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                    可擴展性
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)易于擴展，可完美滿足各種不同工廠設計要求。其中，集成安全、運
動控制和其它工藝功能適用于所有工廠規(guī)模。
SIMATIC S7-1500 單機系統(tǒng)
配有緊湊型 CPU 1511C 的 SIMATIC S7-1500，不但提高了應用效率，同時還大幅降低了應用成
本。該 CPU 中集成有數(shù)字量和模擬通道以及快速計數(shù)器功能。這種緊湊型控制器極大節(jié)省了設備空
間，已成為中小型應用中的不二之選。
示例：集成有 I/O 的 SIMATIC S7-1500 工廠組態(tài)
SIMATIC S7-1500 緊湊型系統(tǒng)
SIMATIC S7-1500 配有 CPU 1511-1，適用于中小型應用。在以下組態(tài)示例中，連接了一個
SIMATIC ET 200SP 分布式 I/O 系統(tǒng)。
示例：配有 SIMATIC S7-1500、ET 200SP 和 HMI 設備的工廠組態(tài)
8
SIMATIC S7-1500 標準系統(tǒng)
SIMATICS7-1500 配有 CPU 1516-3 PN/DP，適用于要求嚴苛的應用和通信任務。
示例：配有 SIMATIC S7-1500、運動控制系統(tǒng)和分布式 I/O 的工廠組態(tài)
集成有安全功能和 WLAN 功能的大型工廠
基于 PROFINET 通信和 WLAN 功能的安全相關應用，可完美滿足大型工廠內(nèi)的大數(shù)據(jù)通信和故障安
全功能要求。
示例：配有 SIMATIC S7-1500 和 Safety on PROFINET 的工廠組態(tài)
9
5  安裝要求
5.1  系統(tǒng)架構(gòu)
模塊化的 SIMATIC S7-1500 控制器堅固耐用且長期可用，可顯著優(yōu)化各種控制任務的系統(tǒng)架構(gòu)。該
系統(tǒng)的基本組態(tài)中包含有 CPU 和 I/O 模塊，可根據(jù)工廠規(guī)模要求額外連接系統(tǒng)電源模塊。SIMATIC
S7-1500 自動化系統(tǒng)也可通過負載電源模塊進行供電。
SIMATIC S7-1500 系統(tǒng)的組態(tài)示例
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)采用單排配置，所有模塊都安裝在同一根安裝導軌上。這些模塊通過
U 型連接器連接在一起，形成了一個自裝配的背板總線。
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)的最大組態(tài)
10
SIMATIC S7-1500 插槽
下表列出了各種模塊類型、相應的插槽規(guī)則以及支持的最大模塊數(shù)量。
模塊類型 插槽 模塊的最大數(shù)量
負載電源 (PM)
(未連接背板總線）
0  無限制 / 在 STEP 7 中只能組態(tài)一
個 PM
系統(tǒng)電源 (PS)  0；2 到 31  3
CPU  1  1
模擬量和數(shù)字量 I/O 模塊  2 到 31  30
通信模塊
點對點連接  2 到 31  30
PROFINET / PROFIBUS 
CPU 1511-1 PN  2 到 31  4
CPU 1513-1 PN  2 到 31  6
CPU 1515-2 PN  2 到 31  8
CPU 1516-3 PN/DP  2 到 31  8
CPU 1517-3 PN/DP  2 到 31  8
CPU 1518-4 PN/DP  2 到 31  8
工藝模塊  2 到 31  30
ET 200MP 分布式 I/O 系統(tǒng)的組態(tài)示例
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)中最多可包含 32 個模塊，分別占用插槽 0 到 31。在 ET 200MP 分布
式 I/O 系統(tǒng)中，可通過接口模塊連接其它附件 I/O 模塊。
SIMATIC ET 200MP 分布式 I/O 系統(tǒng)的最大組態(tài)
11
SIMATIC ET 200MP 插槽
下表列出了各種模塊類型（取決于所用接口）、相應的插槽規(guī)則以及支持的最大模塊數(shù)量
模塊類型 PN/DP 插槽 模塊的最大數(shù)量
系統(tǒng)電源 (PS)  PN
DP
0；2 到 31
-
3
-
接口模塊 (IM)  PN
DP
1
1
1
1
模擬量和數(shù)字量 I/O 模塊  PN
DP
2 到 31
3 到 14
30
12
點對點通信模塊  PN
DP
2 到 31
3 到 14
30
12
工藝模塊  PN
DP
2 到 31
3 到 14
30
12
5.2  安裝位置與環(huán)境要求
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)和 ET 200MP 分布式 I/O 系統(tǒng)支持水平和垂直安裝。
以 SIMATIC S7-1500 為例時的水平/垂直安裝位置
SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的環(huán)境要求
下表列出了不同安裝位置的環(huán)境要求。
水平安裝 垂直安裝
允許的溫度范圍  0 °C 到 60 °C  0 °C 到 45 °C
溫度變化  10 K/h  10 K/h
相對濕度  10% 到 95%  10% 到 95%
12
5.3  最小間隙
在 SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)中，模塊可一直安裝到安裝導軌的外邊緣處。請注意下圖中的最小
安裝間隙：
控制柜中的最小安裝間隙
13
6  安裝導軌
下圖顯示了 SIMATIC S7-1500 的安裝導軌。
SIMATIC S7-1500 安裝導軌的孔距和距外邊沿的距離
距外邊沿的距離 
孔距 
SIMATIC S7-1500 安裝導軌的尺寸說明
下表列出了不同安裝導軌的尺寸及訂貨號。
安裝導軌的長度 距外邊沿的距離
孔距
訂貨號
160 mm 10 mm 140 mm  6ES7590‑1AB60‑0AA0
245 mm 10 mm 225 mm  6ES7590-1AC40-0AA0
482. 6 mm 8.3 mm 466 mm  6ES7590‑1AE80‑0AA0
530 mm 15 mm 500 mm  6ES7590‑1AF30‑0AA0
830 mm 15 mm 800 mm  6ES7590‑1AJ30‑0AA0
2000 mm
(無需鉆孔）
15 mm  500 mm  6ES7590-1BC00-0AA0
14
7  控制器
控制器 (CPU) 可執(zhí)行各種用戶程序?？刂破髦屑捎邢?br /> 統(tǒng)電源，可通過背板總線為所連模塊進行供電。
所有 SIMATIC S7-1500 控制器都提供有故障安全型。要
在 TIA Portal 中使用安全功能時，需要安裝選件包“STEP
7 Safety Advanced”。
在工廠調(diào)試過程中，可直接在顯示屏上更改 CPU 的 IP
地址，大幅節(jié)省了時間和成本。維修時，通過快速訪問
診斷報警，顯著減少工廠停工時間。
SIMATIC S7-1500 的所有 CPU 變量都具有強大跟蹤功能，可實現(xiàn)驅(qū)動裝置和控件的高效調(diào)試和快速
優(yōu)化。
SIMATIC S7-1500 控制器還支持以下功能：
•  通過以太網(wǎng)/PROFINET 進行數(shù)據(jù)通信
•  通過 PROFIBUS 進行數(shù)據(jù)通信
•  HMI 通信
•  Web 服務器，工藝功能，系統(tǒng)診斷，集成保護功能
•  使用 F-CPU 時，還支持安全模式
15
7.1  各 CPU 的功能特性
SIMATIC S7-1500 可集成各種不同類型的 CPU，可通過 I/O、通信和工藝功能模塊進行擴展。例
如，如果 CPU 1511-1 PN 的存儲器和性能可滿足要求，亦可通過 PROFIBUS 和 PROFINET 通信模
塊對其進行快速擴展。除緊湊型 CPU 之外，還可通過工藝模式提供各種工藝功能。
可根據(jù)具體需要選擇相應的 CPU：
CPU 的選型指南
CPU
1512C-1 PN
CPU
1511(F)-1 PN
CPU
1517(F)-3 PN/DP
CPU
1516(F)-3 PN/DP
CPU
1515(F)-2 PN
CPU
1518(F)-4 PN/DP
CPU
1513(F)-1 PN
CPU
1511C-1 PN
16
7.2  CPU 的技術規(guī)范
標準 CPU 和 F-CPU
CPU 1511- - 1 PN
1511F- - 1
PN
1513- - 1 PN
1513F- - 1
PN
1515- - 2 PN
1515F- - 2
PN
1516- - 3
PN/DP
1516F- - 3
PN/DP
1517- - 3
PN/DP
1517F- - 3
PN/DP
1518- - 4
PN/DP
1518F- - 4
PN/DP
訂貨號 
標準 CPU  6ES7511-
1AK00-0AB0
6ES7513-
1AL00-0AB0
6ES7515-
2AM00-0AB0
6ES7516-
3AN00-0AB0
6ES7517-
3AP00-0AB0
6ES7518-
4AP00-0AB0
F-CPU  6ES7511-
1FK00-0AB0
6ES7513-
1FL00-0AB0
6ES7515-
2FM00-0AB0
6ES7516-
3FN00-0AB0
6ES7517-
3FP00-0AB0
6ES7518-
4FP00-0AB0
手冊 
標準 CPU
F-CPU
所有 CPU 支持的電源電壓范圍  19.2 V DC 到 28.8 V DC
程序工作存儲器
標準 CPU：  150 KB  300 KB  500 KB  1 MB  2 MB  4 MB
F-CPU  225 KB  450 KB  750 KB  1.5 MB  3 MB  6 MB
數(shù)據(jù)工作存儲器
1 MB  1.5 MB  3 MB  5 MB  8 MB  20 MB
處理時間
位運算  0.06 μs  0.04 μs  0.03 μs  0.01 μs  0.002 μs  0.001 μs
字運算  0.072 μs  0.048 μs  0.036 μs  0.012 μs  0.003 μs  0.002 μs
接口
PROFINET IO
1  1  1  1  1  1
PROFINET
---  ---  1  1  1  2
PROFINET
端口
數(shù)量
2  2  3  3  3  4
PROFIBUS
DP
---  ---  ---  1  1  1
工藝功能
軸運動
控制
6  6  30  30  96  128
等時同步
模式
√  √  √  √  √  √
Web 服務器
√  √  √  √  √  √
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緊湊型 CPU
控制器 1511C- -1 1 PN 1512C- -1 1 PN
訂貨號 6ES7511-1CK00-0AB0  6ES7512-1CK00-0AB0
手冊
支持的電源電壓范圍
19.2 V DC 到 28.8 V DC 19.2 V DC 到 28.8 V DC
程序工作存儲器
175 KB 250 KB
數(shù)據(jù)工作存儲器
1 MB 1 MB
位運算的處理時間
60 ns 48 ns
PROFINET 接口 1 1
PROFINET 的端口數(shù)量 2 2
集成模擬量輸入/輸出 5 個輸入 / 2 個輸出 5 個輸入
集成的數(shù)字量輸入/輸出 16 個輸入/16 個輸出  32 個輸入/32 個輸出
工藝功能
運動控制軸  6  6
等時同步模式  √  √
高速計數(shù)器  6  6
Web 服務器  √  √
程序工作存儲器：易失性存儲器，用于存儲與運行系統(tǒng)相關的程序代碼。
數(shù)據(jù)工作存儲器：易失性存儲器，用于存儲與運行系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)塊和工藝對象 。
18
7.3  安全性
要確保工廠的故障安全運行，需要編程 SIMATIC S7-1500 的 F-CPU。此時，需要在 TIA Portal 中安
裝選件包“STEP 7 Safety Advanced”。與 TIA Portal 中一起使用時，F(xiàn)-CPU 可實現(xiàn)與各種故障安全
系統(tǒng)的完美集成：
•  集成安全技術
•  相關指令已通過德國技術監(jiān)督組織認證，適用于各種安全應用
•  集成安全功能，安全等級可達 SIL 3 (IEC 62061) 和/或 PL e (EN ISO 13849-1)
•  標準自動化系統(tǒng)和安全自動化系統(tǒng)采用統(tǒng)一的工程組態(tài)方式
•  極大簡化了相關文檔的更改過程
•  標準程序變更后，可對安全程序進行驗收，也可對安全程序進行非更新性驗收
7.4  信息安全
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)中集成的安全解決方案包含從授權(quán)級別到塊保護等各種功能，可有效
確保網(wǎng)絡安全：
防護等級 說明
訪問保護  通過授權(quán)級別和集成防火墻，保護系統(tǒng)防止未經(jīng)授權(quán)的組態(tài)更改
專有技術保護  通過密碼功能，保護系統(tǒng)防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和算法修改
防拷貝保護  通過綁定 SIMATIC 存儲卡上各個塊和原存儲卡序列號，保護系統(tǒng)防止程序
復制
鎖定 CPU  在前蓋上使用密封裝置或鎖具，保護系統(tǒng)防止未授權(quán)的訪問
19
7.5  診斷
SIMATIC S7-1500 自動化系統(tǒng)中集成有診斷功能，適用于自動化系統(tǒng)的所有層級。所有 SIMATIC 產(chǎn)
品都集成有診斷功能，用于快速檢測系統(tǒng)故障并進行排除故障。
TIA Portal 中采用統(tǒng)一的顯示機制，可確保 HMI 、Web 服務器及 CPU 顯示屏中使用相同的純文本
形式顯示錯誤消息。
顯示診斷信息
硬件設備中標配監(jiān)視功能。
可在整個系統(tǒng)范圍內(nèi)進行診斷，而不受總線限制。
以純文本格式輸入、歸檔和記錄報警中的錯誤原因
自動確定錯誤所在位置
報警可組態(tài)
工廠范圍內(nèi)，系統(tǒng)狀態(tài)統(tǒng)一顯示
即使 CPU 處于 STOP 模式，也可進行工廠故障實時檢測并立即顯示在顯示設備上。這樣，可確保系
統(tǒng)診斷與工廠的實際狀態(tài)相同。
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8  SIMATIC S7-1500 I/O 設備的接口模塊
接口模塊用于連接 SIMATIC S7-1500 I/O 設備。在 ET 200MP 分布式 I/O 系統(tǒng)中，通過 PROFINET
或 PROFIBUS 與控制器進行數(shù)據(jù)通信。
接口模塊
簡稱
IM 155- -5 5 PN HF
IM 155- -5 5 PN ST
IM 155- -5 5 DP ST
訂貨號 
高性能型 (HF)  6ES7155-5AA00-0AC0  ---
標準型 (ST)  6ES7155-5AA00-0AB0  6ES7155-5BA00-0AB0
手冊
高性能型 (HF)
---
標準型 (ST)
電源電壓  24 V DC 24 V DC
IO 模塊的數(shù)量  30  12
接口  1 x PROFINET IO；集成雙端口交換機  1 x PROFIBUS
從站的最短時間間隔  ---  100 μs
等時同步實時通信 (IRT)  √  ---
等時同步模式 √（最短周期：250μs）  ---
優(yōu)先啟動  √  ---
更換設備時無需編程設備  √（LLDP；通過工具進行地址分配，如 TIA
Portal）
---
共享設備 
高性能型 (HF)  4 個 IO 控制器  ---
標準型 (ST)  2 個 IO 控制器  ---
標識數(shù)據(jù)  I&M 0 to 3  I&M 0 to 3
介質(zhì)冗余 (MRP)  √  ---
支持有計劃復制的介質(zhì)冗余 (MRPD)
高性能型 (HF)  √  ---
標準型 (ST)  ---  ---
S7-400H 系統(tǒng)冗余
高性能型 (HF)  通過 GSD 文件和 STEP 7 V5.5 SP3 及更高
版本
---
標準型 (ST)  ---  ---
ET 200 MP GSD 文件  PROFINET  PROFIBUS
21
9  輸入/輸出

用西門子Ｓ７-２００型PLC實現(xiàn)星三角降壓啟動的設計學習參考

星三角降壓啟動的繼電器電路圖與控制圖：

根據(jù)工藝要求進行PLC電路圖設計。PLC電路圖設計如下：

根據(jù)星三角啟動電路圖畫出流程框架圖如下

西門子觸摸屏 TP 177 micro

• S7-1500 控制器產(chǎn)品系列中的入門級 CPU
• 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應用
• 在具有集中式和分布式 I/O 的生產(chǎn)線上作為集中式控制器使用
• PROFINET IO IRT 接口，帶 2 端口交換機
• PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上運行分布式 I/O
• 用于連接 CPU 作為 SIMATIC 或 非西門子 PROFINET I/O 控制器下的 PROFINET 設備的 PRIFINET 智能設備
• 等時同步模式
• 集成運動控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 集成 Web 服務器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點的選項
• 運行 CPU 所需的 SIMATIC 存儲卡
• CPU 1511-1 PN 是經(jīng)濟型入門級 CPU，用于不連續(xù)生產(chǎn)技術中對處理速度和響應速度要求不高的應用。 CPU 1511-1 PN/DP 可以用作 PROFINET IO 控制器，也可以用作分布式智能設備 （PROFINET 智能設備）。 集成式 PROFINET IO IRT 接口設計為 2-端口交換機以便在系統(tǒng)中設立總線型拓撲。 另外，CPU 通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過標準化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動器的能力。
  

• The CPU 1511-1 PN 有:

  • 功能強大的處理器：
    該 CPU 的單條二進制命令的命令執(zhí)行時間可低至 60 ns。
  • 大容量工作存儲器：
    150KB，用于程序；1 MB，用于數(shù)據(jù)
  • 采用 SIMATIC 存儲卡作為加裝存儲器；
    允許實現(xiàn)例如數(shù)據(jù)日志和歸檔等其它功能
  • 靈活的擴展功能：
    單層組態(tài)最多可支持 32 個模塊（CPU + 31 個模塊）
  • 顯示器的功能為：
    • 顯示概覽信息，例如，集成接口的 IP 地址、站名稱、高級別名稱、位置名稱等。
    • 診斷信息顯示
    • 模塊信息顯示
    • 顯示可由用戶定義的徽標
    • 顯示器設置顯示
    • IP 地址設置
    • 日期和時間設置
    • 選擇操作模式
    • 復位 CPU 至出廠設置
    • 禁用/啟用顯示屏
    • 啟用保護級別
  • PROFINET IO IRT 接口用于通過 PROFINET 進行分布式 I/O 連接
  • 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
    • 由于背板總線速度顯著提高，CPU 的響應時間縮短
    • 功能強大的網(wǎng)絡連接：
      每個 CPU 均標配PROFINET IO IRT（2 端口交換機）標準接口。
  • 集成技術
    • 通過標準化的塊 (PLCopen) 連接模擬驅(qū)動器和具有 PROFIdrive 功能的驅(qū)動器
    • 支持速度控制軸和定位軸以及外部編碼器，各軸之間可實現(xiàn)位置精確的傳動
    • 具有所有 CPU 變量的跟蹤功能，用于實時診斷和偶發(fā)故障檢測
    • 全面的控制功能，例如，通過便于組態(tài)的塊可自動優(yōu)化控制參數(shù)實現(xiàn)最優(yōu)控制質(zhì)量
  • 集成安全功能
    • 通過密碼進行知識保護，防止未經(jīng)授權(quán)讀取和修改程序塊
    • 通過復制保護，可綁定 SIMATIC 存儲卡的程序塊和序列號： 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： 
      也可以對和 HMI設備之間進行的通信進行限制。
    • 操作保護： 
      該控制器可以識別工程組態(tài)數(shù)據(jù)的更改和未授權(quán)傳輸。
  • 設計與操作
    • 顯示器，用于顯示概覽信息，
      例如：站名、高級別名稱、位置名稱等概覽信息、診斷信息、模塊信息和顯示器設置。
    • 顯示器上可能的操作： 
      設置 CPU 或者所連接以太網(wǎng)通信處理器的地址、設置日期和時間、選擇 CPU 的操作模式、復位 CPU 至默認設置、禁用/啟用顯示器、激活保護等級。
  • 集成式系統(tǒng)診斷
    • 顯示屏上、TIA Portal 中、人機界面設備上以及 Web 服務器上以普通文本形式一致顯示系統(tǒng)診斷信息（甚至能顯示來自變頻器的消息），即使 CPU 處于停止模式也會進行更新。
    • 集成在 CPU 的固件中，無須進行特殊組態(tài)
  • SIMATIC 存儲卡（運行 CPU 所需）
    • 用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。
    • 還可用于存儲附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）
    • 通過用戶程序的系統(tǒng)函數(shù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲/讀取
  • 數(shù)據(jù)記錄（歸檔）和配方
    • csv 格式配方文件存儲并歸檔在 SIMATIC 存儲卡中；
      利用辦公工具或 Web 瀏覽器可以方便地訪問與設備相關的運行數(shù)據(jù)
    • 通過網(wǎng)頁瀏覽器或 SD 讀卡器，可方便地訪問機器的組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
  • 編程
    • 使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本進行編程
    • 移植工具，用于 SIMATIC S7-300/S7-400 至 S7-1500 的移植操作，可以自動地完成大部分程序代碼的轉(zhuǎn)換工作。 記錄不可轉(zhuǎn)換的代碼，并可以手動進行調(diào)整。
    • 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 程序可通過復制/粘貼手段轉(zhuǎn)移至 S7-1500