2.7　西门子自动化产品介绍

2.7.1　西门子PLC系列

德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商之一，其注册商标SIMATIC（Siemens Automatic）即西门子自动化，是由一系列的部件组合而成的，包括SIMATIC PLC、PROFIBUS-DP分布式I/O、PROFINET I/O系统中的分布式I/O、SIMATIC HMI、SIMATIC NET和标准工具STEP 7等，其中PLC是它的核心部件。

西门子公司是全世界最大的生产PLC产品的厂家之一，经历了C3、S3、S5及S7系列，其中产品发展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市场，而S7系列PLC已发展成为西门子自动化系统的控制核心。1975年，西门子S3系列PLC正式进入自动化领域，它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器。1979年，S3系统被SIMATIC S5系列所取代，该系统广泛地使用了微处理器。20世纪80年代初，S5系统进一步升级为U系列PLC，当时比较常用机型有S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。1994年4月，S7系列诞生，它具有更国际化、更高性能等级、安装空间更小、更良好的Windows用户界面等优势。

S7系列是传统意义的PLC产品，它包括通用逻辑模块（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是在德州仪器公司的小型PLC的基础上发展而来的，因此其指令系统、程序结构和编程软件与S7-300/400有较大的区别，在西门子PLC产品系列中是一个特殊的产品。S7-200 SMART是2012年7月推出的，是S7-200的升级版，是西门子家族的新成员，其绝大多数的指令和使用方法与S7-200类似。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产品之间。S7-300/400是由西门子的S5系列发展而来的，是西门子公司的最具竞争力的PLC产品。2013年西门子在汉诺威发布了S7-1500，现已有产品出售。

S7-200 PLC是超小型化的PLC，是西门子专门应用于小型自动化设备的控制装置，主要包括CPU 22X系列。它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行还是连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。图2-7为某款S7-200 PLC的外观。

与S7-200 PLC相比，S7-300 PLC是模块化的中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用，具备高速的指令运算速度；用浮点数运算，有效地实现了更为复杂的算术运算；带有用户接口的软件工具，方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。图2-8为某款S7-300 PLC的CPU外观。

S7-400 PLC是中、高档性能的可编程控制器。它采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，易于扩展，同时可以选用多种级别的CPU，并配有多种功能模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级以充分满足需要。它适合于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。

SIMATIC S7-1200和SIMATIC S7-1500控制器是SIMATIC PLC产品家族的旗舰产品。SIMATIC S7-1200是2009年西门子公司最新推出的面向离散自动化系统和独立自动化系统的紧凑型自动化产品，定位在原有的SIMATIC S7-200 PLC和S7-300 PLC产品之间，主要应用在简单控制和单机应用，而SIMATIC S7-1500产品家族为中高端工厂自动化控制任务量身定制，适合较复杂的应用。SIMATIC S7-1200是西门子低端PLC产品的重磅产品，西门子已经停止除在中国的S7-200 CN系列以外的S7-200生产线，S7-200 CN以其低廉的价格还要争夺第三发展中国家的自动化市场份额，而在欧美低端市场将全部被S7-1200产品覆盖。在中国有很多厂商相继推出兼容S7-200的模块，这也使得西门子在低端市场的份额占去一部分，所以为了降低成本而保住市场还要延续S7-200 CN系列的辉煌，而西门子将会把最新的通信和控制技术应用在S7-1200这款产品上，同样西门子也将会用S7-1200这款产品强力打造全球PLC中低端市场。图2-9和图2-10分别为某款S7-1200 PLC和SIMATIC S7-1500 的外观。

2.7.2　全集成自动化

“全集成自动化（Totally Integrated Automation，TIA）”是西门子公司于1997年提出的崭新的革命性的概念，是西门子自动化为响应市场对工业自动化过程控制系统的可靠性、复杂性，功能的完善性，人机界面的友好性，数据分析、管理的快速性，系统安装调试和运行与维护的方便性提出了愈来愈高的需求而提出的概念。它将所有的设备和系统都完整地嵌入到一个彻底的自动控制解决方案中，采用共同的组态和编程、共同的数据管理和共同的通信。全集成自动化思想就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间，集中与分散之间的界限。全集成自动化TIA是统一的组态和编程、统一的数据库管理和统一的通信，是集统一性和开放性于一身的自动化技术。全集成自动化的特征主要包括统一的数据管理、统一的组态和编程、统一的通信等。

以STEP 7为操作平台，所有软件组态都访问同一个数据库。这种统一的数据库管理机制不仅可以减少系统开发的费用，还可以减少出错的概率，提高系统诊断的效率。各软件可以通过全局变量共享一个统一的符号表。在一个项目中只需在一点对变量进行输入和修改。这不仅降低了系统集成的工作量，而且可以避免出现错误。在工程系统中定义的参数可以通过网络向下传输到现场传感器、执行器或驱动器。

在全集成自动化中所有的西门子工业软件都是可以互相配合的，从而实现了高度统一和高度集成。STEP 7使系统具有统一的组态和编程方式，统一的数据管理和数据通信方式。全集成自动化还采用统一的集成通信技术，使用国际通行的开放的通信标准。TIA支持基于互联网的全球信息流动，实现了从现场级、控制级到管理级协调一致的通信。

TIA Portal（TIA博途）是未来西门子全集成自动化系列所有用于工程、编程和调试自动化设备和驱动系统的基础。它包括用于SIMATIC控制器的全新工程师站SIMATIC STEP 7 V14，以及用于SIMATIC HMI（人机界面）以及过程可视化应用的SIMATIC WinCC V14。