產(chǎn)品詳情
西門子公司的S7-1500是專為中高端設(shè)備和工廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)的新一代PLC。該控制器集成了運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)信息安全和故障安全功能。通過閱讀S7-1500的資料和觀看S7-1500和TIA博途的視頻講座，不難發(fā)現(xiàn)S7-1500和TIA博途與上述大討論中網(wǎng)友暢想的第六代PLC的趨勢(shì)基本一致，還有很多超越網(wǎng)友想象的亮點(diǎn)。
1 性能大幅提升
1.1 功能強(qiáng)大的CPU模塊
1.1.1 可供用戶使用的充足的資源
CPU 1516-3PN編程用的塊的總數(shù)最多為6000個(gè)，數(shù)據(jù)塊最大5 MB，F(xiàn)B、FC、OB最大512 KB。用于程序的工作存儲(chǔ)器5MB，用于數(shù)據(jù)的工作存儲(chǔ)器1MB。
插槽式裝載存儲(chǔ)器（SIMATIC 存儲(chǔ)卡）最大2GB，可存儲(chǔ)項(xiàng)目數(shù)據(jù)、歸檔、配方和有關(guān)的文檔。
S7定時(shí)器、計(jì)數(shù)器分別有2048個(gè)，IEC定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的數(shù)量不受限制。位存儲(chǔ)器（M）16 KB。
I/O模塊最多8192個(gè)，過程映像分區(qū)最多32個(gè)，過程映像輸入、輸出分別為32KB。每個(gè)機(jī)架最多32個(gè)模塊。
運(yùn)動(dòng)控制功能最多支持20個(gè)速度控制軸、定位軸和外部編碼器，有高速計(jì)數(shù)和測(cè)量功能。
1.1.2 超高速的運(yùn)算處理速度
位操作指令的處理時(shí)間典型值為10ns，換句話說，每一微秒可處理100條位操作指令。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令的處理時(shí)間典型值為64ns。
S7-1500采用當(dāng)前最快的背板總線和高效的傳輸協(xié)議，保證了快速信號(hào)處理。點(diǎn)到點(diǎn)的反應(yīng)時(shí)間不到500 μs。
AI、AO模塊的分辨率均為16位，8點(diǎn)AI模塊每個(gè)模塊的轉(zhuǎn)換時(shí)間為125μs。數(shù)字量輸入模塊具有50 μs的超短輸入延時(shí)。
用于計(jì)數(shù)、測(cè)量和定位輸入的工藝模塊TM PosInput的最高信號(hào)頻率為1 MHz，4倍速時(shí)為4MHz?？捎肦S-422接口連接脈沖編碼器，支持等式模式、診斷中斷和硬件中斷。
采用 PROFINET IRT通信可以保證確定的反應(yīng)時(shí)間和高精度的系統(tǒng)響應(yīng)，最短循環(huán)時(shí)間為250 μs。
1.2 CPU集成的工藝功能
1.2.1 運(yùn)動(dòng)控制功能
S7-1500的運(yùn)動(dòng)控制功能集成在CPU模塊中，不需要附加的運(yùn)動(dòng)控制模塊。用TIA Portal創(chuàng)建項(xiàng)目和組態(tài)工藝對(duì)象，用博途提供的符合PLCopen標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制指令控制工藝對(duì)象。運(yùn)動(dòng)控制可以使用具有PROFINET IO IRT和PROFIdrive接口的驅(qū)動(dòng)器（見圖1），或使用模擬量設(shè)定值的驅(qū)動(dòng)器。
運(yùn)動(dòng)控制功能支持速度控制軸、定位軸和外部編碼器工藝對(duì)象。
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圖1 運(yùn)動(dòng)控制組態(tài)實(shí)例
1.2.2 跟蹤功能
S7-1500所有CPU都有集成的跟蹤（TRACE）和邏輯分析器功能，跟蹤功能可循環(huán)記錄最多16個(gè)變量，便于查找偶發(fā)錯(cuò)誤，對(duì)程序和動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，用于調(diào)試和優(yōu)化用戶程序，尤其適用于運(yùn)動(dòng)控制和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器。
記錄數(shù)據(jù)保存在設(shè)備上，在需要時(shí)可以用編程設(shè)備讀出和永久保存?？梢杂们€圖和信號(hào)表來評(píng)估測(cè)量的結(jié)果，也可以將測(cè)量結(jié)果作為一個(gè)文件導(dǎo)出和導(dǎo)入。
1.2.3 閉環(huán)控制功能
S7-1500 CPU集成的PID控制器有PID參數(shù)自整定功能。PID 3步（3-Step）控制器是脈沖寬度調(diào)制輸出的控制器，此外還有適用于帶積分功能的外部執(zhí)行器（如閥門）的PI步進(jìn)控制器。
1.2.4 故障安全
使用F型控制器，可實(shí)現(xiàn)故障安全自動(dòng)化，故障安全程序和標(biāo)準(zhǔn)程序使用同樣的工程設(shè)計(jì)和操作理念。用戶可以用安全管理編輯器定義和修改安全參數(shù)。
1.3 硬件方面的特點(diǎn)
1.3.1 減少了模塊種類
相比之前的產(chǎn)品，I/O模塊的種類有大幅減少，訂貨、布線和維護(hù)都更方便了。模塊種類由原來的60種減少到26種。
1.3.2 小型化
S7-1500的模塊高度為155mm，用U形連接器連接模塊。外形、體積縮小意味著便于安裝維護(hù)，系統(tǒng)集成時(shí)占用的柜體空間更少。
1.3.3 方便的顯示屏操作
CPU內(nèi)置6.1cm對(duì)角線的顯示屏，可快速訪問各種文本信息和詳細(xì)的診斷信息，便于全面了解工廠的所有信息，從而實(shí)現(xiàn)全工廠透明化。支持在運(yùn)行過程中對(duì)顯示屏進(jìn)行熱插拔操作，可用博途設(shè)置顯示屏的操作密碼。
1.3.4 模塊的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的40針前置連接器節(jié)省了用戶接線時(shí)間，簡(jiǎn)化了配件存儲(chǔ)。
集成的短接片使得電壓分組的構(gòu)成簡(jiǎn)單靈活。
集成式導(dǎo)軌能夠快速便捷地安裝斷路器、繼電器之類的其它組件。
由于有兩個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的電纜定位槽，使用大直徑電纜也可以輕松關(guān)閉前蓋板。
由于預(yù)接線位置的設(shè)計(jì)（帶有定位裝置的轉(zhuǎn)向布線系統(tǒng)），可以簡(jiǎn)單快速的進(jìn)行初次布線和重新連接。
用模塊集成的屏蔽夾對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)屏蔽，確保了高質(zhì)量的信號(hào)采集，可有效防止外部電磁干擾。模擬量模塊沒有量程選項(xiàng)卡，可以單獨(dú)設(shè)置每個(gè)通道的信號(hào)類型，也可以整體設(shè)置所有通道的信號(hào)類型。
1.3.5 兼容性與即插即用
通過集成的移植工具，S7-300/400的項(xiàng)目可以移植到S7-1500，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有專有知識(shí)的投資保護(hù)?？梢酝ㄟ^復(fù)制功能將S7-1200的程序轉(zhuǎn)換到S7-1500。
通過將硬件數(shù)據(jù)上傳到工程組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)各種硬件的快速準(zhǔn)確識(shí)別。
可上傳包括符號(hào)和注釋的整個(gè)項(xiàng)目，維修操作時(shí)無需打開當(dāng)前項(xiàng)目。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)，與控制器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換。
1.3.6 存儲(chǔ)卡
S7-1500的存儲(chǔ)卡SMC（SIMATIC Memory Card）功能強(qiáng)，使用方便?？梢杂闷胀ǖ腟D讀卡器讀寫SMC卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC程序的下載。SMC最大2GB，可以裝載除程序以外的其它文件，例如項(xiàng)目的備份、說明書、各種pdf或excel文件等。此外也可以用作固件升級(jí)卡和程序傳輸卡。
1.4 全面的安全保護(hù)機(jī)制
1.4.1 專有技術(shù)保護(hù)
S7-1500提供全面的安全保護(hù)機(jī)制，加密算法可以有效防范未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改，可以避免設(shè)備被仿造。
1.4.2 防拷貝保護(hù)
可通過綁定SIMATIC存儲(chǔ)卡或CPU的序列號(hào)，確保程序無法在其它設(shè)備中運(yùn)行。這樣的程序不能拷貝，只能在指定的存儲(chǔ)卡或CPU上運(yùn)行。
1.4.3 訪問保護(hù)
訪問保護(hù)功能提供一種全面的安全保護(hù)功能，可防止未經(jīng)授權(quán)的項(xiàng)目計(jì)劃更改，專有的數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制可識(shí)別修改過的工程數(shù)據(jù)?？蔀楦饔脩艚M分別設(shè)置訪問密碼，確保具有不同級(jí)別的訪問權(quán)限。使用帶有安全功能的工業(yè)以太網(wǎng)模塊CP 1543-1，加強(qiáng)了集成防火墻的訪問保護(hù)。
1.4.4 操作保護(hù)
系統(tǒng)對(duì)傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，防止通過 HMI 進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的訪問?？刂破骺梢宰R(shí)別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設(shè)備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。
在這里再加上一個(gè)S7-1500的特點(diǎn)，它的價(jià)格在同等配置下要比S7-300的價(jià)格要有優(yōu)惠。
1 性能大幅提升
1.1 功能強(qiáng)大的CPU模塊
1.1.1 可供用戶使用的充足的資源
CPU 1516-3PN編程用的塊的總數(shù)最多為6000個(gè)，數(shù)據(jù)塊最大5 MB，F(xiàn)B、FC、OB最大512 KB。用于程序的工作存儲(chǔ)器5MB，用于數(shù)據(jù)的工作存儲(chǔ)器1MB。
插槽式裝載存儲(chǔ)器（SIMATIC 存儲(chǔ)卡）最大2GB，可存儲(chǔ)項(xiàng)目數(shù)據(jù)、歸檔、配方和有關(guān)的文檔。
S7定時(shí)器、計(jì)數(shù)器分別有2048個(gè)，IEC定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的數(shù)量不受限制。位存儲(chǔ)器（M）16 KB。
I/O模塊最多8192個(gè)，過程映像分區(qū)最多32個(gè)，過程映像輸入、輸出分別為32KB。每個(gè)機(jī)架最多32個(gè)模塊。
運(yùn)動(dòng)控制功能最多支持20個(gè)速度控制軸、定位軸和外部編碼器，有高速計(jì)數(shù)和測(cè)量功能。
1.1.2 超高速的運(yùn)算處理速度
位操作指令的處理時(shí)間典型值為10ns，換句話說，每一微秒可處理100條位操作指令。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令的處理時(shí)間典型值為64ns。
S7-1500采用當(dāng)前最快的背板總線和高效的傳輸協(xié)議，保證了快速信號(hào)處理。點(diǎn)到點(diǎn)的反應(yīng)時(shí)間不到500 μs。
AI、AO模塊的分辨率均為16位，8點(diǎn)AI模塊每個(gè)模塊的轉(zhuǎn)換時(shí)間為125μs。數(shù)字量輸入模塊具有50 μs的超短輸入延時(shí)。
用于計(jì)數(shù)、測(cè)量和定位輸入的工藝模塊TM PosInput的最高信號(hào)頻率為1 MHz，4倍速時(shí)為4MHz?？捎肦S-422接口連接脈沖編碼器，支持等式模式、診斷中斷和硬件中斷。
采用 PROFINET IRT通信可以保證確定的反應(yīng)時(shí)間和高精度的系統(tǒng)響應(yīng)，最短循環(huán)時(shí)間為250 μs。
1.2 CPU集成的工藝功能
1.2.1 運(yùn)動(dòng)控制功能
S7-1500的運(yùn)動(dòng)控制功能集成在CPU模塊中，不需要附加的運(yùn)動(dòng)控制模塊。用TIA Portal創(chuàng)建項(xiàng)目和組態(tài)工藝對(duì)象，用博途提供的符合PLCopen標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制指令控制工藝對(duì)象。運(yùn)動(dòng)控制可以使用具有PROFINET IO IRT和PROFIdrive接口的驅(qū)動(dòng)器（見圖1），或使用模擬量設(shè)定值的驅(qū)動(dòng)器。
運(yùn)動(dòng)控制功能支持速度控制軸、定位軸和外部編碼器工藝對(duì)象。
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圖1 運(yùn)動(dòng)控制組態(tài)實(shí)例
1.2.2 跟蹤功能
S7-1500所有CPU都有集成的跟蹤（TRACE）和邏輯分析器功能，跟蹤功能可循環(huán)記錄最多16個(gè)變量，便于查找偶發(fā)錯(cuò)誤，對(duì)程序和動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，用于調(diào)試和優(yōu)化用戶程序，尤其適用于運(yùn)動(dòng)控制和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器。
記錄數(shù)據(jù)保存在設(shè)備上，在需要時(shí)可以用編程設(shè)備讀出和永久保存?？梢杂们€圖和信號(hào)表來評(píng)估測(cè)量的結(jié)果，也可以將測(cè)量結(jié)果作為一個(gè)文件導(dǎo)出和導(dǎo)入。
1.2.3 閉環(huán)控制功能
S7-1500 CPU集成的PID控制器有PID參數(shù)自整定功能。PID 3步（3-Step）控制器是脈沖寬度調(diào)制輸出的控制器，此外還有適用于帶積分功能的外部執(zhí)行器（如閥門）的PI步進(jìn)控制器。
1.2.4 故障安全
使用F型控制器，可實(shí)現(xiàn)故障安全自動(dòng)化，故障安全程序和標(biāo)準(zhǔn)程序使用同樣的工程設(shè)計(jì)和操作理念。用戶可以用安全管理編輯器定義和修改安全參數(shù)。
1.3 硬件方面的特點(diǎn)
1.3.1 減少了模塊種類
相比之前的產(chǎn)品，I/O模塊的種類有大幅減少，訂貨、布線和維護(hù)都更方便了。模塊種類由原來的60種減少到26種。
1.3.2 小型化
S7-1500的模塊高度為155mm，用U形連接器連接模塊。外形、體積縮小意味著便于安裝維護(hù)，系統(tǒng)集成時(shí)占用的柜體空間更少。
1.3.3 方便的顯示屏操作
CPU內(nèi)置6.1cm對(duì)角線的顯示屏，可快速訪問各種文本信息和詳細(xì)的診斷信息，便于全面了解工廠的所有信息，從而實(shí)現(xiàn)全工廠透明化。支持在運(yùn)行過程中對(duì)顯示屏進(jìn)行熱插拔操作，可用博途設(shè)置顯示屏的操作密碼。
1.3.4 模塊的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的40針前置連接器節(jié)省了用戶接線時(shí)間，簡(jiǎn)化了配件存儲(chǔ)。
集成的短接片使得電壓分組的構(gòu)成簡(jiǎn)單靈活。
集成式導(dǎo)軌能夠快速便捷地安裝斷路器、繼電器之類的其它組件。
由于有兩個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的電纜定位槽，使用大直徑電纜也可以輕松關(guān)閉前蓋板。
由于預(yù)接線位置的設(shè)計(jì)（帶有定位裝置的轉(zhuǎn)向布線系統(tǒng)），可以簡(jiǎn)單快速的進(jìn)行初次布線和重新連接。
用模塊集成的屏蔽夾對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)屏蔽，確保了高質(zhì)量的信號(hào)采集，可有效防止外部電磁干擾。模擬量模塊沒有量程選項(xiàng)卡，可以單獨(dú)設(shè)置每個(gè)通道的信號(hào)類型，也可以整體設(shè)置所有通道的信號(hào)類型。
1.3.5 兼容性與即插即用
通過集成的移植工具，S7-300/400的項(xiàng)目可以移植到S7-1500，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有專有知識(shí)的投資保護(hù)?？梢酝ㄟ^復(fù)制功能將S7-1200的程序轉(zhuǎn)換到S7-1500。
通過將硬件數(shù)據(jù)上傳到工程組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)各種硬件的快速準(zhǔn)確識(shí)別。
可上傳包括符號(hào)和注釋的整個(gè)項(xiàng)目，維修操作時(shí)無需打開當(dāng)前項(xiàng)目。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)，與控制器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換。
1.3.6 存儲(chǔ)卡
S7-1500的存儲(chǔ)卡SMC（SIMATIC Memory Card）功能強(qiáng)，使用方便?？梢杂闷胀ǖ腟D讀卡器讀寫SMC卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC程序的下載。SMC最大2GB，可以裝載除程序以外的其它文件，例如項(xiàng)目的備份、說明書、各種pdf或excel文件等。此外也可以用作固件升級(jí)卡和程序傳輸卡。
1.4 全面的安全保護(hù)機(jī)制
1.4.1 專有技術(shù)保護(hù)
S7-1500提供全面的安全保護(hù)機(jī)制，加密算法可以有效防范未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改，可以避免設(shè)備被仿造。
1.4.2 防拷貝保護(hù)
可通過綁定SIMATIC存儲(chǔ)卡或CPU的序列號(hào)，確保程序無法在其它設(shè)備中運(yùn)行。這樣的程序不能拷貝，只能在指定的存儲(chǔ)卡或CPU上運(yùn)行。
1.4.3 訪問保護(hù)
訪問保護(hù)功能提供一種全面的安全保護(hù)功能，可防止未經(jīng)授權(quán)的項(xiàng)目計(jì)劃更改，專有的數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制可識(shí)別修改過的工程數(shù)據(jù)?？蔀楦饔脩艚M分別設(shè)置訪問密碼，確保具有不同級(jí)別的訪問權(quán)限。使用帶有安全功能的工業(yè)以太網(wǎng)模塊CP 1543-1，加強(qiáng)了集成防火墻的訪問保護(hù)。
1.4.4 操作保護(hù)
系統(tǒng)對(duì)傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，防止通過 HMI 進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的訪問?？刂破骺梢宰R(shí)別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設(shè)備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。
在這里再加上一個(gè)S7-1500的特點(diǎn)，它的價(jià)格在同等配置下要比S7-300的價(jià)格要有優(yōu)惠。
