西门子CPU1517-3PN/DP中央处理单元

西门子CPU1517-3PN/DP中央处理单元

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上海晋营自动化科技有限公司
 
  ：乔 静
 
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• 高级控制器尤其适用于具有中等和较高复杂程度的应用。长期来看，SIMATIC S7-1500 控制器在离散自动化领域是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC S7-400 控制器的替代产品，是未来工厂的标准 – 凭借*的性能表现和创新的设计与操作方式，提供令人信服的结果。具有模块化扩展能力的 SIMATIC S7 控制器具有长期兼容性，免维护且可以扩展，当然也能在 TIA 博途中进行组态。它们是任何自动化任务的理想解决方案。

  

• 模块化、可扩展通用系统，IP20 防护等级
• 适用于离散自动化领域中各种自动化应用的系统解决方案
• 具有*性能和可用性
• 可专门通过 Totally Integrated Automation Portal 平台中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型号进行组态
• 西门子CPU1517-3PN/DP中央处理单元

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• 提高性能
  • 高速指令执行:
  • 语言扩展
  • 新数据类型
  • 更快速的背板总线
  • 经过优化的代码生成
• 功能强大的通信：
  • 以 PROFINET IO（双端口开关）作为标准接口；
    从 CPU 15-2 PN 开始支持，以一个或多个额外的集成 PROFINET 接口作为输入设备，用于网络隔离或用于连接更多的 PROFINET 设备或高速通信设备
  • OPC UA 数据访问服务器作为运行时选件，可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/系统
  • 可针对总线系统和点到点连接，通过通信模块进行扩展

• 集成技术

• 无需附加模块就可集成运动控制功能：
  • 通过标准化的块 (PLCopen) 来连接模拟驱动器和 PROFIdrive 驱动器
  • 运动控制功能支持速度控制轴、定位轴、相对同步操作（在没有位置同步规范的条件下实现同步）以及外部编码器、凸轮和探头。
  • CPU 技术中还集成了诸如同步操作（利用位置同步规范进行同步）凸轮系统等扩展的运动控制功能。
• 全面跟踪所有 CPU 标签，以进行实时诊断和间歇错误检测；
  拥有有效调试和快速优化驱动器和控制装置
• 广泛的控制功能：
  例如，可轻松组态的块可进行控制参数的自动优化以实现*控制质量
• 通过提供的工艺模块获得附加功能：
  例如，高速计数、位置检测或高达 1 MHz 信号的测量

• IO-Link 规范的原则

  根据 IO-Link 规范，通信功能如下：

• 通信是通过长度不超过 20 m 的无屏蔽三线电缆进行的，电缆种类是通常用于标准传感器的电缆。
• 通过所谓 C/Q 电缆进行 0-24 V 范围的数字化通信
• 传输大多数值是来自包含这些单元的传感器的测量值。
• 传感器和执行器由 IO 设备描述 (IODD) 来描述。
• 原则上，只能将一个 IO-Link 设备连接到主站的 IO-Link 端口（点到点连接）。
• IO-Link 主站与各设备之间的传输速率如下：
  • 通过 COM1：4 800 Bd
  • 通过 COM2：38 400 Bd
  • 通过 COM3：230 400 Bd
• 在 38400 Bd 传输速率下，读/写 16 个数据位的平均循环时间为 2 ms。

• IO-Link 协议

  IO-Link 协议支持标准 IO 模式 (SIO) 和 IO-Link 通信模式 (COM)。

  

  协议及其报文帧的设计取决于要传输的数据类型。

  数据类型

  IO-Link 规范区分了以下数据类型：

  过程数据

  设备的过程数据在数据帧中循环传输，过程数据宽度由设备来定义。每个设备的过程数据可以是 0 - 32 字节（输入和输出）。传输*性的宽度不固定，因此取决于主站。

  值状态

  每个端口都具有值状态 (PortQualifier)。值状态显示出过程值是否有效。值状态可与过程数据一起循环传输。

  设备数据

  设备数据可以是参数、标识数据和诊断信息。设备数据替换是非循环的，在响应来自 IO-Link 主站的查询时进行。可以将设备数据写入设备 (Write) 并从设备读取设备数据 (Read)。

  事件

  发生事件时，设备向主站发出事件发生的信号。主站随后读出该事件。事件可以是故障消息（如短路）和警告/维护数据（如污染、过热）。故障消息通过 IO‑Link 主站从设备传输至控制器或 HMI。IO‑Link 主站也可以传输事件和状态。例如，事件包括断线或通信故障。

  设备参数或事件的传输独立于过程数据的循环传输进行。各传输不会相互影响或削弱。

  数据存储

  从规范 V1.1 起，可为 IO-Link 生成数据存储方案。在这种方案中，IO-Link 设备在上层参数服务器上启动其数据存储。在更换设备的情况下，参数服务器可以还原初始参数设置。因此，无需重新参数设置即可更换设备。

  IO-Link 主站包含参数服务器。也可在 PLC 中或在系统服务器中集中实现参数服务器。在此情况下，必须通过提供的功能块将数据下载到控制系统。

  一个 IO-Link 主机

  IO-Link 主站是与上位控制系统的接口。IO-Link 主站本身在现场总线上显示为普通现场总线节点，并通过相关设备描述（如 GSD 文件）集成到相应网络组态工具中。

  IO 设备描述 (IODD)

  IO-Link 设备描述 (IODD) 为直至 IO-Link 设备的系统特性进行全面而透明的描述。

  IODD 包含有关通信特性、设备参数、标识、过程和诊断数据的信息，它由厂商来提供。IODD 的设计对于所有厂商的所有设备是相同的，总是由 IODD 解释工具以相同方式来表示。这样即可确保无论厂商是谁，所有 IO-Link 设备的处理方式相同。

  IO-Link 规范 V1.1 中的新增功能

  IO-Link 规范的当前版本是 V1.1，目前已按照 IEC 61131‑9 实现标准化。

  与以前的规范 V1.0 相比，规范 V1.1 提供了以下新功能：

• 在一个周期内传输zui多 32 字节过程数据
• 参数服务器功能

• IO-Link 输入模块

  使用 IO-Link 技术，有可能将标准传感器连接到 IO-Link 主机。 但是，将标准传感器直接连接到 IO-Link 主机无法发挥 IO-Link 的全部潜力。

  解决方案依赖于 IO-Link 模块的技术。 与直接连接传感器相比，它们的使用更加经济，是一种具有吸引力的解决方案。

  IO‑Link 输入模块是对 ET 200S 分布式 I/O 产品的合理补充。 IO‑Link 输入模块技术通过面向分散结构的纯粹点对点电缆连接，对 IO‑Link 进行增强。 IO‑Link 模块与 IO‑Link 主站之间 IO‑Link 连接的zui大电缆长度为 20 m。无需再使用接线复杂且易出错的传感器盒。

  参数和诊断信号的传输

  使用 IO-Link 输入模块，还可以传输参数和诊断信号。 例如，这可以通过 IO-Link 将模块的输入端参数化为 NC 触点或 NO 触点。 通过 IO-Link 主机向控制系统发送传感器电源过载或短路的信号。

  M8 和 M12 端子

  M8 和 M12 端子用来连接传感器。 使用标准的 M12 连接电缆建立 IO-Link 主机连接。

  使用 IO-Link 输入模块的好处：

• 创新的 IO-Link 技术对于二元传感器也很经济
• 利用 IO-Link 主站的所有端口
• 可以将多个二元传感器/执行器连接到 IO-Link 主机的一个端口，因此，通过 IO-Link 也可以较低的成本将二元传感器/执行器连接到控制系统。
• 减少外围站的数字量输入模块数
• 参数也可用于二元传感器（例如，可以参数化 NC 触点、NO 触点和输入延迟）
• 通过省去传感器盒，减少接线，因而降低接线错误风险
• 使用纯点对点接线，扩展分布式结构
• 在 IO-Link 主站周围 20 m 半径范围内轻松、美观地集成传感器，例如：在 ET 200 站中
• 可以传输参数和诊断信号（例如，传感器电源过载）
• 由于紧凑的设计和高的防护等级 IP67，即使在苛刻的环境条件下也可使用。

• IO-Link I/O 模块特别适用于到目前为止将被动配电盘用于二元传感器连接的环境。

  应用程序示例：通过使用 IO-Link I/O 模块替代被动配电盘

  

  以前的技术使用被动配电盘。

  

  使用 IO-Link I/O 模块的技术。

  连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
• 编程设备
• PC、工业 PC
• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统
• 数控
• 机械手控制装置
• 驱动控制装置
• 其它厂商的设备

• 支持的协议：

•  TCP/IP
• ISO-on-TCP (RFC1006)
• UDP
• SNMP

• 工业以太网通信处理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能：

• 1 Gbit 接口
• 支持 *6
• 安全性：通过硬件识别、IP/MAC 访问列表、防火墙、VPN 隧道进行访问保护
• 通过 ISO 协议与 S5 系统通信
• FTP（客户端/服务器），电子邮件，SNMPv1 / v3

• 通过 PROFIBUS 的数据通信

  SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 可连接到 PROFIBUS DP 总线系统。可连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
• 编程设备
• PC、工业 PC
• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统
• 数控
• 机械手控制装置
• 驱动控制装置
• 其它厂商的设备

• 通过点到点通信模块进行数据通信

  通过点到点通信模块，可实现功能强大的点到点连接。例如，可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
• 扫描仪、条形码阅读器、识别系统
• 机械手控制装置
• 打印机

• 支持的协议：

• Freeport：适用于通用通信的用户可设置报文格式
• 3964(R) 可提高传输可靠性
• Modbus RTU 主站
• Modbus RTU 从站
• USS，通过指令实现

• 接口性质：

• RS 232 带辅助信号
• RS 422 用于全双工连接
• RS 485 用于半双工和多点连接
• 传输速率为 300 - 115 200 bit/s
• 通过 Sub D 连接器进行连接

• 功能

  提供有大量功能，支持用户的 S7-1500 编程、调试和维护等工作。

• 性能
  • 指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型
  • 代码生成得到优化，响应时间显著缩短
• 集成技术
  • 通过标准 PLCopen 运动控制块，简便、快速地对运动序列进行编程
  • 运动控制功能支持速度控制轴、定位轴、相对同步操作（在没有位置同步规范的条件下实现同步）以及外部编码器、凸轮和探头。
  • CPU 技术中还集成了诸如同步操作（利用位置同步规范进行同步）凸轮系统等扩展的运动控制功能。
  • 方便的诊断和调试工具提供了驱动器调试支持
  • 向组态系统和人机界面自动发送报警消息：简化的故障排除步骤节省了调试时的时间与工作量。
• 等时同步模式
  • 将分布式信号采集、信号传输和程序执行与具有恒定总线循环时间的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环进行同步耦合：
    采集输入信号并进行处理，按固定时间间隔（恒定总线循环时间）将输出信号输出。同时创建了前后*的部分过程图像。
  • 由于分布式 I/O 以恒定总线循环时间进行同步信号处理，可实现精确可重现的确定过程响应时间
  • 在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-1500 还可执行高速处理操作，并可取得*的精度和重现性。这意味着可在提供且恒定的质量的同时提高产量。
  • 提供了用于完成运动控制、测量值采集、高速控制等复杂任务的全面组件。
• 集成安全功能
  • 通过密码进行知识保护，防止未经授权而读取和修改程序块（与 STEP 7 相结合）
  • 通过复制保护
    来提高保护程度，防止未经授权而复制程序块：通过复制保护，可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定，以便只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。
  • 4 级授权方式：
    可向用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4，还可以限制与 HMI 设备之间的通信。由于操作保护得到改进，控制器可以检测到组态数据的更改或未经允许的传输。
•  
• DCP
• LLDP
• HTTP
• HTTPS
• MODBUS TCP