西门子青岛授权代理商

SIMATIC 西门子S7-1500可以不使用任何附加模块而在PLC中集成运动控制功能。通过PLCopen，该控制器提供了标准化的块，可用来连接模拟驱动器和PROFIdrive驱动器。运动控制功能支持转速轴和定位轴以及外部编码器。
为了有效调试和快速优化驱动器和闭环控制器，SIMATIC 西门子S7-1500还针对所有CPU变量提供了广泛的跟踪功能，既可用于实时诊断，又可用于不定时故障检测。
除驱动器功能外，西门子S7-1500还提供了丰富的闭环控制功能，例如，可通过便于组态的块来自动优化控制参数以获得佳控制质量。
此外，还可利用工艺模块来执行高速计数、位置捕获等功能，或针对24V直至200kHz的信号执行测量。
集成了安全功能
与STEP7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。
以太网通信处理器(CP 1543-1)通过防火墙为用户提供了附加访问保护，并可建立安全VPN连接(V12SP1及更高版本)。
设计与操作
所有SIMATIC 西门子S7-1500 CPU都配有一个显示屏。通过该显示屏，用户可以读取所连接的任何模块的订货号、固件版本和序列号等信息;另外，无需使用编程设备，即可在本地调整CPU的IP地址以及其它网络设置。
错误消息以普通文本形式显示在显示屏上，从而有助于缩短停机时间。
所有模块采用统一的前连接器，集成式电压跳线可形成灵活的电压组，简化了库存。
由于西门子S7-1500安装导轨中集成了标准安装导轨，可方便地安装自动熔断器、继电器等附加组件。
在集中配置中，可通过信号模块对SIMATIC 进行扩展。这样，通过节省空间的扩展，就可以灵活适应每种应用。在将此款控制器推向市场时，市场上已有各种不同的模拟量和数字量模块。
使用用于数字量信号模块的系统电缆套件，可以快速、清晰地连接现场传感器和执行器(*模块化连接，包括前连接器模块、连接线和连接模块以及在开关柜内进行简便接线(灵活连接，包括带有预组装的单线芯的前连接器。
另外，还为西门子S7-1500提供了用于为模块提供24V电压的电源模块以及为内部模块电路供电的系统电源。
通过用于ET 200MP I/O系统的IM 155-5 PROFINET接口模块，可以使用多达30个信号、通信和工艺模块。这样，西门子S7-1500的组件和系统优点也适用于分布式配置。无论模块是在旁的一个集中配置中运行，还是在通过ET 200MP实现的分布式配置中运行，在操作和系统功能方面，用户都看不到任何差别。在这两种系统中采用的高性能背板总线都可缩短总线循环时间和响应时间，即使对于大型站配置以及很高的数量结构，也是如此

S7-1500 CPU 1518-4 PN/DP中央处理器，带4MByte工作存储器用于程序和20MByte用于数据，第1个接口：PROFINET IRT带双端交换机，第2接口：PROFINET RT，第3接口：以太网， 第4个接口：PROFIBUS， 1ns比特性能表现，需要SIMATIC存储卡

2.组态

2.1配置PC站的硬件机架

PC站的硬件机架配置参见表2.

序号 说明 图示
1. SIMATIC NET软件成功安装后，在任务栏（Taskbar）中会有Station Configuration Editor图标2. 双击图标打开Station Configuration Editor 配置对话框3. 选择1号插槽，鼠标右键选择Add添加4. 在添加组件窗口中选择OPC Server，点击OK即完成5. 选择3号槽，鼠标右键选择Add添加6. 在添加组件窗口中选择CP5611，点击OK7. CP5611的参数设置：

a) 地址设置为 4

b) 波特率设置为187.5K

c) Bus profile设置为

Standard

8. 点击Station name按钮，PC站的名称。这里命名为“MPIOPC”。点击OK

表2

2.2 在Step7中组态PC Station

在Step7中组态PC Station参见表3.

序号 说明 图示
1. 创建新项目并在项目中插入PC站点2. 将PC Station默认名称“SIMATIC PC Station(1)”，修改为“MPIOPC”，必需与Station Configuration Editor中所命名的Station Name名称相同3. 打开硬件组态4. 在硬件目录窗口中，鼠标左键选择与安装的Simatic net软件版本相符的硬件，拖拽到与在Station Configuration Editor配置的PC 硬件机架相对应的1号插槽中。5. 在硬件目录中，鼠标左键选中要组态的CP5611，拖拽到与在Station Configuration Editor配置的PC 硬件机架相对应的3号插槽中。6. 配置CP5611网络参数。在CP5611属性对话框中，选择与Station Configurator中相同的MPI地址4，单击OK。7. 双击CP5611，在弹出的CP5611属性对话框的Interface Type下拉框中选择MPI，点击Properties8. 在接口设置对话框的Address下拉框中选择4，点击Properties9. 在MPI属性对话框中，Network Settings标签下选择187.5K，10. 编译保存PC站点硬件组态11. 从菜单栏Option下Configure Network命令进入网络组态界面12. 如右图所示，右键单击OPC Server，在弹出对话框中选择Insert New Connection命令，插入一个新连接13. a) 选择Unspecified连接伙伴，

b) 连接类型菜单中选择S7 connection，单击OK按钮，弹出S7 connection属性对话框

14. S7 connection属性对话框设置：

设置伙伴S7-200PLC的MPI地址2，点击Address Details按钮

15. Address Details对话框中设置机架号和插槽号如右图（Rack/Slot）必须是0，通信伙伴的TSAP必须为03.00。设置完成后点击OK确认16. 确认所有对话框后，已建好的S7连接就会显示在连接列表中。点击编译存盘按钮，如得到No error的编译结果，则正确组态完成

表3.

2.3组态下载

组态的下载参见表4.

序号 说明 图示
1. 打开设置PG/PC接口，选择PC internal（local）2. NetPro中的站点出现黄色箭头标识3. 在NetPro窗口点击功能按钮栏中下载按钮将组态下载到PC站中4. 下载完成后，可以打开Station Configuration Editor窗口检查组件状态。右图为正确状态显示画面。OPC Server插槽Conn一栏出现连接图标，说明OPC server下至少组态了一个连接。

表4.

2.4数据通讯的测试—OPC Scout

OPC Scout工具随Simatic Net软件一起提供，当完成PC Station组态下载后，可用此工具进行OPC Server和PLC的数据通讯测试。参见表5.

序号 说明 图示
1. 按照以下路径打开OPC Scout：Start→All Programs→Simatic→SIMATIC NET→OPC Scout2. 在OPC Scout界面，双击“OPC.SimaticNET”3. 在随之弹出的“Add Group”对话框中输入组名，本例命名为“OPC_MPI”。点击OK确认4. 双击已添加的连接组5 在弹出的OPC Navigator对话框中双击S7，再双击S7 connection_1，然后双击objects，即出现可访问的对象树（objects tree）6 双击任意所需访问的PLC数据区都可以建立标签变量。这里以DB区为例。双击“New Definition”，“Define New Item”对话框即被打开。7 在“Define New Item”对话框中定义标签变量与数据类型。

a)：Datatype设置数据类型

b)：Address设置首地址

c)：No.Value设置数据长度。定义完成后，点击OK确认。

8 新定义的条目显示在OPC Navigator的中间窗口。点击“→”就可将此条目移到OPC-Navigator的右侧窗口，再点击OK按钮就可将此条目连接到OPC Server9 上一步确认后，所定义的条目（Item）即嵌入到OPC Scout中。如果“Quality”显示“good”，则OPC Server与PLC的S7连接已经建立，也就意味着可以对标签变量进行读写操作。10 双击条目的“Value”栏，即可在“Write Value(s) to the Item(s)”窗口中对有关条目进行写操作。

随着 plc 技术的发展，PLC 产品的种类也越来越多。不同型号的 PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用 PLC，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意义。 PLC的选择主要应从 PLC的机型、容量、I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

① PLC机型的选择

PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争佳的性能价格比。选择时有以下几点需要考虑：

1）合理的结构型式  PLC主要有整体式和模块式两种结构型式，整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对比较小，一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展相比而言更加方便灵活，易于扩展，在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地较大，且维护方便，一般于较复杂的控制系统。

2）安装方式的选择  PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统，系统的装置分配范围广，远程I/O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增加驱动器以及远程I/O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但是必须要附加通讯模块。

3）相应的功能要求  一般小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量为主，带少量模拟量的控制系统，可选用能带A/D和D/A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小以及复杂程度，选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

4）响应速度要求   PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次的PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要，如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有速度要求时，则应慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I/O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

5）系统可靠性的要求  对于一般系统PLC可靠性均可以满足，对于可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备系统。

6）机型尽量统一   一个企业，应该尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：机型统一，其模块可以互为备用，便于备品备件的采购和管理；机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高；机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位机后易形成一个多级分布式控制系统。

②PLC容量选择

PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。

1）I/O点数的选择  PLC平均的I/O点的价格还比较高，因此应该合理的选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点数少，但必须有一定的裕留。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%~15%的裕量来确定。

2）存储容量的选择   用户程序所需要的存储容量大小不仅与PLC系统的功能相关，而且还与功能实现的方法、编程水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I/O点数的多少，在很大程度上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I/O点数确定的基础上，按下式估算存储容量以后，再加20%~30~裕量。

存储容量（字节）=开关量I/O点数*10+模拟量I/O通道数*100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

③PLC的I/O模块的选择

一般I/O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I/O模块有开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及各种特殊功能模块等。不同的I/O模块，其电路及功能也直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。

1）开关量输入模块的选择

开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号。将信号转换成PLC内部能接收的低电压信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应该考虑以下几个方面：

a 输入信号的类型及电压等级  开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块远不得超过10米。距离较远的应该选用输入电压等级较高的模块。

b 输入接线方式  开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，汇点式的开关量输入模块所有的输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分为若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇总式的高，如果输入信号不需要分隔，一般选用汇总式。

c注意同时接通的输入点数量  对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过点数60%。

d输入门槛电平   为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰的能力就越强，传输的距离也就越远，具体可参阅PLC说明书。

2)开关量输出模块的选择

开关量输出模块是将PLC内部的低电压转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要考虑以下几个方面：

a 输出方式   开关量输出模块有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载又可以用于驱动直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用晶体管或者是晶闸管输出，他们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。

b输出接线方式   开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，分组式输出是几个输出点为一组，一组共用一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出也有分隔式输出。

c驱动能力   开关量输出模块的输出电流（驱动能力）必须大于PLC外部输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。

d 注意同时接通的输出点数量  选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过电流值，如一个220V/2A的8点输出模块，每个输出点可承受2A电流，但输出公共端运行通过的电流不是16A（8*2A），通常情况下要比此值小很多。一般来说，同时接通的点数不要超过同一公共端输出点数的60%。

e输出的大电流与负载类型、环境温度等因素有关    开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的大电流。另外，晶闸管的大输出电流随温度的升高会降低，在实际使用的时候应该注意。

3）模拟量I/O模块选择

模拟量I/O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A/D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接收的数字量；模拟量输出（D/A）模块是将PLC内部的数字量转换成模拟量信号输出。典型的模拟量I/O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实际选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。一些PLC制造厂还提供特殊模拟量输入模块，可直接接收低电平信号（如RTD、热电偶）。

④特殊功能模块选择

目前，PLC制造厂相继推出了一些具有特殊功能的I/O模块，有的还推出了自带CPU的智能I/O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块。

⑤PLC电源模块

电源模块选择仅对于模块式结构的PLC而言，对于整体式PLC不存在电源的选择。电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压。电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块、I/O模块和其他特殊模块等消耗电流的总和，同时还应考虑今后I/O模块的扩展因素；电源输入电压一般根据现场的实际需要而定