西门子CPU1511-1PN

概述
S7-1500 控制器产品系列中的入门级 CPU
适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用
在具有集中式和分布式 I/O 的生产线上作为集中式控制器使用
PROFINET IO IRT 接口，带 2 端口交换机
PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上运行分布式 I/O
用于连接 CPU 作为 SIMATIC 或 非西门子 PROFINET I/O 控制器下的 PROFINET 设备的 PRIFINET 智能设备
OPC UA 服务器（数据访问）作为运行时选件，可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/系统
等时同步模式
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，凸轮/凸轮轨道和探头
用于诊断集成 Web 服务器，带有创建用户定义的 Web 站点的选项
注：

SIMATIC 存储卡（用来运行 CPU）


应用
CPU 1511-1 PN 是经济型入门级 CPU，用于不连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。 CPU 1511-1 PN/DP 可以用作 PROFINET IO 控制器，也可以用作分布式智能设备 （PROFINET 智能设备）。 集成式 PROFINET IO IRT 接口设计为 2-端口交换机以便在系统中设立总线型拓扑。 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。


设计
CPU 1511-1 PN 的特点：

功能强大的处理器：
该 CPU 的单条二进制命令的命令执行时间可低至 60 ns。
大容量工作存储器：
150KB，用于程序；1 MB，用于数据
采用 SIMATIC 存储卡作为加装存储器；
允许实现例如数据日志和归档等其它功能
灵活的扩展功能：
单层组态多可支持 32 个模块（CPU + 31 个模块）
显示器的功能为：
显示概览信息，例如，集成接口的 IP 地址、站名称、别名称、位置名称等。
显示器以及诊断确认和用户消息
模块信息显示
显示可由用户定义的徽标
显示设置
IP 地址设置
日期和时间设置
选择操作模式
复位 CPU 至出厂设置
项目的备份与恢复
禁用/启用显示屏
启用保护级别
PROFINET IO IRT 接口用于通过 PROFINET 进行分布式 I/O 连接

功能
性能
指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型
由于背板总线速度显著提高，CPU 的响应时间缩短
功能强大的网络连接：
每个 CPU 均标配PROFINET IO IRT（2 端口交换机）标准接口。
集成技术
通过标准化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器
支持速度控制轴和定位轴以及外部编码器，各轴之间可实现位置的传动，凸轮/凸轮轨道和探头
追踪功能适用于所有 CPU 标签，既适用于实时诊断，也适用于偶发错误检测；还可通过 CPU的网页服务器来调用
全面的控制功能，例如，通过便于组态的块可自动优化控制参数实现优控制质量
集成安全功能
通过密码进行知识保护，防止未经授权读取和修改程序块
通过复制保护，可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号：只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。
4-级 授权理念：
与 HMI 设备的通信也会受到限制。
操作保护：
控制器可以识别工程组态数据的更改和未授权传输。
设计与操作
显示概览信息：
例如，站名称，工厂标识符，位置名称，诊断信息，模块信息，显示设置。
显示器上可能的操作：
设置 CPU 或所连接以太网通信处理器的地址、设置日期和时间、选择 CPU 的操作模式、复位 CPU 至默认设置、禁用/启用显示器、激活保护等级，确认消息，备份和恢复项目。
集成系统诊断
显示屏上、TIA 博途中、HMI 设备上以及 Web 服务器上以纯文本形式一致显示系统诊断信息（甚至能显示来自变频器的消息），即使 CPU 处于停止模式也会进行更新。
集成在 CPU 的固件中，无须进行特殊组态
SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)
用作插入式装载存储器，或用于更新固件。
还可用于存储附加文档或 csv 文件（用于配方和归档）
通过用户程序的系统函数创建数据块实现数据存储/读取
数据记录（归档）和配方
配方和归档以 csv 文件保存在 SIMATIC 存储卡中；
便于使用 Office 工具或通过 web 服务器，访问工厂运行数据
通过网页浏览器或 SD 读卡器，可方便地访问机器的组态数据（与控制器之间的双向数据交换）
编程
使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本进行编程
用于从 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具；可基本上自动转换程序代码。记录不可转换的代码，并可以手动进行调整。
STEP 7 V11 项目可在兼容模式下继续和 STEP 7 V12 组合使用 。
S7-1200 程序可通过复制/粘贴手段转移至 S7-1500

技术规范
商品编号

6ES7511-1AK02-0AB0

一般信息



产品类型标志

CPU 1511-1 PN

硬件功能状态

FS01

固件版本

V2.5

附带程序包的



● STEP 7 TIA 端口，可组态 / 已集成，自版本

15 版

配置控制



通过数据组

是

显示



屏幕对角线 [cm]

3.45 cm

操作元件



按键数量

8

运行模式按键

2

电源电压



电源的电压类型

24 V DC

允许范围，下限 (DC)

19.2 V

允许范围，上限 (DC)

28.8 V

反极性保护

是

电源和电压断路跨接



● 停电/断电跨接时间

5 ms

● 重复率，小值

1/s

输入电流



耗用电流（额定值）

0.7 A

耗用电流，大值

0.95 A

接通电流，大值

1.9 A; 额定值

I²t

0.02 A²·s

功率



背板总线上的馈电功率

10 W

来自背板总线的功耗（达到均衡）

5.5 W

功率损失



功率损失，典型值

5.7 W

存储器



SIMATIC 存储卡插槽数量

1

需要 SIMATIC 存储卡

是

工作存储器



● 集成（用于程序）

150 kbyte

● 集成（用于数据）

1 Mbyte

装载存储器



● 插拔式（SIMATIC 存储卡），大值

32 Gbyte

缓冲



● 免维护

是

CPU-处理时间



对于位运算，典型值

60 ns

对于字运算，典型值

72 ns

对于运算，典型值

96 ns

对于浮点运算，典型值

384 ns

CPU-组件



元素数量（总数）

2 000; 程序块 (OB、FB、FC、DB) 和 UDT

DB



● 编号范围

1 ... 60 999；划分如下：用户可用编号范围：1 ... 59 999 和由 SFC 86 创建的数据块的编号范围：60 000 ... 60 999

● 容量，大值

1 Mbyte; 如果模块访问未经优化，数据库的大容量为 64 KB

FB



● 编号范围

0 ... 65 535

● 容量，大值

150 kbyte

FC



● 编号范围

0 ... 65 535

● 容量，大值

150 kbyte

OB



● 容量，大值

150 kbyte

● 可用循环 OB 数量

100

● 时间报警 OB 数量

20

● 延迟报警 OB 数量

20

● 唤醒警告 OB 数量

20; 带小组织块，3 个 500 µs 循环

● 过程报警 OB 数量

50

● DPV1 报警 OB 的数量

3

● 等时模式 Ob 数量

1

● 技术同步警告 OB 数量

2

● 启动 OB 数量

100

● 异步错误 OB 数量

4

● 同步错误 OB 数量

2

● 诊断报警 OB 的数量

1

嵌套深度



● 每个等级

24

计数器、定时器及其剩磁



S7 计数器



● 数量

2 048

剩磁



— 可调整

是

IEC 计数器



● 数量

任意（仅由系统内存进行限制）

剩磁



— 可调整

是

S7 时间



● 数量

2 048

剩磁



— 可调整

是

IEC 计时器



● 数量

任意（仅由系统内存进行限制）

剩磁



— 可调整

是

数据范围及其剩磁



保留的数据范围（包括时间、计数器、标记），大值

128 kbyte; 总计；针对存储器、计时器、计数器、数据库和技术数据（轴）的可用剩磁存储器： 88 KB

扩展的保留数据范围（包括时间、计数器、标记），大值

1 Mbyte; 使用 PS 60W 24/48/60V DC HF 时

标记



● 数量，大值

16 kbyte

● 定时标记数量

8; 8 个时钟存储器二进制位 bit 合而为一个时钟存储器字节 byte

数据组件



● 可调整剩磁

是

● 预设剩磁

否

本地数据



● 每个等级，大值

64 kbyte; 每个块大 16 KB

地址范围



IO 模块数量

1 024; 模块 / 子模块的大数量

外设地址范围



● 输入端

32 kbyte; 所有输入端位于过程映像内

● 输出端

32 kbyte; 所有输出端位于过程映像内

每个集成的 IO 子系统



— 输入端（容量）

8 kbyte

— 输出端（容量）

8 kbyte

每个 CM / CP



— 输入端（容量）

8 kbyte

— 输出端（容量）

8 kbyte

分量过程映像



● 分量过程映像数量，大值

32

硬件扩展



分布式 IO 系统数量

32; 分布式 IO 系统即分布式外围设备通过 PROFINET 或 PROFIBUS 通信模块连接在一起形成的系统，或外围设备通过 AS-i 主控模块或链接（如：IE/PB 链接）连接在一起所形成的系统

DP 主站数量



● 关于 CM

4; 多总共可插接 4 个 CM/CP（PROFIBUS、PROFINET、以太网）

IO 控制器数量



● 集成

1

● 关于 CM

4; 多总共可插接 4 个 CM/CP（PROFIBUS、PROFINET、以太网）

组件载体



● 每个组件载体的组件，大值

32; CPU + 31 个模块

● 行数，大值

1

PtP CM



● PtP CM 数量

仅通过可用的插槽限制可连接的 PtP CM 数量

时间



时钟



● 类型

硬件时钟

● 缓冲持续时间

6 wk; 当环境温度为 40°C 时，典型值

● 每日偏差，大值

10 s; 典型值：2 s

运行时间计数器



● 数量

16

时间同步



● 提供支持

是

● 在 AS 中，主站

是

● 在 AS 中，从站

是

● 在以太网上通过 NTP

是

接口



PROFINET 接口数量

1

1. 接口



物理接口



● 端口数量

2

● 集成开关

是

● RJ 45（以太网）

是; X1

功能性



● IP 协议

是; IPv4

● PROFINET IO 控制器

是

● PROFINET IO 设备

是

● SIMATIC 通讯

是

● 开放式 IE 通讯

是

● 网络服务器

是

● 气液冗余

是; MRP 自动管理器符合 2.0 版本 IEC 62439-2 的要求

PROFINET IO 控制器



服务



— PG/OP 通讯

是

— S7 路由

是

— 等时模式

是

— 开放式 IE 通讯

是

— IRT

是

— MRP

是; 作为 MRP 冗余管理器和/或 MRP 客户机；环路中的大设备数： 50

— MRPD

是; 前提条件：IRT

— PROFIenergy

是

— 按级启动

是; 多 32 个 PROFINET 设备

— 可连接的 IO 设备数量，大值

128; 通过AS-i、PROFIBUS 或 PROFINET 总共多可连接 256 个分布式外围设备

— 其中 IO 设备具备同步实时功能 (IRT)，大值

64

— 用于 RT 的可连接 IO 设备数量，大值

128

— 线路上的，大值

128

— 可同时激活/取消的 IO 设备数量，大值

8; 通过所有接口的总和

— 每台工具的 IO 设备数量，大值

8

— 更新时间

更新时间小值取决于设置的 PROFINET IO 通讯部件，取决于 IO 装置数量和组态的有效数据数量

更新时间，IRT 时



— 发射脉冲为 250 µs 时

250 µs 至 4 ms；说明：同步模式的 IRT 对时钟同步组织块的小更新时间 625 µs 至关重要。

— 发射脉冲为 500 µs 时

500 µs 至 8 ms；说明：同步模式的 IRT 对时钟同步组织块的小更新时间 625 µs 至关重要。

— 发射脉冲为 1 ms 时

1 ms 至 16 ms

— 发射脉冲为 2 ms 时

2 ms 至 32 ms

— 发射脉冲为 4 ms 时

4 ms 至 64 ms

— 在具备同步实时功能 (IRT) 和“奇数”发送脉冲已参数化情况下

更新时间 = 设置的“奇数”发射脉冲（125 µs 的任意倍数：375 µs、625 µs ... 3 875 µs）

更新时间，RT 时



— 发射脉冲为 250 µs 时

250 µs 至 128 ms

— 发射脉冲为 500 µs 时

500 µs 至 256 ms

— 发射脉冲为 1 ms 时

1 ms 至 512 ms

— 发射脉冲为 2 ms 时

2 ms 至 512 ms

— 发射脉冲为 4 ms 时

4 ms 至 512 ms

PROFINET IO 设备



服务



— PG/OP 通讯

是

— S7 路由

是

— 等时模式

否

— 开放式 IE 通讯

是

— IRT

是

— MRP

是

— MRPD

是; 前提条件：IRT

— PROFIenergy

是

— 共享设备

是

— 共享设备中的 IO 控制器的大数量

4

— 资产管理记录

是; 通过用户程序

物理接口



RJ 45（以太网）



● 100 Mbit/s

是

● 自动协商

是

● 自动交叉

是

● 工业以太网状态 LED

是

协议



连接数量



● 连接数量，大值

96; 通过 CPU 和所连接 CP/CM 的内置接口

● 为 ES/HMI/Web 预留的连接数量

10

● 通过集成接口的连接数量

64

● S7 路径连接数量

16

PROFINET IO 控制器



服务



— PG/OP 通讯

是

— S7 路由

是

— 等时模式

是

— 开放式 IE 通讯

是

— IRT

是

— PROFIenergy

是

— 按级启动

是; 多 32 个 PROFINET 设备

— 可连接的 IO 设备数量，大值

128; 通过AS-i、PROFIBUS 或 PROFINET 总共多可连接 256 个分布式外围设备

— 其中 IO 设备具备同步实时功能 (IRT)，大值

64

— 用于 RT 的可连接 IO 设备数量，大值

128

— 线路上的，大值

128

— 可同时激活/取消的 IO 设备数量，大值

8; 通过所有接口的总和

— 每台工具的 IO 设备数量，大值

8

— 更新时间

更新时间小值取决于设置的 PROFINET IO 通讯部件，取决于 IO 装置数量和组态的有效数据数量

冗余模式



— MRP

是; 作为 MRP 冗余管理器和/或 MRP 客户机；环路中的大设备数： 50

— MRPD

是; 前提条件：IRT

SIMATIC 通讯



● S7 通讯，作为服务器

是

● S7 通讯，作为客户机

是

● 每个任务的有效数据，大值

参见在线帮助（S7 通讯，用户数据大小）

开放式 IE 通讯



● TCP/IP

是

— 数据长度，大值

64 kbyte

— 各端口的多个无源连接，提供支持

是

● ISO-on-TCP (RFC1006)

是

— 数据长度，大值

64 kbyte

● UDP

是

— 数据长度，大值

2 kbyte; UDP 广播时 1472 个字节

— UDP-Multicast

是; 多 5 个 电路

● DHCP

否

● SNMP

是

● DCP

是

● LLDP

是

网络服务器



● HTTP

是; 标准页面和用户页面

● HTTPS

是; 标准页面和用户页面

OPC UA



● 组要运行时许可证

是

● OPC UA 服务器

是; 数据访问（读、写、订阅）、方法调用、自定义地址空间

— 应用程序验证

是

— 安全策略

可用安全策略无，Basic128Rsa15，Basic256Rsa15，Basic256Sha256

— 用户验证

”匿名“或通过用户名与密码验证

— 会话数量，大值

32

— 可访问变量的数量，大值

50 000

— 可注册节点的数量，大值

10 000

— 每次会话的订阅数，大值

20

— 扫描间隔，小值

100 ms

— 发送间隔，小值

500 ms

— 伺服程式的数量，大值

20

— 每一伺服程式的输入端/输出端的数量，大值

20

— 受监控元件 (monitored items) 的数量，大值

1 000; 1s 采样间隔和 1s 发送间隔时

— 服务器接口的数量，大值

10

— 用户自定义服务器接口时的节点数量，大值

1 000

其他协议



● MODBUS

是; MODBUS TCP

气液冗余



● 线路中断时的切换时间，类型

200 ms; MRP 时；无冲击，MRPD 时

● 环路中的用户数量，大值

50

等时模式



节拍同步运行（应用程序至端口同步）

是; 带小组织块，6 个 625 µs 循环

等距离

是

S7 消息功能



消息功能的可注册站点数量，大值

32

程序消息

是

可配置程序消息的数量

5 000

同时间活动的信息数量，大值

● 程序消息数量

300

● 系统诊断消息数量

100

● 运动技术对象的消息数量

80

调试功能测试



共同调试（工程组）

是; 多可平行在线访问 5 个工程组态系统

组件状态

是; 多可同时 8 个（通过所有 ES 客户端的总和）

各个步骤

否

停止点数量

8

状态/控制



● 变量状态/控制

是

● 变量

输入/输出端、标记、DB、外围设备输入/输出端、计时器、计数器

● 变量数量，大值

— 其中的变量状态，大值

200; 每个任务

— 其中的变量控制，大值

200; 每个任务

强制



● 强制，变量

外围输入/输出

● 变量数量，大值

200

诊断缓冲器



● 存在

是

● 条目数量，大值

1 000

— 其中的停电保险

500

Trace



● 可组态 Trace 的数量

4; 每个 Trace 多 512 KB 数据

报警/诊断/状态信息



诊断显示 LED



● RUN/STOP LED

是

● ERROR LED

是

● MAINT LED

是

● 停止激活 LED

是

● LINK TX/RX 连接显示

是

支持的工艺对象



运动控制

是; 提示：轴的数量会对 PLC 程序的循环时间造成影响；可通过 TIA Selection Tool 或 SIZER 工具为选型提供帮助

● 针对技术对象可用的运动控制资源数量（除凸轮盘外）

800

● 必需的运动控制资源

— 每个转速轴

40

— 每个定位轴

80

— 每个同步轴

160

— 每个外部编码器

80

— 每个凸轮

20

— 每个凸轮轨迹

160

— 每个探针

40

● 定位轴

— 当运动控制周期为 4ms（典型值）时定位轴的数量

5

— 当运动控制周期为 8ms（典型值）时定位轴的数量

10

调节器

● PID_Compact

是; 集成优化的通用 PID 控制器

● PID_3Step

是; 适用于阀门的集成优化的 PID 控制器

● PID 温度

是; 温度集成优化的 PID 控制器

计数和测量

● 高速计数器

是

环境要求



运行中的环境温度



● 水平安装，小值

0 °C

● 水平安装，大值

60 °C; 显示屏： 50 °C，运行温度为典型的 50 °C 时，关闭显示屏

● 垂直安装，小值

0 °C

● 垂直安装，大值

40 °C; 显示屏：40 °C，运行温度为典型值 40 °C 时，显示屏关闭

运输/储存时的环境温度



● 小值

-40 °C

● 大值

70 °C

组态



编程



编程语言



— KOP

是

— FUP

是

— AWL

是

— SCL

是

— GRAPH

是

技术保护



● 用户程序保护/密码保护

是

● 复制保护

是

● 模块保护

是

访问保护



● 显示屏密码

是

● 防护级别：写保护

是

● 防护级别： 读写保护

是

● 防护级别： 全部保护

是

循环时间监测



● 下限

可调整的短循环时间

● 上限

可调整的长循环时间

尺寸



宽度

35 mm

高度

147 mm

深度

129 mm

重量



重量，约

405 g