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西門子S7-400模塊  詳細(xì)介紹

SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。

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SIEMENS 上海翰粵自動化系統(tǒng)有限公司

上海翰粵公司銷售以下系列產(chǎn)品：

SIEMENS 可編程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC、S7200、s71200、S7300、S7400、ET200
2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP 系列直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A
4、HMI 觸摸屏TD200 TD400C TP177,MP277 MP377
SIEMENS 交、直流傳動裝置
1、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM、MM420、MM430、MM440、G110、G120.　
MIDASTER系列：MDV
6SE70系列（FC、VC、SC）
2、全數(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列
SIEMENS 數(shù)控 伺服
1、840D、802S/C、802SL、828D 801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,
2、伺服驅(qū)動 ： 6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128

系統(tǒng)及伺報電機(jī)，力矩電機(jī)，直線電機(jī)，伺服驅(qū)動等備件銷售。

  概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能強大的 PLC。通過它，可以使用全集成自動化 (TIA)，實現(xiàn)*的自動化解決方案。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺。它靈活的模塊化結(jié)構(gòu)和高度的性能裕量，使 S7-400 比所有其它的 PLC 遠(yuǎn)為*。

S7-400

• 功能強大的PLC，滿足中、高性能要求。
• 要求zui苛刻的任務(wù)的解決方案。
• 品種齊全的模塊和性能分級的 CPU，*適應(yīng)自動化任務(wù)。
• 通過簡單實施分布式結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)靈活的使用；操作簡單的連接方法。
• *的通訊和網(wǎng)絡(luò)連接選件。
• 方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計。
• 當(dāng)控制任務(wù)增加時，可自由擴(kuò)展。
• 多CPU運行：
  多個 CPU 在一個 S7-400 中央控制器中同時運行。
  通過多處理器計算擴(kuò)大 S7-400 的整體性能。例如，復(fù)雜的任務(wù)可以分解為各種技術(shù)，如開環(huán)控制、計算或通訊，并分配給不同的 CPU。每個 CPU 可賦與其本地的 I/O。
• 模塊化：
  功能強大的 S7-400 背板總線和可以直接連接到 CPU 的通訊接口可以實現(xiàn)許多通訊線路的高性能操作。例如，這允許把一條通訊線路用于 HMI 和編程任務(wù)，一條通訊線路用于高性能和等距運動控制組件，一條通訊線路用于普通 I/O 現(xiàn)場總線。還可以執(zhí)行額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
• 工程和診斷：
  尤其是在使用采用高性能工程組件的大量自動化解決方案時，使用 SIMATIC 工程工具可以極為有效地組態(tài)和編程 S7-400。為此，提供有可高級語言（如 SCL）、用于順序控制的圖形工程工具、狀態(tài)圖和技術(shù)功能圖。

S7-400H

• 采用冗余設(shè)計的容錯自動化系統(tǒng)。
• 適合對故障安全要求很高的應(yīng)用。
  滿足重啟動費用高、昂貴的停機(jī)、極少的監(jiān)控以及很少的維護(hù)的過程應(yīng)用。
• 冗余的集中功能。
• 提高 I/O 的可用性：網(wǎng)管型 I/O 配置。
• 也可作為標(biāo)準(zhǔn) I/O 使用：單邊配置。
• 熱后備：發(fā)生故障時，可自動切換到備用設(shè)備。
• 采用 2 個獨立機(jī)架或一個分開的中央機(jī)架進(jìn)行配置
• 經(jīng)過冗余 PROFIBUS-DP 來連接切換的 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，大大提高了工廠生產(chǎn)過程的安全性
• 符合 IEC 61508 SIL3、DIN V 19250 AK6 和 EN 954-1 Cat.4 等安全要求。
• 如果需要，也可通過冗余設(shè)計而實現(xiàn)容錯
• 安全相關(guān)的 I/O 不增加接線:
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全通訊
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和 ET 200M
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可以使用在自動化系統(tǒng)的非故障安全型應(yīng)用場合
• 隔離模塊，用于在一個 ET 200M 的安全模式中組合使用故障安全型模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊。

ST 70 產(chǎn)品樣本:

您也可在產(chǎn)品目錄 ST 70 中找到有關(guān) SIMATIC S7-400 的信息：

  應(yīng)用領(lǐng)域

S7-400

擁有中端到性能的功能強大的 SIMATIC S7-400 PLC。

模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計，高度的擴(kuò)展能力，全面的通訊和網(wǎng)絡(luò)能力，方便實施的分布式結(jié)構(gòu)，以及用戶友好的運行處理，使得SIMATIC S7-400是中、高性能應(yīng)用中滿足特別復(fù)雜的控制任務(wù)的理想的解決方案。

SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 汽車工業(yè)（如生產(chǎn)線）
• 機(jī)械設(shè)備制造，包括機(jī)械設(shè)備制造
• 倉儲技術(shù)
• 鋼鐵工業(yè)
• 樓宇管理系統(tǒng)
• 發(fā)電和配電
• 造紙和印刷工業(yè)
• 木材加工
• 食品和飲料工業(yè)
• 過程工程與組態(tài)，如：供水和污水處理
• 化工和石化
• 儀表和控制
• 包裝機(jī)械

多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模板，可為用戶定制實施自動化控制任務(wù)。

任務(wù)擴(kuò)展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進(jìn)行擴(kuò)展，并且成本不會太高。

SIMATIC S7-400 是一個通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可zui大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。
• 可帶電連接、斷開模塊。

S7-400H

在自動化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，有關(guān)可用性、自動化系統(tǒng)故障安全的要求一直在提高。在許多領(lǐng)域，設(shè)備停機(jī)可能造成極為高昂的費用。這里，只有冗余系統(tǒng)才能滿足其可用性要求。

SIMATIC S7-400H 所具有的容錯性可以滿足這些要求。即使在一個或多個故障導(dǎo)致部分控制器失靈時也能繼續(xù)運行。因此實現(xiàn)了其可用性，這樣 SIMATIC S7-400H 及其適合用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：

• 控制器故障后，過程重新啟動將會導(dǎo)致很高成本（通常在過程工業(yè)中）。
• 停機(jī)時間很寶貴的過程。
• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。
• 無人監(jiān)管的應(yīng)用。
• 涉及減少維護(hù)人員的應(yīng)用。

訂貨數(shù)據(jù)

S7-400H 部件訂貨數(shù)據(jù)可在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH"下的相應(yīng)模塊找到。 

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計：

• S7-400F:
  故障安全自動化系統(tǒng)。如果在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障，生產(chǎn)過程就轉(zhuǎn)移到安全狀態(tài)，并中斷。
• S7-400FH:
  故障安全容錯自動化系統(tǒng)。如果在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障，冗余控制系統(tǒng)部分將發(fā)生作用，并繼續(xù)控制生產(chǎn)過程。

使用附加標(biāo)準(zhǔn)模塊可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對整個工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

 設(shè)計

SIMATIC S7-400有多個型號：

• S7-400：
  Power PLC，用于中、性能應(yīng)用，并采用模塊化、免風(fēng)扇設(shè)計。
• S7-400H:
  容錯型自動化系統(tǒng)使用冗余設(shè)計，可以用于故障安全型應(yīng)用。
• S7-400F/FH:
  故障安全自動化系統(tǒng)也使用冗余設(shè)計，同樣具備容錯能力。

S7-400

S7-400自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

一個系統(tǒng)包含下列組件：

• 電源模塊(PS)：
  用于將120/230 V AC 或 24 V DC電源連接至SIMATIC S7-400。
• CPU：
  針對各種性能范圍，都可以提供集成有PROFIBUS DP接口的不同CPU。視型號的不同，也可以為它們配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口，zui多可以連接125個PROFIBUS DP從站。PROFINET接口zui多可以連接256個PROFINET IO設(shè)備。SIMATIC S7-400的所有CPU 可以處理極為大型的組態(tài)。此外，在單個中央控制器的多值計算模式下，多個CPU可以協(xié)同工作，據(jù)此，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。這些CPU 處理速度極快，具備確定性的響應(yīng)時間，因此，其機(jī)器周期時間極短。
• 信號模板（SM），用于數(shù)字量（DI/DO）和模擬量（AI/AO）的輸入/輸出。
• 用于連接總線和點對點連接的通訊處理器 (CP)。
• 功能模板（FM）：
  用于諸如計數(shù)、定位和凸輪控制等高要求任務(wù)的專家級系統(tǒng)。

根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

• 接口模板(IM)：
  用于連接中央控制器和擴(kuò)展單元。SIMATIC S7-400的中央控制器工作時可支持多達(dá)21個擴(kuò)展單元。
• SIMATIC S5 模塊：
  在相關(guān)的SIMATIC S5擴(kuò)展單元中可以尋址SIMATIC S5-115U/-135U/-155U的所有輸入/輸出模塊。此外，在S5 EU 或者直接在CC（借助適配器套接件）中都有可能使用SIMATIC S5的特定IP和WF模塊。

擴(kuò)展

當(dāng)用戶需要在應(yīng)用中使用一個以上的中央控制器時，可以對S7-400進(jìn)行擴(kuò)展：

• zui多 21 個擴(kuò)展單元：
  中央控制器（CC）上zui多可以連接21個擴(kuò)展單元（EU）。
• 接口模塊（IM）的連接：
  中央控制器（CC）和擴(kuò)展單元（EU）是通過發(fā)送接口模塊（IM）和接收接口模塊（IM）完成連接的。發(fā)送接口模塊插在中央控制器（CC）上，相應(yīng)的接收接口模塊則插在串行連接的擴(kuò)展單元（EU）上。中央控制器（CC）上zui多可以插接6個發(fā)送接口模塊（IM）（其中zui多有2個配5-V傳輸器），擴(kuò)展單元（EU）上則只能插接1個接收接口模塊（IM）。每個發(fā)送接口模塊均有2個接口，每個接口均用于連接1條線路。發(fā)送接口模塊的每個接口均可以連接至多4個擴(kuò)展單元（無5-V傳輸器）或者至多1個擴(kuò)展單元（配5-V傳輸器）。
• 電源模塊的固定插槽：
  在中央控制器（CC）和擴(kuò)展單元（EU）的zui左側(cè)必須始終連接電源模塊。
• C總線受限數(shù)據(jù)交換：
  C總線數(shù)據(jù)交換僅用于中央控制器（CC）和6個擴(kuò)展單元（EU）
  （EU 1 - EU 6）之間。
• 中央擴(kuò)展：
  推薦用于直接安裝在機(jī)床旁邊的小型裝置或者小型控制柜。也可以選擇提供5-V電源。
  • 中央控制器（CC）和zui后一個擴(kuò)展單元（EU）之間的zui大單線距離：
    使用5 V傳輸器時為1.5 m；無5-V傳輸器時為3 m。
• 用EU進(jìn)行分布式擴(kuò)展：
  推薦用于占地面積較大、在同一個位置安裝多個擴(kuò)展單元（EU）的工廠。甚至于可以使用S7-400 EU或者SIMATIC S5 EU。
  • 中央控制器（CC）和zui后一個擴(kuò)展單元（EU）之間的zui大單線距離：
    對于S7 EU為100 m，對于S5 EU為600 m。
• 注意 用于S5擴(kuò)展單元至某個S7-400的分布式連接：
  IM 463-2可以用于S7-400的中央控制器（CC），IM 314則用于S5-EU。以下S5 EU可連接S7-400：
  • EG 183U
  • EG 185U
  • EG 186 U
  • ER 701-2
  • ER 701-3
• 通過EU 200實現(xiàn)的分布式擴(kuò)展：
  推薦用于占地面積極大的工廠。使用CPU的PROFIBUS DP接口，單條線路可以連接多達(dá)125個總線節(jié)點。中央控制器與zui后一個節(jié)點之間的單線zui大距離：23 km（使用光纜）。

通訊

SIMATIC S7-400擁有不同的通信選項：

• 組合了多點接口和DP主站，集成于所有CPU中：
  用于同時連接PG/PC、HMI 系統(tǒng)、S7-200 和 S7-300 系統(tǒng)以及其它S7-400系統(tǒng)。
• 額外的PROFIBUS DP接口，集成于多種型號的CPU中，用于成本高效地連接分布式I/O系統(tǒng)（例如ET 200）。
• PROFINET CPU 上的集成式PROFINET接口，用于連接分布式I/O系統(tǒng)或者與其它控制器和PC系統(tǒng)進(jìn)行通信。
• 通信處理機(jī)，用于連接PROFIBUS總線系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)。
• 通信處理機(jī)，用于功能強大的點對點連接。

PROFIBUS DP進(jìn)行過程通訊

通過S7-400-CPU的集成式PROFIBUS DP接口（可選），可以連接SIMATIC S7-400并將其作為帶有PROFIBUS DP接口的主站。

以下均可以連接為PROFIBUS DP上的主站：

• SIMATIC S7-400 (CPU, CP 443-5)
• SIMATIC S7-300 (CPU, CP 342-5 DP 或 CP 343-5)
• SIMATIC C7（通過配有PROFIBUS DP接口的C7，或者PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
• 帶 PROFIBUS DP 接口的 S5-95U
• 帶 PROFIBUS DP 接口的 SIMATIC 505

盡管配有STEP 7的PG/PC或者OP是總線上的主站，但它們僅使用也部分地通過PROFIBUS DP運行的PG和OP功能。

以下設(shè)備可作為從站連接：

• 分布式 I/O 設(shè)備，例如 ET 200
• 現(xiàn)場設(shè)備
• SIMATIC S7-200, S7-300
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP
• SIMATIC S7-400 (只有通過 CP 443-5)

使用多點接口 (MPI) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊

多點接口（MPI）是集成于SIMATIC S7-400的CPU內(nèi)部的一種通信接口。

它用于

• 編程和參數(shù)化
• 人機(jī)界面接口，和
• 建立涉及到對等通信伙伴的簡單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/li>
• 可選擇的連接選項：
  MPI 可以實現(xiàn)同時連接 32 個節(jié)點：
  • PGs/PCs
  • HMI 系統(tǒng)
  • S7-200 (作為從站)
  • S7-300
  • S7-400
  • C7
• 通訊連接：
  S7-400 CPU可以同時建立多達(dá)96個連接（取決于的CPU型號）：
  • 至節(jié)點，
  • 至相關(guān)C總線（內(nèi)部通信總線，見后文）上的C總線節(jié)點（例如通信處理機(jī)），
  • 至通過通信處理機(jī)連接的節(jié)點，例如工業(yè)以太網(wǎng)節(jié)點。此外，通信處理機(jī)必須為C總線節(jié)點。
• 內(nèi)部通訊總線(C-bus);
  使用S7-400的C總線，通過MPI或DP接口，可以尋址配有C總線接口的通信處理機(jī)和功能模塊。這可以從編程設(shè)備直接訪問在 C 總線上連接的模塊。通過接口模塊可以將 C 總線zui多轉(zhuǎn)到 6 個擴(kuò)展單元。
• MPI 的性能數(shù)據(jù)：
  • zui多 32 個 MPI 節(jié)點
  • 數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)12 Mbit/s
• 靈活的安裝選項：
  可靠的組件用于建立 MPI 通訊： 不低于PROFIBUS和“distributed I/O"產(chǎn)品系列的總線電纜、總線連接器和RS 485中繼器（12 Mbit/s）。
  使用這些組件，可以根據(jù)需求實現(xiàn)設(shè)計的*化調(diào)整。例如，任意兩個MPI節(jié)點之間zui多可以開啟9個中繼器，以橋接更大的距離。
• DP主站：
  還可將 S7-400 的 MPI 作為 DP 主站組態(tài)。此后，zui多可以連接32個zui大傳輸速率為12 Mbit/s的DP從站。據(jù)此，編程功能和人機(jī)界面功能得以保留下來

使用通信處理機(jī)的數(shù)據(jù)通信（點對點）

使用CP 441通信處理機(jī)，可以建立功能強大的點對點連接。

• 多種連接選件：例如，可以連接以下設(shè)備：
  • PC
  • SIMATIC S5/S7
  • 工業(yè)PC
  • 其他供應(yīng)商提供的 PLC
  • 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統(tǒng)
  • 機(jī)器人控制
  • 打印機(jī)
• 可變接口：
  可更換接口模塊，據(jù)此可以使用不同的傳輸介質(zhì)進(jìn)行通信：
  • 20 mA (TTY)
  • RS 232C (V.24)
  • RS 422/485

通過 CP（PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)）的數(shù)據(jù)通訊

通過CP 443-x通信處理機(jī)，可以將SIMATIC S7-400連接至PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。

例如，可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7-200 (通過 PROFIBUS)
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 編程器
• PC 機(jī)
• SIMATIC HMI 人機(jī)界面系統(tǒng)
• 數(shù)控裝置
• 機(jī)器人控制
• 工業(yè)PC
• 驅(qū)動控制器
• 其它廠商設(shè)備

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下部件組成：

• 2 個中央控制器：
  2 個單獨的 UR1/UR2 中央控制器，或一個分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個區(qū)域。
• 每個中央控制器兩個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設(shè)備。
• 每個中央控制器 1 個 CPU 412-3H、1 個 CPU 414-4H 或 1 個 CPU 417-4H。
• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
• UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展單元和/或帶有I/O模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備。

zui重要的功能始終采用冗余型設(shè)計。

I/O可以組態(tài)為常規(guī)可用性型和switched型。

常規(guī)可用I/O（單邊組態(tài)）

在單邊組態(tài)中，I/O模塊為單通道設(shè)計，僅能由兩個中央控制器中的一個來尋址。單邊I/O模塊可以插接

• 一個中央控制器和/或
• 擴(kuò)展單元/分布式I/O設(shè)備

.

在I/O尋址設(shè)備工作正常的情況下，從單邊讀入的信息始終可以被兩個中央控制器使用。在出現(xiàn)故障的情況下，受到影響的中央控制器的I/O模塊將會停止工作。

單邊組態(tài)用于：

• 不需要很高可用性的工廠部分。
• 連接基于用戶程序的冗余 I/O。此時，系統(tǒng)必須具有一種對稱設(shè)計。

增加可用性（倒換型配置）

在switched組態(tài)中，I/O模塊為單通道設(shè)計，但是其尋址工作是由兩個中央控制器通過冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模塊僅能插接

• 一個ET 200M分布式I/O設(shè)備

.

至中央控制器的連接通過PROFIBUS DP實現(xiàn)。此時，switched ET 200M連接至兩個子單元上。

I/O 的冗余性

3.1版以及更高版本的操作系統(tǒng)均支持冗余I/O。

冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余I/O可以實現(xiàn)可用性的zui大化，因為這種工作模式能夠容忍一個CPU、PROFIBUS或者信號模塊出現(xiàn)故障。

配置選項

可進(jìn)行下列配置：

• 針對單側(cè) DP 從站采用冗余 I/O
• 針對切換式 DP 從站采用冗余 I/O

適宜的 I/O 模塊

彼此冗余的模塊的類型必須相同，且采用相同的設(shè)計（例如，均為集中式或者均為分布式）。插槽不強制規(guī)定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用哪些模塊，請咨詢用戶支持部門或者參考相關(guān)手冊。

FM 和 CP 的冗余

這兩種不同的組態(tài)都可以以冗余方式使用功能模塊（FM）和通信處理機(jī)（CP）：

• 切換冗余設(shè)計：
  功能模塊（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以成雙地連接至單個ET 200M或者一個switched ET 200M。
• 雙通道冗余設(shè)計：
  功能模塊（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以插接兩個子單元或者子單元所連接的擴(kuò)展單元（參見單邊組態(tài)）。

此時可以不同方式取得模塊的冗余性：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和SIMATIC通信處理機(jī)上，總體上說，用戶可以對其冗余功能進(jìn)行編程。識別出主動模塊，當(dāng)檢測到可能出現(xiàn)故障時啟動切換操作。所需要的程序與用于配有冗余FM/CP的單個CPU的程序相*：
• 由操作系統(tǒng)直接支持。
  對于SIMATIC NET-CP 443-1，冗余由操作系統(tǒng)直接支持。詳細(xì)信息，參見下面的“通信"。

S7-400F/FH

故障安全型S7-400F/FH自動化系統(tǒng)可以根據(jù)需求進(jìn)行不同的組態(tài)：

S7-400F的單通道單側(cè)I/O

工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：

• 1 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 1 PROFIBUS DP 連接線。
• ET 200M，配有IM 153-2。
• 故障安全信號模塊，非冗余型。

在發(fā)生故障的情況下，I/O不可用。故障安全信號模塊為被動型。

單通道switched I/O，用于S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。對于 CPU 需要容錯。需要下列部件：

• 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 2 根 PROFIBUS DP 連接線。
• 1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2 (冗余)。
• 故障安全信號模塊，非冗余型。

在CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP連接線出現(xiàn)故障的情況下，控制器仍然保持可用狀態(tài)。在故障安全信號模塊或者ET 200M出現(xiàn)故障的情況下，I/O不再可以使用。故障安全信號模塊為被動型。

冗余switched I/O，用于S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。在CPU側(cè)和I/O側(cè)，必須實現(xiàn)容錯功能。需要下列部件：

• 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 2 根 PROFIBUS DP 連接線。
• 2 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2 (冗余)。
• 故障安全信號模塊，冗余型。

CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP連接線、故障安全信號模塊或者ET 200M出現(xiàn)故障的情況下，控制器仍然保持可用狀態(tài)。

在S7-400F/FH自動化系統(tǒng)中也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊。這些設(shè)備不能與故障安全型模塊在同一個ET 200M中一起使用。

通訊

中央控制器和ET 200M之間與安全相關(guān)的通信和標(biāo)準(zhǔn)通信通過PROFIBUS DP實現(xiàn)。通過特別開發(fā)的PROFIsafe，可以在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報文中傳輸帶有安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件（例如安全總線）。必要的軟件已經(jīng)或者作為擴(kuò)展集成在硬件組件之中，或者作為認(rèn)證軟件塊重載至CPU內(nèi)。

配有絕緣模塊時的安全等級

在ET 200M中使用絕緣模塊具有以下優(yōu)點：

• PROFIBUS DP連接線可以使用銅質(zhì)總線電纜來實現(xiàn)。沒有必要使用光纖電纜。
• 可以使用每一種IM 153-x模塊。
• 在一個ET 200M中，可以混合使用工作于安全模式的故障安全信號模塊和S7-300標(biāo)準(zhǔn)模塊。

安全等級達(dá)到 SIL 2 時無需使用隔離模塊。

西門子S7-400系列PLC  功能

S7-400

提供有大量功能，支持用戶的S7-400編程、調(diào)試和維護(hù)等工作：

• 高速執(zhí)行指令。
• 用戶友好的參數(shù)賦值
• 人機(jī)界面：
  S7-400的操作系統(tǒng)已經(jīng)集成了用戶友好的OCM服務(wù)。
• 診斷功能和自測試：
  CPU的智能診斷系統(tǒng)可以連續(xù)地監(jiān)測系統(tǒng)功能并記錄錯誤和系統(tǒng)的特殊事件。
• 口令保護(hù)。
• 模式選擇開關(guān)。
• 系統(tǒng)功能。

SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和標(biāo)準(zhǔn)：

• CE 標(biāo)識
• UL 認(rèn)證
• CSA 認(rèn)證 或 cULus 認(rèn)證
• FM 認(rèn)證
• ATEX 認(rèn)證
• C-Tick, EMC 標(biāo)記，用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 級船社資格認(rèn)證
  • ABS（美國船級社）
  • BV（法國船級社）
  • DNV（挪威船級社）
  • GL（德國勞氏船級社）
  • LRS (英國勞氏船級社)
  • Class NK（日本船級社）

詳情參見"S7-400 自動化系統(tǒng) S7-400 模塊詳情"

設(shè)計

S7-400系統(tǒng)的實現(xiàn)可以使用模塊化設(shè)計，并可以簡單地忽略插槽規(guī)則。S7-400的突出特點是工作穩(wěn)定可靠，無需風(fēng)扇，且其中的信號模塊支持熱插拔。

S7-400設(shè)計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝非常簡單。
• 背板總線集成在安裝機(jī)架中
• 配有機(jī)械部件數(shù)碼編號，模塊更換極為簡便。
• 現(xiàn)場證明可靠的連接。
• TOP 連接：
  預(yù)裝配接線配有1至3針接口和螺釘端子或彈簧端子。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接口和接頭都應(yīng)該安裝在模塊和保護(hù)蓋板的內(nèi)部。
• 沒有槽位規(guī)則。

通訊

CPU和通信處理機(jī)支持以下通信類型：

• 過程通訊;
  對于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實現(xiàn)循環(huán)尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環(huán)執(zhí)行級調(diào)用過程通信
• 數(shù)據(jù)通訊;
  用于自動化系統(tǒng)之間、或 HMI 站
  與多個自動化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。 數(shù)據(jù)通信循環(huán)地進(jìn)行，也可以基于事件驅(qū)動通過塊由用戶程序發(fā)起。

數(shù)據(jù)通訊

SIMATIC S7-400擁有不同的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：

• 使用全局?jǐn)?shù)據(jù)通信（GD），實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)CPU之間數(shù)據(jù)包的循環(huán)交換。
• 借助通信功能，與伙伴完成事件驅(qū)動型通信。

網(wǎng)絡(luò)連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現(xiàn)。

全局?jǐn)?shù)據(jù)(GD)

通過MPI，使用“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信"服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)（zui多可達(dá) 16 GD 數(shù)據(jù)包，每個循環(huán)中zui大 GD 數(shù)據(jù)包容量為 64 個字節(jié)）。據(jù)此，可以實現(xiàn)，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、位存儲單元和過程圖像等信息。如果網(wǎng)絡(luò)上連接有S7-300，則數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)包限于zui大22個字節(jié)。只能通過 MPI 進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)交換。使用 STEP 7 中的 GD 表執(zhí)行組態(tài)。在分段 CR2 安裝架中，兩個 CPU 可以通過使用 GD 的 C 總線通訊。

通訊功能

使用系統(tǒng)已經(jīng)集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務(wù)。

這些服務(wù)是：

• S7的MPI 和 PROFIBUS基本通信
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。

使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設(shè)備之間的通信服務(wù)。

這些服務(wù)是：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通訊。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通訊（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的開放式用戶通訊）。

與全局?jǐn)?shù)據(jù)不同的是，對于通信功能，必須為其建立通信連接。

集成到 IT 領(lǐng)域中

借助自動化工程組態(tài)，使用S7-400，可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術(shù)世界。使用插件CP 443-1 Advanced，可以實現(xiàn)以下功能：

• 使用任何HTML工具，創(chuàng)建自己的Web網(wǎng)頁。方便地將S7-400的過程變量賦給HTML對象。
• 通過這些網(wǎng)頁使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器監(jiān)控S7-400。
• 通過FC調(diào)用，從S7-400的用戶程序中發(fā)送電子郵件。
• 通過撥號網(wǎng)絡(luò)（例如ISDN），使用TCP/IP的WAN特性實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程。

S7-400 PROFINET CPU集成有Web服務(wù)器。因此，標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器可以讀出S7-400站中的信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 標(biāo)簽狀態(tài)
• 模塊的狀態(tài)
• 報文
• 工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息
• OUC 連接的診斷
• PROFINET 節(jié)點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
• 通過用戶網(wǎng)頁可顯示過程數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)

Web 服務(wù)器之中的安全機(jī)制可用，也可使用用戶權(quán)利并支持 HTTPS 協(xié)議。

等時同步模式

使用系統(tǒng)功能“等時同步模式"，可以同步耦合

• 分布式信號采集、
• 信號傳輸和
• 程序執(zhí)行

等時 PROFIBUS 和 PROFINET的循環(huán)周期

創(chuàng)建了自動化解決方案，可以以固定間隔時間（常量總線周期時間）捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建了前后*的部分過程圖像。

借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術(shù)，S7-400確保可以精確地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時間。

為等時同步模式系統(tǒng)功能提供了極為豐富的支持組件，可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。

在分布式自動化解決方案中，目前的SIMATIC S7-400開始涉足重要的高速加工處理應(yīng)用領(lǐng)域，并確保可以獲得zui高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量。

在運行模式更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）

使用SIMATIC S7-400，在工廠運轉(zhuǎn)期間，無需重新啟動設(shè)備，就可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改。例如，可以實現(xiàn)以下工作：

• 添加分布式I/O節(jié)點（PROFIBUS DP 或者 PA從站），和
• 為 ET 200M I/O 系統(tǒng)添加模塊或者重新參數(shù)化系統(tǒng)內(nèi)的模塊。

CiR，即運行時組態(tài)，可以在設(shè)備運轉(zhuǎn)期間完成設(shè)備的擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換工作，進(jìn)一步降低了設(shè)備調(diào)試和加工重組所需要的時間。此外，該系統(tǒng)功能還可以靈活地響應(yīng)加工工藝的更改（例如，加工工藝的優(yōu)化），因為沒有必要因硬件組態(tài)的更改對設(shè)備進(jìn)行重新初始化或者同步等工作。

模塊的診斷和過程監(jiān)視

SIMATIC S7-400的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：

• 監(jiān)視信號(診斷)
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可以用來判斷模塊的信號采集（針對數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否正工作于*狀態(tài)。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息：

• 可參數(shù)賦值的診斷報文：
  僅由合適的設(shè)定參數(shù)啟用之后才會發(fā)出診斷消息。
• 非參數(shù)化診斷消息：
  這些消息的發(fā)出是一個常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關(guān)。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入"），則模塊會發(fā)起一個診斷中斷（若已經(jīng)為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)化過程之后才會產(chǎn)生中斷）。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 82）。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且，可以觸發(fā)針對信號變化的響應(yīng)。

根據(jù)模塊類型的不同，可以使用各種不同的診斷消息：

硬件中斷

通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且，可以觸發(fā)針對信號變化的響應(yīng)。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)參數(shù)設(shè)置的不同，針對每個通道組，當(dāng)信號狀態(tài)發(fā)生改變時，模塊都可以發(fā)起硬件中斷，觸發(fā)沿可以選用上升沿、下降沿或者混合使用上升沿和下降沿。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 40）。信號模塊可以緩沖一次中斷/通道。
• 模擬量輸入模塊：
  通過上限值和下限值的參數(shù)值，可以設(shè)定其工作范圍。模塊將數(shù)字化測量值與這些極限值進(jìn)行比較。當(dāng)測量值違反了其中任何一個限定值時，就會觸發(fā)硬件中斷。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 40）。如果極限高于/低于過量程/欠量程，則無法進(jìn)行比較。

S7-400H

容錯通訊

帶有容錯通信功能的SIMATIC提供了一種新的通信類型，該通信類型具有以下特點：

• 可用性更高：
  發(fā)生故障時，憑借其多達(dá)4個的冗余連接，可以繼續(xù)通信。必要的切換工作對于用戶來說是透明的。
• 工作簡單；
  容錯處理對于用戶也是透明的。可使用用于標(biāo)準(zhǔn)通訊的用戶程序，無需修改。冗余功能的定義僅需在參數(shù)化階段就可以完成。

容錯通訊目前由 S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 所支持。對于 PC 來說，需要使用 Redconnect 軟件包（參見“SIMATIC NET 通訊系統(tǒng)"）。

取決于對可用性的需求，可以使用不同的組態(tài)選項：

• 單一總線或冗余總線。
• 線型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)淇偩€。

工作模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要附加功能：

• 數(shù)據(jù)交換
• 故障響應(yīng)（控制轉(zhuǎn)換給備用設(shè)備）
• 兩個子設(shè)備的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H的工作符合“熱備份"模式的主動冗余原理（支持故障發(fā)生時的無重啟自動切換功能）。根據(jù)該原理，在*運行期間，兩個子單元都處于工作狀態(tài)。當(dāng)故障發(fā)生時，未出現(xiàn)故障的設(shè)備將獨立地接管過程控制。

為了確保平穩(wěn)的控制接管，必須通過中央控制器鏈路實現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在控制轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備自動地使用

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過程圖像內(nèi)容
• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，例如定時器、計數(shù)器、位存儲單元等

這意味著，這兩個設(shè)備的更新操作始終*一樣，并可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制功能。

I/O 工作于冗余模式時，其結(jié)果將是：

• 在*的工作期間，兩個模塊均處于工作狀態(tài)，即，在存在冗余輸入的情況下，例如通過兩個模塊讀入的共用傳感器（也可以設(shè)置兩個傳感器）的信號，會對其結(jié)果進(jìn)行比較，以將*性的值提供給用戶以進(jìn)一步處理。對于冗余輸出來說，由用戶程序計算出的值通過兩個模塊來輸出。
• 如果出現(xiàn)了故障，例如輸入模塊中有一個或者兩個均出現(xiàn)了故障，則不再尋址故障模塊，且對故障進(jìn)行報告處理，此后，僅使用未出現(xiàn)故障的模塊繼續(xù)工作。聯(lián)機(jī)修理工作完成之后，又可以尋址兩個模塊。

對于無重啟切換，必須實現(xiàn)兩個子單元的同步。

S7-400H采用“事件驅(qū)動同步"技術(shù)。

同步操作伴隨著導(dǎo)致兩個子單元內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)差異的每個事件而進(jìn)行。這些事件的發(fā)生情況例如有：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報警
• 更新用戶時間，或
• 使用通信功能更改數(shù)據(jù)。

同步由操作系統(tǒng)自動完成，程序編制期間無需處理。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。這涉及到以下部分的檢測工作：

• 中央控制器的連接。
• CPU
• 處理器/ASIC
• 存儲器

每個檢測到故障都將被報告。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整地執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)工作期間的自檢

完整的自檢需要多個循環(huán)。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分的自檢，因此，施加至物理控制器上的負(fù)荷很小。

組態(tài)、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 相類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對 S7-400H 進(jìn)行編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時，用戶必須通過HW Config明確地指出彼此相互冗余的模塊。這僅需指出需要工作于冗余模式的模塊和需要作為“冗余伙伴"的第二個模塊。在用戶程序中，程序編制時使用地址zui低的那個模塊。第二個地址對用戶來說不可見，無論是冗余還是非冗余I/O，控制部分的編程工作都*相同。與非冗余I/O*的差別是，冗余I/O程序有兩個塊庫中的功能塊（RED_IN 和 RED_OUT），且在用戶程序的起始和結(jié)束部分調(diào)用這兩個功能塊。

自STEP 7 V5.3起，該庫作為標(biāo)準(zhǔn)組件已經(jīng)集成在STEP 7中。

S7-400F/FH

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 安全級別為AK 1 至 AK 6，符合標(biāo)準(zhǔn)DIN V 19250/DIN V VDE 0801的要求。
• 安全需求級別為SIL 1 - SIL 3，符合標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508的要求。
• 符合安全標(biāo)準(zhǔn)EN 954-1的類別1-4。

工作模式

S7-400F/FH的安全功能包含在CPU的F程序中，并且位于故障安全信號模塊之內(nèi)。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)實現(xiàn)輸出和輸入信號的監(jiān)控。

借助周期性自檢、指令檢測、程序邏輯檢測和程序順序流檢測等方法，CPU可以檢測控制器是否工作正常。此外，通過“活躍標(biāo)志（sign-of-life）"請求，還可以對I/O進(jìn)行檢測。

若判定系統(tǒng)中存在故障，則將該系統(tǒng)切換至安全狀態(tài)。

F-Runtime 授權(quán)

F-Runtime許可證加載至CPU 417-4H之后，S7-400F/FH才能工作。每個S7-400F/FH均需要一個許可證。

編程

S7-400F/FH 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。使用現(xiàn)場實證過的編程工具，例如STEP 7，創(chuàng)建用于非故障安全工廠區(qū)段的用戶程序。

S7 F 系統(tǒng)選項軟件包

編制安全相關(guān)的程序段時，選項軟件包“S7 F Systems"*。該軟件包含有創(chuàng)建F程序所需要的全部功能和塊。PG/PC上加載了以下軟件包之后，S7 F系統(tǒng)才能運行：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC，V5.23及以上版本
• S7-SCL，V5.1 SP 1及以上版本
• S7 H Systems V5.1（可選，用于S7-400FH）

對于含安全功能的F程序，使用CFC調(diào)用F庫中的功能塊，且這些功能塊可能彼此互相調(diào)用。使用CFC，可以簡化工廠的組態(tài)和編程工作，且，可以在整個工廠范圍內(nèi)使用*性表達(dá)，從而也簡化了驗收測試工作。無需借助額外的功具，程序員就可以*專注于編制安全相關(guān)的應(yīng)用程序。