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西門子S7-400PLC產(chǎn)品特點功能及應用
SIMATIC S7-400
西門子S7-400 PLC
是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。SIMATIC S7-400PLC
為一種半成品，鍍鋅鋼板在工業(yè)生產(chǎn)中（例如在汽車制造中）扮演著重要角色。防止鋼板生銹的一種成熟方法是通過一種熱浸鍍鋅工藝對鋼板鍍鋅；在該工藝中，鋼板條通過一個含有鋅溶液的電鍍槽。該工藝所用的裝置十分復雜且需要連續(xù)運行，這對所用的工藝控制系統(tǒng)和設備提出了很高要求。
SIMATIC SCADA 系統(tǒng)和 SIMATIC IPC 解決方案的優(yōu)點：
借助于 SIMATIC WinCC V7 SCADA 控制系統(tǒng)的可擴展性和開放性，還可在將來實現(xiàn)功能擴展。
控制系統(tǒng)和操作站具有冗余配置，采用工業(yè)兼容的 SIMATIC 工業(yè) PC 和瘦客戶機。
由于在控制室中以及整個工廠和生產(chǎn)車間內(nèi)超過 27 個操作站中采用多顯示器解決方案，可取得最佳概覽。
為了實現(xiàn)可追溯性，在 SIMATIC Process Historian 中提供長期生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
對裝置可用率、能源消耗和質(zhì)量進行長期分析，提高了生產(chǎn)力。
通過 Web 以及 SIMATIC WinCC WebNavigator 快速訪問裝置數(shù)據(jù)，提供更有效的支持，縮短了停產(chǎn)時間。
的主要特色為：極高的處理速度、強大的通訊性能和卓越的CPU資源裕量。
功能強大的PLC，適用于中高性能控制領(lǐng)域
解決方案滿足最復雜的任務要求
功能分級的CPU以及種類齊全的模板，
總能為其自動化任務找到最佳的解決方案
實現(xiàn)分布式系統(tǒng)和擴展通訊能力都很簡便，組成系統(tǒng)靈活自如
用戶友好性強，操作簡單，免風扇設計
隨著應用的擴大，系統(tǒng)擴展無任何問題
產(chǎn)品特點
S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，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)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大
或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。
產(chǎn)品應用
SIMATIC S7-400是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器
1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。
2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨
西門子PLC之S7家族
西門子PLC之S7家族
的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。
3． SIMATIC S7-400 PLC S7-SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng) – 高效的機器級操作員控制和監(jiān)視
當人們必須使用執(zhí)行各種任務的機械和設備（從轉(zhuǎn)筒式干燥機到廢物壓實機）進行作業(yè)時，需要監(jiān)視和操作員控制設備。為您的具體任務找到合適的設備并不難。面臨的挑戰(zhàn)是找到一個不會過時、靈活的解決方案，該解決方案既可集成到更高級別的網(wǎng)絡中，又可滿足對透明度和數(shù)據(jù)提供提出的日益增長的需求。多年來，SIMATIC HMI 面板已在所有工業(yè)領(lǐng)域的各種不同應用中證明了它們的價值。目前使用的系統(tǒng)范圍與相應設備中的應用程序和技術(shù)的范圍一樣廣泛。
SIMATIC HMI 代表高效的機器級操作員控制和監(jiān)視，并具有一些獨特優(yōu)勢：
高效工程
可視化的創(chuàng)建可比以前更快更輕松。
創(chuàng)新的設計和操作
可視化成為機器的顯著特點。
卓越的 HMI 操作面板
合適的 HMI 操作面板適用于所有應用。
安全備份
保護投資和專有技術(shù)，安全操作。
快速調(diào)試
大幅節(jié)省測試和維修時間：
http://www.siemens.com/hmi400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，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)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。
工作原理編輯
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。
輸入采樣
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
輸出刷新
當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)
果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
保養(yǎng)編輯
設備定期測試、調(diào)整
（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發(fā)現(xiàn)松動的地方及時重新堅固連接；
（2） 對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓；
設備定期清掃
（1） 每六個月或季度對PLC進行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機架、CPU主板及輸入/輸出板依次拆下，進行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復后送電并啟動PLC主機。認真清掃PLC箱內(nèi)衛(wèi)生；
（2） 每三個月更換電源機架下方過濾網(wǎng)；
檢修前準備
（1） 檢修前準備好工具；
（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護裝置及認真作防靜電準備工作；
（3） 檢修前與調(diào)度和操作工聯(lián)系好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；
設備拆裝順序及方法
（1） 停機檢修，必須兩個人以上監(jiān)護操作；
（2） 把CPU前面板上的方式選擇開關(guān)從“運行”轉(zhuǎn)到“?！蔽恢?；
（3） 關(guān)閉PLC供電的總電源，然后關(guān)閉其它給模坂供電的電源；
（4） 把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下，然后拆下電源機架與機柜相連的螺絲，電源機架就可拆下；
（5） CPU主板及I/0板可在旋轉(zhuǎn)模板下方的螺絲后拆下；
（6） 安裝時以相反順序進行；
檢修工藝及技術(shù)要求
（1） 測量電壓時，要用數(shù)字電壓表或精度為1%的萬能表測量
（2）電源機架，CPU主板都只能在主電源切斷時取下；
（3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂；
（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮時取下模塊RAM內(nèi)容將丟失；
（5） 輸入/輸出板取下前也應先關(guān)掉總電源，但如果生產(chǎn)需要時I/0板也可在可編程控制器運行時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；
（6） 撥插模板時，要格外小心，輕拿輕放，并運離產(chǎn)生靜電的物品；
（7） 更換元件不得帶電操作；
（8） 檢修后模板安裝一定要安插到位
電池更換編輯
當PLC的用戶程序要保留在RAM中時，就會用到電池，電池通常是3V或3.6V的不可充電的鋰電池，電池的使用壽命通常是五年左右，電池用久了，電壓就會下降，當其下降到不足以保證RAM中數(shù)據(jù)時，RAM中的程序就會丟失。如果用戶沒有備份程序，就會相當麻煩。
一般PLC內(nèi)部設有電池電壓檢測電路，當電壓下降到一定程度時，PLC就會報警，提醒更換電池。PLC的使用說明書都有提供更換電池的方法。一般來 說，PLC在斷電后，因為PLC上RAM電源端接有充電電容，即使把電池去掉，電容上充電電量也足夠RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)保持一段時間，所以如果取掉電池后在短 時間內(nèi)（通常5分鐘）再將新電池換上去，數(shù)據(jù)是不會丟失的。
但用戶實際使用PLC的環(huán)境情況不盡相同，例如電容的容量下降，RAM電源回路有 灰塵、油泥等形成放電回路等，這會加快PLC斷電后電容的放電速度，從而使時間不好把握。如果在帶電的情況下更換電池就可保程序萬無一失。因為電源始終會 有電壓加在RAM芯片的電源腳。當然更換時亦要小心應對，注意電池的極性以及避免短路情況發(fā)生。
最好是把PLC通電15分鐘（給內(nèi)部電容充電），斷電，在5分鐘內(nèi)換好新的電池，再上電試一下。
西門子PLC有帶卡的，有不帶電池的；也有帶卡的，帶電池的。程序存在MMC卡中，如果沒有存儲卡，需要電池保存程序的，更換電池時候務必注意，帶電的情況下，將舊電池取出來，然后將新電池換上即可。
優(yōu)點編輯
可靠
PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它的連線大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。Plc采用了一系列可靠性設計的方法進行設計。例如：冗余的設計。斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯率大大降低。
易操作
PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序?qū)ふ?，然后進行更改。PLC有多種程序設計語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。
靈活
PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、應用面拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。
西門子PLC S7-300系列PLC安裝及注意事項：
一、輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設備(光電傳感器等);
二、 一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)(即空地址接線端子)，不要將線接上;
三、 PLC存在I/O響應延遲問題，尤其在快速響應設備中應加以注意。
四、輸出有繼電器型，晶體管型(高速輸出時宜選用)，輸出可直接帶輕負載(LED指示燈等);
五、輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間;
六、PLC輸出電路中沒有保護，因此應在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞PLC;TOP 按鈕通過一個保護圈進行特殊保護。
如果將 STOP 按鈕連入急停電路，其功能相當于急停按鈕。
集成式串行、MPI/PROFIBUS（高達 12 Mbps）和/或 PROFINET 接口（高達 100 Mbps）
或
通過堅固可靠的接線盒（防護等級為IP 65）與 PLC 相連：
“基本型”接線盒可將 STOP 按鈕集成到安全電路中
“增強”型接線盒：斷開設備電源時，可將 STOP 按鈕無中斷地集成到安全電路中無論是否插入移動式面板，急停電路均保持閉合。如果在操作過程中斷開移動面板的電源，增強型接線盒內(nèi)的緊急停車電路將自動閉合，以防止觸發(fā)急停電路。
插入接線盒后可快速使用系統(tǒng)
可使用可選的充電電池組來避免重新啟動移動式面板（在從接線盒短暫斷開之后）。
可使用連接點檢測功能并根據(jù)所選連接點來與機器相關(guān) HMI 授權(quán)或操作。
高級安全設計
兩個確認按鈕（符合 EN 60204-1）分別具有三個開關(guān)檔，可確保在緊急情況下保護人員和機器的安全。它們集成在背面的手柄中。
STOP 按鈕（符合 EN 60204-1）采取硬接線，在按下時能可靠閉鎖?？蓪⑵溥B入設備的急停電路，在此情況下，它起到急停按鈕的作用，但具有與急停按鈕不同的灰色。這可確保不會將其誤認為是急停裝置。當移動式面板未與機器連接時，這種設計尤其重要。通過 SIMATIC 移動式面板，可通過移動方式在機器或設備的任意位置使用安全功能。
根據(jù)安全規(guī)定，將通過兩個回路來實現(xiàn) STOP 按鈕和確認按鈕，這符合 DIN EN ISO 13849-1:2008 標準的 Cat 3 PLd 要求。
創(chuàng)新的連接設計
只需將移動式面板插到設備中所需的接線盒中，隨后可立即投入使用。可以將接線盒安裝到任何位置，甚至安裝在控制柜外面。它保證了正常操作中的無故障插入和拔出，因此，在一個設備或機器中有數(shù)個連接點可用時，就可以簡單安全地更換操作員控制位置。
通過在接線盒上設置標識號，可清晰識別移動式面板的位置。通過此標識，用戶可對移動式面板進行組態(tài)，例如，根據(jù)連接點來切換用戶界面的語言。在插入到接線盒并經(jīng)過一段短暫的啟動時間后，移動面板就和控制器建立了連接。可使用可選的充電電池組來避免重新啟動移動式面板（在從接線盒短暫斷開之后）。
可實現(xiàn)急停功能
帶有 STOP 按鈕的設備型號可通過接線盒連線到機器設備的急停回路中。當按下移動式面板上的 STOP 按鈕時，將會激活急停功能。移動式面板上的 STOP 按鈕將補充（但不會取代）機器上安裝的急停設備（根據(jù) EN 418）。拔出移動式面板后，“增強型”接線盒會自動閉合所有急停電路，從而確保安全和無故障的切換（交換）。
在機器上的一點處連接
當使用“基本型”接線盒型號時，拔出移動面板會中斷急停電路，因此，觸發(fā)了急停功能。因此，此配置最適合移動式面板與機器上的某個固定點連接的應用（示例配置：移動式面板 177）。
在機器設備上的不同位置連接
如果將帶有 STOP 按鈕的移動式面板與“增強型”接線盒配合使用，那么可實現(xiàn)這樣一種配置，即移動式面板可以靈活使用并可連入急停電路。無論是否將移動式面板插入到接線盒中，急停電路均保持閉合。插入移動式面板時，設備將連入急停電路；按下 STOP 按鈕會將電路會中斷并觸發(fā)急停功能。如果在運行期間拔出移動式面板，則急停電路會在“增強型”接線盒中自動閉合（示例配置：移動式面板 177）。
SIMATIC 移動式面板 277(F) IWLAN
根據(jù) IEEE 802.11 (a/b/g/h) 進行 WLAN 通信，支持 PROFINET
兩個作為簡單 WLAN HMI 設備的型號，不帶安全功能（移動式面板 277 IWLAN）；兩個故障安全 PROFIsafe 設備型號，帶急停按鈕和確認按鈕（移動式面板 277F IWLAN）
由于集成式備用電池，功率強大的電池和靈活更換概念使得不中斷操作即可在“運行中”更換電池成為可能。
受限制的有效范圍（移動式面板 277F IWLAN）和通過使用轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)的設備本地識別（移動式面板 277 (F) IWLAN），可以比得上電纜連接的移動式面板的連接點識別或選擇通過采用現(xiàn)有安全機制（如機器人單元）的 RFID 技術(shù)識別
可選類型：手輪，鍵控開關(guān)和照明按鈕
采用 PROFIsafe 的 SIMATIC 移動式面板 277F IWLAN 的故障安全操作部件：
- 兩個三級確認按鈕
- 急停按鈕
工業(yè)無線局域網(wǎng)中的移動式操作員控制與監(jiān)視
SIMATIC 移動式面板 277(F) IWLAN 可作為 WLAN 客戶機集成在無線局域網(wǎng)中。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)一種功能全面的移動式 HMI 設備，該設備也能執(zhí)行使用固定式或用電纜連接的設備無法執(zhí)行的任務。
使用 SCALANCE W IWLAN 接入點，可以建立可靠而堅固的 WLAN 網(wǎng)絡。通過組態(tài)和模擬軟件 SINEMA E，可提前進行 WLAN 規(guī)劃。
使用 WinCC flexible，可以像電纜連接的移動式面板那樣對設備進行組態(tài)。由于具有兼容性和連續(xù)性，可將現(xiàn)有項目方便、順利地移植到無線設備。
七、 不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC;
八、接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2;
九、 輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)生誤動作;信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地;為保證 信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi);擴展電纜易受噪聲電干擾，應遠離動力線、高壓設備等。
