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湖南迪碩自動化設(shè)備有限公司>>技術(shù)文章>>西門子CPU 1511-1 PN

西門子CPU 1511-1 PN

閱讀：1526        發(fā)布時間：2018-12-10

概述

  • S7-1500 控制器產(chǎn)品系列中的入門級 CPU
  • 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用
  • 在具有集中式和分布式 I/O 的生產(chǎn)線上作為集中式控制器使用
  • PROFINET IO IRT 接口，帶 2 端口交換機
  • PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上運行分布式 I/O
  • 用于連接 CPU 作為 SIMATIC 或 非西門子 PROFINET I/O 控制器下的 PROFINET 設(shè)備的 PRIFINET 智能設(shè)備
  • OPC UA 服務(wù)器（數(shù)據(jù)訪問）作為運行時選件，可輕易將 SIMATIC S7-1500 連接至第三方設(shè)備/系統(tǒng)
  • 等時同步模式
  • 集成運動控制功能，用于控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器，凸輪/凸輪軌道和探頭
  • 用于診斷集成 Web 服務(wù)器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點的選項

注：

SIMATIC 存儲卡（用來運行 CPU）

應(yīng)用

CPU 1511-1 PN 是經(jīng)濟型入門級 CPU，用于不連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)中對處理速度和響應(yīng)速度要求不高的應(yīng)用。 CPU 1511-1 PN/DP 可以用作 PROFINET IO 控制器，也可以用作分布式智能設(shè)備 （PROFINET 智能設(shè)備）。 集成式 PROFINET IO IRT 接口設(shè)計為 2-端口交換機以便在系統(tǒng)中設(shè)立總線型拓?fù)洹?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。

設(shè)計

CPU 1511-1 PN 的特點：

  • 功能強大的處理器：
    該 CPU 的單條二進制命令的命令執(zhí)行時間可低至 60 ns。
  • 大容量工作存儲器：
    150KB，用于程序；1 MB，用于數(shù)據(jù)
  • 采用 SIMATIC 存儲卡作為加裝存儲器；
    允許實現(xiàn)例如數(shù)據(jù)日志和歸檔等其它功能
  • 靈活的擴展功能：
    單層組態(tài)多可支持 32 個模塊（CPU + 31 個模塊）
  • 顯示器的功能為：
    • 顯示概覽信息，例如，集成接口的 IP 地址、站名稱、別名稱、位置名稱等。
    • 顯示器以及診斷確認(rèn)和用戶消息
    • 模塊信息顯示
    • 顯示可由用戶定義的徽標(biāo)
    • 顯示設(shè)置
    • IP 地址設(shè)置
    • 日期和時間設(shè)置
    • 選擇操作模式
    • 復(fù)位 CPU 至出廠設(shè)置
    • 項目的備份與恢復(fù)
    • 禁用/啟用顯示屏
    • 啟用保護級別
  • PROFINET IO IRT 接口用于通過 PROFINET 進行分布式 I/O 連接

功能

  • 性能
    • 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號、語言擴展和新的數(shù)據(jù)類型
    • 由于背板總線速度顯著提高，CPU 的響應(yīng)時間縮短
    • 功能強大的網(wǎng)絡(luò)連接：
      每個 CPU 均標(biāo)配PROFINET IO IRT（2 端口交換機）標(biāo)準(zhǔn)接口。
  • 集成技術(shù)
    • 通過標(biāo)準(zhǔn)化的塊 (PLCopen) 連接模擬驅(qū)動器和具有 PROFIdrive 功能的驅(qū)動器
    • 支持速度控制軸和定位軸以及外部編碼器，各軸之間可實現(xiàn)位置的傳動，凸輪/凸輪軌道和探頭
    • 追蹤功能適用于所有 CPU 標(biāo)簽，既適用于實時診斷，也適用于偶發(fā)錯誤檢測；還可通過 CPU的網(wǎng)頁服務(wù)器來調(diào)用
    • 全面的控制功能，例如，通過便于組態(tài)的塊可自動優(yōu)化控制參數(shù)實現(xiàn)控制質(zhì)量
  • 集成安全功能
    • 通過密碼進行知識保護，防止未經(jīng)授權(quán)讀取和修改程序塊
    • 通過復(fù)制保護，可綁定 SIMATIC 存儲卡的程序塊和序列號：只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。
    • 4-級 授權(quán)理念：
      與 HMI 設(shè)備的通信也會受到限制。
    • 操作保護：
      控制器可以識別工程組態(tài)數(shù)據(jù)的更改和未授權(quán)傳輸。
  • 設(shè)計與操作
    • 顯示概覽信息：
      例如，站名稱，工廠標(biāo)識符，位置名稱，診斷信息，模塊信息，顯示設(shè)置。
    • 顯示器上可能的操作：
      設(shè)置 CPU 或所連接以太網(wǎng)通信處理器的地址、設(shè)置日期和時間、選擇 CPU 的操作模式、復(fù)位 CPU 至默認(rèn)設(shè)置、禁用/啟用顯示器、激活保護等級，確認(rèn)消息，備份和恢復(fù)項目。
  • 集成系統(tǒng)診斷
    • 顯示屏上、TIA 博途中、HMI 設(shè)備上以及 Web 服務(wù)器上以純文本形式一致顯示系統(tǒng)診斷信息（甚至能顯示來自變頻器的消息），即使 CPU 處于停止模式也會進行更新。
    • 集成在 CPU 的固件中，無須進行特殊組態(tài)
  • SIMATIC 存儲卡(用來運行 CPU)
    • 用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件。
    • 還可用于存儲附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）
    • 通過用戶程序的系統(tǒng)函數(shù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲/讀取
  • 數(shù)據(jù)記錄（歸檔）和配方
    • 配方和歸檔以 csv 文件保存在 SIMATIC 存儲卡中；
      便于使用 Office 工具或通過 web 服務(wù)器，訪問工廠運行數(shù)據(jù)
    • 通過網(wǎng)頁瀏覽器或 SD 讀卡器，可方便地訪問機器的組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
  • 編程
    • 使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本進行編程
    • 用于從 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具；可基本上自動轉(zhuǎn)換程序代碼。記錄不可轉(zhuǎn)換的代碼，并可以手動進行調(diào)整。
    • STEP 7 V11 項目可在兼容模式下繼續(xù)和 STEP 7 V12 組合使用 。
    • S7-1200 程序可通過復(fù)制/粘貼手段轉(zhuǎn)移至 S7-1500

技術(shù)規(guī)范

商品編號

6ES7511-1AK02-0AB0

 

 

一般信息

 

產(chǎn)品類型標(biāo)志

CPU 1511-1 PN

硬件功能狀態(tài)

FS01

固件版本

V2.5

附帶程序包的

 

  • ● STEP 7 TIA 端口，可組態(tài) / 已集成，自版本

15 版

配置控制

 

通過數(shù)據(jù)組

是

顯示

 

屏幕對角線 [cm]

3.45 cm

操作元件

 

按鍵數(shù)量

8

運行模式按鍵

2

電源電壓

 

電源的電壓類型

24 V DC

允許范圍，下限 (DC)

19.2 V

允許范圍，上限 (DC)

28.8 V

反極性保護

是

電源和電壓斷路跨接

 

  • ● 停電/斷電跨接時間

5 ms

  • ● 重復(fù)率，小值

1/s

輸入電流

 

耗用電流（額定值）

0.7 A

耗用電流，大值

0.95 A

接通電流，大值

1.9 A; 額定值

I²t

0.02 A²·s

功率

 

背板總線上的饋電功率

10 W

來自背板總線的功耗（達到均衡）

5.5 W

功率損失

 

功率損失，典型值

5.7 W

存儲器

 

SIMATIC 存儲卡插槽數(shù)量

1

需要 SIMATIC 存儲卡

是

工作存儲器

 

  • ● 集成（用于程序）

150 kbyte

  • ● 集成（用于數(shù)據(jù)）

1 Mbyte

裝載存儲器

 

  • ● 插拔式（SIMATIC 存儲卡），大值

32 Gbyte

緩沖

 

  • ● 免維護

是

CPU-處理時間

 

對于位運算，典型值

60 ns

對于字運算，典型值

72 ns

對于定點運算，典型值

96 ns

對于浮點運算，典型值

384 ns

CPU-組件

 

元素數(shù)量（總數(shù)）

2 000; 程序塊 (OB、FB、FC、DB) 和 UDT

DB

 

  • ● 編號范圍

1 ... 60 999；劃分如下：用戶可用編號范圍：1 ... 59 999 和由 SFC 86 創(chuàng)建的數(shù)據(jù)塊的編號范圍：60 000 ... 60 999

  • ● 容量，大值

1 Mbyte; 如果模塊訪問未經(jīng)優(yōu)化，數(shù)據(jù)庫的大容量為 64 KB

FB

 

  • ● 編號范圍

0 ... 65 535

  • ● 容量，大值

150 kbyte

FC

 

  • ● 編號范圍

0 ... 65 535

  • ● 容量，大值

150 kbyte

OB

 

  • ● 容量，大值

150 kbyte

  • ● 可用循環(huán) OB 數(shù)量

100

  • ● 時間報警 OB 數(shù)量

20

  • ● 延遲報警 OB 數(shù)量

20

  • ● 喚醒警告 OB 數(shù)量

20; 帶小組織塊，3 個 500 µs 循環(huán)

  • ● 過程報警 OB 數(shù)量

50

  • ● DPV1 報警 OB 的數(shù)量

3

  • ● 等時模式 Ob 數(shù)量

1

  • ● 技術(shù)同步警告 OB 數(shù)量

2

  • ● 啟動 OB 數(shù)量

100

  • ● 異步錯誤 OB 數(shù)量

4

  • ● 同步錯誤 OB 數(shù)量

2

  • ● 診斷報警 OB 的數(shù)量

1

嵌套深度

 

  • ● 每個優(yōu)先等級

24

計數(shù)器、定時器及其剩磁

 

S7 計數(shù)器

 

  • ● 數(shù)量

2 048

剩磁

 

  • — 可調(diào)整

是

IEC 計數(shù)器

 

  • ● 數(shù)量

任意（僅由系統(tǒng)內(nèi)存進行限制）

剩磁

 

  • — 可調(diào)整

是

S7 時間

 

  • ● 數(shù)量

2 048

剩磁

 

  • — 可調(diào)整

是

IEC 計時器

 

  • ● 數(shù)量

任意（僅由系統(tǒng)內(nèi)存進行限制）

剩磁

 

  • — 可調(diào)整

是

數(shù)據(jù)范圍及其剩磁

 

保留的數(shù)據(jù)范圍（包括時間、計數(shù)器、標(biāo)記），大值

128 kbyte; 總計；針對存儲器、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)庫和技術(shù)數(shù)據(jù)（軸）的可用剩磁存儲器： 88 KB

擴展的保留數(shù)據(jù)范圍（包括時間、計數(shù)器、標(biāo)記），大值

1 Mbyte; 使用 PS 60W 24/48/60V DC HF 時

標(biāo)記

 

  • ● 數(shù)量，大值

16 kbyte

  • ● 定時標(biāo)記數(shù)量

8; 8 個時鐘存儲器二進制位 bit 合而為一個時鐘存儲器字節(jié) byte

數(shù)據(jù)組件

 

  • ● 可調(diào)整剩磁

是

  • ● 預(yù)設(shè)剩磁

否

本地數(shù)據(jù)

 

  • ● 每個優(yōu)先等級，大值

64 kbyte; 每個塊大 16 KB

地址范圍

 

IO 模塊數(shù)量

1 024; 模塊 / 子模塊的大數(shù)量

外設(shè)地址范圍

 

  • ● 輸入端

32 kbyte; 所有輸入端位于過程映像內(nèi)

  • ● 輸出端

32 kbyte; 所有輸出端位于過程映像內(nèi)

每個集成的 IO 子系統(tǒng)

 

  • — 輸入端（容量）

8 kbyte

  • — 輸出端（容量）

8 kbyte

每個 CM / CP

 

  • — 輸入端（容量）

8 kbyte

  • — 輸出端（容量）

8 kbyte

分量過程映像

 

  • ● 分量過程映像數(shù)量，大值

32

硬件擴展

 

分布式 IO 系統(tǒng)數(shù)量

32; 分布式 IO 系統(tǒng)即分布式外圍設(shè)備通過 PROFINET 或 PROFIBUS 通信模塊連接在一起形成的系統(tǒng)，或外圍設(shè)備通過 AS-i 主控模塊或鏈接（如：IE/PB 鏈接）連接在一起所形成的系統(tǒng)

DP 主站數(shù)量

 

  • ● 關(guān)于 CM

4; 多總共可插接 4 個 CM/CP（PROFIBUS、PROFINET、以太網(wǎng)）

IO 控制器數(shù)量

 

  • ● 集成

1

  • ● 關(guān)于 CM

4; 多總共可插接 4 個 CM/CP（PROFIBUS、PROFINET、以太網(wǎng)）

組件載體

 

  • ● 每個組件載體的組件，大值

32; CPU + 31 個模塊

  • ● 行數(shù)，大值

1

PtP CM

 

  • ● PtP CM 數(shù)量

僅通過可用的插槽限制可連接的 PtP CM 數(shù)量

時間

 

時鐘

 

  • ● 類型

硬件時鐘

  • ● 緩沖持續(xù)時間

6 wk; 當(dāng)環(huán)境溫度為 40°C 時，典型值

  • ● 每日偏差，大值

10 s; 典型值：2 s

運行時間計數(shù)器

 

  • ● 數(shù)量

16

時間同步

 

  • ● 提供支持

是

  • ● 在 AS 中，主站

是

  • ● 在 AS 中，從站

是

  • ● 在以太網(wǎng)上通過 NTP

是

接口

 

PROFINET 接口數(shù)量

1

1. 接口

 

物理接口

 

  • ● 端口數(shù)量

2

  • ● 集成開關(guān)

是

  • ● RJ 45（以太網(wǎng)）

是; X1

功能性

 

  • ● IP 協(xié)議

是; IPv4

  • ● PROFINET IO 控制器

是

  • ● PROFINET IO 設(shè)備

是

  • ● SIMATIC 通訊

是

  • ● 開放式 IE 通訊

是

  • ● 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

是

  • ● 氣液冗余

是; MRP 自動管理器符合 2.0 版本 IEC 62439-2 的要求

PROFINET IO 控制器

 

服務(wù)

 

  • — PG/OP 通訊

是

  • — S7 路由

是

  • — 等時模式

是

  • — 開放式 IE 通訊

是

  • — IRT

是

  • — MRP

是; 作為 MRP 冗余管理器和/或 MRP 客戶機；環(huán)路中的大設(shè)備數(shù)： 50

  • — MRPD

是; 前提條件：IRT

  • — PROFIenergy

是

  • — 按優(yōu)先級啟動

是; 多 32 個 PROFINET 設(shè)備

  • — 可連接的 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

128; 通過AS-i、PROFIBUS 或 PROFINET 總共多可連接 256 個分布式外圍設(shè)備

  • — 其中 IO 設(shè)備具備同步實時功能 (IRT)，大值

64

  • — 用于 RT 的可連接 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

128

  • — 線路上的，大值

128

  • — 可同時激活/取消的 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

8; 通過所有接口的總和

  • — 每臺工具的 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

8

  • — 更新時間

更新時間小值取決于設(shè)置的 PROFINET IO 通訊部件，取決于 IO 裝置數(shù)量和組態(tài)的有效數(shù)據(jù)數(shù)量

更新時間，IRT 時

 

  • — 發(fā)射脈沖為 250 µs 時

250 µs 至 4 ms；說明：同步模式的 IRT 對時鐘同步組織塊的小更新時間 625 µs 至關(guān)重要。

  • — 發(fā)射脈沖為 500 µs 時

500 µs 至 8 ms；說明：同步模式的 IRT 對時鐘同步組織塊的小更新時間 625 µs 至關(guān)重要。

  • — 發(fā)射脈沖為 1 ms 時

1 ms 至 16 ms

  • — 發(fā)射脈沖為 2 ms 時

2 ms 至 32 ms

  • — 發(fā)射脈沖為 4 ms 時

4 ms 至 64 ms

  • — 在具備同步實時功能 (IRT) 和“奇數(shù)”發(fā)送脈沖已參數(shù)化情況下

更新時間 = 設(shè)置的“奇數(shù)”發(fā)射脈沖（125 µs 的任意倍數(shù)：375 µs、625 µs ... 3 875 µs）

更新時間，RT 時

 

  • — 發(fā)射脈沖為 250 µs 時

250 µs 至 128 ms

  • — 發(fā)射脈沖為 500 µs 時

500 µs 至 256 ms

  • — 發(fā)射脈沖為 1 ms 時

1 ms 至 512 ms

  • — 發(fā)射脈沖為 2 ms 時

2 ms 至 512 ms

  • — 發(fā)射脈沖為 4 ms 時

4 ms 至 512 ms

PROFINET IO 設(shè)備

 

服務(wù)

 

  • — PG/OP 通訊

是

  • — S7 路由

是

  • — 等時模式

否

  • — 開放式 IE 通訊

是

  • — IRT

是

  • — MRP

是

  • — MRPD

是; 前提條件：IRT

  • — PROFIenergy

是

  • — 共享設(shè)備

是

  • — 共享設(shè)備中的 IO 控制器的大數(shù)量

4

  • — 資產(chǎn)管理記錄

是; 通過用戶程序

物理接口

 

RJ 45（以太網(wǎng)）

 

  • ● 100 Mbit/s

是

  • ● 自動協(xié)商

是

  • ● 自動交叉

是

  • ● 工業(yè)以太網(wǎng)狀態(tài) LED

是

協(xié)議

 

連接數(shù)量

 

  • ● 連接數(shù)量，大值

96; 通過 CPU 和所連接 CP/CM 的內(nèi)置接口

  • ● 為 ES/HMI/Web 預(yù)留的連接數(shù)量

10

  • ● 通過集成接口的連接數(shù)量

64

  • ● S7 路徑連接數(shù)量

16

PROFINET IO 控制器

 

服務(wù)

 

  • — PG/OP 通訊

是

  • — S7 路由

是

  • — 等時模式

是

  • — 開放式 IE 通訊

是

  • — IRT

是

  • — PROFIenergy

是

  • — 按優(yōu)先級啟動

是; 多 32 個 PROFINET 設(shè)備

  • — 可連接的 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

128; 通過AS-i、PROFIBUS 或 PROFINET 總共多可連接 256 個分布式外圍設(shè)備

  • — 其中 IO 設(shè)備具備同步實時功能 (IRT)，大值

64

  • — 用于 RT 的可連接 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

128

  • — 線路上的，大值

128

  • — 可同時激活/取消的 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

8; 通過所有接口的總和

  • — 每臺工具的 IO 設(shè)備數(shù)量，大值

8

  • — 更新時間

更新時間小值取決于設(shè)置的 PROFINET IO 通訊部件，取決于 IO 裝置數(shù)量和組態(tài)的有效數(shù)據(jù)數(shù)量

冗余模式

 

  • — MRP

是; 作為 MRP 冗余管理器和/或 MRP 客戶機；環(huán)路中的大設(shè)備數(shù)： 50

  • — MRPD

是; 前提條件：IRT

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