一文读懂 S7-1500 手册-关于常用资源的介绍

中央处理单元 (CPU) 是 SIMATIC S7-1500 系列产品的核心。由于 S7-1500 系列产品范围非常广泛，因此在日常工作中，特别在 S7-1500 CPU 选型和使用阶段，工程师经常遇到 CPU 的程序能够写多少，可以组态多少个分布式 IO 站点，可以和多少设备进行通信等资源数据问题。

这些技术参数可以从 CPU 手册中找到，为了更进一步帮助理解，下面就对 CPU 手册中相关资源参数（以 S7-1511为例）进行解读，以帮助大家理解相关资源的不同和限制。

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可以写入CPU的程序有多少

不同型号 S7-1500 CPU 存储器的大小不同，这部分数据信息可以在手册中技术数据“存储器”这个部分中查询到：

工作存储器分为两个部分，一部分用于程序存储，另一部分用于数据（DB块）的存储。S7-1500 CPU 工作存储器是不可以扩展的，如果程序大小或者数据超过技术规范，只能更换更高型号的 CPU。
装载存取器指的就是 SMC 存储卡。存储卡和 CPU 分离设计，因此装载存储器是可以通过更换 SMC 卡来改变大小的。由于 SMC 最大的规格为 32Gbyte，因此手册中描述为支持最大值 32Gbyte。

图1 存储器数据

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可以带多少IO点

对于 CPU 可以带的 IO 点的数量资源，可以在手册中技术数据“地址范围”这个部分查询到。

当前 CPU 最多支持 1024 个模块进行组态，同时最多可以组态 32Kbyte 的输入或者输出地址，对于数字量信号来说 1个byte 为 8 个 IO 点，对于模拟量信号来说 2 个 byte 为 1 个模拟量信号通道，这样就可以计算出带 IO 点的数量，但是最多模块的总数不能超过 1024 个模块。

图2 IO地址范围

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可以带多少PROFINET分布式IO站点

对于 PROFINET 接口可以带分布式 IO 站点的数量限制，可以在技术数据“ PROFIENT IO 控制器”这个项目中查询到。

以 CPU 的 X1 口为例，可以看到 “可连接 IO 设备的数量，最大值”为 128，意味着当前 CPU 使用这个 PN 端口最多可以组态 128 个分布式 IO 站点。

但是可以通过 AS-i，CP 或者 CM 最多扩展到 256 个站点。同时对于PROFINET IRT 功能，最多支持 64 个站点。

图3 PROFINET 通信资源

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可以支持多少个通信连接

对于 S7-1500 CPU 的通信连接数量，可以在“协议”这个部分中进行查询，见图4。其中连接数量包含了 PG 通信，HMI 通信，S7 通信，OUC 通信（TCP，UDP，ISO-On-TCP），Web 通信，OPC UA 通信等，PROFINET 分布式站点的通信不包含在内。

图4 通信资源

通过手册参数可以看到这款 CPU 最多有 96 个协议通信资源，但是对于 CPU 集成的 PN 接口最多只有 64 个通信资源，同时有 10 个协议通信资源已经作为预留（编程软件/HMI/WEB）无法再给其它的协议使用。

HMI 通信时可能会占用多个协议通信资源，见图5。

图5 连接资源

要搞明白如何计算 S7-1500 连接资源，需要清楚站资源、模块资源、预留资源和动态资源。

下图可以帮助我们理解这些概念，并弄清楚当前站点连接资源的计算方法。

图6 连接资源计算

A、B、C、D分别是 S7-1500 CPU、CM、CP 支持的通信连接数。

①当前站可用资源

A：预留连接资源，CPU 为保证常用通信方式而预留的固定数量的通信资源。预留资源是专用资源。

A+B：模块资源，由 CPU 模块提供的连接资源。

C/D：模块资源，由扩展的 CM/CP 模块提供的连接资源。

B+C+D：动态连接资源，也称共享连接资源，可以用于任何其它连接。

A+B+C+D：当前站可用资源，简称站资源。

②当前站最大可用资源

添加 CM/CP 模块可以扩展当前站的连接资源数，但是，当前站最大可用连接数取决于选用的 CPU 类型，通常要小于或等于 A+B+C+D 。

下图是 S7-1515-2PN 在 STEP7 V17 的一个组态示例。

图7 连接资源的举例

①站资源：

预留 10 个，动态 182 个，当前站最大可用资源共 192 个。

②模块资源：

CPU1515-2PN 最大可以使用 108 个连接资源，CM1542-1最多 64 个，CM1542-5 最多 48 个。

因此根据上述表格，CPU/CM/CP 的总通信连接数为 192 个，小于各个模块的总和（108+64+48 ），因此在站资源的“动态”旁边出现了黄色叹号。

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可以带多少个轴进行运动控制

S7-1500 支持多种运动控制功能，可灵活连接多种驱动器，通过 PLCopen 标准程序块进行控制，并且提供便捷配置和诊断的功能。

对于 CPU 可以带运动控制轴的数量，分为两种情况：

1. 为避免占用 CPU 资源，可以使用基于驱动器运算的基本定位 EPOS 功能进行运动控制的组态，由于不占用 CPU 的运动控制资源，那么这个轴的数量占用的是分布式 IO 站点的数量。

2. 使用 CPU 集成运动控制功能，意味着占用 CPU 的运动控制资源，需要查看手册中“支持的工艺对象”栏目，见图 8。从手册中可以看到 CPU 的运动控制的总资源数为 800。对于使用一个速度轴需要占用 40 个资源，对于使用一个定位轴需要占用 80 个资源，对于使用一个同步轴需要占用 160 个资源，按照这些参数，同时根据项目的实际情况就可以计算出这块 CPU 是否可以满足要求了。

例如，某个项目需要2个速度轴，1个定位轴以及2个同步轴，就算所占用的资源40*2+80+160*2=480，没有超过 800 的运动控制资源，那么这个 CPU 的运动控制资源满足要求。

但是需要注意，CPU 的运动控制资源并不是唯一需要考虑的因素，另一个影响最大轴数的因素是 CPU 的运算能力，即运动控制相关的计算周期间隔和 CPU 的计算能力会影响能够支持的轴数。可以根据各 CPU 支持的典型轴数以及使用 TIA Selection Tool/SIZER 等工具进行辅助检查。