1223 подписчика

Обзор контроллеров SIMATIC S7-1500. Часть 2. Модули расширения и программное обеспечение.

4 сентября 20204 сен 2020

624

15 мин

Оглавление

Сигнальные модули S7-1500
Краткая характеристика
Классы сигнальных модулей

Сигнальные модули S7-1500

Краткая характеристика

Расширение системы локального ввода-вывода контроллера дополнительными каналами ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов
Компактные пластиковые корпуса со степенью защиты IP20 шириной 25 или 35 мм
Наличие модулей для стандартных систем автоматизации, а также для систем обеспечения безопасности
Подключение к внутренней шине с помощью входящих в комплект поставки U-образных шинных соединителей
Подключение внешних цепей через съемные 40-полюсные фронтальные соединители
Механическое кодирование фронтальных соединителей
Защита токоведущих частей откидными пластиковыми крышками
Светодиодная индикация состояний модуля и его каналов ввода-вывода
Поддержка функций обновления встроенного программного обеспечения

Классы сигнальных модулей

Существует 4 класса модулей BA, ST, HF и HS.

Модули класса BA (Basic) - простые и недорогие модули без диагностики.
Модули класса ST (Standard) - поддерживают диагностические функции на уровне модуля или группы каналов. Точность для аналоговых модулей равна 0.3 %.
Модули класса HF (High Feature) - поддерживают диагностические функции на уровне каждого канала. Точность для аналоговых модулей равна 0.1 %.
Модули класса HS (High Speed) - имеют малое время фильтрации сигналов и поддерживают высокоскоростное преобразование. Например, аналоговые модули обеспечивают время преобразования 125 мкс на 8 каналов.

Важно: все сигнальные модули имеют возможность обновления встроенного ПО. В зависимости от версии встроенного ПО функциональные возможности модулей с одним и тем же заказным номером может быть разным.

Модули цифровых входов/выходов

Модули SM 521 цифровые входы

DI 16x 24VDC BA/HF
DI 16x 230VAC BA
DI 16x 24…125VUC HF
DI 32x 24VDC BA/HF

Модули SM 522 цифровые выходы

DQ 8x 24VDC/2.0A HF
DQ 8x 230VAC/2.0A ST
RQ 8x 230VAC/5.0A NO ST
DQ 16x 24VDC/0.5A BA/HF
DQ 16x 230VAC/1.0A ST
RQ 16x 230VAC/2.0A NO ST
DQ 32x 24VDC/0.5A BA/HF

Настраиваемое время фильтрации входных сигналов
Поддержка формирования аппаратных прерываний по переднему и заднему или обоим фронтам входного сигнала (HF)
Изменение параметров во время работы (HF)
Контроль обрыва цепей подключения датчиков (HF)
Контроль напряжения питания датчиков (HF)
Поддержка скоростного счета на уровне двух каналов (HF)
Сохранение последних состояний входных сигналов в отказавших модулях
Настраиваемая реакция на остановку центрального процессора с возможностью выбора сброса всех выходов, сохранения текущих состояний выходов или перевода выходов в заданные состояния
Защита выходов от коротких замыканий в некоторых типах модулей
Изменение параметров настройки во время работы в некоторых типах модулей

Модули аналоговых входов/выходов

Модули SM 531 аналоговых входов

AI 4x U/I/RTD/TC, 16 бит, ST
AI 8x U/I/RTD/TC, 16 бит, ST
AI 8x U/RTD/TC, 16 бит, HF, ГОСТ-совместимый
AI 8x U/I, 16 бит, HS/HF

Модули SM 532 аналоговых выходов

AQ 2x U/I, 16 бит, ST
AQ 4x U/I, 16 бит, ST/HF
AQ 8x U/I, 16 бит, HS

Выбор диапазона измерений на уровне каждого канала
Настраиваемые режимы сглаживания входных сигналов
Мониторинг до четырех пороговых значений сигналов на каждый канал
Калибровка во время работы
Изменение параметров настройки во время работы
Мониторинг коротких замыканий и обрывов цепей подключения датчиков (зависит от типа модуля и диапазона измерений)
Настраиваемая реакция на остановку центрального процессора
Мониторинг коротких замыканий в выходных каналах напряжения
Мониторинг обрыва цепей подключения исполнительных устройств в выходных каналах 4-20 мА
Мониторинг напряжения питания исполнительных устройств
Калибровка во время работы
Изменение параметров настройки во время работы

Комбинированные модули входов/выходов

Модуль SM 523

DI 16x 24VDC + DQ 16x 24VDC/0.5A, BA

Поддержка функций модулей ввода и вывода дискретных сигналов класса BA

Модули SM 534

AI 4x U/I/RTD/TC, 16 бит + AQ 2x U/I, 16 бит, ST

Поддержка функций модулей ввода и вывода аналоговых сигналов класса ST

F-модули цифровых входов/выходов

Модули SM 526

F-DI 16x 24VDC
F-DQ 8x 24VDC/2.0A, PPM

Построение систем обеспечения безопасности, отвечающих требованиям уровня безопасности до SIL3 по стандарту IEC 61508 и уровня производительности до PLe по стандарту DIN ISO 13849
1- или 2-канальное подключение датчиков с обработкой сигналов по принципу 1оо1 или 1оо2
Двойной разрыв шины питания нагрузки Р (РР) или одновременный разрыв шин питания Р и М (РМ)
Поддержка профиля PROFIsafe в сетях PROFINET IO и PROFIBUS DP

Сигнальные модули в системах распределенного ввода-вывода

Поддержка доступа к различным группам модулей общих приборов ввода-вывода со стороны до четырех контроллеров PROFINET IO
Поддержка доступа к общим каналам ввода (MSI) и вывода (MSQ) модулей со стороны до четырех контроллеров PROFINET IO:
- в модулях цифровых входов/выходов на уровне групп каналов ввода или вывода
- в модулях аналоговых входов/выходов на уровне отдельных каналов ввода или вывода

Технологические модули

Модуль TM Count 2x 24V (2-х канальный счетчик)

Решение задач скоростного счета или измерения частоты (0.04 Гц … 800 кГц)/ периода следования импульсов (1.25 мкс … 25 с) или частоты вращения
Измерение пройденного пути с помощью телеграмм Motion Control
Два реверсивных счетных канала с разрешением ±31 бит для работы с 24 В 200 кГц инкрементальными датчиками
3x DI + 2x DQ на каждый канал
Два встроенных компаратора на каждый канал с настраиваемым гистерезисом
Программная или аппаратная установка границ счета
Настраиваемая задержка распространения входных дискретных сигналов
Диагностические и аппаратные прерывания на уровне каждого канала

Модуль TM PosInput 2 (2х-канальный модуль подключения датчиков положения)

2-канальный модуль подключения инкрементальных, импульсных или синхронно-последовательных датчиков позиционирования с частотой следования сигналов до 1 МГц
Скоростной реверсивный счет (±231), измерение частоты (0.04 Гц … 4 Мгц) или периода (0.25 мкс … 25 с) следования импульсов
Два цифровых входа и два цифровых выхода на каждый канал
Два встроенных компаратора на каждый канала с настраиваемым гистерезисом
Программная или аппаратная установка границ счета
Настраиваемая задержка распространения входных сигналов
Диагностические и аппаратные прерывания на уровне каждого канала
Мониторинг напряжения питания, коротких замыканий и обрывов во внешних цепях

Модуль TM Timer DIDQ 16x 24V

16 встроенных цифровых каналов на одну из 4 возможных конфигураций
Использование входов в режиме потенциальных, импульсных или счетных каналов с настраиваемым временем фильтрации входных сигналов
Использование выходов для вывода потенциальных или импульсных сигналов с поддержкой широтно-импульсной модуляции
Выборка входных и вывод выходных сигналов с запасом по частоте дискретизации
Присвоение отметок времени входным сигналам с разрешением в 1 мкс
До 8 скоростных счетчиков с опорной частотой 200 кГц
Формирование импульсных выходных сигналов с частотой до 100 кГц
Поддержка изохронного режима

Модули SIWAREX WP521 ST/ WP522 ST (весоизмерение)

1- (WP521) и 2-канальный (WP522) модуль взвешивания
Три дискретных входа и четыре дискретных выхода на каждый измерительный канал
Встроенный интерфейс RS485/ Modbus RTU на каждый измерительный канал
Встроенный интерфейс Ethernet на модуль с поддержкой протоколов SIWATOOL и Modbus TCP/IP
Настройка параметров с помощью программного обеспечения SIWATOOL
Выполнение измерений с частотой до 120 Гц с учетом или без учета веса тары
Измерение веса с точностью 0.05 %
Автоматическая тарировка весов без использования эталонных грузов
Мониторинг граничных значений веса и целостности цепей подключения весовых ячеек
Замена модулей без повторной калибровки весов

SIMATIC S7-1500 TM NPU (нейропроцессорный модуль)

Модуль может быть установлен на SIMATIC S7-1500 CPU или
на периферийную станцию ET200MP
Ввод данных в нейропроцессорный модуль осуществляется через USB / ETHERNET порты, так же возможен ввод данных непосредственно из CPU по шине Backplane
Модуль работает с заранее подготовленной нейронной сетью

Ссылка на обзор применения искусственного интеллекта SIMATIC AI в конце статьи

Коммуникационные модули

Поддержка коммуникационного обмена данными и обслуживание систем распределенного ввода-вывода
Снижение нагрузки центрального процессора за счет автономного обслуживания коммуникационных задач коммуникационными процессорами
До 8 коммуникационных модулей Ethernet, PROFINET и PROFIBUS на контроллер
Конфигурирование сетей с помощью STEP 7 Professional (TIA Portal)
Большое количество коммуникационных интерфейсов контроллера
Поддержка распространённых коммуникационных стандартов

Коммуникационный процессор CP 1543-1

Подключение S7-1500 к сети Industrial Ethernet, 1x RJ45, 10/100/1000 Мбит/с, до 118 коммуникационных соединений
До 8 модулей на контроллер (зависит от типа CPU)
Поддержка PG-, OP- и S7 функций связи, а также открытого обмена данными через IE (SEND/RECEIVE, FETCH/WRITE)
Встроенный Firewall с инспекцией пакетов данных уровня 3 и 4
FTP/FTPS клиент или сервер
Веб-сервер с поддержкой протоколов HTTP/ HTTPS
Обмен данными через VPN
Список разрешенных IP/MAC адресов
IPv6, e-mail на основе SMTP/ESMTP
SNMP V1/V3, NTP V3

Коммуникационный модуль CM 1542-1

Подключение S7-1500 к сети PROFINET IO в режиме контроллера ввода-вывода
Встроенный 2-канальный коммутатор с поддержкой режимов RT/IRT, 2x RJ45, 10/ 100 Мбит/с
До 8 модулей на контроллер (зависит от типа CPU)
Поддержка до 128 приборов ввода-вывода с обменом данными в режиме RT
Поддержка до 64 приборов ввода-вывода с обменом данными в режиме IRT
Поддержка PG-, OP- и S7 функций связи
Рассылка e-mail

Коммуникационный процессор CP 1542-5

Подключение S7-1500 к сети PROFIBUS DP (RS485) со скоростью обмена данными до 12 Мбит/с
Поддержка функций ведущего или ведомого DP устройства
Поддержка протокола PROFIBUS DP, PG-, OP- и S7 функций связи
S7 маршрутизация и маршрутизация параметров настройки
Поддержка изохронного режима
Изменение параметров настройки во время работы
Синхронизация времени через PROFIBUS
Веб диагностика
В режиме ведущего DP устройства: - адресное пространство ввода-вывода до - 2 кбайт - до 32 ведомых DP устройств
До 16 конфигурируемых S7 соединений

Коммуникационный модуль CM 1542-5

Подключение S7-1500 к сети PROFIBUS DP (RS485) со скоростью обмена данными до 12 Мбит/с
Поддержка функций ведущего или ведомого DP устройства
Поддержка протокола PROFIBUS DP, PG-, OP- и S7 функций связи
S7 маршрутизация и маршрутизация параметров настройки
Поддержка изохронного режима
Изменение параметров настройки во время работы
Синхронизация времени через PROFIBUS
Веб диагностика
В режиме ведущего DP устройства: - адресное пространство ввода-вывода до - 8 кбайт - до 125 ведомых DP устройств
До 40 конфигурируемых S7 соединений

Коммуникационные модули CM PtP RS232

CM PtP RS232 HF

Встроенный интерфейс RS232C
Скорость обмена данными до 115.2 кбит/с
Размер телеграмм до 4 кбайт
Емкость буфера 8 кбайт

CM PtP RS232 BA

Встроенный интерфейс RS232C

Скорость обмена данными до 19.2 кбит/с

Размер телеграмм до 1 кбайт

Емкость буфера 2 кбайт

Поддерживаемые протоколы

Свободно конфигурируемый порт (ASCII) с настраиваемым форматом телеграмм
3964(R) для обмена данными с оборудованием SIEMENS и оборудованием других производителей
Дополнительно в модулях CM PtP RS232 HF:
- Modbus RTU Master с подключением одного ведомого устройства
- Modbus RTU Slave
- USS с подключением одного привода

Коммуникационные модули CM PtP RS422/RS485

CM PtP RS422/RS485 HF

Встроенный интерфейс RS422/RS485
Скорость обмена данными до 115.2 кбит/с
Размер телеграмм до 4 кбайт
Емкость буфера 8 кбайт

CM PtP RS422/RS485 BA

Встроенный интерфейс RS422/RS485
Скорость обмена данными до 19.2 кбит/с
Размер телеграмм до 1 кбайт
Емкость буфера 2 кбайт

Поддерживаемые протоколы

Свободно конфигурируемый порт (ASCII) с настраиваемым форматом телеграмм
3964(R) для обмена данными с оборудованием SIEMENS и оборудованием других производителей Дополнительно в модулях CM PtP RS422/RS485 HF :
- Modbus RTU Master с подключением до 30 ведомых устройств (для RS485)
- Modbus RTU Slave
- USS с подключением до 16 приводов

Коммуникационный модуль TIM 1531 IRC

Интеграция контроллеров S7-1500 в системы телеуправления SINAUT ST7
Использование в режиме коммуникационного модуля S7-1500 или в качестве автономного прибора
Три встроенных интерфейса Ethernet/ RJ45 для подключения к IP LAN или IP WAN сетям
Встроенный интерфейс RS232/RS485 для подключения к традиционным WAN
Встроенная буферная память для сохранения до 100000 телеграмм с отметками даты и времени на время перебоев в работе системы связи
Сохранение данных в SIMATIC Memory Card при перебоях в питании модуля
Работа в режимах станции, узловой станции или узлового терминала
Встроенный веб-сервер

Коммуникационное программное обеспечение.
Библиотека SIPLUS RIC для S7-1500

Библиотека программных блоков для использования S7-1500 в качестве удаленных терминалов (RTU) систем телеуправления
Поддержка телекоммуникационных протоколов IEC 60870- 5-101/-103/-104
Одновременная поддержка двух различных протоколов
Поддержка обмена данными в глобальных TCP/IP сетях на основе протокола IEC 60870-5-104 через встроенный интерфейс PROFINET центральных процессоров
Поддержка обмена данными в классических WAN на основе протоколов IEC 60870-5-101/-103 через коммуникационные модули CM PtP S7-1500
Поставка на SIMATIC Memory Card с привязкой библиотеки к номеру карты памяти

Коммутаторы Industrial Ethernet семейства SCALANCE

Модульные управляемые коммутаторы Industrial Ethernet уровня 3 семейства SCALANCE XM400:

Три типа коммутаторов и три типа модулей расширения
До 24 коммуникационных портов на коммутатор и модули расширения
Электрические и оптические порты 100/1000 Мбит/с

Моноблочные управляемые коммутаторы Industrial Ethernet серии SCALANCE XC200:

Модули с встроенными электрическими или электрическими и оптическими портами
До 24 электрических портов RJ45 на модуль

Моноблочные неуправляемые коммутаторы Industrial Ethernet серии SCALANCE XC100:

Модули с встроенными электрическими или электрическими и оптическими портами
До 24 электрических портов RJ45 на модуль

IWLAN семейства SCALANCE

Модульные IWLAN семейства SCALANCE W700:

IEEE802.11 a/b/g/h/n, 2.4/5 ГГц, до 300 Мбит/с в IWLAN, до 100 Мбит/с в LAN

Модуль IWLAN клиента SCALANCE W734-1 RJ45:

Один радио интерфейс
2x R-SMA для подключения антенн, 2x RJ45 с встроенным коммутатором и питанием через Ethernet (PoE), обмен данными в режиме RT (c Key-Plug), подключение к IWLAN до 8 приборов

IWLAN точка доступа SCALANCE W77-1 RJ45:

Один радио интерфейс
2x R-SMA для подключения антенн, 2x RJ45 с встроенным коммутатором и питанием через Ethernet (PoE), обмен данными в режиме RT (c Key-Plug), подключение к IWLAN до 8 приборов

Компоненты систем промышленной удаленной связи, VPN, Firewall, NAT

Компоненты систем промышленной удаленной связи, VPN, Firewall, NAT, 1x DI + 1x DQ:

ADSL роутер SCALANCE M812-1: 1x RJ45, ADSL 2T, ANNEX A
ADSL роутер SCALANCE M816-1: 4x RJ45 с встроенным коммутатором, ADSL 2T, ANNEX A
SHDSL роутер SCALANCE M826-2: обмен данными через 2- и 4-проводные каналы связи, поддержка множества SHDSL топологий, 4x RJ45 с встроенным коммутатором
2.5 ГГц роутер SCALANCE M874-2: для 2.5 ГГц беспроводных систем связи, 2x RJ45 с встроенным коммутатором
3G роутер SCALANCE M874-3: для 3G систем беспроводной связи, HSPA+, 2x RJ45 с встроенным коммутатором
3G роутер SCALANCE M876-3: для 3G систем беспроводной связи, HSPA+/EV-DO, 4x RJ45 с встроенным коммутатором

Блоки питания

Блоки питания нагрузки PM 1507

Преобразование входного напряжения ~120/ 230 В в выходное напряжение =24 В
Питание центральных процессоров, интерфейсных и коммуникационных модулей, а также внешних цепей технологических и сигнальных модулей
Отсутствие интерфейса подключения к внутренней шине контроллера S7-1500/ станции ET 200MP
Отсутствие диагностических функций
Без конфигурирования в среде STEP 7
Два типоразмера с выходной мощностью 70 и 190 Вт
Включение на параллельную работу до двух блоков питания для увеличения выходной мощности

Системные блоки питания PS 1505 и PS 1507

Преобразование входного напряжения в выходное напряжение, подаваемое на внутреннюю шину контроллера S7-1500/ станции ET 200MP для питания внутренней электроники модулей
Наличие интерфейса подключения к внутренней шине контроллера S7-1500/ станции ET 200MP
Поддержка диагностических функций
Модификации:
- PS 1505 60W 24/48/60V DC HF с входным напряжением =24/48/60 В и временем буферирования, достаточным для сохранения всех данных;
- PS 1505 25W c входным напряжением =24 В;
- PS 1507 60W с входным напряжением 120/ 230 В

До трех системных блоков питания на контроллер S7-1500/ станцию ET 200MP
Установка:
- одного системного блок питания в слот 0 слева от центрального процессора/ интерфейсного модуля;
- до двух системных блоков в слоты справа от центрального процессора/ интерфейсного модуля
Формирование до трех сегментов питания внутренней электроники модулей контроллера S7-1500/ станции ET 200MP
Адаптация контроллера S7-1500/ станции ET 200MP к различным уровням внешнего напряжения питания постоянного или переменного тока
Различные варианты подключения внешних цепей питания к системным блокам питания сегмента 1

Подробнее о блоках и системах питания SITOP в конце статьи

Расчет потребляемой мощности электроникой модулей

TIA Portal и TIA Selection Tool позволяют выполнять проверку потребляемой модулями мощности через внутреннюю шину контроллера S7-1500/ станции ET 200 MP

SIMATIC STEP 7 Professional (TIA Portal)

Разработка проектов автоматизации на базе программируемых контроллеров SIMATIC S7-1200/ S7-1500/ S7-300/ S7-400 и панелей операторов SIMATIC Basic Panel в среде TIA Portal
STEP 7 Professional:
- Программирование контроллеров на языках LAD, FBD, - STL, SCL и GRAPH
- Конфигурирование аппаратуры и промышленных сетей
- Выполнение диагностики, ввод в эксплуатацию,
- локального или удаленного обслуживания системы - Отладка программ с помощью S7-PLCSIM
WinCC Basic:
- Разработка проектов панелей операторов SIMATIC Basic Panel
- Входит в комплект поставки STEP 7 Professional

Ссылка на обзор по TIA-Portal в конце статьи

TeleService

Составная часть программного обеспечения STEP 7 Professional (TIA Portal) для удаленного обслуживания систем автоматизации SIMATIC:
- не требует наличия необходимого ПО и программатора на предприятии
- не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала на предприятии
- исключает затраты на командировочные расходы
Требует наличия на стороне предприятия дополнительной аппаратуры в виде:
- модулей TS Adapter IE Advanced или TS Adapter IE Basic + TS модуль соответствующего типа
- TS модули включают в свой состав модем аналоговой телефонной линии, ISDN модем, GSM модем и модуль подключения внешнего модема через интерфейс RS232