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概述

S7-1500 自動化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含最多 32 個模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。S7-1500 自動化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個 DIN 導(dǎo)軌上（請參見手冊以了解要求）。

系統(tǒng)包含下列組件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等級，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程設(shè)備、操作裝置、其它 SIMATIC 控制器或第三方設(shè)備間的通信。
  SIMATIC S7-1500 適合使用多種型號的 CPU：
  • 標(biāo)準(zhǔn) CPU（ODK 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）
  • 緊湊型 CPU 不僅配備數(shù)字型和模擬型輸入輸出，還配備計(jì)數(shù)器輸入和高速輸出，將技術(shù)功能直接集成在 CPU 上。
  • 故障安全型 CPU（ODK 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）適用于在同一臺計(jì)算機(jī)上執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程序和安全相關(guān)的程序。
  • 配備諸如絕對同步操作（利用位置同步規(guī)范進(jìn)行同步）和凸輪系統(tǒng)等擴(kuò)展運(yùn)動控制功能的技術(shù) CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊。
• 工藝模塊用于高速計(jì)數(shù)、位置檢測或測量等功能。
• 通信模塊和通信處理器可通過通信接口將控制器進(jìn)行擴(kuò)展

根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：

• 在 CPU 向背板總線的輸出對于所有連接的模塊來說不夠充分的情況下，電源模塊 (PS) 通過背板總線為 S7-1500 模塊的內(nèi)部電路供電。
• 用于將 SIMATIC S7-1500 連接到 120/230 VAC 電源的負(fù)載電源模塊 (PM)。
• 接口模塊用于連接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

設(shè)計(jì)

簡單的設(shè)計(jì)使得 SIMATIC S7-1500 十分靈活，便于維護(hù)。

• 集成背板總線：
  集成的背板總線；背板總線集成在模塊上。模塊通過 U 形連接器相連，總線連接器插在外殼的背面?？梢怨?jié)省安裝時間。
• 模塊組裝在 S7-1500 安裝導(dǎo)軌上：
  具有各種長度，包括切割至定長的型號。由于具有集成式 DIN 導(dǎo)軌，可以卡裝廣泛的標(biāo)準(zhǔn)部件，如附加端子、小型斷路器或小型繼電器。
• 性能可靠，接線方便：
  • I/O 信號是通過統(tǒng)一的 40 針前連接器來連接的。信號模塊和前連接器之間具有機(jī)械編碼，可防止因意外的錯誤插入而對電路造成破壞。
  • 為了對前連接器進(jìn)行簡單接線，可將該連接器置于“預(yù)接線位置”。在此位置上，插頭尚未與模塊電路接觸。此位置還可用于在運(yùn)行過程中進(jìn)行改動。用戶可借助于前蓋內(nèi)側(cè)的一個印制電纜連接圖進(jìn)行連接。
  • 前連接器作為帶螺釘型端子或推入式端子的型號提供。兩個型號都可以連接線芯截面積為 0.25² ~ 1.5 mm²（AWG 24 ~ AWG 16）的導(dǎo)線。
  • 另外，數(shù)字量信號模塊可通過 TOP Connect 進(jìn)行系統(tǒng)接線。通過 TOP Connect，可以快速而清晰地連接到現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器，并可在控制柜中進(jìn)行簡便接線。
  • 對于模擬量模塊，可以直接在模塊上進(jìn)行屏蔽；隨模塊提供了一個屏蔽連接套件，無需工具即可進(jìn)行安裝。
• 設(shè)備特定標(biāo)簽：
  標(biāo)簽條可用于 SIMATIC S7-1500 的信號模塊?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)激光打印機(jī)來打印這些 DIN A4 標(biāo)簽紙上的標(biāo)簽?？梢詮?TIA Portal 進(jìn)行自動打印，而無需重新輸入符號或地址。通過這些標(biāo)簽條的設(shè)計(jì)形式，可為通道或診斷顯示 1:1 分配標(biāo)簽。如果前蓋打開，則診斷顯示到端子的這種 1:1 分配會保留。
• 可變和可擴(kuò)展的站配置：
  • 信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。
  • 最大配置包括帶有 31 個模塊（30 個模塊 + 1 個電源）的 CPU。在 CPU 向背板總線的輸出對于所有連接的模塊來說不夠充分的情況下，需要由電源 (PS) 通過背板總線為 S7-1500 模塊的內(nèi)部電路供電。
• 尺寸緊湊：
  SIMATIC S7-1500 的尺寸使其能夠順利安裝到 SIMATIC S7-300 或 ET 200M 的可用安裝空間中。
• 移動敷設(shè)：
  SIMATIC S7-1500 及其模塊可以垂直和水平安裝，從而可以最佳方式安裝到可用空間內(nèi)。

I/O 模塊

以下模塊類型可用于 SIMATIC S7-1500/ET 200MP：

• 標(biāo)準(zhǔn)和故障安全數(shù)字量輸入模塊
• 標(biāo)準(zhǔn)和故障安全數(shù)字量輸出模塊
• 數(shù)字量輸入/輸出模塊
• 模擬量輸入模塊
• 模擬 I/O 模塊
• 模擬量輸出模塊
  • 包括高速 (HS) 模擬量模塊，無論激活的通道數(shù)如何，基本執(zhí)行時間都是 62.5 µs
• 用于計(jì)數(shù)和定位的工藝模塊
• 用于點(diǎn)到點(diǎn)通信和總線連接的通信模塊

提供了各種模塊等級，可使用戶在其應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)最佳擴(kuò)展。模塊本身通過標(biāo)簽進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)記：

• BA（基本型）：簡易低成本模塊，無診斷功能，沒有參數(shù)
• ST（標(biāo)準(zhǔn)型）：具有與模塊或負(fù)載組相關(guān)的診斷的模塊，如果適用，帶有參數(shù)；模擬量模塊：準(zhǔn)確度等級 0.3%
• HF（高性能型）：具有與通道相關(guān)的診斷和參數(shù)設(shè)置的模塊；對于模擬量模塊：準(zhǔn)確度等級 0.1%，抗擾度和電流隔離程度提高
• HS（高速型）：具有極端濾波和轉(zhuǎn)換時間的模塊適用于超高速應(yīng)用；例如 8 通道模擬量模塊，無論激活的通道數(shù)如何，基本執(zhí)行時間都是 62.5 µs。

I/O 模塊的附件：

• 標(biāo)簽紙：
  可插入到 I/O 模塊中（10 張 DIN A4 標(biāo)簽紙，每張標(biāo)簽紙帶有 10 個標(biāo)簽，預(yù)穿孔，可使用標(biāo)準(zhǔn)激光打印機(jī)進(jìn)行打??；可用顏色：Al 灰）
• 屏蔽連接：
  SIMATIC S7-1500 系統(tǒng)（模擬量模塊和工藝模塊）提供了一個簡易屏蔽連接套件，無需使用工具即可安裝。此套件包含一個 24 V DC 饋電元件、一個屏蔽夾和一個通用屏蔽端子。該屏蔽端子可用于單根細(xì)干線電纜、多根細(xì)干線電纜或一根粗干線電纜。由于對 24 V DC 電源和測量信號進(jìn)行分離，并且在屏蔽和信號電纜之間具有低阻抗連接，因此可確保較高的 EMC 穩(wěn)定性和抗干擾性。
• 統(tǒng)一的 40 針前連接器
• I/O 模塊的前門或自組裝背板總線的 U 型連接器等其它附件

通信

S7-1500 具有不同的通信接口：

• PROFINET IO IRT 接口（2 端口交換機(jī)），集成在 CPU 中；
  用于獲得確定的響應(yīng)時間和高設(shè)備精度。
• 用于連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信模塊（不久提供 PROFINET）
• 用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通訊模塊。

CPU 1515 PN 具有一個附加的集成 PROFINET 接口，其具有單獨(dú)的 IP 地址，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離。對于 CPU 1516-3 PN/DP，可通過該集成 PROFIBUS 接口來連接 PROFIBUS 節(jié)點(diǎn)。通過一個 PROFIBUS CM，可方便地對不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進(jìn)行擴(kuò)展。

通過 PROFINET IO 進(jìn)行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過集成的 PROFINET 接口連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)具有確定響應(yīng)時間和高精度設(shè)備性能的分布式自動化配置。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 處理與集中式 I/O 處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接：

• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC S7-400（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200（通過帶有 PROFINET 接口的 CPU）

以下可作為智能設(shè)備或設(shè)備連接：

• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-1200（FW 4.0 或更高版本）
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• ET 200SP CPU 1510SP-1 PN, CPU 1512SP-1 PN
• SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC S7-400（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• 作為直接按鍵模塊運(yùn)行的人機(jī)界面設(shè)備
• 現(xiàn)場設(shè)備

通過 PROFIBUS DP 進(jìn)行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通訊模塊,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

以下設(shè)備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-1500 
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模塊的 CPU）
• SIMATIC S7-300 
  （使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S7-400 
  （使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶 IM 308
• SIMATIC 505

以下設(shè)備可作為普通從站或智能從站來連接：

• 分布式 I/O 設(shè)備，例如 ET 200
• 現(xiàn)場設(shè)備
• SIMATIC S7-200、S7-1200、S7-300
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP
• SIMATIC S7-400（僅通過 CP 443-5）
• SIMATIC S7-1500（只能通過 CP/CM 1542-5）

不過，安裝有 STEP 7 的編程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板僅使用部分通過 PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG 和 OP 功能。

通過以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信

S7-1500 可通過集成 PROFINET 接口或通過通信模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)?？蛇B接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
• 編程設(shè)備
• PC、工業(yè) PC
• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
• 數(shù)控
• 機(jī)械手控制裝置
• 驅(qū)動控制裝置
• 其它廠商的設(shè)備

支持的協(xié)議：

•  TCP/IP
• ISO-on-TCP (RFC1006)
• UDP
• SNMP
• DCP
• LLDP
• HTTP
• HTTPS
• MODBUS TCP

工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能：

• 1 Gbit 接口
• 支持 IPv6
• 安全性：通過硬件識別、IP/MAC 訪問列表、防火墻、VPN 隧道進(jìn)行訪問保護(hù)
• 通過 ISO 協(xié)議與 S5 系統(tǒng)通信
• FTP（客戶端/服務(wù)器），電子郵件，SNMPv1 / v3

通過 PROFIBUS 的數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 可連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)?？蛇B接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
• 編程設(shè)備
• PC、工業(yè) PC
• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
• 數(shù)控
• 機(jī)械手控制裝置
• 驅(qū)動控制裝置
• 其它廠商的設(shè)備

通過點(diǎn)到點(diǎn)通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

通過點(diǎn)到點(diǎn)通信模塊，可實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。例如，可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
• 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統(tǒng)
• 機(jī)械手控制裝置
• 打印機(jī)

支持的協(xié)議：

• Freeport：適用于通用通信的用戶可設(shè)置報文格式
• 3964(R) 可提高傳輸可靠性
• Modbus RTU 主站
• Modbus RTU 從站
• USS，通過指令實(shí)現(xiàn)

接口性質(zhì)：

• RS 232 帶輔助信號
• RS 422 用于全雙工連接
• RS 485 用于半雙工和多點(diǎn)連接
• 傳輸速率為 300 - 115 200 bit/s
• 通過 Sub D 連接器進(jìn)行連接

提供有大量功能，支持用戶的 S7-1500 編程、調(diào)試和維護(hù)等工作。

• 性能
  • 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號、語言擴(kuò)展和新的數(shù)據(jù)類型
  • 代碼生成得到優(yōu)化，響應(yīng)時間顯著縮短
• 集成技術(shù)
  • 通過標(biāo)準(zhǔn) PLCopen 運(yùn)動控制塊，簡便、快速地對運(yùn)動序列進(jìn)行編程
  • 運(yùn)動控制功能支持速度控制軸、定位軸、相對同步操作（在沒有位置同步規(guī)范的條件下實(shí)現(xiàn)同步）以及外部編碼器、凸輪和探頭。
  • CPU 技術(shù)中還集成了諸如絕對同步操作（利用位置同步規(guī)范進(jìn)行同步）凸輪系統(tǒng)等擴(kuò)展的運(yùn)動控制功能。
  • 方便的診斷和調(diào)試工具提供了驅(qū)動器調(diào)試支持
  • 向組態(tài)系統(tǒng)和人機(jī)界面自動發(fā)送報警消息：簡化的故障排除步驟節(jié)省了調(diào)試時的時間與工作量。
• 等時同步模式
  • 將分布式信號采集、信號傳輸和程序執(zhí)行與具有恒定總線循環(huán)時間的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)進(jìn)行同步耦合：
    采集輸入信號并進(jìn)行處理，按固定時間間隔（恒定總線循環(huán)時間）將輸出信號輸出。同時創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。
  • 由于分布式 I/O 以恒定總線循環(huán)時間進(jìn)行同步信號處理，可實(shí)現(xiàn)精確可重現(xiàn)的確定過程響應(yīng)時間
  • 在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-1500 還可執(zhí)行高速處理操作，并可取得極高的精度和重現(xiàn)性。這意味著可在提供最佳且恒定的質(zhì)量的同時提高產(chǎn)量。
  • 提供了用于完成運(yùn)動控制、測量值采集、高速控制等復(fù)雜任務(wù)的全面組件。
• 集成安全功能
  • 通過密碼進(jìn)行知識保護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)而讀取和修改程序塊（與 STEP 7 相結(jié)合）
  • 通過復(fù)制保護(hù)
    來提高保護(hù)程度，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊：通過復(fù)制保護(hù)，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運(yùn)行。
  • 4 級授權(quán)方式：
    可向用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護(hù)級別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。由于操作保護(hù)得到改進(jìn)，控制器可以檢測到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未經(jīng)允許的傳輸。
• 設(shè)計(jì)與操作
  • 帶集成顯示屏的 CPU：
    可方便地分析集中和分布式模塊的狀態(tài)，或不使用編程設(shè)備而設(shè)置或更改 IP 地址。系統(tǒng)診斷信息和用戶報警在顯示屏上以普通文本形式顯示，有助于快速有效地響應(yīng)產(chǎn)生的錯誤消息。菜單和消息文本在顯示屏上可以多種語言顯示。
• 集成系統(tǒng)診斷
  • 系統(tǒng)診斷信息在顯示屏上以純文本格式持續(xù)顯示，TIA Portal，HMI 設(shè)備和 web 服務(wù)器，包括驅(qū)動器中的消息，在CPU停止運(yùn)行的狀態(tài)下均有可能。此功能是作為一個系統(tǒng)功能集成在 CPU 固件中，無需由用戶單獨(dú)組態(tài)。若配置了新硬件組件，則自動更新診斷信息。
  • 通過質(zhì)量信息，直接在用戶程序中進(jìn)行簡單快速的診斷：
    通過激活模塊的質(zhì)量信息 (QI)，可直接在用戶程序中查詢和評估所提供過程值的有效性。此時，訪問是通過過程映像并使用簡單二進(jìn)制或加載命令進(jìn)行的。先決條件是可在 TIA Portal 中對模塊進(jìn)行診斷，并對質(zhì)量信息進(jìn)行組態(tài)。
  • 支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于輕松創(chuàng)建機(jī)器診斷與工廠診斷。它提升了可用性，并支持就地的故障分析和故障排除功能。
• 通過 SIMATIC STEP 7 Professional V12 組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)
  • SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平臺中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本來編程。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直觀組態(tài)系統(tǒng)。
• 兼容性
  • 移植：
    與 SIMATIC STEP 7 Professional V13 集成的一個移植工具可幫助從 S7-300/S7-400 切換到 S7-1500 控制器，并自動轉(zhuǎn)換程序代碼。無法自動轉(zhuǎn)換的程序代碼將會記錄下來，并可以手動進(jìn)行調(diào)整。客戶支持頁面的下載區(qū)域中還以獨(dú)立工具的形式提供了該移植工具。STEP 7 V11 項(xiàng)目可在兼容模式下繼續(xù)和 STEP 7 V12 組合使用 。S7-1200 程序也可以通過復(fù)制/粘貼手段轉(zhuǎn)移至 S7-1500
• SIMATIC 存儲卡(用來運(yùn)行 CPU)
  • SIMATIC 存儲卡用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。STEP 7 項(xiàng)目（包括注釋和符號、附加文件或 csv 文件（用于配方和歸檔））也可存儲在 SIMATIC 存儲卡上?？赏ㄟ^用戶程序和 SIMATIC 存儲卡上的系統(tǒng)函數(shù)來創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊，并存儲或讀取數(shù)據(jù)。
• Safety Integrated（S7-1500F 控制器的功能選項(xiàng)）
  • “STEP 7 Safety Advanced”選件包；
    用于對 S7-1500F 控制器的安全相關(guān)程序部分進(jìn)行編程。
    選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。STEP 7 Safety Advanced V12 可在 SIMATIC STEP 7 Professional V12 SP1 下運(yùn)行。