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SIMATIC S7-1500 中提供一种更为全面的安全保护机制，包括授权级别、模块保护以及通信的完整性等各个方面。“信息安全集成”机制除了可以确保投资安全，而且还可持续提高系统的可用性。

专有技术保护

加密算法可以有效防范未经授权的访问和修改。这样可以避免机械设备被仿造，从而确保了投资安全。

防拷贝保护

可通过绑定SIMATIC 存储卡或CPU 的序列号，确保程序无法在其它设备中运行。

这样程序就无法拷贝，而且只能在指定的存储卡或CPU 上运行。

访问保护功能提供一种全面的安全保护功能，可防止未经授权的项目计划更改。采用为各用户组分别设置访问密码，确保具有不同级别的访问权限。此外，安全的CP 1543-1 模块的使用，更是加强了集成防火墙的访问保护。

系统对传输到控制器的数据进行保护，防止对其进行未经授权的访问。控制器可以识别发生变更的工程组态数据或者来自陌生设备的工程组态数据。

SIMATIC S7-1500 中集成有诊断功能，无需再进行额外编程。统一的显示机制可将故障信息以文本方式显示在TIA博途、HMI、Web server和CPU 的显示屏上。

一键生成诊断信息

只需简单一击，无需额外编程操作，既可生成系统诊断信息。整个系统中集成有包含软硬件在内的所有诊断信息。

统一的显示机制

无论是在本地还是通过Web 远程访问，文本信息和诊断信息的显示都完全相同，从而确保所有层级上的投资安全。

接线端子/ LED 标签的1:1 分配

在测试、调试、诊断和操作过程中，通过对端子和标签进行快速便捷的显示分配，节省了大量操作时间。

通道级的显示机制

发生故障时，可快速准确地识别受影响的通道，从而缩短了停机时间，并提高了工厂设备的可用性。

TRACE 功能

TRACE 功能适用于所有CPU，不仅增强了用户程序和运动控制应用诊断的准确性，同时还极大优化了驱动装置的性能

SIMATIC S7-1500 中可将运动控制功能直接集成到PLC 中，而无需使用其它模块。通过PLCopen 技术，控制器可使用标准组件连接支持PROFIdrive 的各种驱动装置。此外，SIMATIC S7-1500 还支持所有CPU 变量的TRACE 功能，提高了调试效率的同时优化了驱动和控制器的性能。TRACE 功能适用于所有CPU，不仅增强了用户程序和运动控制应用诊断的准确性，同时还极大优化了驱动装置的性能。运动控制功能通过运动控制功能可连接各种模拟量驱动装置以及支持PROFIdrive 的驱动装置。同时该功能还支持转速轴和定位轴。

ZY处理单元 (CPU) 是 SIMATIC S7-1500 的核心组件。它们除了可以执行用户程序，还可用于连接控制器和其它自动化组件。

首次发布的产品中包含以下三种 CPU：

CPU-1511-1 PN 适用于中小型应用

CPU-1513-1 PN 适用于大中型应用

CPU-1516-3 PN/DP 适用于要求较高的大型应用和其它通信任务

标准 CPU
CPU 1511-1 PN
CPU 1513-1 PN
CPU 1515-2 PN
CPU 1516-3 PN/DP
CPU 1517-3 PN/DP
CPU 1518-4 PN/DP
故障安全 CPU
CPU 1511F-1 PN
CPU 1513F-1 PN
CPU 1515F-2 PN
CPU 1516F-3 PN/DP
CPU 1517F-3 PN/DP
CPU 1518F-4 PN/DP具有不同性能范围的5 种标准 CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1511-1 PN: 适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用，通过 PROFINET IO 进行分布式配置。
CPU 1513-1 PN: 适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用，通过 PROFINET IO 进行分布式配置。
CPU 1515-2 PN: 
适用于在程序范围、网络和处理速度方面具有中等/较高要求的应用，可通过 PROFINET IO 进行分布式配置；可以使用具有单独 IP 地址的附加集成 PROFINET 接口，例如，用于网络分离。
CPU 1516-3 PN/DP： 
适用于对程序范围和处理速度具有较高要求的应用，通过 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 进行分布式配置。 附加的集成 PROFINET 接口，具有单独的 IP 地址，可用于网络分离等。
CPU 1517-3 PN/DP： 
适用于对程序范围、联网和处理速度具有很高要求的应用，通过 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 进行分布式配置。 例如，具备独立 IP 地址的其它集成式 PROFINET 接口可以用来实现网络隔离。
CPU 1518-4 PN/DP：
适用于在程序范围和网络方面具有极高要求的应用，且满足处理速度方面的极高要求。 可通过 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 进行分布式配置；可以使用具有单独 IP 地址的两个附加集成 PROFINET 接口，例如，用于网络分离。

具有不同性能范围的2 种标准 CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1516F-3 PN/DP: 
适用于对程序范围和处理速度具有较中/高要求的应用，用于通过带 PROFIsafe 的 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 实现分布式配置。
CPU 1518F-4 PN/DP: 
用于对程序作用域和处理速度具备高要求的应用，用于通过带 PROFIsafe 的 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 实现分布式设置。附加的集成 PROFINET 接口，具有单独的 IP 地址，可用于网络分离等。

6ES7 516-3AN00-0AB0 西门子PLC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP：1 MB 程序，5 MB 数据；10 ns ；集成 2PN 接口，1 以太网接口，1DP 接口
6ES7 513-1AL00-0AB0 西门子PLC S7-1500 CPU 1513-1 PN：300 KB 程序，1.5 MB 数据；40 ns；集成 2PN 接口，
6ES7 511-1AK00-0AB0 西门子PLC S7-1500 CPU 1511-1 PN：150 KB 程序，1 MB 数据；60 ns；集成 2PN 接口，

• 一般信息

• 特性和客户收益

• 技术数据

信号模块或 I/O 设备组件将控制器和过程连接在一起。控制单元通过相连的传感器记录当前过程状态，并对执行器发出相应的响应。

通过数字量模块和模拟量模块，可以准确便捷地输入/输出特定任务所需的数据。这些模块既可以直接在 CPU 中进行集中式处理，也可以通过 ET200MP I/O 系统进行分布式处理。

与S7-1500 CPU 类似，信号模块同样可以Z大程度地提升生产力和生产效率。Z优的系统性能可确保Z短的响应时间。创新的操作机制可确保安装过程快速、可靠且无任何故障。

模块具有高度可扩展性，可根据客户需求量身定制，降低了成本的同时还提高了生产效率

• 模块可以具有不同的通道数量和功能

• 集成更多功能，实现紧凑设计，减少了变量的使用

• U 型连接器，可自行连接背板总线

• 节省了安装空间，安装导轨上可安装更多组件

•  

Z优系统性能，实现快速处理并Z大程度确保控制质量

• 采用 PROFINET IRT 进行循环同步操作，Z短循环时间降至 250 µs

• 数字量输入模块，具有 50 µs 的超短输入延时

• 模拟量模块，8 通道转换时间低至 125 µs

• 多功能模拟量输入模块，具有自动线性化特性，适用于温度测量和限值监测

•  

智能化的产品设计，降低了机柜组装成本

• 所有模块都可以在 ET200MP I/O 系统中集中和分布使用

• 统一采用 40 针前连接器，适用于所有模块

• 同一引脚上的信号相同。即，电路图中宏指令创建后，即可无限次重复使用，从而避免了接线错误

• 集成短接片，简化了接线操作

• 可扩展的电缆存放机制，为使用厚绝缘层的导线节省了更多空间

• 预先设计的电缆定位槽可在进行电气连接之前实现直接预接线

• 采用机械式插头连接器编码模式，可防止插入错误和模块连接错误

• 印刷电路接线图，无需参考文档即可直接进行连接

通信模块提高了 SIMATIC S7-1500 自动化解决方案的灵活性和功能性。

同时通过连接企业管理级，使用更多的接口可构建更为复杂的自动化架构或进行过程优化。串行接口可用于连接一个条形码读卡器或 RFID 读卡器，实现非接触式数据传输。

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CM PtP: 通过点到点连接实现串行通信

4 种通信模块，可通过串行接口连接自动化组件。

• 可连接旧系统和外部系统

• 可连接数据读卡器或特殊传感器

• 可集中使用，也可在分布式 ET 200MP I/O 系统中使用

• 带有各种物理接口，如 RS232、RS422 或者 RS485

• 可预定义各种协议，如 3964(R)、Modbus RTU 或 USS

• 可使用基于 Freeport 的应用特定协议 (ASCII)

• 所有模块使用统一的编程接口

• 诊断报警可用于简单故障修复

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CP 1543-1: 带有安全功能的工业以太网连接

CP 1543-1 通信模块凭借其高通信性能，极大地拓展了 S7-1500 的应用领域。

• 除 CPU 密码保护之外，还可通过状态检测防火墙确保工业以太网连接的安全性

• 可分别组态本地访问权限和远程访问权限

• 通过电子邮件实现简单报警，并通过 FTP(S) 文件传输协议将产品数据传输到控制计算机中

• 灵活集成在基于 IPv6 的架构中

• 支持网络分段，可构建具有同一 IP 地址的相同设备

• 可在 TIA 博途中构建包含安全功能在内的整体项目

• 更多

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CM 1542-5: 高性能的 PROFIBUS 模块

CM 1542-5 符合国际标准 IEC 61158/61784，支持 PROFIBUS DP 主站功能和 PROFIBUS DP 从站功能。通过该模块，可以将 PROFIBUS 设备连接到不带 PROFIBUS 接口的 S7-1500 控制器的CPU 上。

• 使用附加的 PROFIBUS 电缆，实现系统快速扩展

• 可为单个自动化任务分隔不同的 PROFIBUS 子网

• 减少了 S7-1500 CPU 中的通信任务，提高系统性能

• 可连接其他供应商提供的 PROFIBUS 从站

• 发生故障时，网络分隔技术可降低模块替换成本。

• TIA Portal V12 中，集成了项目规划功能

二、举例

　　下面试通过施耐德电气公司的一款安全 PLC，来更具体地说明安全PLC与常规PLC的区别。

　　2.1 安全PLC与常规PLC的CPU的差别

　　常规PLC内部CPU 的数量有一个或多个，它或它们的作用是：执行用户的程序、进行I/O的扫描和系统的诊断。但用户的程序通常就进行一次处理，多个CPU的功能是把程序中的 逻辑运算、算数运算、通信功能等分担实现，也就是协作处理。

　　而安全PLC的CPU至少有两个或多个，两个CPU的功能是：分别对同一个用户 程序各自执行一次，然后再把两个结果放在一起进行比较，如果比较的结果是一致的，就输出这个结果，如果是不一致的，选择安全的结果输出。由此看出，这才是 安全PLC与常规PLCZ大的不同：冗余+比较。

　　2.2 安全PLC内部CPU的结构

　　安全PLC包含2个处理器，每个处理器 在自己的存储器区中，执行它们自己的安全逻辑，然后在每个周期的结尾和对方的结果进行比较，每个处理器有它自己独立的停机通道，如果检测到结果的不同或有 失效成分，它能够实现系统停机，切到安全状态。这种双处理结构被称为内部的二选一结构。

　　安全PLC通常都有两个处理器，同时进行解码和执行。这种差异性提供了失效检测的下列优点：

　　•两个可执行码独自生成，编译的差异性使得在代码生成时，容易检测系统失效。

　　•两个生成码由不同的处理器执行，因此，CPU能够在代码执 行时，检测出系统失效和PLC的随机失效。

　　•两个独立的存储器区用于两个处理器，因此，CPU能够检测出RAM的随机失效，而这在每个扫描 周期的全部RAM检查时测不出来。

　　这里我们接着引出安全PLC与常规PLC第二个Z大的不同：随时+步步进行诊断和检测。这种检测有的是通 过自身信息进行的，称为自检;还有的通过对方的信息进行检测，称为互检。后面我们还会提到更多的检测。

　　2. 3 安全PLC CPU中的检测

　　时钟测量:在处理器电路中，有两个不同的振荡器交叉检查它们的行为，每个处理器使用一个时钟检查另外一个是否运行。如果在一 个确定的周期里，检测到对方没有运行，CPU就会进入安全状态。固件每秒钟会检查两个振荡器的精度。

　　监视时钟：一个硬件和一个固件的监视时 钟检查PLC的活动和执行用户逻辑的执行时间。这和常规的PLC系统是相同的。

　　序列检查：序列检查监视CPU操作系统不同部分的执行。

　　存储器检查：所有静态存储器区，包括Flash存储器和RAM，使用循环冗余码(CRC)进行检测，并且双码执行。动态存储器区由双码执行保护，周期性 进行检测。在冷启动时，这些检测重新进行初始化。

　　从上面的分析可以看出，安全PLC的诊断和检测比常规的PLC的检测要多很多，所以相对来 说，硬件和软件的设计更复杂。当然，检测和诊断的范围也更广范，更细致。

　　2.4 安全PLC I/O诊断概述

　　上面我们对安全 PLC的CPU的情况进行了一个简单的分析，下面我们再来看看安全输入/输出模块的情况。

　　所有安全I/O模块都要执行以下两个诊断功能：

　　•更多的系统层面的诊断，包括了：RAM测试、ROM测试、以及

　　•根据模块的类型不同，现场层面的诊断，

　　下面的表格列出了 安全I/O模块的现场诊断情况：

　　还有，安全PLC要对安全CPU和安全I/O之间的通信进行诊断，比如使用CRC校验。因此，不仅 要检查接收的数据是否等于发送的数据，而且要检查数据变化。为了解决扰动问题，比如EMC的影响，它可能瞬间破坏你的数据，所以你需要对每个模块，配置一 个很大的连续CRC错误诊断。

　　上电时诊断：在上电时，I/O模块执行扩展的自检程序，如果测试出现错误，模块被认为不健康，输入输出全部置 为0。

　　运行时的诊断：在系统运行时，I/O模块执行自检程序，输入模块检验是否能够从传感器读取整个范围的数据，输出模块对它们的开关执行 脉冲测试，周期小于1ms，在数字量输入和数字量输出模块，上电自检失效和模块没有接到外部的24V电源时，模块不工作。

　　过压诊断：因为电 子元件，从理论上说，电源电压超过了Z大值时，它们不应该工作，所以I/O模块必须对来自背板的电源电压进行监视。