6ES7513-1AL01-0AB0

西門子PLC S7-1500系列軟件特點

　　西門子PLC S7-1500系列的博圖編程軟件，有以下幾方面特點：

　　1. 創(chuàng)新的STEP 7編程語言

　　博圖軟件的編程語言采用全符號編程，提高了程序的可讀性，包含下列優(yōu)點：

　?。?）提高了編譯器性能，縮短了程序循環(huán)時間

　?。?）在所有 IEC 語言中支持64 位數(shù)據(jù)類型，編程工藝更為

　?。?）統(tǒng)一下載所有程序變更

　　（4）LD 和功能設(shè)備中集成計算功能塊，簡化了復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算過程；

　　2. 信息安全集成

　　博圖軟件通過控制器安全級別的保護機制，提高了系統(tǒng)安全，防止通過西門子HMI 進行未經(jīng)授權(quán)的訪問，同時還具有這些優(yōu)點：

　?。?）通過對組件和程序進行信息安全保護，增強投資保護力度

　?。?）對項目規(guī)劃數(shù)據(jù)、固件文件以及安全通信進行完整性和機密性保護，提高了設(shè)備的可用性；

　　3. 兼容性好

　　博圖軟件對現(xiàn)有S7項目中，通過重復(fù)使用所有S7-1500 CPU上的程序以及集成的移植工具，實現(xiàn)對現(xiàn)有專有知識的投資保護；同時還具有下述優(yōu)點：

　　（1）通過將硬件數(shù)據(jù)上傳到工程組態(tài)，實現(xiàn)各種硬件的快速準確識別

　　（2）使用符號上傳整個項目，進行維修操作時無需打開當前項目；

　　4. 技術(shù)集成

　　博圖軟件集成標準運動控制功能，靈活連接支持PROFIdrive的所有驅(qū)動裝置，還具有：

　?。?）集成標準 PLC open組件，實現(xiàn)項目快速實施；

　?。?）TRACE 功能：可循環(huán)記錄多達 16 個變量，實現(xiàn)控制程序和驅(qū)動裝置的優(yōu)化；

　　（3）記錄CPU不同存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，便于查找偶發(fā)錯誤；

　　（4）集成的PID控制器，可簡化閉環(huán)控制任務(wù)：控制參數(shù)的優(yōu)化實現(xiàn)了控制質(zhì)量（PID控制器），從而節(jié)省了操作時間；

　?。?）PID Compact/PID 3-Step：帶有模擬量或脈沖寬度調(diào)制輸出的連續(xù)控制器，以及適用于帶有自整定功能的外部執(zhí)行器的特殊步進控制器；

　　5. 歸檔和配方

　　在博圖軟件中，用戶可以通過Office工具和Web server，快速訪問所有機器相關(guān)的操作數(shù)據(jù)，還可以進行下列操作：

　　（1）可通過Web瀏覽器或SD卡讀卡器，快速訪問設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)。

西門子PLC S7-1500系列的工藝模塊，分為計數(shù)工藝模塊和位置工藝模塊兩種，下面來分別進行說明：

　　1. 計數(shù)工藝模塊

　　西門子PLC S7-1500系列的計數(shù)工藝模塊數(shù)據(jù)：

　　供電電壓24VDC，可連接編碼器的數(shù)量為2，可連接編碼器的種類是：帶和不帶信號 N 的 24 V 增量編碼器，具有方向信號的 24 V 脈沖編碼器，不具有方向信號的 24 V 脈沖編碼器，用于向上和向下計數(shù)脈沖的 24 V 脈沖編碼器。大計數(shù)頻率200KHz，功能有：2 個計數(shù)器；大計數(shù)頻率 800 KHz（4 倍脈沖評估），比較器，頻率，周期，速度測量功能，位置和相對位置檢測功能。6個數(shù)字量輸入，每個計數(shù)通道3個，具有門控制，同步，捕捉，自由設(shè)定功能；數(shù)字量輸出4個，每個計數(shù)通道2個，比較值轉(zhuǎn)換和自由設(shè)定功能。具有等時模式，具有硬件中斷，診斷中斷，診斷功能等。

　　2. 位置工藝模塊

　　西門子PLC S7-1500系列的位置工藝模塊：

　　供電電壓24VDC，可連接編碼器的種類是：帶和不帶信號 N 的 RS422/TTL 增量編碼器，具有方向信號的 RS422/TTL 脈沖編碼器，不具有方向信號的 RS422/TTL 脈沖編碼器，用于向上和向下計數(shù)脈沖的 RS422/TTL 脈沖編碼器。大計數(shù)頻率1MHz，功能有：2 個計數(shù)器；大計數(shù)頻率4MHz（4 倍脈沖評估），比較器，頻率，周期，速度測量功能，位置和相對位置檢測功能。4個數(shù)字量輸入，每個計數(shù)通道2個，具有門控制，同步，捕捉，自由設(shè)定功能；數(shù)字量輸出4個，每個通道2個，比較值轉(zhuǎn)換和自由設(shè)定功能。具有等時模式，具有硬件中斷，診斷中斷，診斷功能等。

• • 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號、語言擴展和新的數(shù)據(jù)類型
  • 由于背板總線速度顯著提高，CPU 的響應(yīng)時間縮短
  • 功能強大的網(wǎng)絡(luò)連接：
    每個 CPU 均標配PROFINET IO IRT（2 端交換機）標準接口。
• 集成技術(shù)
  • 通過標準化的塊 (PLCopen) 連接模擬驅(qū)動器和具有 PROFIdrive 功能的驅(qū)動器
  • 支持速度控制軸和定位軸以及外部編碼器，各軸之間可實現(xiàn)位置精確的傳動，凸輪/凸輪軌道和探頭
  • 追蹤功能適用于所有 CPU 標簽，既適用于實時診斷，也適用于偶發(fā)錯誤檢測；還可通過 CPU的網(wǎng)頁服務(wù)器來調(diào)用
  • 全面的控制功能，例如，通過便于組態(tài)的塊可自動優(yōu)化控制參數(shù)實現(xiàn)*優(yōu)控制質(zhì)量
• 出售CPU 1513-1 PN主機模塊
• 集成安全功能
  • 通過密碼進行知識保護，防止未經(jīng)*讀取和修改程序塊
  • 通過復(fù)制保護，可綁定 SIMATIC 存儲卡的程序塊和序列號：只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。
  • 4-級 *理念：
    與 HMI 設(shè)備的通信也會受到限制。
  • 操作保護：
    控制器可以識別工程組態(tài)數(shù)據(jù)的更改和未*傳輸。
• 設(shè)計與操作
  • 顯示概覽信息：
    例如，站名稱，工廠標識符，位置名稱，診斷信息，模塊信息，顯示設(shè)置。
  • 顯示器上可能的操作：
    設(shè)置 CPU 或所連接以太網(wǎng)通信處理器的地址、設(shè)置日期和時間、選擇 CPU 的操作模式、復(fù)位 CPU 至默認設(shè)置、禁用/啟用顯示器、激活保護等級，確認消息，備份和恢復(fù)項目。
• 集成系統(tǒng)診斷
  • 顯示屏上、TIA 博途中、HMI 設(shè)備上以及 Web 服務(wù)器上以純文本形式一致顯示系統(tǒng)診斷信息（甚至能顯示來自變頻器的消息），即使 CPU 處于停止模式也會進行更新。
  • 集成在 CPU 的固件中，無須進行特殊組態(tài)
• SIMATIC 存儲卡(用來運行 CPU)
  • 用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。
  • 還可用于存儲附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）
  • 通過用戶程序的系統(tǒng)函數(shù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲/讀取
• 數(shù)據(jù)記錄（歸檔）和配方
  • 配方和歸檔以 csv 文件保存在 SIMATIC 存儲卡中；
    便于使用 Office 工具或通過 web 服務(wù)器，訪問工廠運行數(shù)據(jù)
  • 通過網(wǎng)頁瀏覽器或 SD 讀卡器，可方便地訪問機器的組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
• 編程
  • 使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本進行編程
  • 用于從 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具；可基本上自動轉(zhuǎn)換程序代碼。記錄不可轉(zhuǎn)換的代碼，并可以手動進行調(diào)整。
  • STEP 7 V11 項目可在兼容模式下繼續(xù)和 STEP 7 V12 組合使用 。
  • S7-1200 程序可通過復(fù)制/粘貼手段轉(zhuǎn)移至 S7-1500
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  • 6ES7513-1AL01-0AB0

  • 西門子1500模塊

    CPU 1517-3 PN/DP，2 MB 程序，8 MB 數(shù)據(jù)；2 ns；集成 X1: 2x PN接口 ,X2: 1x PN接口，X3:1x DP 接口

    在自動化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。為了使各位初學(xué)者更方便地了解PLC，本文對PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識作一簡介，以期對各位網(wǎng)友有所幫助。

    一、PLC的發(fā)展歷程
    　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，*采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。
    　　個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。
    　 PLC的定義有許多種。電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。
    　　上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
    　 PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。

    二、PLC的構(gòu)成
    　　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
    
    三、CPU的構(gòu)成
    　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。
    　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC*的組成單元。
    　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。
    　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。

    四、I/O模塊
    　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
    　　開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：
    　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。
    　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
    　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
    　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受大的底板或機架槽數(shù)限制。
    
    五、電源模塊
    　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。

    六、底板或機架
    　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。

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