西門子S7-1500系列PLC技術(shù)及應(yīng)用 課件全套 第1-8章 可編程序控制器概述- 系統(tǒng)調(diào)試與診斷

S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用高等職業(yè)系列教材第一章

可編程序控制器概述1.11.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

PLC的組成及工作原理教學(xué)導(dǎo)航

在可編程序控制器問世以前，工廠自動(dòng)化控制主要是以“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”占主導(dǎo)地位。所謂“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”是以繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等為主要器件所組成的邏輯控制系統(tǒng)。作為常用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種，它基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障檢修方便、運(yùn)用范圍廣?！袄^電-接觸器控制系統(tǒng)”不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，而且還可以滿足大容量、遠(yuǎn)距離、集中控制的要求。至今仍是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域最基本的控制系統(tǒng)之一。

1.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義1.PLC的產(chǎn)生

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，原有的“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”的缺點(diǎn)日趨明顯：體積大、耗電多、故障率高、壽命短、運(yùn)行速度不高，特別是一旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，這造成了時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)，企業(yè)急需開發(fā)一種新的控制裝置來取代繼電器。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義20世紀(jì)50年代末，人們曾設(shè)想利用計(jì)算機(jī)解決“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”存在的通用性、靈活性，功能局限與通信、網(wǎng)絡(luò)方面欠缺的問題。但由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)原理復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，程序編制難度大，可靠件等突出問題，使得它在一般工業(yè)控制領(lǐng)域難以普及與應(yīng)用。到了20世紀(jì)60年代，是美國汽車工業(yè)生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本是由“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”組成。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車型號更新的周期也越來越短，每一次汽車改型都導(dǎo)致“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”重新設(shè)計(jì)和安裝，這就限制了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。為了改變這一現(xiàn)狀，最早由美國最大的汽車制造商——通用汽車公司（GM公司）于1968年提出：把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完善的特點(diǎn)與“繼電-接觸器控制系統(tǒng)”的簡單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)結(jié)合起來，生產(chǎn)出一種通用性好、采用基本相同的硬件，滿足生產(chǎn)順序控制要求，利用簡單語言編程，能讓完全不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用的控制器的設(shè)想。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義01編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序02硬件維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)03可靠性高于繼電器接觸器控制裝置04體積小于繼電器接觸器控制裝置05可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)

當(dāng)時(shí)，該公司為了適應(yīng)汽車市場多品種、小批量的生產(chǎn)要求，提出使用新一代控制器的設(shè)想，并對新控制器提出著名的GM10條：06成本上可與繼電器接觸器控制裝置競爭07輸入可以是交流115?V。（美國市電為115V）08輸出為115?V/2?A以上交流，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等。09擴(kuò)展時(shí)，只需要對原系統(tǒng)進(jìn)行很小的改動(dòng)10用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4?KB1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義010302美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）在1969年首先研制出世界上第一臺可編程序控制器，型號為PDP-14，并在通用汽車公司的自動(dòng)生產(chǎn)線上試用成功。從此這項(xiàng)技術(shù)在美國其他工業(yè)控制領(lǐng)域迅速發(fā)展起來，受到了世界各國工業(yè)控制企業(yè)的高度重視。其后，美國MODICON公司開發(fā)出可編程控制器084。1971年日本研制出日本第一臺可編程控制器DSC—8。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義0406051973年西歐等國也研制出他們的第一臺可編程序控制器。我國從1974年開始可編程序控制器的研制，1977年開始投入工業(yè)應(yīng)用。今天，可編程控制器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，并大量應(yīng)用在進(jìn)口和國產(chǎn)設(shè)備中。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義

早期可編程控制器采用存儲(chǔ)程序指令完成順序控制而設(shè)計(jì)，僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、記數(shù)等順序控制功能，用于開關(guān)量的控制，通常稱為PLC（ProgrammableLogicController）。

20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，功能增強(qiáng)，不再局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算，因此稱為PC（ProgrammableController）。但為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）重復(fù)，為加以區(qū)別，仍簡稱PLC。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義

國際電工委員會(huì)（IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案（第三稿）中對PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)?！蓖ǔ＃琍LC可根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、功能等進(jìn)行分類。2.PLC的定義與分類1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義（1）按I/O點(diǎn)數(shù)PLC可分為小型、中型、大型等。I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下的為小型PLC，其中，I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型或微型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下的為中型PLC。I/O點(diǎn)數(shù)為2048以上的為大型PLC，其中，I/O點(diǎn)數(shù)超過8192點(diǎn)的為超大型PLC。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義（2）按結(jié)構(gòu)形式PLC可分為整體式、模塊式、緊湊式等。圖1-1整體式PLC結(jié)構(gòu)形式1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義圖1-2模塊式PLC結(jié)構(gòu)形式圖1-3緊湊式PLC結(jié)構(gòu)形式1.1PLC的產(chǎn)生1.1.1知識：PLC的產(chǎn)生與定義（3）按功能PLC可分為低檔、中檔、高檔等。01低檔PLC低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。02中檔PLC中檔PLC具有低檔PLC功能外，增加模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能。03高檔PLC高檔PLC具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

為了更好適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈等特殊情況。PLC在設(shè)計(jì)制造過程中對硬件采用屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、

隔離、模塊式結(jié)構(gòu)等一系列硬件抗干擾措施。在軟件采取了故障檢測、信息保護(hù)與恢復(fù)、設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）、加強(qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn)、對程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備等多種的抗干擾措施。PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1ns，脈沖寬度為1μs的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬、甚至上千萬小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)四萬到五萬小時(shí)、甚至更長時(shí)間。PLC的特點(diǎn)1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)2.編程簡單，使用方便3.通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全

目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語句表等編程語言。

PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用?，F(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)4.安裝簡單，調(diào)試維護(hù)方便

由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。5.體積小、能耗低，性價(jià)比高

PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。目前以PLC作為控制器的CNC設(shè)備和機(jī)器人裝置已成為典型。隨著集成電路芯片功能的提高，價(jià)格的降低，PLC硬件的價(jià)格一直在不斷地下降。雖然PLC的軟件價(jià)格在系統(tǒng)中所占的比重在不斷提高，但是，由于縮短了整個(gè)工程項(xiàng)目的進(jìn)度提高了工程質(zhì)量，使用PLC具有較高的性價(jià)比。

綜上所述，PLC的優(yōu)越性能使其在工業(yè)上得到迅速普及。目前，PLC在家庭、建筑、電力、交通、商業(yè)等眾多領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的發(fā)展

經(jīng)過了幾十年的更新發(fā)展，PLC的上述特點(diǎn)越來越為工業(yè)控制領(lǐng)域的企業(yè)和專家所認(rèn)識和接受，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅上升，而價(jià)格則不斷下降，使得PLC的應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大，從單機(jī)自動(dòng)化到工廠自動(dòng)化，從機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)到工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，PLC正以迅猛的發(fā)展勢頭滲透到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。從1969年第一臺PLC問世至今，它的發(fā)展大致可以分為以下幾個(gè)階段。PLC的發(fā)展1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)1980—1990年

PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被迅速普及。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格.品種開始系列化，并且形成了I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F、F1、F2小型PLC系列產(chǎn)品，K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。1970—1980年

PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)2000年至今

PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。1990—2000年

PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能日益增強(qiáng)，PLC的CPU運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)

PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從一開始的簡單邏輯控制到現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理和聯(lián)網(wǎng)通信，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，面對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不同的控制需求，PLC還將有更大的發(fā)展。目前，PLC的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在規(guī)?；⒏咝阅?、多功能、模塊智能化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化等幾個(gè)方面。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)1.產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展

大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制?，F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為8～16點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。2.高性能、高速度、大容量發(fā)展

PLC的掃描速度是衡量PLC性能的一個(gè)重要指標(biāo)。為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)3.模塊智能化發(fā)展

分級控制、分布控制是增強(qiáng)PLC控制功能、提高處理速度的一個(gè)有效手段。智能I/O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們可獨(dú)立于主機(jī)CPU工作，分擔(dān)主CPU的處理任務(wù)，主機(jī)CPU可隨時(shí)訪問智能模塊，修改控制參數(shù)，這樣有利于提高PLC的控制速度和效率，簡化設(shè)計(jì)、編程工作量，提高動(dòng)作可靠性、實(shí)時(shí)性，滿足復(fù)雜控制的要求。為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，目前已開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、模擬量調(diào)節(jié)（PID控制）、運(yùn)動(dòng)控制（步進(jìn)、伺服、凸輪控制等）、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。4.網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力是實(shí)現(xiàn)分布式控制、適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化控制和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)發(fā)展需要的。PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信主要包括PLC與PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間，以及PLC與遠(yuǎn)程I/O之間的信息交換。隨著PLC和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型控制系統(tǒng)以及現(xiàn)場總線的發(fā)展，PLC將向網(wǎng)絡(luò)化和通信的簡便化方向發(fā)展。1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2知識：PLC的特點(diǎn)5.標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

生產(chǎn)過程自動(dòng)化要求在不斷提高，PLC的能力也在不斷增強(qiáng)，過去那種不開放的、各品牌自成一體的結(jié)構(gòu)顯然不適合，為提高兼容性，在通信協(xié)議、總線結(jié)構(gòu)、編程語言等方面需要一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國際電工委員會(huì)為此制定了國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131。該標(biāo)準(zhǔn)由總則、設(shè)備性能和測試、編程語言、用戶手冊、通信、模糊控制的編程、可編程序控制器的應(yīng)用和實(shí)施指導(dǎo)等八部分和兩個(gè)技術(shù)報(bào)告組成。幾乎所有的PLC生產(chǎn)廠家都表示支持IEC61131，并開始向該標(biāo)準(zhǔn)靠攏。1.2PLC的組成及工作原理1.2.1知識：PLC的基本組成圖1-5PLC的組成

可編程序控制器是專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)與一般計(jì)算機(jī)相似，為了便于操作、維護(hù)、擴(kuò)充功能，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，其結(jié)構(gòu)組成又與一般計(jì)算機(jī)有所區(qū)別。

PLC系統(tǒng)通常由CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出模塊和電源等組成。

盡管PLC有許多品種和類型，但其實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖1-5所示。PLC的基本組成1.2PLC的組成及工作原理1.2.1知識：PLC的基本組成1.中央處理器（CPU）

CPU是PLC的核心部件，作用在PLC中類似與人體的神經(jīng)中樞，整個(gè)PLC的工作過程都是在CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。CPU用掃描的方式讀取輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)廠家預(yù)先編制的系統(tǒng)程序控制下，完成用戶程序所設(shè)計(jì)的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)，并根據(jù)處理結(jié)果控制輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)輸出控制。

不同型號、規(guī)格的PLC使用的CPU類型也不同，通常有三種：通用微處理器（如80868028680386等）、單片機(jī)芯片（如80318096等）、位片式微處理器（如AMD-2900等）。PLC大多采用8位或16位微處理器，可編程控制器的檔次越高，CPU的位數(shù)也越多，運(yùn)算速度也越快，功能指令也越強(qiáng)。中小型PLC常采用8位至16位微處理器或單片機(jī)，大型PLC多采用高速位片式微處理器，雙CPU或多CPU系統(tǒng).1.2PLC的組成及工作原理1.2.1知識：PLC的基本組成2.存儲(chǔ)器

PLC內(nèi)的存儲(chǔ)器按用途可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存放PLC生產(chǎn)廠家編寫好的系統(tǒng)程序，它關(guān)系到PLC的性能。因此被固化在只讀存儲(chǔ)器ROM（PROM）內(nèi)，用戶不能訪問和修改。系統(tǒng)程序使PLC具有基本的智能，能夠完成設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。用戶程序存儲(chǔ)器主要用來存儲(chǔ)用戶根據(jù)生產(chǎn)工藝的控制要求編制的程序，輸入/輸出狀態(tài)、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)等內(nèi)容。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS的靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)存儲(chǔ)內(nèi)容不丟失，鋰電池使用周期一般是3年，日常使用中必須留心。

為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行，正常且不需要改變后，則將其固化在光可擦寫只讀存儲(chǔ)器EPROM中，在紫外線連續(xù)照射20min后，就可將EPROM中的內(nèi)容消除，加高電平（12.5V或24V）可把程序?qū)懭隕PROM中。近年來使用廣泛的是一種電可擦寫只讀存儲(chǔ)器E2PROM，它不需要專用的寫入器，只需用編程器就能地對用戶程序內(nèi)容進(jìn)行“在線修改”，使用可靠方便。1.2PLC的組成及工作原理1.2.1知識：PLC的基本組成3.電源

PLC的電源是指將外部輸入供電電源處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口等內(nèi)部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備（傳感器）提供標(biāo)準(zhǔn)電源。

4.輸入/輸出（I/O）接口

輸入/輸出接口是PLC與現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC通過輸入接口把工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的狀態(tài)或信息（如按鈕、各種繼電器觸點(diǎn)、行程開關(guān)和各種傳感器等）讀入中央處理單元。輸出接口是將CPU處理的結(jié)果通過輸出電路驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如指示燈、電磁閥、繼電器和接觸器等），如圖1-6所示。I/O的類型主要有接口有開關(guān)量輸入/輸出接口和模擬量輸入/輸出接口。1.2PLC的組成及工作原理1.2.1知識：PLC的基本組成5.外部設(shè)備接口

PLC的外部設(shè)備主要有編程器、操作面板、文本顯示器和打印機(jī)等。編程器接口是用來連接編程器的，PLC本身通常是不帶編程器的，為了能對PLC編程及監(jiān)控，PLC上專門設(shè)置有編程器接口，通過這個(gè)接口可以連接各種形式的編程裝置。觸摸屏和文本顯示器不僅是用于顯示系統(tǒng)信息的顯示器，還是操作控制單元，它們可以在執(zhí)行程序的過程中修改某個(gè)量的數(shù)值，也可直接設(shè)置輸入或輸出量，以便立即啟動(dòng)或停止一臺外部設(shè)備的運(yùn)行。打印機(jī)可以把過程參數(shù)和運(yùn)行結(jié)果以文字形式輸出。外部設(shè)備接口可以把上述外部設(shè)備與CPU連接，以完成相應(yīng)的操作。

除上述一些外部設(shè)備接口以外，PLC還設(shè)置了存儲(chǔ)器接口和通信接口。存儲(chǔ)器接口是為擴(kuò)展存儲(chǔ)區(qū)而設(shè)置的，用于擴(kuò)展用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和用戶數(shù)據(jù)參數(shù)存儲(chǔ)區(qū)，可以根據(jù)使用的需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器。通信接口是為在微機(jī)與PLC、PLC與PLC之間建立通信網(wǎng)絡(luò)而設(shè)立的接口。6.I/O擴(kuò)展接口

擴(kuò)展接口用于擴(kuò)展輸入/輸出單元，它使PLC的控制規(guī)模配置更加靈活，這種擴(kuò)展接口實(shí)際上為總線形式，可以配置開關(guān)量的I/O單元，也可配置模擬量和高速計(jì)數(shù)等特殊I/O單元及通信適配器等。1.2PLC的組成及工作原理1.2.2知識：PLC的循環(huán)掃描原理1.循環(huán)掃描過程

PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所以它的工作原理與微型計(jì)算機(jī)有很多相似性，兩者都是在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)，實(shí)現(xiàn)控制目的。但是PLC與微型計(jì)算機(jī)的程序運(yùn)行方式有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，對輸入、輸出信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行將會(huì)結(jié)束。而PLC運(yùn)行程序時(shí)，會(huì)從第一條用戶程序開始，在無跳轉(zhuǎn)的情況下，按順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令結(jié)束，然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復(fù)始的重復(fù)直到停機(jī)或從運(yùn)行狀態(tài)切換到停止?fàn)顟B(tài)。

CPU中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序。操作系統(tǒng)用來處理PLC的起動(dòng)、刷新輸入/輸出過程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯(cuò)誤、管理存儲(chǔ)區(qū)和通信等任務(wù)。用戶程序由用戶根據(jù)需求自己編寫，以完成特定的控制任務(wù)。STEP7將用戶編寫的程序和數(shù)據(jù)維護(hù)在"塊"中，如功能塊FB、功能FC和數(shù)據(jù)塊DB等。1.2PLC的組成及工作原理1.2.2知識：PLC的循環(huán)掃描原理

PLC采用循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序，即掃描工作方式。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式成為循環(huán)掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成了一個(gè)掃描周期。另外，在用戶程序掃描過程中，CPU執(zhí)行的是循環(huán)掃描，并用周期性地集中采樣、集中輸出的方式來完成的，PLC的循環(huán)掃描工作流程圖如圖1-7所示。圖1-7PLC的循環(huán)掃描工作流程圖1.2PLC的組成及工作原理1.2.2知識：PLC的循環(huán)掃描原理

西門子PLC的循環(huán)掃描過程如下：

STEP·01PLC得電或由STOP模式切換到RUN模式時(shí)，CPU起動(dòng)，同時(shí)清除沒有保持功能的位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內(nèi)容，復(fù)位保存的硬件中斷等;STEP·02執(zhí)行"系統(tǒng)起動(dòng)組織塊"OB100，該組織塊可以自定義編程，實(shí)現(xiàn)一些初始化的工作;STEP·03系統(tǒng)進(jìn)入周期掃描，并起動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控；STEP·04CPU將輸出過程映像區(qū)的數(shù)據(jù)寫入輸出模塊；1.2PLC的組成及工作原理1.2.2知識：PLC的循環(huán)掃描原理STEP·05讀取輸入模塊的狀態(tài)，并寫入輸入過程映像區(qū)；STEP·06CPU調(diào)用OB1，執(zhí)行用戶程序，期間，根據(jù)需要可調(diào)用其他邏輯塊（FB、SFB、FC及SFC），來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)；STEP·07在循環(huán)結(jié)束時(shí)，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有掛起的任務(wù)，例如下載和刪除塊、接收和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)等;STEP·08CPU返回"第3步"，重新啟動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控;1.2PLC的組成及工作原理1.2.2知識：PLC的循環(huán)掃描原理STEP·09在執(zhí)行用戶程序的過程中，如果有中斷事件發(fā)生，當(dāng)前執(zhí)行的塊將暫停執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的組織塊，來響應(yīng)中斷。該組織塊執(zhí)行完成后，之前被暫停的塊將從中斷的地方繼續(xù)開始執(zhí)行。OB1具有很低的優(yōu)先級，除了OB90外，所有的組織塊都能中斷OB1。

每個(gè)循環(huán)周期的時(shí)間長度是隨PLC的性能和程序不同而有所差別的，一般為十幾毫秒左右。掃描循環(huán)時(shí)間不是一成不變的，通常受到中斷、診斷和故障處理、測試和調(diào)試功能、通訊、傳送和刪除塊、壓縮用戶程序存儲(chǔ)器、讀/寫MMC卡等事件都會(huì)延長循環(huán)時(shí)間。

在硬件組態(tài)中，可以修改最大循環(huán)時(shí)間，默認(rèn)150ms。如果實(shí)際的循環(huán)時(shí)間超出設(shè)置的最大時(shí)間，CPU會(huì)調(diào)用組織塊OB80，在其中響應(yīng)這個(gè)故障。如果OB80中未編寫程序，CPU將轉(zhuǎn)入STOP模式。S7-400的CPU中還可以設(shè)置最小掃描周期，當(dāng)用戶程序較為簡單，使得循環(huán)時(shí)間太短時(shí)，過程映像區(qū)會(huì)過于頻繁的刷新，設(shè)置最小掃描周期可以避免這種情況。1.2PLC的組成及工作原理1.2.2知識：PLC的循環(huán)掃描原理01（1）輸入電路的濾波時(shí)間

輸入模塊通過RC濾波電路來過濾輸入端引入的干擾，并消除因外接輸入觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)而引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，一般為10ms左右。02（2）輸出電路的滯后時(shí)間

輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載通電時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由通電到斷電時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms以下。03（3）CPU掃描循環(huán)工作方式帶來的滯后時(shí)間

由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最壞的情況下，可達(dá)2～3個(gè)掃描周期。PLC總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾毫秒到幾十毫秒，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。在一些特殊應(yīng)用場合，要求輸入、輸出信號之間的滯后時(shí)間盡可能短的時(shí)候，可以選用掃描速度更快的PLC或采取中斷等措施。

PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)刻到它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，稱之為系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。它由以下三部分組成：2.系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間1.2PLC的組成及工作原理1.2.3知識：PLC與繼電接觸器的區(qū)別2.在工作方式方面1.在組成器件方面

繼電-接觸器控制電路是由各種真正的硬件繼電器組成，硬件繼電器觸頭易磨損。而PLC梯形圖則由許多所謂軟繼電器組成。這些軟繼電器實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的每一位觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”，而軟繼電器則無磨損現(xiàn)象。

繼電-接觸器控制電路工作時(shí)，電路中硬件繼電器都處于受控狀態(tài)，凡符合條件吸合的硬件繼電器都處于吸合狀態(tài)，受各種制約條件不應(yīng)吸合的硬件繼電器都同時(shí)處于斷開狀態(tài)，屬于“并行”的工作方式。PLC梯形圖中各軟繼電器都處于周期循環(huán)掃描工作狀態(tài)，受同一條件制約的各個(gè)軟繼電器的線圈工作和它的觸電的動(dòng)作并不同時(shí)發(fā)生，屬于“串行”的工作方式。1.2PLC的組成及工作原理1.2.3知識：PLC與繼電接觸器的區(qū)別4.控制電路實(shí)施方式不同3.在元件觸點(diǎn)數(shù)量方面

繼電-接觸器控制線路的硬件觸點(diǎn)數(shù)量是有限的，一般只有4～8對。PLC梯形圖中軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量無限，在編程時(shí)可無限次使用。

繼電-接觸器控制電路是依靠硬件接線來實(shí)施控制功能的，其控制功能通常是不變的，當(dāng)需要改變控制功能時(shí)必須從新接線。繼電器、接觸器控制隨著實(shí)現(xiàn)的功能的復(fù)雜程度接線更為復(fù)雜。PLC控制電路是采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)控制，可做在線修改，控制功能可根據(jù)實(shí)際要求靈活實(shí)施。PLC用于復(fù)雜的控制場合，功能的繁簡與接線數(shù)量無關(guān)。謝謝！S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用高等職業(yè)系列教材第二章

2.12.2認(rèn)識西門子S7-1500系列PLCS7-1500PLC硬件配置與博途

編程軟件的應(yīng)用教學(xué)導(dǎo)航西門子S7-1500系列PLC的資源

S7-1500中有兩種電源可供選擇，系統(tǒng)電源和負(fù)載電流電源。

2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.1知識：S7-1500系列PLC的電源選型1.系統(tǒng)電源（PS）

系統(tǒng)電源（PS）為背板總線提供內(nèi)部所需的系統(tǒng)電壓。這種系統(tǒng)電壓將為模塊電子元件和LED指示燈供電。CPU（及PROFIBUSCMsandEthernetCPs，PtP-CMs）或者接口模塊未連接到DC24V負(fù)載電流電源時(shí)，系統(tǒng)電源還可以為其供電。西門子目前提供三種系統(tǒng)電源，如表2-1所示。參數(shù)PS25WDC24VPS60W24/48/60VDCPS60W120/230VAC/DC額定輸入電壓DC24VDC24V48VDC60VDC120VAC230VAC120VDC230VDC輸出功率25W60W60W與背板總線的電氣隔離是是是診斷中斷是是是表2-1三種系統(tǒng)電源參數(shù)2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.1知識：S7-1500系列PLC的電源選型

如圖2-1所示為型號PS25WDC24V前蓋板后面的控制和連接元件以及電源連接器。使用電源連接器對電源模塊進(jìn)行連接時(shí)，電源連接器通過接觸防護(hù)為電源模塊提供輸入電壓。電源連接器必須始終接線連接，其內(nèi)部帶有電纜夾。電源連接器必須具有反極性保護(hù)。①LED指示燈用于指示PS當(dāng)前的操作狀態(tài)和診斷狀態(tài)②電源開關(guān)③通過電源連接器連接電源④電源連接器（出廠交付時(shí)已插入）圖2-1PS25WDC24V（無前蓋板）和電源連接器視圖2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.1知識：S7-1500系列PLC的電源選型2.負(fù)載電流電源（PM）

負(fù)載電流電源未連接到背板總線，給模板的輸入輸出回路供電。此外，可以根據(jù)需要使用負(fù)載電流電源為CPU和系統(tǒng)電源提供DC24V電壓。在通過系統(tǒng)電源為背板總線提供電壓時(shí)，還可選擇為CPU提供DC24V電壓。在這種情況下可以為每個(gè)CPU組態(tài)最多8個(gè)輸入/輸出模塊。但是需要在STEP7（TIAPortal）中確認(rèn)電源容量是否夠用，是否需要額外再加電源。西門子目前提供兩種負(fù)載電源，如表2-2所示。表2-1三種系統(tǒng)電源參數(shù)參數(shù)PM70WAC120/230VPM190WAC120/230V額定輸入電壓AC120/230V，根據(jù)各地電網(wǎng)自適應(yīng)電壓輸出電壓24V額定輸出電流3A8A輸出功率60W190W2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.1知識：S7-1500系列PLC的電源選型

圖2-2所示為負(fù)載電源模塊PM190W120/230VAC（不帶前蓋）、電源連接器和插拔式DC24V輸出端子。①電源模塊上指明當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和診斷狀態(tài)的LED②顯示開關(guān)③電源連接器接口，用于接入電源④電源連接器（交付時(shí)插在模塊上）⑤插拔式DC24V輸出端子（交付時(shí)插在模塊上）圖2-2負(fù)載電源模塊PM190W120/230VAC（不帶前蓋）、電源連接器和插拔式DC24V輸出端子

帶有DC24V輸出端子的負(fù)載電源模塊，具有輸出端子可連接DC24V輸入設(shè)備，輸出端子中有現(xiàn)成布線，可實(shí)現(xiàn)反極性保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)?？刹捎脵M截面積在05mm2到25mm2之間的柔性電纜連接負(fù)載電源模塊。注意：此時(shí)設(shè)備輸入側(cè)必須配備一個(gè)小型斷路器或電機(jī)保護(hù)用斷路器。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.1知識：S7-1500系列PLC的電源選型3.系統(tǒng)電源和負(fù)載電源的應(yīng)用區(qū)別

西門子S7-1500PLC系統(tǒng)電源和負(fù)載電源的應(yīng)用區(qū)別在以下幾個(gè)方面：

首先，兩者功能不同。系統(tǒng)電源（PS電源）為模塊電子元件和LED指示燈供電，在無負(fù)載電源時(shí)也可為CPU等模塊供電；負(fù)載電源（PM電源）為CPU模塊、接口模塊、輸入輸出模塊、PS電源提供直流24V供電。

其次，兩者供電方式不同。系統(tǒng)電源（PS電源）通過U形連接器連接到CPU模塊，繼而傳遞給其他通信模塊，接口模塊等，需要在硬件組態(tài)中進(jìn)行配置；負(fù)載電源（PM電源）不通過U形連接器連接到其他模塊，而是直接通過線纜連接相應(yīng)端子，因此負(fù)載電源（PM電源）不需要在硬件組態(tài)里進(jìn)行配置。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.1知識：S7-1500系列PLC的電源選型

第三，兩者輸入電壓不同。系統(tǒng)電源（PS電源）額定輸入電壓有直流24V或直流48V/60V或120V/230V；負(fù)載電源（PM電源）輸入電壓只有一種，交流120V/230V，根據(jù)各地電網(wǎng)自適應(yīng)電壓。

第四，兩者固件版本有無的區(qū)別。系統(tǒng)電源（PS電源）有固件版本；負(fù)載電源（PM電源）無固件版本。

最后，兩者配置位置差異。系統(tǒng)電源（PS電源）在硬件組態(tài)時(shí)可以配置到CPU模塊前面也可以配置到I/O機(jī)架中；負(fù)載電源（PM電源）在硬件組態(tài)時(shí)只能組態(tài)到CPU模塊或者接口模塊的前面。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型1.S7-1500系列PLC的CPU模塊概述

S7-1500具有標(biāo)準(zhǔn)型、緊湊型、分布式以及開放式不同類型的CPU模塊，常見類型其各自主要參數(shù)如表2-3所示。憑借快速的響應(yīng)時(shí)間、集成的CPU顯示面板以及相應(yīng)的調(diào)試和診斷機(jī)制，SIMATICS7-1500的CPU極大地提升了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型模塊化設(shè)計(jì)緊湊型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)型CPU工藝型CPUMFP-CPU緊湊型CPUCPU類型CPU1511（F），1513（F），1515（F），1516（F），1517（F），1518（F）CPU1511T（F），1515T（F），1516T（F），1517T（F）CPU1518（F）-4PN/DPMFPCPU1511C，1512CIEC語言-√--C/C++語言--√-集成1O--√PROFINET接口/端口（最大）1/2~3/41/2~3/43/41/2位處理速度60ns~1ns60ns~2ns1ns60ns-48ns通信選項(xiàng)OPCUA，PROFINET（包括PROFIsafe**，PROFlenergy和PROFIdrive），PROFIBUS***，TCP/IP，PtP，ModbusRTU和ModbusTCP程序內(nèi)存150KB~6MB225KB-3MB4MB175-250KB數(shù)據(jù)內(nèi)存1MB~20MB1MB~8MB20MB，額外50MB用于ODK應(yīng)用1MB集成系統(tǒng)診斷√√√√故障安全√√√-運(yùn)動(dòng)控制·外部編碼器，輸出凸輪，測量輸入·速度和位置軸·相對同步·集成PID控制·高速計(jì)數(shù)，PWM，PTO輸出（通過工藝模塊）·外部編碼器，輸出凸輪，測量輸入·速度和位置軸·相對同步·集成PID控制·高速計(jì)數(shù)，PWM，脈沖串輸出（通過工藝模塊）·絕對同步，凸輪同步，路徑插補(bǔ)·外部編碼器，輸出凸輪，測量輸入·速度和位置軸·相對同步·集成PID控制·高速計(jì)數(shù)，PWM，PTO輸出（通過工藝模塊）·外部編碼器，輸出凸輪，測量輸入·速度和位置軸·相對同步·集成PID控制·高速計(jì)數(shù)，PWM，PTO輸出安全集成專有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)（防拷貝），訪問保護(hù)，VPN和防火地（通過CP1543-1表2-3各類CPU主要參數(shù)表2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型SIMATICS7-1500緊湊型CPUSIMATICS7-1500R/H冗余控制器

SIMATICS7-1500冗余控制器進(jìn)一步擴(kuò)展了SimaticS7-1500產(chǎn)品家族。S7-1500冗余控制系統(tǒng)可以有效避免控制器故障引起的停機(jī)和數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)、確保設(shè)備的高可用性，進(jìn)而提高工廠效率。新的冗余控制器基于PROFINET系統(tǒng)冗余，與在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中一樣，SIMATICS7-1500R/H可以使用所有TIAPortalSTEP7編程語言進(jìn)行編程，可以很容易地把程序從標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)中。

最新發(fā)布的兩款緊湊型控制器CPU1511C和CPU1512C，進(jìn)一步壯大了SIMATICS7-1500控制器家族陣容以其緊湊的工業(yè)設(shè)計(jì)，卓越的性能對空間要求苛刻的應(yīng)用，尤其是OEM機(jī)器制造等領(lǐng)域提供了高性價(jià)比解決方案。1500C控制器基于標(biāo)準(zhǔn)型控制器，集成了離散量，模擬量輸入輸出和高達(dá)400KHz（4倍頻）的高速計(jì)數(shù)功能。還可以如標(biāo)準(zhǔn)型控制器一樣擴(kuò)展25mm和35mm的IO模塊。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型SIMATICS7-1500軟件控制器SIMATICET200SPCPUSIMATICET200SPCPU是一款兼?zhèn)銼7-1500的突出性能與ET200SPI/O簡單易用，身形小巧于一身的控制器。對機(jī)柜空間大小有要求的機(jī)器制造商或者分布式控制應(yīng)用提供了完美解決方案。ET200SP開放式控制器，CPU1515SPPC，是將PC-Based平臺與ET200SP控制器功能相結(jié)合的可靠、緊湊的控制系統(tǒng)?？梢杂糜谔囟ǖ腛EM設(shè)備以及工廠的分布式控制?？刂破饔覀?cè)可直接擴(kuò)展ET200SP/IO模塊。

采用Hypervisor技術(shù)，在安裝到SIEMENS工控機(jī)后，將工控機(jī)的硬件資源虛擬成兩套硬件，其中一套運(yùn)行Windows系統(tǒng)，另一套運(yùn)行S7-1500PLC實(shí)時(shí)系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)并行運(yùn)行，通過SIMATIC通信的方式交換數(shù)據(jù)。軟PLC與S7-1500硬PLC代碼100%兼容，其運(yùn)行獨(dú)立于Windows系統(tǒng)可以在軟PLC運(yùn)行時(shí)重啟Windows。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型SIMATICS7-1500T-CPU模塊

SIMATICS7-1500高防護(hù)等級CPU

防護(hù)等級IP65/67的SIMATICET200proCPU1513pro-2PN和CPU1513proF-2PN正式上市，進(jìn)一步完善了ET200ProCPU家族產(chǎn)品線。ET200proCPU具有IP65/67防護(hù)等級，不需要控制柜，適用于環(huán)境惡劣的應(yīng)用完全支持現(xiàn)有的ET200pro家族的1/0模塊。

全新的工藝型CPU，S7-1500T-CPU無縫擴(kuò)展了中高級PLC的產(chǎn)品線，在標(biāo)準(zhǔn)型/安全型CPU功能基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的運(yùn)動(dòng)控制功能。根據(jù)對工藝對象數(shù)量和性能的要求，可選擇不同等級的T-CPU模塊，適應(yīng)從簡單到復(fù)雜的應(yīng)用。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型圖2-3S7-1500系列PLC的CPU模塊基本選型流程

S7-1500系列PLC的CPU模塊基本選型流程，如圖2-3所示。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型2.CPU1516-3PN/DP功能

CPU1516-3PN/DP的模塊外形，如圖2-4所示。CPU1516-3PN/DP有三個(gè)通信接口。兩個(gè)接口用于PROFINET，一個(gè)用于PROFIBUS。第一個(gè)PROFINET接口有兩個(gè)端口。這兩個(gè)端口具有相同的IP地址，共同形成現(xiàn)場總線級別的接口（開關(guān)輸入功能）。第二個(gè)PROFINET接口具有一個(gè)帶有自身IP地址的端口，用于集成到公司網(wǎng)絡(luò)。第三個(gè)接口用于連接到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。圖2-4CPU1516-3PN/DP的CPU模塊外形2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型

CPU1516-3PN/DP的CPU模塊具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制，用于通過PROFINETIOIRT和PROFIdrive接口編寫具有運(yùn)動(dòng)控制功能的PLC開放式組織塊。該功能支持速度控制軸、定位軸和外部編碼器。具有集成調(diào)整的通用PID控制器或3點(diǎn)控制器，且集成溫度控制器。并具有自動(dòng)生成并持續(xù)顯示的系統(tǒng)診斷功能。①CPU當(dāng)前操作模式和診斷狀態(tài)的LED指示燈②顯示屏③操作員控制按鈕圖2-5帶有前面板的CPU1516-3PN/DP的前視圖2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型

卸除前面板后，不帶蓋的CPU1516-3PN/DP，其各部分功能如圖2-6所示。其中④模式選擇器用于設(shè)置CPU的操作模式。其有三檔選擇：RUN檔，稱為RUN模式，表示CPU正在執(zhí)行用戶程序；STOP檔，稱為STOP模式，表示CPU未在執(zhí)行用戶程序；MRES檔，稱為存儲(chǔ)器復(fù)位模式，表示CPU存儲(chǔ)器復(fù)位的位置。①CPU當(dāng)前操作模式和診斷狀態(tài)的LED指示燈②顯示屏連接③SIMATIC存儲(chǔ)卡的插槽④模式選擇器開關(guān)⑤PROFINET接口X1和X2的三個(gè)端口的LED指示燈⑥接口中的MAC地址⑦PROFIBUS接口（X3）⑧PROFINET接口（X2），帶一個(gè)端口⑨PROFINET接口（X1），帶雙端口交換機(jī)⑩電源的連接?固定螺絲圖2-6不帶前蓋的CPU1516-3PN/DP的正視圖2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型01將模式選擇器開關(guān)設(shè)置為STOP。初始結(jié)果：RUN/STOPLED指示燈黃色點(diǎn)亮。

02將操作模式開關(guān)切換到MRES位置。將開關(guān)保持在此位置，直至RUN/STOPLED指示燈第二次黃色點(diǎn)亮并持續(xù)處于點(diǎn)亮狀態(tài)（需要3秒）。此后，松開開關(guān)。

03在接下來3秒內(nèi)，將模式選擇器開關(guān)切換回MRES，然后重新返回到STOP模式。此時(shí)CPU將執(zhí)行存儲(chǔ)器復(fù)位，在此期間RUN/STOPLED指示燈黃色閃爍。如果RUN/STOPLED為黃色點(diǎn)亮，則表示CPU已完成存儲(chǔ)器復(fù)位。

使用模式選擇器開關(guān)將存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)，除了少數(shù)例外情況之外，“存儲(chǔ)器復(fù)位”將清除所有的內(nèi)部存儲(chǔ)器，然后再讀取SIMATIC存儲(chǔ)卡上的數(shù)據(jù)。步驟如下：2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型01將模式選擇器開關(guān)設(shè)置為STOP。此時(shí)RUN/STOPLED指示燈黃色點(diǎn)亮。02將模式選擇器開關(guān)切換到MRES位置。將模式選擇器開關(guān)保持在此位置，直至RUN/STOPLED指示燈第二次黃色點(diǎn)亮并持續(xù)處于點(diǎn)亮狀態(tài)（需要3秒）。此后，松開開關(guān)。

03在接下來3秒內(nèi)，將模式選擇器開關(guān)切換回MRES，然后重新返回到STOP模式。此時(shí)CPU將執(zhí)行“復(fù)位為出廠設(shè)置”。在此過程中，RUN/STOPLED指示燈呈黃色閃爍。RUN/STOPLED指示燈黃色點(diǎn)亮表示CPU復(fù)位為出廠設(shè)置并處于STOP模式中。同時(shí)，“復(fù)位為出廠設(shè)置”事件進(jìn)入診斷緩沖區(qū)。

使用模式選擇器開關(guān)也可將CPU復(fù)位為出廠設(shè)置。在確保CPU中沒有插入SIMATIC存儲(chǔ)卡，而且CPU處于STOP模式（RUN/STOPLED指示燈黃色點(diǎn)亮）。在沒有插入SIMATIC存儲(chǔ)卡時(shí)要復(fù)位為出廠設(shè)置，則需按照以下步驟操作：注意：“復(fù)位為出廠設(shè)置”功能可以將CPU恢復(fù)為“出廠狀態(tài)”。這意味著將刪除CPU存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型

CPU1516-3PN/DP模塊背面，如圖2-7所示。①屏蔽端子表面②背板總線接頭③固定螺絲

CPU1516-3PN/DP的LED指示燈如圖2-8所示。CPU1516-3PN/DP上有三個(gè)LED指示燈，可以指示當(dāng)前操作狀態(tài)和診斷狀態(tài)。圖2-7CPU1516-3PN/DP的后視圖①RUN/STOPLED指示燈（LED指示燈黃色/綠色點(diǎn)亮）②ERRORLED指示燈（LED指示燈紅色點(diǎn)亮）③MAINTLED指示燈（LED指示燈黃色點(diǎn)亮）④X1P1端口的LINKRX/TX-LED（LED指示燈黃色/綠色點(diǎn)亮）⑤X1P2端口的LINKRX/TX-LED（LED指示燈黃色/綠色點(diǎn)亮）⑥X2P1端口的LINKRX/TX-LED（LED指示燈黃色/綠色點(diǎn)亮）圖2-8CPU1516-3PN/DP的LED指示燈（不帶前面板）2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型表2-4LED指示燈的含義RUN/STOPLED指示燈ERRORLED指示燈MAINTLED指示燈含義LED指示燈熄滅LED指示燈熄滅LED指示燈熄滅CPU電源缺失或不足。LED指示燈熄滅LED指示燈紅色閃爍LED指示燈熄滅發(fā)生錯(cuò)誤。LED指示燈綠色點(diǎn)亮LED指示燈熄滅LED指示燈熄滅CPU處于RUN模式。LED指示燈綠色點(diǎn)亮LED指示燈紅色閃爍LED指示燈熄滅診斷事件未決。LED指示燈綠色點(diǎn)亮LED指示燈熄滅LED指示燈黃色點(diǎn)亮設(shè)備要求維護(hù)。必須在短時(shí)間內(nèi)更換受影響的硬件。LED指示燈綠色點(diǎn)亮LED指示燈熄滅LED指示燈黃色閃爍設(shè)備需要維護(hù)。必須在合理的時(shí)間內(nèi)更換受影響的硬件。固件更新已成功完成。LED指示燈黃色點(diǎn)亮LED指示燈熄滅LED指示燈熄滅CPU處于STOP模式。LED指示燈黃色點(diǎn)亮LED指示燈紅色閃爍LED指示燈黃色閃爍SIMATIC存儲(chǔ)卡上的程序出錯(cuò)。CPU故障LED指示燈黃色閃爍LED指示燈熄滅LED指示燈熄滅CPU處于STOP狀態(tài)時(shí)，將執(zhí)行內(nèi)部活動(dòng)，如STOP之后啟動(dòng)。裝載用戶程序LED指示燈黃色/綠色閃爍LED指示燈熄滅LED指示燈熄滅啟動(dòng)（從RUN轉(zhuǎn)為STOP）LED指示燈黃色/綠色閃爍LED指示燈紅色閃爍LED指示燈黃色閃爍啟動(dòng)（CPU正在啟動(dòng)）啟動(dòng)、插入模塊時(shí)測試LED指示燈。LED指示燈閃爍測試RUN/STOP、ERROR和MAINTLED指示燈各種顏色組合的含義，如表2-4所示。接口LED指示燈的含義：X1P1、X1P2和X2P12.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.2知識：S7-1500系列PLC的CPU配置與選型表2-5CPU1516-3PN/DP端口的各種“LED指示燈的情況”每個(gè)端口都有LINKRX/TX-LED。CPU1516-3PN/DP端口的各種“LED指示燈的情況”如表2-5所示。LINKTX/RX-LED含義LED指示燈熄滅PROFINET設(shè)備的PROFINET接口與通信伙伴之間沒有以太網(wǎng)連接。當(dāng)前未通過PROFINET接口收發(fā)任何數(shù)據(jù)。沒有LINK連接。LED指示燈綠色閃爍正在執(zhí)行“LED指示燈閃爍測試”。LED指示燈綠色點(diǎn)亮PROFINET設(shè)備的PROFINET接口與通信伙伴之間沒有以太網(wǎng)連接。LED指示燈黃色閃爍當(dāng)前正在通過PROFINET設(shè)備的PROFINET接口從以太網(wǎng)上的通信伙伴接收數(shù)據(jù)2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.3知識：S7-1500系列PLC的信號模塊的硬件配置01量身定做，靈活擴(kuò)展模塊具有不同的通道數(shù)量和功能設(shè)計(jì)緊湊，I/O模板最窄至25毫米。集成DIN型導(dǎo)軌，安裝更加靈活。中央機(jī)架最多可擴(kuò)展32個(gè)模板。全新的高密度信號模塊——64通道數(shù)字量和16通道模擬量，支持熱插拔功能。0203硬件配置S7-1500系列PLC的信號模塊種類更加優(yōu)化，集成更多功能并支持通道級診斷，采用統(tǒng)一的前連接器，具有預(yù)接線功能，這些模塊既可以直接在CPU進(jìn)行集中式處理，也可以通過ET200MP系統(tǒng)進(jìn)行分布式處理。其有以下特點(diǎn)：能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)現(xiàn)快速處理，確保控制質(zhì)量。數(shù)字量輸入模塊，具有50μs的超短輸入延時(shí)。模擬量模塊，8通道轉(zhuǎn)換時(shí)間低至125μs。提供多功能模擬量輸入模塊，具有自動(dòng)線性化特性，適用于溫度測量和限值監(jiān)測。且背板總線通信速度提升40倍，至400MBaud。高效診斷，快速識別通道級診斷消息，支持快速故障修復(fù)，同時(shí)提供可讀取電子識別碼功能，快速識別所有組件。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.3知識：S7-1500系列PLC的信號模塊的硬件配置0405人性化設(shè)計(jì)，組裝方便采用統(tǒng)一40針前連接器，集成短接片，簡化接線操作。全新蓋板設(shè)計(jì)，雙卡位可最大化擴(kuò)展電纜存放空間，并且自帶電路接線圖，方便接線。可靠的設(shè)計(jì)確保設(shè)備無錯(cuò)運(yùn)行模擬量模塊自帶電纜屏蔽附件，電源線與信號線分開走線，增強(qiáng)抗電磁干擾能力。信號模塊是CPU與控制設(shè)備之間的接口，通過輸入模塊將信號傳送至CPU進(jìn)行計(jì)算或者邏輯處理。然后將邏輯結(jié)果和控制命令通過輸出模塊把信號輸出，以達(dá)到控制外界設(shè)備的目的。

信號模塊根據(jù)信號類型分為數(shù)字量模塊和模擬量模塊。所以信號模塊有：數(shù)字量輸入模塊（DI）SM521、數(shù)字量輸出模塊（DO）SM522、數(shù)字量輸入輸出混合模塊（DIDO）SM523、模擬量輸入模塊（AI）SM531、模擬量輸出模塊（AO）SM532、以及輸入輸出混合模塊（AIAO）SM534。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.3知識：S7-1500系列PLC的信號模塊的硬件配置

S7-1500的信號模塊分為35mm和25mm兩種寬度，35mm寬的模塊前連接器需要單獨(dú)訂貨，統(tǒng)一為40針（S7-1500前連接器均為40針）。25mm寬的模塊自帶前連接器。常用的模塊類型為35mm寬度。

常見35mm寬數(shù)字量輸入模塊類型和技術(shù)參數(shù)，如表2-6所示。表2-6常見35mm寬數(shù)字量輸入模塊類型和技術(shù)參數(shù)數(shù)字量輸入模塊DI16×DC24VHFDI32×DC24VHFDI16×DC24VSRCBADI16×AC230VBA訂貨號6ES7521-1BH00-0AB06ES7521-1BL00-0AB06ES7521-41BH50-0AA06ES7521-1FH00-0AA0輸入點(diǎn)數(shù)163216電勢組數(shù)1214通道間電氣隔離×√（通道組）×√（通道組）額定輸入電壓DC24V120/AC230V支持等時(shí)同步√×診斷中斷√×沿觸發(fā)硬件中斷√×通道診斷LED指示√（紅色LED指示燈）×模塊診斷LED指示√（紅色LED指示燈）輸入延遲0.05～20ms（可設(shè)置）3ms20ms2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.3知識：S7-1500系列PLC的信號模塊的硬件配置

常見25mm寬數(shù)字量輸入模塊類型和技術(shù)參數(shù)，如表2-7所示。表2-7常見25mm寬數(shù)字量輸入模塊類型和技術(shù)參數(shù)數(shù)字量輸入模塊DI32×DC24VBADI16×DC24VBA訂貨號6ES7521-1BLI0-0AA06ES7521-1BHI0-0AA0輸入點(diǎn)數(shù)3216電勢組數(shù)21通道間電氣隔離√（通道組）×額定輸入電壓DC24V支持等時(shí)同步√診斷中斷√沿觸發(fā)硬件中斷√通道診斷LED指示×模塊診斷LED指示√（紅色LED指示燈）輸入延遲0.2～4.8ms（不可設(shè)置）2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.3知識：S7-1500系列PLC的信號模塊的硬件配置

常見35mm寬數(shù)字量輸出模塊類型和技術(shù)參數(shù)，如表2-8所示。表2-8常見35mm寬數(shù)字量輸出模塊類型和技術(shù)參數(shù)數(shù)字量輸出模塊DQ16×DC24V/0.5ASTDQ32×DC24V/0.5ASTDQ8×DC24V/2AHFDQ8×AC230V/5ASTDQ8×AC230V/2AST訂貨號6ES7522-1BH00-0AB06ES7522-1BL00-0AB06ES7522-1BF00-0AB06ES7522-5HF00-0AB06ES7522-5FF00-0AB0輸出點(diǎn)數(shù)16DO，2個(gè)電勢組32DO，4個(gè)電勢組8DO，2個(gè)電勢組8DO，8個(gè)電勢組8DO，8個(gè)電勢組輸出類型晶體管繼電器晶閘管通道間電氣隔離×√額定輸出電流0.5A2A5A2A繼電器線圈電壓-DC24V-額定輸出電壓DC.24VAC230V支持時(shí)鐘同步√×××診斷中斷√×通道診斷LED指示×√（紅色LED指示燈）×模塊診斷LED指示√（紅色LED指示燈）替換值輸出√2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.3知識：S7-1500系列PLC的信號模塊的硬件配置

常見25mm寬數(shù)字量輸出模塊類型和技術(shù)參數(shù)，如表2-9所示。表2-9常見25mm寬數(shù)字量輸出模塊類型和技術(shù)參數(shù)數(shù)字量輸出模塊DQ32×DC24V/0.5ABADQ16×DC24V/0.5ABA訂貨號6ES7522-1BL10-0AA06ES7522-1BH10-0AA0輸出點(diǎn)數(shù)32DO，4個(gè)電勢組16DO，2個(gè)電勢組輸出類型晶體管通道間電氣隔離×額定輸出電流0.5A額定輸出電壓DC.24V支持時(shí)鐘同步×診斷中斷×通道診斷LED指示×模塊診斷LED指示√（紅色LED指示燈）替換值輸出×2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.4知識：S7-1500系列PLC的通信模塊與接口模塊010302CMPtP：通過點(diǎn)到點(diǎn)連接實(shí)現(xiàn)串行通信可連接數(shù)據(jù)讀卡器或特殊傳感器，可集中使用，也可在分布式ET200MPI/O系統(tǒng)中使用。帶有各種物理接口，如RS232、RS422或者RS485，可預(yù)定義各種協(xié)議，如3964（R）、ModbusRTU或USS。支持使用基于自由口的應(yīng)用特定協(xié)議（ASCII），采用診斷報(bào)警可用于簡單故障修復(fù)。安全上支持基于防火墻的訪問保護(hù)，支持VPN、FTPSServer/Client、SNMPV1，V3。支持IPv6-（同樣支持IPv4）、FTPServer/Client、FETCH/WRITE訪問（CP作為服務(wù)器），可Email，支持網(wǎng)絡(luò)分割、支持Webserver訪問以及S7-通信和開放的用戶通信?？梢赃B接128個(gè)IO設(shè)備的IO控制器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信（RT）、等時(shí)實(shí)時(shí)通信（IRT）、介質(zhì)冗余MRP。設(shè)備更換不需要可交換存儲(chǔ)介質(zhì)，IO控制器、等時(shí)實(shí)時(shí)，支持開放式通信、S7通信。通信模塊集成有各種接口，可與不同接口類型設(shè)備進(jìn)行通信，而通過具有安全功能的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，可以極大提高連接的安全性。常見的有以下幾種：S7-1500系列PLC的通信模塊與接口模塊CP1543-1：帶有安全功能的工業(yè)以太網(wǎng)連接CM1542-1：功能強(qiáng)大的PROFINET模塊2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.4知識：S7-1500系列PLC的通信模塊與接口模塊0504CM1542-5符合IEC61158/61784，支持PROFIBUSDP主站和從站功能，可使用附加的PROFIBUS電纜，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速擴(kuò)展?？蔀閱蝹€(gè)自動(dòng)化任務(wù)分隔不同的PROFIBUS子網(wǎng)，可連接其他供應(yīng)商提供的PROFIBUS從站。SIMATICET200MP通過接口模塊進(jìn)行分布式I/O擴(kuò)展，和S7-1500中央機(jī)架采用相同的I/O模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供更好地?cái)U(kuò)展性能。改進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)，功能組合，選型更加簡單，相同的模板類型使用相同的針腳定義，螺釘壓線方式。提供高速背板通信，支持PROFINET和PROFIBUS。CM1542-5：高性能的PROFIBUS模塊接口模塊2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.5知識：S7-1500系列PLC的分布式I/O

當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)工廠時(shí)，過程輸入和輸出往往需要集中安裝在自動(dòng)化系統(tǒng)中。當(dāng)輸入/輸出距離自動(dòng)化系統(tǒng)較遠(yuǎn)時(shí)，接線可能會(huì)變得范圍寬泛且十分復(fù)雜。在這種情況下分布式I/O系統(tǒng)就非常適用于這類工廠。此時(shí)將CPU控制器放在中央位置，I/O系統(tǒng)（輸入和輸出）以分布式方式在現(xiàn)場操作。

PROFINETIO是一種開放式傳輸系統(tǒng)，具有按照PROFINET標(biāo)準(zhǔn)定義的實(shí)時(shí)功能。該

標(biāo)準(zhǔn)定義了跨制造商的通信、自動(dòng)化和組態(tài)模型。PROFINET組件接線采用工業(yè)級強(qiáng)度連接。PROFINET摒棄了層級式的PROFIBUS主站/從站方案，而是采用發(fā)布/索取方案。組態(tài)過程是指定I/O控制器（如SIMATICS7-1500CPU）對I/O設(shè)備（如ET200SP）進(jìn)行操作控制的過程。數(shù)量結(jié)構(gòu)可以按照PROFINETIO的可用數(shù)量進(jìn)行擴(kuò)展。組態(tài)不能超出參數(shù)的限制，傳輸速率為100Mbps。1.PROFINETIO開放式傳輸系統(tǒng)2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.5知識：S7-1500系列PLC的分布式I/O

PROFINETIO網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)，如圖2-9所示，為PROFINETIO的一種典型網(wǎng)絡(luò)組態(tài)?？梢允褂肐E/PB連接器集成現(xiàn)有PROFIBUS從站。圖2-9PROFINETIO的一種典型網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

PROFIBUSDP是一種使用“DP”傳輸協(xié)議（DP=分布式外設(shè)）的開放式總線系統(tǒng)，符合IEC61784-1：2010Ed3CP3/1標(biāo)準(zhǔn)。2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.5知識：S7-1500系列PLC的分布式I/O

實(shí)際上，PROFIBUSDP是一種使用屏蔽雙絞線電纜連接的電氣網(wǎng)絡(luò)?！癉P”是用于在CPU和分布式I/O系統(tǒng)之間進(jìn)行循環(huán)數(shù)據(jù)交換的高速協(xié)議。DP主站用于連接控制器CPU和分布式I/O系統(tǒng)。DP主站通過PROFIBUSDP與分布式I/O系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換并監(jiān)視PROFIBUSDP。分布式I/O系統(tǒng)（=DP從站）在本地收集傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)，并通過PROFIBUSDP將傳送到控制器CPU。

如圖2-10所示為PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)的典型組態(tài)。DP主站通常集成在相應(yīng)的設(shè)備中。而DP從站則是通過PROFIBUSDP與DP主站相連接的分布式I/O系統(tǒng)。圖2-10PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)的典型組態(tài)2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.5知識：S7-1500系列PLC的分布式I/O

ET200MP分布式I/O系統(tǒng)可安裝在安裝導(dǎo)軌上，并使用PROFINET接口模塊（IM...PN），可與符合PROFINETIEC61158標(biāo)準(zhǔn)的所有IO控制器通信。此時(shí)使用一個(gè)可選的電源（PS）模塊可安裝在接口模塊前面，在接口模塊后面可最多安裝30個(gè)模塊（最多包含兩個(gè)電源模塊PS），該設(shè)置最多可實(shí)現(xiàn)3個(gè)功率段。圖2-11所示為帶電源的IM155-5PNST接口模塊的ET200MP分布式I/O系統(tǒng)的組態(tài)。2.ET200MP分布式I/O①接口模塊②I/O模塊③I/O模塊④電源模塊⑤I/O模塊⑥I/O模塊⑦帶有集成DIN導(dǎo)軌的安裝導(dǎo)軌圖2-11帶電源的IM155-5PNST的ET200MP組態(tài)2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.5知識：S7-1500系列PLC的分布式I/O

也可采用PROFIBUS接口模塊（IM...DP），可與符合PROFIBUSIEC61784標(biāo)準(zhǔn)的所有DP主站通信。此時(shí)接口模塊后面最多可包含12個(gè)I/O模塊，最多包含一個(gè)功率段。圖2-12所示為不帶電源的IM155-5PNST接口模塊的ET200MP分布式I/O系統(tǒng)的組態(tài)。①接口模塊②-⑥I/O模塊⑦帶有集成DIN導(dǎo)軌的安裝導(dǎo)軌

圖2-12不帶電源的IM155-5DPST的ET200MP組態(tài)示例2.1認(rèn)識西門子S7-1500系列PLC2.1.5知識：S7-1500系列PLC的分布式I/O

ET200SP分布式I/O系統(tǒng)是一個(gè)高度靈活的可擴(kuò)展分布式I/O系統(tǒng)，通過現(xiàn)場總線將過程信號連接到中央控制器。由于ET200SP的功能強(qiáng)大，因此適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，較高的可擴(kuò)展性可以按照具體需要進(jìn)行組態(tài)定制。ET200SP分布式I/O系統(tǒng)通過防護(hù)等級IP20認(rèn)證，可安裝在控制柜中。ET200SP分布式I/O系統(tǒng)可安裝在安裝導(dǎo)軌上，且包含：與所有設(shè)備進(jìn)行通信的接口模塊，即：符合PROFINET標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的IO控制器，符合PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)IEC61784的DP主站。最多可連接32/64個(gè)I/O模塊（取決于接口模塊），可按任意組合方式插入無源BaseUnit中。

圖2-13所示為ET200SP分布式I/O系統(tǒng)的組態(tài)示例。3.ET200SP分布式I/O①接口模塊②淺色BaseUnitBU..D，連接輸入電源電壓或打開一個(gè)電位組③深色BaseUnitBU..B，進(jìn)一步傳導(dǎo)電位組④I/O模塊⑤服務(wù)模塊（包含在接口模塊的交付清單內(nèi)）⑥總線適配器⑦安裝導(dǎo)軌⑧參考標(biāo)識標(biāo)簽圖2-13ET200SP分布式I/O系統(tǒng)的組態(tài)示例2.2S7-1500PLC硬件配置與博途編程軟件的應(yīng)用2.2.1案例：S7-1500PLC的硬件配置流程1.在安裝導(dǎo)軌上安裝負(fù)載電流電源（PM），如圖2-14所示。1.硬件的組裝2.打開前蓋并拔出電源連接插頭，如圖2-15所示。

圖2-14在安裝導(dǎo)軌上安裝負(fù)載電流電源（PM）

圖2-15打開前蓋并拔出電源連接插頭2.2S7-1500PLC硬件配置與博途編程軟件的應(yīng)用2.2.1案例：S7-1500PLC的硬件配置流程3.拔出4孔連接插頭并擰緊負(fù)載電流電源（PM），如圖2-16所示。4.將U形連接器插入CPU后部，如圖2-17所示。

圖2-16拔出4孔連接插頭并擰緊負(fù)載電流電源（PM）

圖2-17將U形連接器插入CPU后部2.2S7-1500PLC硬件配置與博途編程軟件的應(yīng)用2.2.1案例：S7-1500PLC的硬件配置流程5.在安裝導(dǎo)軌上安裝CPU并將其擰緊，如圖2-18所示。6.將U形連接器插入數(shù)字量輸入模塊后部，如圖2-19所示。

圖2-18在安裝導(dǎo)軌上安裝負(fù)載電流電源（PM）

圖2-19將U形連接器插入數(shù)字量輸入模塊后部2.2S7-1500PLC硬件配置與博途編程軟件的應(yīng)用2.2.1案例：S7-1500PLC的硬件配置流程7.將數(shù)字量輸入模塊連接到安裝導(dǎo)軌并將其擰緊，如圖2-20所示。8.將U形連接器插入數(shù)字量輸出模塊后部，將數(shù)字量輸出模塊連接到安裝導(dǎo)軌并將其擰緊，如圖2-21所示。

圖2-20將數(shù)字量輸入模塊連接到安裝導(dǎo)軌并將其擰緊

圖2-21將數(shù)字量輸出模塊連接到安裝導(dǎo)軌并將其擰緊2.2S7-1500PLC硬件配置與博途編程軟件的應(yīng)用2.2.1案例：S7-1500PLC的硬件配置流