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概述

SIMATIC S7-1500 软控制器用于实现通过 SIMATIC IPC 完成的控制任务

采用创新的实时系统，系统可用性高

可作为标准型和故障安全型

经过改进的专有技术和复制保护

集成运动控制功能，用于控制速度控制轴和定位轴，支持外部编码器、输出凸轮/输出凸轮轨迹和测量输入

用于诊断集成 Web 服务器，带有创建用户定义的 Web 页面的选项

SIMATIC ODK 1500S 用于通过**语言 C/C++、VB 和 C# 开发和集成 Windows 中的控制功能和应用程序

SIMATIC Target 1500™ 用于使用 MATLAB Simulink® 开发控制功能

应用

SIMATIC S7-1500 软控制器执行 S7-1500 控制器的功能，作为软件在 SIMATIC IPC 上的 Windows 系统中运行。这样，SIMATIC IPC 就能用于控制机器设备。

SIMATIC S7-1500 软控制器不仅可作为标准 CPU 使用，还可作为故障安全 CPU 使用。因此，基于 PC 的自动化解决方案还可用于面向安全的应用场合。

要经由 PROFINET 或 PROFIBUS 连接分布式 I/O，可以使用 SIMATIC IPC 的集成以太网和 PROFIBUS 接口。使用 CP 1625 插入式办卡，可以实现 PROFINET 等时同步应用。另外，CPU 通过易组态的块提供全面控制功能，以及通过标准化 PLC-open 块 提供连接至驱动器的能力。

当必须使用编程语言 C 或 C++ 来集成特殊自动化功能或需要将 Windows 软件与软控制器直接连接时，该软控制器显示出特殊优势。

为此，可使用 SIMATIC ODK 1500S 来开发这种应用程序。这些应用程序可用于接口至 Windows 和 Windows 软件（例如，数据库、可视化系统或 Windows 文件系统），或用于实时应用（例如，算法、控制器）。

一些通常由 ODK 开发的应用程序是现成的插件应用。因此，比如可以在控制任务中使用 SQL 数据库或 XML 文件，而无须用 C/C++ 编程。

联合使用 SIMATIC Target，可直接从® 生成库函数。

为了确保整个系统能在安全状态下可靠工作，避免由于外部电源发生故障、PLC出现异常、误操作以及误输出造成的重大经济损失和人身伤亡事故，PLC外部应安装必要的保护电路。
（1）急停电路。对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得PLC发生故障时，能将引起伤害的负载电源可靠切断。

   （2）保护电路。正反向运转等可逆操作的控制系统，要设置外部电器互锁保护；往复运行及升降移动的控制系统，要设置外部限位保护电路。

   （3）可编程控制器有监视定时器等自检功能，检查出异常时，输出全部关闭。但当可编程控制器CPU故障时就不能控制输出，因此，对于能使用户造成伤害的危险负载，为确保设备在安全状态下运行，需设计外电路加以防护。

   （4）电源过负荷的防护。如果PLC电源发生故障，中断时间少于10秒，PLC工作不受影响，若电源中断过10秒或电源下降过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开；当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。因此，对一些易过负载的输入设备应设置必要的限流保护电路。

   （5）重大故障的报警及防护。对于易发生重大事故的场所，为了确保控制系统在重大事故发生时仍可靠的报警及防护，应将与重大故障有联系的信号通过外电路输出，以使控制系统在安全状况下运行。

 1）、可靠性高，抗干扰能力强。工业生产一般对控制设备的可靠性要求很高，并且要有很强的抗干扰能力。PLC能在恶劣的环境中可靠的工作，平均无故障时间达到数万小时以上，已被公认为可靠的工业控制设备之一。

 

    PLC本身具有较强的自诊断功能，保证硬件**设备（CPU、存储器、I/O总线等）在正常情况下执行用户程序，一旦出现故障则立即给出出错信号，停止用户程序的执行，切断所有输出信号，等待修复。PLC的主要模块均采用大规模和大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路。在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精确的考虑，在硬件上采用隔离，屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施，在软件上采用数字滤波等措施。与继电器系统和通用计算机相比，PLC能适应工业现场环境要求。

 

    2） 硬件配套齐全，使用方便，适应性强

 

    PLC是通过执行程序实现控制的。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可，大限度地缩短了工艺新所需要的时间。PLC的产品已标准化、系列化、模块化，而且PLC及配套产品的模块品种多，用户可以灵活方便地进行系统配置组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。在PLC控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入/输出信号线即可，不需要进行大量且复杂的硬接线，并且PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。

 

    3）、编程直观、易学易会

 

    PLC提供了多种编程语言，其中梯形图使用普遍。PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，因此PLC程序的编制采用梯形图的简单指令形式。梯形图与继电原理图相似，这种编程语言形象直观，易学易懂，不需要专门的计算机知识和语言，现场工程技术人员可在短时间内学会使用。用户在购买PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和进行简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

 

    4）、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便

 

    PLC用软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大为减少。同时PLC的用户程序大部分可以在实验室进行模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统安装到生产现场，进行联机调试，既安全，又快捷方便。

    PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能。当发生故障时，可以根据PLC的状态指示灯显示或编程器提供的信息迅速查找到故障原因，排除故障。

 

    5）、体积小，能耗低

 

    由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑、功耗低、便于安装，是机电一体化的理想控制器。对于复杂的控制系统，采用PLC后，一般可将开关柜的体积缩小到原来的1/10~1/2。

当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程。分析上述扫描过程，如果对远程I/O、特殊模块和其他通讯服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段了。这三个阶段是PLC工作过程的中心内容，理解透PLC工作过程的这三个阶段是学习好PLC的基础。下面就对这三个阶段进行详细的分析。

  (1) 输入采样阶段

  PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输人端点，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段，在此阶段输入映像寄存器与外界隔离，无论输入情况如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输人采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输人信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。

  由此可见，输入映像寄存器的数据完全取决于输入端子上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。

  (2) 程序执行阶段

  根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。

  (3) 输出刷新阶段

  在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通／断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部负载。

 由此可见，输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行，输出锁存器中的数据由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定，而输出端子的接通和断开状态，完全由输出锁存器决定。

结合PLC的组成和结构分析PLC的工作原理容易理解。PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为：

（1）读输入阶段。 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中，CPU访问输入映像寄存器区域，而并非读取输入端口的状态，输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态，通常要求输入信号有足够的脉冲宽度，才能被响应。

（2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段CPU从用户程序的条指令开始执行直到后一条指令结束，程序运行放入输出映像寄存器区域。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。

（3）处理通信请求阶段。 是扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通信端口接收到的信息。

（4）执行CPU自诊断测试阶段。在此阶段CPU检查其硬件，用户程序存储器和所有I/O模块的状态。

（5）写输出阶段。每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。

如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。

如果程序中使用了立即I/O指令，可以直接存取I/O点。用立即I/O指令读输入点值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改，用立即I/O指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。

6ES7288-1SR20-0AA1	S7-200 SMART，CPU SR20，标准型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC 或110 DC供电，12 输入/8 输出
6ES7288-1ST20-0AA1	S7-200 SMART，CPU ST20，标准型 CPU 模块，晶体管输出，24 V DC 供电，12 输入/8 输出
6ES7288-1SR30-0AA1	S7-200 SMART，CPU SR30，标准型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC 或110 DC供电，18 输入/12 输出
6ES7288-1ST30-0AA1	S7-200 SMART，CPU ST30，标准型 CPU 模块，晶体管输出，24 V DC 供电，18 输入/12 输出
6ES7288-1SR40-0AA1	S7-200 SMART，CPU SR40，标准型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC或110 DC 供电，24 输入/16 输出
6ES7288-1ST40-0AA1	S7-200 SMART，CPU ST40，标准型 CPU 模块，晶体管输出，24 V DC 供电，24 输入/16 输出
6ES7288-1SR60-0AA1	S7-200 SMART，CPU SR60，标准型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC 或110 DC供电，36 输入/24 输出
6ES7288-1ST60-0AA1	S7-200 SMART，CPU ST60，标准型 CPU 模块，晶体管输出，24 V DC 供电，36 输入/24 输出
6ES7288-1CR20s-0AA1	S7-200 SMART，CPU CR20s，经济型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC或110 DC 供电，12 输入/8 输出
6ES7288-1CR30s-0AA1	S7-200 SMART，CPU CR30s，经济型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC或110 DC 供电，18 输入/12 输出
6ES7288-1CR40s-0AA1	S7-200 SMART，CPU CR40s，经济型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC或110 DC 供电，24 输入/16输出
6ES7288-1CR60s-0AA1	S7-200 SMART，CPU CR60s，经济型 CPU 模块，继电器输出，220 V AC或110 DC 供电，36 输入/24 输出