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S7-1500替代S7-300全解析

閱讀:652        發(fā)布時(shí)間:2022-12-13


01

概述

十月初的時(shí)候,想必工控圈的小伙伴們都被S7-300系列即將于2023年10月1日退市的消息刷屏了吧?倒退到2年前的10月1日,同樣伴隨我們多年的ET200S系列也已經(jīng)悄無(wú)聲息地退市了。在感嘆經(jīng)典終將成為歷史,年華似水流逝的同時(shí),作為工程師更需要提前做好知識(shí)儲(chǔ)備,熟悉產(chǎn)品的更替。

本文就為大家分享:
S7-300/ET200M/ET200S到S7-1500/ET200MP/ ET200SP硬件方面的替代關(guān)系。因?yàn)閮?nèi)容較多,今天為大家?guī)?lái)的是硬件篇的第一部分,包括:CPU、擴(kuò)展機(jī)架及分布式IO的替代關(guān)系。

02

CPU

CPU一旦更換,整個(gè)系統(tǒng)就變了。對(duì)于CPU的替代,主要考慮以下七個(gè)方面內(nèi)容:

  • 指令方面:指令不同,但不影響功能實(shí)現(xiàn)即可。

  • 內(nèi)置通信:

MPI接口,S7-1500不再支持。現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)MPI協(xié)議都是用在和HMI設(shè)備以及上位機(jī)通信方面,理論上通過(guò)更換HMI設(shè)備或者使用電腦網(wǎng)卡然后通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。少量應(yīng)用在全局通信的MPI,可以使用以太網(wǎng)進(jìn)行替代。此外,如果有和S7-200通信的,可以通過(guò)替換為S7-200 SMART然后通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
DP接口是S7-300系列最主流的接口。CPU 1515及以下系列不再配備DP通信口,需要通過(guò)擴(kuò)展DP模塊實(shí)現(xiàn)。對(duì)于CPU 1516及以上系列,雖然配置了DP通信口,但是如果要作為DP從站,同樣需要通過(guò)擴(kuò)展DP模塊實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于以太網(wǎng)接口,S7-1500除了不支持PROFINET CBA以外,基本可以無(wú)縫更換。并且S7-1500擁有更好的性能和更多的通信資源,還能夠支持更多的通信協(xié)議。
PtP接口,這個(gè)只有很少的S7-300C CPU集成,S7-1500可以通過(guò)增加基本型的串口模塊擴(kuò)展該接口。

  • 工作存儲(chǔ)器:

這是產(chǎn)品替代時(shí)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題,畢竟功能不夠,可以增加模塊實(shí)現(xiàn),但是工作存儲(chǔ)器滿(mǎn)了,那就只能更換CPU了。S7-300和S7-1500之間沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的存儲(chǔ)器占用換算關(guān)系。不過(guò)*方的文檔中有一個(gè)CPU替代表格可供參考,如下表所示。

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  • 運(yùn)算速度:

很多時(shí)候,雖然功能能滿(mǎn)足,程序也能裝的下,但是CPU掃描周期長(zhǎng)會(huì)影響產(chǎn)線(xiàn)節(jié)拍。這時(shí)就需要考慮CPU運(yùn)算速度。一般來(lái)說(shuō),運(yùn)算速度可以用位運(yùn)算時(shí)間和浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)間來(lái)衡量,表2和表3列舉出了每一種CPU( 1500 V2.9 版本)的位運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算典型時(shí)間的對(duì)比,對(duì)照表1的替代方案來(lái)說(shuō),都可以做到運(yùn)算速度顯著提升。

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  • 通信資源:

CPU都有其內(nèi)置通信資源,包括PROFIBUS DP從站數(shù)量、IO設(shè)備數(shù)量、連接資源(S7、開(kāi)放式通信、HMI等)等,替代時(shí)通常需要考慮。和運(yùn)算速度一樣,新一代S7-1500的通信連接資源要顯著高于表1對(duì)應(yīng)的S7-300,參考表4所示(CPU 1500 V2.9 版本)。即使是CPU317與CPU319可能會(huì)因?yàn)橥瑫r(shí)支持兩個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的更多DP從站,S7-1500系列也可以通過(guò)增加CM1542-5擴(kuò)展模塊去連接更多的DP從站。

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  • 存儲(chǔ)卡:

S7-300系列和S7-1500系列的存儲(chǔ)卡都是作為裝載存儲(chǔ)器使用,但是存儲(chǔ)內(nèi)容有所區(qū)別。S7-300只是下載程序、組態(tài)、配方、文本列表、Web頁(yè)面等,但不包含任何變量符號(hào)和注釋。所以存儲(chǔ)卡很小,最大只有8MB。S7-1500系列支持全部下載。所以S7-1500存儲(chǔ)卡最小4MB,最大可以到32GB。這里推薦CPU 1513及以下選擇12MB存儲(chǔ)卡,CPU 1516及以下選擇24MB存儲(chǔ)卡,CPU 1517及以上選擇 256MB 存儲(chǔ)卡,當(dāng)然根據(jù)需要可以再調(diào)整,畢竟存儲(chǔ)卡更換相對(duì)容易。

  • 內(nèi)置功能:

CPU 300C系列,自帶工藝功能,如果還要使用類(lèi)似功能,那需要CPU 1500C來(lái)替代,詳細(xì)的內(nèi)容將在下篇文章中介紹。

03

擴(kuò)展機(jī)架以及分布式IO

IO的替代對(duì)整體的影響相對(duì)較小。畢竟一般在S7-300上可以使用的IO模塊在S7-1500上也可以使用,所以可以逐步替代。通常這一部分替代會(huì)考慮以下五個(gè)方面:

  • 擴(kuò)展機(jī)架:

S7-300支持?jǐn)U展機(jī)架,這是一種低成本擴(kuò)展IO的方案。現(xiàn)在到了S7-1500時(shí)代,這種方案已經(jīng)淘汰。通過(guò)PROFINET IO可以輕松擴(kuò)展出很多機(jī)架,即使只在主機(jī)架上,也能安裝最多30個(gè)擴(kuò)展IO,唯*需要注意的是機(jī)架中模塊如果過(guò)多的話(huà)需要考慮配置系統(tǒng)電源。

  • 分布式:

S7-300時(shí)代常用的分布式ET200M、ET200S,替換成為對(duì)應(yīng)版本的ET200MP和ET200SP。此外如果可能的話(huà),建議將DP接口換成PN接口的接口模塊。PROFINET相對(duì)PROFIBUS,抗干擾能力更強(qiáng)、信速率更快、擴(kuò)展性也更好
ET200MP有1種DP接口模塊,IM155-5 DP ST可以替代IM153-1、IM153-2。ET200MP有3種PN接口模塊,一般可以使用IM155-5 PN ST替代IM153-4 PN ST和IM153-4 PN HF。

如果需要替代使用有源背板的ET200M,目前只能使用IM155-5 PN HF。ET200SP有1種DP接口模塊,IM 155-6 DP HF可以替代各式各樣的ET200S DP接口模塊。ET200SP有5種PN接口模塊,一般可以直接使用IM155-6 PN ST替代IM151-3 PN ST,IM155-6 PN/2 HF替代IM151-3 PN HF,IM155-6 PN HS替代IM151-3 PN HS。

  • 普通IO:

這個(gè)替代相對(duì)簡(jiǎn)單,數(shù)字量主要看點(diǎn)數(shù)和有沒(méi)有特殊功能。模擬量主要看點(diǎn)數(shù)、測(cè)量類(lèi)型以及有沒(méi)有特殊功能等,其他值得注意的是ET200S的模塊點(diǎn)數(shù)較少,可以合并后替代。因?yàn)槟K種類(lèi)太多,表5-10只列舉ET200M IO較為常用的替代關(guān)系,表中注明了模塊短名稱(chēng)以及訂貨號(hào)中間五位(x為數(shù)字),請(qǐng)仔細(xì)校對(duì)避免替換時(shí)弄錯(cuò)。ET200S 替代類(lèi)似于 ET200M,這里就不展開(kāi)列舉了。

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  • 電源:

ET200S系列有各式各樣的電源模塊,最**的有PM-E,到了ET200SP以后全部取消。更換成現(xiàn)在的白色電源底座。一般情況下需要在第一個(gè)模塊的位置和后面適當(dāng)?shù)奈恢檬褂冒咨娫吹鬃糜谪?fù)載供電,或者傳感器電源等,具體主要取決于負(fù)載電流。對(duì)于特殊模塊,可以使用選型工具(TIA Selection Tool)配置合適的底座。

ET200MP系列與S7-1500主機(jī)架因?yàn)橹С帜K更多,所以可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電源不夠。也可以在最左邊或者機(jī)架中間增加系統(tǒng)電源(PS),選型也可以在上面提到的選型工具中確定是否需要增加。而以前常用的PS307的S7-1500系列替代品是負(fù)載電源,一般使用S7-1500系列專(zhuān)用的PM電源或者SITOP電源替代,這個(gè)需要注意。

  • 有源背板:

和ET200M不同,ET200MP目前如果需要使用有源背板,需要使用IM155-5 PN HF接口模塊V4.4以上的版本才可以。目前有3種底板,分別用于最多12個(gè)模塊、8個(gè)模塊與4個(gè)模塊(不包含接口模塊),選型相對(duì)以前的ET200M更加簡(jiǎn)單,沒(méi)有特殊附件


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