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西门子CPU1513-1PN

发布时间：2018/4/23 9:08:00

西门子CPU1513-1PN

6ES7513-1AL01-0AB0SIMATIC S7-1500， CPU 1513-1 PN， 中央处理器，带 主存储器 300 KB 用于 程序及 1.5MB 用于数据， 第 1 个接口：PROFINET IRT 带双端口交换机， 40 ns 比特性能表现， 需要 SIMATIC 存储卡

概述

  • 适用于具有中等要求的应用的 CPU，用于 S7-1500 控制器产品系列中的程序/数据存储

  • 具有高处理速度，适用于二进制和浮点运算

  • 在具有集中式和分布式 I/O 的生产线上作为集中式控制器使用

  • PROFINET IO IRT 接口，带 2 端口交换机

  • PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上运行分布式 I/O

  • 用于连接 CPU 作为 SIMATIC 或 非西门子 PROFINET I/O 控制器下的 PROFINET 设备的 PRIFINET 智能设备

  • OPC UA 服务器（数据访问）作为运行时选件，可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/系统

  • 等时同步模式

  • 集成运动控制功能，用于控制速度控制轴和定位轴，支持外部编码器，凸轮/凸轮轨道和探头

  • 用于诊断集成 Web 服务器，带有创建用户定义的 Web 站点的选项

注：

SIMATIC 存储卡（用来运行 CPU）

应用

The CPU 1513-1 PN is the CPU with a medium program and data memory for applications that also contain distributed automation structures alongside central I/O. It can be used as a PROFINET IO controller or as distributed intelligence (PROFINET I-Device). The integrated PROFINET IO IRT interface is designed as 2-port switch so that a linear topology can be set up in the system. In addition, the CPU offers comprehensive control functionalities as well as the ability to connect drives via standardized PLC-open blocks.

设计

The CPU 1513-1 PN 的特点：

  • 功能强大的处理器：
    该 CPU 的单条二进制命令的命令执行时间可低至 40 ns。

  • 大容量工作存储器：
    300KB，用于程序；1.5 MB，用于数据

  • 采用 SIMATIC 存储卡作为加装存储器；
    允许实现例如数据日志和归档等其它功能

  • 灵活的扩展功能：
    单层组态最多可支持 32 个模块（CPU + 31 个模块）

  • 显示器的功能为：

    • 显示概览信息，例如，集成接口的 IP 地址、站名称、别名称、位置名称等。

    • 显示器以及诊断确认和用户消息

    • 模块信息显示

    • 显示设置

    • 显示可由用户定义的徽标

    • IP 地址设置

    • 日期和时间设置

    • 选择操作模式

    • 复位 CPU 至出厂设置

    • 项目的备份与恢复

    • 禁用/启用显示屏

    • 启用保护级别

  • PROFINET IO IRT 接口用于通过 PROFINET 进行分布式 I/O 连接

功能

  • 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

    • 由于背板总线速度显著提高，CPU 的响应时间缩短

    • 功能强大的网络连接：
      每个 CPU 均标配PROFINET IO IRT（2 端口交换机）标准接口。

  • 集成技术

    • 通过标准化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器

    • 支持速度控制轴和定位轴以及外部编码器，各轴之间可实现位置的传动，凸轮/凸轮轨道和探头

    • 追踪功能适用于所有 CPU 标签，既适用于实时诊断，也适用于偶发错误检测；还可通过 CPU的网页服务器来调用

    • 全面的控制功能，例如，通过便于组态的块可自动优化控制参数实现控制质量

  • 集成安全功能

    • 通过密码进行知识保护，防止未经授权读取和修改程序块

    • 通过复制保护，可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号：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：
      与 HMI 设备的通信也会受到限制。

    • 操作保护：
      控制器可以识别工程组态数据的更改和未授权传输。

  • 设计与操作

    • 显示概览信息：
      例如，站名称，工厂标识符，位置名称，诊断信息，模块信息，显示设置。

    • 显示器上可能的操作：
      设置 CPU 或所连接以太网通信处理器的地址、设置日期和时间、选择 CPU 的操作模式、复位 CPU 至默认设置、禁用/启用显示器、激活保护等级，确认消息，备份和恢复项目。

  • 集成系统诊断

    • 显示屏上、TIA 博途中、HMI 设备上以及 Web 服务器上以纯文本形式一致显示系统诊断信息（甚至能显示来自变频器的消息），即使 CPU 处于停止模式也会进行更新。

    • 集成在 CPU 的固件中，无须进行特殊组态

  • SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)

    • 用作插入式装载存储器，或用于更新固件。

    • 还可用于存储附加文档或 csv 文件（用于配方和归档）

    • 通过用户程序的系统函数创建数据块实现数据存储/读取

  • 数据记录（归档）和配方

    • 配方和归档以 csv 文件保存在 SIMATIC 存储卡中；
      便于使用 Office 工具或通过 web 服务器，访问工厂运行数据

    • 通过网页浏览器或 SD 读卡器，可方便地访问机器的组态数据（与控制器之间的双向数据交换）

  • 编程

    • 使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本进行编程

    • 用于从 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具；可基本上自动转换程序代码。记录不可转换的代码，并可以手动进行调整。

    • STEP 7 V11 项目可在兼容模式下继续和 STEP 7 V12 组合使用 。

    • S7-1200 程序可通过复制/粘贴手段转移至 S7-1500

将 TS 适配器单元安装在 DIN 导轨上

先决条件： 必须已将 TS 适配器和 TS 模块连接在一起，且必须已安装 DIN 导轨。


提示

如果垂直安装 TS 单元或在剧烈振动环境中进行安装，TS 模块可能与 TS 适配器断开连接。 在 DIN 导轨上使用端盖 8WA1808 以确保模块保持连接状态。


列表: 安装和拆卸 TS 适配器

任务

步骤

 

安装：

  1. 将连有 TS 模块的 TS 适配器 ① 挂在 DIN 导轨 ② 上。

  2. 向后旋转单元，直到咬合为止。

  3. 推入每个模块上的 DIN 导轨卡夹，将各个模块固定在导轨上。

拆卸：

  1. 从 TS 适配器下方卸下模拟电缆和以太网电缆。

  2. 断开 TS 适配器的电源。

  3. 用螺丝刀松开两个模块上的导轨卡夹。

  4. 向上旋转单元，将其从导轨上卸下。


 

警告

安装或拆卸 TS 适配器的安全要求。

断开单元的电源之前，先卸下模拟电缆和以太网电缆以断开 TS 适配器的接地连接。 不遵守本预防措施可引发意外的设备操作，进而导致死亡、人员重伤和/或财产损失。

安装或拆卸 TS 适配器过程中请始终遵守上述要求。

将 TS 适配器安装到面板上

先决条件： 必须已连接 TS 适配器和 TS 模块。

  1. 沿箭头方向将连接滑块 ① 朝 TS 适配器和 TS 模块的后方推，直至其咬合。

  2. 用螺钉将 TS 适配器和 TS 模块固定到指定安装墙上标有 ② 的位置。

下图为 TS 适配器的后视图，在两个位置都有连接滑块 ①：


西门子CPU1513-1PN

①

连接滑块

②

墙式安装用的钻孔

接线准则

所有电气设备的正确接地和接线非常重要，因为这有助于确保实现系统运行以及为您的应用和 S7-1200 提供更好的电噪声防护。请参考查看 S7-1200 的接线图。

先决条件

在对任何电气设备进行接地或者接线之前，请确保设备的电源已经断开。 同时，还要确保已关闭所有相关设备的电源。

确保在对 S7-1200 和相关设备接线时遵守所有适用的电气规程。 请根据所有适用的国家和地方标准来安装和操作所有设备。 请联系当地的管理机构确定哪些规范和标准适用于您的具体情况。

 

警告

安装已上电的 S7-1200 或相关设备或者为这些设备接线可能会导致电击或意外设备操作。

如果在安装或拆卸过程中没有断开 S7-1200 或相关设备的所有电源，则可能会由于电击或意外设备操作而导致死亡、人员重伤和/或财产损失。

务必遵守适当的安全预防措施，确保在尝试安装或拆卸 S7-1200 或相关设备前断开 S7-1200 的电源。


在您规划 S7-1200 系统的接地和接线时，务必考虑安全问题。 电子控制设备（如 S7-1200）可能会失灵和导致正在控制或监视的设备出现意外操作。 因此，应采取一些独立于 S7-1200 的安全措施以防止可能的人员受伤或设备损坏。

 

警告

控制设备在不安全情况下运行时可能会出现故障，从而导致受控设备的意外运行。

这种意外操作可能会导致死亡、人员重伤和/或财产损失。

应使用紧急停止功能、机电超控功能或其它独立于 S7-1200 的冗余安全功能。


绝缘准则

S7-1200 交流电源和 I/O 与交流电路的边界经过设计，经验证可以在交流线路电压与低压电路之间实现安全隔离。根据各种适用的标准，这些边界包括双重或加强绝缘，或者基本绝缘加辅助绝缘。跨过这些边界的组件（例如，光耦合器、电容器、变压器和继电器）已通过安全隔离。仅采用交流线路电压的电路才与其它电路实现安全隔离。24 V DC 电路间的隔离边界仅起一定作用，不应依赖于这些边界提供安全性。

根据 EN 61131-2，集成有交流电源的 S7-1200 的传感器电源输出、通信电路和内部逻辑电路属于 SELV（安全超低电压）电路。

要维持 S7-1200 低压电路的安全特性，到通信端口、模拟电路以及所有 24 V DC 额定电源和 I/O 电路的外部连接必须由合格的电源供电，该电源必须满足各种标准对 SELV、PELV、2 类、限制电压或受限电源的要求。

 

警告

若使用非隔离或单绝缘电源通过交流线路给低压电路供电，可能会导致本来应当可以安全触摸的电路上出现危险电压，例如，通信电路和低压传感器线路。

这种意外的高压可能会引起电击而导致死亡、人员重伤和/或财产损失。

只应当使用合格的高压转低压整流器作为可安全接触的限压电路的供电电源。


S7-1200 的接地准则

将应用设备接地的方式是确保 S7-1200 和相关设备的所有公共端和接地连接在同一个点接地。 该点应该直接连接到系统的大地接地。

所有地线应尽可能地短且应使用大线径，例如，2 mm2 (14 AWG)。

确定接地点时，应考虑安全接地要求和保护性中断装置的正常运行。

S7-1200 的接线准则

规划 S7-1200 的接线时，应提供一个可同时切断 S7-1200 CPU 电源、所有输入电路和所有输出电路电力供应的隔离开关。请提供过流保护（例如，熔断器或断路器）以限制电源线中的故障电流。考虑在各输出电路中安装熔断器或其它电流限制器提供额外保护。

为所有可能遭雷电冲击的线路安装合适的浪涌抑制设备。有关详细信息，请参阅“一般技术数据”部分中的

避免将低压信号线和通信电缆铺设在具有交流线和高能量快速开关直流线的槽中。始终成对布线，中性线或公共线与火线或信号线成对。

使用尽可能短的电线并确保线径适合承载所需电流。

导线和电缆因具有高于 S7-1200 周围的环境温度 30 °C 的温度等级（例如，针对 55 °C 的环境温度，应采用温度等级至少为 85 °C 的电缆）。应从特定电路图额定值和安装环境来确定其它导线类型和材料要求。

使用屏蔽线以便地防止电噪声。通常在 S7-1200 端将屏蔽层接地能获得效果。应使用与电缆屏蔽层相连的连接器将通信电缆屏蔽层接地至 S7-1200 通信连接器外壳，或将通信电缆屏蔽层与单独的接地端相连。应围绕屏蔽层使用夹子或铜带来提供较大的接地点连接表面，将其它电缆屏蔽层接地。

在给通过外部电源供电的输入电路接线时，应在电路中安装过流保护装置。由 S7-1200 的 24 V DC 传感器电源供电的电路不需要外部保护，因为该传感器电源的电流已经受到限制。

所有 S7-1200 模块都有供用户接线的可拆卸连接器。要防止连接器松动，请确保连接器固定牢靠并且导线被牢固地安装到连接器中。

为了有利于防止安装中出现意外的电流，S7-1200 在某些点提供绝缘边界。在您规划系统的接线时，应考虑这些绝缘边界。有关所提供的绝缘程度和绝缘边界位置的信息，请参见。采用交流线路电压的电路与其它电路实现安全隔离。24 V DC 电路间的隔离边界仅起一定作用，不应依赖于这些边界提供安全性。

下表总结了 S7-1200 CPU、SM 和SB 的接线规则。

列表: S7-1200 CPU、SM 和SB 的接线规则

适用的接线规则...

CPU 与 SM 连接器

SB 连接器

软绞线的可连接导线横截面

2 mm2 到 0.3 mm2（14 AWG 到 22 AWG）

1.3 mm2 到 0.3 mm2（16 AWG 到 22 AWG）

每个连接的导线数

1 根或 2 根导线，总横截面为 2 mm2

1 根或 2 根导线，总横截面为 1.3 mm2

剥线长度

6.4 mm

6.3 到 7 mm

拧紧扭矩*（值）

0.56 N·m（5 英寸·磅）

0.33 N·m（3 英寸·磅）

工具

2.5 到 3.0 mm 一字螺丝刀

2.0 到 2.5 mm 一字螺丝刀

* 为避免损坏连接器，小心不要将螺丝拧得过紧。


提示

绞线上的端头或末端套管会降低散丝导致短路的风险。长度超过建议剥线长度的端头应包括一个绝缘环以避免因导线侧向移动而导致的短路。裸导线的横截面积限制也适用于端头。


灯负载的使用准则

由于接通浪涌电流大，灯负载会损坏继电器触点。 该浪涌电流通常是钨灯稳态电流的 10 到 15 倍。 对于在应用期间将进行大量开关操作的灯负载，建议安装可更换的插入式继电器或浪涌限制器。

感性负载的使用准则

将抑制电路与感性负载配合使用，以在控制输出断开时限制电压升高。抑制电路可保护输出，防止通过感性负载中断电流时产生的高压瞬变导致其过早损坏。

此外，抑制电路还能限制开关感性负载时产生的电噪声。抑制能力差的感性负载产生的高频噪声会中断 PLC 的运行。配备一个外部抑制电路，使其从电路上跨接在负载两端并且在位置上接近负载，这样对降低电气噪声最有效。

S7?1200 的 DC 输出包括内部抑制电路，该电路足以满足大多数应用对感性负载的要求。由于 S7?1200 继电器输出触点可用于开关直流或交流负载，所以未提供内部保护。

一种良好的抑制解决方案是使用接触器或其它感性负载，制造商为这些感性负载提供了集成在负载设备中的抑制电路，或将抑制电路作为可选附件提供。但是，一些制造商提供的抑制电路可能不适合您的应用。为获得的噪声消减和触点寿命，可能还需要额外的抑制电路。

对于交流负载，可将金属氧化物变阻器 (MOV) 或其它电压钳制设备与并联 RC 电路配合使用，但不如单独使用有效。不带并联 RC 电路的 MOV 抑制器通常会导致出现高达钳位电压的显著高频噪声。

良好的受控关断瞬变的振铃频率不超过 10 kHz，小于 1 kHz。交流线路的峰值电压对地应在 +/- 1200 V 的范围内。使用 PLC 内部抑制的直流负载的负峰值电压比 24 V DC 电源电压低大约 40 V。外部抑制应将瞬变限制在 36 V 电源范围内，以卸载内部抑制。


提示

抑制电路的有效性取决于具体应用，必须验证其是否适合您的具体应用。确保所有组件的额定值均正确，并使用示波器观察关断瞬变。


用于开关 DC 感性负载的 DC 或继电器输出的典型抑制电路

 

在大多数应用中，在直流感性负载两端增加一个二极管 (A) 就可以了，但如果您的应用要求更快的关闭时间，则建议再增加一个稳压二极管 (B)。请确保正确选择稳压二极管，以适合输出电路中的电流量。

①

1N4001 二极管或同等元件

②

8.2 V 稳压二极管（直流输出），
36 V 稳压二极管（继电器输出）

③

输出点

④

M，24 V 参考

用于开关 AC 感性负载的继电器输出的典型抑制电路

 

请确保金属氧化物变阻器 (MOV) 的工作电压至少比额定线电压高出 20%。

选择为脉冲应用推荐的脉冲级非感性电阻和电容（通常为金属薄膜型）。确认元件满足平均功率、峰值功率和峰值电压要求。


①

关于 C 值，请参见表格

②

关于 R 值，请参见表格

③

输出点

如果自行设计抑制电路，下表给出了一系列交流负载的建议电阻值和电容值。这些值是理想元件参数下的计算结果。表中的 I rms 指满载时负载的稳态电流。

列表: 交流抑制电路电阻和电容值

感性负载

抑制值





I rms

230 V AC

120 V AC

电阻

电容


A

VA

VA

Ω

W（功率额定值）

nF

0.02

4.6

2.4

15000

0.1

15

0.05

11.5

6

5600

0.25

470

0.1

23

12

2700

0.5

100

0.2

46

24

1500

1

150

0.5

115

60

560

2.5

470

1

230

120

270

5

1000

2

460

240

150

10

1500

表中的值满足的条件： 
关断瞬变阶跃 < 500 V
电阻峰值电压 < 500 V
电容峰值电压 < 1250 V
抑制电流 < 负载电流的 8% (50 Hz)
抑制电流 < 负载电流的 11% (60 Hz)
电容 dV/dt < 2 V/μs
电容脉冲功耗：∫(dv/dt)2 dt < 10000 V2/μs
谐振频率 < 300 Hz
电阻功率对应于 2 Hz 开关频率
假设典型感性负载的功率因数为 0.3

差分输入和输出准则

差分输入和输出与标准输入和输出不同。 每个差分输入和输出都有两个引脚。 要判断差分输入或输出是开启还是关闭，可测量这两个引脚之间的电压差。

S7300电源模板

6ES7307-1BA00-0AA0

6ES7307-1EA00-0AA0

6ES7307-1KA01-0AA0

CPU

6ES7312-1AE13-0AB0

6ES7312-5BE03-0AB0

6ES7313-5BF03-0AB0

6ES7313-6BF03-0AB0

6ES7313-6CF03-0AB0

6ES7314-1AG13-0AB0

6ES7314-6BG03-0AB0

6ES7314-6CG03-0AB0

6ES7315-2AG10-0AB0

6ES7315-2EH13-0AB0

6ES7317-2AJ10-0AB0

6ES7317-2EK13-0AB0

6ES7318-3EL00-0AB0

内存卡

6ES7 953-8LF20-0AA0

6ES7 953-8LG11-0AA0

6ES7 953-8LJ20-0AA0

6ES7 953-8LL20-0AA0

6ES7 953-8LM20-0AA0

6ES7 953-8LP20-0AA0

开关量模板

6ES7 321-1BH02-0AA0

6ES7 321-1BH10-0AA0

6ES7 321-1BH50-0AA0

6ES7 321-1BL00-0AA0

6ES7 321-7BH01-0AB0

6ES7 321-1EL00-0AA0

6ES7 321-1FF01-0AA0

6ES7 321-1FF10-0AA0

6ES7 321-1FH00-0AA0

6ES7 321-1CH00-0AA0

6ES7 321-1CH20-0AA0

6ES7 322-1BH01-0AA0

6ES7 322-1BH10-0AA0

6ES7 322-1CF00-0AA0

6ES7 322-8BF00-0AB0

6ES7 322-5GH00-0AB0

6ES7 322-1BL00-0AA0

6ES7 322-1FL00-0AA0

6ES7 322-1BF01-0AA0

6ES7 322-1FF01-0AA0

6ES7 322-5FF00-0AB0

6ES7 322-1HF01-0AA0

6ES7 322-1HF10-0AA0

6ES7 322-1HH01-0AA0

6ES7 322-5HF00-0AB0

6ES7 322-1FH00-0AA0

6ES7 323-1BH01-0AA0

6ES7 323-1BL00-0AA0

模拟量模板

6ES7 331-7KF02-0AB0

6ES7 331-7KB02-0AB0

6ES7 331-7NF00-0AB0

6ES7 331-7NF10-0AB0

6ES7 331-7HF01-0AB0

6ES7 331-1KF01-0AB0

6ES7 331-7PF01-0AB0

6ES7 331-7PF11-0AB0

6ES7 332-5HD01-0AB0

6ES7 332-5HB01-0AB0

6ES7 332-5HF00-0AB0

6ES7 332-7ND02-0AB0

6ES7 334-0KE00-0AB0

6ES7 334-0CE01-0AA0

附件

6ES7 365-0BA01-0AA0

6ES7 360-3AA01-0AA0

6ES7 361-3CA01-0AA0

6ES7 368-3BB01-0AA0

6ES7 368-3BC51-0AA0

6ES7 368-3BF01-0AA0

6ES7 368-3CB01-0AA0

6ES7 390-1AE80-0AA0

6ES7 390-1AF30-0AA0

6ES7 390-1AJ30-0AA0

6ES7 390-1BC00-0AA0

6ES7 392-1AJ00-0AA0

6ES7 392-1AM00-0AA0

6ES7 392-1BM01-0AA0

功能模板

6ES7 350-1AH03-0AE0

6ES7 350-2AH00-0AE0

6ES7 351-1AH01-0AE0

6ES7 352-1AH02-0AE0

6ES7 355-0VH10-0AE0

6ES7 355-1VH10-0AE0

6ES7 355-2CH00-0AE0

6ES7 355-2SH00-0AE0

6ES7 338-4BC01-0AB0

6ES7 352-5AH00-0AE0

6ES7 352-5AH00-7XG0

通讯模板

6ES7 340-1AH02-0AE0

6ES7 340-1BH02-0AE0

6ES7 340-1CH02-0AE0

6ES7 341-1AH01-0AE0

6ES7 341-1BH01-0AE0

6ES7 341-1CH01-0AE0

6ES7 870-1AA01-0YA0

6ES7 870-1AB01-0YA0

6ES7 902-1AB00-0AA0

6ES7 902-1AC00-0AA0

6ES7 902-1AD00-0AA0

6ES7 902-2AB00-0AA0

6ES7 902-2AC00-0AA0

6ES7 902-2AG00-0AA0

6ES7 902-3AB00-0AA0

6ES7 902-3AC00-0AA0

6ES7 902-3AG00-0AA0

6GK7 342-5DA02-0XE0

6GK7 342-5DF00-0XE0

6GK7 343-5FA01-0XE0

6GK7 343-1EX30-0XE0

6GK7 343-1EX21-0XE0

6GK7 343-1CX00-0XE0

6GK7 343-1CX10-0XE0

6GK7 343-1GX20-0XE0

6GK7 343-1GX21-0XE0

6GK7 343-1HX00-0XE0

6GK7 343-2AH00-0XA0

6ES7971-1AA00-0AA0

6ES7971-5BB00-0AA0

6ES7314-6EH04-0AB0

西门子CPU1513-1PN

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