6ES7451-3AL00-0AE0西門子PLCS7-400模塊   6ES7451-3AL00-0AE0西門子PLCS7-400模塊

S4-1500 AI 8：模擬輸入模塊，高速，AI 8x U/I HS, 35mm模塊，不含前連接器

SIMATIC S7-1500可編程控制器 SIMATIC S7-1500帶有多達(dá)3個PROFINET接口。其中，兩個端口具有相同的IP地址，適用于現(xiàn)場級通信；第三個端口具有獨(dú)立的IP地址，可集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。 SIMATIC S7-1500采用模塊化結(jié)構(gòu)，各種功能皆具有可擴(kuò)展性。每個控制器中都包含有以下組件：一個*處理器 (CPU)，用于執(zhí)行用戶程序 ·一個或多個電源 ·信號模塊，用作輸入/輸出 ·以及相應(yīng)的工藝模塊和通信模塊

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SIMATIC S7-1500 中提供一種更為全面的安全保護(hù)機(jī)制，包括*級別、模塊保護(hù)以及通信的完整性等各個方面。“信息安全集成”機(jī)制除了可以確保投資安全，而且還可持續(xù)提高系統(tǒng)的可用性。

專有技術(shù)保護(hù)

加密算法可以有效防范未經(jīng)*的訪問和修改。這樣可以避免機(jī)械設(shè)備被仿造，從而確保了投資安全。

防拷貝保護(hù)

可通過綁定SIMATIC 存儲卡或CPU 的序列號，確保程序無法在其它設(shè)備中運(yùn)行。

這樣程序就無法拷貝，而且只能在的存儲卡或CPU 上運(yùn)行。

訪問保護(hù)

訪問保護(hù)功能提供一種全面的安全保護(hù)功能，可防止未經(jīng)*的項目計劃更改。采用為各用戶組分別設(shè)置訪問密碼，確保具有不同級別的訪問權(quán)限。此外，安全的CP 1543-1 模塊的使用，更是加強(qiáng)了集成防火墻的訪問保護(hù)。

操作保護(hù)

系統(tǒng)對傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，防止對其進(jìn)行未經(jīng)*的訪問。控制器可以識別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設(shè)備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。

SIMATIC S7-1500 中集成有診斷功能，無需再進(jìn)行額外編程。統(tǒng)一的顯示機(jī)制可將故障信息以文本方式顯示在TIA博途、HMI、Web server和CPU 的顯示屏上。

一鍵生成診斷信息

只需簡單一擊，無需額外編程操作，既可生成系統(tǒng)診斷信息。整個系統(tǒng)中集成有包含軟硬件在內(nèi)的所有診斷信息。

統(tǒng)一的顯示機(jī)制

無論是在本地還是通過Web 遠(yuǎn)程訪問，文本信息和診斷信息的顯示都*相同，從而確保所有層級上的投資安全。

接線端子/ LED 標(biāo)簽的1:1 分配

在測試、調(diào)試、診斷和操作過程中，通過對端子和標(biāo)簽進(jìn)行快速便捷的顯示分配，節(jié)省了大量操作時間。

通道級的顯示機(jī)制

發(fā)生故障時，可快速準(zhǔn)確地識別受影響的通道，從而縮短了停機(jī)時間，并提高了工廠設(shè)備的可用性。

TRACE 功能

TRACE 功能適用于所有CPU，不僅增強(qiáng)了用戶程序和運(yùn)動控制應(yīng)用診斷的準(zhǔn)確性，同時還*優(yōu)化了驅(qū)動裝置的性能

SIMATIC S7-1500 中可將運(yùn)動控制功能直接集成到PLC 中，而無需使用其它模塊。通過PLCopen 技術(shù)，控制器可使用標(biāo)準(zhǔn)組件連接支持PROFIdrive 的各種驅(qū)動裝置。此外，SIMATIC S7-1500 還支持所有CPU 變量的TRACE 功能，提高了調(diào)試效率的同時優(yōu)化了驅(qū)動和控制器的性能。TRACE 功能適用于所有CPU，不僅增強(qiáng)了用戶程序和運(yùn)動控制應(yīng)用診斷的準(zhǔn)確性，同時還*優(yōu)化了驅(qū)動裝置的性能。運(yùn)動控制功能通過運(yùn)動控制功能可連接各種模擬量驅(qū)動裝置以及支持PROFIdrive 的驅(qū)動裝置。同時該功能還支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸。

*處理單元 (CPU) 是 SIMATIC S7-1500 的核心組件。它們除了可以執(zhí)行用戶程序，還可用于連接控制器和其它自動化組件。

發(fā)布的產(chǎn)品中包含以下三種 CPU：

CPU-1511-1 PN 適用于中小型應(yīng)用

CPU-1513-1 PN 適用于大中型應(yīng)用

CPU-1516-3 PN/DP 適用于要求較高的大型應(yīng)用和其它通信任務(wù)

標(biāo)準(zhǔn) 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
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 1518F-4 PN/DP具有不同性能范圍的5 種標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1511-1 PN: 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 進(jìn)行分布式配置。
CPU 1513-1 PN: 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 進(jìn)行分布式配置。
CPU 1515-2 PN: 
適用于在程序范圍、網(wǎng)絡(luò)和處理速度方面具有中等/較高要求的應(yīng)用，可通過 PROFINET IO 進(jìn)行分布式配置；可以使用具有單獨(dú) IP 地址的附加集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離。
CPU 1516-3 PN/DP： 
適用于對程序范圍和處理速度具有較高要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 進(jìn)行分布式配置。 附加的集成 PROFINET 接口，具有單獨(dú)的 IP 地址，可用于網(wǎng)絡(luò)分離等。
CPU 1517-3 PN/DP： 
適用于對程序范圍、聯(lián)網(wǎng)和處理速度具有很高要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 進(jìn)行分布式配置。 例如，具備獨(dú)立 IP 地址的其它集成式 PROFINET 接口可以用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離。
CPU 1518-4 PN/DP：
適用于在程序范圍和網(wǎng)絡(luò)方面具有*要求的應(yīng)用，且滿足處理速度方面的*要求。 可通過 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 進(jìn)行分布式配置；可以使用具有單獨(dú) IP 地址的兩個附加集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離。

具有不同性能范圍的2 種標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1516F-3 PN/DP: 
適用于對程序范圍和處理速度具有較中/高要求的應(yīng)用，用于通過帶 PROFIsafe 的 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)分布式配置。
CPU 1518F-4 PN/DP: 
用于對程序作用域和處理速度具備高要求的應(yīng)用，用于通過帶 PROFIsafe 的 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)分布式設(shè)置。附加的集成 PROFINET 接口，具有單獨(dú)的 IP 地址，可用于網(wǎng)絡(luò)分離等。

6ES7 516-3AN00-0AB0 西門子PLC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP：1 MB 程序，5 MB 數(shù)據(jù)；10 ns ；集成 2PN 接口，1 以太網(wǎng)接口，1DP 接口
6ES7 513-1AL00-0AB0 西門子PLC S7-1500 CPU 1513-1 PN：300 KB 程序，1.5 MB 數(shù)據(jù)；40 ns；集成 2PN 接口，
6ES7 511-1AK00-0AB0 西門子PLC S7-1500 CPU 1511-1 PN：150 KB 程序，1 MB 數(shù)據(jù)；60 ns；集成 2PN 接口，

S7-1500 信號模塊

概述

• 一般信息

• 特性和客戶收益

• 技術(shù)數(shù)據(jù)

一般信息

信號模塊或 I/O 設(shè)備組件將控制器和過程連接在一起。控制單元通過相連的傳感器記錄當(dāng)前過程狀態(tài)，并對執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的響應(yīng)。

通過數(shù)字量模塊和模擬量模塊，可以準(zhǔn)確便捷地輸入/輸出特定任務(wù)所需的數(shù)據(jù)。這些模塊既可以直接在 CPU 中進(jìn)行集中式處理，也可以通過 ET200MP I/O 系統(tǒng)進(jìn)行分布式處理。

與S7-1500 CPU 類似，信號模塊同樣可以zui大程度地提升生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率。*的系統(tǒng)性能可確保zui短的響應(yīng)時間。創(chuàng)新的操作機(jī)制可確保安裝過程快速、可靠且無任何故障。

模塊具有高度可擴(kuò)展性，可根據(jù)客戶需求量身定制，降低了成本的同時還提高了生產(chǎn)效率

• 模塊可以具有不同的通道數(shù)量和功能

• 集成更多功能，實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計，減少了變量的使用

• U 型連接器，可自行連接背板總線

• 節(jié)省了安裝空間，安裝導(dǎo)軌上可安裝更多組件

•  

*系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)快速處理并zui大程度確保控制質(zhì)量

• 采用 PROFINET IRT 進(jìn)行循環(huán)同步操作，zui短循環(huán)時間降至 250 µs

• 數(shù)字量輸入模塊，具有 50 µs 的超短輸入延時

• 模擬量模塊，8 通道轉(zhuǎn)換時間低至 125 µs

• 多功能模擬量輸入模塊，具有自動線性化特性，適用于溫度測量和限值監(jiān)測

•  

智能化的產(chǎn)品設(shè)計，降低了機(jī)柜組裝成本

• 所有模塊都可以在 ET200MP I/O 系統(tǒng)中集中和分布使用

• 統(tǒng)一采用 40 針前連接器，適用于所有模塊

• 同一引腳上的信號相同。即，電路圖中宏指令創(chuàng)建后，即可無限次重復(fù)使用，從而避免了接線錯誤

• 集成短接片，簡化了接線操作

• 可擴(kuò)展的電纜存放機(jī)制，為使用厚絕緣層的導(dǎo)線節(jié)省了更多空間

• 預(yù)先設(shè)計的電纜定位槽可在進(jìn)行電氣連接之前實(shí)現(xiàn)直接預(yù)接線

• 采用機(jī)械式插頭連接器編碼模式，可防止插入錯誤和模塊連接錯誤

• 印刷電路接線圖，無需參考文檔即可直接進(jìn)行連接

通信模塊提高了 SIMATIC S7-1500 自動化解決方案的靈活性和功能性。

同時通過連接企業(yè)管理級，使用更多的接口可構(gòu)建更為復(fù)雜的自動化架構(gòu)或進(jìn)行過程優(yōu)化。串行接口可用于連接一個條形碼讀卡器或 RFID 讀卡器，實(shí)現(xiàn)非接觸式數(shù)據(jù)傳輸。

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CM PtP: 通過點(diǎn)到點(diǎn)連接實(shí)現(xiàn)串行通信

4 種通信模塊，可通過串行接口連接自動化組件。

• 可連接舊系統(tǒng)和外部系統(tǒng)

• 可連接數(shù)據(jù)讀卡器或特殊傳感器

• 可集中使用，也可在分布式 ET 200MP I/O 系統(tǒng)中使用

• 帶有各種物理接口，如 RS232、RS422 或者 RS485

• 可預(yù)定義各種協(xié)議，如 3964(R)、Modbus RTU 或 USS

• 可使用基于 Freeport 的應(yīng)用特定協(xié)議 (ASCII)

• 所有模塊使用統(tǒng)一的編程接口

• 診斷報警可用于簡單故障修復(fù)

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CP 1543-1: 帶有安全功能的工業(yè)以太網(wǎng)連接

CP 1543-1 通信模塊憑借其高通信性能，*地拓展了 S7-1500 的應(yīng)用領(lǐng)域。

• 除 CPU 密碼保護(hù)之外，還可通過狀態(tài)檢測防火墻確保工業(yè)以太網(wǎng)連接的安全性

• 可分別組態(tài)本地訪問權(quán)限和遠(yuǎn)程訪問權(quán)限

• 通過電子郵件實(shí)現(xiàn)簡單報警，并通過 FTP(S) 文件傳輸協(xié)議將產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂朴嬎銠C(jī)中

• 靈活集成在基于 *6 的架構(gòu)中

• 支持網(wǎng)絡(luò)分段，可構(gòu)建具有同一 IP 地址的相同設(shè)備

• 可在 TIA 博途中構(gòu)建包含安全功能在內(nèi)的整體項目

• 更多

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CM 1542-5: 高性能的 PROFIBUS 模塊

CM 1542-5 符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158/61784，支持 PROFIBUS DP 主站功能和 PROFIBUS DP 從站功能。通過該模塊，可以將 PROFIBUS 設(shè)備連接到不帶 PROFIBUS 接口的 S7-1500 控制器的CPU 上。

• 使用附加的 PROFIBUS 電纜，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速擴(kuò)展

• 可為單個自動化任務(wù)分隔不同的 PROFIBUS 子網(wǎng)

• 減少了 S7-1500 CPU 中的通信任務(wù)，提高系統(tǒng)性能

• 可連接其他供應(yīng)商提供的 PROFIBUS 從站

• 發(fā)生故障時，網(wǎng)絡(luò)分隔技術(shù)可降低模塊替換成本。

• TIA Portal V12 中，集成了項目規(guī)劃功能

二、舉例

　　下面試通過施耐德電氣公司的一款安全 PLC，來更具體地說明安全PLC與常規(guī)PLC的區(qū)別。

　　2.1 安全PLC與常規(guī)PLC的CPU的差別

　　常規(guī)PLC內(nèi)部CPU 的數(shù)量有一個或多個，它或它們的作用是：執(zhí)行用戶的程序、進(jìn)行I/O的掃描和系統(tǒng)的診斷。但用戶的程序通常就進(jìn)行一次處理，多個CPU的功能是把程序中的 邏輯運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算、通信功能等分擔(dān)實(shí)現(xiàn)，也就是協(xié)作處理。

　　而安全PLC的CPU至少有兩個或多個，兩個CPU的功能是：分別對同一個用戶 程序各自執(zhí)行一次，然后再把兩個結(jié)果放在一起進(jìn)行比較，如果比較的結(jié)果是*的，就輸出這個結(jié)果，如果是不*的，選擇安全的結(jié)果輸出。由此看出，這才是 安全PLC與常規(guī)PLCzui大的不同：冗余+比較。

　　2.2 安全PLC內(nèi)部CPU的結(jié)構(gòu)

　　安全PLC包含2個處理器，每個處理器 在自己的存儲器區(qū)中，執(zhí)行它們自己的安全邏輯，然后在每個周期的結(jié)尾和對方的結(jié)果進(jìn)行比較，每個處理器有它自己獨(dú)立的停機(jī)通道，如果檢測到結(jié)果的不同或有 失效成分，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)停機(jī)，切到安全狀態(tài)。這種雙處理結(jié)構(gòu)被稱為內(nèi)部的二選一結(jié)構(gòu)。

　　安全PLC通常都有兩個處理器，同時進(jìn)行解碼和執(zhí)行。這種差異性提供了失效檢測的下列優(yōu)點(diǎn)：

　　•兩個可執(zhí)行碼獨(dú)自生成，編譯的差異性使得在代碼生成時，容易檢測系統(tǒng)失效。

　　•兩個生成碼由不同的處理器執(zhí)行，因此，CPU能夠在代碼執(zhí) 行時，檢測出系統(tǒng)失效和PLC的隨機(jī)失效。

　　•兩個獨(dú)立的存儲器區(qū)用于兩個處理器，因此，CPU能夠檢測出RAM的隨機(jī)失效，而這在每個掃描 周期的全部RAM檢查時測不出來。

　　這里我們接著引出安全PLC與常規(guī)PLC第二個zui大的不同：隨時+步步進(jìn)行診斷和檢測。這種檢測有的是通 過自身信息進(jìn)行的，稱為自檢;還有的通過對方的信息進(jìn)行檢測，稱為互檢。后面我們還會提到更多的檢測。

　　2. 3 安全PLC CPU中的檢測

　　時鐘測量:在處理器電路中，有兩個不同的振蕩器交叉檢查它們的行為，每個處理器使用一個時鐘檢查另外一個是否運(yùn)行。如果在一 個確定的周期里，檢測到對方?jīng)]有運(yùn)行，CPU就會進(jìn)入安全狀態(tài)。固件每秒鐘會檢查兩個振蕩器的精度。

　　監(jiān)視時鐘：一個硬件和一個固件的監(jiān)視時 鐘檢查PLC的活動和執(zhí)行用戶邏輯的執(zhí)行時間。這和常規(guī)的PLC系統(tǒng)是相同的。

　　序列檢查：序列檢查監(jiān)視CPU操作系統(tǒng)不同部分的執(zhí)行。

　　存儲器檢查：所有靜態(tài)存儲器區(qū)，包括Flash存儲器和RAM，使用循環(huán)冗余碼(CRC)進(jìn)行檢測，并且雙碼執(zhí)行。動態(tài)存儲器區(qū)由雙碼執(zhí)行保護(hù)，周期性 進(jìn)行檢測。在冷啟動時，這些檢測重新進(jìn)行初始化。

　　從上面的分析可以看出，安全PLC的診斷和檢測比常規(guī)的PLC的檢測要多很多，所以相對來 說，硬件和軟件的設(shè)計更復(fù)雜。當(dāng)然，檢測和診斷的范圍也更廣范，更細(xì)致。

　　2.4 安全PLC I/O診斷概述

　　上面我們對安全 PLC的CPU的情況進(jìn)行了一個簡單的分析，下面我們再來看看安全輸入/輸出模塊的情況。

　　所有安全I(xiàn)/O模塊都要執(zhí)行以下兩個診斷功能：

　　•更多的系統(tǒng)層面的診斷，包括了：RAM測試、ROM測試、以及

　　•根據(jù)模塊的類型不同，現(xiàn)場層面的診斷，

　　下面的表格列出了 安全I(xiàn)/O模塊的現(xiàn)場診斷情況：

　　還有，安全PLC要對安全CPU和安全I(xiàn)/O之間的通信進(jìn)行診斷，比如使用CRC校驗(yàn)。因此，不僅 要檢查接收的數(shù)據(jù)是否等于發(fā)送的數(shù)據(jù)，而且要檢查數(shù)據(jù)變化。為了解決擾動問題，比如EMC的影響，它可能瞬間破壞你的數(shù)據(jù)，所以你需要對每個模塊，配置一 個很大的連續(xù)CRC錯誤診斷。

　　上電時診斷：在上電時，I/O模塊執(zhí)行擴(kuò)展的自檢程序，如果測試出現(xiàn)錯誤，模塊被認(rèn)為不健康，輸入輸出全部置 為0。

　　運(yùn)行時的診斷：在系統(tǒng)運(yùn)行時，I/O模塊執(zhí)行自檢程序，輸入模塊檢驗(yàn)是否能夠從傳感器讀取整個范圍的數(shù)據(jù)，輸出模塊對它們的開關(guān)執(zhí)行 脈沖測試，周期小于1ms，在數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出模塊，上電自檢失效和模塊沒有接到外部的24V電源時，模塊不工作。

　　過壓診斷：因?yàn)殡?子元件，從理論上說，電源電壓超過了zui大值時，它們不應(yīng)該工作，所以I/O模塊必須對來自背板的電源電壓進(jìn)行監(jiān)視。

　　下表描述了對電源電壓的 監(jiān)視：

When the lawyer went to the company to negotiate mediation, Dai Cheng still reluctant to let go of the red rock. He bluntly, at the beginning he was really moved by the red rock of the father, but also the need for such a red rock. Although the 'agreement' is indeed a bit 'indenture' flavor, but Huang Hongyan living allowance, dining expenses, accommodation expenses add up, his salary in Zhengzhou city has been regarded as the high class. Faced with this dilemma, the lawyer Dai Zhicheng had to pull it to a back, l the unspeakable secrets of Huang yan. Dai Cheng listen, this just learned that Huang Hongyan bear the psychological pressure. A good man, but suffered such a strange experience, Dai can not help but sigh. Wearing a pat0n the shoulder of a lawyer, he never spoke again. He hid himself in the corner of the company, dialed the phone, and whispered, 'you should have told me that. You are like this, what can I say?. I agree to abolish the previous work agreement. However, I have a small request, you have to do the design0n the handle, and must pass the acceptance, OK?' Red rock promise, just feel a warm current in my heart.