西门子 S7-1500 选型指南（综合版），手把手教你如何订PLC

本文通过实例详解西门子S7-1500选型方法。

一、S7-1500 CPU

用户程序运行在CPU模块中，CPU模块内没有程序装载存储器，程序存储在专用的存储卡中里，概念同S7-300。存储卡需要单独订货。CPU目前有多种型号，下面三种CPU型号从上至下性能由低到高排列，区别于指令执行速度，各种地址空间尺寸，内存大小，集成通讯口种类个数等等方面。

• CPU 1511-1 PN

• CPU 1513-2 PN

• CPU 1516-3 PN/DP

......

二、S7-1500 I/O模块

对于PLC系统，用户程序处理的是输入/输出(I/O)信号之间的逻辑关系。那么往往系统需配置I/O模块，S7-1500的CPU模块自身没有集成I/O，I/O信号输入通过拓展I/O模块进行输入输出。常见I/O信号有，

• 数字量输入(DI)：也就是开关量(还有称作离散量)信号输入

• 数字量输出(DQ)：开关量信号输出

• 模拟量输入(AI)：连续量输入，如电压-10V -+10V, 4-20mA等

• 模拟量输出(AQ)：连续量输出

• 还有脉冲输入(PI)， 脉冲输出(PQ)等

三、S7-1500数字量输入模块

• DI 32x24VDC HF

• DI 16x24VDC HF

• DI 16x230VAC BA

• DI 16x24VDC SRC BA

......

型号简介：

DI：Digital input，数字量输入

32x24VDC：共32个输入通道 (点) ，电压规格为直流24V

16x230VDC：共16个输入通道 (点) ，电压规格为交流230V

BA：Basic，基本型

HF：High feature, 高性能型

SRC：Source Input， 源型输入 ，未标识为漏型。

四、S7-1500 数字量输出模块

• DQ 16x24VDC/0.5A ST

• DQ 32x24VDC/0.5A ST

• DQ 8x24VDC/2A HF

• DQ 8x230VAC/2A ST

• DQ 8x230VAD/5A ST

......

型号简介，以第一个型号为例：

DQ：Digital Ouput, 数量输出

16x24VDC：共16个输出通道，输出电压为DC24V, 容量每个通道最大0.5A

HF：High Feature, 高性能型，通常意味着模块带诊断功能

ST：Standard，标准型，无诊断功能

五、S7-1500 模拟量输入模块

• AI 8xU/I HS

• AI 8xU/I HF

• AI 8xU/I/RTD/TC ST

• AI 8xU/I/RTD/TC HF

......

以第一个型号为例，型号简介：

AI：Analogue input，模拟量输入模块

8xU/I：8个通道，支持电压或电流型号输入

ST：标准型

HS：高速模块（为高速处理做了优化）

HF：High feature, 高性能型

六、S7-1500 模拟量输出模块

• AQ 4xU/I ST

• AQ 8xU/I HS

• AQ 8xU/I HF

......

同样以第一个型号为例，型号简介：

AQ：Analogue Output，模拟量输出模块

4xU/I：共4个通道，支持电压，电流输出

ST：标准型

HS：高速模块（为高速处理做了优化）

HF：High feature, 高性能型

七、S7-1500 电源模块

（1）选定CPU和I/O模块之后，要确定系统的供电，选择电源模块，电源模块选型需要注意，S7-1500有两种背板供电方式：

• PM模块：不提供机架的背板工作电源，由CPU提供

PM 70 W 120/230 VAC

PM 190 W 120/230 VAC

• PS模块：连接到机架背板，提供背板工作电压，有诊断功能

PS 25W 24VDC

PS 60W 120/230V AC/DC

（2）S7-1500电源选型按模块消耗的功率选，TIA 博途软件提供电源计算：

（3）根据软件提供的模块功率可以选电源模块， 需要提一下是上图的选项：

“Supply voltage L+ connected”选中，意思是CPU的电源端子有输入，CPU(也)提供背板的电源供电。

八、S7-1500 导轨

S7-1500安装需要专用导轨，导轨按长度分，有这么几种规格：

160mm，482mm，530mm，830mm，2000mm。

九、S7-1500 编程软件

编程使用的工具是TIA博途软件，使用以太网网线直接连接计算机网卡与CPU1500就可以下载程序。西门子博途软件从最早的V10.5一直到现在的V17，各版本的安装条件所有不同，下面以最新的V17为例来说明安装 STEP 7 Basic / Professional V17 的基本要求：

序 号

安装 STEP 7 Basic / Professional V17 的要求

1

硬件要求

安装 STEP 7 Basic / Professional V17 的计算机推荐满足以下需求:

处理器：Intel® Core™ i5-8400H（2.5 到 4.2 GHz；4 核 + 超线程；8 MB 智能缓存）内存：16GB或者更多（对于大型项目，为32GB)硬盘：SSD，配备至少50GB的存储空间图形分辨率：最小 1920 x 1080显示器：15.6" 宽屏显示 (1920 x 1080)

2

软件要求

STEP 7 Professional / Basic V17 可以安装于以下操作系统

Windows 10操作系统（64位）

Windows 10 Home Version 21H1 *Windows 10 Home Version 20H2 *Windows 10 Home Version 2004 *Windows 10 Home Version 1909 *Windows 10 Professional Version 21H1Windows 10 Professional Version 20H2Windows 10 Professional Version 2004Windows 10 Professional Version 1909Windows 10 Enterprise Version 21H1Windows 10 Enterprise Version 20H2Windows 10 Enterprise Version 2004Windows 10 Enterprise Version 1909Windows 10 Enterprise LTSC 2019Windows 10 Enterprise LTSC 2016

Windows Server(64位）

Windows Server Standard 21H1Windows Server Standard 20H2Windows Server 2019 StandardWindows Server 2016 Standard

* 仅适用于基本版

3

管理员权限 安装 STEP 7 (TIA Portal) V17 需要管理员权限。

4

同时安装 STEP 7 (TIA Portal) V17 和其他版本的 STEP 7

可以和 STEP 7 (TIA Portal) V17 同时安装的其他版本的 STEP 7 软件：

STEP 7 (TIA Portal) V13SP2 到 V16STEP 7 V5.6 SP1 到 V5.6 SP2STEP 7 Professional 2017 SR1 到 2017 SR2

注意 仅TIA PORTAL V13 SP1以后的项目才能升级到TIA PORTAL V17

5

与SIMATIC HMI 产品的兼容性

可以和 STEP 7 (TIA Portal) V17 同时安装的 SIMATIC HMI 产品如下

WinCC flexible 2008 SP5

WinCC and WinCC flexible 的 注意事项

WinCC flexible 和 WinCC (TIA博途) 可以同时安装在同一台电脑上。WinCC 和 WinCC TIA Professional不能同时安装在同一台电脑上。

在STEP 7 V17 中使用“项目 > 项目移植…”功能，可将WINCC V7.5以上版本的项目移植到WINCC V17。

6

与 STEP 7 项目的兼容性

在STEP 7 V17 中使用“项目 > 项目移植…”功能，可以将 STEP 7 V5.4 SP5以上版本的项目创建的项目移植到 STEP 7 V17。

7

卸载 STEP 7 V17

有两种方式可以卸载 STEP 7 Basic / Professional V17：

1. 通过控制面板卸载

在控制面板中点击“程序”，然后选择“程序和功能”。在“添加删除程序”对话框中双击 "Siemens Totally Integrated Automation Portal V17" 应用程序然后在提示的对话框中点击“下一步”。按照屏幕中的提示继续操作。

2. 通过 SIMATIC STEP 7 V17 安装盘卸载

插入 STEP 7 V17 安装盘到计算机的光驱中如果程序不能自动启动，打开 "Start.exe" 文件。选择对话框的显示语言。选择“卸载”选项然后点击“下一步〉”按钮。按照屏幕提示继续操作。

8

修复 STEP 7 V17 软件

如果安装的 STEP 7 Basic / Professional V17 有缺陷或者由于意外损坏，可以选择 STEP 7 V17修复程序软件来修复。

插入 STEP 7 V17 安装盘到计算机的光驱。如果程序不能自动启动，打开 "Start.exe" 文件。选择对话框的显示语言。选择“修复”选项然后点击“下一步〉”按钮。按照屏幕上的提示继续操作。

9

支持的虚拟系统

VMware vSphere Hypervisor (ESXi) 6.7 Upd2VMware vSphere Hypervisor (ESXi) 6.7VMware Workstation 15.5VMware Player 15.5Microsoft Hyper-V Server 2019

10

与安全软件兼容性

Symantec Endpoint Protection 14.2Trend Micro Office Scan Corporate Edition 12.0McAfee EndPoint Security V10.6Kaspersky EndPoint Security 11.3Windows DefenderMicrosoft BitlockerMcAfee Application Control V8.2.1McAfee Application Control V8.2

十、S7-1500 选型配置实例

假设需要选一个S7-1500本地站，包含24VDC DI 40点，24VDC DQ 28点，0～10V电压模拟量输入3个点，4～20mA电流输入3个点，4～20mA电流输出5个点。这里我们选型为：

除了上面介绍的模块之外，还有接口、通讯和工艺等模块，可以参考相关技术手册或在博途硬件配置中进行查看！

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西门子S7-300 PLC选型

一、PLC选型要点

S7-300 PLC的选型原则是据生产工艺所需的功能和容量进行选型，并考虑维护的方便性、备件的通用性，以及是否易于扩展和有无特殊功能等要求。选型时具体注意以下几方面：

(1)有关参数确定。一是输入/输出点数(I/O点数)确定。这是确定PLC规模的一个重要依据，一定要根据实际情况留出适当余量和扩展余地。二是PLC存储容量确定。注意当系统有模拟量信号存在或要进行大量数据处理时，其存储容量应选大一些。(2)系统软硬件选择。一是扩展方式选择，S7-300 PLC有多种扩展方式，实际选用时，可通过控制系统接口模块扩展机架、Profibus-DP现场总线、通信模块、运程I/O及PLC子站等多种方式来扩展PLC或预留扩展口；二是PLC的联网，包括PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种方式。因S7-300 PLC的工业通信网络淡化了PLC与DCS的界限，联网的解决方案很多，用户可根据企业的要求选用；三是CPU的选择，CPU的选型是合理配置系统资源的关键，选择时必须根据控制系统对CPU的要求(包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有 PROFIBUS-DP主从接口、RAM容量、温度范围等)，并最好在西门子公司的技术支持下进行，以获得合理的选型；四是编程软件的选择，这主要考虑对CPU的支持状况，我们的体会是：STEP7 V4.0对有些型号的CPU不支持，硬件组态时会发生故障出错，而STEP7V5.0则不存在这种问题。

二、设计及使用

1. 设计注意事项　　设计时主要应注意以下几方面：(1)PLC输出电路中没有保护，因此在外部电路中应设置串联熔断器等保护装置，以防止负载短路造成PLC损坏。熔断器容量一般为0.5A。(2)PLC存在I/O响应延迟问题，因此在快速响应设备中应加以注意。MPI通信协议虽简单易行，但响应速度较慢。(3)编制控制程序时，最好用模块式结构程序。这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作；又能使数据库结构统一，方便WinCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。(4)硬件资源。要合理配置硬件资源，以提高系统可靠性。如PLC电源配电系统要配备冗余的UPS不间断电源，以排除停电对全线运行的不利影响。又如对电机的控制回路要进行继电器隔离，以消除外部负载对I/O模块的可能损坏。另外，系统设备要采用独立的接地系统，以减少杂波干扰。2. 使用要点(1)抗干扰措施。来自电源线的杂波，能造成系统电压畸变，导致系统内电气设备的过电压、过负荷、过热甚至烧毁元器件，造成PLC等控制设备误动作。所以，在电源入口处最好应设置屏蔽变压器或电源滤波等防干扰设施。其中，电源滤波器的地要以最短线路接到中央保护地。对于直流电源，则可加装微分电容加以干扰抑制。(2)保护接地。可采取用不小于10mm2的保护导线接好配电板的保护地；相邻的控制柜也应良好接触并与地可靠连接。同时要做好防雷保护接地，通常可采取总线电缆使用屏蔽电缆且屏蔽层两端接地，或模拟信号电缆采取两层屏蔽，外层屏蔽两端接地等措施。另外，为防止感应雷进入系统，可采用浪涌吸收器。　　(3)做好信号屏蔽。信号的屏蔽非常关键，一般可采取屏蔽电缆传送模拟信号。注意对多个模拟信号共用一根多芯屏蔽电缆或用两种屏蔽电缆传送时，信号间一定要做好屏蔽。而且电缆的屏蔽层一端(一般在控制柜端)要可靠接地。　　(4)当现场没有或无法设置硬点时，可在操作界面上采取软按键的方法解决走向选择或控制方式选择等问题。此外，与变频器、智能仪表等的连接，最好还是采用信号线直接相连的方式。　　(5)应合理配置PLC的使用环境，提高系统抗干扰能力。具体采取的措施有：远离高压柜、高频设备、动力屏以及高压线或大电流动力装置；通信电缆和模拟信号电缆尽量不与其他屏 (盘)或设备共用电缆沟；PLC柜内不用荧光灯等。另外，PLC虽适合工业现场，但使用中也应尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等；不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用；避免导电性杂物进入控制器。

三、调试要点及注意事项　　(1)常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。　　(2)系统调试。系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。　　在线调试设备开停时，必须先调试空开关的运行情况；如果设备设有运行监视开关，则可把监视开关强制为"１"(正式运行时，撤销强制)。调试单台设备时可针对性地建立该设备的变量表，对该设备及其与该设备相关的变量进行实时监视。这样既可判断逻辑操作是否正确，对模拟量的变化也可一目了然。比如调试电动执行器时，可建立一变量表，对执行器的位置信号、限位信号、过力矩信号及输出命令信号等进行实时监视，便可非常直观地观测执行器的动作情况。　　(3)S7-300 PLC模拟量模块可通过变换信号类型卡支持各种类型信号。当改造老生产工艺线时，不可避免地会遇到多类信号。因此，设计时最好不把几种信号接到同一模块；同时必须先组态好模块，再接信号线，检查无误后送电。此外，应避免两线制与四线制信号、电流与电压信号的混接，以免烧坏模块。　　(4)一般变送器的负载能力为600Ω，而模拟量输入模块的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路内设安全栏，必须注意抗阻的匹配；模拟量输出模块的负载能力为600Ω，一般执行器的负载能力为250Ω；如线路较长，也存在抗阻匹配问题。此外，要加强信号的隔离，特别是要加强与支流调速装置、变频调速装置及设备配套的小型PLC之间的信号隔离，防止相互干扰。

四、结束语西门子S7-300西门子PLC的应用非常广泛，在设计选型和调试及实际应用中可能会碰到各种各样的问题。本文从实际出发，总结多年实践经验，对以上各方面的问题提出了自己的见解，希望对工程技术人员能有一定的参考价值。

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