西门子模块总代理商-江苏地区

人机界面 人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触的结合面，它实现信息 的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。一般来说，凡是人-机信息交 流的领域都存在着人机界面。以前，人机界面主要指人与计算机进行信息交 换的操作界面，如开关、字符显示仪、拨码开关等。目前，人机界面主要指 触摸屏式的计算机或工业计算机，提供更为丰富的显示和操作功能，在一些 场合可以完全替代操作器件。西门子发布了新款的小型PLC，命名为SMART200plc。简单的一条新闻，但我们可以解读出两条重要的信息。其一，在南京进行全球，这是市场定位和生产上，都是非常中国化的；其二，归属的S7-200西门子plc家族，这是一个具有十多年历史的老产品系列，老树新芽，用意不浅。

很快，在市面上就见到了产品和样本手册，经过仔细研读，同时比对现今市场上主流的小型PLC产品，还是能看到西门子在做这款新品时的很多用心良苦之处。笔者走访了几家西门子的样机试用用户，并且进行了设备拆解，试图从多个角度来为大家剖析此款新型PLC。

外观与体积：

首先，从外观上来讲，SMART200西门子plc继承了西门子PLC改版之后的一贯风格，其熟悉的浅灰外壳+绿色LOGO，和方正的外形，与其师兄s7-1200一脉相承。

近年来为了提高性价比，电控柜的发展趋势是更加的集成化和小型化，用寸土寸金来形容电控柜内的空间不足为过。相应的，柜内主要的控制元件，也必须尽量的精巧化。如何采取更巧妙的工业设计，来减少体积，对于小型西门子PLC来说，是非常重要的。

对比同门师兄S7-200, SMART200plc高和深为100 x 81，在宽度上得到压缩，同样的I/O点配置比目前市场上同类产品都更节省空间。这样在120点以内的应用中，多数的电控柜布线再不需要“蛇形走”了，不再需要扩展电缆了。但西门子为了压缩体积，采用的是缩小端子的方法，这就有些牺牲的味道。这与日系品牌的双排端子的做法是一种重要的不同。或许在西门子的考虑中，由于小PLC的接线相对较少，体积比接线难易度更重要。这是否会成为未来流行的设计，还需要经过市场的检验。

CPU速度:

此次发布的SMART200plc包括了6款CPU。其中20点一款，40点3款，60点2款，大的扩展能力目前可以达到188点，其中还包括一款40点不带扩展功能的经济型。

CPU的性能决定了PLC主要的功能表现，特别是在小型西门子PLC应用领域。而CPU性能又取决于IT技术的快速进步，这永远是一个后发制人的领域。越新上市的产品，性能优势越明显。此次SMART CPU的速度提高到了0.15uS每个位指令，在市场上同档次的产品中表现非常突出，几乎达到其他厂家性能的一倍以上。从西门子新品发布的先后顺序看，估计和其S7-1200属于同一个脉系。在笔者的此次走访中，发现在气密测漏机、纺织机等场合，用户都很重视CPU运行速度性能。

在工业领域，产品更新往往较慢，可以预见，在未来相当长一段时间，SMART的CPU优势，将于竞争对手的相应产品。

扩展能力：

SMART200西门子plc每个CPU支持4个扩展，一般情况下可以满足客户的绝大部分需求，但是与同类产品相比不占优势。可选择的扩展模块的种类也比较有限，缺少很多功能型的扩展，例如温控和现场总线等。但据内部消息人士称，未来会支持8个扩展，预计2年内会补齐主流的功能模块。逐步扩展功能，补充系列的做法，符合西门子的一贯风格，也说明，这是一个经过深度开发的产品，其定位是一个完整的产品系列，而不是个别的新品。看来在西门子PLC家族中，SMART未来的地位会非常重要。

本次新发布的SMART200西门子plc突出的亮点之一就是通讯的种类得到拓展：本机默认集成以太网，用来编程或组网皆可，同时每个CPU也还集成一个RS485口，支持和西门子变频器通讯的USS, Modbus等协议，还支持自由口通讯、PPI协议；支持扩展板功能，通过扩展板还可以扩展另外一个485或232口。但是目前不支持西门子的Profibus协议，这不知道是不是出于战略的原因。即便如此，此款西门子PLC在同类产品中，通讯功能也是非常突出的，其他主要竞争对手都没有配备以太网接口。

执行机构 执行机构使用电力、气体、液体或其他能源并通过电机、汽缸或其他装 置将其转化成驱动作用。基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位 置。用于控制阀的执行机构能够地使阀门走到任何位置。尽管大部分执 行机构都是用于开关阀门，但是如今执行机构的设计远远超出了简单的开关 功能，它们包含了位置感应装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制 装置，数字通讯模块及 PID 控制模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的 外壳内。 执行机构通常由执行装置和控制器组成，根据给定的模拟量信号（如 4 ～20mA）的大小来调节工作状态（如阀门的开度、变频电机转速等）。执行 机构主要有电动、气动、液动三种类型，分别以电力、气体、液体为动力 源。常用的执行机构主要有：电动执行器、电动调节阀、气动执行器、气动 调节阀、液动执行器、液动调节阀等。通信设备 现代化工业生产过程的规模一般都比较大，其控制和管理也很复杂，往 往需要几台或几十台计算机才能分级完成。这样，在不同地理位置、不同功 能的计算机或设备之间就需要通过通信设备进行信息交换。不同厂家的控制 主机系统提供不同的通信设备，以太网通信网卡及交换机是常用的通信设 备。对于某些重要设备的启动/停止操作控制，有时操作器件是必需的。目前， 操作器件已经多为虚拟器件所替代，即操作器件已经不是有型的实物，而是 计算机软件的模拟功能画面，通过监控计算机的虚拟操作器件，可以启动/ 停止设备、设定控制量、显示数据和状态等。

系统软件 系统软件一般由计算机厂家提供，支持系统开发、测试、运行和维护的 工具软件，主要包括计算机操作系统（如 WINDOWS、UNIX 等）、各种控 制主机的编程软件（如西门子 STEP7、三菱 GX Developer 等）和监督管 理软件（如组态王、WINCC、INTOUCH 等）等。系统软件的主要特征是： ① 与硬件有很强的交互性； ② 能对资源共享进行调度管理； ③ 能解决并发操作处理中存在的协调问题； ④ 其中的数据结构复杂，外部接口多样化，便于用户反复使用。

不同性能范围的 标准 CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

CPU 412-1 和 CPU 412-2:
用于中等性能范围的小型设备。

CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
用于具有对编程、处理速度和通讯有额外要求的中型设备。

CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
满足高端性能要求。

CPU 417-4 DP:
满足高端的性能要求。

分布式控制系统

分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中、小型工业控 制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。各回路之间和上、下级之 间通过高速数据通道交换信息。分布式控制系统具有数据获取、直接数字控 制、人机交互以及监控和管理等功能。分布式控制系统是在计算机监督控制 系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生 产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在分布式控制系统中，按区域把 控制站安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理 功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不会由于个别 计算机的故障而使整个系统失去控制。当管理级发生故障时，过程控制级 （控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全 局。与计算机多级控制系统相比，分布式控制系统在结构上更加灵活、布局 更为合理和成本更低。 分布式控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为 纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通信 （Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等 4C 技术，其基本 思想是分散控制、集中操作、分级管理、灵活配置、方便组态。目前，大部 分的复杂过程控制系统都采用这种结构类型。

1.2.1 分布式控制系统的结构 对于集中式计算机控制系统，其两大应用指标是中央计算机的处理和计 算机自身的可靠性。若计算机的处理速度快，它在一定时间范围内就可以管 理更多的被控设备。和以往一样，工厂中已有的仪器仪表装置都不得不连接 到计算机上，这样在计算机和仪器仪表间存在着很多连接装置。若是利用中 央计算机来进行技术改造，利用现存的连接装置，整个控制系统的完成就比 较省事；若是要重建工厂就不太容易，因为计算机变得越来越便宜，而连接 装置的造价相对变化不大，这样连接装置比计算机的花费还大。另外，所有 的控制功能都集中到单台计算机上来完成，一旦计算机出了问题，就意味着 所有功能都将失效，对于这种状况，必须寻求一种更加可靠的计算机自动化 控制系统。 20 世纪 60 年代末到 70 年代初，出现了小型、微型计算机，使得小 型、微型计算机的功能更加完善，并且价格便宜。因而可以用这种小型计算 机来代替中央计算机的局部工作，以对其周围的装置进行过程监控，有人将 这些小型机组成为级计算机；而中央计算机只处理中心自动化问题和管 理方面的问题，从而产生了两级自动化控制系统的结构（图 1.2），也有人把 这种结构称为分散式计算机系统。这种结构在当时得到了广泛应用。20 世 纪 70 年代末，一开始集散控制系统是以多个计算机自动化系统的形式由制 造商推出，而一旦用户采用了分散式计算机控制系统，就必然会在满足自己 应用的前提下，选择价格更加合理的不同厂家的计算机产品，而且当分散式 控制系统逐渐建成后，就会与现存的过程控制计算机集成起来，一起完成它 们的主要功能，这些小型计算机主要是完成实时处理、前端处理功能，而中中所示的多计算机结构比较适合小型工业自动化过程，在这些系 统中存在的前端计算机较少，然而当控制规模增大后就得有很多前端计算机 才能满足应用需求，从而使中央计算机的负载增大，难以在单台中央计算机 的条件下及时完成诸如模块上优化、系统管理等方面的工作。在这种应用条 件下，就出现了具有中间层次计算机的控制系统。在整个控制系统中，中间 计算机分布在各车间或工段上，处在前端计算机和中央计算机之间并担当起 一些以往要求中央计算机来处理的职能，系统结构就形成了三级计算机之间 并担当起一些以往要求中央计算机来处理的职能，系统结构就形成了三级计 算机控制模式