网络知识 娱乐 一文读懂 S7-1500 手册 - 关于常用资源的介绍

一文读懂 S7-1500 手册 - 关于常用资源的介绍

中央处理单元 (CPU) 是 SIMATIC S7-1500 系列产品的核心。由于 S7-1500 系列产品范围非常广泛,因此在日常工作中,特别在 S7-1500 CPU 选型和使用阶段,工程师经常遇到 CPU 的程序能够写多少,可以组态多少个分布式 IO 站点,可以和多少设备进行通信等资源数据问题。


这些技术参数可以从 CPU 手册中找到,为了更进一步帮助理解,下面就对 CPU 手册中相关资源参数(以 S7-1511为例)进行解读,以帮助大家理解相关资源的不同和限制。


✦✦
1 可以写入CPU的程序有多少

不同型号 S7-1500 CPU 存储器的大小不同,这部分数据信息可以在手册中技术数据“存储器”这个部分中查询到:

  • 工作存储器分为两个部分,一部分用于程序存储,另一部分用于数据(DB块)的存储。S7-1500 CPU 工作存储器是不可以扩展的,如果程序大小或者数据超过技术规范,只能更换更高型号的 CPU。
  • 装载存取器指的就是 SMC 存储卡。存储卡和 CPU 分离设计,因此装载存储器是可以通过更换 SMC 卡来改变大小的。由于 SMC 最大的规格为 32Gbyte,因此手册中描述为支持最大值 32Gbyte。
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图1

✦✦2 可以带多少IO点

对于 CPU 可以带的 IO 点的数量资源,可以在手册中技术数据“地址范围”这个部分查询到。
当前 CPU 最多支持 1024 个模块进行组态,同时最多可以组态 32Kbyte 的输入或者输出地址,对于数字量信号来说 1个byte 为 8 个 IO 点,对于模拟量信号来说 2 个 byte 为 1 个模拟量信号通道,这样就可以计算出带 IO 点的数量,但是最多模块的总数不能超过 1024 个模块。

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图2 IO地址范围


✦✦3 可以带多少PROFINET分布式IO站点

对于 PROFINET 接口可以带分布式 IO 站点的数量限制,可以在技术数据“ PROFIENT IO 控制器”这个项目中查询到。
以 CPU 的 X1 口为例,可以看到 “可连接 IO 设备的数量,最大值”为 128,意味着当前 CPU 使用这个 PN 端口最多可以组态 128 个分布式 IO 站点。
但是可以通过 AS-i,CP 或者 CM 最多扩展到 256 个站点。同时对于PROFINET IRT 功能,最多支持 64 个站点。

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图3 PROFINET 通信资源


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✦✦4 可以支持多少个通信连接

对于 S7-1500 CPU 的通信连接数量,可以在“协议”这个部分中进行查询,见图4。其中连接数量包含了 PG 通信,HMI 通信,S7 通信,OUC 通信(TCP,UDP,ISO-On-TCP),Web 通信,OPC UA 通信等,PROFINET 分布式站点的通信不包含在内。

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图4 通信资源


通过手册参数可以看到这款 CPU 最多有 96 个协议通信资源,但是对于 CPU 集成的 PN 接口最多只有 64 个通信资源,同时有 10 个协议通信资源已经作为预留(编程软件/HMI/WEB)无法再给其它的协议使用。
HMI 通信时可能会占用多个协议通信资源,见图5。

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图5 连接资源


要搞明白如何计算 S7-1500 连接资源,需要清楚站资源、模块资源、预留资源和动态资源。
下图可以帮助我们理解这些概念,并弄清楚当前站点连接资源的计算方法。

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图6 连接资源计算


A、B、C、D分别是 S7-1500 CPU、CM、CP 支持的通信连接数。
①当前站可用资源
A:预留连接资源,CPU 为保证常用通信方式而预留的固定数量的通信资源。预留资源是专用资源。
A+B:模块资源,由 CPU 模块提供的连接资源。
C/D:模块资源,由扩展的 CM/CP 模块提供的连接资源。
B+C+D:动态连接资源,也称共享连接资源,可以用于任何其它连接。
A+B+C+D:当前站可用资源,简称站资源。
②当前站最大可用资源
添加 CM/CP 模块可以扩展当前站的连接资源数,但是,当前站最大可用连接数取决于选用的 CPU 类型,通常要小于或等于 A+B+C+D 。
下图是 S7-1515-2PN 在 STEP7 V17 的一个组态示例。

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图7 连接资源的举例


①站资源:
预留 10 个,动态 182 个,当前站最大可用资源共 192 个。
②模块资源:
CPU1515-2PN 最大可以使用 108 个连接资源,CM1542-1最多 64 个,CM1542-5 最多 48 个。
因此根据上述表格,CPU/CM/CP 的总通信连接数为 192 个,小于各个模块的总和(108+64+48 ),因此在站资源的“动态”旁边出现了黄色叹号。

✦✦5 可以带多少个轴进行运动控制

S7-1500 支持多种运动控制功能,可灵活连接多种驱动器,通过 PLCopen 标准程序块进行控制,并且提供便捷配置和诊断的功能。


对于 CPU 可以带运动控制轴的数量,分为两种情况:

1. 为避免占用 CPU 资源,可以使用基于驱动器运算的基本定位 EPOS 功能进行运动控制的组态,由于不占用 CPU 的运动控制资源,那么这个轴的数量占用的是分布式 IO 站点的数量。


2. 使用 CPU 集成运动控制功能,意味着占用 CPU 的运动控制资源,需要查看手册中“支持的工艺对象”栏目,见图 8。从手册中可以看到 CPU 的运动控制的总资源数为 800。对于使用一个速度轴需要占用 40 个资源,对于使用一个定位轴需要占用 80 个资源,对于使用一个同步轴需要占用 160 个资源,按照这些参数,同时根据项目的实际情况就可以计算出这块 CPU 是否可以满足要求了。


例如,某个项目需要2个速度轴,1个定位轴以及2个同步轴,就算所占用的资源40*2+80+160*2=480,没有超过 800 的运动控制资源,那么这个 CPU 的运动控制资源满足要求。
但是需要注意,CPU 的运动控制资源并不是唯一需要考虑的因素,另一个影响最大轴数的因素是 CPU 的运算能力,即运动控制相关的计算周期间隔和 CPU 的计算能力会影响能够支持的轴数。可以根据各 CPU 支持的典型轴数以及使用 TIA Selection Tool/SIZER 等工具进行辅助检查。

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图8 运动控制资源

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