SIMATIC S7-200 PLC

      S7-200 PLC是超小型化的PLC，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，或连成网络都能实现复杂的控制功能。   S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。SIMATIC S7-300 PLC

     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。与S7-200 PLC比 较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6～0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准 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。SIMATIC 人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能 化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密， 防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就 可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、 简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的 通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

SIMATIC S7-400 PLC

     S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。

      S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，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，便能使系统升级和充分满足需要。

（1）来自空间的辐射干干扰 

      空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。 （2）来自系统外引线的干扰 

      主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。 

 a来自电源的干扰 

      PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入 开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及 制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。 

 b来自信号线引入的干扰 

      与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。 

      此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干 扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系 统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引 起系统故障的情况也很多。 

  c 来自接地系统混乱时的干扰  

      接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。 

      PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存 在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发 生异常状态如雷击时，地线电流将更大。 

      此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回 路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰 容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测 控的严重失真和误动作。 

（3）来自PLC系统内部的干扰 

      主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

      小型PLC 的I/O 点数一般在128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体除了开关量I/O 以外，还可以连接模拟量I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。

中型PLC

      中型PLC 采用模块化结构，其I/O点数一般在256～1024 点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。大型PLC

      一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC 还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。

早期的PLC（60 年代末—70 年代中期）

      早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。 这时的PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其 抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC 特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期）

      在70 年代微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。

      这样，使PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除 了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数 量的数据寄存器，使PLC 得应用范围得以扩大。

近期的PLC（80 年代中后期至今）

      进入80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。

      目前，国外PLC制造商不断推出新产品。西门子最初推出S5系列，然后推出S7系列；三菱开始是F系列，FX系列，现在是Q系列（A1、A2、A2X）。 大趋势是功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强。网络的控制中心一般有两台计算机，通过电缆与现场的PLC站相连，每个站就放在被控设备的附 近，从设备到PLC站之间的电缆很短，从PLC站到控制中心只需一根电缆线，这样成本就大大降低了。

    产业从无到有、从小到大、初步形成了门类比较齐全的仪器仪表生产、科研、营销体系。建成了一批科研开发机构（其中机械系统的仪器仪表专业科研所20家，国家级工程研究中心3家、企业技术中心5家，国家级产品质量检测中心9家）；培养了一批专业的经营、管理、技术人才。特别是部分中低档产品形成了自己的优势和特色各种数字万用表、电度表、水表、煤气表、水准仪、中低档光学显微镜、望远镜等产量世界前列，在基本满足国内需要的同时，大量出口。 通过科技攻关、联合开发、合资合作和引进技术消化吸收国产化等多种形式，使我国仪器仪表行业部分中高档主导产品缩小了与国际先进水平的差距，并形成生产能力。自主开发的主要产品包括中小型DCS、现场总线智能仪表、总线式测试系统、汽车专用检测试验设备、超声诊断仪器、微波等离子光谱、新型扩散硅敏感元件等，引进技术国产化的主要产品有记录仪、精小型调节阀、新型变送器、光谱、色谱、扫描电镜、水质分析仪、专用复合材料等；合资合作的主要产品有大型DCS、EJA、流量计、电子经纬仪、动平衡试验机、高低温试验仪器等。

    大类产品满足需要程度：中高档科学测试仪器国内市场满足率为30％，中低档科学仪器满足率65％；生产过程测量控制仪表及系统产品在大型工程项目中的品种满足率达50％，中小型工程达70％。进口产品往往是科研、生产所需的重大、关键设备，技术含量大，附加值高。

    一批国有、集体、民营、三资企业和科研院所通过市场竞争，在行业中脱颖而出，并显现出良好发展势头和后劲，已形成主导、核心力量。

    电工仪器仪表：重点发展长寿命电能表、电子式电能表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。到2005年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%；到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率应达到80%。 科学测试仪器：重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他实验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主，到2005年在总产值中占50%～60%。

    环保仪器仪表：重点发展大气环境、水环境的环保监测自动化控制系统产品，鉴于加强环保执法力度加快环保建设步伐，加大环保建设投 资、培育环保产业这一国民经济新增长点的需要，面对我国5000多个环境检测站和大量的城镇污水处理及企业废水处理这个巨大的市场，今后环保仪器仪表工业 产品市场将有大幅度的增长。据有关方面不完全统计，1998年我国环保仪器仪表及监控系统产值约11.7亿元，到2005年将扩至42亿元达到20世纪 90年代后期国际先进水平，国内市场占有率达到50%～60%，而到2010年将扩至110亿元，到2010年国内市场占有率达到70%以上。由此可见， 其市场前景十分广阔。

    分析化学仪器：重点研究方向包括：一是高通量分析，即在单位时间内可分析测试大量的样品。二是极端条件分析，其中单分子单细胞 分析与操纵为目前热门的课题。三是在线、实时、现场或原位分析，即从样品采集到数据输出，实现快速的或一条龙的分析。四是联用技术，即将两种(或两种以 上)分析技术联接，互相补充，从而完成更复杂的分析任务。联用技术及联用仪器的组合方式，特别是三联甚至四联系统的出现，已成为现代分析仪器发展的重要方 向。五是阵列技术，如果把联用分析技术看成计算机中的串行方法，那么阵列技术就等同于计算机中的并行运算方法。和计算机一样，阵列方法是大幅度提高分析速 度或样品批处理量的最佳方案。一旦将并行阵列思路与集成和芯片制作技术完美结合，分析化学就将向新的领域进发。
仪器仪表元器件：“十五”及2010年以前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，高档产品市场占有率达到60%以上。通过科技公关、新品开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。

    医疗仪器，重点发展医用光学仪器；以数字成像、高档黑白超、彩超、彩超换能器为研发关键技术的超声医用仪器；X线图像处理系统，开放式超导型核磁共振系统等大型医疗仪器和临床信息系统；高能智能化肿瘤治疗大型仪器系统。

    根据我国国民经济和社会发展提出的需求，在充分认识到国际仪器仪表发展的趋势后，国家制定出仪器仪表发展的战略目标：在未来 10～15年内，充分利用我国经济高速发展和巨大的市场优势，大力推进新技术新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技 术，使我国仪器仪表产业总体水平同国际水平的差距缩短到3～5年，约30%的产品达到国际同期先进水平，国产仪器仪表在大工程中的配套能力达到85%以 上，在国内市场需求中占领75%以上的份额。

    现代仪器仪表在当今社会具有重要的作用和地位。面对我国国民经济、科学技术、国防建设以及社会生活各方面发展的迫切需求，仪器仪表必须加快发展。

    我国与国际发达国家相比，低压电器行业的整体技术及生产水平存在较大的差距。其主要表现为：企业规模偏小，且数量过多。行业统计数 据表明，低压电器生产企业由建国初期的数百家，发展到如今的2000多家。由于企业的数量众多，导致经济资源过于分散，企业缺乏效率。在低压电器生产企业 中年销售收入和总资产均在5亿元以上的大型企业不到10家。绝大多数都是中小型企业，大部分企业缺乏规模经济和竞争力。 区域产品结构趋同，重复建设严重。据统计，低压电器行业生产趋同化现象严重，低水平的重复建设，造成能源、原材料利用率低、经济效益低下，低价竞争现象严重。

    装备相对落后，缺少自主品牌。从全行业来看，技术装备先进、生产规模大、产品质量好的企业为数不多，缺少大批与国际市场竞争的自主名牌产品。同时，产品在设计、耐用、环保，以及美观等方面也存在一定的不足。工

    改革开放以来，我国缔造了一个经济发展的“神话”。数据显示，1990～2007年以来，我国GDP增 长超过13倍，但我们也为此付出了沉重的代价。这期间，我国能源消耗量达到全球的16.8%，而GDP仅占世界的6%。如果按照这个能源消耗的速度发展， 那么2020年我国能源需求量将达到41.8亿吨标准煤（07年为26.5亿吨标准煤），能源需求缺口超过8亿吨。这无论从经济方面还是环保方面，都是无法承受的。 政府为此意识到问题的严重性，相继出台了一系列节能减排的国家和行业政策，来推动未来经济的可持续发展。应对中国的能源问题，国家给出了两条路径，一是走新能源开 发道路，不断增大水电、风电、核电和太阳能等在国内能源结构中的比例，但处于技术和经济效益的考虑，这将是一个较长期的过程：二是以节能技术和节能设备为 手段，改造现有的工业、民用技术和设备，通过降低能耗，提高能源效率来缓解能源需求和供应之间的不匹配，这是更为现实和有效的途径。

    无论今日举行的哥本哈根会议达成的结果如何，从中长期来看，我国建立市场化碳减排体系只是时间问题，我国面临的碳减排压力将越 来越大。由于碳排放量的公共产品属性，发达国家在减排量化指标上分歧极大，难以合谋对发展中国家作出约束性减排量化要求，但随着中国能源需求和GDP的增 长，中长期看必然做出相应的减排承诺，而尽快调整高碳的能源结构是应对减排量的必然选择。无论从国内现状还是国际社会的共识，都要求中国迅速采取措施，通 过节能减排降低污染物的排放，这已成为中国经济发展中越来越急迫的问题。

    作为具有“节能”魔力的变频节能技术，在全球提倡的“低碳经济”后越发成为人们关注的技术之一。目前，在中国，防止气侯变化、环境保护已 成为实实在在的需求。中国政府的节能计划显示到2010年时能源利用的效率要比2006年提高20%，这为变频器厂商带来了巨大的市场机会。其实，早在电 子工业“九五”规划中，我国电子工业部也在将以变频器传动装置为代表的节能技术列为发展重点之一。变频器广泛应用于电力、冶金、石油、化工、市政、中央空 调、水处理等行业中。

    那么，变频器如何实现节能呢？在很多设备制造业行业，通过变频技术的应用，节省很多烦琐的机械传动机构，优化生产工艺，提高生 产效率，大大降低了单位产品的能耗，这其实是更重要的变频节能方面。应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。以风机 水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可 观。

    另外，由于变频器可根据实际负载通过改变频率和输出电压自动调节高压电动机的转速，从而达到提高用户电动机系统运行效率和节约 用电的目的。对于变频器的主要调速对象电动机来讲，目前我国约有10亿台电动机，约有6成的电动机可在低于额定负荷的60%的状态下运行，导致了高达 30%的用电被浪费掉。专业机构估计，我国电动机的总装机容量已达5亿多千瓦，年耗电量达8,000～10,000亿千瓦时。

    如果全国的机电生产企业全部生产带有变频功能的机电产品，那么在未来的15年可累计节电28,000亿千瓦时（三峡电站年发电 量只有850亿千瓦时左右，相当于一年节约出两个三峡发电站）、节煤14.3亿吨、减排二氧化硫2,000万吨、减排二氧化碳7亿吨，同时还可以节约 8,000～10,000亿元电力投资。由此可见，在低碳经济势在必行驱使下，未来中国变频器的增长不可估量。

    我国良好的政策环境和相对平稳的宏观经济形势为变频调速技术创新和推广应用提供了优越的市场机会和发展空间。虽然我国本土企业 起步较晚，但目前正在努力追赶并取得了可喜的进步，随着我国经济的发展和社会的进步，以及节能环保意识的进一步普及、国内众多工业企业实现工艺技术升级的 需求进一步增强，国内市场对变频器产品的需求逐年增长，电机的变频器装配率不断提高，同时也产生新的应用领域，这些新的应用反过来又推动着行业的技术革新 和进步。这就为变频器厂商带来了巨大的市场机遇。

    早期的PLC（60年代末—70年代中期）

    早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控 制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业 控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上， 采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。 中期的PLC（70年代中期—80年代中后期）

    在70年代微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。

    这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传 送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使 各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。

    近期的PLC（80年代中后期至今）

    进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理 器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。