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。
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。
为了对前连接器进行简单接线，可将该连接器置于“预接线位置”。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。
大配置包括带有 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
包括高速 (HS) 模拟量模块，无论激活的通道数如何，基本执行时间都是 62.5 µs
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）：具有滤波和转换时间的模块适用于超高速应用；例如 8 通道模拟量模块，无论激活的通道数如何，基本执行时间都是 62.5 µs。
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 端换机），集成在 CPU 中；
用于获得确定的响应时间和高设备精度。
用于连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统的通信模块（不久提供 PROFINET）
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。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
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 *6
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*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，可实现精确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*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*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*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*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。
支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于轻松创建机器诊断与工厂诊断。它提升了可用性，并支持就地的故障分析和故障排除功能。
通过 SIMATIC STEP 7 Professional V12 组态软件进行组态
SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平台中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本来编程。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直观组态系统。
化工机械设备网
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