西門子S7-200PLC/CPU模塊

新的模塊化 SIMATIC S7-200 控制器，可實現(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務(wù)。

SIMATIC S7-200 控制器實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計，功能強(qiáng)大、投資安全并且*適合各種應(yīng)用。 可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計，可實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分。 SIMATIC HMI 基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)更優(yōu)兼容，可確保實現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動、精確監(jiān)控和高等級的可用性。 • 6 個控制器，具有不同類型的分級性能 • 緊湊型控制器，帶有集成電源，可作為寬范圍交流或直流電源 • 具有不同的性能等級，滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用 • CPU 221： 智能、緊湊型解決方案。 • CPU 222： 出色的緊湊型解決方案。 • CPU 224： 高性能的緊湊型 CPU。 • CPU 224XP： 高性能的緊湊型 CPU，帶 2 個端口。 • CPU 226： 高性能的緊湊型 CPU，帶 2 個端口。

設(shè)計 主要特點 • 突出數(shù)據(jù)記錄用記憶卡，配方管理，STEP 7-Micro/WIN的項目節(jié)約，以及各種格式的文件存儲 • PID自動調(diào)諧功能 • 用于擴(kuò)展通訊選項的2個內(nèi)置串口，例如：與其它制造商的設(shè)備配套使用（CPU 224 XP, CPU 226） • 具有內(nèi)置模擬輸入/輸出的CPU 224 XP 實時響應(yīng) *的技術(shù)直至更后的細(xì)節(jié)確保我們的CPU發(fā)揮杰出的實時響應(yīng)率： • 4個或6個獨立的硬件計數(shù)器，每個30 kHz，帶有CPU 224 XP的2 x 200 kHz，例如：通過增量編碼器或者高速記錄過程事件的精確路徑監(jiān)測 • 4個獨立的報警輸入，輸入濾波時間0.2毫秒至程序起動－大的過程安全 • 對應(yīng)用程序快速事件大于0.2 ms信號的脈沖捕捉功能 • 2個脈沖輸出，每個 20 kHz，或者具有脈沖寬度調(diào)制和脈沖無脈沖設(shè)定點的CPU 224 XP 的2 x 100 kHz－例如：用于控制步進(jìn)電機(jī) • 2個定時中斷，在1ms處開始，以1ms的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)－用于迅速變化過程的無擾控制 • 快速模擬輸入－具有25 μs的信號轉(zhuǎn)換，12位分辨率 • 實時時鐘 定時中斷 • 1至255ms，具有1 ms的分辨率 • 例如：在轉(zhuǎn)四分之一圈后，以3000 RPM的轉(zhuǎn)速可以在螺釘插入機(jī)上記錄和處理信號。可以實現(xiàn)非常精確的記錄，例如：擰緊扭矩，以確保螺釘?shù)母丫o固。 快速計數(shù)器 • 彼此、其他操作和程序周期均獨立運行 • 當(dāng)達(dá)到用戶可選擇的計算值時，中斷觸發(fā)－從檢測到輸入信號到切換輸出的反應(yīng)時間為300 μs • 當(dāng)增量位置編碼器用于確切定位時的4邊緣評估 • 模塊化可擴(kuò)展性

報警輸入 • 4個獨立的輸入 • 用于快速連續(xù)登記信號 • 用于信號檢測的200 μs–500 μs 響應(yīng)時間/用于信號輸出的300 μs • 對正向和/或負(fù)向信號邊沿的響應(yīng) • 在一個隊列中更多16次中斷，取決于優(yōu)先順序 機(jī)械特點 • 水平或垂直安裝在 DIN 導(dǎo)軌上或使用集成的鉆孔（不是水平的）直接安裝在控制柜中 • 接線盒，用于所有 CPU 和相關(guān)組件的獨立接線

初學(xué)者常見疑問

1、為什么要用PC/PPI接口？

因S7-200CPU使用的是RS485，而PC機(jī)的COM口采用的是RS232，兩者的電氣規(guī)范并不相容，需要用中間電路進(jìn)行匹配。PC/PPI其實就是一根RS485/RS232的匹配電纜。

2、晶體管輸出與繼電器輸出各自的優(yōu)點如何?

晶體管不能帶AC220V的交流負(fù)載，只能帶低壓的直流。對抗過載和過壓的能力差。但可以高頻輸出，適合高頻率輸出的場合，例如脈沖控制。

繼電器可以帶AC220V和直流的負(fù)載。但由于繼電器本身的特性決定了它不能高頻輸出。同時繼電器通斷的壽命一般在10萬次左右。所以在頻繁通斷的場合也適合用晶體管的

3、S7-200 CPU上的通訊口，通訊距離究竟有多遠(yuǎn)？

《S7-200系統(tǒng)手冊》上給出的數(shù)據(jù)是一個網(wǎng)段50m，這是在符合規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)條件下，能夠保證的通訊距離。凡超出50m的距離，應(yīng)當(dāng)加中繼器。加一個中繼器可以延長通訊網(wǎng)絡(luò)50米。如果加一對中繼器，并且它們之間沒有S7-200 CPU站存在（可以有EM277），則中繼器之間的距離可以達(dá)到1000米。符合上述要求就可以做到非?？煽康耐ㄓ崱?/p>

實際上，有用戶做到了超過50m距離而不加中繼器的通訊。西門子不能保證這樣的通訊一定成功。

4、通訊口參數(shù)如何設(shè)置？

缺省情況下，S7-200 CPU的通訊口處于PPI從站模式，地址為2，通訊速率為9.6K，要更改通訊口的地址或通訊速率，必須在系統(tǒng)塊中的通訊端口選項卡中設(shè)置，然后將系統(tǒng)塊下載到CPU中，新的設(shè)置才能起作用。

5、M區(qū)域地址不夠用怎么辦？

有些用戶習(xí)慣使用M 區(qū)作為中間地址，但S7-200CPU中M區(qū)地址空間很小，只有32個字節(jié)，往往不夠用。而S7-200CPU中提供了大量的V 區(qū)存儲空間，即用戶數(shù)據(jù)空間。V存儲區(qū)相對很大，其用法與M 區(qū)相似，可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取V 區(qū)數(shù)據(jù)。例：V10.1， VB20， VW100， VD200等等。

6、S7-200的遠(yuǎn)距離通訊有哪些方式？

RS-485網(wǎng)絡(luò)通訊：PPI、MPI、PROFIBUS-DP協(xié)議都可以在RS-485網(wǎng)絡(luò)上通訊，通過加中繼，遠(yuǎn)可以達(dá)到9600米。光纖通訊：光纖通訊除了抗干擾、速率高之外，通訊距離遠(yuǎn)也是一大優(yōu)點。S7-200產(chǎn)品不直接支持光纖通訊，需要附加光纖轉(zhuǎn)換模塊才可以。電話網(wǎng)：S7-200通過EM241音頻調(diào)制解調(diào)器模塊支持電話網(wǎng)通訊。EM241要求通訊的末端為標(biāo)準(zhǔn)的音頻電話線，而不論局間的通信方式。通過EM241可以進(jìn)行通訊。無線通訊：S7-200通過無線電臺的通訊距離取決于電臺的頻率、功率、天線等因素；S7-200通過GSM網(wǎng)絡(luò)的通訊距離取決于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的范圍 ；S7-200通過紅外設(shè)備的通訊也取決于它們的規(guī)格。

7、S7-200支持的通訊協(xié)議哪些是公開的，哪些是不公開的？

PPI協(xié)議：西門子內(nèi)部協(xié)議，不公開MPI協(xié)議：西門子內(nèi)部協(xié)議，不公開S7協(xié)議：西門子內(nèi)部協(xié)議，不公開PROFIBUS-DP協(xié)議：標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，公開USS協(xié)議：西門子傳動裝置的通用串行通訊協(xié)議，公開詳情請參考相應(yīng)傳動裝置的手冊MODBUS-RTU（從站）：公開

8、S7-200的高速輸入、輸出如何使用？

S7-200 CPU上的高速輸入、輸出端子，其接線與普通數(shù)字量I/O相同。但高速脈沖輸出必須使用直流晶體管輸出型的CPU（即DC/DC/DC型）。

9、NPN/PNP輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器（和其他傳感器），能否接到S7-200 CPU上？

都可以。S7-200 CPU和擴(kuò)展模塊上的數(shù)字量輸入可以連接源型或漏型的傳感器輸出，連接時只要相應(yīng)地改變公共端子的接法。

10、NPN和PNP傳感器混接進(jìn)S7-200 PLC的方法

大家都知道一般日系PLC如三菱、OMRON等一般公共端是 信號接入的時候通常是選用NPN傳感器。歐系PLC的公共端一般是-，大多選用PNP的傳感器接入信號。如S7-200/300等那么當(dāng)S7-200 PLC做系統(tǒng)時候，提供的傳感器有PNP和NPN兩種那么問題怎么解決呢？

方法一：NPN傳感器利用中間繼電器轉(zhuǎn)接

方法二：大家在設(shè)計的時候一般把200PLC的輸入端[M]統(tǒng)一接24V-，其實，200PLC同樣可以引入-信號輸入，把1M的接24V ，I0.0-0.7統(tǒng)一接NPN傳感器，把2M接24V-，把PNP傳感器統(tǒng)一接I1.0-1.7這樣就能達(dá)到NPN＆PNP傳感器混接進(jìn)PLC的目的。原因很簡單，200PLC支持兩種信號接入，內(nèi)部是雙向二極管采用光電隔離進(jìn)行信號傳輸?shù)摹?/p>

11、高速計數(shù)器怎樣占用輸出點？

高速計數(shù)器根據(jù)被定義的工作模式，按需要占用CPU上的數(shù)字量輸入點。每一個計數(shù)器都按其工作模式占用固定的輸入點。在某個模式下沒有用到的輸入點，仍然可以用作普通輸入點；被計數(shù)器占用的輸入點（如外部復(fù)位），在用戶程序中仍然訪問到。

12、為什么高速計數(shù)器不能正常工作?

在程序中要使用初次掃描存儲器位SM0.1來調(diào)用HDEF指令，而且只能調(diào)用一次。如果用SM0.0調(diào)用或者第二次執(zhí)行HDEF指令會引起運行錯誤，而且不能改變*次執(zhí)行HDEF指令時對計數(shù)器的設(shè)定

13、高速計數(shù)器如何尋址? 為什么從SMDx中讀不出當(dāng)前的計數(shù)值？

可以直接用HC0；HC1；HC2；HC3；HC4；HC5對不同的高速計數(shù)器進(jìn)行尋址讀取當(dāng)前值，也可以在狀態(tài)表中輸入上述地址直接監(jiān)視高速計數(shù)器的當(dāng)前值。SMDx不存儲當(dāng)前值。高速計數(shù)器的計數(shù)值是一個32位的有符號整數(shù)。

14、高速計數(shù)器如何復(fù)位到0？

選用帶外部復(fù)位模式的高速計數(shù)器，當(dāng)外部復(fù)位輸入點信號有效時，高速計數(shù)器復(fù)位為0， 也可使用內(nèi)部程序復(fù)位，即將高速計數(shù)器設(shè)定為可更新初始值，并將初始值設(shè)為0，執(zhí)行HSC指令后，高數(shù)計數(shù)器即復(fù)位為0 。

15、為何給高速計數(shù)器賦初始值和預(yù)置值時不起作用，或效果出乎意料?

高速計數(shù)器可以在初始化或者運行中更改設(shè)置，如初始值、預(yù)置值。其操作步驟應(yīng)當(dāng)是：

設(shè)置控制字節(jié)的更新選項。需要更新哪個設(shè)置數(shù)據(jù)，就把控制字節(jié)中相應(yīng)的控制位置位（設(shè)置為“1”）；不需要改變的設(shè)置，相應(yīng)的控制位就不能設(shè)置。然后將所需 的值送入初始值和預(yù)置值控制寄存器。執(zhí)行HSC指令

二、系統(tǒng)認(rèn)識S7-200

1、S7-200的基本結(jié)構(gòu)

西門子S7-200系列屬于整體式小型plc，用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。

整體式PLC將CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個箱型機(jī)殼內(nèi)，S7-200稱為CPU模塊。前蓋下面有RUN/STOP開關(guān)、模擬量電位器和擴(kuò)展I/O連接器。S7-200系列PLC提供多種具有不同I/O點數(shù)的CPU模塊和數(shù)字量、模擬量I.O擴(kuò)展模塊供用戶選用，CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。

整體PLC還配備有許多的特殊功能模塊，例如模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，使PLC得功能得到擴(kuò)展。

S7-200可以選用梯形圖、語句表（即指令表）和功能模塊語言來編程。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便。內(nèi)置有高速計數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS485通信/編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信功能。多可以擴(kuò)展到248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。多有26kB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。

2、S7-200的CPU模塊

S7-200有5種CPU模塊，CPU221無擴(kuò)展功能，適于做小點數(shù)的微型控制器；CPU222有擴(kuò)展功能；CPU224是具有較強(qiáng)控制功能的控制器；CPU226和CPU226 XM適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

S7-200系列PLC不同型號CPU的技術(shù)參數(shù)如表1所示

S7-200有傳送、比較、移位、循環(huán)、求補(bǔ)碼、調(diào)用子程序、脈沖寬度調(diào)制、脈沖序列輸出、跳轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、算數(shù)運算、字邏輯運算、浮點運算、開平方、三角函數(shù)和PID控制指令等，采用主程序、多8級子程序和中斷程序的程序結(jié)構(gòu)，用戶可以使用1-255ms的定時中斷。用戶程序可設(shè)3級口令保護(hù)，有監(jiān)控定時器（看門狗）功能。

數(shù)字量輸入中有4個用作硬件中斷，6個用于高速功能。32位高速加/減計數(shù)器的高計數(shù)頻率為30kHz，可以對增量式編碼器的兩個互差90的脈沖列計數(shù)，計數(shù)值等于設(shè)定值或計數(shù)方向改變時產(chǎn)生中斷，在中斷程序中可以及時地對輸出進(jìn)行操作。兩點高速輸出可以輸出頻率高為20kHz頻率和寬度可調(diào)的脈沖列。

可選的存儲器卡可以保存程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息，可選的電池卡保存數(shù)據(jù)的典型事件值為200天。DC輸出型電路用場效應(yīng)晶體管（MOSFET）作為功率放大器元件，僅DV輸出型有高速脈沖輸出，高輸出頻率為20kHz。

3、S7-200的擴(kuò)展模塊

不同信號的S7-200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點，若實際需要的I/O點數(shù)超過該CPU的I/O點數(shù)時，則通過增加輸入/輸出擴(kuò)展模塊來達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力。擴(kuò)展模塊有輸入/輸出擴(kuò)展、熱電偶/熱電阻輸入擴(kuò)展和通訊擴(kuò)展三種類型，通過總線連接器（插件）和CPU模塊連接。

擴(kuò)展單元正常工作需要+5VDC工作電源，此電源由CPU通過總線連接器提供，擴(kuò)展單元的24VDC輸入點和輸出點電源，可由基本單元的24VDC電源供電，但要注意基本單元所提供的大電流能力。

CPU 221無I/O擴(kuò)展能力；CPU 222多可連接2個擴(kuò)展模塊（數(shù)字量或模擬量）；CPU224和CPU226多可連接7個擴(kuò)展模塊。

（1）輸入/輸出擴(kuò)展模塊

S7-200系列PLC目前提供如下擴(kuò)展模塊：

①數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊_EM221（8DI）；

②數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊_EM222（8DO）；

③數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展模塊_EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；

④模擬量輸入擴(kuò)展模塊_EM231（3AI，A/D轉(zhuǎn)換時間為25μs，12位）；

⑤模擬量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板_EM235（3AI/1AO，其中A/D轉(zhuǎn)換時間為25μs，D/A轉(zhuǎn)換時間100μs，位數(shù)均為12位）

（2）熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊

熱電偶、熱電阻模塊（EM231）與CPU222，CPU224，CPU226配套使用，多種分度號熱電偶（mV信號）和熱電阻（電阻信號）可通過EM231模塊將信號送入S7-200。用戶通過EM231上的DIP開關(guān)來選擇熱電偶或熱電阻的分度號、接線方式、測量單位和開路故障的方向。

（3）通訊擴(kuò)展模塊

除了CPU集成通訊口外，S7-200還可以通過通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊：PROFIBUS-DP擴(kuò)展從站模塊EM277和AS-i接口擴(kuò)展模塊CP243-2。

S7-200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能如表2所示。

4、S7-200的通信功能

S7-200的CPU模塊自帶的RS485串行通信支持PPI、DP/T、自由通信口協(xié)議和PROFIBUS點對點協(xié)議。每個網(wǎng)絡(luò)多126個站，多32個主站。通信接口可以實現(xiàn)與下列設(shè)備的通信：運行編程軟件的計算機(jī)、文本顯示器TD200、OP（操作員面板）、以及S7-200 CPU之間的通信；通過自由通信口協(xié)議，可以與其他廠家的設(shè)備進(jìn)行串行通信。

EM277 PROFIBUS-DP從站模塊用于將S7-200 CPU連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。通信速率為9600-12Mbit/s。

工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊CP243-1的通信速率為10Mbit/s或100Mbit/s，半雙工/全雙工通信，RJ-45接口使用TCP/IP協(xié)議?？捎肧TEP 7-Micro/WIN軟件實現(xiàn)通過工業(yè)以太網(wǎng)配置和遠(yuǎn)程編程服務(wù)（上載、下載程序，監(jiān)視狀態(tài)），通過工業(yè)以太網(wǎng)連接其他的CPU，通過S7-OPC在計算機(jī)上處理數(shù)據(jù)。

EM241 Modem(調(diào)制解調(diào)器)模塊支持遠(yuǎn)程維護(hù)或遠(yuǎn)傳診斷、PLC之間的通信、PLC與PC的通信、給手機(jī)發(fā)送短消息等，EM241參數(shù)化向?qū)Ъ稍贛icro/WIN V3.2中。

通過CP243-2 AS-i通信處理器，S7-200 CPU可以作為AS-i的主站，多可以連接62個AS-i從站，接入496個遠(yuǎn)程數(shù)字量輸入/輸出點。

5、S7-200的編程軟件

STEP 7-Micro/WIN 32是專門為S7-200設(shè)計的在個人計算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件。CPU通過PC/PPI電纜或插在計算機(jī)中CP 55111或CP 5611通信卡與計算機(jī)通信。通過PC/PPI電纜，可以在Windows下實現(xiàn)多主站通信方式。

STEP 7-Micro/WIN 32的用戶程序機(jī)構(gòu)簡單清晰，通過一個主程序調(diào)用子程序或中斷程序，還可以通過數(shù)據(jù)塊進(jìn)行變量的初始化設(shè)置。用戶可以用語句表（STL）、梯形圖（LAD）和功能塊圖（FBD）編程，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換，可以用符號表來定義程序中使用的變量地址對應(yīng)的符號，是程序便于設(shè)計和理解。

STEP 7-Micro/WIN 32為用戶提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-1）方式。通過調(diào)制解調(diào)器可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程，可以用單次掃描和強(qiáng)制輸出等方式來調(diào)試程序和進(jìn)行故障診斷。

S7-200是在美國德州儀器公式的小型PLC的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，S7-300/400的前身是西門子公司的S5系列PLC，其編程軟件為STEP 7。S7-200和S7-300/300雖然有許多共同之處，但是在指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)和編程軟件定方面均有相當(dāng)大的差異。

SIMATIC S7-200 SMART訂貨數(shù)據(jù)

①*處理單元CPU訂貨號

CPU SR20模塊_主要參數(shù)：AC/DC/RLY 12DI/8DO_訂貨號：6ES7 288-1SR20-0AA0

CPU SR40模塊_主要參數(shù)：AC/DC/RLY 24DI/16DO_訂貨號：6ES7 288-1SR40-0AA0

CPU ST40模塊_主要參數(shù)：DC/DC/DC 24DI/16DO_訂貨號：6ES7 288-1ST40-0AA0

CPU CR40模塊_主要參數(shù)：AC/DC/RLY 24DI/16DO_訂貨號：6ES7 288-1CR40-0AA0

CPU SR60模塊_主要參數(shù)：AC/DC/RLY 36DI/24DO_訂貨號：6ES7 288-1SR60-0AA0

CPU ST60模塊_主要參數(shù)：DC/DC/DC 36DI/24DO_訂貨號：6ES7 288-1ST60-0AA0

②I/O擴(kuò)展模塊EM訂貨號

EM DI08數(shù)字量輸入模塊_主要參數(shù)：8×24VDC輸入_訂貨號：6ES7 288-2DE08-0AA0

EM DR08數(shù)字量輸出模塊_主要參數(shù)：8×繼電器輸出_訂貨號：6ES7 288-2DR08-0AA0

EM DR16數(shù)字量輸入/輸出模塊_主要參數(shù)：8×24VDC輸入/8×繼電器輸出_訂貨號：6ES7 288-2DR16-0AA0

EM DR32數(shù)字量輸入/輸出模塊_主要參數(shù)：16×24VDC輸入/8×繼電器輸出_訂貨號：6ES7 288-2DR32-0AA0

EM DT08數(shù)字量輸入/輸出模塊_主要參數(shù)：8×24VDC輸出_訂貨號：6ES7 288-2DT08-0AA0

EM DT16數(shù)字量輸入/輸出模塊_主要參數(shù)：8×24VDC輸入/8×24VDC輸出_訂貨號：6ES7 288-2DT16-0AA0

EM DT32數(shù)字量輸入/輸出模塊_主要參數(shù)：16×24VDC輸入/16×24VDC輸出_訂貨號：6ES7 288-2DT32-0AA0

EM AI04模擬量輸入模塊_主要參數(shù)：4路輸入_訂貨號：6ES7 288-3AE04-0AA0

EM AQ02模擬量輸入模塊_主要參數(shù)：2路輸出_訂貨號：6ES7 288-3AQ02-0AA0

EM AM06模擬量輸入/輸出模塊_主要參數(shù)：4路輸入/2路輸出_訂貨號：6ES7 288-3AM06-0AA0

EM AR02熱電阻輸入模塊_主要參數(shù)：2路通道_訂貨號：6ES7 288-3AR02-0AA0

③通信擴(kuò)展信號板SB訂貨號

SB CM01通信擴(kuò)展信號板_主要參數(shù)：R485/R232_訂貨號：6ES7 288-5CM01-0AA0

SB DT04數(shù)字量擴(kuò)展信號板_主要參數(shù)：2×24VDC輸入/2×24VDC輸出_訂貨號：6ES7 288-5DT04-0AA0

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西門子S7-200PLC/CPU模塊

新的模塊化 SIMATIC S7-200 控制器，可實現(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務(wù)。

從輪機(jī)葉片到高壓開關(guān)，新的材料組合有望提高各類設(shè)備的性能，并降低其成本。在這一點上，把常規(guī)材料組合起來的新工藝是成功的關(guān)鍵。西門子*研究院有好幾支團(tuán)隊都在開展這一領(lǐng)域的前沿研究。

材料從根本上決定了產(chǎn)品的終成本、環(huán)境影響和競爭力。以燃?xì)廨啓C(jī)為例。要提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率，就必須提高其燃燒溫度，而這要求耐熱性更好的新型材料。西門子的所有業(yè)務(wù)領(lǐng)域幾乎都能找到類似的例子。

但新的產(chǎn)品屬性并不總是要求使用新材料。許多時候，只要采用新的組合方式將之結(jié)合起來，舊材料也足以滿足需求。西門子*研究院有好幾支團(tuán)隊都在開展有關(guān)研究，探索實現(xiàn)這一目標(biāo)的各種途徑。他們的想法是：當(dāng)前僅使用了單一類型的金屬或陶瓷的產(chǎn)品，未來將使用針對特定應(yīng)用量身定制的各種材料組合。這一策略的優(yōu)勢顯而易見，包括在提升性能、減輕重量和降低對原材料的需求以及提高效率和改善成本等方面的巨大潛力。

西門子*研究院的激光焊接與制造技術(shù)專員Friedrich Lupp以“窄間隙焊接”為例，解釋了這種技術(shù)進(jìn)步的光明前景。他指出，在人工焊接中，必須首先將金屬部件的邊緣充分切成斜邊，以在其結(jié)合處形成V形痕。這個過程要切除一些材料，產(chǎn)生廢棄物。隨后，在V形痕中灌入融化的金融，形成焊縫。由于金屬部件的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過250毫米，因此所產(chǎn)生的裂隙肯定相當(dāng)大。這樣一來，就必須使用大量焊絲，耗用大量電力來*這些裂隙。西門子*研究院作為主力參與開發(fā)的一項技術(shù)，解決了這個問題。采用這項技術(shù)，焊接產(chǎn)生的間隙僅為12毫米。一個焊接頭將沿著裂隙自動灌入熔化的金屬，而不要求任何人工操作。

其實這種方法早已有之。早在30年前，人們就已開始研制這種焊接頭。但借助如今功能強(qiáng)大的計算機(jī)，甚至可以自動檢測并*不同寬度的間隙。焊接頭自身便是檢測系統(tǒng)的組成部分之一。負(fù)責(zé)熔化焊絲和母材的焊弧也起到了檢測器的作用。其電壓和電流是與墻壁和地面之間的距離的函數(shù)。還有一項新技術(shù)是，研究人員通過利用不受溫度影響的X射線檢測器，來檢測剛剛完成焊接仍處于高溫狀態(tài)下的部件的缺陷，實現(xiàn)了質(zhì)量控制。

西門子的研究人員正在對一系列旨在將不同金屬連接起來的新型焊接技術(shù)進(jìn)行實驗，包括被稱為“放電等離子燒結(jié)”（上圖）的壓焊技術(shù)。

在窄間隙焊接（上圖和下圖）中，自動引導(dǎo)的焊嘴將在兩個工件之間狹窄的V形痕中灌入熔化的金屬。這項技術(shù)既節(jié)電，又省材料。

西門子的團(tuán)隊也在研究其他焊接方法。其中一項技術(shù)涉及利用高性能激光器來進(jìn)行焊接，所產(chǎn)生的接縫非常之小，以至于材料的冶金屬性幾乎保持不變，同時大大降低了耗電量。

更加新奇的是壓焊技術(shù)。在壓焊過程中，將兩個大塊的工件彼此用力搓擦，從而令兩個部件的表面粘合起來，而并不真的將之熔化。這樣，就可以將采用傳統(tǒng)技術(shù)難以連接的金屬焊接起來，如將鋁與銅或?qū)X與鋼焊接起來。所做的工作仍主要是基礎(chǔ)研究。但如果西門子*研究院實驗室內(nèi)執(zhí)行的試驗取得成功，那么，這種新的材料組合將有助于節(jié)約成本。到那時，將可以僅僅在產(chǎn)品的特別敏感的部位使用昂貴的金屬——如鉬和銦以及鉻、銅和銀。

譬如，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中的輪機(jī)轉(zhuǎn)子必須滿足與其他部件大相徑庭的溫度和材料要求。采用窄間隙焊接技術(shù)將各個部分連接起來，可以優(yōu)化原材料的使用，而不必全部使用高成本材料。Lupp說：“我的夢想是，通過一個軟件包告知設(shè)計工程師哪個部位該使用哪種材料，采用哪種制造工藝，以優(yōu)化原材料使用效率，降低成本。”與此同時，還應(yīng)當(dāng)將隨后的材料組合回收利用能力納入考慮。然而，這樣的項目只能與西門子PLM軟件公司合作開展。

重復(fù)使用取代回收利用。隨著時間的推移，輪機(jī)葉片的表面將產(chǎn)生細(xì)微的缺陷。因此，西門子*研究院研制了一項維修技術(shù)，借助成像處理軟件來檢測并記錄缺陷的具體位置。然后，根據(jù)所得到的信息來引導(dǎo)配備了焊嘴的機(jī)械臂。焊嘴可將金屬粉末噴射到需要維修的缺陷點。當(dāng)金屬粉末落到缺陷點上的同時，激光器將令這些粉末熔化，從而使之牢牢地黏合到葉片表面。這項技術(shù)允許在客戶的經(jīng)營場所實現(xiàn)半自動組件維修。在柏林的一座西門子輪機(jī)工廠，技術(shù)專員已經(jīng)成功地試驗了這項技術(shù)。Lupp表示，“我們的目標(biāo)是以重復(fù)使用來取代回收利用，因為這能節(jié)省寶貴的原材料以及能源。”

Ursus Krüger博士是位于柏林的涂料研發(fā)集團(tuán)（Coatings Research Group）的負(fù)責(zé)人，他主要從事冷氣噴涂技術(shù)研究，他也更推崇回收利用，而不是重新制造。在冷氣噴涂過程中，一個超音速噴嘴以高達(dá)每秒1,000米的速度，將粉末顆粒物撞擊到組件表面。在碰撞的同時，顆粒物將釋放出如此之巨大的能量，乃至將之熔化。由于氣體和粉末的溫度很低，采用這種工藝進(jìn)行處理的組件不會升溫，因而不會變形、變硬或變軟。因此，這項技術(shù)是適于維修諸如破損或交付時發(fā)現(xiàn)缺陷的鑄鐵外殼或輕型建筑構(gòu)件等部件的理想之選。冷氣噴涂也可用于采用相同的材料來維修較大的缺陷，或者制作近似于成型輪廓的嶄新形狀。有時候，甚至可以現(xiàn)場執(zhí)行冷氣噴涂，而不必拆下部件。

與火焰噴涂或等離子噴涂不同的是，冷氣噴涂中使用的工藝氣體不會起化學(xué)反應(yīng)，因此，所噴涂材料的成分和結(jié)構(gòu)將在其應(yīng)用過程中保持不變。所以，冷氣噴涂適用于在金屬、陶瓷、玻璃和塑料等材料上噴涂厚度幾乎不受限制的優(yōu)質(zhì)金屬層。冷氣噴涂能夠?qū)崿F(xiàn)類似于噴砂清理的清潔效果和類似于噴丸硬化的加固作用，因此基本上無需進(jìn)行預(yù)處理。噴上的硬質(zhì)涂層甚至比原始材料更加堅硬。項目經(jīng)理Oliver Stier博士指出，冷氣噴涂簡化了一些生產(chǎn)工序。正因如此，Krüger博士打算進(jìn)一步鞏固西門子在這一領(lǐng)域的和技術(shù)優(yōu)勢。他的團(tuán)隊已經(jīng)取得了一系列冷氣噴涂和粉末沉積焊接以及冷氣噴涂納米顆粒懸濁液等技術(shù)的權(quán)。Stier博士甚至可以在試驗之前，估算出該工藝用于新應(yīng)用的成本。這可確保只開發(fā)具有盈利能力的工藝。

上圖：激光束熔化噴涂的金屬粉末。下圖：Wolfgang Rossner博士檢查放電等離子燒結(jié)形成的固體金屬陶瓷結(jié)合處。

冷氣噴涂以高達(dá)每秒1,000米的速度將粉末噴到組件上，同時讓組件保持低溫以避免變形。

新組合。在位于慕尼黑的西門子*研究院，另一支團(tuán)隊正在Wolfgang Rossner博士的帶領(lǐng)下潛心研制用于將截然不同的物質(zhì)結(jié)合起來的非凡技術(shù)。其中一項技術(shù)就是超快燒結(jié)，該技術(shù)可以取代傳統(tǒng)連接技術(shù)如焊接。在超快燒結(jié)過程中，材料在*壓力和溫度下被擠壓到一起直到粘結(jié)起來。這項技術(shù)已經(jīng)投入使用相當(dāng)長一段時間，但操作起來十分費時。然而，如果不是由外部熱源對材料進(jìn)行加熱，而是利用電流從內(nèi)部加熱的話，這個過程只需要20分鐘時間。不久前，這種被稱為“放電等離子燒結(jié)”的方法已經(jīng)用于生產(chǎn)普通陶瓷和金屬材料。Rossner的團(tuán)隊尤為感興趣的是新型組合如金屬與陶瓷的復(fù)合物。

Rossner展示了一個硬幣大小的試樣。一邊由耐高溫鋼構(gòu)成，而另一邊則是金屬氧化物陶瓷。他說：“人們無法分開這兩種物質(zhì)。”邊界層只有幾微米厚，包含金屬與陶瓷之間的連續(xù)過渡?，F(xiàn)在，這支團(tuán)隊正在努力改善陶瓷與金屬之間的粘著性，所有必須耐受*溫度的材料都將受惠于這項技術(shù)進(jìn)步。

研究人員的想法則更進(jìn)一步，他們想將金屬和陶瓷細(xì)粉混合物擠壓起來，以形成極其難熔的材料。Rossner表示，這在理論上是可行的。他的團(tuán)隊正在探索如何將之用于燃?xì)廨啓C(jī)和高壓開關(guān)。他說：“這種材料將可能實現(xiàn)全新的屬性組合，如兼具陶瓷的電絕緣性與金屬的塑性變形性能。