[西门子]SIMATIC S7-1500ET 200MP 自动化系统

简介 ……………………………………………………………………………………………………………………………… 10
1.1 S7-1500/ET 200MP 文档指南 ……………………………………………………………………………. 12
1.1.1 信息类 S7-1500/ET 200MP ……………………………………………………………………………….. 12
1.1.2 SIMATIC 技术文档 …………………………………………………………………………………………… 15
2 安全信息 ……………………………………………………………………………………………………………………….. 17
2.1 安全性信息 ……………………………………………………………………………………………………. 17
2.2 常规安全说明 ………………………………………………………………………………………………… 17
2.2.1 本文档中的警告 ……………………………………………………………………………………………… 17
2.2.2 安全符号 ………………………………………………………………………………………………………. 18
2.2.2.1 无防爆保护的设备 ………………………………………………………………………………………….. 18
2.2.2.2 有防爆保护的设备 ………………………………………………………………………………………….. 19
2.2.3 预期用途 ………………………………………………………………………………………………………. 20
2.2.4 对设备和备件进行改造 ……………………………………………………………………………………. 20
2.2.5 目标群体和人员资质 ……………………………………………………………………………………….. 21
2.2.6 个人防护装备 ………………………………………………………………………………………………… 21
2.2.7 开放源代码软件 ……………………………………………………………………………………………… 22
2.2.8 安全操作 ………………………………………………………………………………………………………. 23
2.2.8.1 操作电气部件 ………………………………………………………………………………………………… 23
2.2.9 残余风险 ………………………………………………………………………………………………………. 23
2.2.9.1 带电部件 ………………………………………………………………………………………………………. 23
2.2.9.2 导电污染 ………………………………………………………………………………………………………. 24
2.2.9.3 过热 …………………………………………………………………………………………………………….. 24
2.2.9.4 不受控制的运动 ……………………………………………………………………………………………… 25
2.2.9.5 不安全的运行状态 ………………………………………………………………………………………….. 25
2.2.10 紧急情况下的行为 ………………………………………………………………………………………….. 25
2.2.11 材料损坏 ………………………………………………………………………………………………………. 26
2.2.11.1 运输和存放 ……………………………………………………………………………………………………. 26
2.2.11.2 安装和连接 ……………………………………………………………………………………………………. 26
3 新属性/功能 ……………………………………………………………………………………………………………………. 27
4 系统概述 ……………………………………………………………………………………………………………………….. 37
4.1 SIMATIC S7-1500 自动化系统概述 …………………………………………………………………….. 37
4.1.1 SIMATIC 自动化系统 ……………………………………………………………………………………….. 37
4.1.2 SIMATIC 自动化系统间的不同之处 …………………………………………………………………….. 39
4.1.3 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的应用领域 …………………………………………………………. 41
4.1.4 工厂组件与自动化层级 ……………………………………………………………………………………. 42
4.1.5 可扩展性 ………………………………………………………………………………………………………. 44
4.1.6 特点概述 ………………………………………………………………………………………………………. 46
目录

自动化系统
4 系统手册, 01/2023, A5E03461186-AK
4.2 组态 …………………………………………………………………………………………………………….. 49
4.2.1 SIMATIC S7-1500 自动化系统的组态 ………………………………………………………………….. 49
4.2.2 分布式 I/O 系统 SIMATIC ET 200MP 的组态 …………………………………………………………. 50
4.2.3 使用 SIMATIC S7-1500 组态故障安全系统 …………………………………………………………… 51
4.3 组件 …………………………………………………………………………………………………………….. 55
4.4 CPU ……………………………………………………………………………………………………………… 60
4.4.1 各 CPU 的功能特性 …………………………………………………………………………………………. 61
4.4.2 CPU 的技术规范 …………………………………………………………………………………………….. 63
4.4.3 Web 服务器 …………………………………………………………………………………………………… 68
4.4.4 安全性 …………………………………………………………………………………………………………. 70
4.4.5 信息安全 ………………………………………………………………………………………………………. 72
4.4.6 诊断 …………………………………………………………………………………………………………….. 74
4.4.7 跟踪 …………………………………………………………………………………………………………….. 75
4.5 SIMATIC S7-1500 I/O 设备的接口模块 ………………………………………………………………… 77
4.6 输入和输出模块 …………………………………………………………………………………………….. 78
4.6.1 正确选择相应 I/O 设备 …………………………………………………………………………………….. 80
4.6.2 数字量输入模块 …………………………………………………………………………………………….. 81
4.6.3 数字量输出模块 …………………………………………………………………………………………….. 85
4.6.4 故障安全数字量模块 ………………………………………………………………………………………. 88
4.6.5 模拟量输入模块 …………………………………………………………………………………………….. 89
4.6.6 模拟量输出模块 …………………………………………………………………………………………….. 92
4.7 通信 …………………………………………………………………………………………………………….. 95
4.7.1 通信接口 ………………………………………………………………………………………………………. 95
4.7.2 CM 通信模块/CP 通信处理器 …………………………………………………………………………….. 96
4.7.3 通信模块 IO-Link 主站 …………………………………………………………………………………….. 99
4.7.4 通过故障安全型模块进行安全相关通信 ……………………………………………………………. 100
4.8 工艺功能 …………………………………………………………………………………………………….. 101
4.8.1 运动控制 …………………………………………………………………………………………………….. 101
4.8.2 PID 控制 ……………………………………………………………………………………………………… 107
4.8.3 紧凑型 CPU 的工艺功能 …………………………………………………………………………………. 109
4.8.4 计数、测量和定位工艺功能模块 ……………………………………………………………………… 110
4.8.5 基于时间的 IO 工艺功能模块 ………………………………………………………………………….. 111
4.8.6 称重工艺的工艺模块 …………………………………………………………………………………….. 113
4.8.7 工艺模块 TM NPU …………………………………………………………………………………………. 114
4.9 电源 …………………………………………………………………………………………………………… 116
4.10 连接元件和系统接线 …………………………………………………………………………………….. 119
4.11 软件 …………………………………………………………………………………………………………… 121
4.11.1 TIA Portal ……………………………………………………………………………………………………. 121
4.11.2 TIA Selection Tool …………………………………………………………………………………………. 122
4.11.3 SIMATIC Automation Tool ………………………………………………………………………………. 122
目录

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系统手册, 01/2023, A5E03461186-AK 5
4.11.4 SINETPLAN ………………………………………………………………………………………………….. 123
4.11.5 PRONETA …………………………………………………………………………………………………….. 124
4.11.6 SIMATIC S7 应用程序 …………………………………………………………………………………….. 124
5 应用规划 ……………………………………………………………………………………………………………………… 125
5.1 硬件配置 …………………………………………………………………………………………………….. 125
5.1.1 S7-1500 自动化系统的硬件配置 ……………………………………………………………………… 125
5.1.2 带有 PROFINET 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置 …………………………. 127
5.1.3 带有 PROFIBUS 接口模块的 ET 200MP 分布式 I/O 系统的硬件配置 …………………………. 129
5.2 系统电源和负载电源 ……………………………………………………………………………………… 130
5.2.1 系统电源的用途 ……………………………………………………………………………………………. 132
5.2.2 在第一个电源段中使用系统电源的特殊注意事项 ………………………………………………… 134
5.2.3 使用电源 PS 60W 24/48/60VDC HF 时的特殊要求 ……………………………………………….. 136
5.3 供电平衡计算 ………………………………………………………………………………………………. 141
5.4 负载电源的用途 ……………………………………………………………………………………………. 144
6 安装 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 145
6.1 基本知识 …………………………………………………………………………………………………….. 145
6.2 安装安装导轨 ………………………………………………………………………………………………. 147
6.3 安装标准导轨适配器 ……………………………………………………………………………………… 152
6.4 安装系统电源 ………………………………………………………………………………………………. 158
6.5 安装负载电流电源 ………………………………………………………………………………………… 160
6.6 安装 CPU …………………………………………………………………………………………………….. 163
6.7 安装接口模块 ………………………………………………………………………………………………. 166
6.8 安装 I/O 模块 ……………………………………………………………………………………………….. 168
7 接线 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 170
7.1 操作规则和规定 ……………………………………………………………………………………………. 170
7.2 有关操作带有故障安全模块的 S7-1500/ET 200MP 的更多规则和规定 …………………….. 173
7.2.1 适用于故障安全模块的安全超低电压（SELV、PELV） …………………………………………. 173
7.2.2 故障安全模块的传感器和执行器要求 ……………………………………………………………….. 174
7.2.3 数字量输入/输出信号的电容串扰 …………………………………………………………………….. 176
7.3 通过接地馈电系统运行 ………………………………………………………………………………….. 177
7.4 电气配置 …………………………………………………………………………………………………….. 180
7.5 接线规则 …………………………………………………………………………………………………….. 182
7.6 连接电源电压 ………………………………………………………………………………………………. 187
7.7 连接系统电源和负载电流电源 …………………………………………………………………………. 189
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6 系统手册, 01/2023, A5E03461186-AK
7.8 连接 CPU/接口模块和负载电源………………………………………………………………………… 191
7.9 连接通信接口 ………………………………………………………………………………………………. 193
7.10 I/O 模块的前连接器 ………………………………………………………………………………………. 194
7.10.1 对不带屏蔽触点元件的 I/O 模块的前连接器接线 ………………………………………………… 196
7.10.2 对带屏蔽端子元件的 I/O 模块的前连接器接线 ……………………………………………………. 198
7.10.3 将前连接器接入最终位置 ………………………………………………………………………………. 205
7.11 标记 I/O 模块 ……………………………………………………………………………………………….. 207
7.11.1 标签条 ……………………………………………………………………………………………………….. 207
7.11.2 可选标记 …………………………………………………………………………………………………….. 208
8 组态 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 209
8.1 组态 CPU …………………………………………………………………………………………………….. 210
8.1.1 读取组态 …………………………………………………………………………………………………….. 211
8.1.2 地址分配 …………………………………………………………………………………………………….. 216
8.1.2.1 寻址 – 概述 ………………………………………………………………………………………………….. 216
8.1.2.2 对数字量模块进行寻址 ………………………………………………………………………………….. 218
8.1.2.3 对模拟量模块进行寻址 ………………………………………………………………………………….. 220
8.1.3 过程映像和过程映像分区 ………………………………………………………………………………. 222
8.1.3.1 过程映像 – 概述 ……………………………………………………………………………………………. 222
8.1.3.2 在用户程序中更新过程映像分区 ……………………………………………………………………… 224
8.2 组态 ET 200MP 分布式 I/O 系统 ………………………………………………………………………. 225
8.3 使用 SIMATIC Safety 为故障安全模块指定 PROFIsafe 地址 ……………………………………. 227
9 程序执行的基本知识 ……………………………………………………………………………………………………… 228
9.1 事件和 OB …………………………………………………………………………………………………… 228
9.2 异步指令 …………………………………………………………………………………………………….. 231
10 保护 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 248
10.1 保护功能概述 ………………………………………………………………………………………………. 248
10.2 保护机密的组态数据 …………………………………………………………………………………….. 249
10.3 组态 CPU 的访问保护 …………………………………………………………………………………….. 249
10.4 使用显示屏设置其它密码保护 ………………………………………………………………………… 253
10.5 使用用户程序设置其它访问保护 ……………………………………………………………………… 254
10.6 专有技术保护 ………………………………………………………………………………………………. 254
10.7 防拷贝保护 …………………………………………………………………………………………………. 258
10.8 通过锁定 CPU/接口模块来提供保护………………………………………………………………….. 260
11 自动化机制的灵活性 ……………………………………………………………………………………………………… 261
11.1 标准机器项目 ………………………………………………………………………………………………. 261
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系统手册, 01/2023, A5E03461186-AK 7
11.2 组态控制（选件处理） ………………………………………………………………………………….. 262
11.2.1 组态 …………………………………………………………………………………………………………… 264
11.2.2 创建控制数据记录 ………………………………………………………………………………………… 266
11.2.2.1 S7-1500 自动化系统的控制数据记录 ……………………………………………………………….. 269
11.2.2.2 ET 200MP 分布式 I/O 系统的控制数据记录 ………………………………………………………… 270
11.2.2.3 ET 200MP 分布式 I/O 系统的反馈数据记录 ………………………………………………………… 271
11.2.2.4 组态控制的示例 ……………………………………………………………………………………………. 273
11.2.3 在 CPU 启动程序中传送控制数据记录 ………………………………………………………………. 276
11.2.4 运行期间的行为 ……………………………………………………………………………………………. 280
12 调试 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 281
12.1 概述 …………………………………………………………………………………………………………… 281
12.2 首次上电前检查 ……………………………………………………………………………………………. 282
12.3 S7-1500 自动化系统调试步骤 …………………………………………………………………………. 284
12.3.1 将 SIMATIC 存储卡从 CPU 中拔出/插入 CPU 中 ……………………………………………………. 286
12.3.2 CPU 首次上电 ………………………………………………………………………………………………. 288
12.4 调试 ET 200MP 分布式 I/O 系统的步骤 ……………………………………………………………… 288
12.4.1 在 PROFINET IO 上调试 ET 200MP ……………………………………………………………………. 288
12.4.2 在 PROFIBUS DP 上调试 ET 200MP …………………………………………………………………… 290
12.5 操作模式 …………………………………………………………………………………………………….. 291
12.5.1 STARTUP 模式 ………………………………………………………………………………………………. 291
12.5.2 STOP 模式 …………………………………………………………………………………………………… 294
12.5.3 RUN 模式 …………………………………………………………………………………………………….. 295
12.5.4 操作模式的转换 ……………………………………………………………………………………………. 296
12.6 CPU 存储器复位 ……………………………………………………………………………………………. 298
12.6.1 存储器自动复位 ……………………………………………………………………………………………. 300
12.6.2 存储器手动复位 ……………………………………………………………………………………………. 300
12.7 备份和恢复 CPU 组态 …………………………………………………………………………………….. 302
12.8 时间同步 …………………………………………………………………………………………………….. 307
12.8.1 示例：基于 STEP 7 组态 NTP 服务器的 IP 地址，或在用户程序中进行设置 ………………. 309
12.9 标识和维护数据 ……………………………………………………………………………………………. 312
12.9.1 读取并输入 I&M 数据 …………………………………………………………………………………….. 312
12.9.2 I&M 数据的记录结构 ……………………………………………………………………………………… 315
12.9.3 示例：使用 Get_IM_Data 读取 CPU 的固件版本 ………………………………………………….. 317
12.10 项目共享调试 ………………………………………………………………………………………………. 320
13 CPU 显示屏 ………………………………………………………………………………………………………………….. 321
14 维护 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 331
14.1 卸下和插入 I/O 模块 ………………………………………………………………………………………. 331
14.2 更换显示屏/前盖 …………………………………………………………………………………………… 332
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8 系统手册, 01/2023, A5E03461186-AK
14.3 更换 I/O 模块和前连接器 ……………………………………………………………………………….. 335
14.3.1 I/O 模块和前连接器上的编码元件 ……………………………………………………………………. 335
14.3.2 更换 I/O 模块 ……………………………………………………………………………………………….. 338
14.3.3 更换前连接器 ………………………………………………………………………………………………. 340
14.4 更换系统电源和负载电流电源的电源连接器处的编码元件 …………………………………… 342
14.5 固件更新 …………………………………………………………………………………………………….. 344
14.6 复位为出厂设置 …………………………………………………………………………………………… 351
14.6.1 将 CPU 复位为出厂设置 …………………………………………………………………………………. 351
14.6.2 将接口模块 (PROFINET IO) 复位为出厂设置 ………………………………………………………. 357
14.7 使用故障安全模块的故障响应 ………………………………………………………………………… 359
14.8 维护和维修 …………………………………………………………………………………………………. 361
15 测试和维护功能 ……………………………………………………………………………………………………………. 362
15.1 测试功能 …………………………………………………………………………………………………….. 362
15.2 读取/保存服务数据 ……………………………………………………………………………………….. 369
16 技术规范 ……………………………………………………………………………………………………………………… 371
16.1 标准、认证和安全说明 ………………………………………………………………………………….. 371
16.2 电磁兼容性 …………………………………………………………………………………………………. 382
16.3 故障安全模块的电磁兼容性 ……………………………………………………………………………. 385
16.4 运输和贮存条件 …………………………………………………………………………………………… 386
16.5 机械和气候环境条件 …………………………………………………………………………………….. 386
16.6 有关绝缘测试、保护类别、防护等级和额定电压的信息 ………………………………………. 392
16.7 在区域 2 危险区域中使用 S7-1500/ET 200MP ……………………………………………………. 393
A 尺寸图 ………………………………………………………………………………………………………………………… 394
A.1 安装导轨的尺寸图 ………………………………………………………………………………………… 394
A.2 用于 35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 ……………………………………………………………… 397
A.3 用于 25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 ……………………………………………………………… 398
A.4 用于 35 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 ……………………………………………………………… 398
A.5 用于 25 mm 模块的屏蔽支架的尺寸图 ……………………………………………………………… 399
A.6 适用于 35 mm 模块的供电元件尺寸图 ……………………………………………………………… 399
A.7 适用于 25 mm 模块的供电元件尺寸图 ……………………………………………………………… 399
A.8 标签条尺寸图 ………………………………………………………………………………………………. 400
A.9 测量端测试探头的尺寸图 ………………………………………………………………………………. 401
B 附件/备件 …………………………………………………………………………………………………………………….. 402
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系统手册, 01/2023, A5E03461186-AK 9
C 停用 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 407
C.1 简介 …………………………………………………………………………………………………………… 407
C.2 安全移除数据 ………………………………………………………………………………………………. 407
C.3 回收和处理 ………………………………………………………………………………………………….. 409
术语表 …………………………………………………………………………………………………………………………. 410
索引 ……………………………………………………………………………………………………………………………. 422