西门子CPU1513-1 PN处理器

高级控制器尤其适用于具有中等和较高复杂程度的应用。长期来看，SIMATIC S7-1500 控制器在离散自动化领域是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC S7-400 控制器的替代产品，是未来工厂的标准 – 凭借独特的性能表现和创新的设计与操作方式，提供令人信服的结果。具有模块化扩展能力的 SIMATIC S7 控制器具有长期兼容性，免维护且可以扩展，当然也能在 TIA 博途中进行组态。它们是任何自动化任务的理想解决方案。

• 模块化、可扩展通用系统，IP20 防护等级
• 适用于离散自动化领域中各种自动化应用的系统解决方案
• 具有极高性能和可用性
• 可专门通过 Totally Integrated Automation Portal 平台中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型号进行组态

性能

• 提高性能
  • 高速指令执行:
  • 语言扩展
  • 新数据类型
  • 更快速的背板总线
  • 经过优化的代码生成
• 功能强大的通信：
  • 以 PROFINET IO（双端口开关）作为标准接口；
    从 CPU 15-2 PN 开始支持，以一个或多个额外的集成 PROFINET 接口作为输入设备，用于网络隔离或用于连接更多的 PROFINET 设备或高速通信设备
  • OPC UA 数据访问服务器作为运行时选件，可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/系统
  • 可针对总线系统和点到点连接，通过通信模块进行扩展

西门子CPU1513-1 PN处理器

1 中央处理单元
中央处理器单元即CPU，一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU 通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出单元、通信接口、扩展接口相连。CPU 是 PLC 的核心，输入单元将采集的输入信号传送到CPU，CPU执行用户程序并将运算结果传送到输出单元，用以驱动现场设备。选择CPU通常需要考虑一下几个方面：
·运算速度：不同的控制系统对控制的响应速度需求不同，对于要求响应时间较快的系统，则要求CPU的运算速度快，并尽快地将运算结果传送到输出单元。
运算速度性能指标可参考CPU指令执行时间。
·工作存储器：根据控制方案的复杂程度预估需要的工作存储器大小，考虑适当的余量。
·I/O带载能力： CPU通常使用I/O地址空间来描述其允许访问输入输出的能力，8个数字量通道占用1个字节地址空间，1个模拟量通道占用2字节地址空间。在具体选型时还需要根据实际情况考虑I/O余量占用的地址空间。此外有些CPU还有允许连接模块最大数量限制。
·集成的通信接口：CPU通过通信接口进行编程组态，还可与人机界面、其他PLC系统、分布式I/O等实现数据交换。CPU集成的通信接口通常有MPI接口、PROFIBUS接口、PROFINET（PN）接口，根据通信对象（通信对象可以为编程设备、仪表、HMI、其他PLC系统等等）支持的电气接口标准以及所使用的通信协议选择集成通信接口。
2 储存器
PLC 的存储器包括系统存储器，装载存储器和工作存储器。系统存储器用于存放 PLC 的系统程序和内部寄存器， 装载存储器则用于存放 PLC 的用户程序，用户程序编译后被存放在工作存储器中执行。装载存储器通常为MC卡，支持外部扩展，而工作存储器是集成在CPU中并且无法扩展的，在选择CPU时需根据控制方案的复杂程度预估可能使用的工作存储器大小并留有适当余量。选择装载存储器通常只需选择不小于工作存储器大小的存储卡即可。
3 通信接口
通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、 打印机、 其他的 PLC 或是计算机相连， 从而实现“PLC与上位机”或“PLC与PLC”之间的通信。通信接口可以集成在CPU模块上使用内部总线与CPU通信，也可以使用单独的通信接口模块通过外部总线与CPU通信。通信接口的选择首先确定通信对象接口的电气标准例如RS232、RS485、RJ45等，还需要确定使用的协议，常见的例如PROFINET，PROFIBUS总线协议，通过PROFINET和PROFIBUS总线，CPU可与分散在远端现场的输入输出单元进行数据交换，使PLC系统规模更易于扩充。
4 输入输出单元（I/O）
输入单元的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入 CPU，根据信号类型，输出单元的作用则是将 CPU 向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。

西门子CPU1513-1 PN处理器

S7-1500 自动化系统具有模块化的结构，可包含最多 32 个模块。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。S7-1500 自动化系统支持单层配置，其中的所有模块均安装在一个 DIN 导轨上（请参见手册以了解要求）。

系统包含下列组件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等级，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于连接分布式 I/O 或用于编程设备、操作装置、其它 SIMATIC 控制器或第三方设备间的通信。
  SIMATIC S7-1500 适合使用多种型号的 CPU：
  • 标准 CPU（ODK 版本：能够在控制器上执行 C/C++ 代码）
  • 紧凑型 CPU 不仅配备数字型和模拟型输入输出，还配备计数器输入和高速输出，将技术功能直接集成在 CPU 上。
  • 故障安全型 CPU（ODK 版本：能够在控制器上执行 C/C++ 代码）适用于在同一台计算机上执行标准程序和安全相关的程序。
  • 配备诸如绝对同步操作（利用位置同步规范进行同步）和凸轮系统等扩展运动控制功能的技术 CPU。
• 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。
• 工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。
• 通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展

根据具体要求，也可使用下列模块：

• 在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。
• 用于将 SIMATIC S7-1500 连接到 120/230 VAC 电源的负载电源模块 (PM)。
• 接口模块用于连接基于 S7-1500 的分布式 I/O。