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代理西門子S7-1500可編程控制器CPU模塊
   SIMATIC S7-1500 是對 SIMATIC S7-300 和 S7-400 進行進一步開發的自動化系統。
    通過集成大量的新性能特性，S7-1500 自動化系統具有的用戶可操作性和*的性能。

        【 ：余鑫（工程師）】                         
 
        【：】
                                               
         :

代理西門子S7-1500可編程控制器CPU模塊

S7-1500 選型介紹

1.用戶程序運行在CPU模塊中，CPU模塊內沒有程序裝載存儲器，程序存儲在的存儲卡中里，概念同S7-300。存儲卡需要單獨訂貨。CPU目前有三種型號：

• CPU 1511-1 PN

• CPU 1513-2 PN

• CPU 1516-3 PN/DP

三個CPU型號從上至下性能由低到高排列，區別于指令執行速度，各種地址空間尺寸，內存大小，集成通訊口種類個數等等方面，具體請參考對應的CPU手冊。

2.對于PLC系統，用戶程序處理的是輸入/輸出(I/O)信號直接的邏輯關系。那么往往系統需配置I/O模塊，S7-1500的CPU模塊自身沒有集成I/O，I/O信號輸入通過拓展I/O模塊進行輸入輸出。常見I/O信號有，

• 數字量輸入(DI)：也就是開關量(還有稱作離散量)信號輸入

• 數字量輸出(DQ)：開關量信號輸出

• 模擬量輸入(AI)：連續量輸入，如電壓-10V ～ +10V, 4 ～ 20mA等

• 模擬量輸出(AQ)：連續量輸出

• 還有脈沖輸入(PI)， 脈沖輸出(PQ)等

3.S7-1500的數字量輸入模塊

• DI 32x24VDC HF

• DI 16x24VDC HF

• DI 16x230VAC BA

• DI 16x24VDC SRC BA

• …

型號簡介：

• DI： Digital input，數字量輸入
• 32x24VDC：共32個輸入通道 (點) ，電壓規格為直流24V
• 16x230VDC：共16個輸入通道 (點) ，電壓規格為交流230V
• BA：Basic，基本型
• HF：High feature, 高性能型
• SRC： Source Input， 源型輸入 ，未標識為漏型。

4.S7-1500的數字量輸出模塊

• DQ 16x24VDC/0.5A ST

• DQ 32x24VDC/0.5A ST

• DQ 8x24VDC/2A HF

• DQ 8x230VAC/2A ST

• DQ 8x230VAD/5A ST

• …

型號簡介，以*個型號為例：

• DQ： Digital Ouput, 數量輸出
• 16x24VDC：共16個輸出通道，輸出電壓為DC24V, 容量每個通道zui大0.5A。
• HF：High Feature, 高性能型，通常意味著模塊帶診斷功能。相對應的是ST(Standard，標準)型，無診斷功能。

5.S7-1500的模擬量輸入模塊

• AI 8xU/I HS

• AI 8xU/I/RTD/TC ST

• …

以*個型號為例，型號簡介：

• AI： Analogue input，模擬量輸入模塊
• 8xU/I：8個通道，支持電壓或電流型號輸入

6.S7-1500的模擬量輸出模塊

• AQ 4xU/I ST

• AQ 8xU/I HS

• …

同樣以*個型號為例，型號簡介：

• AQ：Analogue Output，模擬量輸出模塊
• 4xU/I：共4個通道，支持電壓，電流輸出
• ST：標準型

7.選定CPU和I/O模塊之后，要確定系統的供電，選擇電源模塊，電源模塊選型需要注意S7-1500有兩種背板供電方式：

• PM模塊： 不提供機架的背板工作電源，由CPU提供

• PM 70 W 120/230 VAC
• PM 190 W 120/230 VAC

• PS模塊：連接到機架背板，提供背板工作電壓，有診斷功能

• PS 25W 24VDC
• PS 60W 120/230V AC/DC

S7-1500電源選型按模塊消耗的功率選，TIA 博途軟件提供電源計算：

根據軟件提供的模塊功率可以選電源模塊， 需要提一下是上圖的選項：

“Supply voltage L+ connected”選中，意思是CPU的電源端子有輸入，CPU(也)提供背板的電源供電。

8.S7-1500安裝需要導軌，導軌按長度分，有這么幾種規格：

160mm，482mm，530mm，830mm，2000mm。

9.編程使用的工具是TIA博途軟件，使用以太網網線直接連接計算機網卡與CPU1500就可以下載程序。

軟件：SIMATIC STEP 7 Professional V12

10.zui后簡單介紹一個S7-1500的選型配置。

假設需要選一個S7-1500本地站，包含24VDC DI 40點，24VDC DQ 28點，0～10V電壓模擬量輸入3個點，4～20mA電流輸入3個點，4～20mA電流輸出5個

代理西門子S7-1500可編程控制器CPU模塊

西門子S7-1500入門級教程1-基礎功能篇

接觸技術

百家號17-12-2823:10

S7-1500

實驗一 S7-1500硬件組態、上傳、下載

1）實驗內容

①了解S7-1500自動化系統的硬件知識，對其硬件結構、安裝、接線等知識有直觀了解；

②安裝TIA Portal工程平臺，熟悉TIA Portal下STEP 7的基本操作；

③在STEP 7（TIA Portal）中對S7-1500進行硬件組態，并實現從PG/PC對PLC進行下載和上傳；

④了解S7-1500自動化系統中硬件檢測功能的原理及使用；

⑤對比“在線/將設備作為新站上傳（硬件和軟件）”與“插入非的CPU”上載后的區別；

⑥在TIA Portal 中開啟PLCSIM V13，將項目下載到PLCSIM V13中。

2）實驗流程

①安裝TIA Portal，并熟悉TIA Portal的界面和基本操作

先明確TIA（Totally Integrated Automation全集成自動化）的概念，TIA Portal只是平臺，在該平臺上運行STEP7和WINCC等軟件。可在Start->Installed software中查看已安裝軟件信息，可擴展查看詳細信息以及檢查更新。TIA Portal做好軟件定期的更新，可解決TIA Portal中的BUG并完善 TIA Portal功能。

參照S7 1500手冊中的接線部分來將PM、CPU、DI、DO、AI和AO模塊的接線與安裝，這其中的安裝導軌（尺寸區別與S7 300，且一側可作為普通導軌用），需注意背板總線連接器和前連接器和屏蔽夾的安裝和使用。

②新建項目

啟動 TIA Portal V13，Portal提供了Portal view和Project view，在Portal view下可便捷的完成系統框架的搭建，而在Project view可進行項目詳細的設置。創建一個新的項目，設置好項目名稱、存儲路徑、作者和注釋等信息，單擊創建即完成一個項目的新建。新建項目如下圖所示。

圖1-新建項目

項目創建后切換至項目視圖，如下圖所示。

圖2-項目視圖

③硬件檢測

項目新建后，需先完成硬件組態，硬件組態可手動按照現有的硬件配置逐一在TIA Portal中選擇，也可以使用檢測功能來自動完成硬件組態。選擇添加新設備，在彈出的對話框中選擇未的CPU 1500，可為其分配名稱，需要特別注意的是版本的選擇，在Portal中對硬件版本的要求較為嚴格，如果版本不匹配會出錯。

添加新設備，選擇未的CPU 1500，如下圖所示。

圖3-插入CPU

硬件檢測界面如下圖所示。

圖4-硬件檢測

點擊獲取后在彈出的device view界面中，單擊檢測，彈出選擇PG/PC接口的窗口，選擇PN/IE類型，根據是PC的網卡類型選擇相應的選項，單擊開始搜索，注意Online status information的消息提示，搜索完后，顯示出檢索出的可用設備，可查看device name、device type、IP address和MAC address信息。單擊檢測，可完成硬件檢測。

設置PG/PC接口如下圖所示。

圖5-設置PG/PC接口

檢測結果如下圖所示。

圖6-檢測結果

zui終硬件上載成功。

下載

在程序塊中的Mian(OB1)中使用LAD編寫啟保停程序，選中整個站點，先單擊編譯，編譯后注意在窗口中compile欄中編譯結果提示，警告可忽略，但是錯誤必須改正后才能下載。

編譯通過后，單擊下載，彈出選擇PG/PC接口的窗口，配置相應選項，單擊開始搜索，選中搜索出的CPU并單擊下載，在彈出的對話框中選擇在不同步的情況下繼續，單擊下載，等待下載完成后，勾選全部啟動，單擊完成，即完成S7 1500的下載。

在OB1編程編譯如下圖所示。

圖7-編譯下載

下載前選擇PG/PC接口（如果已設置過就不需要），選擇好CPU即可。

下載時的提示，選擇在不同步的情況下繼續，如下圖所示。

圖8-在不同步的情況下繼續

單擊下載，執行下載，如下圖所示。

圖9-執行下載

下載完成后，勾選全部啟動來完成下載。如下圖所示。

圖10-完成下載

在線和監視

下載完成后，使CPU變為在線狀態，單擊OB1中的監視，可實時監視和修改變量值。如下圖所示。

圖11-在線監視

在線訪問

當檢索出的CPU的IP 地址出現紅色背景時，表明IP地址有沖突，可通過在線訪問功能，雙擊相應網卡下的更新可訪問的設備，選中CPU下的在線與診斷，在功能中給CPU分配IP和分配名稱。如下圖所示。

圖12-在線訪問

上傳

使CPU在線后，選中CPU，單擊菜單欄中的從設備上傳（軟件），在彈出的對話框中勾選繼續，單擊從設備上傳，上傳成功后，在Portal右下角會提示從設備上傳已完成。軟件上傳的前提是硬件組態已配置好，并且使CPU處于在線狀態。

上傳，勾選繼續，單擊從設備上傳，如圖所示：

圖13-上傳

上傳完成后，如下圖所示。

圖14-上傳成功實例

④在線/將設備作為新站上傳（硬件和軟件）

與選中未不同之處為：

圖15-上傳方式不同之處

出現連接界面：

圖16-連接界面

zui終上傳成功，與前一種方法*。

⑤下載到PLCSIM V13

在OB1中編寫完啟保停程序后，單擊啟動仿真，待PLCSIM V13啟動后，自動創建一個新的PLCSIM項目，選中CPU站點，單擊編譯，編譯通過后，單擊下載，會彈出設置PG/PC接口的窗口，選擇PG/PC接口為PLCSIM S7 1200/S7 1500，單擊開始搜索，選擇檢索出的CPU，單擊下載，在彈出的后續對話框中選擇相應項，完成下載到PLCSIM V13。如下圖所示。

圖17-下載到PLCSIM V13

zui終仿真監控：

圖18-仿真監控

注意：如果遇到塊不*的問題，手動編譯如下：

圖19-手動編譯方法

實驗二S7-1500的固件升級

1）實驗內容

①掌握S7-1500的固件升級方法；

②把CPU固件升級到版本。

2）實驗流程

升級固件

圖20-技術資源庫搜索

選取軟件下載

圖21-選取軟件下載

建議選擇英文，版本更多：

圖22-英文版界面選擇

圖23-英文版界面

下載后解壓拷貝出來，如圖所示：

圖24-升級包示意圖

查看原版本號：

圖25-查看原版本號

選中固件升級包如下：

圖26-選擇固件升級包

更新過程中：

圖27-更新過程

升級成功：

圖28-升級成功

查看升級成功：

圖29-升級結果查看

面板也可以固件升級，如圖所示：

圖30-面板查看方式

實驗三：在TIA Portal中的PLC程序設計

1）實驗內容：

①了解在TIA Portal中程序編輯器的基本使用知識；

②了解優化的塊的基礎知識；

③通過簡單程序設計進一步熟悉程序編輯器的使用；

④將程序下載到PLCSIM V13中執行；

⑤PLC變量表、監控表及強制表的使用。

2）實驗流程

在變量表中建立變量如圖所示：

圖31-建立變量

編寫程序如下：

圖32-簡單編程

下載到PLCSIM V13中執行，監控如圖：

圖33-監控程序

在仿真軟件中仿真如圖所示：

圖34-仿真變量

修改變量方式如圖所示：

其一位修改：

圖35-位修改

其二*修改：

圖36-*修改

變量表、監控表和強制表

在項目樹中的監控與強制表中，雙擊添加新監控表，生成名為監控表_1的新的監控表，在表中可手動輸入需監控的變量地址或符號名，也可從變量表中直接拖拽到監控表中。監控變量添加后，單擊全部監視，標題欄變為橙色背景，可查看其監視值，也可以選中某變量，右鍵來修改其值。

在Force table中輸入需要強制變量的地址和強制值，在線后，選中某變量單擊右鍵的強制—>全部強制來實現強制，通過停止強制來終止強制。

在PLC變量中雙擊添加新變量表，生成名為變量表_1的新的變量表，可在其中定義變量的名稱和地址。

變量表如圖所示：

圖37-變量表

監控表如下圖所示。

圖38-監控表

強制表如下圖所示。

圖39-強制表

監控表修改IQ區方法：

圖40-修改IQ區

通過優化塊訪問

將在塊的可用存儲區域中自動排列已聲明的數據元素，從而提高存儲空間的使用率。 并根據所使用的 CPU 對數據進行結構化和保存。 系統將對存儲空間進行處理。 數據元素在聲明中僅分配了一個符號名稱，對塊中的變量可以按照符號名稱進行尋址。 這樣可提高 CPU 的性能。 例如，從 HMI 中進行數據訪問時不再出錯。

圖41-區別表

優化修改方式如圖所示：

圖42-優化修改方式

實驗四S7-1500的Trace功能

1）實驗內容：

掌握在TIA Portal中配置Trace文件的基本方法；

掌握從TIA 導出，以及導入Trace文件到TIA的操作；

掌握安裝Trace文件到PLC，以及激活Trace的基本方法；

掌握Trace的測量結果保存到離線項目的基本方法；

掌握Trace的測量結果導出和導入的基本方法；

了解Trace的預觸發的使用方法。

2）實驗流程

先離線設置一個時鐘信號，激活時鐘存儲器位如圖所示：

圖43-激活時鐘存儲器位

添加Traces

在Traces—>添加新Trace雙擊新生成的Trace，首先為其做配置，輸入需追蹤的地址和所需的顏色，也可在記錄條件中設置采樣和觸發器，需要注意的是觸發模式的選擇，可為立即觸發和變量觸發（需設置觸發變量、事件和預觸發參數）。

Trace的配置中信號設置如下圖所示。

圖44-信號設置

Trace的配置中記錄條件設置如下圖所示。

圖45-記錄條件設置

單擊在設備上安裝軌跡，選擇是來啟用該軌跡，并激活。如下圖所示。

46-激活

可單擊導出軌跡配置，將軌跡配置的參數導出到路徑下，軌跡配置的格式為（.ttcfgx），可在Traces上右鍵來導入軌跡配置。導出軌跡配置如下圖所示。

圖47-導出軌跡配置

導入軌跡配置如下圖所示。

圖48-導入軌跡配置

單擊添加到軌跡測量，會在Traces下顯示出測量一項，在其子項中可查看到該軌跡記錄，單擊導出測量，可將測量結果導出到路徑，格式為軌跡測量（.ttrecx），可在測量上右鍵選擇導入軌跡來將該文件導入。

添加到軌跡測量如下圖所示。

圖49-添加到軌跡測量

添加后出現的測量項如下圖所示。

圖50-測量項

導出軌跡測量如下圖所示。

圖51-導出軌跡測量

導入測量結果軌跡如圖所示：

圖52-導入測量結果軌跡

S7-1500的Trace預觸發

圖53-Trace預觸發

重點難點

1）S7-1500的固件升級

2）PLC變量表、監控表及強制表的使用以及優化塊的區分。

3）S7-1500的Trace功能

4. 心得與體會

安裝Portal V13過程中會出現失敗的原因主要在于2個方面：一是所安裝的windows系統與軟件沖突，二是用戶安裝的一些國內軟件（360殺毒、驅動精靈等）與軟件沖突。所以安裝STEP的系統軟件是64位的英文版windows 7系統，并且在安裝STEP7之前應該將有可能導致沖突的軟件全部卸載干凈，重啟計算機，再進行安裝。如果軟件安裝仍然沖突，有可能需要重新安裝windows系統，并且安裝好相應的系統補丁。當提示需要重啟時是刪除注冊表中的HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSessionManager下的PendingFileRemameOperationgs。

固件升級包可在網上下載，不要向下降級，同時組態時一定注意可以組態更低版本的不能組態更高版本的。

修改IQ區除了使用強制修改方式以外還可以在監控表中選用觸發器*修改方式來實現。

熟練運用在Portal中類似excel的拖拽和下拉操作。同時對于其符號地址尋址非常方便，且可以直接用地址，其自動附一個符號名。

在編程過程中，F1幫助能夠很好地解決一些問題，要習慣多查閱F1以及手冊。

優化塊是將在塊的可用存儲區域中自動排列已聲明的數據元素，從而提高存儲空間的使用率。 并根據所使用的 CPU 對數據進行結構化和保存。 系統將對存儲空間進行處理。 數據元素在聲明中僅分配了一個符號名稱，對塊中的變量可以按照符號名稱進行尋址。 這樣可提高 CPU 的性能。