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西門子模塊6ES7412-1XF04-0AB0    西門子S7-400主機(jī)模塊  西門子控制器模塊  西門子中央處理器模塊  西門子S7-400PLC模塊

  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(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。

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西門子S7-400系列PLC  概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能強(qiáng)大的 PLC。通過它，可以使用全集成自動(dòng)化 (TIA)，實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化解決方案。S7-400 是一個(gè)用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動(dòng)化平臺(tái)。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)為優(yōu)越。

S7-400

• 功能強(qiáng)大的PLC，滿足中、高性能要求。
• 要求最苛刻的任務(wù)的解決方案。
• 品種齊全的模塊和性能分級(jí)的 CPU，適應(yīng)自動(dòng)化任務(wù)。
• 通過簡(jiǎn)單實(shí)施分布式結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)靈活的使用；操作簡(jiǎn)單的連接方法。
• 的通訊和網(wǎng)絡(luò)連接選件。
• 方便用戶和簡(jiǎn)易的無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。
• 當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展。
• 多CPU運(yùn)行：
  多個(gè) CPU 在一個(gè) S7-400 中央控制器中同時(shí)運(yùn)行。
  通過多處理器計(jì)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(jì)算或通訊，并分配給不同的 CPU。每個(gè) CPU 可賦與其本地的 I/O。
• 模塊化：
  功能強(qiáng)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(shí)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(yùn)動(dòng)控制組件，一條通訊線路用于普通 I/O 現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化解決方案時(shí)，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(jí)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(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)。
• 適合對(duì)故障安全要求很高的應(yīng)用。
  滿足重啟動(dòng)費(fèi)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：?jiǎn)芜吪渲谩?
• 熱后備：發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)切換到備用設(shè)備。
• 采用 2 個(gè)獨(dú)立機(jī)架或一個(gè)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(dòng)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(jì)而實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)
• 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(dòng)化系統(tǒng)的非故障安全型應(yīng)用場(chǎng)合
• 隔離模塊，用于在一個(gè) 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：

西門子S7-400系列PLC  應(yīng)用領(lǐng)域

S7-400

擁有中端到高端性能的功能強(qiáng)大的 SIMATIC S7-400 PLC。

模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，高度的擴(kuò)展能力，全面的通訊和網(wǎng)絡(luò)能力，方便實(shí)施的分布式結(jié)構(gòu)，以及用戶友好的運(yùn)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，包括專用機(jī)械設(shè)備制造
• 倉(cāng)儲(chǔ)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(jí)的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模板，可為用戶定制實(shí)施自動(dòng)化控制任務(wù)。

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

SIMATIC S7-400 是一個(gè)通用的控制器：

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

S7-400H

在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，有關(guān)可用性、自動(dòng)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(fèi)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(cuò)性可以滿足這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致部分控制器失靈時(shí)也能繼續(xù)運(yùn)行。因此實(shí)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(dòng)將會(huì)導(dǎo)致很高成本（通常在過程工業(yè)中）。
• 停機(jī)時(shí)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(dòng)化系統(tǒng)可使用在對(duì)安全要求較高的設(shè)備中。其可對(duì)立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會(huì)對(duì)人身、環(huán)境造成損害。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì)：

• S7-400F:
  故障安全自動(dòng)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(cuò)自動(dòng)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(gè)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(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

西門子S7-400系列PLC 設(shè)計(jì)

SIMATIC S7-400有多個(gè)型號(hào)：

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

S7-400

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

一個(gè)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(duì)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(hào)的不同，也可以為它們配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口，最多可以連接125個(gè)PROFIBUS DP從站。PROFINET接口最多可以連接256個(gè)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(gè)中央控制器的多值計(jì)算模式下，多個(gè)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(shí)間，因此，其機(jī)器周期時(shí)間極短。
• 信號(hào)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通訊處理器 (CP)。
• 功能模板（FM）：
  用于諸如計(jì)數(shù)、定位和凸輪控制等高要求任務(wù)的專家級(jí)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(shí)可支持多達(dá)21個(gè)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(gè)以上的中央控制器時(shí)，可以對(duì)S7-400進(jìn)行擴(kuò)展：

• 最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元：
  中央控制器（CC）上最多可以連接21個(gè)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）上最多可以插接6個(gè)發(fā)送接口模塊（IM）（其中最多有2個(gè)配5-V傳輸器），擴(kuò)展單元（EU）上則只能插接1個(gè)接收接口模塊（IM）。每個(gè)發(fā)送接口模塊均有2個(gè)接口，每個(gè)接口均用于連接1條線路。發(fā)送接口模塊的每個(gè)接口均可以連接至多4個(gè)擴(kuò)展單元（無5-V傳輸器）或者至多1個(gè)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）的最左側(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(gè)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）和最后一個(gè)擴(kuò)展單元（EU）之間的最大單線距離：
    使用5 V傳輸器時(shí)為1.5 m；無5-V傳輸器時(shí)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(gè)位置安裝多個(gè)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）和最后一個(gè)擴(kuò)展單元（EU）之間的最大單線距離：
    對(duì)于S7 EU為100 m，對(duì)于S5 EU為600 m。
• 注意 用于S5擴(kuò)展單元至某個(gè)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(shí)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(gè)總線節(jié)點(diǎn)。中央控制器與最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的單線最大距離：23 km（使用光纜）。

通訊

SIMATIC S7-400擁有不同的通信選項(xiàng)：

• 組合了多點(diǎn)接口和DP主站，集成于所有CPU中：
  用于同時(shí)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(hào)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(qiáng)大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(yùn)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(chǎng)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(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊

多點(diǎn)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(duì)等通信伙伴的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
• 可選擇的連接選項(xiàng)：
  MPI 可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)連接 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)：
  • 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(shí)建立多達(dá)96個(gè)連接（取決于的CPU型號(hào)）：
  • 至節(jié)點(diǎn)，
  • 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(diǎn)（例如通信處理機(jī)），
  • 至通過通信處理機(jī)連接的節(jié)點(diǎn)，例如工業(yè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。此外，通信處理機(jī)必須為C總線節(jié)點(diǎn)。
• 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 總線最多轉(zhuǎn)到 6 個(gè)擴(kuò)展單元。
• MPI 的性能數(shù)據(jù)：
  • 最多 32 個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)
  • 數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)12 Mbit/s
• 靈活的安裝選項(xiàng)：
  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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化調(diào)整。例如，任意兩個(gè)MPI節(jié)點(diǎn)之間最多可以開啟9個(gè)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，最多可以連接32個(gè)最大傳輸速率為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(diǎn)對(duì)點(diǎn)）

使用CP 441通信處理機(jī)，可以建立功能強(qiáng)大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shí)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(dòng)控制器
• 其它廠商設(shè)備

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下部件組成：

• 2 個(gè)中央控制器：
  2 個(gè)單獨(dú)的 UR1/UR2 中央控制器，或一個(gè)分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個(gè)區(qū)域。
• 每個(gè)中央控制器兩個(gè)同步模塊，用于通過光纜連接兩個(gè)設(shè)備。
• 每個(gè)中央控制器 1 個(gè) CPU 412-3H、1 個(gè) CPU 414-4H 或 1 個(gè) 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。

最重要的功能始終采用冗余型設(shè)計(jì)。

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(jì)，僅能由兩個(gè)中央控制器中的一個(gè)來尋址。單邊I/O模塊可以插接

• 一個(gè)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(gè)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(huì)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(shí)，系統(tǒng)必須具有一種對(duì)稱設(shè)計(jì)。

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(jì)，但是其尋址工作是由兩個(gè)中央控制器通過冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模塊僅能插接

• 一個(gè)ET 200M分布式I/O設(shè)備

.

至中央控制器的連接通過PROFIBUS DP實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，switched ET 200M連接至兩個(gè)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(duì)配置。使用冗余I/O可以實(shí)現(xiàn)可用性的最大化，因?yàn)檫@種工作模式能夠容忍一個(gè)CPU、PROFIBUS或者信號(hào)模塊出現(xiàn)故障。

配置選項(xiàng)

可進(jìn)行下列配置：

• 針對(duì)單側(cè) DP 從站采用冗余 I/O
• 針對(duì)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(jì)（例如，均為集中式或者均為分布式）。插槽不強(qiáng)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(qǐng)咨詢用戶支持部門或者參考相關(guān)手冊(cè)。

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(jì)：
  功能模塊（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以成雙地連接至單個(gè)ET 200M或者一個(gè)switched ET 200M。
• 雙通道冗余設(shè)計(jì)：
  功能模塊（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以插接兩個(gè)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(shí)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(duì)其冗余功能進(jìn)行編程。識(shí)別出主動(dòng)模塊，當(dāng)檢測(cè)到可能出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)切換操作。所需要的程序與用于配有冗余FM/CP的單個(gè)CPU的程序相一致：
• 由操作系統(tǒng)直接支持。
  對(duì)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(dòng)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(cuò)。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(hào)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(hào)模塊為被動(dòng)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(duì)于 CPU 需要容錯(cuò)。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(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2 (冗余)。
• 故障安全信號(hào)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(hào)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(hào)模塊為被動(dòng)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(shí)現(xiàn)容錯(cuò)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(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2 (冗余)。
• 故障安全信號(hào)模塊，冗余型。

CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP連接線、故障安全信號(hào)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(dòng)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(gè)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(shí)現(xiàn)。通過特別開發(fā)的PROFIsafe，可以在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)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（例如專用安全總線）。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(shí)的安全等級(jí)

在ET 200M中使用絕緣模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

• PROFIBUS DP連接線可以使用銅質(zhì)總線電纜來實(shí)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(gè)ET 200M中，可以混合使用工作于安全模式的故障安全信號(hào)模塊和S7-300標(biāo)準(zhǔn)模塊。

安全等級(jí)達(dá)到 SIL 2 時(shí)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(cè)試：
  CPU的智能診斷系統(tǒng)可以連續(xù)地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能并記錄錯(cuò)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(guó)內(nèi)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

• CE 標(biāo)識(shí)
• 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(jí)船社資格認(rèn)證
  • ABS（美國(guó)船級(jí)社）
  • BV（法國(guó)船級(jí)社）
  • DNV（挪威船級(jí)社）
  • GL（德國(guó)勞氏船級(jí)社）
  • LRS (英國(guó)勞氏船級(jí)社)
  • Class NK（日本船級(jí)社）

詳情參見"S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng) S7-400 模塊詳情"

設(shè)計(jì)

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

S7-400設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝非常簡(jiǎn)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(hào)，模塊更換極為簡(jiǎn)便。
• 現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實(shí)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(jí)調(diào)用過程通信
• 數(shù)據(jù)通訊;
  用于自動(dòng)化系統(tǒng)之間、或 HMI 站
  與多個(gè)自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)型通信。

網(wǎng)絡(luò)連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實(shí)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)（最多可達(dá) 16 GD 數(shù)據(jù)包，每個(gè)循環(huán)中最大 GD 數(shù)據(jù)包容量為 64 個(gè)字節(jié)）。據(jù)此，可以實(shí)現(xiàn)，例如，某個(gè)CPU訪問另一個(gè)CPU的數(shù)據(jù)、位存儲(chǔ)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)包限于最大22個(gè)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(gè) 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(duì)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(dòng)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(shí)現(xiàn)以下功能：

• 使用任何HTML工具，創(chuàng)建自己的Web網(wǎng)頁(yè)。方便地將S7-400的過程變量賦給HTML對(duì)象。
• 通過這些網(wǎng)頁(yè)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(hào)網(wǎng)絡(luò)（例如ISDN），使用TCP/IP的WAN特性實(shí)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(bào)文
• 工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息
• OUC 連接的診斷
• PROFINET 節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
• 通過用戶指定網(wǎng)頁(yè)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(shí)同步模式

使用系統(tǒng)功能“等時(shí)同步模式”，可以同步耦合

• 分布式信號(hào)采集、
• 信號(hào)傳輸和
• 程序執(zhí)行

等時(shí) PROFIBUS 和 PROFINET的循環(huán)周期

創(chuàng)建了自動(dòng)化解決方案，可以以固定間隔時(shí)間（常量總線周期時(shí)間）捕捉并處理輸入和輸出信號(hào)。同時(shí)創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。

借助常量總線周期時(shí)間和分布式I/O同步信號(hào)處理技術(shù)，S7-400確?？梢跃_地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時(shí)間。

為等時(shí)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(yùn)動(dòng)控制、測(cè)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(dòng)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，并確保可以獲得最高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量。

在運(yùn)行模式更改硬件組態(tài)（運(yùn)行時(shí)組態(tài)，CiR）

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

• 添加分布式I/O節(jié)點(diǎn)（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(yùn)行時(shí)組態(tài)，可以在設(shè)備運(yùn)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(shí)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?yàn)闆]有必要因硬件組態(tài)的更改對(duì)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(hào)(診斷)
• 監(jiān)控來自過程的信號(hào)（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可以用來判斷模塊的信號(hào)采集（針對(duì)數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對(duì)模擬模塊）是否正工作于無故障狀態(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(bào)文：
  僅由合適的設(shè)定參數(shù)啟用之后才會(huì)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(gè)常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關(guān)。

如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入”），則模塊會(huì)發(fā)起一個(gè)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(huì)產(chǎn)生中斷）。CPU會(huì)中斷用戶程序或較低優(yōu)先級(jí)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(hào)，并且，可以觸發(fā)針對(duì)信號(hào)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：