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接   

概述

• 模块化、可扩展通用系统，IP20 防护等级

• 适用于离散自动化领域中各种自动化应用的系统解决方案

• 具有极高性能和可用性

• 可专门通过 Totally Integrated Automation Portal 平台中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型号进行组态

性能

• 提高性能

• 高速指令执行:

• 语言扩展

• 新数据类型

• 更快速的背板总线

• 经过优化的代码生成

• 功能强大的通信：

• 以 PROFINET IO（双端口开关）作为标准接口；
  从 CPU 1515-2 开始支持，以一个或多个额外的集成 PROFINET 接口作为输入设备，用于网络隔离或用于连接更多的 PROFINET 设备或高速通信设备

• OPC UA 数据访问作为运行时选件，可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/系统

• 可针对总线系统和点到点连接，通过通信模块进行扩展

集成技术

• 无需附加模块就可集成运动控制功能：

• 通过标准化的块 (PLCopen) 来连接模拟驱动器和 PROFIdrive 驱动器

• 运动控制功能支持速度控制轴、定位轴、相对同步操作（在没有位置同步规范的条件下实现同步）以及外部编码器、凸轮和探头。

• CPU 技术中还集成了诸如同步操作（利用位置同步规范进行同步）凸轮和和用于控制运动系统等扩展的运动控制功能。

• 全面跟踪所有 CPU 标签，以进行实时诊断和间歇错误检测；
  拥有有效调试和快速优化驱动器和控制装置

• 广泛的控制功能：
  例如，可轻松组态的块可进行控制参数的自动优化以实现控制质量

• 通过提供的工艺模块获得附加功能：
  例如，高速计数、位置检测或高达 1 MHz 信号的测量

安全集成

保证人身安全和机器安全 – 在集成式完整系统框架内

• 故障安全 SIMATIC S7-1500(T)F 控制器可在同一控制器上处理标准程序和安全程序。
  在 TIA Portal 中，使用相同的编辑器生成故障安全和标准用户程序；例如，这样就能向评估标准用户程序中的标准数据那样，评估故障安全数据。由于这种软件集成，故障安全应用也可利用 SIMATIC 的系统有点和全面功能。

集成安全功能

• 通过密码进行知识保护，防止未经许可证读取和修改程序块

• 通过复制保护来提高保护程度，防止未经授权而复制程序块：
  通过复制保护，可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定，以便只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。

• 具有四个不同授权级别的权限：
  可向各个用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4，还可以限制与 HMI 设备之间的通信。

• 改进了操作保护：
  控制器将会检测到组态数据的更改或未授权传输。

• 用于以太网通信处理器 (CP 1543-1)：

• 通过防火墙提供附加访问保护

• 建立安全 VPN 连接

设计与操作

• 配备显示器的 CPU，可显示纯文本信息（因特网上的显示仿真工具）：

• 可显示所有连接模块的订货号、固件版本和序列号信息

• 直接在现场设置 CPU 的 IP 地址以及进行其它网络设置，无需使用编程设备

• 直接以普通文本形式显示错误消息，可缩短停机时间

• 所有模块采用统一的前连接器，并具有用于灵活形成电压组的集成式电压桥接件，从而简化了库存，减少了布线

• S7-1500 导轨上集成有 DIN 导轨：
  快速、方便地安装小型断路器、继电器等附加组件

• 通过信号模块进行集中扩展：
  可根据任何应用的要求进行灵活调整

• 数字量信号模块的系统电缆连接：
  可快速、清晰地进行安排，以连接至现场的传感器和执行器并在控制柜中进行简便接线

• 电源：

• 负载电源模块（电源模块）为模块提供 24 V 电源

• 电源模块可通过背板总线向模块内部电路供电

• 用于在控制器上性存储整个工作存储器内容的系统电源模块

• 分布式扩展：

• 通过 PROFINET 接口模块 IM 155-5，可针对 ET 200MP I/O 系统使用多 30 个信号模块、通信模块和工艺模块

• 在集中和分布式运行的操作和系统功能方面没有差别

集成系统诊断

• CPU 的集成系统诊断，默认情况下已激活：

• 在显示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 服务器中以普通文本形式一致地显示系统诊断信息，甚至可显示变频器消息。即使 CPU 处于停止状态，也会更新消息。

• 系统诊断功能集成在 CPU 固件中。无需由用户进行组态。组态发生改变时，会自动对诊断信息进行更新。

对 SIMATIC ProDiag S7-1500 的支持能力

• ProDiag 是一种便于创建机器设备诊断的工具它可以提高可用性，通过故障分析并在现场消除故障来提供支持。

数据记录（归档）和配方

• SIMATIC 存储卡：

• 插入式装载存储器

• 可进行固件更新

• STEP 7 项目（包括注释和符号）、附加文档或 csv/ASCII 文件（用于配方和归档）的存储选项

• 通过 SD 读卡器并使用 Office 工具，可方便地访问与设备相关的运行数据和组态数据（与控制器之间的双向数据交换）

• 集成 wed 服务器：
  - 便于访问工厂相关运行数据和组态数据、运动控制系统诊断并通过 Web 浏览器显示跟踪记录

SIMATIC S7-1500 符合以下和国际标准：

• cULus

• cULus HazLoc

• FM

• ATEX 仅限于 24 V，不适用于 230 V

• CE

• RCM（以前的 C-TICK）

• KCC

• IECEx（仅限 24 V；不适用于 230 V）

• EN 61000-6-4

• EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32

• EN 61131-2

应用

SIMATIC S7-1500 是一个模块化控制系统，适用于离散自动化领域内的各种自动化应用。

模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-1500 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

SIMATIC S7-1500 的应用领域包括：

• 特殊机器

• 纺织机械

• 包装机械

• 输送机

• 装配机

• 堆垛机

• 通用机械工程

• 控制器制造

• 机床制造

• 安装系统

• 电气与电子工业及相关产业。

• 汽车

• 供水/污水处理

• 食品和饮料

提供了具有不同性能水平的多种 CPU 以及一个包含许多便利功能的全面模块系列。故障安全 CPU 便于在故障安全应用中使用。由于具有模块化的设计，用户可以仅采用其应用所需的模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

SIMATIC S7-1500 具有较高的电磁兼容性、抗冲击性及抗振性，工业强度高，可实现通用。

设计

概述

S7-1500 自动化系统具有模块化的结构，可包含多 32 个模块。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。S7-1500 自动化系统支持单层配置，其中的所有模块均安装在一个 DIN 导轨上（请参见手册以了解要求）。

系统包含下列组件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等级，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于连接分布式 I/O 或用于编程设备、操作装置、其它 SIMATIC 控制器或第三方设备间的通信。
  SIMATIC S7-1500 适合使用多种型号的 CPU：

• 标准 CPU（ODK 版本：能够在控制器上执行 C/C++ 代码）

• 紧凑型 CPU 不仅配备数字型和模拟型输入输出，还配备计数器输入和高速输出，将技术功能直接集成在 CPU 上。

• 故障安全型 CPU（ODK 版本：能够在控制器上执行 C/C++ 代码）适用于在同一台计算机上执行标准程序和安全相关的程序。

• 配备诸如同步操作（利用位置同步规范进行同步）和凸轮系统等扩展运动控制功能的技术 CPU。

• 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。

• 工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。

• 通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展

根据具体要求，也可使用下列模块：

• 在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。另外，60W 24/48/60 V DC HF PS 还可让 CPU 性存储整个工作存储器的内容（数据）。

• 用于将 SIMATIC S7-1500 连接到 120/230 VAC 电源的负载电源模块 (PM)。

• 接口模块用于连接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

设计

简单的设计使得 SIMATIC S7-1500 十分灵活，便于维护。

• 集成背板总线：
  集成的背板总线；背板总线集成在模块上。模块通过 U 形连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。可以节省安装时间。

• 模块组装在 S7-1500 安装导轨上：
  具有各种长度，包括切割至定长的型号。由于具有集成式 DIN 导轨，可以卡装广泛的标准部件，如附加端子、小型断路器或小型继电器。

• 性能可靠，接线方便：

• I/O 信号是通过统一的 40 针前连接器来连接的。信号模块和前连接器之间具有机械编码，可防止因意外的错误插入而对电路造成破坏。

• For simple wiring of the front connector, it can be placed in the "prewiring position".在此位置上，插头尚未与模块电路接触。此位置还可用于在运行过程中进行改动。用户可借助于前盖内侧的一个印制电缆连接图进行连接。

• 前连接器作为带螺钉型端子或推入式端子的型号提供。两个型号都可以连接线芯截面积为 0.25² ~ 1.5 mm²（AWG 24 ~ AWG 16）的导线。

• 另外，数字量信号模块可通过 TOP Connect 进行系统接线。通过 TOP Connect，可以快速而清晰地连接到现场的传感器和执行器，并可在控制柜中进行简便接线。

• 对于模拟量模块，可以直接在模块上进行屏蔽；随模块提供了一个屏蔽连接套件，无需工具即可进行安装。

• 设备特定标签：
  标签条可用于 SIMATIC S7-1500 的信号模块。可使用标准激光打印机来打印这些 DIN A4 标签纸上的标签。可以从 TIA Portal 进行自动打印，而无需重新输入符号或地址。通过这些标签条的设计形式，可为通道或诊断显示 1:1 分配标签。如果前盖打开，则诊断显示到端子的这种 1:1 分配会保留。

• 可变和可扩展的站配置：

• 信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

• 配置包括带有 31 个模块（30 个模块 + 1 个电源）的 CPU。在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，需要由电源 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。

• 尺寸紧凑：
  SIMATIC S7-1500 的尺寸使其能够顺利安装到 SIMATIC S7-300 或 ET 200M 的可用安装空间中。

• 移动敷设：
  SIMATIC S7-1500 及其模块可以垂直和水平安装，从而可以方式安装到可用空间内。

I/O 模块

以下模块类型可用于 SIMATIC S7-1500/ET 200MP：

• 标准和故障安全数字量输入模块

• 标准和故障安全数字量输出模块

• 数字量输入/输出模块

• 模拟量输入模块

• 模拟 I/O 模块

• 模拟量输出模块

• Including high-speed (HS) analog modules with a basic execution time of 62.5 µs, regardless of the number of activated channels

• 用于计数和定位的工艺模块

• 用于点到点通信和总线连接的通信模块

提供了各种模块等级，可使用户在其应用中实现扩展。模块本身通过标签进行相应标记：

• BA（基本型）：简易低成本模块，无诊断功能，没有参数

• ST（标准型）：具有与模块或负载组相关的诊断的模块，如果适用，带有参数；模拟量模块：准确度等级 0.3%

• HF（高性能型）：具有与通道相关的诊断和参数设置的模块；对于模拟量模块：准确度等级 0.1%，抗扰度和电流隔离程度提高

• HS（高速型）：Modules with extremely short filter and conversion times for very fast applications; e.g. 8-channel analog modules with a basic execution time of 62.5 µs, regardless of the number of activated channels.

I/O 模块的附件：

• 标签纸：
  可插入到 I/O 模块中（10 张 DIN A4 标签纸，每张标签纸带有 10 个标签，预穿孔，可使用标准激光打印机进行打印；可用颜色：Al 灰）

• 屏蔽连接：
  SIMATIC S7-1500 系统（模拟量模块和工艺模块）提供了一个简易屏蔽连接套件，无需使用工具即可安装。此套件包含一个 24 V DC 馈电元件、一个屏蔽夹和一个通用屏蔽端子。该屏蔽端子可用于单根细干线电缆、多根细干线电缆或一根粗干线电缆。由于对 24 V DC 电源和测量信号进行分离，并且在屏蔽和信号电缆之间具有低阻抗连接，因此可确保较高的 EMC 稳定性和抗干扰性。

• 统一的 40 针前连接器

• I/O 模块的前门或自组装背板总线的 U 型连接器等其它附件

通信

S7-1500 具有不同的通信接口：

• PROFINET IO IRT 接口（2 端口交换机），集成在 CPU 中；
  用于获得确定的响应时间和高设备精度。

• 通信处理机，用于连接到 PROFIBUS，工业以太网和 PROFINET 总线系统。

• 用于点到点连接的通讯模块。

CPU 1515 PN 具有一个附加的集成 PROFINET 接口，其具有单独的 IP 地址，例如，用于网络分离或连接其他 PROFINET IO 设备。对于 CPU 1516-3 PN/DP，可通过该集成 PROFIBUS 接口来连接 PROFIBUS 节点。通过一个 PROFIBUS CM，可方便地对不带集成 PROFIBUS 接口的 CPU 进行扩展。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过集成的 PROFINET 接口连接到 PROFINET IO 总线系统，可实现具有确定响应时间和高精度设备性能的分布式自动化配置。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 处理与集中式 I/O 处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC ET 200（通过带有 PROFINET 接口的 CPU）

以下可作为智能设备或设备连接：

• 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（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• ET 200 分布式 I/O 设备

• 作为直接按键模块运行的人机界面设备

• 现场设备

通过 PROFIBUS DP 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通讯模块,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

• SIMATIC S7-1500 
  （通过带 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模块的 CPU）

• SIMATIC S7-300 
  （使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S7-400 
  （使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带 IM 308

• SIMATIC 505

以下设备可作为普通从站或智能从站来连接：

• 分布式 I/O 设备，例如 ET 200

• 现场设备

• 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（仅通过 CP 443-5）

• SIMATIC S7-1500（只能通过 CP/CM 1542-5）

不过，安装有 STEP 7 的编程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板仅使用部分通过 PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。

通过以太网的数据通信

S7-1500 可通过集成 PROFINET 接口或通过通信模块连接到工业以太网总线系统。可连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 编程设备

• PC、工业 PC

• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统

• 数控

• 机械手控制装置

• 驱动控制装置

• 其它厂商的设备

支持的协议：

•  TCP/IP

• ISO-on-TCP (RFC1006)

• UDP

• SNMP

• DCP

• LLDP

• HTTP

• HTTPS

• MODBUS TCP

• OPC UA

工业以太网通信处理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能：

• 1 Gbit 接口

• 支持 IPv6

• 安全性：通过硬件识别、IP/MAC 访问列表、防火墙、VPN 隧道进行访问保护

• 通过 ISO 协议与 S5 系统通信

• FTP（客户端/服务器），电子邮件，SNMPv1 / v3

通过 PROFIBUS 的数据通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 可连接到 PROFIBUS DP 总线系统。可连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200

• SIMATIC S7-1500

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 编程设备

• PC、工业 PC

• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统

• 数控

• 机械手控制装置

• 驱动控制装置

• 其它厂商的设备

通过点到点通信模块进行数据通信

通过点到点通信模块，可实现功能强大的点到点连接。例如，可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统

• 扫描仪、条形码阅读器、识别系统

• 机械手控制装置

• 打印机

支持的协议：

• Freeport：适用于通用通信的用户可设置报文格式

• 3964(R) 可提高传输可靠性

• Modbus RTU 主站

• Modbus RTU 从站

• USS，通过指令实现

接口性质：

• RS 232 带辅助信号

• RS 422 用于全双工连接

• RS 485 用于半双工和多点连接

• 传输速率为 300 - 115 200 bit/s

• 通过 Sub D 连接器进行连接

功能

提供有大量功能，支持用户的 S7-1500 编程、调试和维护等工作。

• 性能

• 指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型

• 代码生成得到优化，响应时间显著缩短

• 集成技术

• 通过标准 PLCopen 运动控制块，简便、快速地对运动序列进行编程

• 运动控制功能支持速度控制轴、定位轴、相对同步操作（在没有位置同步规范的条件下实现同步）以及外部编码器、凸轮和探头。

• CPU 技术中还集成了诸如同步操作（利用位置同步规范进行同步）凸轮系统等扩展的运动控制功能。

• 方便的诊断和调试工具提供了驱动器调试支持

• 向组态系统和人机界面自动发送报警消息：简化的故障排除步骤节省了调试时的时间与工作量。

• 等时同步模式

• 将分布式信号采集、信号传输和程序执行与具有恒定总线循环时间的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环进行同步耦合：
  采集输入信号并进行处理，按固定时间间隔（恒定总线循环时间）将输出信号输出。同时创建了前后一致的部分过程图像。

• 由于分布式 I/O 以恒定总线循环时间进行同步信号处理，可实现可重现的确定过程响应时间

• 在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-1500 还可执行高速处理操作，并可取得极高的精度和重现性。这意味着可在提供且恒定的质量的同时提高产量。

• 提供了用于完成运动控制、测量值采集、高速控制等复杂任务的全面组件。

• 集成安全功能

• 通过密码进行知识保护，防止未经授权而读取和修改程序块（与 STEP 7 相结合）

• 通过复制保护
  来提高保护程度，防止未经授权而复制程序块：通过复制保护，可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定，以便只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。

• 4 级授权方式：
  可向用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4，还可以限制与 HMI 设备之间的通信。由于操作保护得到改进，控制器可以检测到组态数据的更改或未经允许的传输。

• 设计与操作

• 带集成显示屏的 CPU：
  可方便地分析集中和分布式模块的状态，或不使用编程设备而设置或更改 IP 地址。系统诊断信息和用户报警在显示屏上以普通文本形式显示，有助于快速有效地响应产生的错误消息。菜单和消息文本在显示屏上可以多种语言显示。

• 集成系统诊断

• 系统诊断信息在显示屏上以纯文本格式持续显示，TIA Portal，HMI 设备和 web 服务器，包括驱动器中的消息，在CPU停止运行的状态下均有可能。此功能是作为一个系统功能集成在 CPU 固件中，无需由用户单独组态。若配置了新硬件组件，则自动更新诊断信息。

• 通过质量信息，直接在用户程序中进行简单快速的诊断：
  通过激活模块的质量信息 (QI)，可直接在用户程序中查询和评估所提供过程值的有效性。此时，访问是通过过程映像并使用简单二进制或加载命令进行的。先决条件是可在 TIA Portal 中对模块进行诊断，并对质量信息进行组态。