西门子CPU 1513-1 PN模块  西门子CPU 1513-1 PN模块  西门子CPU 1513-1 PN模块

    产品品牌：siemens/西门子 

产品规格：全新原装

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长沙玥励自动化设备有限公司（西门子系统集成商）专业销售西门子S7-200/300/400/1200PLC、数控系统、变频器、人机界面、触摸屏、伺服、电机、西门子电缆等，并可提供西门子维修服务，欢迎来电垂询 

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QQ      ： 809118149

地址：长沙市岳麓区雷锋大道468号金科世界城16-1603室

描述

可以 使用组态控制功能来设置S7-1500控制器或者ET200MP的组态，即可以组态一个最大的硬件组态配置下载至 PLC 中，然后在程序中通过控制数据记录的方式，使该设备可在缺少模块或者更改模块排列顺序的情况下继续运行。如果以后更新了缺失的模块，则无需重新组态，也无 需重新加载硬件组态。组态控制功能为用户提供了灵活性，只要实际组态不超过设定的最大组态，就可以通过使用控制数据记录196进行控制，以指定所需的组 态。

S7-1500中 央机架实现组态控制功能

对于 S7-1500中央机架实现组态控制的要求：

STEP7 Professional V13 或更高版本

CPU S7-1500 固 件版本 V1.5 或更高版本

首先在 TIA 博 途中组态 S7-1500 的 最大硬件配置。即目前存在的和以后更新硬件所使用的模块，都包含于此硬件组态中。本例中，共组态了 10 个插槽，槽号为 0 至 9，模块依次为 PS25W 24VDC 电源，S7-1516CPU，两个 DI16/DQ16 X24VDC模块，PS25W 24VDC电源，TM Count 2X24V计数模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC模块，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板。

实际安装的硬件依次为：S7-1516CPU，AI 8XU/IRTD/TC 模拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模拟量输出模板，TM Count 2X24V 计 数模板，PS25W 24VDC 电 源，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模 块。即最大硬件组态和实际硬件组态对应关系如图01 所示：

图01. 最大硬件组态与实际组态的对应关系

然 后需要启用 PLC 的 组态控制功能，在硬件组态 CPU 的 属性中，按照菜单命令“属性”->“常规”->“组态控制”下，激活“允许通过用户程序重新组态设备”选项，如图 02 所示：

图02. 激活组态控制功能

接 下来创建一个共享数据块，用来存储将要传送的数据记录。并在启动组织块（本例为 OB100）中对数据块赋值，作用是描述 实际安装的模块与最大组态之间的关系，规则如下表所示：

字节	含义	数值	说明
0	数据记录长度	4+ 插 槽数	数据记录头
1	数据记录 ID	196
2	版本	4
3	版本	0
4	对最大组态中插槽0 中的模板进行分配	硬件组态插槽 0 中的模板所对应的实际插槽号	如果模板仅在硬件 组态中存在，而实 际中不存在，则数值为 B#16#FF
5	对最大组态中插槽1 中的模板进行分配	硬件组态插槽 1 中的模板所对应的实际插槽号
. .	. .	. .
4+插 槽数	对最大组态中最大插槽编号的模板进行分配	硬件组态中最大插槽编号的模板对应实际中的插槽号

表01. 数据记录含义

说 明：

前 四个字节为标头，第一个字节为块长度（4+ 插 槽数），第二个字节为块ID（数 据记录号 196），第三 个和第四个字节为版本（S7-1500 对 应为 4 和0）。

从 第五个字节开始，按照槽号由低到高的顺序，依次描述最大硬件组态中的模块在实际组态中的位置，组态中的模块在实际中不存在时，向数据块中写入“B#16#FF”。按照以上规则在共享数据 块中建立一个结构，包含有 14 个 字节的数据，如图 03 所 示：

图03. 建立数据块

必 须在启动组织块（本例中为 OB100） 调用“WRREC”指令传 送创建的数据记录。在右侧的指令栏中，按照顺序“扩展指令”-〉“分布式I/O”下找到“WRREC”指令。如果未能在启动 OB（本例为 OB100）中传输有效的控制数据记录， 则CPU 会从启动模 式返回到停止模式。因此，需要“WRREC”指令执行完才能退出启动组织 块，本例中以功能块“WRREC”的完成信号“Done”为循环指令的结束条件，保证能够 完成数据记录的传输。

对 于S7-1500 CPU，使用硬件标识符 33（作为“WRREC” 指令的“ID”的参数）写 入数据记录，程序如图 04 所 示，其中，参数“WRREC_DONE”、 “WRREC_BUSY” 等是在组织块的接口参数中定义的临时变量：

图04. 在启动组织块中写入数据记录

编 译和下载程序至 S7-1500 CPU 中， 启动后，S7-1500 CPU 就 可以正确识别中央机架上现有的模板并启动。

注意：

对于在线显示以及诊断缓冲区的显示，都以硬件组 态中的最大组态显示，而不是实际的组态。

实现 S7-1500 中央机架的组态控制 时，不能有通信处理器 CP/CM（包 括点对点通信模板）。

系统电源模块（PS）也遵从组态控制，但是不建议对插槽 0 的系统电源模块进行组态控制。

ET200MP 实现组态控制功能

固件版本 V2.0 以上的 IM155-5 PN ST 接口模板 或 IM155-5 PN HF 接 口模板支持组态控制功能。

首先在 TIA 博途中组态最大硬件配置，即以 后所能使用到模板都包含在这个组态中。本例中控制器为315-2PN DPCPU。ET200 MP 分布式 I/O 中共组态了 11 个模板，分别位于插槽 0~10 中，模 块依次为 PS25W 24VDC 电 源，IM 155-5 PN ST 接 口模板，TM Count 2X24V 计 数模板，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模 块，PS25W 24VDC 电 源，两个 DI16/DQ16 x 24VDC 模 块，CM PTP RS422/485 通 信模板。

实际安装的硬件依次为：PS25W 24VDC 电源，IM 155-5 PN ST 接口模 板，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板，TM Count 2X24V 计 数模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模 块，CM PTP RS422/485 通 信模板。即最大硬件组态和实际硬件组态对应关系如图05 所示：

图05. 最 大硬件组态与实际组态中的对应关系

然后启用组态控制功能，选择 ET200MP 接口模板的“属性” -〉“常规”-〉“模块参数”->“常规”中，启用“允许通过用户程序重新组态设备”功能，如图06 所示：

 图06. 激活组态控制 功能
然后新建一个共享数据块，用来存储要传送的数据记录，数据记录中的 数据规则如表02 所 示：

字节	含义	数值	说明
0	数据记录长度	4+ 插 槽数 -1	数据记录头，“-1” 是因为数据记录中不需要对接口模板作任何配置
1	数据记录 ID	196
2	版本	3
3	版本	0
4	对最大组态中插槽0中的模板进行分配	硬件组态插槽 0 中的模板所对应的实际插槽号	如果模板仅在硬件组态中存在，而实际中不存在，则数值为 B#16#7F
5	对最大组态中插槽2中的模板进行分配	硬件组态插槽 2 中的模板所对应的实际插槽号
. .	. .	. .
4+ 插 槽数-1	对最大组态中最大插槽编号的模板进行分配	硬件组态中最大插槽编号的模板对应实际中的插槽号

表02. 数据记录含义

说明：

前 四个字节为标头，第一个字节为块长度（4+ 插 槽数 -1，这是因为接口模板不需要作任何操作，所以数据记录中没有接口模板的描述），第二个字节为块ID（数据记录号 196），第三个和第四个字节为版本（IM 155-5 PN 接口模板对应为 3 和 0）。

从 第五个字节开始，按照槽号由低到高的顺序，依次描述最大硬件组态中的模块在实际组态中的位置，组态中的模块在实际中不存在时，向数据块中写入“B#16#7F”。接口模板不需要作任何设 置。按照以上规则在共享数据块中建立一个结构，包含有14 个字节的数据，如图07 所示：

图07. 建立数据块

在 OB1 中调用“WRREC”指令传送创建的数据记录。在右 侧的指令栏中，按照顺序“扩展指令”-〉“分布式I/O”下找到“WRREC”指令。在S7-300/400 作为控制器时，使用ET200MP 接口模块的诊断地址作为“WRREC”指令接口参数“ID”的实参。当控制器为 S7-1500 时，使用 ET200MP 接口模板的名称为“IO_device_2[Head]”所对 应的硬件标识符作为“WRREC”指令接口参数“ID”的实参。程序如图08 和图09 所示，其中，参数“WRREC_DONE”、“WRREC_BUSY”等是在位存储区中定 义的变量：

图08. 315CPU 中将实际的配置对 应的数据记录写入数据块

图09. 315CPU 调 用“WRREC”写入数据 记录 本例中的控制器为 S7-315CPU，使用 ET200MP 接口模板的诊断地址“2042”，即“DW#16#7FA”作为功能块“WRREC” 指令“ID”参数的实参。

编译和下载程序至 S7-300CPU 中，对 ET200MP 分配好设备名称后，使能“WRREC_Req”激活传送数据记录功能 块，即可正确访问 ET200MP 分 布式

概述：

TM Count 2x24V，订货号： 6ES7550-1AA00-0AB0 是一个能够提供双通道计数、测量以及位置反馈功能的工艺模块。

图01. TM Count 2x24V 模块视图

工艺模块 TM Count 2x24V 的主要属性：

1. 支持的编码器/信号类型：

• 24 V 增量编码器；
• 具有方向信号的 24 V 脉冲编码器；
• 不具有方向信号的 24 V 脉冲编码器；
• 用于向上和向下计数脉冲的 24 V 脉冲编码器；

1. 支持的技术功能：

• 高速计数
• 测量 (频率, 速度, 脉冲周期)
• 作为运动控制的位置反馈

1. 集中式应用/分布式应用：

• 可以在 S7-1500 自动化系统中集中使用工艺模块。
• 可以通过 ET 200MP 分布式 I/O 的接口模块在分布式系统中使用工艺模块，如在 S7-300/400 系统中的分布式运行或者在第三方系统中的分布式运行。

工艺模块 TM Count 2x24V 的接线：

工艺模块 TM Count 2x24V 可以接两路 24V 脉冲信号编码器，每个通道同时提供了三个数字量输入和两个数字量输出信号，具体接线方式请参考图02 和图03。



图02. TM Count 2x24V 端子分配


图03. TM Count 2x24V 模块的接线

在本例中，使用的是带有方向信号的 24V 脉冲编码器，所以将脉冲信号接到模块的1号端子，将方向信号接到模块的2号端子。 

计数功能概述：

计数是指对事件进行记录和统计，工艺模块的计数器 捕获编码器信号和脉冲，并对其进行相应的评估。可以使用编码器或脉冲信号或通过用户程序指定计数的方向。也可以通过数字量输入控制计数过程。模块内置的比 较值功能可在定义的计数值处准确切换数字量输出（不受用户程序及 CPU 扫描周期的影响）。

计数功能组态实例：

    1. 本文中所使用的系统硬件及软件信息：

名称	订货号	版本
CPU 1511	6ES7511-1AK00-0AB0	FW V1.5
TM 2x24V	6ES7550-1AA00-0AB0	FW V1.0
STEP7 TIA Portal	6ES7822-1AA03-0YA5	V13

1. 硬件配置：

首先将项目切换到项目视图，然后从左侧的硬件目录中找到：工艺模块->计数->TM Count 2x24V, 并将计数模块拖拽到设备机架上（图04）；


图04. TM Count 2x24V 硬件配置 01

在模板下方点击属性，进入模板的基本参数设置界面，将通道 0 的工作模式选择为：通过工艺对象组态通道（图05）；


图05. TM Count 2x24V 硬件配置 02

1. 组态工艺对象：

硬件配置完成后需要组态计数器的工艺对象。首先从左侧的项目树中，选择工艺对象下面的：插入新对象（图06）；

图06. 插入新对象

在插入新对象时选择：计数和测量，并填入对象名称（图07）；

图07. 选择新对象类型

插 入对象后，在左侧的项目树下就能看到新建的计数器工艺对象，选择这个计数器工艺对象，点击“组态”即可在中间的工作区域看到工艺对象的参数配置界面。参数界面可以通过 状态图标反映出参数分配状态：红色图标表示参数里包含错误或者不可用的参数；绿色图标表示配置里面包含手动修改过得可用参数；蓝色图标表示系统默认可用的 配置参数（图08）；

图08. 组态工艺对象

在工艺对象的基本参数中，首先需要给这个计数器工艺对象分配一个硬件，也就是前面组态的高速计数模块，并选择相应的模块通道，完成工艺对象与硬件的关联（图09）；

图09. 为工艺对象分配硬件

在计数器输入参数中选择输入信号的类型，可选择的类型参见下表，在附加参数里面还可以选择对脉冲的滤波和传感器类型（图10），可以支持的信号类型请参见表01

图10. 选择计数器工艺对象的信号类型

计数器工艺对象支持的信号类型：

图例	名称	信号类型
	增量编码器（A、B 相差）	带有 A 和 B 相位差信号的增量编码器。
	增量编码器（A、B、N）	带有 A 和 B 相位差信号以及零信号 N 的增量编码器。
	脉冲 (A) 和方向 (B)	带有方向信号（信号 B）的脉冲编码器（信号 A）。
	单相脉冲 (A)	不带方向信号的脉冲编码器（信号 A）。可以通过控制接口指定计数方向。
	向上计数 (A)，向下计数 (B)	向上计数（信号 A）和向下计数（信号 B）的信号。

表01. 计数器工艺对象支持的信号类型

在计数器特性里面可以配置计数器的起始值，上下极限值和计数值到达极限时的状态，以及门启动时计数值的状态。在本例中设置起始值为0，上下极限为+/-10000，设置当计数值到达极限时计数器将停止，并且将计数值重置为起始值，将门功能设置为继续计数（图11）。

图11.  设置计数器的上下限及门功能

1. 组态 DO 在计数值大于比较值时输出：

该 计数模块内置了两个比较器，可以将计数值与预设的比较值之间进行比较，在 DO 特性里面可以设置计数模块本体的两个数字量输出根据比较器的状态做相应的响应。在本例中，将 DQ0 设置为当计数值大于比较值且小于上限值时输出，也就是当计数值大于1000且小于10000的时候，第一个数字量DQ 会输出为 1 ，同时，比较器的状态还可以在后面的程序块输出管脚的“CompResult”中显示（图12）。该参数界面还可以设置DO更多的响应特性，具体细节请参 见模板手册。

图12.  组态 DO 在计数值大于比较值时输出

1. 调试工艺对象：

计 数功能中必要的参数基本配置完毕，其他功能如数字量输入/输出，测量等，可根据实际需要来做一定的修改，具体功能和使用方法请参考功能手册。接下来进入计 数功能的调试阶段。计数工艺对象提供了一个可以调试的控制面板，在这个调试界面下可以进行计数器的基本操作和错误诊断。需要注意的是，使用调试界面前，需 要先在主程序中调用高速计数功能块才能正常使用。

将主画面切换到 OB1 编辑界面，从右侧的指令列表里面找到工艺类->计数和测量，找到 High_Speed_Counter 功能块并拖拽到程序段中，并在背景数据块中选择之前建立的计数器工艺对象（图13）：

图13. 在程序中调用功能块

将项目存盘编译并下载之后，可以通过项目树或者功能块的快捷图标进入到工艺对象的调试功能（图14）；

图14. 在程序中调用功能块

进 入调试界面后，首先点击左上角的在线图标切换到在线模式，在在线模式下首先要使能软件门”SwGate”，然后观察反馈的门状态”StatusGate” 是否为 TRUE，如果为 TRUE 说明计数器已经开始工作，这时候如果有外部脉冲信号的话，计数器将进行计数并将计数值反馈到”CountValue”处（图15）。

图15. 计数器工艺对象的调试界面

1. 故障诊断：
   可以通过项目树或功能块上的快捷图标切换到诊断界面。在诊断界面可以看到错误的ID、描述和相关的状态位（图16）：

图16. 计数器工艺对象的诊断界面

1. 编程：

如果调试面板没有问题可以回到程序块进行编程，程序块的管脚及使用方法与之前的调试面板完全一致，所以非常方便的参考调试面板进行编程（图17），工艺功能块的部分主要参数及功能请参见表02。


图17. 高速计数程序功能块

计数器工艺功能的主要参数：

序号	名称	功能
1	SwGate	软件门：通过该控制位来控制计数器启动和停止；
2	ErrorACK	错误应答：出现错误并处理错误后通过此控制位来复位故障状态；
3	EventACK	事件应答：确认计数器事件状态，如：计数值超限等；
4	SetCountValue	设置计数值：通过该控制位可以将当前计数值更改为其他值，注意：修改值需要写到工艺对象静态变量“NewCountValue”中；
5	StatusHW	工艺模块状态位： 模块已组态并准备好运行， 模块数据有效；
6	StatusGate	门状态位：该状态位反映了内部门的实际状态，只有改状态为为"True"时，计数器才会工作；
7	StatusUp	增计数状态位：表示当前计数方向为增计数；
8	StatusDown	减计数状态位：表示当前计数方向为减计数；
9	PosOverflow	超上限状态位：表示当前计数值已经超过设定的计数值上限；
10	NegOverflow	超下限状态位：表示当前计数值已经超过设定的计数值下限；
11	Error	错误状态位：表示当前计数工艺对象有错误；
12	ErrorID	错误代码：显示当前工艺对象错误的故障代码；
13	CounterValue	计数值：计数器工艺对象的实际计数值；

表02. 计数器工艺功能的主要参数

    7. 通过用户程序修改实际计数值：

在很多情况下都有可能需要人工修改一下当前的实际计数值，这需要首先将要修改的值传送到工艺DB的新计数值"NewCountValue"中，然后置位功能块输入管脚“SetCountValue” 则新计数值生效（图18）。具体步骤如下：

(1). 选中左面项目树的"High_Speed_Couter"工艺对象；
(2). 展开下面的详细视图，则可以看到工艺DB中的所有变量；
(3). 找到"NewCountValue"变量，并将其拖拽到用户程序的传送指令输出端；
(4). 将新的计数值传送到"NewCountValue"；
(5). 置位功能块输入管脚“SetCountValue” ；
(6). 新的计数值生效。


图18. 通过用户程序修改实际计数值

    8. 通过用户程序修改比较值：

同修改实际计数值的方法类似，用户也可以通过用户程序修改该组态里面预制的比较值（图19），具体步骤如下：

(1). 选中左面项目树的"High_Speed_Couter"工艺对象；
(2). 展开下面的详细视图，则可以看到工艺DB中的所有变量；
(3). 找到"NewReferenceValue0"变量，并将其拖拽到用户程序中进行赋值；
(4). 找到"SetReferenceValue0"变量，并将其拖拽到用户程序中进行置位，就可以将刚刚修改的新比较值写到计数器模块中。


图19. 通过用户程序修改比较值

    9. 查看工艺对象 DB 中的所有变量

上 述查找工艺对象变量的方法适用于 STEP 7 TIA Protal V13 以上版本，之前的版本可以通过鼠标右键点击工艺对象名称，选则最下面的"打开 DB 编辑器" ，这样可以通过数据视图显示工艺对象 DB 里面的所有变量，使用变量的时候可以在用户程序中直接敲入相应的变量名即可（图20）。


图20. 查看工艺对象 DB 中的所有变量

描述
S7-1500 中有两种电源可供选择，系统电源和负载电源。

系统电源 (PS)
系统电源为背板总线提供内部所需的系统电压。这种系统电压将为模块电子元件和  LED  指示灯供电。 CPU (以及PROFIBUS CMs和以太网CPs, PtP-CMs ) 或者接口模块未连接到 24 VDC 负载电流电源时，系统电源还可以为其供电。 

负载电源 (PM)
负载电流电源未连接到背板总线，给模板的输入输出回路供电。此外，可以根据需要使用负载电源为 CPU 和系统电源提供 24 VDC 电压。

在这种情况下可以为每个CPU组态最多8个输入/输出模块。但是需要在 STEP7 (TIA Portal) 中确认电源容量是否够用，例如对 CPs 和 CMs，需要额外再加电源。

下面的三个表格给出了为模板供电的可能配置方式。

1. 只通过 CPU 给背板总线供电
   通过负载电源向 CPU 提供 24 VDC 电压。CPU 的参数分配： STEP 7 的“常规”(General)  选项卡内“属性”(Properties navigation)  区域导航中，选择“连接电源电压  L+” (Connection to supply voltage L+) 选项，以便 STEP 7 可以正确进行供电平衡计算。

CPU		系统电源		提供给模块的 电源容量 [W]
简称	订货号	简称	订货号
1511-1 PN	6ES7511-1AK00-0AB0	-	-	10
1513-1 PN	6ES7513-1AL00-0AB0	-	-	10
1516-3 PN/DP	6ES7516-3AN00-0AB0	-	-	12

表 01

图.01

1. 只通过系统电源给背板总线供电
   位于 CPU 左侧 0 号槽的系统电源通过背板总线为 CPU 供电。CPU 的参数分配：在 STEP 7 的“常规”(General)  选项卡内“属性”(Properties navigation)  区域导航中，选择“未连接电源电压  L+”(No connection to supply voltage L+)  选项，以便 STEP 7 可以正确进行供电平衡计算。

CPU		系统电源		提供给模块的 电源容量 [W]
简称	订货号	简称	订货号
1511-1 PN	6ES7511-1AK00-0AB0	PS 25W, 24V DC	6ES7505-0KA00-0AB0	19,5
1511-1 PN	6ES7511-1AK00-0AB0	PS 60W, 24/48/60V DC	6ES7505-0RA00-0AB0	54,5
1511-1 PN	6ES7511-1AK00-0AB0	PS 60W, 120/230V AC/DC	6ES7507-0RA00-0AB0	54,5
1513-1 PN	6ES7513-1AL00-0AB0	PS 25W, 24V DC	6ES7505-0KA00-0AB0	19,5
1513-1 PN	6ES7513-1AL00-0AB0	PS 60W, 24/48/60V DC	6ES7505-0RA00-0AB0	54,5
1513-1 PN	6ES7513-1AL00-0AB0	PS 60W, 120/230V AC/DC	6ES7507-0RA00-0AB0	54,5
1516-3 PN/DP	6ES7516-3AN00-0AB0	PS 25W, 24V DC	6ES7505-0KA00-0AB0	18,3
1516-3 PN/DP	6ES7516-3AN00-0AB0	PS 60W, 24/48/60V DC	6ES7505-0RA00-0AB0	53,3
1516-3 PN/DP	6ES7516-3AN00-0AB0	PS 60W, 120/230V AC/DC	6ES7507-0RA00-0AB0	53,3

表 02

图 02

1. 通过 CPU 和系统电源给背板总线供电
   向系统电源提供允许的电源电压，并通过负载电流电源向 CPU 提供 24 VDC 电压。CPU 的参数分配同第一条。在 CPU 右侧的插槽中，最多插入 2 个系统电源(电源段)。

系统电源		提供给模块的 电源容量 [W]
简称	订货号
PS 25W, 24V DC	6ES7505-0KA00-0AB0	25
PS 60W, 24/48/60V DC	6ES7505-0RA00-0AB0	60
PS 60W, 120/230V AC/DC	6ES7507-0RA00-0AB0	60

表 03

图 03

西门子CPU 1513-1 PN模块