西門子S7-1500應用通信

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應用

SIMATIC S7-1500 是一個模塊化控制系統(tǒng)，適用于離散自動化領域內(nèi)的各種自動化應用。

模塊化、無風扇設計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作，使得 SIMATIC S7-1500 成為中、低端應用中各種不同任務的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-1500 的應用領域包括：

• 特殊機械
• 紡織機械
• 包裝機械
• 輸送機
• 裝配機
• 堆垛機
• 一般機械設備制造
• 控制器制造
• 機床制造
• 安裝系統(tǒng)，
• 電氣與電子工業(yè)及相關產(chǎn)業(yè)
• 汽車
• 供水/污水處理
• 食品和飲料
• 基礎設施（隧道、交通控制、船舶、機場等）

提供了具有不同性能水平的多種 CPU 以及一個包含許多便利功能的全面模塊系列。故障安全 CPU 便于在故障安全應用中使用。由于具有模塊化的設計，用戶可以僅采用其應用所需的模塊。任務擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。

SIMATIC S7-1500 具有較高的電磁兼容性、抗沖擊性及抗振性，工業(yè)強度高，可實現(xiàn)通用。

設計

概述

S7-1500 自動化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含多 32 個模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。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 或用于編程設備、操作員面板、其它 SIMATIC 控制器或第三方設備間的通信。
  SIMATIC S7-1500 適合使用多種型號的 CPU：
  • 標準 CPU（MFP 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，還配備計數(shù)器輸入和高速輸出，將技術功能直接集成在 CPU 上。
  • 故障安全型 CPU（MFP 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）適用于在同一臺計算機上執(zhí)行標準程序和安全相關的程序。
  • 具有擴展運動控制功能的 T-CPU，如同步運行（通過同步位置進行同步）、凸功能以及運動控制功能。
• 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)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。另外，60 W 24/48/60 V DC HF PS 還可讓 CPU 性存儲整個工作存儲器的內(nèi)容（數(shù)據(jù)）。
• 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。

設計

簡單的設計使得 SIMATIC S7-1500 多功能，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?？梢怨?jié)省安裝時間。
• 模塊組裝在 S7-1500 安裝導軌上：
  具有各種長度，包括切割至定長的型號。由于具有集成式 DIN 導軌，可以卡裝廣泛的標準部件，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。
• 設備特定標簽：
  標簽條可用于 SIMATIC S7-1500 的信號模塊?？墒褂脴藴始す獯蛴C來打印這些 DIN A4 標簽紙上的標簽?？梢詮?TIA Portal 進行自動打印，而無需重新輸入符號或地址。通過這些標簽條的設計形式，可為通道或診斷顯示 1:1 分配標簽。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)。
  • 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 可順利安裝到 SIMATIC S7-300 或 ET 200M 的可用安裝空間內(nèi)。
• 移動敷設：
  SIMATIC S7-1500 及其模塊可以垂直和水平安裝，從而可以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：

• 標準和故障安全數(shù)字量輸入模塊
• 標準和故障安全數(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

提供了各種模塊等級，可使用戶在其應用中實現(xiàn)擴展。模塊本身通過標簽進行相應標記：

• BA（基本型）：簡易低成本模塊，無診斷功能，沒有參數(shù)
• ST（標準型）：具有與模塊或負載組相關的診斷的模塊，如果適用，帶有參數(shù)；模擬量模塊：準確度等級 0.3%
• HF（高性能型）：模塊具有特定通道診斷功能和參數(shù)設置功能并支持等時同步模式；對于模擬量模塊：準確度等級 0.1%，抗擾度和電流隔離程度提高
• HS（高速型）：具有濾波和轉(zhuǎn)換時間的模塊適用于超高速應用以及對同步模式的支持；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：

• 標簽紙：
  可插入到 I/O 模塊中（10 張 DIN A4 標簽紙，每張標簽紙帶有 10 個標簽，預穿孔，可使用標準激光打印機進行打??；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 配有各種通信接口：

• 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時間和高設備精度。
• 通信處理機，用于連接到 PROFIBUS，工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFINET 總線系統(tǒng)。
• 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)絡分離或連接其他 PROFINET IO 設備。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)具有確定響應時間和高精度設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）

以下可作為智能設備或設備連接：

• 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 設備
• 作為直接按鍵模塊運行的人機界面設備
• 現(xiàn)場設備

通過 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

以下設備可作為普通從站或智能從站來連接：

• 分布式 I/O 設備，例如 ET 200
• 現(xiàn)場設備
• 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
• 編程設備
• PC、工業(yè) PC
• SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
• 數(shù)控
• 機械手控制裝置
• 驅(qū)動控制裝置
• 其它廠商的設備

支持的協(xié)議：

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

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 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)?？蛇B接以下設備：

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

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)
• 機械手控制裝置
• 打印機

支持的協(xié)議：

• Freeport：適用于通用通信的用戶可設置報文格式
• 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
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西門子S7-1500應用通信