西门子S7-1500PLC 控制器产品系列中具有较大容量程序及数据存储器的 CPU,适用于具有较高程序范围和联网要求的苛刻应用。具有*处理速度,适用于二进制和浮点运算。用于系列机器、机器以及工厂中的跨领域自动化任务,在具有集中式和分布式 I/O 的生产线上作为集中式控制器使用。
产品简介
详细介绍
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西门子S7-1500 ET 200MP 自动化系统选型手册 接线图
本文档的用途
本文档中将介绍有关 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统组态、安装、接线和调试的重要信息。
所需基本知识
要理解本文档,需具备自动化工程组态基本知识。
本文档的适用性
本文档适用于 SIMATIC S7-1500 和 SIMATIC ET 200MP 系列的所有产品。
约定
STEP 7:在本文档中,将使用“STEP 7”指代组态与编程软件“STEP 7 (TIA Portal)”的所有版本。
另请注意以下注意事项: 说明
这些注意事项包含有关本文档中所述产品、产品操作或文档中应特别关注部分的重要信息。
文档所包含的内容
前言 3
- 文档指南 13
- 新属性/功能 18
- 系统概述 22
- SIMATICS7-1500 自动化系统概述 22
- SIMATIC自动化系统 22
- SIMATIC自动化系统间的不同之处 24
- SIMATICS7-1500 和 ET 200MP 的应用领域 26
- 工厂组件与自动化层级 27
- 可扩展性 28
- 属性和功能概述 30
- SIMATICS7-1500 自动化系统概述 22
3.2 组态 33
- SIMATICS7-1500 自动化系统的组态 33
- 分布式I/O 系统 SIMATIC ET 200MP 的组态 34
- 使用SIMATIC S7-1500 组态故障安全系统 37
3.3 组件 40
- CPU 45
- 各CPU 的功能特性 46
- CPU的技术规范 48
- Web 服务器 52
- 安全性 53
- 信息安全 55
3.4.6 诊断 56
3.4.7 跟踪 58
- SIMATICS7-1500 I/O 设备的接口模块 60
- 输入和输出模块 62
- 正确选择相应I/O 设备 64
- 数字量输入模块 65
- 数字量输出模块 67
- 故障安全数字量模块 70
- 模拟量输入模块 72
- 模拟量输出模块 75
3.7 通信 77
- 通信接口 77
- 通信模块/处理器 78
- 通过故障安全型模块进行安全相关通信 81
- 工艺功能 82
- 运动控制 82
- PID控制 87
- 紧凑型CPU 的工艺功能 88
- 计数、测量和定位工艺功能模块 89
- 基于时间的IO 工艺功能模块 90
- 称重工艺的工艺模块 91
3.9 电源 93
3.10 连接元件和系统接线 96
3.11 软件 98
- TIAPortal 98
- TIASelection Tool 99
- SIMATICAutomation Tool 99
- SINETPLAN 100
- PRONETA 100
- SIMATICS7 应用程序 100
- 应用规划 101
- 硬件配置 101
- S7-1500 自动化系统的硬件配置 101
- 带有PROFINET 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置 103
- 带有PROFIBUS 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置 105
- 系统电源和负载电源 106
- 系统电源的用途 108
- 在*个电源段中使用系统电源的特殊注意事项 110
- 使用电源PS 60W 24/48/60VDC HF 时的特殊要求 112
- 供电平衡计算 115
- 负载电源的用途 118
- 硬件配置 101
5 安装 119
- 基本知识 119
- 安装安装导轨 121
- 安装系统电源 125
- 安装负载电流电源 127
- 安装CPU 129
- 安装接口模块 131
- 安装I/O 模块 133
6 接线 135
- 操作规则和规定 135
- 有关操作带有故障安全模块的S7-1500/ET 200MP 的更多规则和规定 137
- 故障安全模块的安全功能特低电压(SELV) 137
- 故障安全模块的传感器和执行器要求 138
- 数字量输入/输出信号的电容串扰 140
- 通过接地馈电系统运行 140
- 电气配置 143
- 接线规则 146
- 连接电源电压 151
- 连接系统电源和负载电流电源 153
- 连接CPU/接口模块和负载电源 155
- 连接通信接口 157
- I/O模块的前连接器 157
- 对不带屏蔽触点元件的I/O 模块的前连接器接线 159
- 对带屏蔽端子元件的I/O 模块的前连接器接线 161
- 将前连接器接入终位置 168
- 标记I/O 模块 170
6.11.1 标签条 170
6.11.2 可选标记 171
7 组态 172
- 组态CPU 173
- 读取组态 173
- 地址分配 179
7.1.2.1 寻址 - 概述 179
- 对数字量模块进行寻址 181
- 对模拟量模块进行寻址 183
- 过程映像和过程映像分区 185
- 过程映像- 概述 185
- 向OB 分配过程映像分区 186
- 在用户程序中更新过程映像分区 187
- 组态ET 200MP 分布式 I/O 系统 188
- 使用SIMATIC Safety 为故障安全模块 PROFIsafe 地址 189
- 程序执行的基本知识 190
- 事件和OB 190
- CPU的过载特性 193
- 异步指令 194
9 保护 207
- 保护功能概述 207
- 组态CPU 的访问保护 208
- 使用显示屏组态其它访问保护 212
- 使用用户程序设置其它访问保护 213
- 专有技术保护 213
- 防拷贝保护 217
- 通过锁定CPU/接口模块来提供保护 219
- 自动化机制的灵活性 220
- 标准机器项目 220
- 组态控制(选件处理) 221
10.2.1 组态 224
- 创建控制数据记录 226
- S7-1500 自动化系统的控制数据记录 229
- ET200MP 分布式 I/O 系统的控制数据记录 230
- ET200MP 分布式 I/O 系统的反馈数据记录 231
- 组态控制的示例 233
- 在CPU 启动程序中传送控制数据记录 236
- 运行期间的行为 240
11 调试 241
11.1 概述 241
- *上电前检查 243
- S7-1500 自动化系统调试步骤 244
- 将SIMATIC 存储卡从 CPU 中拔出/插入 CPU 中 245
- CPU*上电 248
- 调试ET 200MP 分布式 I/O 系统的步骤 249
- 在PROFINET IO 上调试 ET 200MP 249
- 在PROFIBUS DP 上调试 ET 200MP 250
- CPU的操作模式 252
- STARTUP模式 252
- STOP模式 255
- RUN模式 255
- 操作模式的转换 256
- CPU存储器复位 259
- 存储器自动复位 260
- 存储器手动复位 261
- 备份和恢复CPU 组态 263
- 时间同步 267
- 示例:组态和更改NTP 服务器 269
- 标识和维护数据 272
- 读取并输入I&M 数据 272
- I&M数据的记录结构 276
- 示例:使用Get_IM_Data 读取 CPU 的固件版本 278
- 项目共享调试 281
- SIMATIC 存储卡 282
- SIMATIC存储卡 - 概述 282
- 设置卡类型 287
- 使用SIMATIC 存储卡进行数据传输 288
- CPU显示屏 289
14 维护 298
- 卸下和插入I/O 模块 298
- 更换前盖板/显示屏 299
- 更换I/O 模块和前连接器 302
- I/O模块和前连接器上的编码元件 302
- 更换I/O 模块 305
- 更换前连接器 306
- 更换系统电源和负载电流电源的电源连接器处的编码元件 309
- 固件更新 310
- 复位为出厂设置 317
- 将CPU 复位为出厂设置 317
- 将接口模块(PROFINET IO) 复位为出厂设置 322
- 使用故障安全模块的故障响应 324
- 测试功能和故障排除 326
- 测试功能 326
- 读取/保存服务数据 333
- 技术规范 335
- 标准和认证 336
- 电磁兼容性 342
- 故障安全模块的电磁兼容性 345
- 运输和贮存条件 346
- 机械和气候环境条件 347
- 有关绝缘测试、保护类别、防护等级和额定电压的信息 349
- 在区域2 危险区域中使用 S7-1500/ET 200MP 350
- 尺寸图 351
- 安装导轨的尺寸图 351
- 用于35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 354
- 用于25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 355
- 用于35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 355
- 用于25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 356
- 用于35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 356
- 用于25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 356
- 标签条尺寸图 357
- 测量端测试探头的尺寸图 358
- 附件/备件 359
- 安全相关的符号 363
- 不带防爆保护的设备的安全相关符号 363、
- 带防爆保护的设备的安全相关符号 364
术语表 366
索引 378
文档指南
SIMATIC S7-1500 自动化系统和 SIMATIC ET 200MP 分布式 I/O 系统的文档分为 3 个部分。
这样,用户可以根据具体需求快速访问自己所需内容。
基本信息
系统手册和入门指南中详细介绍了 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 系统的组态、安装、接线和调试等信息。STEP 7 在线帮助为用户提供了组态和编程方面的支持。
设备信息
产品手册中包含模块特定信息的简要介绍,如特性、接线图、功能特性和技术规范。
常规信息
功能手册中包含有关 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 系统常规主题的详细介绍,如诊断、通信、运动控制、Web 服务器、OPC UA 等等。
手册集 S7-1500/ET 200MP
该手册集中,将 SIMATIC S7-1500 自动化系统和 ET 200MP 分布式 I/O 系统的所有文档都归纳一个文件中。
SIMATIC S7-1500 中各编程语言的比较列表
该比较列表中概览了不同控制器系列可使用的指令和功能。
新属性/功能
与之前版本 09/2016 相比,12/2017 版《S7-1500,ET 200MP 系统手册》中的新增内容
新增内容 | 客户收益 | 信息出处 | |
新增内容 | 运动控制 CPU | · 通过 CPU 1516T(F)-3 PN/DP 扩展工艺 CPU 产品系列 · 所有工艺 CPU 都具有新工艺对象 TO_Kinematik。利用 TO_Kinematik,您可以实现复杂的运动控制应用来控制 2D、3D 和 4D 运动机构。 | 位于“系统概述 (页 22)”部分 |
CPU 1518(F)-4 PN/DP MFP | · 通过 CPU 1518(F)-4 PN/DP MFP (多功能平台)扩展 CPU 产品系列 · CPU 可以执行“通常”用户程序的STEP 7 块和使用 C/C++ 编程的块和应用程序。 · 多功能平台提供在 CPU 循环(通过 CPU 功能库)中同步运行 C/C++ 代码的选项。此外,多功能平台可以将 C/C++ 应用程序作为独立应用程序与 CPU 运行时并行运行。 · 利用 C/C++ 应用程序,可以实现STEP 7 用户程序的并行处理,例如,通过工业以太网预处理或发送数 据。CPU 可以同时执行多个任务,这有助于降低功能的复杂性,同时缩短实施所需的时间。 · 可以与 STEP 7 用户程序同步和异步重复使用 C/C++ 代码中的现有工艺专有技术。 | 位于“系统概述 (页 22)”部分 |
新增内容 | 客户收益 | 信息出处 | |
密码提供程序 | 除了手动输入密码,也可在 STEP 7 中连接一个密码提供程序。密码提供程序具有以下优势: · 密码处理更加便利。STEP 7 可自动导入块中的密码,从而节省大量时间。 · 块保护,因为用户自身不知道密码 | “专有技术保护 (页 213)”部分 | |
GetSMCinfo 指令 | 使用 GetSMCinfo 指令,可在用户程序中响应存储卡提供的信息。需要时,可更换存储卡作为预防性措施。如果您在应用程序中将数据频繁写入卡中,此功能特别有用,例如,当使用数据日志 时。 | “SIMATIC 存储卡概述 (页 282)”部分 | |
使用断点进行测试 | 使用断点进行测试时,将执行一个断点到另一个端点之间的一段程序。使用断点进行测试具有以下优势: · 借助断点,测试 SCL 和 STL 程序代码 · 逐步定位逻辑错误 · 在实际调试前,简化并快速分析复杂程序 · 在各个已执行循环中记录当前值 · 在使用 LAD/FBD 块的 SCL/STL 程序段中,也可使用断点进行程序验证 | “测试功能 (页 326)”部分 | |
更改的内容 | PS 60W 24/48/60VDC HF 系统电源 | PS 60W 24/48/60VDC HF 可实现 CPU 数据工作存储器的扩展保持性。 在电源电压不足的情况下,PS 60W 24/48/60VDC HF 为 CPU 提供充足的电源,将整个数据工作存储器备份到 SIMATIC 存储卡。 | “系统电源的用途 (页 108)” 部分 |
时间同步 | 对于所有需要准确时间的应用程序,请使用 NTP 程序更新 CPU 的时间。这也会自动将 CPU 时间设置为超出子网限 制。 | “时间同步 (页 267)”部分 |
新属性/功能
新增内容 | 客户收益 | 信息出处 | |
使用 Get_IM_Data 指令,读取标识和维护数据 | 使用 Get_IM_Data 指令,只需少量编程操作,即可读取模块标识和维护数据。 使用 Get_IM_Data 指令,可在用户程序中访问模块的标识和维护数据 (I&M)。 I&M 数据是存储在模块中的信息。因此可执行以下操作: · 检查系统组态 · 对硬件更改做出响应 · 在用户程序中,响应硬件故障。 这样,将*便捷了硬件错误的查找与修正过程。 | “读取并输入 I&M 数据 (页 272)”部分 |
与之前版本 12/2014 相比,09/2016 版《S7-1500,ET 200MP 系统手册》中的新增内容
新增内容 | 客户收益 | 信息出处 | |
新增内容 | 紧凑型 CPU | 紧凑型 CPU 集成有板载模拟量和数字 量 I/O 并集成大量工艺功能,可*应用于各种中小型应用。 | 位于“系统概述 (页 22)”部分 |
运动控制 CPU | 运动控制 CPU 可用于要求苛刻的应用中。T-CPU,带有扩展的运动控制功能 | 位于“系统概述 (页 22)”部分 | |
故障安全模块 | 故障安全模块可取代传统的安全工程组态技术设置。此外,还可取代用于急 停、防护门监视和双手操作的开关设 备。 | 位于“系统概述 (页 22)”部分 | |
通过显示屏对 SIMATIC 存储卡进行格式化、擦除或转换 | 可直接在显示屏中对 SIMATIC 存储卡进行格式化、擦除或转换为程序卡,而无需使用 STEP 7。这样,可节省大量 宝贵时间。 | “SIMATIC 存储卡 (页 282)” 部分 |
新增内容 | 客户收益 | 信息出处 | |
更改的内容 | 异步指令 | 概要显示异步指令的资源使用状况。可确保 CPU 中留有足够的资源。 | “异步指令 (页 194)”部分 |
组态控制 | 组态控制具有以下优势: · 在一个单项目中,一台标准设备可设置不同的组态级别。 · 无需更改硬件配置或用户程序。 · 灵活更改系统的集中/分布式结构。 · 易于维护、版本管理与升级。 · 节省了大量硬件设备:仅能使用当前所需的 I/O 模块。 · 在构建、调试和生成标准设备文档时,具有*的成本降低潜力。 | “组态控制 (页 221)”部分 | |
电源元件的接线规则 | 介绍了正确连接电源元件的相关信息。 | “接线规则 (页 146)”部分 | |
连接 CPU/接口模块和负载电源 | 介绍了正确连接 CPU/接口模块和负载电源的相关信息。 | “连接 CPU/接口模块和负载电源 (页 155)”部分 | |
通过可访问设备进行固件更新 | 介绍了通过网络中可访问设备进行固件快速更新的相关信息。 | “固件更新 (页 310)”部分 |
系统概述
3.1 SIMATIC S7-1500 自动化系统概述
- SIMATIC 自动化系统
为确保设备和工厂中灵活经济的自动化生产运行,则需根据具体应用选择解决方案。
SIMATIC 控制器产品系列包含以下各种功能强大的系统:
- 凭借集成的通信和工艺功能,SIMATICS7-1200 基本型控制器尤其适用于小型自动化解决方案。
- SIMATICS7-1500 自动化系统,高复杂性和高系统性能要求的工厂选择。SIMATIC S7-1500 控制器中包含有 SIMATIC S7-1200 基本型控制器的诸多简单功能,可*满足系统性能、灵活性和网络功能等各种严格要求。
- SIMATICET 200SP 分布式控制器集 S7-1500 的优势与 ET 200SP 的设计紧凑的高密度通道于一身。该款控制器凭借其智能的分布式功能,可*节省控制柜中的安装空间与应用成本。
CPU 1516pro-2 PN 采用 ET 200pro 设计形式且防护等级高达 IP65/IP67,支持强大的
SIMATIC S7-1500 功能,尤其适用于室外控制柜中。
- 如果需要基于 PC的自动化,则使用 SIMATIC S7-1500 软件控制器。在运行过程中,这一款基于 PC 的控制器可独立于操作系统自主运行。
SIMATIC 控制器集成在 Totally Integrated Automation Portal 中,用于确保数据的高度*以及全系统统一的操作方式。正是基于这些集成的功能,在 TIA Portal 进行工程组态可确保所有功能数据的高度*。
图 3-1 SIMATIC 自动化系统概述
SIMATIC S7-1500 自动化系统支持所有适用的通信标准。
所有 SIMATIC S7-1500 CPU 都集成有运动控制功能。这些运动控制 CPU 支持各种扩展运动控制功能。
SIMATIC S7-1500 CPU 也可用作故障安全控制器。
可对所有组件进行诊断操作,*简化了故障排查过程。而集成的显示器,又进一步简化了参数的分配过程。
集成的安全功能不仅可有效防止数据篡改和专有技术窃取,而且还可为安全网络的组态提供了额外的安全保障。
SIMATIC 自动化系统间的不同之处
在下表中,对 SIMATIC 系统的主要技术规范进行了比较。
基本型控制器 | 分布式控制器 | ||
SIMATIC S7-1200 | SIMATIC ET 200SP CPU | SIMATIC ET 200SP 开放式控制器 1515SP PC | |
数据工作存储器,大值代码工作存储器,大值 | 150 KB | 1 MB 200 KB | 5 MB 1 MB |
装载内存/大容量存储器,大值 | 32 GB (通过 SIMATIC 存储卡) | 32 GB (通过 SIMATIC 存储卡) | 320 MB |
I/O 地址区,大值 | 1024/1024 个字节 | 32 / 32 KB | 32 / 32 KB |
集成接口,大值 | 1 个 PROFINET IO (双端口交换机) | 1 个 PROFINET IO (三端口交换机) 2 个 PROFINET | 1 个 PROFINET IO (双端口交换机) 1 个 PROFINET |
控制器中集成输入和输出 | √ | --- | --- |
组态控制 | --- | √ | √ |
Web 服务器 | √ | √ | √ |
等时同步模式 | --- | 分布式 | 分布式 |
集成显示屏 | --- | --- | 同 Windows 应用 |
集成工艺功能 | 运动控制 PID 控制 | 运动控制 PID 控制 | 运动控制 PID 控制 |
安全集成 | √ | √ | √ |
集成系统诊断 | √ | √ | √ |
集成安全功能 | 在 F-CPU 中 | 在 F-CPU 中 | 在 F-CPU 中 |
防护等级 | IP20 | IP20 | IP20 |
分布式控制器 | 增强型控制器 | ||
SIMATIC ET 200pro CPU 1516pro-2 PN | SIMATIC S7-1500 | 软件控制器 SIMATIC S7-1500 | |
数据工作存储器,大值代码工作存储器,大值 | 5 MB 1.5 MB | 20 MB 6 MB | 20 MB 5 MB |
装载内存/大容量存储器,大值 | 32 GB (存储卡) | 32 GB (存储卡) | 320 MB |
I/O 地址区,大值 | 32 / 32 KB | 32 / 32 KB | 32 / 32 KB |
集成接口,大值 | 1 个 PROFINET IO (三端口交换机) 1 个 PROFINET IO | 1 个 PROFINET IO (双端口交换机) 1 个 PROFINET IO 1 个 PROFINET 1 个 PROFIBUS | 支持硬件接口 |
控制器中集成输入和输出 | --- | C-CPU | --- |
组态控制 | √ | √ | √ |
Web 服务器 | √ | √ | √ |
等时同步模式 | 分布式 | 分布式 | 分布式(支持使用 CP 1625) |
集成显示屏 | --- | √ | 同 Windows 应用 |
集成工艺功能 | 运动控制 PID 控制 | 运动控制 PID 控制 C-CPU:高速计数器、 PWM、PTO、频率输出 | 运动控制 PID 控制 |
安全集成 | √ | √ | √ |
集成系统诊断 | √ | √ | √ |
集成安全功能 | 在 F-CPU 中 | 在 F-CPU 中 | 在 F-CPU 中 |
防护等级 | IP65/67 | IP20 | 取决于硬件设备 |
......此处省略,由于篇幅太长,具体内容请查看PDF文档(上方)
应用规划
S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统采用单排配置,所有模块都安装在同一根安装导轨上。这些模块通过 U 型连接器连接在一起,形成了一个自装配的背板总线。组态的 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统中可带有故障安全模块和非故障安全模块。
S7-1500 自动化系统的硬件配置
带有 PROFINET 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置
带有 PROFIBUS 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置
系统电源和负载电源
系统电源的用途
安装
S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统的所有模块都是开放式设备。这意味着,该系统只能安装室内、控制柜或电气操作区中。在室内、控制柜和电气操作室内,还需提供安全防护,以防止触电和火灾蔓延,并满足相应的机械强度要求。不仅如此,室内、控制柜和电气操作室的数据访问还需通过钥匙或工具。即,只有得到认证或*的人员才能访问。
S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统,采用水平安装时,可安装在高 60 °C 的环境温度中,采用垂直安装时(CPU 在下部),高环境温度为 40 °C。
除 S7-1500/ET 200MP 模块外,其它组件也可安装在安装导轨上,例如,S7-1200 和 ET 200SP 产品系列中的模块、端子、断路器、小型接触器或类似组件。这些组件可能影响电缆管道的安装尺寸。模块可以一直安装到安装导轨的外边缘(无缝组合件)。
有多种长度的安装导轨可用。可使用在线产品目录或在线订购系统来订购安装导轨。
接线
简介
在工厂或系统中安装 S7-1500 自动化系统/ ET 200MP 分布式 I/O 系统时,根据具体应用领域,需要遵守特定的规则和规定。
在本章节中,简要说明了设备或系统中集成 S7-1500 自动化系统/ ET 200MP 分布式 I/O 系统时需遵循的重要规则。
具体应用
请遵守具体应用的相关安全和事故预防规定(例如,机器防护准则)。
急停设备
符合 IEC 60204 标准(对应于 DIN VDE 0113)的急停设备必须在工厂或系统的所有操作模式下都保持有效。
排除工厂危险状态
在以下情况下不得出现危险操作状态:
● 设备在电压突降或电压故障后再次启动。
● 故障后恢复总线通信。
如有必要,必须强制执行“紧急停止”。解锁“紧急停止”后,不得执行非受控或未定义的启动。
组态
简介
通过对硬件组件进行组态、参数分配和连接,可将预设的组态和操作方式传送到 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统中。可在 STEP 7 的设备和网络视图中完成以上操作。
所谓“组态”,就是在 STEP 7 的设备或网络视图中对各种设备和模块进行排列、设置和联网。STEP 7 采
用图形化方式表示各种模块和机架。与“实际”的模块机架一样,在设备视图中也可插入既定数量的模块。
插入模块时,STEP 7 将自动分配地址并一个的硬件标识符(HW 标识符)。用户可以稍后更改这些地址。硬件标识符无法更改。
启动时,系统组件将比较设置的预设组态和系统的实际组态。通过参数分配,可硬件配置中 CPU 对错误的响应。
所谓“分配参数”,是指对所用组件(CPU、模块)的属性进行设置。
在 STEP 7 中,对硬件配置(“组态”和“参数分配”的结果)进行编译并下载到 CPU 中。之后,CPU 将连接已组态的组件,并传送相应的组态和参数设置。由于插入新模块时,STEP 7 将重新传送组态和参数,因此模块的更换十分便捷。