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S7-400自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它所具有的模板的擴展和配置功
能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合。
一個系統(tǒng)包括:
? 電源模板;
將SIMATIC S7-400連接到120/230 V AC或24 V DC電源上。
? 中央處理單元(CPU)
有多種CPU可供用戶選擇,有些帶有內(nèi)置的PROFIBUS-DP接口,
用于各種性能范圍。一個中央控制器可包括多個CPU,以加強性能。
? 各種信號模板(SM)用于數(shù)字量輸入和輸出(DI/DO)以及模擬量的輸入和輸出(AI/A0)
? 通訊模板(CP)用于總線連接和點到點的連接。
? 功能模板(FM):專門用于計數(shù)、定位、凸輪控制等任務(wù)。
簡單的設(shè)計系統(tǒng)使S7-400用途廣泛、靈活、適用性強:
? 模板安裝非常簡便
? 背板總線集成在機架內(nèi)
? 方便、機械碼式的模板更換
? 經(jīng)過現(xiàn)場考驗的連接系統(tǒng)
? TOP連接用螺釘或彈簧端子的1到3線系統(tǒng)的預(yù)裝配接線
? 規(guī)定的安裝深度
所有端子和接線器都放置在模板凹槽內(nèi)并有蓋板保護
? 沒有槽位規(guī)則
如果用戶需要比中央控制器更多的功能,S7-400還可以擴展:
? 最多21個擴展單元(EU)21個擴展單元(EU)都可以連接到中央控制器(CC)。
? 通過接口模板<IM)連接:中央控制器CC和擴展單元EU通過發(fā)送IM和接收IM連接。
中央控制器(CC)可插入最多6個發(fā)送IM,每個EU可容納1個接收IM。每個發(fā)送IM有2個接口,
每個接口都能連接一條擴展線路。
? 集中式擴展:這種擴展方式適用于小型配置或控制柜直接在機器上的場合。每個發(fā)送IM
接口可支持4個EU,如有必要,還可同時提供5V電源。中央控制器和最后一個EU的最大距離是.5
m(帶5 V電源);3 m(不帶5 V電源)。 ? 用EU進行分布式擴展: 這種方式適用于分布范圍廣,
并在一個地方有幾個
EU的場合。發(fā)送IM的每個接口最多可支持4個EU。可以使用S7-400 EU,或SIMATIC S5 EU。
中央控制器和最后一個EU的最大距離為100 m(S7 EU) ;600 m(S5 EU)。采用擴展方案時應(yīng)遵守以下原則:
任一中央控制器的擴展單元(EU)數(shù)量最多不應(yīng)超過21個。- 連接到任一中央控制器的發(fā)送IM不能超過6個,并且最多只有
2個IM可提供5 V電源- 中央控制器器和7 EU的最大距離為100 m。 - 通過C總線的數(shù)據(jù)交換,僅限
中央控器和6個EU(EU1~EU6)之間。 - 電源模板總是安裝在中央控制器和EU的最左邊。 ? ET 200
進行遠程擴展;這種方式適用于分布范圍很廣的系統(tǒng)。通過CPU中的–DP接口最多可連接125個總線結(jié)點。中
央控制器和最后一個結(jié)點的最大距離為
23 km
CPU 啟動(暖啟動),冷啟動和熱啟動的區(qū)別是什么?
通電后,西門子S7-400 CPU 或 CPU 318-2 開始執(zhí)行用戶程序之前,啟動程序已開始工作。在啟動程序中,用戶可以對循環(huán)程序通過編程啟動 OB 來進行相應(yīng)地定義預(yù)設(shè)置。
如下有三種啟動方式:
啟動模式 | 描述 |
啟動(暖啟動) | 程序處理重新啟動,數(shù)據(jù)繼續(xù)保持。 |
冷啟動 | 當前數(shù)據(jù)丟失,程序處理以初始值再次啟動。 |
熱啟動 | 一旦供電恢復(fù),程序從斷電時的值開始繼續(xù)工作。 |
在操作模式“STARTUP”中:
- 程序在啟動 OB 中運行( OB 100 為啟動(暖啟動),OB101 為熱啟動,OB102 為冷啟動) 。
- 不可用時間和報警控制程序運行。
- 時間保持更新。
- 運行時間表在運行。
- 信號模塊上的數(shù)字輸出被鎖定,但可以通過直接存儲來設(shè)置。
啟動(暖啟動):
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圖 01
在啟動(暖啟動)中, 程序處理以“基本設(shè)置”內(nèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶地址范圍為程序啟動點來重啟。
- 過程映像區(qū),非保持存儲器,定時器和計數(shù)器都重新設(shè)置。保持的存儲器,定時器,計數(shù)器各自都保留其最后的有效數(shù)值。所有以“未保留”的屬性參數(shù)化的數(shù)據(jù)塊被復(fù)位為初始值。其他數(shù)據(jù)塊各自保留其最后的有效數(shù)值。
- 程序處理從頭開始再次重新啟動 (啟動 OB 或 OB1) 。
- 如果供電中斷,暖啟動只可用于緩沖模式。如若運行的 CPU 沒有后備電池,當開關(guān)接通或 POWER OFF 后重新上電時,CPU 將自動復(fù)位并重新啟動(暖啟動)。
如果系統(tǒng)不要求完全復(fù)位,那么啟動(暖啟動)一直是可行的。在如下情況發(fā)生后,只有啟動(暖啟動)可行:
- 完全復(fù)位。
- 在CPU 的 STOP 模式下載入用戶程序。
- USTACK/BSTACK 溢出。
- 通過 POWER OFF 或模式開關(guān)使啟動(熱啟動)被中斷。
- 重新啟動超出參數(shù)化中斷的時間限制。
啟動(暖啟動)的操作命令:
用戶可以觸發(fā)手動啟動(暖啟動):
- 通過模式選擇開關(guān)
- (如果可以,CRST/WRST 開關(guān)必須設(shè)置為 CRST)
- 通過PG的命令菜單或通訊功能
- (模式選擇開關(guān)需設(shè)置在 RUN 或 RUN-P 位置).
在 POWER ON 時,下面的狀態(tài)會觸發(fā)自動啟動(暖啟動):
- POWER OFF 時 CPU 不在 STOP .
- 模式選擇開關(guān)設(shè)置到 RUN 或者 RUN-P.
- 沒有將 POWER ON 的參數(shù)設(shè)置為自動熱啟動或自動冷啟動。
- CPU 的啟動(暖啟動)沒有因電源故障而引起中斷(不依賴于啟動的參數(shù)設(shè)置)
冷啟動:
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圖 02
- 冷啟動時,主存儲器中 SFC 生成的數(shù)據(jù)塊都被刪除,其他數(shù)據(jù)塊從裝載存儲器中獲取默認值。
- 無論是否設(shè)置數(shù)據(jù)保持,過程映像區(qū),定時器,計數(shù)器,指示器都將在程序(裝載存儲器)中重新設(shè)置到初始值。
- 輸入的過程映像區(qū)被讀入,STEP 7 用戶程序開始重新啟動 (OB102 或 OB1).
冷啟動的操作命令:
- 只能從 PG 觸發(fā)手動冷啟動。
- 如果參數(shù)已相應(yīng)地定義于 STEP 7 中,某些 S7-400 CPU 可通過模式選擇開關(guān)和啟動模式轉(zhuǎn)換 (CRST/WRST) 來執(zhí)行冷啟動。
熱啟動:
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圖 03
在 RUN 狀態(tài)下電源中斷后再次供電,S7-400 CPU 通過初始化路徑然后自動執(zhí)行熱啟動。重新熱啟動后,用戶程序在中斷點繼續(xù)運行 (定時器,計數(shù)器,指示器不被重新設(shè)置,當前數(shù)值保存在 DB 塊中)。在斷電前未執(zhí)行的用戶程序被稱為剩余循環(huán)程序。剩余循環(huán)程序同時包括時間和報警控制程序部分。
- 熱啟動中,所有數(shù)據(jù)包括過程映像區(qū)都執(zhí)行它們最后的有效數(shù)值。
- 程序在中斷點繼續(xù)執(zhí)行命令。
- 在當前周期完成之前,輸出不會改變。
- 如果供電中斷,熱啟動只可適用于緩沖模式。
原則上來說,如果用戶程序在 STOP 狀態(tài)下沒有改變 (例如裝載一個修改過的塊) 或者因為某些原因而不需要進行啟動 (暖啟動),那么,熱啟動是允許的。
熱啟動的操作命令:
如果相關(guān)參數(shù)已設(shè)定于 CPU 中,并且是如下原因造成 STOP, 那么手動熱啟動是可行的:
- 模式選擇器從 RUN 轉(zhuǎn)換到 STOP。
- STOP 已被用戶編程,STOP 在調(diào)用 OB 后未被載入。
- STOP 狀態(tài)包含于 PG 或某個通訊功能。
用戶可以觸發(fā)熱啟動:
- 通過模式選擇開關(guān)來選擇。
- CRST/WRST 需設(shè)置在 WRST。
- 通過 PG 菜單命令或通過通訊功能 (模式選擇開關(guān)設(shè)置到 RUN 或 RUN-P)
- 手動熱啟動已在 CPU 中參數(shù)化。
自動熱啟動可在 POWER ON 狀態(tài)下被觸發(fā),如果:
- 在 POWER OFF 狀態(tài)下,CPU 不在 STOP 或 HALT。
- 模式選擇開關(guān)設(shè)置到 RUN 或 RUN-P。
- 自動熱啟動已為 POWER ON 在 CPU 內(nèi)參數(shù)化。
- 在自動熱啟動中,CRST/WRST 的轉(zhuǎn)換是無效的。
SIMATIC ET 200 為所有應(yīng)用提供完美解決方案
SIMATIC ET 200 有豐富的分布式 I/O 系統(tǒng)可供選用,既可以用在控制柜中,也可以直接用在不帶控制柜的機器上,還可在危險區(qū)域中使用域。模塊化的設(shè)計讓您能夠輕松、快速地調(diào)整和擴展 ET200 系統(tǒng)。已集成的附加模塊可以降低成本,同時拓寬了應(yīng)用范圍。您可以從多種不同的組合方案中進行選擇:數(shù)字量和模擬量輸入/輸出、帶 CPU 的智能模塊、安全系統(tǒng)、電機啟動器、氣動裝置、變頻器以及各種不同的技術(shù)模塊(例如,計數(shù)、定位等)。
通過 PROFIBUS 和 PROFINET 進行通訊、統(tǒng)一的工程規(guī)范、透明的診斷以及 SIMATIC 控制器和 HMI 單元的完美交互,都彰顯著全集成自動化無與倫比的綜合優(yōu)勢。
PROFIBUS
PROFIBUS 是工業(yè)現(xiàn)場級的國際標準 (IEC 61158/61784)。它是唯一經(jīng)認可的在加工制造和過程工業(yè)兩種領(lǐng)域均可進行通訊的現(xiàn)場總線。
PROFIBUS 用于將現(xiàn)場設(shè)備(如分布式 I/O 設(shè)備或驅(qū)動器)連接到自動化系統(tǒng)(如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 機)。
PROFIBUS 是標準化的現(xiàn)場總線,符合 IEC 61158 規(guī)范,是功能強、開放式、堅固耐用、響應(yīng)時間短的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。PROFIBUS 有多種規(guī)格,可用于各種應(yīng)用環(huán)境。
PROFIBUS DP(分布式 I/O)
PROFIBUS DP 用于連接分布式現(xiàn)場設(shè)備(如 SIMATIC ET 200)或響應(yīng)時間極快的驅(qū)動器。PROFIBUS DP 用在傳感器/執(zhí)行器分布在機器或廠房內(nèi)的情況(如,現(xiàn)場級別)。
PROFINET
PROFINET 是自動化領(lǐng)域的開放式、跨供應(yīng)商的工業(yè)以太網(wǎng)標準 (IEC 61158/61784)。
PROFINET 基于工業(yè)以太網(wǎng),實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備(IO 設(shè)備)和控制器(IO 控制器)之間的直接通訊,甚至能夠用于運動控制領(lǐng)域的同步驅(qū)動控制解決方案。
按照 IEEE 802.3 標準,PROFINET 基于標準以太網(wǎng)技術(shù),從現(xiàn)場級到管理級的任何設(shè)備都能夠連接。
因此,PROFINET 支持系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊、工廠范圍內(nèi)的統(tǒng)一工程和 IT 標準,如上至 Web 服務(wù)器或 FTP,下至現(xiàn)場級設(shè)備。經(jīng)過測試和試用的現(xiàn)場總線系統(tǒng),如 PROFIBUS 或 AS-Interface,無需對現(xiàn)有設(shè)備進行任何更改即可輕松集成。
AS 接口
AS-Interface 符合國際標準 (IEC 62026/EN 50295),可代替電纜束,只需一條雙股線即可極其經(jīng)濟可靠地將傳感器和執(zhí)行器連接起來。這條雙股線還用于為各個工作站提供電力。這使 AS-Interface 成為 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線的理想伙伴。
- 3 英寸至 15 英寸理想的入門級系列,用于操作和監(jiān)控緊湊型機器和系統(tǒng)
- 由于使用像素圖形顯示屏,可以清晰地顯示過程
- 使用觸摸屏和觸覺功能鍵實現(xiàn)直觀的操作
- 配備所有必需的基本功能,如警報記錄、配方管理、繪圖、矢量圖形和語言切換
- 通過集成的以太網(wǎng)接口或帶有 RS485/422 的單獨版本可以簡單地連接到控制器
- 全集成自動化 (TIA) 的集成組件:
提高生產(chǎn)率,最小化工程費用,減少生存周期成本 - 由于采用垂直組態(tài)(4" 和 6" 設(shè)備),即使在安裝空間受限時也可使用
- 縮短組態(tài)和調(diào)試時間
- 由于免維護型設(shè)計和背光顯示器使用壽命較長,維修十分方便
- 由于具有輸入/輸出字段、矢量圖形、趨勢曲線、條形圖、文本和位圖等要素,可以簡單、輕松地顯示過程值
- 圖片庫,帶有現(xiàn)成的圖形對象
- 可全球使用:
- 可組態(tài) 32 種語言(包括亞洲和西里爾字符集)
- 在線可在多達 5 種語言間切換
- 相關(guān)語言文本和圖形
- 模塊化、可擴展通用系統(tǒng),IP20 防護等級
- 適用于離散自動化領(lǐng)域中各種自動化應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案
- 具有極高性能和可用性
- 可專門通過 Totally Integrated Automation Portal 平臺中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型號進行組態(tài)
性能
- 提高性能
- 高速指令執(zhí)行:
- 語言擴展
- 新數(shù)據(jù)類型
- 更快速的背板總線
- 經(jīng)過優(yōu)化的代碼生成
- 功能強大的通信:
- PROFINET IO(2 端口交換機)標準接口;
從 CPU 1515-2 PN 起,具有一個更多額外的集成 PROFINET 接口,例如,用于網(wǎng)絡(luò)分離 - 可針對總線系統(tǒng)和點到點連接,通過通信模塊進行擴展
集成技術(shù)
- 無需附加模塊就可集成運動控制功能:
- 通過標準化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅(qū)動器和 PROFIdrive 驅(qū)動器
- 運動控制功能支持轉(zhuǎn)速控制軸和定位軸以及外部編碼器
- 全面跟蹤所有 CPU 變量,以進行實時診斷和間歇錯誤檢測;
擁有有效調(diào)試和快速優(yōu)化驅(qū)動器和控制裝置 - 廣泛的控制功能:
例如,可輕松組態(tài)的塊可進行控制參數(shù)的自動優(yōu)化以實現(xiàn)最優(yōu)控制質(zhì)量 - 通過提供的工藝模塊獲得附加功能:
例如,高速計數(shù)、位置檢測或高達 1 MHz 信號的測量
安全集成
保證人身安全和機器安全 – 在集成式完整系統(tǒng)框架內(nèi)
- 故障安全 SIMATIC S7-1500F 控制器可在同一控制器上處理標準程序和安全程序。
在 TIA 博途中,使用相同的編輯器生成故障安全和標準用戶程序;例如,這樣就能向評估標準用戶程序中的標準數(shù)據(jù)那樣,評估故障安全數(shù)據(jù)。由于這種軟件集成,故障安全應(yīng)用也可利用 SIMATIC 的系統(tǒng)有點和全面功能。
集成安全功能
- 通過密碼進行知識保護,防止未經(jīng)授權(quán)讀取和修改程序塊
- 通過復(fù)制保護來提高保護程度,防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊:
通過復(fù)制保護,可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定,以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時,該程序塊才可運行。 - 具有四個不同授權(quán)級別的權(quán)限:
可向各個用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護級別 4,還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。 - 改進了操作保護:
控制器將會檢測到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未授權(quán)傳輸。 - 用于以太網(wǎng)通信處理器 (CP 1543-1):
- 通過防火墻提供附加訪問保護
- 建立安全 VPN 連接(V12 SP1 或更高版本)
設(shè)計與操作
- CPU 帶有用于顯示普通文本信息的顯示屏:
- 可顯示所有連接模塊的訂貨號、固件版本和序列號信息
- 直接在現(xiàn)場設(shè)置 CPU 的 IP 地址以及進行其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,無需使用編程設(shè)備
- 直接以普通文本形式顯示錯誤消息,可縮短停機時間
- 所有模塊采用統(tǒng)一的前連接器,并具有用于靈活形成電壓組的集成式電壓橋接件,從而簡化了庫存,降低了接線成本
- S7-1500 安裝導(dǎo)軌上集成有 DIN 導(dǎo)軌:
快速、方便地安裝小型斷路器、繼電器等附加組件 - 通過信號模塊進行集中擴展:
可根據(jù)任何應(yīng)用的要求進行靈活調(diào)整 - 數(shù)字量信號模塊的系統(tǒng)電纜連接:
可快速、清晰地進行安排,以連接至現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器并在控制柜中進行簡便接線 - 電源:
- 負載電源模塊(電源模塊)可為模塊提供 24 V 電源
- 電源模塊可通過背板總線向模塊內(nèi)部電路供電
- 分布式擴展:
- 通過 PROFINET 接口模塊 IM 155-5,可針對 ET 200MP I/O 系統(tǒng)使用最多 30 個信號模塊、通信模塊和工藝模塊
- 在集中和分布式運行的操作和系統(tǒng)功能方面沒有差別
集成式系統(tǒng)診斷
- CPU 的集成系統(tǒng)診斷,默認情況下已激活:
- 在顯示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 服務(wù)器中以普通文本形式一致地顯示系統(tǒng)診斷信息,甚至可顯示變頻器消息。即使 CPU 處于停止狀態(tài),也會更新消息。
- 系統(tǒng)診斷功能集成在 CPU 固件中。無需由用戶進行組態(tài)。組態(tài)發(fā)生改變時,會自動對診斷信息進行更新。
數(shù)據(jù)記錄(歸檔)和配方
- SIMATIC 存儲卡:
- 插入式裝載存儲器
- 可進行固件更新
- STEP 7 項目(包括注釋和符號)、附加文檔或 csv 文件(用于配方和歸檔)的存儲選項
- 通過 SD 讀卡器并使用 Office 工具,可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)(與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換)
- 集成 Web 服務(wù)器
- 通過 Web 瀏覽器,可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)
認證
在交付時,SIMATIC S7-1500 符合以下國家和國際標準:
- CE
- cULus
- C-TICK
- CFMus
- ATEX
- EN 61000-6-4
- EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
- EN 61131-2;