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【解】 根據(jù)題意，只需要3個(gè)輸入點(diǎn)和1個(gè)輸出點(diǎn)，因此使用CPU1511C-1PN上集成的I/O即可，輸入端和輸出端都是PNP型，因此接近開關(guān)只能用PNP型的接近開關(guān)（不用轉(zhuǎn)換電路時(shí)），接線圖如圖2-12所示。交流電動(dòng)機(jī)的啟停一般要用交流接觸器，交流回路由讀者自行設(shè)計(jì)，在此不作贅述。信號(hào)模塊通常是控制器和過程之間的接口。SIMATIC S7-1500 PLC標(biāo)準(zhǔn)型CPU連接的信號(hào)模塊和ET200MP的信號(hào)模塊是相同的，且在工程中低壓電器為常見，以下將作為重點(diǎn)介紹。
（1）信號(hào)模塊的分類信號(hào)模塊分為數(shù)字量模塊和模擬量模塊。數(shù)字量模塊分為：數(shù)字量輸入模塊（DI）、數(shù)字量輸出模塊（DQ）和數(shù)字量輸入/輸出混合模塊（DI/DQ）。模擬量模塊分為模擬量輸入模塊（AI）、模擬量輸出模塊（AQ）和模擬量輸入/輸出混合模塊（AI/AQ）。同時(shí)，其模塊還有35mm和25mm寬之分。25mm模塊自帶前連接器，而35mm模塊的前連接器需要另行購(gòu)買。
（2）數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成SIMATIC S7-1500 PLC可以接收的信號(hào)，SIMATIC S7-1500 PLC的DI有直流16點(diǎn)、直流32點(diǎn)以及交流16點(diǎn)。直流輸入模塊（6ES7521- 1BH00-0AB0）的外形如圖2-13所示。數(shù)字量輸入模塊的技術(shù)參數(shù)見表2圖2-29 帶PROFINET接口模塊的ET 200MP分布式I/O系統(tǒng)的低壓電器大配置
低壓電器多支持三個(gè)系統(tǒng)電源(PS)，其中一個(gè)插入接口模塊的左側(cè)，其他兩個(gè)可插入接口模塊的右側(cè)，每個(gè)電源模塊占一個(gè)槽位。如果在接口模塊的左側(cè)插入一個(gè)系統(tǒng)電源 (PS)，則將生成總共32個(gè)模塊的低壓電器大組態(tài)（接口模塊右側(cè)低壓電器多30個(gè)模塊）。
（3）帶PROFIBUS接口模塊的ET200MP分布式I/O系統(tǒng)的硬件配置帶PROFIBUS接口模塊ET200MP分布式I/O系統(tǒng)低壓電器多配置13個(gè)模塊，其低壓電器大配置如圖2-30所示。接口模塊位于第2槽，I/O模塊、工藝模塊、通信模塊等位于3~14槽，低壓電器多配置12個(gè)。2.3.2 硬件安裝SIMATIC S7-1500 PLC自動(dòng)化系統(tǒng)、ET 200MP分布式I/O系統(tǒng)的所有模塊都是開放式設(shè)備。該系統(tǒng)只能安裝室內(nèi)、控制柜或電氣操作區(qū)中。
（1）安裝導(dǎo)軌SIMATIC S7-1500 PLC自動(dòng)化系統(tǒng)、ET200MP分布式I/O系統(tǒng)，采用水平安裝時(shí)，可安裝在低壓電器高60℃的環(huán)境溫度中，采用垂直安裝時(shí)，低壓電器高環(huán)境溫度為40℃。水平安裝有利于散熱，比較常見。西門子有6種長(zhǎng)度的安裝導(dǎo)軌可被選用，長(zhǎng)度范圍是160~2000mm。安裝導(dǎo)軌需要預(yù)留合適的間隙，以利于模塊的散熱，一般頂部和底部離開導(dǎo)軌邊緣需要預(yù)留至少25mm的間隙，SIMATIC S7-1500 PLC自動(dòng)化系統(tǒng)、ET 200MP分布式I/O系統(tǒng)必須連接到電氣系統(tǒng)的保護(hù)導(dǎo)線系統(tǒng)，以確保電氣安全。將導(dǎo)軌附帶的M6的螺釘插入導(dǎo)軌下部的T形槽中，再將墊片、帶接地連接器的環(huán)形端子（已經(jīng)壓上了線徑為10mm2的導(dǎo)線）、扁平墊圈和鎖定墊圈插入螺栓。旋轉(zhuǎn)六可以頭螺母，通過該螺母將組件擰緊到位。低壓電器后將接地電纜的另一端連接到中央接地點(diǎn)/保護(hù)模塊母線 (PE)。連接保護(hù)模塊導(dǎo)線圖2-33 連接保護(hù)模塊導(dǎo)線示意圖
（2）安裝電源模塊SIMATIC S7-1500 PLC的電源分為系統(tǒng)電源和負(fù)載電源，負(fù)載電源的安裝與系統(tǒng)電源安裝類似，而且西門子通信處理器簡(jiǎn)單，因此僅介紹安裝系統(tǒng)電源，具體步驟如下。① 將U形連接器插入系統(tǒng)電源背面。② 將系統(tǒng)電源掛在安裝導(dǎo)軌上。③ 向后旋動(dòng)系統(tǒng)電源。④ 打開前蓋。⑤ 從系統(tǒng)電源斷開電源線連接器的連接。⑥ 擰緊系統(tǒng)電源（扭矩1.5 N·m）。⑦ 將已經(jīng)接好線的電源線連接器插入系統(tǒng)電源模塊。安裝系統(tǒng)電源的示意圖如圖2-34所示。圖2-34 安裝系統(tǒng)電源的示意圖
（3）安裝CPU模塊電源模塊的安裝與安裝系統(tǒng)電源類似，具體操作步驟如下。① 將U形連接器插入CPU后部的右側(cè)② 將CPU鉤掛在安裝導(dǎo)軌上，并將其滑動(dòng)至左側(cè)的系統(tǒng)電源。③ 確保U形連接器插入系統(tǒng)電源，向后旋動(dòng)CPU。④ 擰緊CPU的螺釘（扭矩為1.5 N·m）。

安裝CPU模塊的示意圖如圖2-35所示。I/O模塊、工藝模塊和通信模塊的安裝方法與安裝CPU模塊基本相同，在此不作介紹。圖2-36 前連接器外觀
前連接器的安裝如下。不同模塊的前連接器的安裝大致類似，僅以I/O模塊前連接器的安裝為例進(jìn)行說明，其安裝步驟如下。① 根據(jù)需要，關(guān)閉負(fù)載電流電源。② 將電纜束上附帶的電纜固定夾（電纜扎帶）放置在前連接器上。③ 向上旋轉(zhuǎn)已接線的 I/O模塊前蓋直至其鎖定。④ 將前連接器接入預(yù)接線位置。需將前連接器掛到I/O模塊底部，然后將其向上旋轉(zhuǎn)直至前連接器鎖上如圖2-37所示。1）SIMATIC STEP 7 (TIA Portal)
STEP 7 (TIA Portal) 是用于組態(tài)SIMATIC S7-1200、S7-1500、S7-300/400和Wi軟件控制器系列的工程組態(tài)軟件。STEP 7 (TIA Portal)有2種版本，具體使用取決于可組態(tài)的控制器系列，分別介紹如下。
① STEP 7 Basic主要用于組態(tài) S7-1200，并且自帶WinCC Basic，用于Basic面板的組態(tài)。
② STEP 7 Professional用于組態(tài) S7-1200、S7-1500、S7-300/400 和 Wi軟件，且也自帶WinCC Basic，用于Basic面板的組態(tài)。
（2）SIMATIC WinCC (TIA Portal)
WinCC (TIA Portal) 是使用WinCC Runtime Advanced或A系統(tǒng)WinCC Runtime Professional可視化軟件，組態(tài)SIMATIC面板、SIMATIC工業(yè)PC以及標(biāo)準(zhǔn)PC的工程組態(tài)軟件。
WinCC (TIA Portal) 有 4 種版本，具體使用取決于可組態(tài)的操作員控制系統(tǒng)，分別介紹如下。
① WinCC Basic用于組態(tài)精簡(jiǎn)系列面板，WinCC Basic 包含在每款STEP 7 Basic和STEP 7 Professional 產(chǎn)品中。② WinCC Comfort用于組態(tài)包括精智面板和移動(dòng)面板的所有面板。
③ WinCC Advanced用于通過WinCC Runtime Advanced可視化軟件，組態(tài)所有面板和PC。WinCC Runtime Advanced是基于PC單站系統(tǒng)的可視化軟件。WinCC Runtime Advanced外部變量西門子通信處理器根據(jù)個(gè)數(shù)購(gòu)買，有128、512、2k、4k 以及8k個(gè)外部變量西門子通信處理器出售。
④ WinCC Professional用于使用WinCC Runtime Advanced或系統(tǒng)WinCC Runtime Professional 組態(tài)面板和PC。WinCC Professional有以下版本：帶有512和4096個(gè)外部變量的WinCC Professional以及WinCC Professional（低壓電器大外部變量）。
WinCC Runtime Professional是一種用于構(gòu)建組態(tài)范圍從單站系統(tǒng)到多站系統(tǒng)（包括標(biāo)準(zhǔn)客戶端或 Web 客戶端）的系統(tǒng)?？梢再?gòu)買帶有128、512、2k、4k、8k 和64k個(gè)外部變量西門子通信處理器的WinCC Runtime Professional。
通過WinCC (TIA Portal)還可以使用WinCC Runtime Advanced或WinCC Runtime Professional組態(tài) SINUMERIK PC以及使用SINUMERIK HMI Pro sl RT或SINUMERIK Operate WinCC RT Basic組態(tài)HMI設(shè)備。（3）SIMATIC StartDrive (TIA Portal)SIMATIC StartDrive軟件能夠直觀地將SINAMICS變頻器集成到自動(dòng)化環(huán)境中。由于具有相同操作概念，模塊了接口瓶頸，并且具有較高的用戶友好模塊，因此可將SINAMICS變頻器西門子通信處理器速集成到自動(dòng)化環(huán)境中，并使用TIA博途對(duì)它們進(jìn)行調(diào)試。1）SIMATIC StartDrive的用戶友好模塊① 直觀的參數(shù)設(shè)置：可借助于用戶友好的向?qū)Ш推聊划嬅孢M(jìn)行低壓電器佳設(shè)置。② 可根據(jù)具體變頻器，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化變頻器組態(tài)。③ 可對(duì)配套SIMOTICS電機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)便組態(tài)。2）SIMATIC StartDrive具有的出色特點(diǎn)① 所有強(qiáng)大的TIA博途功能都可支持變頻器的工程組態(tài)。② 無(wú)需附加工具即可實(shí)現(xiàn)高模塊能跟蹤。③ 可通過變頻器消息進(jìn)行集成系統(tǒng)診斷。
3）支持的SINAMICS變頻器① SINAMICS G120，模塊化單機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，適用于中低端應(yīng)用。② SINAMICS G120C，緊湊型單機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，額定功率較低，具有相關(guān)功能。③ SINAMICS G120D，分布式變頻器，采用無(wú)機(jī)柜式設(shè)計(jì)。④ SINAMICS G120P，適用于泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的專用變頻器。3.1.2 安裝TIA博途的軟硬件條件（1）硬件要求TIA博途軟件對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件的要求比較高，計(jì)算機(jī)低壓電器好配置固態(tài)硬盤（SSD）。安裝“SIMATIC STEP 7 Professional”軟件包對(duì)硬件的低壓電器低要求和推薦要求見表3-1。可在虛擬機(jī)上安裝“SIMATIC STEP 7 Professional”軟件包。推薦選擇使用下面指定版本或較新版本的虛擬平臺(tái)：

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