概述

S7-1500 自动化系统具有模块化的结构，可包含最多 32 个模块。 它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。S7-1500 自动化系统支持单层配置，其中的所有模块均安装在一个安装导轨上（请参见手册以了解前提条件）。

一个系统包含下列组件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等级，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于连接分布式 I/O 或用于编程设备、操作装置、其它 SIMATIC 控制器或第三方设备间的通信。
• 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。
• 工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。
• 通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展

根据要求，也可使用下列模块：

• 在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。
• 用于将 SIMATIC S7-1500 连接到 120/230 VAC 电源的负载电源模块 (PM)。
• 接口模块用于连接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

设计

简单的设计使得 SIMATIC S7-1500 十分灵活，便于维护。

• 集成背板总线：
  集成的背板总线；背板总线集成在模块上。 模块通过 U 形连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。 可以节省安装时间。 不久将会提供具有“无响应热插拔”功能的有源背板。
• 模块组装在 S7-1500 安装导轨上：
  具有各种长度，包括切割至定长的型号。 由于具有集成式 DIN 导轨，可以卡装广泛的标准部件，如附加端子、小型断路器或小型继电器。
• 性能可靠，接线方便：
  • I/O 信号是通过统一的 40 针前连接器来连接的。 信号模块和前连接器之间具有机械编码，可防止因意外的错误插入而对电路造成破坏。
  • 为了对前连接器进行简单接线，可将该连接器置于“预接线位置”。 在此位置上，插头尚未与模块电路接触。 此位置还可用于在运行过程中进行改动。 用户可借助于前盖内侧的一个印制电缆连接图进行连接。
  • 前连接器作为带螺钉型端子或推入式端子的型号提供。 两个型号都可以连接线芯截面积为 0.25² ~ 1.5 mm²（AWG 24 ~ AWG 16）的导线。
  • 另外，数字量信号模块可通过 TOP Connect 进行系统接线。 通过 TOP Connect，可以快速而清晰地连接到现场的传感器和执行器，并可在控制柜中进行简便接线。
  • 对于模拟量模块，可以直接在模块上进行屏蔽；随模块提供了一个屏蔽连接套件，无需工具即可进行安装。
• 工厂标签：
  针对 S7-1500 的信号模块提供了标签条。可使用一台标准激光打印机来打印这些 DIN A4 标签纸上的标签。 可以从 TIA Portal 进行自动打印，而无需重新输入符号或地址。 通过这些标签条的设计形式，可为通道或诊断显示 1:1 分配标签。 如果前盖打开，则诊断显示到端子的这种 1:1 分配会保留。
• 可变和可扩展的站配置：
  • 信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。 系统可自行组态。
  • 最大配置包括带有 31 个模块（30 个模块 + 1 个电源）的 CPU。 在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，需要由电源 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。
• 尺寸紧凑：
  SIMATIC S7-1500 的尺寸使其能够顺利安装到 SIMATIC S7-300 或 ET 200M 的可用安装空间中。
• 移动敷设：
  SIMATIC S7-1500 及其模块可以垂直和水平安装，从而可以最佳方式安装到可用空间内。

I/O 模块

以下模块类型可用于 SIMATIC S7-1500/ET 200MP：

• 数字量输入模块
• 数字量输出模块
• 数字量输入/输出模块
• 模拟量输入模块
• 模拟 I/O 模块
• 模拟量输出模块
  • 包括高速 (HS) 模拟量模块，无论激活的通道数如何，基本执行时间都是 62.5 μs
• 用于计数和定位的工艺模块
• 用于点到点通信和总线连接的通信模块
• 不久将可供货 用于面向安全的应用的故障安全模块

提供了各种模块等级，可使用户在其应用中实现最佳扩展。 模块本身通过标签进行相应标记：

• BA（基本型）： 简易低成本模块，无诊断功能，没有参数
• ST（标准型）： 具有与模块或负载组相关的诊断的模块，如果适用，带有参数；模拟量模块： 准确度等级 0.3%
• HF（高性能型）： 具有与通道相关的诊断和参数设置的模块；对于模拟量模块： 准确度等级 0.1%，抗扰度和电流隔离程度提高
• HS（高速型）：具有极端滤波和转换时间的模块适用于超高速应用；例如 8 通道模拟量模块，无论激活的通道数如何，基本执行时间都是 62.5 μs。

I/O 模块的附件：

• 标签纸：
  可插入到 I/O 模块中（10 张 DIN A4 标签纸，每张标签纸带有 10 个标签，预穿孔，可使用标准激光打印机进行打印；可用颜色： Al 灰）
• 屏蔽连接：
  SIMATIC S7-1500 系统（模拟量模块和工艺模块）提供了一个简易屏蔽连接套件，无需使用工具即可安装。 此套件包含一个 24 V DC 馈电元件、一个屏蔽夹和一个通用屏蔽端子。 该屏蔽端子可用于单根细干线电缆、多根细干线电缆或一根粗干线电缆。 由于对 24 V DC 电源和测量信号进行分离，并且在屏蔽和信号电缆之间具有低阻抗连接，因此可确保较高的 EMC 稳定性和抗干扰性。
• 统一的 40 针前连接器
• I/O 模块的前门或自组装背板总线的 U 型连接器等其它附件

通信

S7-1500 具有不同的通信接口：

• PROFINET IO IRT 接口（2 端口交换机），集成在 CPU 中；
  用于获得确定的响应时间和高设备精度。
• 用于连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统的通信模块（不久提供 PROFINET）
• 用于点到点连接的通讯模块。

CPU 1515 PN 具有一个附加的集成 PROFINET 接口，其具有单独的 IP 地址，例如，用于网络分离。 对于 CPU 1516-3 PN/DP，可通过该集成 PROFIBUS 接口来连接 PROFIBUS 节点。 通过一个 PROFIBUS CM，可方便地对不带集成 PROFIBUS 接口的 CPU 进行扩展。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过集成的 PROFINET 接口连接到 PROFINET IO 总线系统，可实现具有确定响应时间和高精度设备性能的分布式自动化配置。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 处理与集中式 I/O 处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200（通过带有 PROFINET 接口的 CPU）

以下设备可作为普通设备或智能设备来连接：

• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-1200（FW 4.0 或更高版本）
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• ET 200SP CPU 1510SP-1 PN、CPU 1512SP-1 PN
• SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• ET 200 分布式 I/O 设备
• 作为直接按键模块运行的人机界面设备
• 现场设备

PROFIBUS DP 进行过程通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。 通过带有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通讯模块,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

• SIMATIC S7-1500 
  （通过带 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模块的 CPU）
• SIMATIC S7-300 
  (使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC S7-400 
  (使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308
• SIMATIC 505

以下设备可作为普通从站或智能从站来连接：

• 分布式 I/O 设备，例如 ET 200
• 现场设备
• SIMATIC S7-200、S7-1200、S7-300
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP
• SIMATIC S7-400 (只有通过 CP 443-5)
• SIMATIC S7-1500（只能通过 CP/CM 1542-5）

不过，安装有 STEP 7 的编程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板仅使用部分通过 PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。

通过以太网的数据通信

S7-1500 可通过集成 PROFINET 接口或通过通信模块连接到工业以太网总线系统。 可以连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 编程器
• PC、工业 PC
• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统
• 数控
• 机器人控制
• 驱动控制器
• 其它厂商设备

支持的协议：

• TCP/IP
• ISO-on-TCP (RFC1006)
• UDP
• SNMP
• DCP
• LLDP
• HTTP
• HTTPS
• MODBUS TCP

工业以太网通信处理器 CP 1543-1 提供了以下附加功能：

• 1 Gbit 接口
• 支持 IPv6
• 安全性： 通过硬件识别、IP/MAC 访问列表、防火墙、VPN 隧道进行访问保护
• 通过 ISO 协议与 S5 系统通信
• FTP（客户端/服务器）、电子邮件、SNMPv1/v3

通过 PROFIBUS 的数据通信

SIMATIC S7-1500 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 可连接到 PROFIBUS DP 总线系统。可以连接以下设备：

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-1500
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 编程器
• PC、工业 PC
• SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统
• 数控
• 机器人控制
• 驱动控制器
• 其它厂商设备

通过点到点通信模块进行数据通信

通过点到点通信模块，可实现功能强大的点到点连接。 例如，可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
• 扫描仪、条形码阅读器、识别系统
• 机器人控制
• 打印机

支持的协议：

• Freeport： 适用于通用通信的用户可设置报文格式
• 3964(R) 可提高传输可靠性
• Modbus RTU 主站
• Modbus RTU 从站
• USS，通过指令实现

接口性质：

• RS 232 带辅助信号
• RS 422 用于全双工连接
• RS 485 用于半双工和多点连接
• 传输速率为 300 - 115 200 bit/s
• 通过 Sub D 连接器进行连接

提供有大量功能，支持用户的 S7-1500 编程、调试和维护等工作。

• 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
  • 代码生成得到优化，响应时间显著缩短
• 集成技术
  • 通过标准 PLCopen 运动控制块，简便、快速地对运动序列进行编程
  • 方便的诊断和调试工具提供了驱动器调试支持
  • 向组态系统和人机界面自动发送报警消息：简化的故障排除步骤节省了调试时的时间与工作量。
• 等时同步模式
  • 将分布式信号采集、信号传输和程序执行与具有恒定总线循环时间的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环进行同步耦合：
    采集输入信号并进行处理，按固定时间间隔（恒定总线循环时间）将输出信号输出。同时创建了前后一致的部分过程图像。
  • 由于分布式 I/O 以恒定总线循环时间进行同步信号处理，可实现精确可重现的确定过程响应时间
  • 在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-1500 还可执行高速处理操作，并可取得极高的精度和重现性。这意味着可以以稳定的优质产品不断地扩大生产数量。
  • 提供了用于完成运动控制、测量值采集、高速控制等复杂任务的全面组件。
• 集成安全功能
  • 通过密码进行知识保护，防止未经授权而读取和修改程序块（与 STEP 7 相结合）
  • 通过复制保护
    来提高保护程度，防止未经授权而复制程序块：通过复制保护，可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定，以便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： 
    可向用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4，还可以限制与 HMI 设备之间的通信。由于操作保护得到改进，控制器可以检测到组态数据的更改或未经允许的传输。
• 设计与操作
  • 带集成显示屏的 CPU： 
    可方便地分析集中和分布式模块的状态，或不使用编程设备而设置或更改 IP 地址。系统诊断信息和用户报警在显示屏上以普通文本形式显示，有助于快速有效地响应产生的错误消息。菜单和消息文本在显示屏上可以多种语言显示。
• 集成式系统诊断
  • 系统诊断信息在显示屏上以纯文本格式持续显示，TIA Portal，HMI 设备和 web 服务器，包括驱动器中的消息，在CPU停止运行的状态下均有可能。此功能是作为一个系统功能集成在 CPU 固件中，无需由用户单独组态。若配置了新硬件组件，则会自动更新诊断信息。
  • 通过质量信息，直接在用户程序中进行简单快速的诊断：
    通过激活模块的质量信息 (QI)，可直接在用户程序中查询和评估所提供过程值的有效性。此时，访问是通过过程映像并使用简单二进制或加载命令进行的。先决条件是可在 TIA Portal 中对模块进行诊断，并对质量信息进行组态。
• 通过 SIMATIC STEP 7 Professional V12 组态软件进行组态
  • SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平台中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本来编程。 SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直观组态系统。
• 兼容性
  • 移植： 
    与 SIMATIC STEP 7 Professional V12 集成的一个移植工具可帮助从 S7-300/S7-400 切换到 S7-1500 控制器，并自动转换程序代码。无法自动转换的程序代码将会记录下来，并可以手动进行调整。客户支持页面的下载区域中还以独立工具的形式提供了该移植工具。 STEP 7 V11 项目可在兼容模式下继续和 STEP 7 V12 组合使用 。S7-1200 程序也可以通过复制/粘贴手段转移至 S7-1500
• SIMATIC 存储卡（运行 CPU 所需）
  • SIMATIC 存储卡用作插入式装载存储器，或用于更新固件。 STEP 7 项目（包括注释和符号、附加文件或 csv 文件（用于配方和归档））也可存储在 SIMATIC 存储卡上。可通过用户程序和 SIMATIC 存储卡上的系统函数来创建数据块，并存储或读取数据。
• Safety Integrated（S7-1500F 控制器的功能选项）
  • “STEP 7 Safety Advanced”选件包；
    用于对 S7-1500F 控制器的安全相关程序部分进行编程。 
    选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块。STEP 7 Safety Advanced V12 可在 SIMATIC STEP 7 Professional V12 SP1 下运行。
• SIMATIC S7-1500 符合以下国内和国际标准：
  • cULus 认证
  • cULus HAZ-LOC 认证
  • FM 认证
  • ATEX 认证仅限于 24 V，不适用于 230 V
  • CE
  • C-TICK
  • KCC
  • IECEx，仅限 24 V；不适用于 230 V
  • EN 61000-6-4
  • EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
  • EN 61131-2;
  • 可在西门子网站（SIMATIC 客户支持）找到有关 S7-1500 的船舶认证：