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用于基于 PC 自動化的軟控制器

SIMATIC S7-1500 軟控制器用于在 SIMATIC IPC 上實現(xiàn) SIMATIC S7-1500 控制器。

它特別適用于專用機器制造中的控制解決方案，涉及高性能實現(xiàn)復(fù)雜控制任務(wù)、集成 PC 應(yīng)用程序或在一臺設(shè)備上實現(xiàn)多個任務(wù)。

S7-1500 軟控制器是 SIMATIC WinAC RTX 的長期后續(xù)產(chǎn)品。它可提供顯著提高的可用性和系統(tǒng)診斷，可在 TIA Portal 中完成全面組態(tài)。與 S7-1500 控制器一樣，該軟控制器具有集成運動控制功能以及經(jīng)過改進的信息安全機制，適合知識產(chǎn)權(quán)和復(fù)制保護。

• SIMATIC S7-1500 軟控制器用于實現(xiàn)通過 SIMATIC IPC 完成的控制任務(wù)
• 采用創(chuàng)新的實時系統(tǒng)，系統(tǒng)可用性高
• 經(jīng)過改進的專有技術(shù)和復(fù)制保護
• 集成運動控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 集成 Web 器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點的選項
• 通過功能強大的嵌入式 IPC427D 和 IPC477D 為解決方案提供優(yōu)功能
• 可在 SIMATIC IPC627D、IPC827D、IPC677D、IPC647D 和 IPC847D 上運行
• SIMATIC ODK 1500S 用于通過語言 C/C++ 開發(fā)和集成控制功能和應(yīng)用程序

S7-1500 軟控制器執(zhí)行 S7-1500 控制器的功能，作為軟件在 SIMATC IPC 上的 Windows 系統(tǒng)中運行。這樣，SIMATIC IPC 就能用于控制機器設(shè)備。

要通過 PROFINET 或 PROFIBUS 連接分布式 I/O，可以使用 SIMATIC IPC 的集成以太網(wǎng)和 PROFIBUS 接口。另外，CPU 通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動器的能力。

當(dāng)必須使用編程語言 C 或 C++ 來集成特殊自動化功能或需要將 Windows 軟件與軟控制器直接連接時，該軟控制器顯示出特殊優(yōu)勢。

為此，可使用 SIMATIC ODK 1500S 來開發(fā)這種應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可用于接口至 Windows 和 Windows 軟件（例如，數(shù)據(jù)庫、可視化系統(tǒng)或 Windows 文件系統(tǒng)），或用于實時應(yīng)用（例如，算法、控制器）。

標(biāo)準(zhǔn) CPU：

• SIMATIC S7-1500 軟控制器 CPU 1507S

特點	CPU 1507S
程序用工作存儲器，集成	5 MB
數(shù)據(jù)用工作存儲器，集成	20 MB
裝載存儲器	320 MB
命令執(zhí)行時間（Microbox IPC427D，Core i7，1.7 GHz）
位運算	0.001 μs
字運算	0.002 μs
定點運算	0.002 μs
浮點運算	0.006 μs
位存儲器、定時器、計數(shù)器
S7 計數(shù)器/定時器	各 2048
IEC 計數(shù)器	任意（僅受工作存儲器限制）
IEC 定時器	任意（僅受工作存儲器限制）
位存儲器	16 KB
I/O 地址范圍
輸入	32 KB（所有輸入都保存在過程映像中）
輸出	32 KB（所有輸出都保存在過程映像中）
運動
軸數(shù)	多 60
通信
PROFINET	√（通過 PC 接口） 2 x PN，其中 1 個為 PN IO RT
PROFIBUS	√（通過 PC 接口）
Web 器	√

CPU 裝配有：

• 功能強大的處理器： 
  CPU 執(zhí)行每條二進制指令時間僅為 0.045μs 。
• CPU 414-2: 1 MB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 512 KB); 
  CPU 414-3: 2.8 MB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 1.4 MB); 
  CPU 414-3 PN/DP: 2.8 MB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 1.4 MB); 
  快速 RAM 用于執(zhí)行部分用戶程序
• 靈活擴展： 
  高 131072 個數(shù)字量以及 81932 個模擬量輸入/輸出。
• MPI多點接口： 
  通過 MPI，可將多 32 個站連成簡單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之間建立多 32 個連接。
• 模式選擇開關(guān)： 
  波動開關(guān)設(shè)計。
• 診斷緩沖區(qū)： 
  后的故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進行診斷。 可以對輸入數(shù)目進行設(shè)定。
• 實時時鐘： 
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面
• 存儲卡: 
  用于擴展內(nèi)置的裝載存儲器。 存儲在裝載存儲器中的信息包括S7-400參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要2倍的存儲空間。 其結(jié)果是：
  • 內(nèi)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。 可使用 RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口： 
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。 對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程). 
  組合式配置： SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50 170規(guī)范。

CPU 414-3 和 CPU 414-3 PN/DP 還包括：

• 附加模塊插槽： 
  可用IF 964-DP 接口子模板進行連接到PROFIBUS DP主站系統(tǒng)中。

CPU 414-3 PN/DP 另外包括：

• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）：
  • PROFINET I/O，可連接 256 個 IO 設(shè)備
  • PROFINET CBA

• 具有成本的基本類型
• 擴展模塊連接接口，多可編址 24 點數(shù)字量輸入、16 (20) 點數(shù)字量輸出、8 點模擬量輸入和 2 (8) 點模擬量輸出
• 可選擇連接 LOGO!TD 文本顯示（可連接到所有 LOGO!0BA6 基本型）

新的 LOGO!8

• 所有基本單元都配有集成 Web 器
• 外殼寬度與 LOGO! 相同 0BA6 (4 MW)
• 所有基本單元都帶有以太網(wǎng)接口，用于與 LOGO!、SIMATIC 控制器、SIMATIC 面板和 PC 通信
• 采用標(biāo)準(zhǔn)微型 CF 卡

• 繼電器輸出，高輸出電流 10A(不適于 LOGO!24o).
• 內(nèi)置EEPROM存儲器，用于控制程序和設(shè)定值
• 可選程序模塊和組合電池/程序模塊，2 年后備集成實時時鐘。0BA6
• 備份集成的實時時鐘 20 天。
• 內(nèi)置夏令時/冬令時自動調(diào)節(jié)的實時時鐘。
• 8個數(shù)字量輸入，4個數(shù)字量輸出。
• 對于DC12/24V型號，4個輸入作為模擬量輸入(0-10V)；也可作為數(shù)字量輸入。
• 4個輸入可用來高速計數(shù)，高5KHz(只針對于直流型)。
• 擴展模塊連接接口，多可編址 24 點數(shù)字量輸入、16 (20) 點數(shù)字量輸出、8 點模擬量輸入和 2 (8) 點模擬量輸出
• 用于連接到 LOGO!LOGO! 的 TD 文本顯示屏6
• 連接 LOGO!TDE 至 LOGO!8 通過以太網(wǎng)。

6ES7332-5RD00-0AB0模擬量輸出模塊

• 用于開發(fā) S7-1500 軟件控制器的可動態(tài)加載的函數(shù)庫：
  • 借助于 C/C++ 編程語言實現(xiàn)函數(shù)庫。
  • 在 Windows 中或在軟件控制器的實時運行環(huán)境中執(zhí)行庫函數(shù)。
  • 從 PLC 程序直接調(diào)用函數(shù)。
• 供貨范圍內(nèi)包括實時庫函數(shù)的開發(fā)環(huán)境：
• 使用 MS Visual Studio 開發(fā) Windows 庫函數(shù)。
• 自動創(chuàng)建用于調(diào)用庫函數(shù)的函數(shù)塊。
• 通過導(dǎo)入將函數(shù)塊簡便集成在 STEP 7 中。
• 無需專門的語言知識，即可在控制器中方便地使用庫函數(shù)。

SIMATIC ODK 1500S 可為開發(fā) Windows 以及 S7-1500 軟件控制器的實時庫函數(shù)提供支持。典型應(yīng)用包括：

• Windows 庫應(yīng)用程序
  • 與數(shù)據(jù)庫接口
  • 與 Office 應(yīng)用程序等 Windows 程序通信
  • 連接到與應(yīng)用相關(guān)的可視化軟件
  • 實現(xiàn)特定領(lǐng)域的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如 PV02、IEC 61850 等
  • 訪問 Windows 文件系統(tǒng)，例如，用特定文件格式進行訪問
• 實時庫應(yīng)用程序
  • 將現(xiàn)有 C/C++ 算法集成到控制任務(wù)中。
  • 實現(xiàn)閉環(huán)控制器或算法

西門子已經(jīng)為基于 PC 的自動化開發(fā)了豐富的相關(guān)硬件和軟件組件。

重點：可通過 SIMATIC WinAC 實現(xiàn)基于 SIMATIC PC 的控制，而 SIMATIC WinAC 是一種開放、靈活和可靠的控制器，可用于實現(xiàn)基于 PC 的自動化解決方案。

在 PC 上的單一平臺上，可以執(zhí)行所有自動化任務(wù)，如開環(huán)/閉環(huán)控制、HMI 和運動控制。除了典型的 PLC 任務(wù)之外，無論在哪必須處理 PC 應(yīng)用程序，基于 PC 的自動化都是您的。

SIMATIC 基于 PC 的控制

• 擴展了基于 PC 控制器的 SIMATIC S7 控制器家族
• 當(dāng)數(shù)據(jù)處理，通訊，可視化，工藝和控制必須在單個 PC 上實現(xiàn)以節(jié)省空間和提高性能時

型號

• SIMATIC WinAC 軟件 PLC 
  用于需要高靈活性和集成能力的任務(wù)
• SIMATIC WinAC ODK 
  可實現(xiàn)工藝任務(wù) PC 解決方案與 PLC 靈活高性能地結(jié)合。

特性：

• 在安裝有 Windows XP Professional SP2 的標(biāo)準(zhǔn) PC 上運行。
• 編碼和 SIMATIC S7 兼容
  使用 SIMATIC 工業(yè)軟件編程，創(chuàng)建的程序還可用于 SIMATIC S7。
• 使用與辦公應(yīng)用集成的標(biāo)準(zhǔn)接口
• 用于解決方案指定的工藝硬件和軟件集成的開放式接口

CPU 317-2 DP 具有大容量程序存儲器.它可用于集中式I/O結(jié)構(gòu)，也適用于分布式自動化結(jié)構(gòu)。例如，可在生產(chǎn)線上作為一個中央控制器使用，或作為機床控制器使用。

它可以佳地使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用S7-GRAPH進行順序控制編程

另外，CPU 為采用軟件來實現(xiàn)一些簡單的工藝任務(wù)提供了一個理想的平臺，例如：

• 簡單的運動控制
• 使用 STEP 7 塊或運行軟件“標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制” 來實現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的解決方案

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以實現(xiàn)擴展過程診斷。

CPU 317-2 DP 安裝有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進制指令執(zhí)行時間約為 25 ns，每條浮點數(shù)運行指令約為 160ns。CPU 317-2 DP 具有極高的字指令、雙字指令和 32 位定點數(shù)指令處理速度。
• 1 MB 工作存儲器（相當(dāng)于約 340 K 指令）；
  與程序組件執(zhí)行相關(guān)的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴展能力;
  多達 32 個模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI/DP 組合接口；
  個 MPI/DP 集成接口多可以同時建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 32 條連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。通過MPI和“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”可以對32個CPU進行簡單組網(wǎng)。
  該接口可以從 MPI 接口重新設(shè)置為 DP 接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運行。
• PROFIBUS DP 接口:
  CPU 317-2 DP 第2個內(nèi)置接口是一個純粹的 PROFIBUS DP 接口，可用作 DP 主站或 DP 從站?？梢越M建一個高速的、易于處理的分布式自動化結(jié)構(gòu)。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程)。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運行．
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
  限制:兩個接口不能同時作為從站來運行。

CPU 319-3 PN/DP是快速的S7-300 CPU,具有大容量程序存儲器.除了用于集中式I/O外，還可用于分布式自動化結(jié)構(gòu)中。例如，用于生產(chǎn)線上的集中控制器或具有高速處理的機床控制器。

其程序框架特別適用于使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用 S7-GRAPH 進行順序控制編程

因此，該CPU特別適用于通過軟件實現(xiàn)的技術(shù)功能任務(wù)，例如：

• 用Easy Motion Control實現(xiàn)運動控制
• 用STEP 7塊或標(biāo)準(zhǔn)／模塊化PID控制實時軟件解決閉環(huán)控制任務(wù)

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 加強過程診斷能力。

通過CPU內(nèi)置的通訊設(shè)備，無需其它組件即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化解決方案．

CPU 319-3 PN/DP 裝配有：

• 通過附加的ERTEC 400 ASIC實現(xiàn)多處理器系統(tǒng)，滿足PROFINET通訊
• 極高的處理性能和通訊性能
• 2 MB RAM(可存儲約 680 K 條指令)；
  通過擴展RAM執(zhí)行用戶程序，可以顯著提高用戶程序的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴展能力;
  多達 32 個模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI/DP 組合接口；
  第1個內(nèi)置 DP 接口可以多同時建立 32 個與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  MPI 可以通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”與多32個CPU組建簡單的網(wǎng)絡(luò)。
  該接口可從MPI接口重新設(shè)置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• DP 接口；
  第2個內(nèi)置 DP 接口可以多同時建立 32 個與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  DP接口可作為DP主站或DP從站使用。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• 以太網(wǎng)接口；
  CPU 319-3 PN/DP 的第 3 個集成接口是一個基于以太網(wǎng) TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機。它支持下列協(xié)議：
  • S7通訊用于在SIMATIC控制器間進行數(shù)據(jù)通訊
  • PG/OP 通訊，用于通過 STEP 7 進行編程、調(diào)試和診斷
  • 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊
  • 在PROFINET上實現(xiàn)開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊
  • SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設(shè)備進行通訊

西門子PLC高速計數(shù)器的控制字和狀態(tài)字介紹

. 控制字節(jié)

定義了計數(shù)器和工作模式之后，還要設(shè)置高速計數(shù)器的有關(guān)控制字節(jié)。每個高速計數(shù)器均有一個控制字節(jié)，它決定了計數(shù)器的計數(shù)允許或禁用，方向控制（僅限模式0、1和2）或?qū)λ衅渌Ｊ降某跏蓟嫈?shù)方向，裝入當(dāng)前值和預(yù)置值?？刂谱止?jié)每個控制位的說明如表7所示。

2. 狀態(tài)字節(jié)

每個高速計數(shù)器都有一個狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)位表示當(dāng)前計數(shù)方向以及當(dāng)前值是否大于或等于預(yù)置值。每個高速計數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位如表8所示。狀態(tài)字節(jié)的0-4位不用。監(jiān)控高速計數(shù)器狀態(tài)的目的是使外部事件產(chǎn)生中斷，以完成重要的操作。

表7   HSC的控制字節(jié)

表8  高速計數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位

• 用于 S7-400H 和 S7-400F/FH 的 CPU
• 可在 S7-400H 容錯自動化系統(tǒng)中使用
• 可通過 F 運行版授權(quán)作為具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相關(guān)系統(tǒng)中使用
• 組合了 MPI/PROFIBUS DP-主接口，
• 帶有 2 個用于同步模塊的連接插槽

CPU 412-5H 擁有：

• 功能強大的處理器：
  CPU 處理每條二進制指令的時間小于 31.25 ns。
• 1 MB RAM（512 KB 用于程序，512 KB 用于數(shù)據(jù)）；
  裝載存儲器用于存儲 S7-400H F/FH 自動化系統(tǒng)的用戶程序和參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)；高速 RAM 用于用戶程序的順控相關(guān)部分
• 存儲卡：
  用于擴展內(nèi)置裝載存儲器。除程序本身之外，裝載存儲器中所含的信息還包括 S7-400H F/FH 的組態(tài)數(shù)據(jù)，這就是要在存儲器中占據(jù)雙倍空間的原因。其結(jié)果是：
  • 內(nèi)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時保存數(shù)據(jù)）。
• 靈活的擴展選件：
  多達 131,072 點數(shù)字量和 81,932 點模擬量輸入/輸出。
• 組合 MPI/PROFIBUS DP 接口：
  MPI 可用來建立一個 32 個節(jié)點的簡單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以與通信總線（C 總線）上的節(jié)點和 MPI 上的節(jié)點建立多 64 個連接。 
  PROFIBUS-DP主站接口能夠被用來建立一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFIBUS DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實現(xiàn)冗余、分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）：
  支持系統(tǒng)冗余和 MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議）
• 模式選擇開關(guān)：
  撥動開關(guān)設(shè)計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的 120 個報警和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進行診斷。
• 實時時鐘：
  CPU 提供帶日期和時間的診斷報告。