西門子CPU1513-1 PN處理器

高級控制器尤其適用于具有中等和較高復(fù)雜程度的應(yīng)用。*來看，SIMATIC S7-1500 控制器在離散自動(dòng)化領(lǐng)域是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC S7-400 控制器的替代產(chǎn)品，是未來工廠的標(biāo)準(zhǔn) – 憑借*的性能表現(xiàn)和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)與操作方式，提供令人信服的結(jié)果。具有模塊化擴(kuò)展能力的 SIMATIC S7 控制器具有*兼容性，免維護(hù)且可以擴(kuò)展，當(dāng)然也能在 TIA 博途中進(jìn)行組態(tài)。它們是任何自動(dòng)化任務(wù)的理想解決方案。

• 模塊化、可擴(kuò)展通用系統(tǒng)，IP20 防護(hù)等級
• 適用于離散自動(dòng)化領(lǐng)域中各種自動(dòng)化應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案
• 具有*性能和可用性
• 可專門通過 Totally Integrated Automation Portal 平臺中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型號進(jìn)行組態(tài)

性能

• 提高性能
  • 高速指令執(zhí)行:
  • 語言擴(kuò)展
  • 新數(shù)據(jù)類型
  • 更快速的背板總線
  • 經(jīng)過優(yōu)化的代碼生成
• 功能強(qiáng)大的通信：
  • 以 PROFINET IO（雙端口開關(guān)）作為標(biāo)準(zhǔn)接口；
    從 CPU 15-2 PN 開始支持，以一個(gè)或多個(gè)額外的集成 PROFINET 接口作為輸入設(shè)備，用于網(wǎng)絡(luò)隔離或用于連接更多的 PROFINET 設(shè)備或高速通信設(shè)備
  • OPC UA 數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器作為運(yùn)行時(shí)選件，可輕易將 SIMATIC S7-1500 連接至第三方設(shè)備/系統(tǒng)
  • 可針對總線系統(tǒng)和點(diǎn)到點(diǎn)連接，通過通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展

西門子CPU1513-1 PN處理器

1 *處理單元
*處理器單元即CPU，一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。CPU 通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲存單元、輸入輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口相連。CPU 是 PLC 的核心，輸入單元將采集的輸入信號傳送到CPU，CPU執(zhí)行用戶程序并將運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出單元，用以驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場設(shè)備。選擇CPU通常需要考慮一下幾個(gè)方面：
·運(yùn)算速度：不同的控制系統(tǒng)對控制的響應(yīng)速度需求不同，對于要求響應(yīng)時(shí)間較快的系統(tǒng)，則要求CPU的運(yùn)算速度快，并盡快地將運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出單元。
運(yùn)算速度性能指標(biāo)可參考CPU指令執(zhí)行時(shí)間。
·工作存儲器：根據(jù)控制方案的復(fù)雜程度預(yù)估需要的工作存儲器大小，考慮適當(dāng)?shù)挠嗔俊?/span>
·I/O帶載能力： CPU通常使用I/O地址空間來描述其允許訪問輸入輸出的能力，8個(gè)數(shù)字量通道占用1個(gè)字節(jié)地址空間，1個(gè)模擬量通道占用2字節(jié)地址空間。在具體選型時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際情況考慮I/O余量占用的地址空間。此外有些CPU還有允許連接模塊大數(shù)量限制。
·集成的通信接口：CPU通過通信接口進(jìn)行編程組態(tài)，還可與人機(jī)界面、其他PLC系統(tǒng)、分布式I/O等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。CPU集成的通信接口通常有MPI接口、PROFIBUS接口、PROFINET（PN）接口，根據(jù)通信對象（通信對象可以為編程設(shè)備、儀表、HMI、其他PLC系統(tǒng)等等）支持的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)以及所使用的通信協(xié)議選擇集成通信接口。
2 儲存器
PLC 的存儲器包括系統(tǒng)存儲器，裝載存儲器和工作存儲器。系統(tǒng)存儲器用于存放 PLC 的系統(tǒng)程序和內(nèi)部寄存器， 裝載存儲器則用于存放 PLC 的用戶程序，用戶程序編譯后被存放在工作存儲器中執(zhí)行。裝載存儲器通常為MC卡，支持外部擴(kuò)展，而工作存儲器是集成在CPU中并且無法擴(kuò)展的，在選擇CPU時(shí)需根據(jù)控制方案的復(fù)雜程度預(yù)估可能使用的工作存儲器大小并留有適當(dāng)余量。選擇裝載存儲器通常只需選擇不小于工作存儲器大小的存儲卡即可。
3 通信接口
通信接口的功能是通過這些通信接口可以和監(jiān)視器、 打印機(jī)、 其他的 PLC 或是計(jì)算機(jī)相連， 從而實(shí)現(xiàn)“PLC與上位機(jī)”或“PLC與PLC”之間的通信。通信接口可以集成在CPU模塊上使用內(nèi)部總線與CPU通信，也可以使用單獨(dú)的通信接口模塊通過外部總線與CPU通信。通信接口的選擇首先確定通信對象接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)例如RS232、RS485、RJ45等，還需要確定使用的協(xié)議，常見的例如PROFINET，PROFIBUS總線協(xié)議，通過PROFINET和PROFIBUS總線，CPU可與分散在遠(yuǎn)端現(xiàn)場的輸入輸出單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使PLC系統(tǒng)規(guī)模更易于擴(kuò)充。
4 輸入輸出單元（I/O）
輸入單元的作用是將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號輸入 CPU，根據(jù)信號類型，輸出單元的作用則是將 CPU 向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件的信號，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。

西門子CPU1513-1 PN處理器

S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含多 32 個(gè)模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個(gè) DIN 導(dǎo)軌上（請參見手冊以了解要求）。

系統(tǒng)包含下列組件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等級，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程設(shè)備、操作裝置、其它 SIMATIC 控制器或第三方設(shè)備間的通信。
  SIMATIC S7-1500 適合使用多種型號的 CPU：
  • 標(biāo)準(zhǔn) CPU（ODK 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）
  • 緊湊型 CPU 不僅配備數(shù)字型和模擬型輸入輸出，還配備計(jì)數(shù)器輸入和高速輸出，將技術(shù)功能直接集成在 CPU 上。
  • 故障安全型 CPU（ODK 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）適用于在同一臺計(jì)算機(jī)上執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程序和安全相關(guān)的程序。
  • 配備諸如同步操作（利用位置同步規(guī)范進(jìn)行同步）和凸輪系統(tǒng)等擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制功能的技術(shù) CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊。
• 工藝模塊用于高速計(jì)數(shù)、位置檢測或測量等功能。
• 通信模塊和通信處理器可通過通信接口將控制器進(jìn)行擴(kuò)展

根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：

• 在 CPU 向背板總線的輸出對于所有連接的模塊來說不夠充分的情況下，電源模塊 (PS) 通過背板總線為 S7-1500 模塊的內(nèi)部電路供電。
• 用于將 SIMATIC S7-1500 連接到 120/230 VAC 電源的負(fù)載電源模塊 (PM)。
• 接口模塊用于連接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

    IMATICS7-1200控制器具有模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、功能全面等特點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用，能夠保障現(xiàn)有投資的*安全。由于該控制器具有可擴(kuò)展的靈活設(shè)計(jì)，符合工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，以及全面的集成工藝功能，因此它可以作為一個(gè)組件集成在完整的綜合自動(dòng)化解決方案中，成為制造行業(yè)中的創(chuàng)新系統(tǒng)解決方案。正是上面S7-1200這一系列的特點(diǎn)、決定了其在制造行業(yè)的應(yīng)用越來越多。而在使用過程中，難免會遇到與第三方的儀表或設(shè)備進(jìn)行串口通信的情況，此次專題重點(diǎn)交流了與驅(qū)動(dòng)設(shè)備的USS通信、與儀表的MODBUS通信，及與一些國產(chǎn)儀表的自由口通信

一：S7-1200自由口通信的特點(diǎn)S7-1200的自由口通信比較接近CP340/341的通信，采用組態(tài)和調(diào)用通信功能塊的方法。需要配備點(diǎn)對點(diǎn)通信模塊。S7-200的自由口通信需要設(shè)置大量的SM（特殊存儲器），報(bào)文接收的狀態(tài)字節(jié)和控制字節(jié)非常復(fù)雜，S7-1200的自由口通信簡單得多，其主要步驟如下：1.組態(tài)通信模塊的參數(shù)，例如波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位個(gè)數(shù)等。2.調(diào)用功能塊SEND_PTP和RCV_PTP來發(fā)送可接收數(shù)據(jù)。

二：S7-1200通信和程序的特點(diǎn)

S7-1200是西門子的新一代的控制器，在串口通信方面在硬件與軟件方面都與S7-200不同：

通訊方面：作為200的升級產(chǎn)品，1200不支持DP等應(yīng)用比較廣泛的通訊協(xié)議，但保留了強(qiáng)大的自由口通訊功能；

程序方面：引入塊概念，更接近于300，編程方便，尤其是通訊方面的編程（自由口、MODBUS等，一個(gè)塊可以控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，不同電機(jī)的數(shù)據(jù)存儲在不同的數(shù)據(jù)庫中

硬件方面：S7-1200現(xiàn)有的幾款PLC都可以擴(kuò)展3個(gè)串口通信模板（即可以全部是RS232接口，也可以全部是RS485接口，也可以是兩種接口的組合），而S7-200這不可以進(jìn)行擴(kuò)展，只能用本體上的RS485口，在這一點(diǎn)上功能強(qiáng)了。

軟件方面：S7-1200，在編程上與S7-300的編程方法類似，組態(tài)完硬件接口，直接調(diào)用功能塊就可以，非常簡單，不像S7-200需要對SM進(jìn)行操作。S7-1200與S7-300在串口通信比較起來基本上一樣，但在作Modbus的通信時(shí)不需要額外的Dongle來支持。