2023西门子S7-1500、ET 200MP自动化系统手册01.pdf
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1、 自动化系统 SIMATIC S7-1500/ET 200MP 自动化系统 系统手册 01/2023 A5E03461186-AK 简介 1 安全信息 2 新属性/功能 3 系统概述 4 应用规划 5 安装 6 接线 7 组态 8 程序执行的基本知识 9 保护 10 自动化机制的灵活性 11 调试 12 CPU 显示屏 13 维护 14 测试和维护功能 15 技术规范 16 尺寸图 A 附件/备件 B 停用 C 法律资讯 警告提示系统 为了您的人身安全以及避免财产损失,必须注意本手册中的提示。人身安全的提示用一个警告三角表示,仅与财产损失有关的提示不带警告三角。警告提示根据危险等级由高到低如下
2、表示。危险 表示如果不采取相应的小心措施,将会导致死亡或者严重的人身伤害。警告 表示如果不采取相应的小心措施,可能导致死亡或者严重的人身伤害。小心 表示如果不采取相应的小心措施,可能导致轻微的人身伤害。注意 表示如果不采取相应的小心措施,可能导致财产损失。当出现多个危险等级的情况下,每次总是使用最高等级的警告提示。如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身伤害的警告三角,则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。合格的专业人员 本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的合格人员进行操作。其操作必须遵照各自附带的文件说明,特别是其中的安全及警告提示。由于具备相关培训及经验,合格
3、人员可以察觉本产品/系统的风险,并避免可能的危险。按规定使用 Siemens 产品 请注意下列说明:警告 Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。如果要使用其他公司的产品和组件,必须得到 Siemens 推荐和允许。正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前提。必须保证允许的环境条件。必须注意相关文件中的提示。商标 所有带有标记符号 的都是 Siemens AG 的注册商标。本印刷品中的其他符号可能是一些其他商标。若第三方出于自身目的使用这些商标,将侵害其所有者的权利。责任免除 我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。然
4、而不排除存在偏差的可能性,因此我们不保证印刷品中所述内容与硬件和软件完全一致。印刷品中的数据都按规定经过检测,必要的修正值包含在下一版本中。自动化系统 系统手册,01/2023,A5E03461186-AK 3 目录 1 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
5、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
6、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 2
7、00MP 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
8、.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.1
9、14 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 自动化系统 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
10、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
11、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
12、.7 连接系统电源和负载电流电源.189 目录 自动化系统 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.
13、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.24
14、8 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 目录 自动化系统 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
15、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
16、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 ST
17、EP 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 目录 自动化系统 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
18、 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.
19、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
20、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 目录 自动化系统 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 自动化系统 10 系统手册,01/2023,A5E03461186-AK 简介 1 本文档的用途 本文档中介绍了有关组态、安装、接线和调试 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I
21、/O 系统的重要信息。所需基本知识 要理解本文档,需具备自动化工程组态基本知识。本文档的适用性 本文档适用于 SIMATIC S7-1500 和 SIMATIC ET 200MP 产品系列的所有产品。约定 STEP 7:在本文档中,使用“STEP 7”指代组态与编程软件“STEP 7(TIA Portal)”的所有版本。另请注意以下注意事项:说明 这些注意事项包含有关本文档中所述产品、产品操作或文档中应特别关注部分的重要信息。简介 自动化系统 系统手册,01/2023,A5E03461186-AK 11 特殊信息 说明 有关确保工厂操作安全的重要说明 安全相关的工厂要求操作员遵循特定的安全操作
22、要求。供应商也必须遵循特定的产品监控措施。西门子将以个人通知形式通知系统操作员,确保他们及时了解与安全操作相关的产品研发和特性。建议订阅相应通告,确保始终了解最新动态并根据需要更改设备提高操作安全性。注册“工业在线支持”打开下方链接,在相应网页中单击右手侧的“更新邮件”:SIMATIC S7-300/S7-300F(https:/S7-400/S7-400H/S7-400F/FH(https:/WinAC RTX(F)(https:/S7-1500/SIMATIC S7-1500F(https:/S7-1200/SIMATIC S7-1200F(https:/I/O(https:/7(TIA
23、Portal)(https:/增加安全措施 对于出错可能导致人身伤害或财产损失的任何位置,都必须采用特殊标准来确保整个工厂的安全。为此存在特殊的工厂特定规则,所有者在设置控制器时也必须考虑到这些规则。对于存在安全责任的电子控制器,必须采取的预防措施或控制错误的措施基于工厂带来的风险。为此,所有者必须确保对工厂采取额外措施,例如,使用安全相关的控制器,如 S7-1500 F 故障安全自动化系统。说明 在安全模式下使用 F-CPU 和故障安全模块时,请注意故障安全系统“SIMATIC Safety 编程和操作手册 SIMATIC Safety-组态和编程(https:/简介 1.1 S7-1500
24、/ET 200MP 文 档指南 自动化系统 12 系统手册,01/2023,A5E03461186-AK 说明 产品信息 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统的产品信息包含:SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的模块概述 文档补充内容 相关产品信息,敬请访问 Internet(https:/工业商城为西门子公司推出的全集成自动化(TIA)和全集成能源管理(TIP)自动化与驱动解决方案产品目录和订购系统。Internet(https:/)提供自动化和驱动器领域的所有产品目录。1.1 S7-1500/ET 200MP 文档指南 1.1.1 信息类 S
25、7-1500/ET 200MP SIMATIC S7-1500 自动化系统和 ET 200MP 分布式 I/O 系统的文档分为 3 个部分。用户可根据需要快速访问所需内容。产品信息中记录了对这些手册的更改和补充信息。相关文档,可从 Internet 免费下载。(https:/系统手册和入门指南中详细描述了 SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 系统的组态、安装、接线和调试。STEP 7 在线帮助为用户提供了组态和编程方面的支持。示例:S7-1500 入门指南 S7-1500/ET 200MP 系统手册 TIA Portal 在线帮助 简介 1.1 S7-1500/ET 200M
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