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SIMOTION P - 基于 PC 的運動控制系統

豐富的運動控制功能，集成在緊湊的嵌入式工業 PC 中：SIMOTION P320-4

SIMOTION P320-4 是一種高性能、超緊湊和免維護型嵌入式工業 PC，已在惡劣運行條件下得到驗證。SIMOTION P320-4 既有 PLC 的堅固可靠性，又有 SIMOTION 的全面運動控制功能。

SIMOTION P320-4 包括兩個高性能型號：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  處理器：Intel i3 處理器（第三代）
  存儲器：內部 CFast/外部可訪問 CFast 
  操作系統：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（標準型）
  處理器：Intel i7 處理器
  存儲器：內置固態硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast
  操作系統：Windows 7 Ultimate

SIMOTION P320-4 供貨范圍：

SIMOTION P320-4 隨附有大容量存儲器以及相關的 SIMOTION 運行系統軟件。

• 內置大容量存儲器：Windows 操作系統和 SIMOTION 運行系統固件
• 外置可存取海量存儲器：SIMOTION 項目和用戶數據

Windows 操作系統具有的開放性

這種開放性是基于 PC 的解決方案的突出特點：

• 聯網靈活
• 數據存儲容量大
• 數據備份方案
• 集成通信

復雜的數據測定和顯像任務，甚至能通過 SIMOTION P，直接在 PC 上輕松執行工程技術操縱。如需要其它系統的 HMI 軟件，可使用標準化的 OPC 服務器接口。

通過集成的以太網接口，可以通過 SIMOTION IT 訪問集成 Web 服務器上的數據。通信回路采用標準 IT 協議，進行調試、診斷和維護。

也可以使用遠程維護、診斷和遠程服務等功能。
另外還提供了標準 PC 接口，用于連接以下部件：

• 打印機、鍵盤和鼠標等硬件
• 可視化軟件或 Microsoft Office 程序等軟件。

SIMOTION 操作系統具有實時功能

*獨立的 SIMOTION 操作系統與 SIMOTION P 上的 Windows 并行運行。通過這種實時擴展，可實現能夠滿足 SIMOTION P 平臺上的高性能要求的復雜運動控制應用。

功能強大的 PC 技術

• 系統采用新的 PC 處理器技術，可確保提供佳性能。
• 指令執行速度非常之快，為中性能范圍提供了新的應用機會。

• 開環控制、運動控制、技術、可視化和標準 Microsoft 應用程序均集成在同一平臺上，無需執行耗時的安裝即可直接使用
• 功能強大的新 PC 處理器架構帶來了性能的提升
• 基于 Windows 操作系統，因此對各種標準應用程序具有開放性
• 可基于工業以太網使用標準 PC 通信機制
• 簡易軟件升級
• 用戶友好型操作
• 通過現有通信接口實現靈活聯網該 SIMOTION P320-4 版本具有一個集成式 PROFINET 接口和工業以太網接口。對于也需要 PROFIBUS DP 連接的應用，可使用帶有兩個 PROFIBUS 接口的可選模塊 IsoPROFIBUS 板。
• 集成眾多功能因而功能強大
• 在同一程序中輕松對開環控制和運動控制應用進行工程配置

SIMOTION P320-4 適用于以下場合的應用：

• 可用的安裝空間非常小
• 必須使用堅固耐用的硬件，不能使用風扇或硬盤等旋轉部件
• 正常操作（無外設模式）下無需顯示屏。可通過連接使用監視器或顯示屏。SIMOTION P320-4 具有一個 DVI-I 接口和一個 DisplayPort (DP) 接口。
• 相關應用程序需要在 Windows 操作系統上運行。

SIMOTION P320-4 適用于以下場合的高性能應用：

• 需要執行復雜數據管理和數據評估
• 為了節省空間，需要在同一平臺上執行運動控制、開環控制和可視化功能
• 需要提供高動態位置和壓力控制回路，例如在液壓應用中
• 可充分利用 Windows 操作系統提供的開放性（軟件、驅動程序等）

重要應用包括：

• 包裝機
• 塑料和橡膠加工機
• 壓力機和拉線機
• 紡織機
• 印刷機
• 木材、玻璃、陶瓷和石材加工機
• 可再生能源領域中的生產線，如太陽能發電、
• 風能發電廠。

隨著伺服驅動器的使用日漸增加，這些機器均要求高度集成 PLC、運動控制和工藝功能。

使用 SIMOTION P 的典型自動化解決方案設計

SIMOTION P 基本單元上的設備

SIMOTION P320-4 E 和 P320-4 S 運動控制器是可直接運行的 PC 系統，其中包括：

• 硬件平臺 SIMOTION P320-4
• Windows 操作系統和 SIMOTION P 的實時擴展
• SIMOTION Kernel

兩個 SIMOTION P320-4 版本都配有集成式 PROFINET 接口和工業以太網接口。對于也需要 PROFIBUS DP 連接的應用，可使用帶有兩個 PROFIBUS 接口的可選模塊 IsoPROFIBUS 板。

SIMOTION P 的電源

SIMOTION P320-4 需要使用 24 V 工作電壓。建議您使用不間斷電源 (UPS)。SITOP 電源裝置和 DC UPS 模塊是適合此應用的系統的例子。

操作員監控

SIMOTION P320-4 無需顯示屏或監視器即可進行操作（無外設模式）。

另外，也可以通過集成的 DVI 或 DisplayPort 接口直接連接顯示屏和監視器。使用 SIMATIC 工業平板顯示器 (IFP)，可在分布式配置中距離運動控制器大 30 m (98.4 ft) 位置處操作 SIMOTION P320-4 前面板。

工程組態

工程組態可使用單獨的編程設備完成，對于 SIMOTION P320-4 S，也可以直接在 SIMOTION P 系統上進行。

SIMOTION P350-4 上的通信接口

PROFINET

SIMOTION P320-4 配有 3 端口集成 PROFINET 接口，可以連接到 PROFINET IO 網絡。PROFINET 支持具有 IRT 和 RT 功能的 PROFINET IO。此接口也可實現標準以太網通信 (TCP/IP)。

集成 PROFINET 接口的具有如下特性：

• 作為 PROFINET IO 控制器或智能設備進行通信（同時作為控制器和設備）
• 100 Mbps 全雙工
• 支持實時類別 RT（實時）和 IRT（等時同步實時）
• 集成 3 端口交換機，帶 3 個 RJ45 接口因此，無需附加交換機即可組態佳拓撲（總線型、星型、樹型）。

PROFIBUS

通過 IsoPROFIBUS 板（作為可選模塊提供），可連接到 PROFIBUS 網絡。這是一個配有兩接口口的 PCI 卡，適用于 PROFIBUS DP（大 12 Mpbs）。可對總線上的時鐘頻率進行參數設置。

集成在局域網中

通過內置工業以太網接口，SIMOTION P320-4 系統可隨時集成在 LAN（局域網）中。也可以連接外部操作員站或工程配置系統（例如進行遠程維護）。

使用分布式 I/O 和驅動器進行擴展

SIMOTION P320-4 運動控制器可通過 PROFINET 或 PROFIBUS DP（可選）來控制驅動器（根據設備類型）和分布式 I/O 系統。在此情況下，可使用 PROFIdrive V4 行規連接驅動器。

例如，可用的 I/O 系統如下：

• SIMATIC ET 200S
• SIMATIC ET 200SP
• SIMATIC ET 200M
• SIMATIC ET 200pro
• SIMATIC ET 200eco，ET 200eco PN

這些高性能 I/O 系統可以通過數字方式傳輸所需的過程信號并且不受 SIMOTION P 系統的干擾。

適用于時間要求嚴苛的應用的高速 I/O

SIMOTION P、PROFINET 和高速 I/O 均可實現 250 µs 的周期時間。這對于響應速度較快的應用（例如液）尤其重要。

接口

SIMOTION P320-4 系統上提供了以下接口：

• 1 × COM 1 (V.24)
• 1 × DVI-I (DVI / VGA)
• 1 × DisplayPort (DP)
• 4 × USB 3.0
• 1 × Industrial Ethernet (10/100/1000 Mbps)
• 1 × PROFINET IO (1 個帶 3 個端口的接口）
• 2 × PROFIBUS DP 可選（IsoPROFIBUS 板）

堅固耐用

為了優化系統的堅固設計，SIMOTION P320-4 中不包含任何旋轉零部件。可以使用外部可接觸的 CFast 卡。內部存儲介質的功能根據設備類型而不同：

存儲介質：

• 可自由訪問（可更換）：CFast (4 GB)
• 內置（部可更換）：
  • SIMOTION P320-4 E：CFast (4 GB)
  • SIMOTION P320-4 S：SSD (80 GB)

插拔 CFast 卡時無需使用任何工具。

系統數據存儲在不可更換的存儲介質上。例如，應用數據可存儲在可自由訪問的 CFast 卡上。因此，可以單獨管理系統數據和應用數據。

系統可用性高

SIMOTION P320-4 運動控制器憑借以下特性提供了*的系統可用性：

• 電池、溫度和程序執行的集成監視功能
• 前面板 LED 可有效實施診斷
• 集成電源具有緩沖短暫電源故障的容量（不是 UPS）。

靈活安裝在控制柜中

SIMOTION P320-4 可安裝于控制柜中的多個位置，例如安裝在標準導軌上、柜壁上或者通過縱向裝配套件進行安裝。這意味著可以有效節省機柜內的寶貴空間另作它用。

靈活安裝在控制柜中：(1) 標準導軌安裝、(2) 壁式安裝、(3) 縱向裝配、(4) 前端縱向裝配

系統方案

控制和運動控制軟件在基本系統 (SIMOTION Kernel) 上運行。

內部 PC 通信功能可在 SIMOTION Kernel 和 Microsoft Windows 操作系統之間提供高性能的數據交換。可以使用 OPC 服務器等，通過任何 Microsoft 程序來進一步處理這些數據。

SIMOTION 基本功能

SIMOTION P 系統提供以下基本功能來滿足各種自動化要求：

• SIMOTION 運行系統
  • 用戶可按照 IEC 61131 標準使用多種語言進行編程
  • 多種程序執行方式（循環、順序和事件驅動式）
  • PLC 和算術功能
  • 通信和管理功能
  • 基本運動控制的工藝功能
• 測試和診斷工具

可根據需要使用可加載的工藝包擴展上述基本功能。

SIMOTION 工藝包

SIMOTION 的一項特殊功能是可通過加載以下工藝包來擴展操作系統功能：

• 包含以下功能的運動控制
  • POS – 定位
  • GEAR – 同步運行/電子齒輪
  • CAM – 凸輪
  • PATH – 軌跡插補
• TControl – 溫度控制器
• MIIF – 多功能信息接口

由于工藝功能具有模塊化許可證，因此您只需為實際使用的功能付費：“僅購買所需的功能”

配置/參數設置/編程

SIMOTION SCOUT 是一款功能強大、操作簡單的工程配置工具。它是一個涵蓋所有工程配置步驟的集成系統，其中包括從配置和參數設置、編程到測試和診斷的全部過程。系統通過圖形提示操作員，使用特定對話框和向導說明，以及基于文本的圖形化語言協助編程，這樣大大縮短了熟悉產品和用戶培訓所需的時間。

目前，SIMOTION P320-4 只能通過 SCOUT（但不能使用 SCOUT TIA）進行組態。

可選 USB 閃存盤的串行調試

若要同時調試多個運動控制器，可使用 SIMATIC IPC Image & Partition Creator（自有軟件）將預生成的數據映像復制到 USB 閃存盤。

SIMATIC IPC Image & Partition Creator 必須單獨訂購或者已預安裝于 SIMATIC IPC USB 閃存盤中（請參見選型和訂貨數據）。

操作員監控 (HMI)

實施操作員監控的方式如下：

• 在 HMI 面板上單獨執行或者
• 通過連接 SIMATIC 工業平板顯示器 (IFP)。

SIMOTION P 的基本功能中集成了一些可與 HMI 系統實現簡單數據交換的通信實用程序。PROFINET 和 PROFIBUS（可選）以及工業以太網均可用于通信。

以下系統可作為標準 HMI 系統：

• SIMATIC WinCC flexible
• SIMATIC 標準面板

為了將 SIMATIC HMI 精致面板、第二代精簡面板以及 TIA WinCC 用作 SIMOTION P320-4 的 HMI 系統，目前需要使用設備代理。

借助 SIMATIC NET 通信軟件，可使用開放式標準化 OPC 接口從其他基于 Windows 的 HMI 系統訪問 SIMOTION。

SIMOTION IT 服務和診斷功能

SIMOTION IT 為 SIMOTION P 提供了一個集成的 Web 服務器，其上存儲了用戶特定 Web 頁面等。用戶可以對控制單元變量進行讀寫訪問。利用 Java 腳本或 applet 也可以執行 Web 頁面中的有效操作功能和顯示功能，這些功能均可利用標準 Internet 瀏覽器在客戶端 PC 上執行。

過程通信和數據通信

SIMOTION P 憑借集成接口可支持過程通信和數據通信。SCOUT 工程配置系統便專門用來實現簡單的通信配置和診斷。

伺服驅動器的位置控制運動控制

帶數字設定值接口的驅動器

通過 SIMOTION P 運動控制器，可借助于采用 PROFIdrive 行規的 PROFINET IO（或 PROFIBUS DP），針對配有數字量設定值接口的驅動器執行位置控制運動控制。

液壓驅動器的位置控制和壓力控制

借助 SIMOTION P 和 SIMATIC ET 200S 高速 I/O，可基于具有 IRT（等時實時）功能的 PROFINET 實現小于 250 µs 的循環時間。

因此，液壓應用中可以實現動態性能*的位置和壓力控制回路。

示例：使用 SIMOTION P350-4 實現液壓機閉環控制

必須使用的傳感器和執行器，例如

• 通過 SSI 接口連接的位置編碼器，
• 通過模擬量輸入 (AI) 連接的壓力傳感器，
• 通過模擬量輸出 (AO) 連接的伺服閥以及
• 用于保護工具和凸輪信號輸出的數字量 I/O

均通過 SIMATIC ET 200S 分布式 I/O 系統進行連接，該系統中預先配備了必要的高速 I/O 模塊以供使用。

因此，通過使用 PROFINET，可以同步液壓驅動器和電氣驅動器。在汽車行業的傳送帶系統和沖壓生產線中，可針對同時采用電氣驅動器（纏繞機、橫向切斷機、滾柱送料）和液壓驅動器（例如深拉沖床）的系統實現工廠范圍內的自動化解決方案。

運行狀態的指示和診斷

SIMOTION P 系統中并沒有配備任何按鈕或開關用來切換運行模式 (RUN/STOP)。而是通過使用鍵盤或鼠標操作軟件監視器 (SIMOTION P State) 來執行這一任務（已連接監視器/顯示屏）。

SIMOTION P State

此監視器可顯示啟動和運行期間的運行狀態。其他功能包括加載 (Restore) 和保存 (Save) 用戶程序以及啟動 (Restart) 或關閉 (Terminate) 運動控制器。關閉期間，重要數據（保留數據）在設備電源關閉時存儲在外部 CFast 卡上，這樣一旦設備重新啟動，即可使用新數據。

SIMOTION P 智能診斷系統將持續控制系統功能并指示錯誤或特定系統事件（例如，定時錯誤、模塊或網絡故障）。

SIMOTION P320-4 連接概覽