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性能 SIMATIC S7-1500 控制器的用户利益和亮点
集成技术
集成了安全功能
设计与操作
集成系统诊断功能
性能
SIMATIC S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的处理时间低至 1ns，浮点运算的指令处理时间低至 10ns （取决于 CPU 类型，不在次上市发布范围内）。背板总线的速度是 S7-400 PLC 的 40 倍；由于代码生成得到优化，CPU 的响应速度与现有控制器的 CPU 相比更快。
每个 CPU 都配有一个 PROFINET IO （2 端换机）标准接口。CPU 1516-3PN/DP 另外还具有一个集成 PROFINET 基本接口，例如，可用于网络隔离。通过集成的 PROFIBUS 的接口，可以将 PROFIBUS 节点连接至 CPU 1516-3 PN/DP。
通过一个 PROFIBUS CM，可方便地对不带 PROFIBUS 接口的 CPU 进行扩展
集成技术
通过 PROFINET、PROFIBU 或模拟量接口，可灵活地将变频器连接至 S7-1500 CPU。运动控制序列的编程可借助于 PLCopen 运动控制软件块方便地完成。用户可通过易于使用的诊断和调试工具对变频器进行调试。自动发送到工程组态系统和人机界面的报警消息可以简化用户调试，节省调试时间，降低工作量。
集成了安全功能
与 STEP 7 结合使用时，每个 CPU 都会提供基于密码的知识保护，可防止未经授权而读出并更改程序块的内容。
复制保护加强了安全防护，防止未经授权而复制程序块。可以将具体程序块链接至存储卡的序列号，以便只有在将组态的存储卡插到 CPU 中之后，才会执行该程序块。
并且，控制器具有四个不同的安全访问级别，以便向不同用户组分配不同的访问权限。
由于操作保护得到改进，因此，控制器可以检测到数据更改或未经授权的组态数据传输。
设计与操作
每个 SIMATIC S7-1500 CPU 都配有一个显示屏。通过此显示屏，用户可方便地分析中央模块以及分布式模块的状态，或者无需编程器而设置和更改 IP 地址。系统诊断信息和用户诊断以普通文本形式显示在显示屏上，从而有助于快速而高效地响应到来的出错消息。
显示屏上可用多种语言显示菜单文本和信号文本。该系统还允许在运行期间卸下和重新安装模块。
在 S7-1500 控制器的一个集中组态中，可以将多 32 个模块（CPU + 31 个模块）插到一层上，而无需使用接口模块。系统的主干是自动建立式背板总线。每个 I/O 模块都配有所需的 U 型连接器。一种有源背板总线正在准备中，供需要“在运行期间无响应地拆卸和重新安装部件”功能的客户使用。
集成系统诊断功能
集成系统诊断功能已针对 S7-1500系列的 CPU 预先激活；系统诊断信息以普通文本形式统一显示在显示屏、TIA Portal、HMI 和 Web 服务器上，甚至可显示来自变频器的消息；现在，在 CPU 停止运行期间也将提供这种诊断。若配置了新的硬件组件，则自动对诊断信息进行更新。
SIMATIC STEP 7 Professional V12 工程组态软件
新的 SIMATIC S7-1500控制器系列只能在 Totally Integrated Automation Portal 中使用 STEP 7 Professional V12 及更高版本进行组态。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是用于对 SIMATIC S7-1500 进行直观处理的工程组态系统，除了对 S7-1500进行组态外，还可对 S7-300/400 和 S7-1200 控制器进行组态。
兼容性
SIMATIC STEP 7 Professional V12 中集成的移植工具提供了以下支持：
从 S7-300/S7-400 切换到 S7-1500 控制器并自动转换程序代码。将会记录无法自动转换的程序代码部分并可以手动进行修改。STEP 7 V11 项目可继续在兼容模式下用于 STEP 7 V12。并且，可通过粘贴/复制功能将 S7-1200 程序转换到 S7-1500。
SIMATIC 存储卡（用来运行 CPU）
SIMATIC S7-1500 CPU 采用了一个 SIMATIC 存储卡。该存储卡用作插入式装载存储器，或用于执行固件更新。
此 SIMATIC 存储卡也可用于存储 STEP 7 项目，包括注释和符号、其它文档或 csv 文件（用于配方和归档）。使用系统函数（SFC）和用户程序，可以创建数据块，并将数据存储在 SIMATIC 存储卡上。
FB284怎样实现程序块运行控制？
此程序块运行模式通过驱动功能"Traversing blocks"来实现，它允许自动创建程序块、运行至档块、设置及复位输出。
要求:
? 运行模式选择ModePos=6
? ConfigEpos=16#00000003
? 轴静止
? 轴必须已回零或值编码器已校正
步骤：
? 工作模式、目标位置及动态响应已在V90 PN驱动的运行块参数中进行设置，输入参数 OverV、OverAcc、OverDec 速度、加减速度的倍率，通常采取默认设置即可（*）。
? 运行条件"CancelTransing" 及 "IntermediateStop"必须设置为 "1"，Jog1 及 Jog2 必须设置为 "0"
? 程序块号在输入参数 "Position" 中设置，取值应为 0~ 16
? 运动的方向由与工作模式及程序块中的设置决定，与Positive 及Negative参数无关，必须将它们设置为"0"。
? 驱动的运行命令AxisEnable=1
选择程序块号后通过Execute Mode的上升沿来触发运行。
FB284怎样实现点动"Jog"控制？
点动运行模式通过驱动的"Jog"功能来实现。
要求:
? 运行模式选择ModePos=7
? ConfigEpos=16#00000003
? 轴静止
? 轴不必回零或值编码器校正
步骤：
? 点动速度在V90 PN中设置，速度的OverV参数对于点动速度设定值进行倍率缩放，建议使用默认值*
? 运行条件"CancelTransing" 及 "IntermediateStop"与点动运行模式无关，默认设置为 "1"
? 驱动的运行命令 AxisEnable=1
? 给出jog1或jog2信号
注意：
? Jog1 及Jog2 用于控制EPOS的点动运行，运动方向由V90 PN驱动中设置的点动速度来决定，默认设置为Jog1 = 负向点动速度，Jog2 = 正向点动速度 ，与Positive 及Negative参数无关，默认设置为"0"
一、问题的提出 大家肯定都通过过十字路口，均经历过交通灯的控制。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢？通过本模块的学习，大家就可掌握应用可编程控制的基本指令来实现交通信号灯的基本功能。 图 1 是十字路口交通信号灯示意图。信号灯的动作受开关总体控制，按一下起动按钮，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；按一下停止按钮，所有信号灯都熄灭。信号灯控制的具体要求如表 1 所示。
图 1 交通灯示意图 表 1 交通灯控制要求 东西信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮时间25s3s2s30s南北信号红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间30s25s3s2s二、硬件及外围元器件 根据信号灯的控制要求，本模块所用的器件有：起动按钮 SB 1 ，停止按钮 SB 2 ，红黄绿色信号灯各四只，输入 / 输出端口接线如图 2 所示。 由图可见：起动按钮 SB 1 接于输入继电器 X0 端，停止按钮 SB 2 接于输入继电器 X1 端，东西方向的绿灯接于输出继电器 Y0 端，东西方向黄灯接于输入继电器 Y1 端，东西方向的红灯接于输出继电器 Y2 端，南北方向绿灯接于输出继电器 Y4 端，南北方向的黄灯接于输出继电器 Y5 ，南北方向红接于输出继电器 Y6 。将输出端的 COM1 及 COM2 用导线相连，输出端的电源为交流 220V 。如果信号灯的功率较大，一个输出继电器不能带动两只信号灯，可以采用一个输出点驱动一只信号灯，也可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动信号灯。
图 2 输入 / 输出接线图 三、软件设计 根据十字路口交通信号灯的控制要求，可作出信号灯的控制时序图如图 3所示。
图 3 交通信号灯控制的时序图 本模块我们采用基本逻辑的编程实现信号灯的控制。灯亮采用编程软件定时器实现，灯闪采用由定时器组成的脉冲发生器实现。现在我们来分析一下由 T 10 及 T 11 组成脉冲发生器的梯形图。 图 4 周期为 1 秒的脉冲发生器 图 5 T10 触点的脉冲波形由图 4 可知，当 M100 闭合时， T 10 得电，延时 0.5 秒后， T 10 触点闭合，定时器 T 11 得电，延时 0.5 秒后，其常闭触点 T 11 断开， T 10 线圈失电，其触点 T 10 断开，而定时器 T 10 再次得电， 0.5 秒后， T 10 再次闭合……，如此周而复始，即可得到 T 10 触发的工作波形如图 5 所示。 图 6 为用基本逻辑指令编制的梯形图，其对应的指令表于表 2 中。
图 6 交通信号灯控制的梯形图 工作时，可编程控制器处于运行状态，按动起动按钮 SB 1 ，则辅助继电器 M10 得电并自锁，由梯形图可知，首先接通输出继电器 Y6 ，及 Y0 ，使得南北方向的红灯亮、东西方向的绿灯亮。大家根据梯形图的文字说明及图 3 的时序图，不难分析交通信号灯的整个周期工作过程。 按停止按钮 SB 2 ，则辅助继电器 M100 断电并解除自锁，整个系统停止运行，所有信号灯熄灭。 表 2 交通信号灯控制梯形图对应的指令表 指令程序指令程序指令程序指令程序0 LD X019 OUT T340 OUT Y656 ANI T61 OR M100K 3041 LD T057 AND T102 ANI X122 LD T342 OUT Y258 ORB3 OUT M10023 OUT T443 LD Y659 OUT Y44 LD M100K 2044 ANI T260 LD T65 ANI T126 LD T045 LD T261 ANI T76 OUT T027 OUT T546 ANI T362 OUT Y5K 300K 25047 AND T1063 LD M1009 LD T030 LD T548 ORB64 ANI T1110 OUT T131 OUT T649 OUT Y065 OUT T10K 300K 3050 LD Y3K 513 LD M10034 LD T651 ANI T468 LD T1014 ANI T035 OUT T752 OUT Y169 OUT T1115 OUT T2K 2053 LD Y2K 5K 25038 LD M10054 ANI T572 END18 LD T239 ANI T055 LD T5四、知识点的扩展 1 、定时器的延时扩展 定时器的记时时间都有一个大值，如 100ms 的定时器大记时时间为 32767.7s 。如工程中所需的延时时间大于这个数值怎么办，一个简单的方法是采用定时器接力方式，即先启动一个定时器记时，记时时间到时，用只定时器的常开触点启动第二只定时器，再使用第二只定时器启动第三只，如此等等。记住使用后一个定时器的触点去控制终的控制对象就可以了。图 4-5 中的梯形图既是一个这样的例子。 图 5 定时器接力获得长延时 图 6 定时器配合记数器获得长延时上述利用多定时器的记时时间相加获得长延时。此外还可以利用记时器配合记数器获得长延时，如图 6 所示。图中常开触点 X1 是这个电路的工作条件，当 X1 保持接通时电路工作。 在定时器 T1 的线圈回路中接有定时器 T1 的常闭触点，它使得定时器 T1 每隔 10s 接通一次，接通时间为一个扫描周期。定时器 T1 的每一次接通都使记数器 C1 记一个数。而当记到记数器的设定值并使其工作对象 Y0 接通，从 X1 接通为始点的延时时间为定时器的设定值乘上记数器的设定值。 X2 为记数器 C1 的复位条件。 2 、分频器 用 plc 可以实现对输入信号的任意分频，图 7 所示是一个分频电路。
图 7分频电路 待分频的脉冲信号加在 X0 端，在个脉冲信号到来时， M100 产生一个扫描周期的脉冲，使 M100 的常开触点逼和、闭合一个扫描周期。这时确定 Y0 状态的前提是 Y0 置 0 ， M100 置 1 。图中 Y0 工作条件的两个支路中 1 号支路接通， 2 号支路断开， Y0 置 1 。个脉冲到来一个扫描周期后， M100 置 0 ， Y0 置 1 ，在这样的条件下分析 Y0 的状态，第二个支路使 Y0 保持置 1 。当第二个脉冲到来时， M100 在产生一个扫描周期的单脉冲，这时 Y0 置 1 ， M100 也置 1 ，这使得 Y0 的状态由置 1 变为置 0 。第二个脉冲到来一个扫描周期后， Y0 置 0 且 M100 也置 0 直到第三个扫描到来时 Y0 及 M100 的状态和个脉冲到来时完全相同， Y0 的状态变化将重复前边讨论过的过程。通过以上的分析可知， X0 每送两个脉冲， Y0 产生一个脉冲，完成了对输入信号的分频。 3 、微分脉冲电路 微分电路分上升沿微分和下降沿微分脉冲电路，下面分别讨论。 上升沿微分脉冲电路， PLC 是以循环扫描方式工作的，在 PLC 次扫描时，输入 X0 由 OFF 变为 ON 时， M100 、 M101 线圈接通，但处在行的 M101 的常开触点仍接通，因为该行已经扫描过了，等到 PLC 第二次扫描时， M101 的触点才断开， Y0 线圈断开。 Y0 的接通时间为一个扫描周期，如图 8 所示。
图 8 上升沿微分脉冲电路 下面再介绍一下下降沿微分脉冲电路，如图 9 所示，当 X0 由 ON 变为 OFF 时 M100 接通一个扫描周期，则 Y0 输出一个扫描脉冲，具体工作原理，请同学们自己分析。
图 9 下降沿微分脉冲电路 |
