CPU图 4-14 控制器SIMATIC S7-1500 的性能卓越，具有高性能的背板总线、快速的端到端响应以及极速的信号处理功能。控制器 (CPU) 可执行各种用户程序。控制器中集成有系统电源，可通过背板总线为所连模块进行供电。所有 SIMATIC S7-1500 控制器（紧凑型 CPU 以及冗余 CPU 1513R-1 PN 和 CPU 1515R-2PN 除外）均提供有故障安全型号。要在 TIA Portal 中使用安全功能时，需要安装选件包“STEP 7 Safety Advanced”。在工厂调试过程中，可直接在显示屏上更改 CPU 的 IP 地址，从而节省大量的时间和成本。维修时，通过快速访问诊断报警，显著减少工厂停工时间。SIMATIC S7-1500 的所有 CPU 变量都具有强大跟踪功能，可实现驱动装置和控件的高效调试和快速优化。SIMATIC S7-1500 控制器还支持以下功能：• 通过以太网/PROFINET 进行数据通信• 通过 PROFIBUS 进行数据通信• HMI 通信• 通过 OPC 进行通信• Web 服务器，工艺功能，系统诊断，集成保护功能• 使用 F-CPU 时，还支持安全模式• 使用 S7-1500 R/H CPU 时：冗余• 使用 T-CPU 时：扩展运动控制功能各 CPU 的功能特性SIMATIC S7-1500 可集成各种类型的 CPU，可通过 I/O、通信和工艺功能模块进行扩展。如果 CPU 1511-1 PN 的存储器和性能对于应用足够，但仍需要更多通信接口，也可通过支持工业以太网、PROFINET 和 PROFIBUS 的通信模块对 CPU 进行扩展。还提供支持串行通信的模块。可根据具体需要选择相应的 CPU：程序工作存储器：易失性存储器，用于存储与运行系统相关的程序代码。数据工作存储器：易失性存储器，用于存储与运行系统相关的数据块和工艺对象。Web 服务器SIMATIC S7-1500 CPU 上集成有一个 Web 服务器。您可以通过 Web 浏览器显示 CPU 状态，无需额外安装软件，并在有限的程度上进行控制。图示化的过程变量显示功能和用户自定义的网站便于信息采集和设备状态诊断。示例：Web 服务器简化了处理设备的维护自动化任务：处理设备故障管理的用户界面实现。特性：处理设备全部自动运行，无人操纵。如果发生故障，操作员可以选择接收 SMS。要进行诊断，操作员可直接访问相应的网站。解决方案：为 SIMATIC S7-1500 CPU 的 Web 服务器创建用户站点。用户可以自己修改网站，例如SMS 消息的手机号码、CPU 中的设置或消息文本。优势Web 服务器具有以下优势：• 通过 Web 浏览器访问具有设备相关操作数据的 SIMATIC S7-1500• 远距离显示服务和诊断信息• 未授权用户访问限制安全性要确保工厂的故障安全运行，需要编程 SIMATIC S7-1500 的 F-CPU。此时，需要在 TIAPortal 中安装选件包“STEP 7 Safety Advanced”。与 TIA Portal 一起使用时，F-CPU 可将各种故障安全系统完美集成到工程组态环境中；一个控制器、一个通信系统、一个标准/故障安全自动化的工程组态系统：• 集成安全技术• 相关指令已通过德国技术监督组织认证，适用于各种安全应用• 集成安全相关功能，安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508:2010) 或 PL e 和类别 4（符合 ISO13849-1:2015 或 EN ISO 13849-1:2015）• 标准自动化系统和安全自动化系统采用统一的工程组态方式• 通过 STEP 7 Safety 中的 F 更改历史来简单记录安全相关的更改• 标准程序变更后，可对安全程序进行验收，也可对安全程序进行非更新性验收示例：带访问保护的生产单元自动化任务：激光扫描仪监视人员进入生产区。维护区域由防护门提供保护。进入生产区或打开防护门将导致生产单元关闭或停机，像紧急停止功能一样。① 急停② 激光扫描仪③ 防护门④ 带启动和确认键的控制面板图 4-17 带访问保护的生产单元特性：系统的启动仅适用于解锁的紧急停止、关闭的防护门和激光扫描仪的自由保护区域。激活急停后，打开防护门或寻址保护区域，需要用户确认来再次重启生产操作。对 F-CPU 和安全程序的访问保护对于生产操作至关重要。解决方案：在 PROFINET IO 上的分布式 I/O 系统 ET 200SP 中使用具有故障安全模块的 SIMATIC S7-1500 F-CPU。F 模块 ET 200SP 接管紧急停止连接系统、防护门的监视、访问区域的监视、电机和用户确认。在 STEP 7 中执行相关编程。在 CPU 中运行安全程序。优势SIMATIC Safety Integrated 具有以下优势：• 在 TIA Portal 中使用 SIMATIC STEP 7 Safety Advanced 进行工程组态，与标准和故障安全自动化任务相同的工程组态和运行概念• 在安全程序的安全系统库中，将经德国技术监督协会认证的说明书用于防护门、紧急停止、监控反馈回路和用户确认等，可节省时间并降低错误率• 通过 PROFINET 和 PROFIBUS 简单连接 PROFIsafe 设备• 为了确保 IT 信息安全，还可为 F-CPU 和安全程序额外设置密码保护。• 集成系统诊断中的集成信息安全信息安全即为保护运动控制系统，防止数据损坏、窃取和人为错误。保护功能要建立安全网络，SIMATIC S7-1500 自动化系统提供了集成安全解决方案：表格 4- 5 保护功能概述保护功能 说明保护机密的组态数据 保护机密的 CPU 组态数据完整性保护 CPU 标配完整性保护功能。这有助于检测到可能的篡改：• SIMATIC 存储卡中的工程组态数据• 在 TIA Portal 与 CPU 之间传输的工程组态数据• 在 HMI 系统与 CPU 之间传输的工程组态数据• 加密固件专有技术保护 通过密码功能，保护系统防止未经授权的访问和算法修改防拷贝保护 通过绑定 SIMATIC 存储卡上各个块和原存储卡序列号，保护系统防止程序复制。