西门子CPU1513-1PN

6ES7513-1AL02-0AB0SIMATIC S7-1500, CPU 1513-1 PN, CENTRAL PROCESSING UNIT WITH WORKING MEMORY 300 KB FOR PROGRAM AND 1.5 MB FOR DATA, 1. INTERFACE: PROFINET IRT WITH 2 PORT SWITCH, 40 NS BIT-PERFORMANCE, SIMATIC MEMORY CARD NECESSARY

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）

S7-1500 如何通过 CP1543-1 组态 Fetch/Write 通信？

描述
通信伙伴通过 Fetch/Write 通信方式就可以直接访问 CPU 的数据块，而该 CPU 无需再调用通信块 (TSEND/TRCV)。 "Fetch/Write" 服务是基于 ISO-on-TCP 协议或者 TCP 协议。

本文讲述如何将 S7-1500 配置成 Fetch/Write 通信的一个服务器通信伙伴。因此 Fetch/Write 访问由S7-1500 的伙伴生成。为此需要一个 CP1543-1 模块。

指导步骤

1. 在软件 STEP 7 Professional V13 (TIA-Portal)中，组态带有 CP1543-1 的 S7-1500，为 CP1543-1 生成一个工业以太网子网。  

2. 打开 S7-1500 的设备视图。

3. 在 S7-1500 的设备视图中，选择 CP 1543-1，将 CP1543-1 的属性显示在巡检窗口中。

4. 在  "General" 属性中，打开 "Options > FETCH/WRITE configuration"。  

5. 使能 "FETCH/WRITE configuration" 该选项。 

6. 采用 ISO-on-TCP 连接或者 ISO 传输链接，可以通过输入 TSAPs 使用 "Fetch" 和 "Write" 服务。  

7. 采用 TCP 连接，可以通过输入端口号使用 "Fetch" 和 "Write" 服务。 

   
   

   图 01
   

8. 在 S7-1500 的设备视图中，选择  CPU，将 CPU 的属性显示在巡检窗口中。

9. 在  "General" 属性中，打开 "Protection“。

10. 在 "Connection mechanisms" 下，使能 "Permit Access with PUT/GET communication from remote partner (PLC, HMI, OPC, …)" 功能。

    
    图 02

通过这些设置，通信伙伴就能连接，举例：TSAP 号为 "Tsap" 或者端口号为 1025。这样就没有必要另外在网络视图中组态一个链接。

FETCH/WRITE 组态提供了 "S7 Addressing operating mode" 选项，如果使能该选项，可以按字节方式寻址；如果不使能该选项，可以按字方式 (S5 Addressing) 寻址。

通讯伙伴访问的数据块不能是优化块访问的方式。打开数据块的属性，在 "属性" 中取消 "优化块访问" 选项。

描述

可以 使用组态控制功能来设置S7-1500控制器或者ET200MP的组态，即可以组态一个的硬件组态配置至 PLC 中，然后在程序中通过控制数据记录的方式，使该设备可在缺少模块或者更改模块排列顺序的情况下继续运行。如果以后更新了缺失的模块，则无需重新组态，也无 需重新加载硬件组态。组态控制功能为用户提供了灵活性，只要实际组态不超过设定的组态，就可以通过使用控制数据记录196进行控制，以指定所需的组 态。

S7-1500中 央机架实现组态控制功能

对于 S7-1500中央机架实现组态控制的要求：

STEP7 Professional V13 或更高版本

CPU S7-1500 固 件版本 V1.5 或更高版本

首先在 TIA 博 途中组态 S7-1500 的 硬件配置。即目前存在的和以后更新硬件所使用的模块，都包含于此硬件组态中。本例中，共组态了 10 个插槽，槽号为 0 至 9，模块依次为 PS25W 24VDC 电源，S7-1516CPU，两个 DI16/DQ16 X24VDC模块，PS25W 24VDC电源，TM Count 2X24V计数模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC模块，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板。

实际安装的硬件依次为：S7-1516CPU，AI 8XU/IRTD/TC 模拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模拟量输出模板，TM Count 2X24V 计 数模板，PS25W 24VDC 电 源，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模 块。即硬件组态和实际硬件组态对应关系如图01 所示：

西门子CPU1513-1PN

图01. 硬件组态与实际组态的对应关系

然 后需要启用 PLC 的 组态控制功能，在硬件组态 CPU 的 属性中，按照菜单命令“属性”->“常规”->“组态控制”下，激活“允许通过用户程序重新组态设备”选项，如图 02 所示：

图02. 激活组态控制功能

接 下来创建一个共享数据块，用来存储将要传送的数据记录。并在启动组织块（本例为 OB100）中对数据块赋值，作用是描述 实际安装的模块与组态之间的关系，规则如下表所示：

表01. 数据记录含义

说 明：

前 四个字节为标头，个字节为块长度（4+ 插 槽数），第二个字节为块 ID（数 据记录号 196），第三 个和第四个字节为版本（S7-1500 对 应为 4 和 0）。

从 第五个字节开始，按照槽号由低到高的顺序，依次描述硬件组态中的模块在实际组态中的位置，组态中的模块在实际中不存在时，向数据块中写入“B#16#FF”。按照以上规则在共享数据 块中建立一个结构，包含有 14 个 字节的数据，如图 03 所 示：

图03. 建立数据块

必 须在启动组织块（本例中为 OB100） 调用“WRREC”指令传 送创建的数据记录。在右侧的指令栏中，按照顺序“扩展指令”-〉“分布式I/O”下找到“WRREC”指令。如果未能在启动 OB（本例为 OB100）中传输有效的控制数据记录， 则 CPU 会从启动模 式返回到停止模式。因此，需要“WRREC”指令执行完才能退出启动组织 块，本例中以功能块“WRREC”的完成信号“Done”为循环指令的结束条件，保证能够 完成数据记录的传输。

对 于S7-1500 CPU，使用硬件标识符 33（作为“WRREC” 指令的“ID”的参数）写 入数据记录，程序如图 04 所 示，其中，参数“WRREC_DONE”、 “WRREC_BUSY” 等是在组织块的接口参数中定义的临时变量：

图04. 在启动组织块中写入数据记录

编 译和程序至 S7-1500 CPU 中， 启动后，S7-1500 CPU 就 可以正确识别中央机架上现有的模板并启动。

注意：

对于在线显示以及诊断缓冲区的显示，都以硬件组 态中的组态显示，而不是实际的组态。

实现 S7-1500 中央机架的组态控制 时，不能有通信处理器 CP/CM（包 括点对点通信模板）。

系统电源模块（PS）也遵从组态控制，但是不建议对插槽 0 的系统电源模块进行组态控制。

ET200MP 实现组态控制功能

固件版本 V2.0 以上的 IM155-5 PN ST 接口模板 或 IM155-5 PN HF 接 口模板支持组态控制功能。

首先在 TIA 博途中组态硬件配置，即以 后所能使用到模板都包含在这个组态中。本例中控制器为315-2PN DPCPU。ET200 MP 分布式 I/O 中共组态了 11 个模板，分别位于插槽 0~10 中，模 块依次为 PS25W 24VDC 电 源，IM 155-5 PN ST 接 口模板，TM Count 2X24V 计 数模板，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模 块，PS25W 24VDC 电 源，两个 DI16/DQ16 x 24VDC 模 块，CM PTP RS422/485 通 信模板。

实际安装的硬件依次为：PS25W 24VDC 电源，IM 155-5 PN ST 接口模 板，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板，TM Count 2X24V 计 数模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模 块，CM PTP RS422/485 通 信模板。即硬件组态和实际硬件组态对应关系如图05 所示：

图05. 最 大硬件组态与实际组态中的对应关系

然后启用组态控制功能，选择 ET200MP 接口模板的“属性” -〉“常规”-〉“模块参数”->“常规”中，启用“允许通过用户程序重新组态设备”功能，如图06 所示：

 图06. 激活组态控制 功能

然后新建一个共享数据块，用来存储要传送的数据记录，数据记录中的 数据规则如表02 所 示：

表02. 数据记录含义

说明：

前 四个字节为标头，个字节为块长度（4+ 插 槽数 -1，这是因为接口模板不需要作任何操作，所以数据记录中没有接口模板的描述），第二个字节为块 ID（数据记录号 196），第三个和第四个字节为版本（IM 155-5 PN 接口模板对应为 3 和 0）。

从 第五个字节开始，按照槽号由低到高的顺序，依次描述硬件组态中的模块在实际组态中的位置，组态中的模块在实际中不存在时，向数据块中写入“B#16#7F”。接口模板不需要作任何设 置。按照以上规则在共享数据块中建立一个结构，包含有14 个字节的数据，如图07 所示：

图07. 建立数据块

在 OB1 中调用“WRREC”指令传送创建的数据记录。在右 侧的指令栏中，按照顺序“扩展指令”-〉“分布式I/O”下找到“WRREC”指令。在S7-300/400 作为控制器时，使用ET200MP 接口模块的诊断地址作为“WRREC”指令接口参数“ID”的实参。当控制器为 S7-1500 时，使用 ET200MP 接口模板的名称为“IO_device_2[Head]”所对 应的硬件标识符作为“WRREC”指令接口参数“ID”的实参。程序如图08 和图09 所示，其中，参数“WRREC_DONE”、“WRREC_BUSY”等是在位存储区中定 义的变量：

图08. 315CPU 中将实际的配置对 应的数据记录写入数据块

图09. 315CPU 调 用“WRREC”写入数据 记录 本例中的控制器为 S7-315CPU，使用 ET200MP 接口模板的诊断地址“2042”，即“DW#16#7FA”作为功能块“WRREC” 指令“ID”参数的实参。

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

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