西门子CPU1512C-1PN

6ES7512-1CK01-0AB0SIMATIC S7-1500 COMPACT CPU CPU 1512C-1 PN, CENTRAL PROCESSING UNIT WITH WORKING MEMORY 250 KB FOR PROGRAM AND 1 MB FOR DATA, 32 DIGITAL INPUTS, 32 DIGITAL OUTPUTS, 5 ANALOG INPUTS, 2 ANALOG OUTPUTS, 6 HIGH SPEED COUNTERS, 4 HIGH SPEED OUTPUTS FOR PTO/PWM/FREQUENCY OUTPUT 1. INTERFACE: PROFINET IRT WITH 2 PORT SWITCH, 48 NS BIT-PERFORMANCE, INCL. FRONT CONNECTOR PUSH-IN, SIMATIC MEMORY CARD NECESSARY

概述

  • S7-1500 控制器产品系列中带有集成式数字量和模拟量输入和输出的紧凑型 CPU

  • 带有集成技术功能，比如高速计数器 (HSC)、频率测量功能、周期测量或步进电机控制、脉宽调制、频率输出等

  • 适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用

  • 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 IO 控制器下的 PROFINET 设备的 PRIFINET I-Device

  • 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

运行 CPU 所需的 SIMATIC 存储卡。

介绍

在STEP7 V13（TIA Portal）中可以使用 S7-PLCSIM 来仿真 S7-1500 CPU的程序。

下面的介绍将描述如何使用 S7-PLCSIM V13 仿真两个 S7-1500 的 S7通信 程序。

要求

  1. 在STEP 7 V13 (TIA Portal) 中，先创建一个工程。里面包含两个已经组态并且联网的 S7-1500项目

  2. 在两个S7-1500的项目之间配置一个 S7 连接和一个用于用户开放式通信的连接（例如，ISO-on-TCP连接）。

  3. 在应用程序的主动连接端调用“PUT” 指令，将数据发送到被动连接端的1500 CPU 中。

  4. 在应用程序的主动连接端调用“TSEND” 指令，将数据发送到被动连接端的1500 CPU 中。在应用程序的被动连接端调用“TRCV” 指令，从主动连接端的1500 CPU 中接收数据。

说明
      这个条目包括两个S7-1500 CPU的配置，连接配置和用户程序 。

步骤

  1. 在控制面板中打开设置“PG/PC 接口 ”的应用程序
    选择数据的接入点为 "S7ONLINE (STEP 7) -> PLCSIM S7-1200/S7-1500.TCPIP.1"。
    这能确保当PLCSIM启动时能够自动开始过程。

    图. 01
     

  2. 在STEP 7 V13 (TIA Portal) 中打开提供的程序.

  3. 在项目树中选中设备文件夹 "PLC_1 [CPU 1516-3 PN/DP]"。 然后在工具栏上单击 “开始仿真” 按键

    图. 02
     

  4. 通过点击“OK”键来确认下图所示的信息。连接到其他PC的所有的有用的网络连接被断掉。


    图. 03

  5. S7-PLCSIM V13 自动运行并且一个新项目也会自动完成创建。
     

  6. 到PLC的过程自动开始，也就是说创建完项目后，“扩展到设备”或“装载预览”对话框自动打开。

  7. 只有S7-PLCSIM V13访问路径设置了，“扩展到设备”对话框才会自动打开。
    在“扩展到设备”对话框中进行如下设置组态信息到S7-PLCSIM V13中：
    - PG/PC 接口类型: PN/IE
    - PG/PC 接口: PLCSIM S7-1200/S7-1500
    点击“开始搜索”按钮。在“目标子网中的兼容设备”下会看到带有IP地址的S7-1500CPU。选中S7-1500CPU并点击“装载 ”按钮。


    图. 04西门子CPU1512C-1PN

  8. 在“装载预览”对话框单击”装载“按钮开始装载步骤。


    图. 05
    在“装载结果”的对话框中单击”结束“按钮完成装载步骤。


    图. 06
     

  9. 在项目树中选择设备文件夹PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]，然后在工具栏中单击”开始仿真“按钮

    图. 07

  10. 另外一个S7-PLCSIM V13 自动打开，并且一个新项目会自动创建。
     

  11. 到PLC的过程自动开始，也就是说在开始仿真后“装载预览”对话框会被自动打开。

  12. 在“装载预览”对话框单击“装载”按钮开始装载步骤。

    图. 08

  13. 在“装载结果”的对话框中单击“结束”按钮完成装载步骤。

    图. 09

  14. PLC1[CPU 1516-3 PN/DP] 在命名为"Project1"的项目中通过  S7-PLCSIM  进行仿真。

    西门子CPU1512C-1PN
    图. 10
     

  15. PLC2[CPU 1516-3 PN/DP]在命名为"Project2"。的项目中通过S7-PLCSIM 进行仿真。  


    图. 11
     

  16. 在 STEP 7 V13 (TIA Portal) 中建立一个在线的连接到 PLC_1 [CPU 1516-3 PN/DP]，为此需要在项目树中选择PLC_1 [CPU 1516-3 PN/DP] ，然后再工具栏中单击 “开始在线”的按钮。


    图. 12
     

  17. 在主动连接PLC_1 的监控表格中监控变量值  "SD_Daten".Static_1 (DB2.DBW0)为 15，这个值需要通过"PUT" 指令传送给被动连接方的 PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]。
    在 主动连接PLC_1 的监控表格中监控变量值 "SD_Daten".Static_2 (DB2.DBW2) 为63.50  ，这个值需要通过"TSEND" 指令传送给被动连接方的 PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]。


    图. 13
     

  18. 在STEP 7 V13 (TIA Portal) 中设置一个在线连接到 PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP].，为此需要在项目树中选中PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]在工具栏中单击“开始 在线”的按钮。

    图. 14
     

  19. 被动连接PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]的监控表格中监控变量 "ADDR_Daten" Static_1 (DB2.DBW0)。 如果这个变量的值也是15那么说明 “PUT”指令被成功执行。数值被成功的由主动连接 PLC_1 [CPU 1516-3 PN/DP] 发送到被动连接 PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]。
    被动连接PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]的监控表格中监控变量 "ADDR_Daten" Static_2 (DB2.DBW2)。 如果这个变量的值也是25那么说明 "TSEND" 和TRCV"指令被成功执行。数值被成功的由主动连接 PLC_1 [CPU 1516-3 PN/DP] 发送到被动连接 PLC_2 [CPU 1516-3 PN/DP]。


    图. 15

说明

  1. 如果使用寻址需要禁用“优化数据块”这个选项。

    图. 16
     

  2. 在S7-1500 CPU 中必须到设备配置画面的CPU保护中，使能 “允许数据通过 PUT/GET 传输到远程通信伙伴中（PLC, HMI, OPC）”。

    图. 17

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：

Fig02

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：

Fig03

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：

字节含义数值说明
0数据记录长度4+ 插 槽数数据记录头
1数据记录 ID196
2版本4
3版本0
4对组态中插槽0 中的模板进行分配硬件组态插槽 0 中的模板所对应的实际插槽号如果模板仅在硬件
组态中存在，而实
际中不存在，则数值为 B#16#FF
5对组态中插槽1 中的模板进行分配硬件组态插槽 1 中的模板所对应的实际插槽号
.
.		.
.		.
.
4+插 槽数对组态中插槽编号的模板进行分配硬件组态中插槽编号的模板对应实际中的插槽号

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：

Fig04

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：

Fig05

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：

Fig6

图05.  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：

Fig07 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：

字节含义数值说明
0数据记录长度4+ 插 槽数 -1数据记录头，“-1” 是因为数据记录中不需要对接口模板作任何配置
1数据记录 ID196
2版本3
3版本0
4对组态中插槽0 中的模板进行分配硬件组态插槽 0 中的模板所对应的实际插槽号如果模板仅在硬件组态中存在，而实际中不存在，则数值为 B#16#7F
5对组态中插槽2 中的模板进行分配硬件组态插槽 2 中的模板所对应的实际插槽号
.
.		.
.		.
.
4+ 插 槽数 -1对组态中插槽编号的模板进行分配硬件组态中插槽编号的模板对应实际中的插槽号

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：

Fig08

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：

Fig9

图08. 315CPU 中将实际的配置对 应的数据记录写入数据块

Fig10

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。

西门子CPU1512C-1PN