2.7　西門子自動化產品介紹

2.7.1　西門子PLC系列

德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設備制造商之一，其注冊商標SIMATIC（Siemens Automatic）即西門子自動化，是由一系列的部件組合而成的，包括SIMATIC PLC、PROFIBUS-DP分布式I/O、PROFINET I/O系統中的分布式I/O、SIMATIC HMI、SIMATIC NET和標準工具STEP 7等，其中PLC是它的核心部件。

西門子公司是全世界最大的生產PLC產品的廠家之一，經歷了C3、S3、S5及S7系列，其中產品發展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，而S7系列PLC已發展成為西門子自動化系統的控制核心。1975年，西門子S3系列PLC正式進入自動化領域，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。1979年，S3系統被SIMATIC S5系列所取代，該系統廣泛地使用了微處理器。20世紀80年代初，S5系統進一步升級為U系列PLC，當時比較常用機型有S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的Windows用戶界面等優勢。

S7系列是傳統意義的PLC產品，它包括通用邏輯模塊（LOGO！）、S7-200系列、S7-200 SMART系列、S7-300系列、中/高性能要求的S7-400系列、S7-1200和S7-1500系列等。S7-200是在德州儀器公司的小型PLC的基礎上發展而來的，因此其指令系統、程序結構和編程軟件與S7-300/400有較大的區別，在西門子PLC產品系列中是一個特殊的產品。S7-200 SMART是2012年7月推出的，是S7-200的升級版，是西門子家族的新成員，其絕大多數的指令和使用方法與S7-200類似。S7-1200系列是在2009年才推出的新型小型PLC，定位于S7-200和S7-300產品之間。S7-300/400是由西門子的S5系列發展而來的，是西門子公司的最具競爭力的PLC產品。2013年西門子在漢諾威發布了S7-1500，現已有產品出售。

S7-200 PLC是超小型化的PLC，是西門子專門應用于小型自動化設備的控制裝置，主要包括CPU 22X系列。它適用于各行各業，各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行還是連成網絡都能實現復雜的控制功能。S7-300是模塊化小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。圖2-7為某款S7-200 PLC的外觀。

與S7-200 PLC相比，S7-300 PLC是模塊化的中小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用，具備高速的指令運算速度；用浮點數運算，有效地實現了更為復雜的算術運算；帶有用戶接口的軟件工具，方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內，人機對話的編程要求大大減少。圖2-8為某款S7-300 PLC的CPU外觀。

S7-400 PLC是中、高檔性能的可編程控制器。它采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，易于擴展，同時可以選用多種級別的CPU，并配有多種功能模板，這使用戶能根據需要組合成不同的專用系統。當控制系統規模擴大或升級時，只要適當地增加一些模板，便能使系統升級以充分滿足需要。它適合于對可靠性要求極高的大型復雜的控制系統。

SIMATIC S7-1200和SIMATIC S7-1500控制器是SIMATIC PLC產品家族的旗艦產品。SIMATIC S7-1200是2009年西門子公司最新推出的面向離散自動化系統和獨立自動化系統的緊湊型自動化產品，定位在原有的SIMATIC S7-200 PLC和S7-300 PLC產品之間，主要應用在簡單控制和單機應用，而SIMATIC S7-1500產品家族為中高端工廠自動化控制任務量身定制，適合較復雜的應用。SIMATIC S7-1200是西門子低端PLC產品的重磅產品，西門子已經停止除在中國的S7-200 CN系列以外的S7-200生產線，S7-200 CN以其低廉的價格還要爭奪第三發展中國家的自動化市場份額，而在歐美低端市場將全部被S7-1200產品覆蓋。在中國有很多廠商相繼推出兼容S7-200的模塊，這也使得西門子在低端市場的份額占去一部分，所以為了降低成本而保住市場還要延續S7-200 CN系列的輝煌，而西門子將會把最新的通信和控制技術應用在S7-1200這款產品上，同樣西門子也將會用S7-1200這款產品強力打造全球PLC中低端市場。圖2-9和圖2-10分別為某款S7-1200 PLC和SIMATIC S7-1500 的外觀。

2.7.2　全集成自動化

“全集成自動化（Totally Integrated Automation，TIA）”是西門子公司于1997年提出的嶄新的革命性的概念，是西門子自動化為響應市場對工業自動化過程控制系統的可靠性、復雜性，功能的完善性，人機界面的友好性，數據分析、管理的快速性，系統安裝調試和運行與維護的方便性提出了愈來愈高的需求而提出的概念。它將所有的設備和系統都完整地嵌入到一個徹底的自動控制解決方案中，采用共同的組態和編程、共同的數據管理和共同的通信。全集成自動化思想就是用一種系統完成原來由多種系統搭配起來才能完成的所有功能。應用這種解決方案，可以大大簡化系統的結構，減少了大量接口部件，應用全集成自動化可以克服上位機和工業控制器之間，連續控制和邏輯控制之間，集中與分散之間的界限。全集成自動化TIA是統一的組態和編程、統一的數據庫管理和統一的通信，是集統一性和開放性于一身的自動化技術。全集成自動化的特征主要包括統一的數據管理、統一的組態和編程、統一的通信等。

以STEP 7為操作平臺，所有軟件組態都訪問同一個數據庫。這種統一的數據庫管理機制不僅可以減少系統開發的費用，還可以減少出錯的概率，提高系統診斷的效率。各軟件可以通過全局變量共享一個統一的符號表。在一個項目中只需在一點對變量進行輸入和修改。這不僅降低了系統集成的工作量，而且可以避免出現錯誤。在工程系統中定義的參數可以通過網絡向下傳輸到現場傳感器、執行器或驅動器。

在全集成自動化中所有的西門子工業軟件都是可以互相配合的，從而實現了高度統一和高度集成。STEP 7使系統具有統一的組態和編程方式，統一的數據管理和數據通信方式。全集成自動化還采用統一的集成通信技術，使用國際通行的開放的通信標準。TIA支持基于互聯網的全球信息流動，實現了從現場級、控制級到管理級協調一致的通信。

TIA Portal（TIA博途）是未來西門子全集成自動化系列所有用于工程、編程和調試自動化設備和驅動系統的基礎。它包括用于SIMATIC控制器的全新工程師站SIMATIC STEP 7 V14，以及用于SIMATIC HMI（人機界面）以及過程可視化應用的SIMATIC WinCC V14。