SIMATIC S7 I/O 模块与传感器/执行器之间的接线是关系成本高低、配置、控制柜加工、购置和维修方便性的关键因素。

通过 SIMATIC TOP connect 系统电缆连接技术，可简便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠连接。

使用 TIA Selection Tool，只需点击鼠标，即可组态从 SIMATIC S7 模块到 I/O 的连接。程序会自动检查合理性，并生成所选连接组件的部件列表，随后就可以在西门子工业产品网上商城中进行订购。

两种布线形式可用于十分广泛的控制柜设计：

模块化连接

单独插入每个组件。

该系统包括：

• 前连接器模块
• 连接电缆
• 连接模块，分为以下三种：基本模块、信号模块、功能模块。

从而可以几乎排除连接错误，并将安装费用降到低。可系统性地连接 SIMATIC 系统。电缆按米销售，并且电缆经过预组装或者可方便地进行组装，从而显著降低连接电缆的组装开销。

完全模块化连接设计（以 16 通道为例）

柔性连接

包括：

• 前连接器采用螺钉式或压接式触点
• 单芯前连接器
• 单芯线符合 UL/CSA 标准。

蓝色单芯线上有编号，分别连接到控制柜内的各个元件上。单芯线上的编号与前连接器的针脚编号对应。

与常规单一布线方式相比，组装成本节约 50%，因为固定各个线芯时，已在接头上对它们进行过检查。

因此，无需对每个模块多达两倍的 46 个线芯进行复杂的预组装。

CPU 317-2 DP 具有大容量程序存储器.它可用于集中式I/O结构，也适用于分布式自动化结构。例如，可在生产线上作为一个中央控制器使用，或作为机床控制器使用。

它可以佳地使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL编程
• 用S7-GRAPH进行顺序控制编程

另外，CPU 为采用软件来实现一些简单的工艺任务提供了一个理想的平台，例如：

• 简单的运动控制
• 使用 STEP 7 块或运行软件“标准/模块化PID控制” 来实现闭环控制任务的解决方案

通过使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以实现扩展过程诊断。

CPU 317-2 DP 安装有：

• 微处理器;
  处理器处理每条二进制指令执行时间约为 25 ns，每条浮点数运行指令约为 160ns。CPU 317-2 DP 具有极高的字指令、双字指令和 32 位定点数指令处理速度。
• 1 MB 工作存储器（相当于约 340 K 指令）；
  与程序组件执行相关的大容量工作存储器为用户程序提供了充分的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡（大为 8 MB）也允许将可以项目（包括符号和注释）保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理。
• 灵活的扩展能力;
  多达 32 个模块，（4排结构）
• MPI/DP 组合接口；
  个 MPI/DP 集成接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 32 条连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过MPI和“全局数据通讯”可以对32个CPU进行简单组网。
  该接口可以从 MPI 接口重新设置为 DP 接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。
• PROFIBUS DP 接口:
  CPU 317-2 DP 第2个内置接口是一个纯粹的 PROFIBUS DP 接口，可用作 DP 主站或 DP 从站。可以组建一个高速的、易于处理的分布式自动化结构。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程)。在该接口上，PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行．
  全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
  限制:两个接口不能同时作为从站来运行。

CPU 319-3 PN/DP是快速的S7-300 CPU,具有大容量程序存储器.除了用于集中式I/O外，还可用于分布式自动化结构中。例如，用于生产线上的集中控制器或具有高速处理的机床控制器。

其程序框架特别适用于使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL编程
• 用 S7-GRAPH 进行顺序控制编程

因此，该CPU特别适用于通过软件实现的技术功能任务，例如：

• 用Easy Motion Control实现运动控制
• 用STEP 7块或标准／模块化PID控制实时软件解决闭环控制任务

通过使用 SIMATIC S7-PDIAG 加强过程诊断能力。

通过CPU内置的通讯设备，无需其它组件即可实现网络自动化解决方案．

CPU 319-3 PN/DP 装配有：

• 通过附加的ERTEC 400 ASIC实现多处理器系统，满足PROFINET通讯
• 极高的处理性能和通讯性能
• 2 MB RAM(可存储约 680 K 条指令)；
  通过扩展RAM执行用户程序，可以显著提高用户程序的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡（大为 8 MB）也允许将可以项目（包括符号和注释）保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理。
• 灵活的扩展能力;
  多达 32 个模块，（4排结构）
• MPI/DP 组合接口；
  第1个内置 DP 接口可以多同时建立 32 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。
  MPI 可以通过“全局数据通讯”与多32个CPU组建简单的网络。
  该接口可从MPI接口重新设置为DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
• DP 接口；
  第2个内置 DP 接口可以多同时建立 32 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。
  DP接口可作为DP主站或DP从站使用。在该接口上，PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行．全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
• 以太网接口；
  CPU 319-3 PN/DP 的第 3 个集成接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口，带有双端口交换机。它支持下列协议：
  • S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据通讯
  • PG/OP 通讯，用于通过 STEP 7 进行编程、调试和诊断
  • 与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯
  • 在PROFINET上实现开放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通讯
  • SIMATIC NET OPC-Server用于与其它控制器以及CPU自带的I/O设备进行通讯

S7-400F/FH 满足下列安全要求：

• 等级需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等级：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等级 1 to 4 to EN 954-1

运行模式

CPU的F程序和故障安全信号模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差异分析和测试信号，信号模板可以监视输出和输入信号。

CPU通过常规的自检、监测和逻辑命令以及程序定时检测，检查运行的正确性。 此外，通过申请信号进行检测。

当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。

F 运行版授权

CPU 417-4H必须装在F运行授权才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。

编程

S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。 通过诸如STEP 7编程工具编写非故障安全用户程序。

S7 F 系统选件包

"S7 F Systems" 软件包用来编写故障安全程序。 软件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系统运行必须将下列软件包装载到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC V5.23 或新版本
• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的选件)

特殊功能块通过CFC从F库中进行调用，并为包含安全功能的F程序互连。

SIMATIC PM 1207 单相负载电源（PM = 电源模块）带输入电压范围自动选择功能。其设计和功能佳适用于 SIMATIC S7-1200 PLC。 它可通过 24 V 输入向 CPU 供电，以及向信号模块和与模块连接的 24 V 负载供电。 通过全面认证（如 UL、ATEX 或 GL），可以通用。

• 这些负载电源可直接固定到 S7-1200 安装导轨上（不连接到背板总线），并可直接安装到 CPU 的左侧（无需留出安装间隙）
• LED 状态指示灯，用于指示“24 V 正常”
• 两个 24 VDC 输出端子，用于连接 24 V 用电装置

• 通过自动范围切换，可连接到所有单相电网 (120 V AC/230 V AC)
• 短时电源故障缓冲
• 可并联两个负载电源以提高性能

数据在存储器中存取的方式

1．位、字节、字和双字

二进制数的1位（bit）只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量（或称数字量）的两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为1，则表示梯形图中对应的编程元件的线圈“得电”，其常开触点闭合、常闭触点断开，以后称该编程元件为1状态，或称该编程元件ON。反之亦反。

8位二进制数组成1个字节（Byte），其中的第0位为低位（LSB），第7位为高位（MSB）。两个字节组成1个字（Word），两个字组成1个双字。

2．数据的存取方式

（1）“位”存取方式：位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如I3.2，其中的区域标识符“I”表示输入（Input），字节地址为3，位地址为2。如图：

这种存取方式称为“字节·位”寻址方式。

（2）“字节”存取方式：输入字节IB3（Byte）由I3.0~I3.7这8位组成。

（3）“字”存取方式：相邻的两个字节组成一个字，一个字中的两个字节的地址必须连续，且低位字节在一个字中应该是高8位，高位字节在一个字中应该是低8位。IW14表示由IB14和IB15组成的1个字，IW14中的I为区域标识符，W表示字（Word），14为起始字节的地址。IW14中的IB14应该是高8位，IB15应该是低8位。

（4）“双字”存取方式：相邻的四个字节表示一个双字，四个字节的地址必须连续。低位字节在一个双字中应该是高8位。ID12表示由IB12~IB15组成的双字，I为区域标识符，D表示存取双字（Double Word），12为起始字节的地址。ID12中的IB12应该是高8位，IB15应该是低8位。

CP 443-1 Advanced 是用于连接 SIMATIC S7-400 到工业以太网的通讯处理器。

由于其自身备有处理器，从而解除了 CPU 的通讯任务并有助于另加连接。

通过 CP 443-1 Advanced，SIMATIC S7-400 可与以下设备进行通讯：

• 编程器/PC
• 主机 PC
• HMI 设备
• SIMATIC S5/S7/C7 系统
• PROFINET CBA 部件
• PROFINET IO 设备

PROFINET CBA 用于创建可反复使用的技术功能模板。

注：
提供有经过升级的CP 443-1 Advanced（6GK7 443-1EX41-0XE0）。

并支持新型 SIMATIC S7 400 CPU 的增强型 PROFINET IO 接口。 已对此接口进行调整，以满足当前及将来对 PROFINET I/O 控制器的各种要求。

CP 443-1 Advanced订货号：6GK7443-1EX41-0XE0，其所有功能均可与固件版本 V5.0 内的 SIMATIC S7-400 CPU 结合使用。

为了充分利用标准、CBA 和 IT 功能，此 CP 可以用在固件版本 V4.x 以内的 SIMATIC S7-400 CPU 上，在此情况下，不能将其用作 PN IO 控制器。

详细信息可浏览网址：

CP 443-1 Advanced 提供了 SIMATIC S7-400 系统设计的全部优点：

• 坚固的塑料外壳前面板，包括：
  • 4 个 RJ45 接口，用于连接到工业以太网
  • 用于每个交换机端口的诊断 LED
• 通过 IE FC RJ45 插头 180°（带 180°电缆引出线）或通过标准插线电缆连接
• 安装简单；
  CP 443-1 Advanced 安装在 S7-400 子机架上，并经过背板总线连接到其它模板。
• CP 443-1 Advanced 可以不用风扇运行。
• 与 IM 460/461 一起，CP 443-1 Advanced 也可用于扩展机架（ER）内。
• 不需编程器即可更换模板。
• C-PLUG（组态插头）作为交换介质包含在供货范围内（不能无 C-PLUG 运行）。

• 两个独立的接口（集成的网络分离）：
  • 千兆以太网接口，带有一个 RJ45 端口，10/100/1000 Mbps 全双工/半双工，具有自动检测功能
  • PROFINET 接口，带有 4 个 10/100 Mbps 全双工/半双工 RJ45 端口，带自动检测和自动交叉功能（通过集成式 4 端口交换机）
• 通过两个接口提供通信：
  • 开放式通信（TCP/IP 和 UDP）：
    使用 UDP 实现多点传送，包括两个接口之间的路由
  • 编程器/OP 通信：通过 S7 路由实现网络间通信
  • S7 通讯（客户端、器、多路复用），包括两个接口之间的路由
  • S7-400 H 系统的 S7 H 通信，现在还可以跨越网络边界 (ISO-on-TCP)
  • IT 通信：
    HTTP 通讯允许通过用户自己的 web 页面访问过程数据；采用 CP 443-1 Advanced 也可以进行 HTTPS 通信¹⁾。
    采用电子邮件客户端功能，可以直接从用户程序发送电子邮件。
    FTP 通讯支持程序控制的 FTP 客户端通信。
    通过 FTP 器访问数据块。
• 通过 PROFINET 接口进行通讯：
  • 经认证的 PROFINET IO 控制器，具有实时性能（RT 和 IRT）
  • PROFINET CBA
  • 通过 DHCP、简单 PC 工具或通过用户程序（如用于 HMI）进行 IP 地址分配
• 介质冗余 (MRP)：
  • 在采用环形拓扑结构的以太网网内，CP 支持 MRP 介质冗余程序。它用作 MRP 管理器和 MRP 客户端。
• 诊断和网络管理：
  • 丰富的诊断功能，可用于机架中的所有模板（包括图形诊断，例如，拓扑结构）
  • 支持 SNMP V1/V3，可集成到网络管理系统中
• 安全机制：
  • 通过可组态的 IP 访问列表进行访问保护
  • 防火墙用于基于其 IP/端口地址来过滤连接
  • 通过限制带宽，可避免通信过载
  • VPN 器和 VPN 客户端，用于以防的方式访问控制器
  • 通过 SSL (HTTPS) 加密 HTML 页
  • 安全文件传输（FTPs）
  • 可以防的方式将网络分析信息传输到网络管理系统 (SNMP)
  • 专用和公共 IP 地址间的转换 (NAT/NAPT)
  • 时间的安全传输 (NTP V3)
  • 安全固件更新
  • 剽窃检测

标准 CPU

• 用于 SIMATIC S7-1500 的标准 CPU：
  CPU 1511-1 PN、CPU 1513-1 PN、CPU 1515-2 PN、CPU 1516-3 PN/DP、CPU 1517-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP
• 用于 SIMATIC S7-1500 的故障安全 CPU：
  CPU 1511F-1 PN、CPU 1513F-1 PN、CPU 1515F-2 PN、CPU 1516F-3 PN/DP、CPU 1517F-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP

• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域
• 

  标准 CPU

  功能	CPU 1511-1 PN	CPU 1513-1 PN	CPU 1515-2 PN	CPU 1516-3 PN/DP	CPU 1517-3 PN/DP	CPU 1518-4 PN/DP
  程序用工作存储器，集成	150 KB	300 KB	500 KB	1 MB	2 MB	4 MB
  数据用工作存储器，集成	1 MB	1.5 MB	3 MB	5 MB	8 MB	20 MB
  装载存储器	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入
  显示屏对角尺寸	3.45 cm	3.45 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm
  命令执行时间
  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
  定点运算	0.096 μs	0.064 μs	0.048 μs	0.016 μs	0.003 μs	0.002 μs
  浮点运算	0.384 μs	0.256 μs	0.192 μs	0.064 μs	0.012 μs	0.006 μs
  位存储器、定时器、计数器
  S7 计数器/定时器	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048
  IEC 计数器	无限制（仅受工作存储器限制）
  IEC 定时器	无限制（仅受工作存储器限制）
  位存储器	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB
  I/O 地址范围
  输入	32 kB；（所有输入都在过程映像中）
  输出	32 kB；（所有输入都在过程映像中）
  运动
  轴数	多 6 台	多 6 台	多 30 台	多 30 台	多 96 台	多 128 台
  通信
  PtP	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）
  PROFINET	√（通过 CM）	√（通过 CM）	1x PN（并通过 CM）	1x PN（并通过 CM）	1x PN（并通过 CM）	2 x PN（并通过 CM）
  PROFINET IO IRT	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT（2 端口交换机）	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT（2 端口交换机）
  PROFIBUS	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	1 x DP（并通过 CM）	1 x DP（并通过 CM）	1 x DP（并通过 CM）
  Web 器	√	√	√	√	√	√

  
  

基本功能性

CF 卡上提供有 SIMOTION D 的基本功能，并可加电时加载。基本功能包括：

• SIMOTION 运行系统
  • 符合 IEC61131 的带集中语言的用户可编程序
  • 各种程序执行方式（循环、顺序、事件驱动）
  • PLC 和算术功能
  • 通讯和管理功能
  • 运动控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驱动个控制软件
  • SIMOTION D410-2：
    电流/转速控制（基于 CU310-2，固件版本 V4.x），适用于多 1 个伺服轴、1 个矢量轴或 1 个 V/f 轴
  • SIMOTION D4x5-2：
    多 6 个伺服轴、6 个矢量轴或 12 个 V/f 轴的电流/转速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），馈电闭环控制（调节型电源模块）
• 测试及诊断工具

如果需要，此基本功能可通过可加载的技术软件包进行扩展。

位置控制的驱动器运动控制

• 集成变频调速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率单元可通过 DRIVE-CLiQ 接口进行连接；对于 SIMOTION D410-2，也可通过集成的 PM-IF 接口进行连接。
• 带数字设定值接口的驱动:
  SIMOTION D 通过带 PROFI 驱动装置的 PROFIBUS DP／PROFINET 输入输出，使位置控制动作可控制具有数字设定点接口。
• 带模拟量设定点接口的驱动，例如，用于改装或液压应用：
  使用 ADI 4（ 4 轴模拟驱动接口）或 IM 174（ 4 轴接口模块）模块，可连接带模拟量 ± 10V 整定值接口的变频调速柜。IM 174 同样可连接带脉冲方向接口连接的步进电机。
  所有模块均连接 PROFIBUS DP下述装置可连接一个 ADI 4 或 IM 174 模块：
  • 4个驱动装置
  • 4 编码器
  • 数字量输入和输出

SIMOTION 技术功能包

SIMOTION 的一个特性就是，它的基本功能可通过装载技术功能包来扩展，如：

• 带技术功能的运动控制：
  • POS－－定位
  • GEAR－－同步操作／电子驱动装置
  • CAM－－凸轮
  • PATH – 路径插补（不适用于 D410-2）
• 温度控制器– TControl
• DPM – 直接产品运动
• MIIF – 多用途信息接口

由于技术功能具有模块化许可，仅需支付实际将会使用的部分。

性能

硬件支持的浮点运算能够有效使用复杂运算功能。

快速指令执行在中等到高等性能中开辟了全新的应用可能性。

配置／参数确定／编程

SIMOTION SCOUT是一个有效且用户界面友好的工程工具。它是从配置和参数化，到编程，再到测试及诊断的所有工程步骤的集成系统。提示、使用对话框以及向导的图形操作提示，以及用于编程的，基于测试的图形语言，显著减少了熟悉及练习时间。

操作员控制和监视 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持与 HMI 设备进行用户友好的数据交换的通讯。

操作员控制与监视可使用 TP（触摸面板）、OP（操作员面板）或 MP（多功能面板）等 SIMATIC HMI 设备来完成。

这些设备可通过 PROFIBUS、工业以太网或 PROFINET 接口与 SIMOTION D 相连，并可使用 WinCC flexible 进行组态。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一个 SIMOTION 通道，作为标准，在 WinCC DVD 上提供。

由于具有 SIMATIC NET 通信软件，可于从其它基于 Windows 的人机界面（HMI）系统访问一个开放的、标准的 OPC 接口。

SIMOTION IT 维护和诊断功能

SIMOTION IT 为 SIMOTION D 提供了一个集成 Web 器，可在该器上存储用户专用 Web 页面等。

可对控制单元变量进行读写访问。通过 Java Script 或 Applet，也可在 Web 页面中执行有效的操作与显示功能，这些功能可在一个带有因特网浏览器的客户端 PC 上执行。

处理及数据通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持过程与数据通讯。

带 IRT 的 PROFINET IO，用于运动控制应用。除了循环时钟同步，短 250 μs 的周期时间以及安全相关的通信接口 (PROFIsafe)、PROFINET 接口（SIMOTION D 控制单元上）也支持介质冗余 (MRP/MRPD)。

提供有 SIMOTION SCOUT 工程师站，用于用户友好的通讯组态和诊断。

Safety Integrated 功能

利用 SINAMICS S120 的集成安全功能，SIMOTION D 可提供切实有效的人员与机器保护。

目前提供有以下集成安全功能，可用于集成 SINAMICS S120 变频调速柜：（术语符合 IEC 61800-5-2）

• 安全扭矩断开（STO）
• 可靠制动控制（SBC）
• 安全停止 1 (SS1)
• 安全停止 2 (SS2)
• 安全操作停止
• 安全限速（SLS）
• 安全速度监控（SSM）
• 安全方向 (SDI)

激活集成安全功能

可通过以下方法来激活集成安全功能：

• 通过控制单元和电源单元上的端子 (D4x5-2:仅 STO、SBC、SS1）
• 通过 TM54F 终端模块上的端子
• 通过 PROFINET/PROFIBUS with PROFIsafe。

安全集成功能通过电子设备实现，因此与带外部实现监控功能的解决方案相比，具有较短的响应时间。

通过 PROFIsafe 激活集成安全功能

通过“PROFINET with PROFIsafe”或“PROFIBUS with PROFIsafe”安全通讯，激活集成安全功能。使用一个通过 PROFINET 或 PROFIBUS 连接的 F-CPU（如 SIMATIC S7-300 F-CPU），即可实现控制（F 逻辑）。

将集成安全功能从 SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制单元传送至以下变频器：

• SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 上的集成 SINAMICS S120 变频调速柜
• SIMOTION CX32-2 扩展控制器上的变频调速柜
• 通过 PROFIBUS 连接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制单元上的变频调速柜
• 通过 PROFINET 连接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制单元上的变频调速柜（在此情况下，必须通过 PROFINET 来连接 F-CPU）

注意

若要了解可能的拓扑、轴数量结构以及相应组件的详细信息，请与当地的西门子销售办事处联系。

有关详细信息，请参见《 SIMOTION D 调试手册》以及 SINAMICS 文档。