西门子S7-1500 ET 200MP 自动化系统选型手册 接线图

2018年7月8日11:23:35 发表评论 3,938 阅读
S71500ET 200MP自动化系统

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本文档的用途

本文档中将介绍有关 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统组态、安装、接线和调试的重要信息。

所需基本知识

要理解本文档,需具备自动化工程组态基本知识。

本文档的适用性

本文档适用于 SIMATIC S7-1500 和 SIMATIC ET 200MP 系列的所有产品。

约定

STEP 7:在本文档中,将使用“STEP 7”指代组态与编程软件“STEP 7 (TIA Portal)”的所有版本。

另请注意以下注意事项: 说明

这些注意事项包含有关本文档中所述产品、产品操作或文档中应特别关注部分的重要信息。

文档所包含的内容

前言 3

  • 文档指南 13
  • 新属性/功能 18
  • 系统概述 22
    • SIMATICS7-1500 自动化系统概述 22
      • SIMATIC自动化系统 22
      • SIMATIC自动化系统间的不同之处 24
      • SIMATICS7-1500 和 ET 200MP 的应用领域 26
      • 工厂组件与自动化层级 27
      • 可扩展性 28
      • 属性和功能概述 30

3.2 组态 33

  • SIMATICS7-1500 自动化系统的组态 33
  • 分布式I/O 系统 SIMATIC ET 200MP 的组态 34
  • 使用SIMATIC S7-1500 组态故障安全系统 37

3.3 组件 40

  • CPU 45
    • 各CPU 的功能特性 46
    • CPU的技术规范 48
    • Web 服务器 52
    • 安全性 53
    • 信息安全 55

3.4.6 诊断 56

3.4.7 跟踪 58

  • SIMATICS7-1500 I/O 设备的接口模块 60
  • 输入和输出模块 62
    • 正确选择相应I/O 设备 64
    • 数字量输入模块 65
    • 数字量输出模块 67
    • 故障安全数字量模块 70
    • 模拟量输入模块 72
    • 模拟量输出模块 75

3.7 通信 77

  • 通信接口 77
  • 通信模块/处理器 78
  • 通过故障安全型模块进行安全相关通信 81
  • 工艺功能 82
    • 运动控制 82
    • PID控制 87
    • 紧凑型CPU 的工艺功能 88
    • 计数、测量和定位工艺功能模块 89
    • 基于时间的IO 工艺功能模块 90
    • 称重工艺的工艺模块 91

3.9 电源 93

3.10 连接元件和系统接线 96

3.11 软件 98

  • TIAPortal 98
  • TIASelection Tool 99
  • SIMATICAutomation Tool 99
  • SINETPLAN 100
  • PRONETA 100
  • SIMATICS7 应用程序 100
  • 应用规划 101
    • 硬件配置 101
      • S7-1500 自动化系统的硬件配置 101
      • 带有PROFINET 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置 103
      • 带有PROFIBUS 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置 105
    • 系统电源和负载电源 106
      • 系统电源的用途 108
      • 在第一个电源段中使用系统电源的特殊注意事项 110
      • 使用电源PS 60W 24/48/60VDC HF 时的特殊要求 112
    • 供电平衡计算 115
    • 负载电源的用途 118

5 安装 119

  • 基本知识 119
  • 安装安装导轨 121
  • 安装系统电源 125
  • 安装负载电流电源 127
  • 安装CPU 129
  • 安装接口模块 131
  • 安装I/O 模块 133

6 接线 135

  • 操作规则和规定 135
  • 有关操作带有故障安全模块的S7-1500/ET 200MP 的更多规则和规定 137
    • 故障安全模块的安全功能特低电压(SELV) 137
    • 故障安全模块的传感器和执行器要求 138
    • 数字量输入/输出信号的电容串扰 140
  • 通过接地馈电系统运行 140
  • 电气配置 143
  • 接线规则 146
  • 连接电源电压 151
  • 连接系统电源和负载电流电源 153
  • 连接CPU/接口模块和负载电源 155
  • 连接通信接口 157
  • I/O模块的前连接器 157
    • 对不带屏蔽触点元件的I/O 模块的前连接器接线 159
    • 对带屏蔽端子元件的I/O 模块的前连接器接线 161
    • 将前连接器接入最终位置 168
  • 标记I/O 模块 170

6.11.1 标签条 170

6.11.2 可选标记 171

7 组态 172

  • 组态CPU 173
    • 读取组态 173
    • 地址分配 179

7.1.2.1 寻址 - 概述 179

  • 对数字量模块进行寻址 181
  • 对模拟量模块进行寻址 183
  • 过程映像和过程映像分区 185
    • 过程映像- 概述 185
    • 向OB 分配过程映像分区 186
    • 在用户程序中更新过程映像分区 187
  • 组态ET 200MP 分布式 I/O 系统 188
  • 使用SIMATIC Safety 为故障安全模块指定 PROFIsafe 地址 189
  • 程序执行的基本知识 190
    • 事件和OB 190
    • CPU的过载特性 193
    • 异步指令 194

9 保护 207

  • 保护功能概述 207
  • 组态CPU 的访问保护 208
  • 使用显示屏组态其它访问保护 212
  • 使用用户程序设置其它访问保护 213
  • 专有技术保护 213
  • 防拷贝保护 217
  • 通过锁定CPU/接口模块来提供保护 219
  • 自动化机制的灵活性 220
    • 标准机器项目 220
    • 组态控制(选件处理) 221

10.2.1 组态 224

  • 创建控制数据记录 226
    • S7-1500 自动化系统的控制数据记录 229
    • ET200MP 分布式 I/O 系统的控制数据记录 230
    • ET200MP 分布式 I/O 系统的反馈数据记录 231
    • 组态控制的示例 233
  • 在CPU 启动程序中传送控制数据记录 236
  • 运行期间的行为 240

11 调试 241

11.1 概述 241

  • 首次上电前检查 243
  • S7-1500 自动化系统调试步骤 244
    • 将SIMATIC 存储卡从 CPU 中拔出/插入 CPU 中 245
    • CPU首次上电 248
  • 调试ET 200MP 分布式 I/O 系统的步骤 249
    • 在PROFINET IO 上调试 ET 200MP 249
    • 在PROFIBUS DP 上调试 ET 200MP 250
  • CPU的操作模式 252
    • STARTUP模式 252
    • STOP模式 255
    • RUN模式 255
    • 操作模式的转换 256
  • CPU存储器复位 259
    • 存储器自动复位 260
    • 存储器手动复位 261
  • 备份和恢复CPU 组态 263
  • 时间同步 267
    • 示例:组态和更改NTP 服务器 269
  • 标识和维护数据 272
    • 读取并输入I&M 数据 272
    • I&M数据的记录结构 276
    • 示例:使用Get_IM_Data 读取 CPU 的固件版本 278
  • 项目共享调试 281
  • SIMATIC 存储卡 282
    • SIMATIC存储卡 - 概述 282
    • 设置卡类型 287
    • 使用SIMATIC 存储卡进行数据传输 288
  • CPU显示屏 289

14 维护 298

  • 卸下和插入I/O 模块 298
  • 更换前盖板/显示屏 299
  • 更换I/O 模块和前连接器 302
    • I/O模块和前连接器上的编码元件 302
    • 更换I/O 模块 305
    • 更换前连接器 306
  • 更换系统电源和负载电流电源的电源连接器处的编码元件 309
  • 固件更新 310
  • 复位为出厂设置 317
    • 将CPU 复位为出厂设置 317
    • 将接口模块(PROFINET IO) 复位为出厂设置 322
  • 使用故障安全模块的故障响应 324
  • 测试功能和故障排除 326
    • 测试功能 326
    • 读取/保存服务数据 333
  • 技术规范 335
    • 标准和认证 336
    • 电磁兼容性 342
    • 故障安全模块的电磁兼容性 345
    • 运输和贮存条件 346
    • 机械和气候环境条件 347
    • 有关绝缘测试、保护类别、防护等级和额定电压的信息 349
    • 在区域2 危险区域中使用 S7-1500/ET 200MP 350
  • 尺寸图 351
    • 安装导轨的尺寸图 351
    • 用于35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 354
    • 用于25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 355
    • 用于35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 355
    • 用于25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 356
    • 用于35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 356
    • 用于25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 356
    • 标签条尺寸图 357
    • 测量端测试探头的尺寸图 358
  • 附件/备件 359
  • 安全相关的符号 363
    • 不带防爆保护的设备的安全相关符号 363、
    • 带防爆保护的设备的安全相关符号 364

术语表 366

索引 378

文档指南

SIMATIC S7-1500 自动化系统和 SIMATIC ET 200MP 分布式 I/O 系统的文档分为 3 个部分。

这样,用户可以根据具体需求快速访问自己所需内容。

基本信息

系统手册和入门指南中详细介绍了 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 系统的组态、安装、接线和调试等信息。STEP 7 在线帮助为用户提供了组态和编程方面的支持。

设备信息

产品手册中包含模块特定信息的简要介绍,如特性、接线图、功能特性和技术规范。

常规信息

功能手册中包含有关 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 系统常规主题的详细介绍,如诊断、通信、运动控制、Web 服务器、OPC UA 等等。

手册集 S7-1500/ET 200MP

该手册集中,将 SIMATIC S7-1500 自动化系统和 ET 200MP 分布式 I/O 系统的所有文档都归纳一个文件中。

SIMATIC S7-1500 中各编程语言的比较列表

该比较列表中概览了不同控制器系列可使用的指令和功能。

新属性/功能

与之前版本 09/2016 相比,12/2017 版《S7-1500ET 200MP 系统手册》中的新增内容

新增内容 客户收益 信息出处
新增内容 运动控制 CPU · 通过 CPU 1516T(F)-3 PN/DP 扩展工艺 CPU 产品系列

· 所有工艺 CPU 都具有新工艺对象

TO_Kinematik。利用

TO_Kinematik,您可以实现复杂的运动控制应用来控制 2D、3D 和 4D 运动机构。

位于“系统概述 (页 22)”部分
CPU 1518(F)-4 PN/DP MFP · 通过 CPU 1518(F)-4 PN/DP MFP

(多功能平台)扩展 CPU 产品系列

· CPU 可以执行“通常”用户程序的STEP 7 块和使用 C/C++ 编程的块和应用程序。

· 多功能平台提供在 CPU 循环(通过

CPU 功能库)中同步运行 C/C++ 代码的选项。此外,多功能平台可以将

C/C++ 应用程序作为独立应用程序与

CPU 运行时并行运行。

· 利用 C/C++ 应用程序,可以实现STEP 7 用户程序的并行处理,例如,通过工业以太网预处理或发送数

据。CPU 可以同时执行多个任务,这有助于降低功能的复杂性,同时缩短实施所需的时间。

· 可以与 STEP 7 用户程序同步和异步重复使用 C/C++ 代码中的现有工艺专有技术。

位于“系统概述 (页 22)”部分
新增内容 客户收益 信息出处
  密码提供程序 除了手动输入密码,也可在 STEP 7 中连接一个密码提供程序。密码提供程序具有以下优势:

· 密码处理更加便利。STEP 7 可自动导入块中的密码,从而节省大量时间。

· 最佳块保护,因为用户自身不知道密码

“专有技术保护 (页 213)”部分
GetSMCinfo 指令 使用 GetSMCinfo 指令,可在用户程序中响应存储卡提供的信息。需要时,可更换存储卡作为预防性措施。如果您在应用程序中将数据频繁写入卡中,此功能特别有用,例如,当使用数据日志

时。

“SIMATIC 存储卡概述

(页 282)”部分

使用断点进行测试 使用断点进行测试时,将执行一个断点到另一个端点之间的一段程序。使用断点进行测试具有以下优势:

· 借助断点,测试 SCL 和 STL 程序代码

· 逐步定位逻辑错误

· 在实际调试前,简化并快速分析复杂程序

· 在各个已执行循环中记录当前值

· 在使用 LAD/FBD 块的 SCL/STL 程序段中,也可使用断点进行程序验证

“测试功能 (页 326)”部分
更改的内容 PS 60W 24/48/60VDC

HF 系统电源

PS 60W 24/48/60VDC HF 可实现 CPU

数据工作存储器的扩展保持性。

在电源电压不足的情况下,PS 60W 24/48/60VDC HF 为 CPU 提供充足的电源,将整个数据工作存储器备份到

SIMATIC 存储卡。

“系统电源的用途 (页 108)”

部分

时间同步 对于所有需要准确时间的应用程序,请使用 NTP 程序更新 CPU 的时间。这也会自动将 CPU 时间设置为超出子网限

制。

“时间同步 (页 267)”部分
新属性/功能
新增内容 客户收益 信息出处
  使用 Get_IM_Data 指令,读取标识和维护数据 使用 Get_IM_Data 指令,只需少量编程操作,即可读取模块标识和维护数据。

使用 Get_IM_Data 指令,可在用户程序中访问模块的标识和维护数据 (I&M)。

I&M 数据是存储在模块中的信息。因此可执行以下操作:

· 检查系统组态

· 对硬件更改做出响应

· 在用户程序中,响应硬件故障。

这样,将极大便捷了硬件错误的查找与修正过程。

“读取并输入 I&M 数据

(页 272)”部分

与之前版本 12/2014 相比,09/2016 版《S7-1500ET 200MP 系统手册》中的新增内容

新增内容 客户收益 信息出处
新增内容 紧凑型 CPU 紧凑型 CPU 集成有板载模拟量和数字

量 I/O 并集成大量工艺功能,可完美应用于各种中小型应用。

位于“系统概述 (页 22)”部分
运动控制 CPU 运动控制 CPU 可用于要求苛刻的应用中。T-CPU,带有扩展的运动控制功能 位于“系统概述 (页 22)”部分
故障安全模块 故障安全模块可取代传统的安全工程组态技术设置。此外,还可取代用于急 停、防护门监视和双手操作的开关设

备。

位于“系统概述 (页 22)”部分
通过显示屏对 SIMATIC 存储卡进行格式化、擦除或转换 可直接在显示屏中对 SIMATIC 存储卡进行格式化、擦除或转换为程序卡,而无需使用 STEP 7。这样,可节省大量

宝贵时间。

“SIMATIC 存储卡 (页 282)”

部分

 

新增内容 客户收益 信息出处
更改的内容 异步指令 概要显示异步指令的资源使用状况。可确保 CPU 中留有足够的资源。 “异步指令 (页 194)”部分
组态控制 组态控制具有以下优势:

· 在一个单项目中,一台标准设备可设置不同的组态级别。

· 无需更改硬件配置或用户程序。

· 灵活更改系统的集中/分布式结构。

· 易于维护、版本管理与升级。

· 节省了大量硬件设备:仅能使用当前所需的 I/O 模块。

· 在构建、调试和生成标准设备文档时,具有极大的成本降低潜力。

“组态控制 (页 221)”部分
电源元件的接线规则 介绍了正确连接电源元件的相关信息。 “接线规则 (页 146)”部分
连接 CPU/接口模块和负载电源 介绍了正确连接 CPU/接口模块和负载电源的相关信息。 “连接 CPU/接口模块和负载电源 (页 155)”部分
通过可访问设备进行固件更新 介绍了通过网络中可访问设备进行固件快速更新的相关信息。 “固件更新 (页 310)”部分

系统概述

3.1 SIMATIC S7-1500 自动化系统概述

  • SIMATIC 自动化系统

为确保设备和工厂中灵活经济的自动化生产运行,则需根据具体应用选择最佳解决方案。

SIMATIC 控制器产品系列包含以下各种功能强大的系统:

  • 凭借集成的通信和工艺功能,SIMATICS7-1200 基本型控制器尤其适用于小型自动化解决方案。
  • SIMATICS7-1500 自动化系统,高复杂性和高系统性能要求的工厂最佳选择。SIMATIC S7-1500 控制器中包含有 SIMATIC S7-1200 基本型控制器的诸多简单功能,可完美满足系统性能、灵活性和网络功能等各种严格要求。
  • SIMATICET 200SP 分布式控制器集 S7-1500 的优势与 ET 200SP 的设计紧凑的高密度通道于一身。该款控制器凭借其智能的分布式功能,可极大节省控制柜中的安装空间与应用成本。

CPU 1516pro-2 PN 采用 ET 200pro 设计形式且防护等级高达 IP65/IP67,支持强大的

SIMATIC S7-1500 功能,尤其适用于室外控制柜中。

  • 如果需要基于 PC的自动化,则使用 SIMATIC S7-1500 软件控制器。在运行过程中,这一款基于 PC 的控制器可独立于操作系统自主运行。

SIMATIC 控制器集成在 Totally Integrated Automation Portal 中,用于确保数据的高度一致以及全系统统一的操作方式。正是基于这些集成的功能,在 TIA Portal 进行工程组态可确保所有功能数据的高度一致。

图 3-1 SIMATIC 自动化系统概述

SIMATIC S7-1500 自动化系统支持所有适用的通信标准。

所有 SIMATIC S7-1500 CPU 都集成有运动控制功能。这些运动控制 CPU 支持各种扩展运动控制功能。

SIMATIC S7-1500 CPU 也可用作故障安全控制器。

可对所有组件进行诊断操作,极大简化了故障排查过程。而集成的显示器,又进一步简化了参数的分配过程。

集成的安全功能不仅可有效防止数据篡改和专有技术窃取,而且还可为安全网络的组态提供了额外的安全保障。

SIMATIC 自动化系统间的不同之处

在下表中,对 SIMATIC 系统的主要技术规范进行了比较。

  基本型控制器 分布式控制器
SIMATIC S7-1200 SIMATIC ET 200SP CPU SIMATIC ET 200SP

开放式控制器 1515SP

PC

数据工作存储器,最大值代码工作存储器,最大值 150 KB 1 MB

200 KB

5 MB

1 MB

装载内存/大容量存储器,最大值 32 GB

(通过 SIMATIC 存储卡)

32 GB

(通过 SIMATIC 存储卡)

320 MB
I/O 地址区,最大值 1024/1024 个字节 32 / 32 KB 32 / 32 KB
集成接口,最大值 1 个 PROFINET IO

(双端口交换机)

1 个 PROFINET IO

(三端口交换机)

2 个 PROFINET

1 个 PROFINET IO

(双端口交换机)

1 个 PROFINET

控制器中集成输入和输出 --- ---
组态控制 ---
Web 服务器
等时同步模式 --- 分布式 分布式
集成显示屏 --- --- 同 Windows 应用
集成工艺功能 运动控制

PID 控制

运动控制

PID 控制

运动控制

PID 控制

安全集成
集成系统诊断
集成安全功能 在 F-CPU 中 在 F-CPU 中 在 F-CPU 中
防护等级 IP20 IP20 IP20
  分布式控制器 增强型控制器
SIMATIC ET 200pro CPU 1516pro-2 PN SIMATIC S7-1500 软件控制器

SIMATIC S7-1500

数据工作存储器,最大值代码工作存储器,最大值 5 MB

1.5 MB

20 MB

6 MB

20 MB

5 MB

装载内存/大容量存储器,最大值 32 GB

(存储卡)

32 GB

(存储卡)

320 MB
I/O 地址区,最大值 32 / 32 KB 32 / 32 KB 32 / 32 KB
集成接口,最大值 1 个 PROFINET IO

(三端口交换机)

1 个 PROFINET IO

1 个 PROFINET IO

(双端口交换机)

1 个 PROFINET IO

1  个 PROFINET

1  个 PROFIBUS

支持硬件接口
控制器中集成输入和输出 --- C-CPU ---
组态控制
Web 服务器
等时同步模式 分布式 分布式 分布式(支持使用

CP 1625)

集成显示屏 --- 同 Windows 应用
集成工艺功能 运动控制

PID 控制

运动控制

PID 控制

C-CPU:高速计数器、

PWM、PTO、频率输出

运动控制

PID 控制

安全集成
集成系统诊断
集成安全功能 在 F-CPU 中 在 F-CPU 中 在 F-CPU 中
防护等级 IP65/67 IP20 取决于硬件设备

......此处省略,由于篇幅太长,具体内容请查看PDF文档(最上方)

应用规划

S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统采用单排配置,所有模块都安装在同一根安装导轨上。这些模块通过 U 型连接器连接在一起,形成了一个自装配的背板总线。组态的 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统中可带有故障安全模块和非故障安全模块。

S7-1500 自动化系统的硬件配置

带有 PROFINET 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置

带有 PROFIBUS 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置

系统电源和负载电源

系统电源的用途

安装

S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统的所有模块都是开放式设备。这意味着,该系统只能安装室内、控制柜或电气操作区中。在室内、控制柜和电气操作室内,还需提供安全防护,以防止触电和火灾蔓延,并满足相应的机械强度要求。不仅如此,室内、控制柜和电气操作室的数据访问还需通过钥匙或工具。即,只有得到认证或授权的人员才能访问。

S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统,采用水平安装时,可安装在最高 60 °C 的环境温度中,采用垂直安装时(CPU 在下部),最高环境温度为 40 °C。

除 S7-1500/ET 200MP 模块外,其它组件也可安装在安装导轨上,例如,S7-1200 和 ET 200SP 产品系列中的模块、端子、断路器、小型接触器或类似组件。这些组件可能影响电缆管道的安装尺寸。模块可以一直安装到安装导轨的外边缘(无缝组合件)。

有多种长度的安装导轨可用。可使用在线产品目录或在线订购系统来订购安装导轨。

接线

简介

在工厂或系统中安装 S7-1500 自动化系统/ ET 200MP 分布式 I/O 系统时,根据具体应用领域,需要遵守特定的规则和规定。

在本章节中,简要说明了设备或系统中集成 S7-1500 自动化系统/ ET 200MP 分布式 I/O 系统时需遵循的重要规则。

具体应用

请遵守具体应用的相关安全和事故预防规定(例如,机器防护准则)。

急停设备

符合 IEC 60204 标准(对应于 DIN VDE 0113)的急停设备必须在工厂或系统的所有操作模式下都保持有效。

排除工厂危险状态

在以下情况下不得出现危险操作状态:

● 设备在电压突降或电压故障后再次启动。

● 故障后恢复总线通信。

如有必要,必须强制执行“紧急停止”。解锁“紧急停止”后,不得执行非受控或未定义的启动。

组态

简介

通过对硬件组件进行组态、参数分配和连接,可将预设的组态和操作方式传送到 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统中。可在 STEP 7 的设备和网络视图中完成以上操作。

所谓“组态”,就是在 STEP 7 的设备或网络视图中对各种设备和模块进行排列、设置和联网。STEP 7 采

用图形化方式表示各种模块和机架。与“实际”的模块机架一样,在设备视图中也可插入既定数量的模块。

插入模块时,STEP 7 将自动分配地址并指定一个唯一的硬件标识符(HW 标识符)。用户可以稍后更改这些地址。硬件标识符无法更改。

启动时,系统组件将比较设置的预设组态和系统的实际组态。通过参数分配,可硬件配置中指定 CPU 对错误的响应。

所谓“分配参数”,是指对所用组件(CPU、模块)的属性进行设置。

在 STEP 7 中,对硬件配置(“组态”和“参数分配”的结果)进行编译并下载到 CPU 中。之后,CPU 将连接已组态的组件,并传送相应的组态和参数设置。由于插入新模块时,STEP 7 将重新传送组态和参数,因此模块的更换十分便捷。

程序执行的基本知识

......此处省略,由于篇幅太长,具体内容请查看PDF文档(最上方)

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