S7-1500数字量模块

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技术指导：
西门子PLC的两种网络连接器介绍
利用西门子提供的两种网络连接器可以把多个设备很容易的连到网络中。两种连接器都有两组螺钉端子
，可以连接网络的输入和输出。一种连接器仅提供连接到CPU的接口，而另一种连接器增加了一个编程接
口。两种网络连接器还有网络偏置和终端偏置的选择开关，该开关在ON位置时的内部接线图，在OFF位置
时未接终端电阻。接在网络端部的连接器上的开关应放在ON位置。如下图所示：
图1网络连接器
在其通讯模式中还有自由端口通讯、工业以太网通讯、调制解调器通讯、无线以太网通讯，
SIMATIC S7-300 CPU 317-2 PN/DP, *处理器带有 1 MB 工作存储区, 1. 接口 MPI/DP 12MBIT/S, 2. 
接口 以太网 PROFINET, 带有 2 个PORT SWITCH, 必须有 MMC卡
6ES7317-2EK14-0AB0 SIMATIC S7-300 CPU 317-2 PN/DP, *处理器带有 1 MB 工作存储区, 1. 接口 
MPI/DP 12MBIT/S, 2. 接口 以太网 PROFINET, 带有 2 个PORT SWITCH, 必须有 MMC卡
产品家族 CPU 317-2 PN/DP
产品生命周期 (PLM) PM300:有效产品


西门子PLC-简介
PLC
概述 ---- S7-300 是一种小型的可编程控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、检测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有较高的性能/价格比。
出色表现
S7-200系列出色表现在以下几个方面：
1）较高的可靠性。
2）较丰富的指令集。
3）易于掌握。
4）便捷的操作。
5）丰富的内置集成功能。
6） 实时特性。
7） 强劲的通讯能力。
8） 丰富的扩展模块。
适用范围
----S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域较为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
CPU单元设计
集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。
不同的设备类型。
CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
本机数字量输入/输出点。
CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和16个输出点。
本机模拟量输入/输出点。
CPU 224XP具有2个输入点，1个输出点。
中断输入。
允许以较快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
高速计数器。
CPU 221/222
4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。
CPU224/224XP/226。
6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。
CPU 222/224/224XP/226。
可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。
模拟电位器
CPU221/222 1个。
CPU224/224XP/226 2个。
CPU221/222/224/224XP/226还具有。
脉冲输出
2路高频率脉冲输出（较大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
实时时钟
例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。
EEPROM存储器模块（选件）
可作为修改与拷贝程序的快速工具（*编程器），并可进行辅助软件归档工作。
电池模块
用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的**级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
编程：CPU 221/222/224/224XP/226
STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件可以对所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能进行编程。同时也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1软件包，但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。
STEP 7-Micro/DOS不能对CPU 221/222/224/224XP/226编程。如果使用PG/PC的串口编程，则需要使用PC/PPI电缆。
如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件，则也可以通过SIMATIC CP 5511或CP 5611编程。在这种情况下，通讯速率可高达187.5kbit/s。
可以利用PC/PPI 电缆和自由口通讯功能把 S7-200 CPU 连接到许多和RS-232标准兼容的设备。
有两种不同型号的 PC/PPI 电缆
带有RS-232口的隔离型 PC/PPI 电缆，用5个DIP开关设置波特率和其它配置项 （见下图）。
带有RS-232口的非隔离型 PC/PPI 电缆，用4个DIP开关设置波特率。 有关非隔离型PC/PPI电缆的技术规范，请参阅S7-200 可编程控制器系统手册。
当数据从RS-232传送到RS-485口时，PC/PPI 电缆是发送模式。当数据从RS-485传送到RS-232口时，PC/PPI 电缆是接收模式。当检测到RS-232的发送线有字符时，电缆立即从接收模式转换到发送模式。当RS-232发送线处于闲置的时间**过电缆切换时间时，电缆又切换到接收模式。这个时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关。
各型号的优点
CPU 221
本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。
CPU 222
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。
CPU 224
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，较大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
CPU 224XP
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，较大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。

应用
具有不同性能范围的 5 种标准 CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1511-1 PN:
适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用，用于通过 PROFINET IO 进行分布式配置。

CPU 1513-1 PN:
适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用，用于通过 PROFINET IO 进行分布式配置。

CPU 1515-2 PN:
适用于对程序范围和处理速度具有中等/较高要求的应用，通过 PROFINET IO 进行分布式配置。*二个配备单独 IP 地址的集成 PROFINET 接口可用于连接更多 PROFINET IO RT 设备，用于高速通信中作为 I 设备，又或者用于网络隔离。

CPU 1516-3 PN/DP：
适用于对程序范围和处理速度具有较高要求的应用，用于通过 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 进行分布式配置。*二个配备单独 IP 地址的集成 PROFINET 接口可用于连接更多 PROFINET IO RT 设备，用于高速通信中作为 I 设备，又或者用于网络隔离。

CPU 1517-3 PN/DP：
适用于对程序范围、联网和处理速度具有很高要求的应用，用于通过 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 进行分布式配置。*二个配备单独 IP 地址的集成 PROFINET 接口可用于连接更多 PROFINET IO RT 设备，用于高速通信中作为 I 设备，又或者用于网络隔离。

CPU 1518-4 PN/DP：
适用于在程序范围和网络方面具有较高要求的应用，且满足处理速度方面的较高要求。通过 PROFINET IO 和 PRIFIBUS DP 可实现分布式组态。PROFINET IO 接口 X2 可用于连接更多 PROFINET IO RT 设备，或在快速通信中用作 I 设备。PROFINET 接口 X3 具有千兆数据传输速率的能力。附加的集成 PROFINET 接口，具有单独的 IP 地址，可用于网络分离等。

CPU 1518-4 PN/DP ODK:
适用于在程序作用域、联网能力和处理速度方面有非常高要求的应用场合，以及适用于对处理速度有较高要求的应用场合。通过 PROFINET IO 和 PRIFIBUS DP 可实现分布式组态。PROFINET IO 接口 X2 可用于连接更多 PROFINET IO RT 设备，或在快速通信中用作 I 设备。PROFINET 接口 X3 具有千兆数据传输速率的能力。附加的集成 PROFINET 接口，具有单独的 IP 地址，可用于网络分离等。CPU 1518-4 PN/DP ODK 能够执行由 C/C++ 高级语言创建的程序。
From process analyzers to system solutions

Siemens offers a comprehensive range of products and systems for process and quality optimization. Our world-class products for process analytics include continuous gas analyzers for stand-alone and system solutions as well as process gas chromatographs. From single analysis devices to system solutions, Siemens offers a wide range of innovative and proven devices for the most diverse applications.
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从0到1.28%再到2.09%
西门子以创新理念实现对GC100压缩机的升级改造
为应对两万空分市场的激烈竞争，西门子对GC100压缩机进行了升级改造。升级版GC100压缩机的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不仅满足了市场需求，还在价格优势与高效率两方面实现了高度优化。

“这个新产品将帮我们进一步打开市场！”

在西门子大厦的一间会议室里，张陈慧和王慧秀正站在贴满各种图表和幻灯片的墙边与同伴热烈地讨论着。

张陈慧和王慧秀是西门子中国研究院发电与天然气集团德莱赛兰业务部门压缩机研发小组的高级工程师与产品线经理。围在她们身边的有研发工程师、工程部技术人员、采购、销售、业务拓展和市场经理，每个人眼中都闪烁着热切的光芒。

点亮他们眼中光芒的正是这个团队刚刚共同研发完成的一款全新压缩机——升级版GC100。西门子GC100压缩机作为空气分离（空分）设备的核心，可对空气进行压缩，并与其它后续工艺流程相配套，较终从空气中分离出氧气、氮气及稀有气体等。这些气体将被广泛应用于生产和生活的方方面面，如钢铁冶炼、石油化工、医疗制药、精密仪器等。

升级版GC100正是张陈慧和同事们为两万空分（每小时压缩氧气量为20000标准立方米）市场量身打造的新产品。

从2015年8月立项，到2017年3月15日正式销售，这款产品经历了500多个日夜的精心打磨。“升级版GC100是一款经过千锤百炼的产品。”张陈慧无不自豪地说，“也正因如此，无论是它的效率、质量、灵活性，还是价格，都非常有竞争力。”

源于蛋糕的创新思考

升级版GC100的诞生源于一个与蛋糕相关的问题。

“多年来，两万空分市场这块‘蛋糕’一直摆在我们面前，但就是很难啃下来。”西门子发电与天然气集团德莱赛兰业务部门销售经理周俊文说道。

作为齿轮压缩机的*，西门子的产品以尖端技术和可靠的性能**业内，但同时也面临着愈发激烈的市场竞争。针对两万空分市场，西门子有多款压缩机产品可以选择，其中以GC100和GC165两款标准化产品为主。然而，经过深入市场调研，周俊文和同事们发现这两款产品在价格和效率的平衡方面都很难**契合市场需求。

“那我们能不能研发一款具有竞争力的新品呢？”这是周俊文反复思考的问题。

“其实，西门子不仅有专业的研发团队和经验丰富的工程团队，还拥有生产制造能力较强的西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司。我们相信啃下这块蛋糕并非不可能。”他笑着说。

带着这个想法，周俊文和同事们与张陈慧等压缩机研发小组的*合作，决定分两阶段对现有的GC100进行升级改造，让新产品在价格优势和高效率两方面达到高度平衡。

别出心裁的1.28%

**阶段的主要任务是以较小的成本代价提升效率。

为找到效率损失点，张陈慧变身“挖宝小能手”。她与在德国总部负责GC100产品线的同事密切联系，从浩瀚的西门子资料库中找到了详细的产品资料，并通过仔细分析与计算，提出了一系列提高效率的解决方案，包括改变压缩机蜗壳形状、升级叶轮、使用形状更复杂的前导叶等等。然而，GC100是一款标准化产品，核心部件很难进行改动，这可怎么办呢？

张陈慧说：“在挖宝过程中，如果往深处挖行不通的话，就向周围拓展吧。”于是，她将目光转向了压缩机的外围设备——冷却器。

为准确了解冷却器大小与压缩机效率之间的关系，研究小组通过改变环境变量，以创新的思路巧妙地破解了计算压缩机效率的方程，较终发现只要稍微增加冷却器的大小，就能保证在总机组大小不变的情况下，提升压缩机的效率。

破解效率计算“黑箱”的过程虽然辛苦，但张陈慧和同事们却乐在其中。“GC100系列的产品就像乐高模型，每个部分都是一个标准化的‘积木’。要想搭出较好的模型，就要使用较合适的积木。而在破解效率方程后，我们调整每一块‘积木’时，心里都是踏实的。”张陈慧说。

2016年3月，**阶段研发结束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本仅增加了0.8%。这款产品一经推出就很快得到了市场的认可，并在2016年10月获得了**个订单。

颠覆常规的2.09%

研发小组并没有就此停下脚步，而是计划在*二阶段进一步研发出一款在流量、价格和效率上都契合两万空分市场的产品，即升级版GC100。

为达成这一目标，张陈慧和同事们首先为升级版GC100重新选取了流量范围。在GC100涵盖的应用市场中，每个客户的需求都不一样。如何保证西门子的产品适合大部分客户呢？研发小组通过对市场内客户的流量需求进行调研、总结，得到了需求量较大的流量范围，并据此对升级版GC100所选用的叶轮基本级进行了*的考量，以在压缩空气能力方面保证升级版GC100能够满足80%以上的市场需求。

而在提高效率方面，研发小组还对目前西门子较先进的叶轮基本级库进行了深入研究，选取了在两万空分市场流量范围内效率较高的几款叶轮，充分利用了叶轮基本级的高性能。而由于研发小组较终选取了尺寸较小的叶轮，压缩机整体尺寸减小，这也使成本降低成为可能。



升级版GC100压缩机模型图
为保证升级改造达到较优效果，研究小组在项目推进过程中与德国总部的同事进行了反复讨论。仅为优化进口导叶控制方程，张陈慧与德国同事的往来邮件就多达60多封。“讨论到关键处，在班车上要抓着手机发邮件，半夜也要爬起来发邮件。”张陈慧回忆。

在项目进行过程中，研发团队与公司内多个部门通力合作。他们将销售、业务拓展与市场部提供的产品定位、市场现状与前瞻信息转化为具体的关键研发技术指标。基础概念性设计完成后，工程部会将虚拟设计转化为实际产品模型，完成产品制造工艺，并与西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司合作，形成完整的生产制造链。采购部门则根据工程部提出的技术要求，选择合适、成熟的供应商，形成立足于国内的产品原材料、配套设备供应链，再由服务部门提供成熟的用户现场服务规范。较终，这款升级版的产品由销售推向市场，接受市场的检验，实现它的真正价值。

为了让项目跟紧不断变化的市场需求，产品线经理王慧秀每个月都会组织项目例会，召集所有相关方互相沟通需求，共同探讨解决方案。

“GC100压缩机的研发完成于十几年前。随着技术进步与市场变化，它已无法适应现今的客户需求，而停止研发就等于让这款曾经性能优良的产品逐渐淡出市场，十分可惜。”王慧秀说，“因此，我们直接从市场需求出发，量身打造较优产品，保证了产品的竞争力，也**了GC100自身的特色，使它的市场定位更清晰。”

2017年3月15日，升级版GC100正式投入市场。相比未做任何改动的GC100，升级版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。

项目小组的每个人对这款新产品都充满信心。根据预测，升级版GC100在2017财年将售出1台，在2018财年将售出3台（占市场份额的20%），在2019财年将售出3到4台（占市场份额的25%）。

“这是GC100产品效率提升的一小步，但却是研发模式转型的一大步。”在说起压缩机产品时，已经从业十余年的张陈慧的眼睛总是闪闪发光，“在将来，我们也想针对四万和六万空分市场做类似的升级改造。我们的压缩机会做得越来越好。”

 erviews