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S7-1200 G2运动控制亮点:从硬件到功能为你提供低成本解决方案

游戏天地 2025年08月11日 02:26 1 admin
S7-1200 G2运动控制亮点:从硬件到功能为你提供低成本解决方案

西门子推出了新一代 S7-1200 G2 CPU,相比第一代的S7-1200,其在运动控制功能方面有了显著的提升。配合西门子 SINAMICS S200、S210 以及 V90 等伺服驱动器,S7-1200 G2 可以广泛应用于吹塑、灌装、打标等生产场合,为客户提供了小型化,低成本的解决方案。



一、硬件性能的提升

S7-1200 G2 目前发布的产品如下图所示,其中 CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F)C 属于全球产品,CPU 1216 和 CPU1217 为中国专属产品。CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F) 从硬件指标上主要考虑用于替代第一代的 S7-1200;而 CPU 1216 和 CPU 1217 运算能力更快,带轴数量更多,可以用于替代一些低端 S7-1500 的应用场合。

S7-1200 G2运动控制亮点:从硬件到功能为你提供低成本解决方案


以下是 CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F) G2 与第一代 S7-1200 的硬件性能对比:

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以下是 CPU 1216 G2 和 CPU 1217 G2 与低端 S7-1500 CPU 性能对比:

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从以上几个对比图中可以看出 G2 在硬件方面有以下提升:

1、运算能力加强

S7-1200 G2 CPU 分 2 个性能等级,CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F)C 位运算时间为 37ns,CPU 1216 和 CPU 1217 位运算时间为 25ns,相比第一代 S7-1200 的 80ns,提高了不止一倍。


2、存储空间增大

S7-1200 G2 CPU 存储空间采用了和 S7-1500 相同的形式,区分为代码存储区和数据存储区。相比第一代 S7-1200,可以看到存储空间有了明显的提升, 尤其是 CPU 1216 和 CPU1217 与低端的 S7-1500 相当。这意味着 S7-1200 的程序规模有了巨大提升,控制设备的数量和规模都有了较大的提高。


3、集成PTO数量增加

对于 CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F)C G2 集成的 PTO 数量增加到 8 个, 这意味着通过 PTO 控制轴的数量翻了一倍。

但是,需要注意,当前固件版本 (V1.0) 还不支持将集成 PTO 组态为驱动器连接方式,需要等 2025 年底,新的固件版本出来之后才可以正常使用集成 PTO 控制轴。

对于 CPU 1216 和 CPU1217 目前没有集成 PTO,可以采用 ET200MP 的 TM PTO4 或 ET200SP 的 TM PTO2 来连接 PTI 类型的驱动器。


4、集成HSC数量增加

对于 CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F)C G2 集成的 HSC 数量增加到 8 个,HSC 可以连接增量型编码器作为轴工艺对象的位置反馈。

需要注意,当前固件版本 (V1.0) 还不支持直接组态集成的 HSC 连接到编码,后继会增加该功能。目前可以通过下面的实例库来实现 HSC 连接增量编码器作为轴位置反馈,并且可以实现测量输入功能。

S7-1200 G2运动控制亮点:从硬件到功能为你提供低成本解决方案


SIMATIC S7-1200 G2: Connectexternal encoder and measuring input via HSC and use with TOs (通过 HSC 连接外部编码器和测量输入,并配合 TOs 使用):

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https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/109978077



二、通讯能力的提升

S7-1200 G2 开始支持 IRT 通讯,相对于第一代 S7-1200,其 PN 协议采用硬件实现,内置了单独的用于处理 PROFINET 通讯的协议芯片。而 S7-1200 G1 仅支持 RT 协议,并且其 PN 协议在 CPU 中使用软件实现,PN 通讯会占 CPU 的运算资源。

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IRT对于运动控制来说非常重要,可以减少转矩波动,实现高动态伺服控制。并且 S7-1200 G2 支持基于 IRT 的 DSC 相关报文,比如常见的 105 报文,通过 DSC 功能将位置环放到驱动器中计算,减少了位置环采样时间,可以设置更高的位置环增益,提高了系统的抗扰动能力和动态响应。

在站点数量上,CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F)C G2 支持的 PN 站点数量是 31 个,CPU 1216 和 CPU 1217 支持的站点数量为 64 个,大大超过了第一代 S7-1200,能带的伺服数量也随之增加。



三、带轴能力

S7-1200 G2 硬件性能和通讯能力的提升使其带轴能力也有了响应的提升。如下图所示,对于 CPU 1212 (F)C,CPU 1214 (F)C G2 最大轴数量为 10 个;CPU 1216 和 CPU 1217 最大轴数量分别为 16,32 个。

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需要注意,CPU 1216 和 CPU 1217 轴资源数计算方法与常规的 S7-1500 不同,其可以带的最大速度轴、定位轴、同步轴都被限制到同一个数值,比如对于 CPU 1217,最大轴数量为 32 个,组态定位轴最多是 32 个,组态同步轴最多也是 32 个。

以下是 CPU 1216 G2 和 CPU 1217 G2 与低端 S7-1500 CPU 性能对比:

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四、运动控制功能

S7-1200 G2 相对于第一代 S7-1200 在运动控制功能上有了非常大的变化,除了支持常规的定位轴控制,还增加了测量输入、输出凸轮、齿轮同步、凸轮同步以及运动学系统等 S7-1500(T) 才有的功能。

对目前固件版本 V1.0 的 S7-1200 G2 CPU,它的运动控制功能是 S7-1500T CPU 运动控制版本 Motion Control V8.0 的子集。S7-1200 G2 CPU 没有单独的运动控制功能说明手册,相关功能说明可以参考 S7-1500T Motion Control V8.0 的手册。

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由于 S7-1200 G2 的运动控制功能相对于 S7-1500、S7-1500T 来说,还有些地方是不支持的,以下从不同的控制层级对三者的运动控制功能进行对比,方便大家进行选型。


1、单轴功能

如下图所示,对于 S7-1200 G2 来说除了速度控制、位置控制外,还增加了测量输入,输出凸轮以及凸轮轨迹功能。但相对于 S7-1500(T) CPU 来说,还有些功能不支持,比如图中的转矩功能,MotionIn 功能等。

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对于转矩控制虽然没有直接的指令,可以使用以下的实例库来实现。

SIMATIC S7-1200 G2: Torque limiting with SINAMICS Drives (配合 SINAMICS 驱动实现转矩限制):

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https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/109988351


2、同步功能

如下图所示,对于 S7-1200 G2 来说支持相对齿轮同步,凸轮同步功能。但相对于 S7-1500(T) CPU 来说,还有些功能不支持,比如图中的速度同步,绝对齿轮同步,以及支持的凸轮盘种类较少,仅支持 1000 点的凸轮盘形式等等。

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3、运动学系统功能

如下图所示,对于 S7-1200 G2 来说仅支持笛卡尔门户 3D/2D 加定位轴最多 4 轴的运动机构模型,其他像滚珠拾取,Scara,铰接臂等模型都不支持,而且不支持区域监视,传送带跟踪,工具定义以及 MCL 等功能。

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