SIMATIC S7-400

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※　详细描述　※

一、冗余控制器

SIMATICS7-400 PNH系统可以根据具体应用需求量身定制：性能可扩展、卓越的冗余度可灵活组态，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余连接I/O设备，或者通过PROFIBUS连接I/O设备，实现工厂级通信。无论何种应用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程环境中，进行便捷而有效的编程和组态。

应用

效益

设计和功能

通过西门子 SIMATIC S7-400H，能够极大限度地降低生产故障机率，极大化生产率。

冗余部件

S7-400 PNH CPU的同步模块分为两种，一种用于至长10m 的 FOC patch 光纤，另一种用于至长10km 的单模全双工 LC/LC 光纤（9/125 μ）。

冗余系统的同步光纤分为1m、2m、10m 和10km 四种。同步速率达到400Mbps。

二、标准控制器

有一系列从入门级CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间，可缩短机器的循环周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存储器，地址范围，连接数量和执行时间。十款款标准的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 总线接口。

应用

· S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间，缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。

· S7 - 400适合用于整体协调各种设备，控制低级别的系统。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。

· 在S7- 400的许多器件也可用于极端环境条件下的SIPLUS版本。

· 汽车工业

· 标准机械设备制造包括定制的机械设备制造

· 仓储系统

· 建筑工程

· 钢铁行业

· 发电和配电

· 造纸和印刷业

· 木工

· 纺织业

· 医药制品

· 食品和饮料行业

· 处理工程，例如水和废水处理设施

· 化工和石化

效益

· 由于采用各种级别的CPU，S7-400可以灵活扩展升级；I/O能力几乎是无限的。

· 强大的CPU允许集成新的功能，无需额外硬件投资，例如处理质量数据，用户友好的诊断，到更高层次的MES解决方案或通过总线系统的高速通讯。

· 可以以模块化的方式构建S7 - 400，有各种用于集中配置和分布式结构的模块，以实现处理备件方面的低成本。

· 在操作过程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在运行中配置）。另外在工作时还可以删除和插入信号模块（热插拔）。这使得很容易扩展系统或出现故障时替换模块。

· 项目的完整数据存储包括CPU上的符号和注释，简化了服务和维护过程。

· 可以将安全技术和标准自动化集成到一个单一的S7- 400控制器，可以通过S7- 400的冗余结构增加设备的可用性。

· S7- 400的许多器件也可用于外部环境条件SIPLUS版本，例如：扩展温度范围（-25+60°C）和在恶劣环境/冷凝条件下使用。

· S7- 400的高速背板总线确保集中式I/ O模块的高速通讯。

设计和功能

模块化

此外，也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况，可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要，也可以使用通讯处理器（CP）。

设计

在集中式扩展中，额外安装机架直接连接到中央控制器。

除了标准的安装机架，也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件，紧固耐用，重量轻25％左右。

多值计算

多值计算，也就是在一个S7- 400中央控制器中的几个CPU的同时操作，为用户提供不同的益处：

· 可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如，在技术复杂的任务中，如开环控制，可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的，用于此目的本地输入/输出。

· 有些任务也可以从每个多值计算方式中断开，一个CPU处理关键时间的处理任务，另一个处理非关键时间的任务。

在多值计算操作中，所有的CPU的运行行为像一个CPU，也就是说，当一个CPU进入STOP状态，其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外，CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。

数据/程序存储器

从精细分级的各种CPU中选择合适的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器（RAM）足以满足中小型企业方案。对于大型程序，通过插入RAM或FEPROM存储卡增大装载内存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

· 从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和快速的升级

· 通过一个系统功能实现额外的写保护（例如没有从PC器件下载到CPU）

· 通过读取存储卡的序列号获得保护，因此，保证了程序只与特定的存储卡一起运行

集成的路由功能允许在不同总线系统和网络上访问数据记录，例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。

三、信号模块

信号模块是控制器进行过程操作的接口。许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电绝缘、诊断和警报功能等方面都存在着差别。S7-400 信号模块不仅是能够在中央机架扩展，而且可以通过 PROFIBUS DP 连接到 S7-400 中央控制器。支持热插拔，这使更换模块变得极其简单。

设计和功能

安装简便

通过前连接器连接传感器/执行器。更换模块后，只需将前连接器插入相同类型的新模块中，并保留原来的布线。前连接器带自动编码功能可避免发生错误。S7-400 也可以检测前连接器是否已插入。

快速连接

SIMATIC TOP 连接使连接变得更加简单、快速。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前连接器，和带有前连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统。

高组装密度

模块中为数众多的通道实现了节省空间的设计。例如，可使用带有 16 至 32 个数字通道和 8 至 16 个模拟通道的模块。

简单参数设置

使用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数设置，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到全新模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。

诊断、中断

许多模块还会监控信号采集（诊断）和从过程（过程中断，例如边沿检测）中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误（例如断线或短路）以及任何过程事件（例如数字量输入时的上升沿或下降沿）立刻做出反应。使用 STEP 7，即可轻松对控制器的响应进行编程。在数字量输入模块上，每个模块可以触发多次中断。

四、功能模块

除了带有集成功能和接口的 CPU，还有丰富的采用 S7-400 设计的特殊模块供技术使用。

应用范围

· 木材、玻璃、石料和金属加工

· 包装机械

· 印刷

· 一般机器制造

· 机床

· 纺织机

· 橡胶和塑料行业

· 工厂

效益

· 高等级的精度和动态响应

· 带有丰富功能的专用和通用模块

· 不涉及 CPU，因为功能保存在每个模块的固件里

· 快速的响应时间（确定性的动态响应）

· 使用组态工具进行工程组态，集成到 STEP 7 中

设计和功能

功能模块是能够执行技术任务并因此降低 CPU 负荷的智能模块。它们可以使用在需要高等级的精度和动态响应的应用中。

五、通讯

通讯处理器用于将 S7-400 连接到不同的总线系统/通讯网络，也用于点对点的连接。

作为总线系统的替代品，借助通讯处理器 (CP) 实现的点对点连接功能非常强大且成本较低。当仅要将几个 (RS 485) 设备连接到 SIMATIC S7 时，与总线系统相比，点对点链路的优势是极为明显的。

通讯处理器也能够轻松地将第三方系统连接至 SIMATIC S7-400 系统中。由于 CP 具有很高的灵活性，因此可以执行不同的物理传输介质、传输速度，甚至是自定义的传输协议。对每一个 CP 都有一个组态包。组态包中带有电子手册、参数化屏幕表单和用于 CPU 和 CP 之间通讯的标准功能块。组态数据存储在系统块中并在 CPU 中备份。因此，在更换模块后，新模块马上就可以使用。

借助 S7-400 点对点链路模块，针对不同的物理传输介质，只需要插入相关的接口子模块，而无需外部转换器。

应用

通讯模块允许将 SIMATIC S7-400 连接到以下位置（举例）：

· SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 PLC 和许多其它制造商的系统

· PC、编程设备和 HMI 设备

· 现场设备

· 扫描仪和条形码识别器

· 测量系统

· 秤重设备

优势

• 使用 STEP 7 轻松进行组态，缩短了上线调试时间•

• 借助状态指示灯，在发生故障时缩短停机时间和维修时间

设计和功能

通讯处理器有坚固的塑料外壳，结合 LED 显示操作状态和故障，用于表明发送、接收和错误。

• 设计紧凑

• 安装简便

• 方便的布线等

六、附件

安装机架

机架设计为壁挂式，可以安装在框架内，或者安装在机柜内。它有以下功能：为模板提供机械支持、为模板提供电源、通过背板总线将各个模板连接在一起。

配置SIMATIC S7-400有多种形式的机架：

- UR1 和 UR2，用于中央控制器和扩展但愿

- CR2，用于有分割的中央控制器

- ER1 和 ER2，用于有信号模板的扩展单元

- UR2-H，用于冗余系统

电源模板

电源模板用于转换220V AC或24V DC，通过背板总线向S7-400 提供5V DC和24V DC。采用冗余电源时，标准系统和容错系统可作为无故障安全系统运行。

- 发光二极管用于指示内部故障，5V、24V及后备电池

- 一个故障确认按钮

- 输出电压的通断开关

- 一个后备电池安装部件

- 一个电池监视开关

- 一个系统电压选择开关

存储卡

在S7-400 CPU中可以使用的存储卡有两种：一种是RAM卡，用于只需要扩展CPU集成的装载存储器，并且需要经常修改程序的状况；另一种是FEPROM卡，用于需要在存储卡上永 久存储用户程序，即使掉电程序也不会丢失，或者在CPU之外使用扩展卡。

为了满足高端应用需求，RAM卡和FEPROM卡至大存储容量均达到64M。

电池

对于使用RAM扩展装载内存的用户，可以通过使用后备电池，使CPU在断电情况下保持用户程序。

IF-964 PROFIBUS DP 模板

每个S7-400 CPU 可以插入一个或者两个IF-964 接口模板，用于连接PROFIBUS DP 作为主站，通过9针Sub-D 插座连接，传输速率达到9.6 kbit/s 到12Mbit/s。

接口模板

S7-400 系统扩展支持本地扩展和远程扩展两种方式。根据扩展方式的不同，选用的接口模板、连接电缆、传输距离也有所不同。

- 集中式扩展，至长距离3m，采用 IM460-0 和 IM461-0

- 集中式扩展，至长距离1.5m，采用 IM460-1 和 IM461-1

- 分布式扩展，至远距离100m，采用 IM460-3 和 IM461-3