西门子S7-1200模块6ES7214-1AE30-0XB0

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上海西皇电气设备有限公司

公司专业经营西门子PLC

6ES7-200/300/400/1200/6EP/6AV/6GK/ET200/6SE变频器/电缆/DP接头/屏 /变频器/数控伺服备件全系列产品、拥有的技术团队,及专业的从业人员,长期为客户提供西门子PLC的销售,安装,调试服务

SIMATIC S7-1200 技术综述

西门子控制器家族产品

西门子控制器系列是一个完整的产品组合，包括从高性能可编程逻辑控制器的书本型迷你控制器 LOGO! 到基于 PC 的控制器，无论多么苛刻的要求，它都能要求 — 根据具体应用需求及预算，灵活组合、定制（系列化的控制器家族产品你的不同应用及需求）。SIMATIC S7-1200 小型可编程控制器充分于中小型自动化的需求。在研发中充分考虑了、控制器、人机界面和的无缝整合和协调的需求。SIMATIC S7-1200 系列的问世，标志着西门子在原有产品系列基础上拓展了产品版图，代表了未来小型可编程控制器的发展方向，西门子也将一如既往开拓

创新，**自动化潮流。SIMATIC S7-1200 SIMATIC S7-1200 具有集成 PROFINET 接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点，为各种工艺任务提供了简单的通信和有效的解决方案，尤其多种应用中完全不同的自动化需求。

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72111BE400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72111AE400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72111HE400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72121BE400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72121AE400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72121HE400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72141BG400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72141AG400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72141HG400XB0

SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72151BG400XB0

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SIEMENS/西门子1200 CPU模块/组6ES72171AG400XB0

SIEMENS/西门子1200模块/组6ES72211BF320XB0

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SIEMENS/西门子1200模块/组6ES72221BH320XB0

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SIEMENS/西门子1200模块/组6ES72231BH320XB0

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SIEMENS/西门子1200模块/组6ES72314HD320XB0

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S7-1200 外形及安装

安装简单方便

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都具有内置安装夹，能够方便地安装在一个的 35 mm DIN 导轨上。这些内置的安装夹可以咬合到某个伸出位置，以便在需要进行背板悬挂安装时提供安装孔。

SIMATIC S7-1200 硬件可进行安装或水平安装。这些特性为用户安装 PLC 提供了的灵活性，同时也使得 SIMATIC S7-1200 

成为众多应用的选择。可拆卸的端子所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都配备了可拆卸的端子板。因此只需要进行一次接线即可，从而在项目的启动和调试阶段节省了宝贵的时间。除此之外，它还简化了硬件组件的更换。

紧凑的结构

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件在设计时都力求紧凑，以节省在控制柜中的安装占用空间。例如，CPU 1215C 的宽度仅有 130 mm，CPU 1214C 的宽度仅有 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度也仅有 90 mm。通信模块和模块的体积也十分小巧，使得这个紧凑的模块化大大节省了空间，从而在安装中为您提供了的效率和灵活性。

 西门子以太网交换机、屏、PLC及附件、变频器、伺服电机、数控及附件、通信及附件（电缆、连接器）、低压开关、楼宇产品等。

       西门子公司一直致力于工业自动化技术的研发、推广及应用，在过去的 160 多年里，为广大的工业客户带来了可靠的自动化产品，完善的自动化解决方案，了客户的生产效率，增强了客户的市场竞争力。西门子 SIMATIC 控制器系列是一个完整的产品组合，包括从基本的智能逻辑控制器LOGO！以及 S7 系列高性能可编程控制器，再到基于 PC 的自动化控制。无论多么严苛的要求，它都能根据具体应用需求及预算，灵活组合、定制，并一一。SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司经过大量市场调研，为客户量身定制的一款高性价比小型 PLC 产品。结合西门子 SINAMICS 驱动产品及 SIMATIC 人机界面产品，以 S7-200 SMART 为核心的小型自动化解决方案将为客户创造更多的价值。

SIMATIC S7-1200 硬件都经过专门设计，以节省控制面板的空间。例如，经过测量，CPU 1214C 的宽度仅为 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度仅为 90 mm。结合通信模块和信号模块的较小占用空间，在安装过程中，该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间，为您提供了zui高效率和zui大灵活性。SIMATIC S7-1200可扩展的紧凑自动化的模块化概念SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、强大的集成技术功能和可扩展性强、灵活度高的设计。它实现了简便的通信、有效的技术任务解决方案，并能完全满足一系列的独立自动化需求。亮点可扩展性强、灵活度高的设计信号模块：zui大的 CPU zui多可连接八个信号模块，以便支持其它数字量和模拟量 I/O。信号板：可将一个信号板连接至所有的 CPU，让您通过在控制器上添加数字量或模拟量 I/O 来自定义 CPU，同时不影响其实际大小。SIMATIC S7-1200 提供的模块化概念可让您设计控制器系统，以完全满足您应用的需求。内存为用户程序和用户数据之间的浮动边界提供多达 50 KB 的集成工作内存。同时提供多达 2 MB 的集成加载内存和 2 KB 的集成记忆内存。可选的 SIMATIC 存储卡可轻松转移程序供多个 CPU 使用。该存储卡也可用于存储其它文件或更新控制器系统固件。

集成的 PROFINET 接口集成的 PROFINET 接口用于进行编程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，该接口支持使用开放以太网协议的第三方设备。该接口具有自动纠错功能的 RJ45 连接器，并提供 10/100 兆比特/秒的数据传输速率。它支持多达 16 个以太网连接以及以下协议：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。SIMATIC S7-1200 集成技术SIMATIC S7-1200 具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术，是一个功能非常强大的系统，可以实现多种类型的自动化任务。用于速度、位置或占空比控制的高速输出SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个高速输出，可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为 PTO 进行组态时，以高达 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脉冲序列，用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用其中两个高速计数器在内部提供对脉冲序列输出的反馈。当作为 PWM 输出进行组态时，将提供带有可变占空比的固定周期数输出，用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。PLCopen 运动功能块SIMATIC S7-1200 支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和国际认可的 PLCopen 运动功能块，在工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中可轻松组态该功能。除“home”和“jog”功能，也支持移动、相对移动和速度移动。驱动调试控制面板工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的驱动调试控制面板，简化了步进马达和伺服驱动器的启动和调试操作。它提供了单个运动轴的自动控制和手动控制，以及在线诊断信息。用于闭环回路控制的 PID 功能SIMATIC S7-1200 zui多可支持 16 个 PID 控制回路，用于简单的过程控制应用。借助 PID 控制器技术对象和工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中提供的支持编辑器，可轻松组态这些控制回路。另外，SIMATIC S7-1200 支持 PID 自动调整功能，可自动为节省时间、积分时间和微分时间计算zui调整值。

PID 调试控制面板SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的 PID 调试控制面板，简化了回路调整过程。它为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能，同时为调整过程提供了图形化的趋势视图

西门子PLC S7-1200系列是一款中小型西门子PLC，可以在各种自动化项目中进行应用。S7-1200系列设计较为紧凑，经济性较好，而且指令功能较为强大，因此在各种自动化控制解决方案中有较广泛的应用。作为西门子PLC S7-200系列的升级版，西门子PLC S7-1200具有很多集成在CPU上的功能，与此同时，它还具有多种扩展模块，例如：模拟量扩展模块，用户可以根据实际项目的需求进行选择和配置。本文下面对西门子PLC S7-1200的模拟量扩展模块中的信息类型做一个说明，供用户在选择配置过程中进行参考使用。

二、西门子PLC S7-1200模拟量信号类型

西门子PLC S7-1200系列模拟量信号分为模拟量输入和模拟量输出两大类，分别介绍如下：

1. 模拟量输入信号

（1）SM1231 4AI，分辨率12位+符号位，负载信号类型±10V，±5V，±2.5V，0~20mA，量程范围：-27648~27648，电流信号范围是0~27648；

（2）SM1231 8AI，分辨率12位+符号位，负载信号类型±10V，±5V，±2.5V，0~20mA，量程范围：-27648~27648，电流信号范围是0~27648；

（3）SM1231 4AI/2AO，分辨率12位+符号位，负载信号类型±10V，±5V，±2.5V，0~20mA，量程范围：-27648~27648，电流信号范围是0~27648；

2. 模拟量输出信号

（1）SM1232 2AO，分辨率：电压14位，电流13位，负载信号类型：电压±10V，电流0~20mA，量程范围：电压-27648~27648，电流0~27648；

（2）SM1232 8AO，分辨率：电压14位，电流13位，负载信号类型：电压±10V，电流0~20mA，量程范围：电压-27648~27648，电流0~27648；

（3）SM1232 4AI/2AO，分辨率：电压14位，电流13位，负载信号类型：电压±10V，电流0~20mA，量程范围：电压-27648~27648，电流0~27648；

（4）SM1232 1AO，分辨率：电压12位，电流11位，负载信号类型：电压±10V，电流0~20mA，量程范围：电压-27648~27648，电流0~27648；

三、总结

综上所述，西门子PLC S7-1200在自动化控制系统中的应用广泛。随着用户对其深入的了解，会更加体会到S7-1200在使用过程中为用户带来的便利，也更能体会到它的各项功能，如：通讯功能，扩展功能，集成功能等方面的强大。在西门子PLC S7-1200系列的模拟量量模块中，用户可以根据实际现场需求，参考本文提供的不同模拟量信号类型进行选择和使用，通过合理配置模拟量模块，用户可以在调试和维护过程中轻松应对，实现系统稳定运行。如果用户需要更多的了解和使用西门子PLC系列，我们也会更好的提供相关。

　现今工业伺服驱动中多采用驱动永磁同步电动机（pmsm）的交流伺服系统，其交流驱动单元使用三相全桥电压型逆变器。pwm调制的变频控制技术实现了对交流电机动态转矩的实时控制，大大提高了伺服系统的控制性能。

　　然而，对于pwm逆变器，在驱动功率管的开关信号中插入延时时间以防止直流母线直接短路，延时时间的引入将导致死区时间效应，引起逆变器输出波形的畸变和基波电压的降落，影响了伺服系统性能的进一步提高［1］。为补偿td引起的电压波动，研究人员提出了各种补偿方法，大致可划分为三类。

　　较普遍的方法是在电流极性相同的区间内，根据缺少的脉冲列相应加上极性相反的脉冲列，以抵消其影响。由于三相电流必有一相与另两相极性相反，一种简单的方法是对极性相反的相实行二倍的电压过补偿，使三相电压死区影响相互抵消，线电压波形为正弦形［1］。文献［2］详细分析了死区产生的原因和影响，并根据模拟调制和数字调制分别给出了死区的硬件电路补偿方法。文献［3］根据全桥电路的开关状态，提出了一种带死区补偿的逆变器数学模型，该模型的特点是由简单的滞环结构组成，根据此模型可由一计算公式实现死区补偿。

　　第二类方法是根据无效器件原理实现死区补偿的。在任意时刻，逆变器每一桥臂两个功率器件中只有一个是有效的。当上桥臂器件关断时，不论下桥臂器件是否导通，输出电压都是直流母线的负端电压，此时称下桥臂器件是“无效”的。死区补偿的办法是，维持有效器件的驱动信号不变，改变无效器件的驱动信号使之满足设置死区的要求。既然“无效”器件的通、断并不影响输出电压状态，那么也就不需要驱动信号了，只给有效器件发出驱动信号就可以了，这样也就不需要加入死区，也就没有什么死区补偿的问题了。但该方法在电流过零点处会由于误差导致畸变，因此使用这个方法时要注意电流过零区域的处理。一些学者进一步提出了改进方法。文献［4］在电流过零点加一滞环，在滞环时间内使用正常的开关死区保护，可减小畸变。由于电流采样中的干扰和电流变化的复杂性，文献［5］在电流过零点附近的区域应给出两路驱动信号并加入死区及死区补偿。利用pwm关断时刻实现换流时的开关死区保护，可消除开关死区的影响。

　　第三类方法是电流预测控制。建立较为准确的电机系统模型，分析电流波形的畸变量，通过电流的预测控制来实现电流波形的校正。文献［6］提出了预测电流控制的死区问题，通过估计反电势补偿电压波形畸变和电流零点钳位现象。文献［7］建立异步电机模型的矩阵方程，根据对svpwm算法里定子相电流的预测，补偿其空间电压矢量。文献［8］利用d-q旋转坐标系下的pmsm模型设计观测器，观测q轴损失的电压，通过公式折算成需补偿的死区时间tc，实现死区的在线补偿。文献［9］时间延迟控制来估计死区导致的干扰电压，并将其反馈到电压参考给定上以补偿死区影响。电流预测方法计算繁琐，且补偿效果与电机模型的精度和时变的参数值直接相关，不易得到满意的效果。由pwm死区时间产生的基本原理可知［1］，引起的逆变器输出电压的偏差脉冲在绕组电流周期t1内的电压偏差可用一方波来等效，为了分析方便，假定电压偏差脉冲在时间上是等间距的，则等效方波的高度为 

　　随着电流极性的变化，误差电压脉冲的方向也随着发生变化，而且随着载波频率的提高，误差电压脉冲出现的次数也随之提高，虽然死区时间很短，只有几个微秒，但是误差电压在一个周期之内累积起来，也会对输出电压的基波幅值产生较大的影响。误差电压与理想电压、实际输出电压的定性关系如图2所示。

其中，ω1电流基波角频率;ψ期望电压与电机电流之间的相位差。

　　因此，在忽略功率开关引起的高频噪声的情况下，逆变器的输出电压为：

　　其中，ma调制度，为调制正弦波幅值与三角波载波幅值的比值。

　　由上式可知，由于逆变器死区时间的存在，不但使逆变器输出电压的基波发生变化，而且使输出电压中含有3次、5次、7次等高次谐波。

　　开关死区造成逆变器输出电压波形发生畸变，导致输出电流波形波形畸变，即电流的交越失真。

　　·死区时间越长，逆变器输出基波电压损失越大，电压波形畸变程度越大;负载基波电流幅值下降越多，电流波形畸变也越严重。　2008年到2012年，东方电机有限公司走过了不平凡的五年，科技创新助推企业发展，生产加速促使企业不断攀越高峰。企业抓住机遇，顽强拼搏；励精图治，勇攀高峰；生产经营任务圆满完成，创造了辉煌的业绩。东方电机有限公司的发电设备已有30000兆瓦**海外28个国家和地区，海外市场份额已经达到公司订货的30%以上。

　　创新驱动使科技赶***

　　一个企业要想保持健康发展，走在行业**，加速创新驱动，强化科技创新能力建设是根本保证。从2008年到2012年，东方电机有限公司坚持以科技创新为驱动力，努力实现赶**行业*目标。制定了一个《科技发展十年赶**计划》。发扬“赶**精神”，取得了令世人瞩目的成绩，并且创造了连续八年发电设备制造产量居世界**的奇迹。东方电机为用户急需生产的新疆农六师1号1000兆瓦汽发定子内机座在重金工分厂260镗床上加工

　　这5年，东方电机有限公司持续加大研发投入，完成了具有国际水平的新水力试验台、国内一个高速重载推力轴承试验台、世界一个700兆瓦级水轮发电机蒸发冷却模拟试验台建设，形成了“水、火、核、气、风”多电并举的产品格局，拥有了本行业中较高端的*产品和较齐全的产品品种。

　　东方电机有限公司于2009年被评为****企业。2010年，东方电机形成了**管理网络体系，成为**知识产权试点单位。　5年来，东方电机一批成果获得**奖励，其中“****临界1000兆瓦火电重大装备研制与产业化”荣获国家科技进步一等奖；“东方三峡右岸700兆瓦水轮发电机组研制”荣获四川省科技进步一等奖；“CPR1000核电1150兆瓦半转速汽轮发电机研制”荣获中国机械工业科学技术奖一等奖和四川省科技进步一等奖；“瀑布沟电站混流式水轮发电机组研制”荣获四川省科技进步二等奖；“QFSN-700-2-22型700兆瓦等级汽轮发电机研制”荣获四川省科技进步三等奖；“桥巩4×57兆瓦灯泡贯流式水轮发电机组研制”荣获中国机械工业科学技术奖二等奖和四川省科技进步三等奖。

　　目前，东方电机拥有**技术中心电机与水机研究所和博士后科研工作站，形成了学科和功能较为完备的技术创新体系。公司正在瞄准国际先进水平，建设新的研发基地，与华中科技大学共建的“华中科技大学－东方电气集团东方电机技术研究中心”已于10月6日挂牌，内外兼修增强自主创新能力的东电特色技术体系正在逐步完善。启动了新一轮科技创新“五年跨越”工程。

　　顽强拼搏使生产勇攀高峰

　　东方电机有限公司励精图治，灾后重建。2008年面对“5·12”特大地震灾难，全体干部职工团结一心、众志成城、共克时艰，取得了抗震救灾、恢复生产的重大胜利。产值、产量双双创下历史较好记录，助推企业实现了连续八年持续快速发展。东方电机顽强拼搏，勇攀高峰。2010年东方电机工业总产值再创历史新高，为“十一五”企业发展画上了一个**的句号，截止年底，东方电机累计生产的水轮发电机组大约占中国水电总装机容量的四分之一，占世界水电总装机容量的十六分之一，成为世界主要的水力发电设备供应商之一。2011年上半年完成产量5500兆瓦，创造了东方电机历史和业内**历史的较高纪录，生产经营再攀高峰。2012年4月26日，随着单机容量为1150兆瓦的辽宁红沿河3号核能发电机的发运，东方电机有限公司的发电设备产量累计突破了3亿千瓦，占中国发电总装机容量的四分之一以上，相当于2000年全国发电设备装机的总容量。成为国内一家，也是世界上为数不多的累计发电设备产量**过3亿千瓦的企业。这也是东方电机发展史上的一个里程碑。标志着东方电机的技术水平、生产能力、管理水平等各方面上了一个新的台阶。全体干部职工继续努力，完成了上半年各项工作任务。随后，又顺利实现了三季度生产目标。

　　东方电机有限公司精细管理，创新模式。2008年至2012年，企业用项目管理方式组织生产，用项目计划指导生产，用ERP生产管理系统、生产需求看板管理系统以及资源平衡计划等现代科学管理手段，提高生产管理水平，使公司的生产保持了健康而快速的发展步伐。企业建立了新的生产计划体系和调度体系，严格执行重大项目专题计划，按照生产计划节点组织生产。探索不断完善多项目管理、平衡方法，较大限度发挥公司关键资源效率，实现公司产出能力较大化。企业逐步建立适合公司的制度化、标准化项目管理体系，项目管理纵深推进，提高生产效率。

　　东方电机有限公司打造核心制造，提升制造优势。东方电机21世纪头十年的高速发展中，基于对外部市场环境的变化和预期分析，以及企业内部制造能力的升级和转型要求的背景下，提出打造核心制造力。这将是企业在迈向世界*发电设备制造商的过程中企业制造能力的一次质的飞跃，是完成企业“十二五”规划的**。创建以知识、创新为基本内核的企业关键资源或关键能力的组合，使企业在一定时期内保持持续、稳定的竞争优势的动态平衡系统，从而达到以较低的成本、较短的生产周期制造出满足市场所需的产品或服务的目的。