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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，且這些模塊均可以獨立地組合使用。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安裝導(dǎo)軌上（請參見手冊以了解前提條件）。

一個系統(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。
• 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行擴展

根據(jù)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

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

• 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。 可以節(jié)省安裝時間。 不久將會提供具有“無響應(yīng)熱插拔”功能的有源背板。
• 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行過程中進行改動。 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，并可在控制柜中進行簡便接線。
  • 對于模擬量模塊，可以直接在模塊上進行屏蔽；隨模塊提供了一個屏蔽連接套件，無需工具即可進行安裝。
• 工廠標(biāo)簽：
  針對 S7-1500 的信號模塊提供了標(biāo)簽條?？墒褂靡慌_標(biāo)準(zhǔn)激光打印機來打印這些 DIN A4 標(biāo)簽紙上的標(biāo)簽。 可以從 TIA Portal 進行自動打印，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：

• 數(shù)字量輸入模塊
• 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
• 用于計數(shù)和定位的工藝模塊
• 用于點到點通信和總線連接的通信模塊
• 不久將可供貨 用于面向安全的應(yīng)用的故障安全模塊

提供了各種模塊等級，可使用戶在其應(yīng)用中實現(xiàn)最佳擴展。 模塊本身通過標(biāo)簽進行相應(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)激光打印機進行打印；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干線電纜、多根細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），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）
• 用于點到點連接的通訊模塊。

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。 通過一個 PROFIBUS CM，可方便地對不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進行擴展。

通過 PROFINET IO 進行過程通信

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）

以下設(shè)備可作為普通設(shè)備或智能設(shè)備來連接：

• 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行的人機界面設(shè)備
• 現(xiàn)場設(shè)備

PROFIBUS DP 進行過程通信

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 (只有通過 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)。 可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 編程器
• PC、工業(yè) PC
• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
• 數(shù)控
• 機器人控制
• 驅(qū)動控制器
• 其它廠商設(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 隧道進行訪問保護
• 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)?？梢赃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 和 S5-155U/H
• 編程器
• PC、工業(yè) PC
• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
• 數(shù)控
• 機器人控制
• 驅(qū)動控制器
• 其它廠商設(shè)備

通過點到點通信模塊進行數(shù)據(jù)通信

通過點到點通信模塊，可實現(xiàn)功能強大的點到點連接。 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)
• 機器人控制
• 打印機

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 用于半雙工和多點連接
• 傳輸速率為 300 - 115 200 bit/s
• 通過 Sub D 連接器進行連接

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

• 性能
  • 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號、語言擴展和新的數(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 運動控制塊，簡便、快速地對運動序列進行編程
  • 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)進行同步耦合：
    采集輸入信號并進行處理，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)時間進行同步信號處理，可實現(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。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴大生產(chǎn)數(shù)量。
  • 提供了用于完成運動控制、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
  • 通過密碼進行知識保護，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
    來提高保護程度，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊：通過復(fù)制保護，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，該程序塊才可運行。
  • 4-級授權(quán)理念： 
    可向用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護級別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。由于操作保護得到改進，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。
• 集成式系統(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，無需由用戶單獨組態(tài)。若配置了新硬件組件，則會自動更新診斷信息。
  • 通過質(zhì)量信息，直接在用戶程序中進行簡單快速的診斷：
    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制或加載命令進行的。先決條件是可在 TIA Portal 中對模塊進行診斷，并對質(zhì)量信息進行組態(tài)。
• 通過 SIMATIC STEP 7 Professional V12 組態(tài)軟件進行組態(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 V12 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，并可以手動進行調(diào)整?？蛻糁С猪撁娴南螺d區(qū)域中還以獨立工具的形式提供了該移植工具。 STEP 7 V11 項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（運行 CPU 所需）
  • SIMATIC 存儲卡用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。 STEP 7 項目（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）
  • “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 下運行。