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用于基于 PC 自動化的軟控制器

SIMATIC S7-1500 軟控制器用于在 SIMATIC IPC 上實(shí)現(xiàn) SIMATIC S7-1500 控制器。

它特別適用于專用機(jī)器制造中的控制解決方案，涉及高性能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制任務(wù)、集成 PC 應(yīng)用程序或在一臺設(shè)備上實(shí)現(xiàn)多個任務(wù)。

S7-1500 軟控制器是 SIMATIC WinAC RTX 的長期后續(xù)產(chǎn)品。它可提供顯著提高的可用性和系統(tǒng)診斷，可在 TIA Portal 中完成全面組態(tài)。與 S7-1500 控制器一樣，該軟控制器具有集成運(yùn)動控制功能以及經(jīng)過改進(jìn)的信息安全機(jī)制，適合知識產(chǎn)權(quán)和復(fù)制保護(hù)。

• SIMATIC S7-1500 軟控制器用于實(shí)現(xiàn)通過 SIMATIC IPC 完成的控制任務(wù)
• 采用創(chuàng)新的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，系統(tǒng)可用性高
• 經(jīng)過改進(jìn)的專有技術(shù)和復(fù)制保護(hù)
• 集成運(yùn)動控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 集成 Web 器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點(diǎn)的選項(xiàng)
• 通過功能強(qiáng)大的嵌入式 IPC427D 和 IPC477D 為解決方案提供優(yōu)功能
• 可在 SIMATIC IPC627D、IPC827D、IPC677D、IPC647D 和 IPC847D 上運(yùn)行
• SIMATIC ODK 1500S 用于通過語言 C/C++ 開發(fā)和集成控制功能和應(yīng)用程序

S7-1500 軟控制器執(zhí)行 S7-1500 控制器的功能，作為軟件在 SIMATC IPC 上的 Windows 系統(tǒng)中運(yùn)行。這樣，SIMATIC IPC 就能用于控制機(jī)器設(shè)備。

要通過 PROFINET 或 PROFIBUS 連接分布式 I/O，可以使用 SIMATIC IPC 的集成以太網(wǎng)和 PROFIBUS 接口。另外，CPU 通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動器的能力。

當(dāng)必須使用編程語言 C 或 C++ 來集成特殊自動化功能或需要將 Windows 軟件與軟控制器直接連接時(shí)，該軟控制器顯示出特殊優(yōu)勢。

為此，可使用 SIMATIC ODK 1500S 來開發(fā)這種應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可用于接口至 Windows 和 Windows 軟件（例如，數(shù)據(jù)庫、可視化系統(tǒng)或 Windows 文件系統(tǒng)），或用于實(shí)時(shí)應(yīng)用（例如，算法、控制器）。

標(biāo)準(zhǔn) CPU：

• SIMATIC S7-1500 軟控制器 CPU 1507S

特點(diǎn)	CPU 1507S
程序用工作存儲器，集成	5 MB
數(shù)據(jù)用工作存儲器，集成	20 MB
裝載存儲器	320 MB
命令執(zhí)行時(shí)間（Microbox IPC427D，Core i7，1.7 GHz）
位運(yùn)算	0.001 μs
字運(yùn)算	0.002 μs
定點(diǎn)運(yùn)算	0.002 μs
浮點(diǎn)運(yùn)算	0.006 μs
位存儲器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器
S7 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器	各 2048
IEC 計(jì)數(shù)器	任意（僅受工作存儲器限制）
IEC 定時(shí)器	任意（僅受工作存儲器限制）
位存儲器	16 KB
I/O 地址范圍
輸入	32 KB（所有輸入都保存在過程映像中）
輸出	32 KB（所有輸出都保存在過程映像中）
運(yùn)動
軸數(shù)	多 60
通信
PROFINET	√（通過 PC 接口） 2 x PN，其中 1 個為 PN IO RT
PROFIBUS	√（通過 PC 接口）
Web 器	√

S7-200系列PLC其它常用指令

1.脈沖產(chǎn)生指令EU/ED的應(yīng)用

EU指令在EU指令前的邏輯運(yùn)算結(jié)果由OFF到ON時(shí)就產(chǎn)生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，驅(qū)動其后面的輸出線圈。

2．邏輯堆棧的操作

LPS為進(jìn)棧操作，LRD為讀棧操作，LPP為出棧操作。

   S7-200系列PLC中有一個9層堆棧，用于處理邏輯運(yùn)算結(jié)果，稱為邏輯堆棧。

3．NOT、NOP和MEND指令

NOT、NOP及MEND指令的形式及功能如表4-19所示。

表4-19  NOT、NOP及MEND指令的形式及功能

NOT為邏輯結(jié)果取反指令，在復(fù)雜邏輯結(jié)果取反時(shí)為用戶提供方便。NOP為空操作，對程序沒有實(shí)質(zhì)影響。MEND為無條件結(jié)束指令，在編程結(jié)束時(shí)一定要寫上該指令，否則會出現(xiàn)編譯錯誤。調(diào)試程序時(shí)，在程序的適當(dāng)位置插入MEND指令可以實(shí)現(xiàn)程序的分段調(diào)試。

4．比較指令

比較指令是將兩個操作數(shù)按規(guī)定的條件作比較，條件成立時(shí)，觸點(diǎn)就閉合。比較運(yùn)算符有：=、>=、<=、>、<和<>。

（1）字節(jié)比較  字節(jié)比較用于比較兩個字節(jié)型整數(shù)值INl和IN2的大小，字節(jié)比較是無符號的。比較式可以是LDB、AB或OB后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDB=、AB<>、OB>=等。

整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDB=  VBl0，VBl2

（2）整數(shù)比較  整數(shù)比較用于比較兩個一字長整數(shù)值INl和IN2的大小，整數(shù)比較是有符號的（整數(shù)范圍為16#8000和16#7FFF之間）。比較式可以是LDW、AW或OW后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDW=、AW<>。OW>=等。

整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDW=  VWl0，VWl2

（3）雙字整數(shù)比較  雙字整數(shù)比較用于比較兩個雙字長整數(shù)值INl和IN2的大小，雙字整數(shù)比較是有符號的(雙字整數(shù)范圍為16#80000000和16#7FFFFFFF之間)。比較式可以是LDD、AD或OD后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDD=、AD<>、OD>=等。

雙字整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDD=  VDl0，VDl2

（4）實(shí)數(shù)比較  實(shí)數(shù)比較用于比較兩個雙字長實(shí)數(shù)值INl和IN2的大小，實(shí)數(shù)比較是有符號的（負(fù)實(shí)數(shù)范圍為-1.175495E-38和-3.402823E+38，正實(shí)數(shù)范圍為+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比較式可以是LDR、AR或OR后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDR=、AR<>、OR>=等。

實(shí)數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDR=  VDl0，VDl2

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 等級需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等級 1 to 4 to EN 954-1

運(yùn)行模式

CPU的F程序和故障安全信號模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差異分析和測試信號，信號模板可以監(jiān)視輸出和輸入信號。

CPU通過常規(guī)的自檢、監(jiān)測和邏輯命令以及程序定時(shí)檢測，檢查運(yùn)行的正確性。 此外，通過申請信號進(jìn)行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個故障時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

F 運(yùn)行版授權(quán)

CPU 417-4H必須裝在F運(yùn)行授權(quán)才能運(yùn)行S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 系統(tǒng)需要 1 個授權(quán)。

編程

S7-400F/FH 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。 通過諸如STEP 7編程工具編寫非故障安全用戶程序。

S7 F 系統(tǒng)選件包

"S7 F Systems" 軟件包用來編寫故障安全程序。 軟件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系統(tǒng)運(yùn)行必須將下列軟件包裝載到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC V5.23 或新版本
• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的選件)

特殊功能塊通過CFC從F庫中進(jìn)行調(diào)用，并為包含安全功能的F程序互連。

SIMODRIVE POSMO-西門子伺服驅(qū)動器

CP443-5 擴(kuò)展通信處理器是 PROFIBUS 總線系統(tǒng)的 SIMATIC S7-400 所需的模塊。

它減輕了 CPU 的通信任務(wù)，并可進(jìn)行進(jìn)一步的附加連接。

通過通信模塊實(shí)現(xiàn)的 S7-400 通信選項(xiàng)：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充當(dāng) PROFIBUS-DP 主站
• 與編程部件、操作器接口系統(tǒng)的通信
• 與其他 SIMATIC S7 系統(tǒng)進(jìn)行通信。
• 與 SIMATIC S5 可編程控制器的通信；
• 可運(yùn)行的的 CP 數(shù)目取決于所使用的 CPU 的性能范圍和通信。

Functions

SIMATIC PM 1207 單相負(fù)載電源（PM = 電源模塊）帶輸入電壓范圍自動選擇功能。其設(shè)計(jì)和功能佳適用于 SIMATIC S7-1200 PLC。 它可通過 24 V 輸入向 CPU 供電，以及向信號模塊和與模塊連接的 24 V 負(fù)載供電。 通過全面認(rèn)證（如 UL、ATEX 或 GL），可以通用。

• 這些負(fù)載電源可直接固定到 S7-1200 安裝導(dǎo)軌上（不連接到背板總線），并可直接安裝到 CPU 的左側(cè)（無需留出安裝間隙）
• LED 狀態(tài)指示燈，用于指示“24 V 正常”
• 兩個 24 VDC 輸出端子，用于連接 24 V 用電裝置

• 通過自動范圍切換，可連接到所有單相電網(wǎng) (120 V AC/230 V AC)
• 短時(shí)電源故障緩沖
• 可并聯(lián)兩個負(fù)載電源以提高性能

西門子6SN1146-1AB00-0BA1模塊

• 基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
• 用于在具有增安要求的工廠中建立故障安全型自動化系統(tǒng)
• 安全等級可達(dá) SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 分布式故障安全 I/O 模塊可通過集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 進(jìn)行連接
• 也可以集中式連接 ET200M 故障安全型 I/O 模塊
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可集中式和分布式使用，滿足非安全應(yīng)用

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲卡(MMC)。

CPU 315F-2 DP支持建立一個故障安全自動化系統(tǒng)，以滿足不斷增長的安全需要，特別適用于生產(chǎn)工程。

包括故障安全I(xiàn)/O模塊的分布式I/O站可以通過內(nèi)置的 PROFIBUS DP 接口連接。ET 200M故障安全型I/O模塊可以滿足安全相關(guān)的應(yīng)用。

F CPU與故障安全I(xiàn)/O模塊之間的安全相關(guān)通訊通過PROFIsafe實(shí)現(xiàn)。

CPU 315F-2 DP 具有以下特點(diǎn)：

• 微處理器；
  處理器處理一條二進(jìn)制指令的時(shí)間為 50 ns；處理每個浮點(diǎn)運(yùn)算的時(shí)間為 0.45 μs。
• 存儲器：
  384 KB 高速 RAM，用于安全型程序段和標(biāo)準(zhǔn)程序段；如果執(zhí)行安全型程序段，則必須考慮增加的存儲器空間要求（5 倍以上）。 在 384 KB RAM 中，128KB 數(shù)據(jù)存儲器可用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。SIMATIC 微型存儲卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲器，還允許將項(xiàng)目（包括符號和注釋）存儲在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力：
  多可以多達(dá) 32 個模塊，（4 層配置）
• MPI 多點(diǎn)接口：
  集成 MPI 接口多可以同時(shí)建立與 S7-300/400 或編程器、PC、操作員面板的 16 路連接。在這些連接中，始終分別為 編程器和操作員面板各保留一個連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，MPI 可以用來建立多 16 個 CPU 組成的簡單網(wǎng)絡(luò)。
• PROFIBUS DP 接口： 
  帶有 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 315F-2 DP 可以用來建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)。 從用戶的角度，以處理集中式 I/O 的相同方式（相同的組態(tài)、編址和編程）處理分布式 I/O。
  通過集成式 PROFIBUS DP 接口，可以連接帶有故障安全 I/O 模塊的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模塊還可以安裝在安全型中央組態(tài)中。 
  基于 PROFIsafe 行規(guī)執(zhí)行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模塊之間的安全通信。

• 密碼保護(hù)；
  通過密碼，可保護(hù)用戶程序免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。
• 診斷緩沖區(qū)；
  后 500 個出錯和中斷事件保存在緩沖區(qū)中，供診斷用。
• 免維護(hù)數(shù)據(jù)備份；
  如果發(fā)生斷電，則可通過 CPU 將所有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動寫入 SIMATIC 微型存儲卡中，且將在再次通電時(shí)保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及 CPU 的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI 多點(diǎn)接口；
  確定站地址
• 重啟動/循環(huán)時(shí)間特性；
  大循環(huán)時(shí)間以及負(fù)載限制，以及自檢測功能
• 時(shí)鐘位存儲器；
  設(shè)定地址
• 保護(hù)等級；
  設(shè)置訪問程序和數(shù)據(jù)的權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報(bào)警的處理和范圍
• 監(jiān)視器中斷；
  設(shè)定周期時(shí)間
• 時(shí)鐘中斷；
  設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期。
• PROFIBUS DP 主站/從站接口；
  用戶自定義的地址分配，用于分布式 I/O

信息和顯示功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  LED 指示硬件、編程、時(shí)間或 I/O 故障以及操作狀態(tài)（如 RUN、STOP 和啟動）。
• 測試功能；
  使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  通過編程器以文本形式為用戶提供存儲能力信息、CPU 的運(yùn)行模式，以及主存儲器和裝載存儲器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。

集成通信功能

• 編程器/OP 通信
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信
• S7 基本通信
• S7 通信（僅器）
• 路由
• 數(shù)據(jù)記錄路由

通信

通過 PROFIBUS DP 執(zhí)行中央控制器與分布式站之間的安全型通信和標(biāo)準(zhǔn)通信。 專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī)PROFIsafe 支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文幀中傳送安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個軟件塊裝載到 CPU 中。

系統(tǒng)功能

CPU 為診斷、參數(shù)設(shè)置、同步、報(bào)警、時(shí)間測量等提供了多種系統(tǒng)功能。
更多詳情，參見手冊。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號模塊中。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)來監(jiān)視輸入和輸出信號。

CPU通過周期性自檢、命令測試以及基于邏輯和時(shí)間的程序執(zhí)行檢測，檢查控制器運(yùn)行的正確性。此外，通過“活躍標(biāo)志（sign-of-life）”請求，還可以對 I/O 進(jìn)行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個故障時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 運(yùn)行版授權(quán)。

編程

CPU 315F-2 DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同。通過諸如 STEP 7 編程工具可創(chuàng)建非安全型用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對與安全型程序段進(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。

具有安全功能的 F 程序以 F-FBD 或 F-LAD 方式進(jìn)行創(chuàng)建，或利用 F 庫中的特殊功能塊進(jìn)行創(chuàng)建。使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定工廠無關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡化了驗(yàn)收測試。無須使用其它工具，程序員就可以對安全型應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)。