如前所述，采用 SCOUT 在 STEP 7 V5.5 環(huán)境中完成 SIMOTION CPU 的組態(tài)。 此后，HMI 相關數(shù)據(jù)被提供給 TIA Portal 中的某個設備代理，因此，僅 HMI 組態(tài)是在 TIA Portal 中進行。 SIMOTION CPU 的組態(tài)，如前所述，采用 SCOUT 在 STEP 7 V5.5 環(huán)境中進行。 這要求 SCOUT/SCOUT TIA V4.4（或更高版本）和不低于 V4.3 的 SIMOTION C、P 或 D CPU。
• SIMATIC NET：用于在 Windows 環(huán)境中通過 OPC 實施 HMI。

其他可選 SIMATIC 軟件

• SIMATIC Logon：用于在項目中進行用戶管理，支持驗證過程，可在制藥等行業(yè)應用。
• SIMATIC Version Trail：用于輕松完成項目的版本控制（需要 SIMATIC Logon）。

SIMOTION Utilities & Applications

免費提供的 SIMOTION Utilities & Applications DVD 是對 SIMOTION 軟件的補充，其中包含各種面向 SIMOTION 應用的有用信息和工具，以及 SIMOTION easyProject。

項目生成器 SIMOTION easyProject 支持將基本和模塊化的機器功能集成到 SCOUT 工程項目中。

經(jīng)濟地完成簡單 HMI 任務

對于數(shù)量結構有限的簡單應用，建議使用基本型 HMI，這種產品性價比高，運行快 ，操作直觀。

這些面板提供了明亮的顯示質量和高性能可視畫面，可顯著簡化機器設備的操作。您還可以通過完整靈活的解決方案在安裝、調試和工程期間節(jié)省寶貴的時間。

SIMATIC HMI 按鍵型面板

按鍵式面板可方便地作為操作面板使用，由于采取裝配式結構，易于安裝，可節(jié)省大量時間與。

所有帶燈按鈕均可自由配置，并配有五個彩色 LED（紅色、綠色、藍色、黃色和白色）。所有按鈕也可以防護等級 IP65 進行輕松刻字。背面有用于連接執(zhí)行器和傳感器的集成式 IO 端子。

SIMATIC HMI 精簡面板

精簡面板非常適合經(jīng)濟有效地執(zhí)行機器級的簡易可視化任務?；咎匦耘c功能以及極具吸引力的價格使其成為理想入門級設備。

提供有以下模塊：

• 按鍵式面板
  • SIMATIC HMI KP8/KP8F/KP32F
• 基本面板
  • 第二代標準型面板
  • 第一代標準型面板

SIMATIC NET 依賴這種可靠的技術。 在受電磁干擾的卻堅固耐用的業(yè)界環(huán)境下，通過連接超過兩百萬的用戶，西門子在全球已經(jīng)樹立了良好的信譽。

通過切換技術，其范圍幾乎不受任何限制。 另外，工業(yè)以太網(wǎng)提供了無線通訊選件，該選件能夠無縫集成到網(wǎng)絡結構。 這意味著，可隨時隨地獲取信息，通過工業(yè)無線局域網(wǎng)，可對企業(yè)內網(wǎng)/Internet 進行移動訪問。

通過數(shù)據(jù)通訊，工業(yè)以太網(wǎng)可在編程控制器之間，或在一臺可編程控制器與智能通訊方之間 （比如，PC） 的數(shù)據(jù)交換。

通過工業(yè)以太網(wǎng)，可在擴展型的線性、環(huán)形或星形組態(tài)中創(chuàng)建高性能通訊網(wǎng)絡。

• 按照 IEEE802.3（以太網(wǎng)）國際標準和 IEEE 802.11 a/b/g/h （無線 局域網(wǎng)），設計用于工業(yè)應用、直到現(xiàn)場級的一種單元網(wǎng)絡
• 使自動化部件彼此連接，并連接到工控機和工作站以及無線通訊部件，可提供同機種和異機種通訊。
• PROFINET 是用于實現(xiàn)自動化的工業(yè)以太網(wǎng)標準，它以標準以太網(wǎng)(IEEE 802.3)為基礎，可連接從現(xiàn)場級一直到管理層的各種設備。
• 可實現(xiàn)范圍廣泛的開放式網(wǎng)絡解決方案
• 傳輸性能高，速度高達 10 Gbit/s
• 將常規(guī) IT 功能（如網(wǎng)絡器和電子郵件）集成到自動化系統(tǒng)中
• 采用 SIMATIC NET 安全產品（帶有 Security Integrated 的 SIMATIC NET CP、SCALANCE S 和 SCALANCE M）的工業(yè)安全解決方案，尤其適用于工業(yè)自動化

通訊環(huán)境中的工業(yè)以太網(wǎng)

以太網(wǎng)

來自辦公領域的 LAN 標準。

目前，以太網(wǎng)的市場占有率已超過 90%，并有上升趨勢，已成為當今世界各地局域網(wǎng)（LAN）應用中的網(wǎng)絡。 此基帶 LAN 規(guī)范是在 20 世紀 70 年代開發(fā)出來的，并在國際標準 IEEE 802.3 中實現(xiàn)了標準化。以太網(wǎng)繼續(xù)迅速發(fā)展，并在所有速度范圍和應用領域內確立了自身地位。

重要事件包括：

• 數(shù)據(jù)傳輸性能幾乎可以無限制、極其容易地進行伸縮，原因在于：
  • 交換技術，全雙工，冗余
  • 持續(xù)上升的數(shù)據(jù)速率（10/100 Mbit/s、1/10 Gbit/s）
• 高度的網(wǎng)絡可用性，是因為：
  • 可擴展現(xiàn)有的設備而不影響其運行。
  • 網(wǎng)絡結構可具有任何拓撲結構形式，可對單個網(wǎng)絡組建的故障加以補償（例如，通過快速生成樹協(xié)議）
• 兼容協(xié)議擴展，例如，通過使用 VLAN 來支持虛擬子網(wǎng)和優(yōu)先數(shù)據(jù)流量
• 結構化布線設計
  • 標準化連接技術
  • 采用預組裝雙絞線電纜，連接極為簡便
  • 玻璃光纖電纜適用于長距離連接、設備干擾嚴重的區(qū)域以及建筑物間的布線

以太網(wǎng)成為各種網(wǎng)絡協(xié)議（如 TCP/IP）的基礎。TCP/IP 負責在 LAN 之間傳輸數(shù)據(jù)，它構成了 IT （如 Internet）的基礎。另外，還可輕松集成各種不同的 LAN 技術，如帶有無線 LAN 的以太網(wǎng)。

很多供應商都可提供用于辦公區(qū)域的以太網(wǎng)組件，但它們不是總能滿足工業(yè)領域的特定要求。

為了對以太網(wǎng)網(wǎng)絡進行規(guī)劃、運行和維護，在全球范圍內提供了充分勝任的人員。

工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)標準型以太網(wǎng)。

以太網(wǎng)廣泛地用于辦公領域及其相關技術和知識的廣泛普及，使得工業(yè)領域關注該技術。為了對這些網(wǎng)絡進行改造，使它們可以適應工業(yè)環(huán)境中經(jīng)常性出現(xiàn)的極其苛刻的要求，西門子公司極大地提高了它們的工業(yè)能力、可用生、可靠性和實時性能，并進一步推出了可靠耐用的連接技術。這導致了“工業(yè)以太網(wǎng)”的出現(xiàn)。西門子公司的所有工業(yè)以太網(wǎng)設備的使用都極其容易。無需任何專業(yè) IT 知識，即可以完成實施支持。

通過針對環(huán)境惡劣的工業(yè)應用進行相應添加，西門子已證明以太網(wǎng)也可在這些應用中成功使用。這種方法不僅已一致而成功地應用于工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFINET，而且還應用于工業(yè) WLAN。

符合 IEEE 802.3 的工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是一種功能強大的網(wǎng)絡，兼容于 IEEE 802.3 標準（以太網(wǎng)），面向工業(yè)型應用。它可確保將廣泛的應用領域（如辦公與生產）進行相互聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)以太網(wǎng)利用了以太網(wǎng)技術，并通過以下措施對其進行強化以可以用于工業(yè)領域：

• 適合在惡劣工業(yè)環(huán)境中（塵土、水分、極端溫度、沖擊負荷、振動）使用的網(wǎng)絡組件
• 可現(xiàn)場裝配、可靠耐用且簡單的連接技術
  • 采用 RJ45 技術的 FastConnect 布線系統(tǒng)
  • 現(xiàn)場POF 和 PCF 光纖電纜組合
• 通過冗余的故障安全型網(wǎng)絡
• 通過冗余設計實現(xiàn)故障安全設備和冗余電源
• 將自動化組件（控制器和現(xiàn)場設備）相互連接或連接到 PC 和工作站
• 自動化組件間實現(xiàn)通訊，并可進行符合 TCP/IP 標準的開放式通訊
• 按照 IEEE 802.11 方便地連接到無線 LAN 和工業(yè)無線 LAN (IWLAN) 網(wǎng)絡
• 以工業(yè)信息安全方案的形式表現(xiàn)的、專門針對工業(yè)自動化而設計的信息安全解決方案

在適合工業(yè)應用的以太網(wǎng)組件方面，西門子將重點放在后續(xù)產品的兼容性以及長達 10 年的供應時間上面。

PROFINET

用于自動化系統(tǒng)的開放性工業(yè)以太網(wǎng)標準

全球（2012 年底）范圍內所安裝的 PROFINET 節(jié)點已超過 600 萬個，這使得 PROFINET 成為自動化領域內的跨供應商工業(yè)以太網(wǎng)標準 (IEC 61158/61784)。

PROFINET 通過加快生產過程、提高生差率和提高工廠可用性來推動公司的成功。

產品優(yōu)勢一覽：

網(wǎng)絡診斷

網(wǎng)絡中出現(xiàn)的故障，不僅導致設備操作員無法訪問現(xiàn)場設備，而且，還常常意味著這些設備不再可以相互通信。壞的情形下，這會導致生產停機。SINEMA Server 網(wǎng)絡監(jiān)控軟件專門針對工業(yè)應用而開發(fā)，可以早期檢測并查明這類問題。

生產性網(wǎng)絡中，以太網(wǎng)設備節(jié)點的數(shù)量日益增多。維護或生產笥停機期間長時間、費時費力地搜索大型工業(yè)網(wǎng)絡中的故障是一種無法預見的成本動因，必須盡可能地避免。因此，對于每一個高效的生產系統(tǒng)來說，基于以太網(wǎng)的生產性網(wǎng)絡在整個診斷期間保持良好的網(wǎng)絡透明性是必不可少的屬性之一。

但是，借助合適的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（例如，專門針對工業(yè)應用而設計的 SINEMA Server）可以早期發(fā)現(xiàn)問題，從而可以適時采取相應的措施。

運行期間，即使僅僅出現(xiàn)了一個網(wǎng)絡故障，相互連接的各個網(wǎng)絡節(jié)點也可能很快產生大量報警。拓撲知識和各個網(wǎng)絡節(jié)點診斷值，共同構成了快速識別并且排除網(wǎng)絡故障的原因的決定性因素。采用完整、真實的網(wǎng)絡圖，可以分析可能存在的電纜缺陷或設備故障。設計高可用性應用時，它尤其有幫助作用。

它所構成的系統(tǒng)，多年以來已經(jīng)成為 IT 領域網(wǎng)絡可用性不可或缺的組成因素，現(xiàn)在，也日益成為生產性環(huán)境極有價值的補充。

SINEMA Server 軟件具備自動拓撲識別、連續(xù)網(wǎng)絡監(jiān)控、豐富的診斷功能和報告功能，可以為工業(yè)網(wǎng)絡提供大程度的透明性。

關鍵性應用簡介：

• 對網(wǎng)絡進行自動歸檔
  對于您已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)的自動化系統(tǒng)，相關文檔是否完備？是否過時 ?
• 與應用相關的網(wǎng)絡結構和可視化：
  您是否可以簡便地以圖形方式概覽工廠網(wǎng)絡中的全部設備 ?
• 報告和網(wǎng)絡中的變化和故障
  工廠運行期間，是否可以收到新的設備和網(wǎng)絡故障有關的通知 ?
• 分析網(wǎng)絡中的變化和故障
  偶發(fā)性網(wǎng)絡故障是否曾經(jīng)導致了工廠停產 ?
• 網(wǎng)絡診斷功能集成至 HMI/SCADA：
  你是否也使用 HMI SCADA 系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài) ?
• 針對設備和用戶調整監(jiān)控功能：
  您是否可以針對具體的設備和用戶調整網(wǎng)絡診斷功能 ?

不同性能范圍的標準 CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

• CPU 412-1 和 CPU 412-2:
  用于中等性能范圍的小型設備。
• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有對編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設備。
• CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
  滿足高端性能要求。
• CPU 417-4 DP:
  滿足高端的性能要求。

CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特點:

• 功能強大的處理器：
  CPU 對每個二進制指令的執(zhí)行時間可短到 0.75 μs。
• CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 144 KB); 
  CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 256 KB); 
  快速 RAM 用于執(zhí)行部分用戶程序
• 靈活擴展：
  高 65536 個數(shù)字量以及 4096 個模擬量輸入/輸出。
• MPI多點接口：
  通過 MPI，可將多 32 個站連成簡單網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸速率高達 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之間建立多 16 個連接。
• 模式選擇開關：
  波動開關設計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的120個故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進行診斷。可以對輸入數(shù)目進行設定。
• 實時時鐘：
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲卡：
  用于擴展內置的裝載存儲器。存儲在裝載存儲器中的信息包括S7-400參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要2倍的存儲空間。其結果是：
  • 內置裝載存儲器的容量顯著提高，因此，基本上不需要存儲器卡。

CPU 412-2 還具有：

• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
• 組合式配置：
  SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50 170規(guī)范。

CPU 414F-3 PN/DP 是可滿足中等性能范圍中有較高要求的 CPU。他們可以滿足對程序容量和處理速度有較高要求的應用．故障安全型自動化系統(tǒng)設計，可提高工廠的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能夠作為主站或從站直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。

可通過 IF 964-DP 接口模塊連接一個附加的 DP 主站系統(tǒng)。

對于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交換機功能允許外部訪問兩個 PROFINET 端口。除分層網(wǎng)絡拓撲結構之外，還可以在新型 S7-400 控制器中創(chuàng)建總線形結構。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能強大的處理器： 
  CPU 執(zhí)行每條二進制指令時間僅為 0.045 μs。
• 4 MB RAM（其中程序和數(shù)據(jù)各使用 2 MB）；
  用于執(zhí)行用戶程序的快速 RAM。
• 靈活擴展：
  多達 131072 點數(shù)字量和 81932 點模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點接口： 
  通過 MPI，可在高達 12 Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含多 32 個站的簡單網(wǎng)絡。 CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立多 32 個連接。
• 模式選擇開關：
  撥動開關設計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進行診斷?？梢詫斎霐?shù)目進行設定。
• 實時時鐘： 
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲卡：
  用于對集成的裝載存儲器進行擴展。存儲在裝載存儲器中的信息包括 S7-400 參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要 2 倍的存儲空間。其結果是：
  
  • 內置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡?？墒褂?RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
  混合組態(tài)：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50170規(guī)范。
• 附加模塊插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板進行連接到一個附加的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。
• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）：
  
  • PROFINET I/O，可連接 256 個 IO 設備
  • PROFINET CBA（基于組件的自動化）