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                    可扩展性
SIMATIC S7-1500 自动化系统易于扩展，可完美满足各种不同工厂设计要求。其中，集成安全、运
动控制和其它工艺功能适用于所有工厂规模。
SIMATIC S7-1500 单机系统
配有紧凑型 CPU 1511C 的 SIMATIC S7-1500，不但提高了应用效率，同时还大幅降低了应用成
本。该 CPU 中集成有数字量和模拟通道以及快速计数器功能。这种紧凑型控制器极大节省了设备空
间，已成为中小型应用中的不二之选。
示例：集成有 I/O 的 SIMATIC S7-1500 工厂组态
SIMATIC S7-1500 紧凑型系统
SIMATIC S7-1500 配有 CPU 1511-1，适用于中小型应用。在以下组态示例中，连接了一个
SIMATIC ET 200SP 分布式 I/O 系统。
示例：配有 SIMATIC S7-1500、ET 200SP 和 HMI 设备的工厂组态
8
SIMATIC S7-1500 标准系统
SIMATICS7-1500 配有 CPU 1516-3 PN/DP，适用于要求严苛的应用和通信任务。
示例：配有 SIMATIC S7-1500、运动控制系统和分布式 I/O 的工厂组态
集成有安全功能和 WLAN 功能的大型工厂
基于 PROFINET 通信和 WLAN 功能的安全相关应用，可完美满足大型工厂内的大数据通信和故障安
全功能要求。
示例：配有 SIMATIC S7-1500 和 Safety on PROFINET 的工厂组态
9
5  安装要求
5.1  系统架构
模块化的 SIMATIC S7-1500 控制器坚固耐用且长期可用，可显著优化各种控制任务的系统架构。该
系统的基本组态中包含有 CPU 和 I/O 模块，可根据工厂规模要求额外连接系统电源模块。SIMATIC
S7-1500 自动化系统也可通过负载电源模块进行供电。
SIMATIC S7-1500 系统的组态示例
SIMATIC S7-1500 自动化系统采用单排配置，所有模块都安装在同一根安装导轨上。这些模块通过
U 型连接器连接在一起，形成了一个自装配的背板总线。
SIMATIC S7-1500 自动化系统的最大组态
10
SIMATIC S7-1500 插槽
下表列出了各种模块类型、相应的插槽规则以及支持的最大模块数量。
模块类型 插槽 模块的最大数量
负载电源 (PM)
(未连接背板总线）
0  无限制 / 在 STEP 7 中只能组态一
个 PM
系统电源 (PS)  0；2 到 31  3
CPU  1  1
模拟量和数字量 I/O 模块  2 到 31  30
通信模块
点对点连接  2 到 31  30
PROFINET / PROFIBUS 
CPU 1511-1 PN  2 到 31  4
CPU 1513-1 PN  2 到 31  6
CPU 1515-2 PN  2 到 31  8
CPU 1516-3 PN/DP  2 到 31  8
CPU 1517-3 PN/DP  2 到 31  8
CPU 1518-4 PN/DP  2 到 31  8
工艺模块  2 到 31  30
ET 200MP 分布式 I/O 系统的组态示例
SIMATIC S7-1500 自动化系统中最多可包含 32 个模块，分别占用插槽 0 到 31。在 ET 200MP 分布
式 I/O 系统中，可通过接口模块连接其它附件 I/O 模块。
SIMATIC ET 200MP 分布式 I/O 系统的最大组态
11
SIMATIC ET 200MP 插槽
下表列出了各种模块类型（取决于所用接口）、相应的插槽规则以及支持的最大模块数量
模块类型 PN/DP 插槽 模块的最大数量
系统电源 (PS)  PN
DP
0；2 到 31
-
3
-
接口模块 (IM)  PN
DP
1
1
1
1
模拟量和数字量 I/O 模块  PN
DP
2 到 31
3 到 14
30
12
点对点通信模块  PN
DP
2 到 31
3 到 14
30
12
工艺模块  PN
DP
2 到 31
3 到 14
30
12
5.2  安装位置与环境要求
SIMATIC S7-1500 自动化系统和 ET 200MP 分布式 I/O 系统支持水平和垂直安装。
以 SIMATIC S7-1500 为例时的水平/垂直安装位置
SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的环境要求
下表列出了不同安装位置的环境要求。
水平安装 垂直安装
允许的温度范围  0 °C 到 60 °C  0 °C 到 45 °C
温度变化  10 K/h  10 K/h
相对湿度  10% 到 95%  10% 到 95%
12
5.3  最小间隙
在 SIMATIC S7-1500 自动化系统中，模块可一直安装到安装导轨的外边缘处。请注意下图中的最小
安装间隙：
控制柜中的最小安装间隙
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6  安装导轨
下图显示了 SIMATIC S7-1500 的安装导轨。
SIMATIC S7-1500 安装导轨的孔距和距外边沿的距离
距外边沿的距离 
孔距 
SIMATIC S7-1500 安装导轨的尺寸说明
下表列出了不同安装导轨的尺寸及订货号。
安装导轨的长度 距外边沿的距离
孔距
订货号
160 mm 10 mm 140 mm  6ES7590‑1AB60‑0AA0
245 mm 10 mm 225 mm  6ES7590-1AC40-0AA0
482. 6 mm 8.3 mm 466 mm  6ES7590‑1AE80‑0AA0
530 mm 15 mm 500 mm  6ES7590‑1AF30‑0AA0
830 mm 15 mm 800 mm  6ES7590‑1AJ30‑0AA0
2000 mm
(无需钻孔）
15 mm  500 mm  6ES7590-1BC00-0AA0
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7  控制器
控制器 (CPU) 可执行各种用户程序。控制器中集成有系
统电源，可通过背板总线为所连模块进行供电。
所有 SIMATIC S7-1500 控制器都提供有故障安全型。要
在 TIA Portal 中使用安全功能时，需要安装选件包“STEP
7 Safety Advanced”。
在工厂调试过程中，可直接在显示屏上更改 CPU 的 IP
地址，大幅节省了时间和成本。维修时，通过快速访问
诊断报警，显著减少工厂停工时间。
SIMATIC S7-1500 的所有 CPU 变量都具有强大跟踪功能，可实现驱动装置和控件的高效调试和快速
优化。
SIMATIC S7-1500 控制器还支持以下功能：
•  通过以太网/PROFINET 进行数据通信
•  通过 PROFIBUS 进行数据通信
•  HMI 通信
•  Web 服务器，工艺功能，系统诊断，集成保护功能
•  使用 F-CPU 时，还支持安全模式
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7.1  各 CPU 的功能特性
SIMATIC S7-1500 可集成各种不同类型的 CPU，可通过 I/O、通信和工艺功能模块进行扩展。例
如，如果 CPU 1511-1 PN 的存储器和性能可满足要求，亦可通过 PROFIBUS 和 PROFINET 通信模
块对其进行快速扩展。除紧凑型 CPU 之外，还可通过工艺模式提供各种工艺功能。
可根据具体需要选择相应的 CPU：
CPU 的选型指南
CPU
1512C-1 PN
CPU
1511(F)-1 PN
CPU
1517(F)-3 PN/DP
CPU
1516(F)-3 PN/DP
CPU
1515(F)-2 PN
CPU
1518(F)-4 PN/DP
CPU
1513(F)-1 PN
CPU
1511C-1 PN
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7.2  CPU 的技术规范
标准 CPU 和 F-CPU
CPU 1511- - 1 PN
1511F- - 1
PN
1513- - 1 PN
1513F- - 1
PN
1515- - 2 PN
1515F- - 2
PN
1516- - 3
PN/DP
1516F- - 3
PN/DP
1517- - 3
PN/DP
1517F- - 3
PN/DP
1518- - 4
PN/DP
1518F- - 4
PN/DP
订货号 
标准 CPU  6ES7511-
1AK00-0AB0
6ES7513-
1AL00-0AB0
6ES7515-
2AM00-0AB0
6ES7516-
3AN00-0AB0
6ES7517-
3AP00-0AB0
6ES7518-
4AP00-0AB0
F-CPU  6ES7511-
1FK00-0AB0
6ES7513-
1FL00-0AB0
6ES7515-
2FM00-0AB0
6ES7516-
3FN00-0AB0
6ES7517-
3FP00-0AB0
6ES7518-
4FP00-0AB0
手册 
标准 CPU
F-CPU
所有 CPU 支持的电源电压范围  19.2 V DC 到 28.8 V DC
程序工作存储器
标准 CPU：  150 KB  300 KB  500 KB  1 MB  2 MB  4 MB
F-CPU  225 KB  450 KB  750 KB  1.5 MB  3 MB  6 MB
数据工作存储器
1 MB  1.5 MB  3 MB  5 MB  8 MB  20 MB
处理时间
位运算  0.06 μs  0.04 μs  0.03 μs  0.01 μs  0.002 μs  0.001 μs
字运算  0.072 μs  0.048 μs  0.036 μs  0.012 μs  0.003 μs  0.002 μs
接口
PROFINET IO
1  1  1  1  1  1
PROFINET
---  ---  1  1  1  2
PROFINET
端口
数量
2  2  3  3  3  4
PROFIBUS
DP
---  ---  ---  1  1  1
工艺功能
轴运动
控制
6  6  30  30  96  128
等时同步
模式
√  √  √  √  √  √
Web 服务器
√  √  √  √  √  √
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紧凑型 CPU
控制器 1511C- -1 1 PN 1512C- -1 1 PN
订货号 6ES7511-1CK00-0AB0  6ES7512-1CK00-0AB0
手册
支持的电源电压范围
19.2 V DC 到 28.8 V DC 19.2 V DC 到 28.8 V DC
程序工作存储器
175 KB 250 KB
数据工作存储器
1 MB 1 MB
位运算的处理时间
60 ns 48 ns
PROFINET 接口 1 1
PROFINET 的端口数量 2 2
集成模拟量输入/输出 5 个输入 / 2 个输出 5 个输入
集成的数字量输入/输出 16 个输入/16 个输出  32 个输入/32 个输出
工艺功能
运动控制轴  6  6
等时同步模式  √  √
高速计数器  6  6
Web 服务器  √  √
程序工作存储器：易失性存储器，用于存储与运行系统相关的程序代码。
数据工作存储器：易失性存储器，用于存储与运行系统相关的数据块和工艺对象 。
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7.3  安全性
要确保工厂的故障安全运行，需要编程 SIMATIC S7-1500 的 F-CPU。此时，需要在 TIA Portal 中安
装选件包“STEP 7 Safety Advanced”。与 TIA Portal 中一起使用时，F-CPU 可实现与各种故障安全
系统的完美集成：
•  集成安全技术
•  相关指令已通过德国技术监督组织认证，适用于各种安全应用
•  集成安全功能，安全等级可达 SIL 3 (IEC 62061) 和/或 PL e (EN ISO 13849-1)
•  标准自动化系统和安全自动化系统采用统一的工程组态方式
•  极大简化了相关文档的更改过程
•  标准程序变更后，可对安全程序进行验收，也可对安全程序进行非更新性验收
7.4  信息安全
SIMATIC S7-1500 自动化系统中集成的安全解决方案包含从授权级别到块保护等各种功能，可有效
确保网络安全：
防护等级 说明
访问保护  通过授权级别和集成防火墙，保护系统防止未经授权的组态更改
专有技术保护  通过密码功能，保护系统防止未经授权的访问和算法修改
防拷贝保护  通过绑定 SIMATIC 存储卡上各个块和原存储卡序列号，保护系统防止程序
复制
锁定 CPU  在前盖上使用密封装置或锁具，保护系统防止未授权的访问
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7.5  诊断
SIMATIC S7-1500 自动化系统中集成有诊断功能，适用于自动化系统的所有层级。所有 SIMATIC 产
品都集成有诊断功能，用于快速检测系统故障并进行排除故障。
TIA Portal 中采用统一的显示机制，可确保 HMI 、Web 服务器及 CPU 显示屏中使用相同的纯文本
形式显示错误消息。
显示诊断信息
硬件设备中标配监视功能。
可在整个系统范围内进行诊断，而不受总线限制。
以纯文本格式输入、归档和记录报警中的错误原因
自动确定错误所在位置
报警可组态
工厂范围内，系统状态统一显示
即使 CPU 处于 STOP 模式，也可进行工厂故障实时检测并立即显示在显示设备上。这样，可确保系
统诊断与工厂的实际状态相同。
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8  SIMATIC S7-1500 I/O 设备的接口模块
接口模块用于连接 SIMATIC S7-1500 I/O 设备。在 ET 200MP 分布式 I/O 系统中，通过 PROFINET
或 PROFIBUS 与控制器进行数据通信。
接口模块
简称
IM 155- -5 5 PN HF
IM 155- -5 5 PN ST
IM 155- -5 5 DP ST
订货号 
高性能型 (HF)  6ES7155-5AA00-0AC0  ---
标准型 (ST)  6ES7155-5AA00-0AB0  6ES7155-5BA00-0AB0
手册
高性能型 (HF)
---
标准型 (ST)
电源电压  24 V DC 24 V DC
IO 模块的数量  30  12
接口  1 x PROFINET IO；集成双端口交换机  1 x PROFIBUS
从站的最短时间间隔  ---  100 μs
等时同步实时通信 (IRT)  √  ---
等时同步模式 √（最短周期：250μs）  ---
优先启动  √  ---
更换设备时无需编程设备  √（LLDP；通过工具进行地址分配，如 TIA
Portal）
---
共享设备 
高性能型 (HF)  4 个 IO 控制器  ---
标准型 (ST)  2 个 IO 控制器  ---
标识数据  I&M 0 to 3  I&M 0 to 3
介质冗余 (MRP)  √  ---
支持有计划复制的介质冗余 (MRPD)
高性能型 (HF)  √  ---
标准型 (ST)  ---  ---
S7-400H 系统冗余
高性能型 (HF)  通过 GSD 文件和 STEP 7 V5.5 SP3 及更高
版本
---
标准型 (ST)  ---  ---
ET 200 MP GSD 文件  PROFINET  PROFIBUS
21
9  输入/输出

用西门子Ｓ７-２００型PLC实现星三角降压启动的设计学习参考

星三角降压启动的继电器电路图与控制图：

根据工艺要求进行PLC电路图设计。PLC电路图设计如下：

根据星三角启动电路图画出流程框架图如下

西门子触摸屏 TP 177 micro

• S7-1500 控制器产品系列中的入门级 CPU
• 适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用
• 在具有集中式和分布式 I/O 的生产线上作为集中式控制器使用
• PROFINET IO IRT 接口，带 2 端口交换机
• PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上运行分布式 I/O
• 用于连接 CPU 作为 SIMATIC 或 非西门子 PROFINET I/O 控制器下的 PROFINET 设备的 PRIFINET 智能设备
• 等时同步模式
• 集成运动控制功能，可以控制速度控制轴和定位轴，支持外部编码器
• 集成 Web 服务器，带有创建用户定义的 Web 站点的选项
• 运行 CPU 所需的 SIMATIC 存储卡
• CPU 1511-1 PN 是经济型入门级 CPU，用于不连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。 CPU 1511-1 PN/DP 可以用作 PROFINET IO 控制器，也可以用作分布式智能设备 （PROFINET 智能设备）。 集成式 PROFINET IO IRT 接口设计为 2-端口交换机以便在系统中设立总线型拓扑。 另外，CPU 通过易组态的块提供全面控制功能，以及通过标准化 PLC-open 块 提供连接至驱动器的能力。
  

• The CPU 1511-1 PN 有:

  • 功能强大的处理器：
    该 CPU 的单条二进制命令的命令执行时间可低至 60 ns。
  • 大容量工作存储器：
    150KB，用于程序；1 MB，用于数据
  • 采用 SIMATIC 存储卡作为加装存储器；
    允许实现例如数据日志和归档等其它功能
  • 灵活的扩展功能：
    单层组态最多可支持 32 个模块（CPU + 31 个模块）
  • 显示器的功能为：
    • 显示概览信息，例如，集成接口的 IP 地址、站名称、高级别名称、位置名称等。
    • 诊断信息显示
    • 模块信息显示
    • 显示可由用户定义的徽标
    • 显示器设置显示
    • IP 地址设置
    • 日期和时间设置
    • 选择操作模式
    • 复位 CPU 至出厂设置
    • 禁用/启用显示屏
    • 启用保护级别
  • PROFINET IO IRT 接口用于通过 PROFINET 进行分布式 I/O 连接
  • 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
    • 由于背板总线速度显著提高，CPU 的响应时间缩短
    • 功能强大的网络连接：
      每个 CPU 均标配PROFINET IO IRT（2 端口交换机）标准接口。
  • 集成技术
    • 通过标准化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器
    • 支持速度控制轴和定位轴以及外部编码器，各轴之间可实现位置精确的传动
    • 具有所有 CPU 变量的跟踪功能，用于实时诊断和偶发故障检测
    • 全面的控制功能，例如，通过便于组态的块可自动优化控制参数实现最优控制质量
  • 集成安全功能
    • 通过密码进行知识保护，防止未经授权读取和修改程序块
    • 通过复制保护，可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号： 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 授权理念： 
      也可以对和 HMI设备之间进行的通信进行限制。
    • 操作保护： 
      该控制器可以识别工程组态数据的更改和未授权传输。
  • 设计与操作
    • 显示器，用于显示概览信息，
      例如：站名、高级别名称、位置名称等概览信息、诊断信息、模块信息和显示器设置。
    • 显示器上可能的操作： 
      设置 CPU 或者所连接以太网通信处理器的地址、设置日期和时间、选择 CPU 的操作模式、复位 CPU 至默认设置、禁用/启用显示器、激活保护等级。
  • 集成式系统诊断
    • 显示屏上、TIA Portal 中、人机界面设备上以及 Web 服务器上以普通文本形式一致显示系统诊断信息（甚至能显示来自变频器的消息），即使 CPU 处于停止模式也会进行更新。
    • 集成在 CPU 的固件中，无须进行特殊组态
  • SIMATIC 存储卡（运行 CPU 所需）
    • 用作插入式装载存储器，或用于更新固件。
    • 还可用于存储附加文档或 csv 文件（用于配方和归档）
    • 通过用户程序的系统函数创建数据块实现数据存储/读取
  • 数据记录（归档）和配方
    • csv 格式配方文件存储并归档在 SIMATIC 存储卡中；
      利用办公工具或 Web 浏览器可以方便地访问与设备相关的运行数据
    • 通过网页浏览器或 SD 读卡器，可方便地访问机器的组态数据（与控制器之间的双向数据交换）
  • 编程
    • 使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本进行编程
    • 移植工具，用于 SIMATIC S7-300/S7-400 至 S7-1500 的移植操作，可以自动地完成大部分程序代码的转换工作。 记录不可转换的代码，并可以手动进行调整。
    • STEP 7 V11 项目可在兼容模式下继续和 STEP 7 V12 组合使用 。
    • S7-1200 程序可通过复制/粘贴手段转移至 S7-1500