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概述

SIMOTION 面向机械工程应用中的所有提供了适宜功能。

实现这些功能的基础是采用了符合 IEC 61131-3 标准中的机器自动化要求（如监控、顺序控制、输入/输出处理、计算等）的 PLC。

提供了用于运动控制的可扩展功能：从凸轮控制器到定位、齿轮传动和凸轮传动，直至各种搬运运动的 3D 路径插补。生产机械中常用的工艺功能（如压力调节器或温度控制器）对该功能加以补充。

因此，SIMOTION 提供了一种全面而可扩展的功能，拥有生产机器所需的全部功能，PLC 性能从低到高，适用于基本单轴应用到复杂多轴应用。

SIMOTION 应用的软件结构

SIMOTION Kernel – 基本功能

SIMOTION Kernel 中组合了 SIMOTION 设备的基本功能。

此外，SIMOTION Kernel 还提供了以下方面的高性能功能：

PLC 功能（符合 IEC 61131-3）

程序控制

定时器、计数器

I/O 运行

通信

此外，还提供一套支持以下任务的强大运行系统

周期性（同步的周期性）任务

顺序任务

时间驱动式任务

件驱动式任务

语言范围符合 IEC 61131‑3 标准，并且包含 I/O 管理、过程和机器控制所需的所有 PLC 命令。用于编程的语言包括 LAD（Ladder Diagram，梯形图）、FBD（Function Block Diagram，功能块图）、ST（Structured Text，结构化文本）、MCC（Motion Control Chart，运动控制图）和传动控制图 (DCC)。

SIMOTION Kernel 基本功能可通过加载 SIMOTION 工艺功能包进行扩展。

SIMOTION 工艺功能包

SIMOTION 工艺功能包结合了众多领域机械工程自动化所需要的软件功能。它们在配置过程中加载到控制器中，并通过添加系统功能的方式扩展基本功能。在工程期间，可通过 SCOUT 命令库访问工艺功能包的功能。

借助工艺功能包可生成工艺对象（例如“定位轴”工艺对象），这些工艺对象以同样的方式进行设置、配置和参数设定。

运动控制工艺功能包

此工艺功能包包含全面的运动控制功能，提供了开放而又灵活的应用编程方式，确保用户能够实施复杂的运动控制应用。

SIMOTION 运动控制工艺功能包具有以下功能：

基本运动控制

定位–POS

同步操作/电子齿轮 – GEAR

凸轮 – CAM

路径插补 – PATH

辅助工艺功能

该技术功能包中的工艺对象功能可通过附加语言命令和系统变量以及符合 PLCopen 的函数块来访问。因此，运动顺序的编程较为简单且集成程度较高。

温度控制工艺功能包 (TControl)

SIMOTION 温度控制工艺功能包提供了功能丰富的温度通道。这些功能同样通过附加语言命令和系统变量进行访问。

传动控制图 (DCC) 工艺功能包

SIMOTION 传动控制图 (DCC) 工艺功能包提供了一个“驱动控制块”(DCB) 库。借助这些控制块，可以在选配的 DCC 编辑器中以图形化的方式配置开环和闭环控制功能，该编辑器可集成到 SCOUT。SCOUT TIA（TIA Portal 中的 SIMOTION）没有 DCC。

多功能信息接口 (MIIF) 工艺功能包

SIMOTION MIIF 工艺功能包可充当服务器，支持以符号化方式访问 SIMOTION 数据并通过以太网将数据提供给客户端（例如，操作面板）。

SIMOTION I/O 交互功能库

这些功能库包含用于集成智能 I/O 和通信模块的标准功能。它们是 SCOUT 命令库的组成部分，可非常方便地将模块（如 FM 350-1/-2、FM 352、CP 340/341、SIWAREX FTA）或识别系统集成到 SIMOTION 用户程序中。SIMOTION Utilities & Applications 中也提供了编程示例和标准应用。The SIMOTION Utilities & Applications 随 SCOUT 免费提供。

SIMOTION 用户程序

在 SIMOTION 用户程序中，工艺功能包功能、功能库和 SIMOTION Kernel 的功能统一通过语言命令进行访问。

因此，SIMOTION 应用程序的结构支持 PLC 功能与运动控制功能和工艺功能的合并。由于这种方式可以避免使用接口并消除停滞时间，因此简化了运动顺序的优作（* PLC/运动接口）、降低了工程成本并提高了产品质量和机器生产率（机器周期和输出）。

SIMOTION 应用可通过不同方式编程：

使用图形化编程语言 LAD（梯形图）、FBD（功能块图）和 MCC（运动控制图），可直观方便地进行图形化编程。

此外，也可通过文字化方式使用结构化文本 (ST) 进行编程。

使用可选传动控制图 (DCC) 工艺功能包，可方便地以图形方式对基于传动的开环和闭环控制功能进行组态（不适用于 TIA 博途中的 SIMOTION）。

SINAMICS 变频器的深度集成允许：

方便地完成驱动（电源单元和编码器）的符号分配

方便地完成驱动外设（I/O、凸轮、探针）的符号利用

自动地比较整个驱动总成相关的全部特性变量

提高直至传动的一致性（访问控制/状态字和传动数据、转矩限值、附加的转矩设**）

支持采用伺服传动的高动态应用，基于 DSC（Dynamic Servo Control，动态伺服控制），可实现 125 µs 的位置控制周期

支持采用液压传动的高动态应用，可实现 250 µs 的位置控制周期和压力/力控制周期

可与传动和模块化开环控制实现同步

除电气传动外，一个控制器内或者分布在多个控制器中的各液压传动都可实现彼此同步。这样就可以实现集成自动化解决方案，例如在汽车工业中的输送系统和冲压生产线中，可在同一个系统中采用电气传动（卷绕机、横向切割机、辊式进给装置）和液压传动（如深拉压力机）

通过项目生成器 SIMOTION easyProject，可将基本及模块化机器功能集成到 SCOUT 工程组态项目中。

SIMOTION 等时模式

在 SIMOTION 系统中，所有组件（一个或多个控制模块、传动、 I/O）都与机器的通信周期（PROFIBUS DP/PROFINET 周期）同步。应用还通过同步应用任务（在伺服与插补器周期中）与此周期同步。因此，等时模式遍布整个机器应用（对于分布式系统也是如此），这样可带来大量优势：

终端到终端和终端到轴的响应时间较短

机器循环时间短

可通过编程完成同步闭环控制任务

基于确定且可再现的机器响应，可实现较高的产品质量

模块化概念 – 模块化机器

SIMOTION 支持模块化机器概念，进而可降低工程和调试成本，具体体现在：

通过库和可重复使用的模块进行模块化软件开发

划分为各个机器模块，例如，可通过分布式同步操作（通过 PROFIBUS DP 或带同步实时功能的 PROFINET IO）来链接这些机器模块。基于一个大项目，可对项目进行重新组态（例如，使用人机界面）。

在组态和运行期间，激活/禁用 DP 从站/PROFINET IO 设备（I/O 组件）和工艺对象（传动、轴、外部编码器、探头和凸轮）。

使用项目生成器 SIMOTION easyProject，方便地对项目进行模块化组态

模块化的机器设计意味着可取得可扩展的解决方案和大型轴布置。标准化的模块可轻松适应特定的要求，并可分别进行测试。然后，这些模块可以方便地组合成不同类型的机器。

通过 PROFIBUS 进行通信

在所有平台上，可通过 PROFIBUS 获得通信功能：

SIMOTION 和/或 SIMATIC 控制器之间的 I/O 通信

与编程设备（编程设备功能）的通信

SIMATIC HMI 设备通信

与安装有 SIMATIC NET OPC 的 PC 进行通信。
作为前提条件，PC 上应安装 SIMATIC NET SOFTNET S7 软件。

基于以太网/PROFINET 的通信

所有平台均提供以下基于以太网的通信功能：

SIMOTION 和/或 SIMATIC 控制器之间的 I/O 通信

通过 UDP 和 TCP/IP 与 SIMOTION 设备、SIMATIC CPU 和非 Siemens 设备进行通信

与编程设备（编程设备功能）的通信

SIMATIC HMI 设备通信

基于 SA 系统 WinCC 的通信。

与安装有 SIMATIC NET OPC 的 PC 进行通信。
作为前提条件，PC 上应安装 SIMATIC NET SOFTNET S7 软件。

SIMOTION IT

使用 SIMOTION IT，可通过工业以太网（标准 Internet 浏览器上的 HTML）获得附加通信功能：

*项目和工程组态系统，通过标准 SIMOTION IT web 页面，即可提供丰富、强大的诊断功能

通过用户定义 SIMOTION IT web 页面，实现相关诊断和操作功能 

通过 SIMOTION IT OPC XML-DA 实现通信和过程值访问型应用

SIMOTION IT 虚拟机：除了自动化功能后，还可创建 SIMOTON JAVA 运行环境的 Java 应用。

随着PLC技术的不断发展，PLC的应用范围日益广泛，使得当今的电气工程技术人员在设计电气控制系统时，会有多的机会考虑选用PLC控制。在传统的继电器-接触器控制系统和PLC控制系统、微机控制系统这三种控制方式中，究竟选取哪一种合适，这需要从技术上的适用性、经济上的合理性进行各方面的比较论。这里提供以下几点依据，以供在考虑是否选用PLC控制时参考：

（1）输入、输出量以开关量为主，也可有少量模拟量。

（2）I/O点数较多。这是一个相对的概念。在70年代，人们普遍认为I/O点数应在70点以上选用PLC才合算；到了80年代，降为40点左右；现在，随着PLC性能价格比的不断提高，当总点数达10点以上就可以考虑选用PLC了。

（3）控制对象工艺流程比较复杂，逻辑设计部分用继电器控制难度较大。

（4）有较大的工艺变化或控制系统扩充的可能性。

（5）现场处于工业环境，而又要求控制系统具有较高的工作可靠性。

（6）系统的调试比较方便，能在现场进行。

（7）现场人员有条件掌握PLC技术。

（一）决定系统所需的动作及次序。

    当使用可编程控制器时，重要的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求：

(1)    一步是设定系统输入及输出数目。

(2)    二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。

（二）对输入及输出器件编号

    每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个一的对应编号，不能混用。

（三）画出梯形图。

    根据控制系统的动作要求，画出梯形图。

    梯形图设计规则

（1）触点应画在水平线上，并且根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的控制路径来画。

（2）不包含触点的分支应放在垂直方向，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。

（3）在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点多的并联回路放在梯形图的左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。

（4）不能将触点画在线圈的右边。

（四）将梯形图转化为程序

    把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。

    这种程序语言是由序号（即地址）、指令（控制语句）、器件号（即数据）组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。

（五）在编程方式下用键盘输入程序。

（六）编程及设计控制程序。

（七）测试控制程序的错误并修改。

 为了确保整个系统能在安全状态下可靠工作，避免由于外部电源发生故障、PLC出现异常、误操作以及误输出造成的重大经济损失和人身伤亡事故，PLC外部应安装必要的保护电路。
（1）急停电路。对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得PLC发生故障时，能将引起伤害的负载电源可靠切断。

   （2）保护电路。正反向运转等可逆操作的控制系统，要设置外部电器互锁保护；往复运行及升降移动的控制系统，要设置外部限位保护电路。

   （3）可编程控制器有监视定时器等自检功能，检查出异常时，输出全部关闭。但当可编程控制器CPU故障时就不能控制输出，因此，对于能使用户造成伤害的危险负载，为确保设备在安全状态下运行，需设计外电路加以防护。

   （4）电源过负荷的防护。如果PLC电源发生故障，中断时间少于10秒，PLC工作不受影响，若电源中断过10秒或电源下降过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开；当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。因此，对一些易过负载的输入设备应设置必要的限流保护电路。

   （5）重大故障的报警及防护。对于易发生重大事故的场所，为了确保控制系统在重大事故发生时仍可靠的报警及防护，应将与重大故障有联系的信号通过外电路输出，以使控制系统在安全状况下运行。