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西門子PLC模塊CPU1517-3中央控制器

Benefits

Design

使用SIMOTION D的自動化解決方案的典型設(shè)計

SIMOTION D元件和接口

• 顯示各種狀態(tài)/誤差顯示
• 內(nèi)置數(shù)字量 I/O
• 選件插槽（接口，僅限于 D4x5-2），例如，用于通過 TB30 端子板的附加 I/O 進行擴展
• 用于連接的綜合通信接口：
  • SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜
  • 分布式 I/O
  • HMI 系統(tǒng)
  • 編程器/PC
  • 運動控制器和自動化系統(tǒng)之間
  • 其它帶數(shù)字整定值接口的 SINAMICS S110/S120 變頻調(diào)速柜
• 用于數(shù)據(jù)備份的 CF 卡插槽

帶 SIMOTION D410-2 的單軸結(jié)構(gòu)

以下組件構(gòu)成 SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)：

• 一個 SIMOTION D410-2 控制單元，用于單驅(qū)動器的開環(huán)及閉環(huán)
• 一個SINAMICS S120 PM340電源模塊，塊形式（結(jié)合饋電模塊和電源模塊）
• 其他驅(qū)動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D410-2 和 SINAMICS S120 PM340 功率模塊之間可通過集成 PM-IF 接口或通過 DRIVE-CLiQ 接口（若使用的是 CUA31/CUA32 控制單元適配器）進行連接。

采用 SIMOTION D410-2 的單軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了創(chuàng)建帶 SIMOTION D410-2 的多軸系統(tǒng)，通過 PROFIBUS 或 PROFINET 將附加的 SINAMICS S110/S120 控制單元連接至 SIMOTION D410-2。

SIMOTION D410-2 通過使用 SIMOTION 技術(shù)功能來集中進行運動控制。

采用 SIMOTION D4x5-2 的單軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以下組件可用于構(gòu)建 SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)：

• 一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元，用于控制多軸系統(tǒng)的開環(huán)及閉環(huán)
• 一個SINAMICS S120線路模塊（饋電模塊）
• 一個或以上SINAMICS S120電機模塊（電源模塊）
• 其他驅(qū)動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D 控制單元與 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜模塊之間通過 DRIVE-CLiQ 進行連接。

注意：
通過使用 CUA31/CUA32 控制單元適配器，SINAMICS S120 PM340 塊型功率模塊可運行在 SIMOTION D4x5-2上。

使用 I/O 進行擴展

SIMOTION D可擴展出下列I/O：

• 分布式 I/O 站，(例如，SIMATIC ET 200)
• 基于驅(qū)動的的控制柜I/O（如：TM15、TM31端子模塊等）
• 書本型變頻調(diào)速柜中的 I/O 模塊（例如，TMC1080 PN 等）

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能為強大的 PLC。它可以成功實現(xiàn)全集成自動化 (TIA) 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，其主要特點是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲備。

S7-400

• 中端到高端性能范圍內(nèi)功能強大的 PLC
• 可滿足要求極為苛刻的任務(wù)的解決方案
• 全面的模塊和各種性能等級 CPU 可針對具體自動化任務(wù)進行佳調(diào)整
• 可實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，適用十分靈活
• 連接方便
• 優(yōu)通信和聯(lián)網(wǎng)功能
• 操作方便，設(shè)計簡單，不含風(fēng)扇
• 任務(wù)增加時可順利擴展
• 多重計算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 中央控制器中同時運行。
  多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開環(huán)控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU?？梢詾槊總€ CPU 分配自己的 I/O。
• 模塊化：
  通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正?！盜/O 現(xiàn)場總線。另外，還可以實現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
• 工程組態(tài)和診斷：
  結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對 S7-400 進行組態(tài)和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務(wù)。為此，可以使用語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。

S7-400H

• 具有冗余設(shè)計的高可用性自動化系統(tǒng)。
• 用于具有很高故障安全要求的應(yīng)用：
  重新啟動成本很高、停產(chǎn)代價高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護選項較少的過程。
• 冗余設(shè)計的集中功能
• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
• 也可使用具有標(biāo)準(zhǔn)可用性的 I/O：單側(cè)配置
• 熱后備：發(fā)生故障時，自動切換到備用設(shè)備。
• 包含 2 個單獨機架或一個分隔式中央機架的配置
• 通過冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過冗余設(shè)計來實現(xiàn)容錯
• 不對安全相關(guān) I/O 進行額外接線
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實現(xiàn)安全通信
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 適用于非安全相關(guān)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊也可以在自動化系統(tǒng)中使用
• 隔離模塊用于在一個 ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊。

西門子PLC模塊CPU1517-3中央控制器

• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的工藝模塊
• 模塊帶有時間控制控制的輸入和輸出，用于執(zhí)行響應(yīng)時間為數(shù)微秒的精確開關(guān)功能
• 高速計數(shù)和位置檢測模塊帶有不同的位置傳感器
• 具有用于完成過程級別的任務(wù)且響應(yīng)時間較短的集成輸入和輸出

• 2 通道高速計數(shù)器模塊
• 具有大量參數(shù)設(shè)置選項，可根據(jù)具體任務(wù)進行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷
• 速度和時間段測量
• 存儲和比較功能
• 連接 24 V 編碼器

特別是，計數(shù)器模塊可以檢測快速高頻信號，并將計數(shù)器讀數(shù)和當(dāng)前速度返回到控制器。計數(shù)器控制可通過數(shù)字量輸入和輸出信號來確保精確的計數(shù)器結(jié)果和系統(tǒng)中的快速響應(yīng)。通過大量參數(shù)設(shè)置選項，可針對手邊的任務(wù)進行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷。

提供有以下計數(shù)器模塊：

• TM Count 2x24V：
  快速計數(shù)器模塊，2 通道；計數(shù)功能高達 200 kHz；硬件和軟件門；連接 24 V 編碼器；每通道 3 點數(shù)字量輸入（除計數(shù)器輸入外）和 2 點數(shù)字量輸出；頻率、速度和時間段測量；存儲和比較功能；24 V 編碼器電源；等時同步模式

• 用一個螺絲安裝在 S7-1500 安裝導(dǎo)軌上
• 統(tǒng)一的 40 針前連接器，帶螺釘型端子（不久將提供插入式端子）
• 可連接芯線截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG24 至 16）
• 前連接器的預(yù)接線位置
• 前蓋帶有可擴充的電纜室，即使完全接線時也如此
• 集成式屏蔽

含在供貨范圍之內(nèi)：

• 用于手工貼標(biāo)簽的一個標(biāo)簽條
• 一個 U 型連接器
• 印制有文字的前門
• 饋電元件、屏蔽夾和屏蔽端子

• 統(tǒng)一的顯示和診斷方式：
  • 故障（紅色 LED）和運行（綠色 LED）模塊狀態(tài)顯示
  • 邏輯“0”和邏輯“1”信號狀態(tài)的通道狀態(tài)顯示（綠色 LED）或診斷指示（紅色 LED）
  • 顯示 24 V DC 電源電壓（綠色 LED）
  • 顯示計數(shù)器的活動狀況和計數(shù)方向
• 支持的功能：
  • 加/減高速計數(shù)
  • 計數(shù)器范圍可調(diào)節(jié)至高達 +/-31 位
  • 通過集成數(shù)字量輸入和輸出獲得高速響應(yīng)
  • 測量當(dāng)前信號頻率
  • 增量式編碼器的位置檢測
  • 每個通道兩個比較器，用于控制數(shù)字量輸出
  • 通過數(shù)字量輸入來保存或設(shè)置計數(shù)
  • 硬件中斷，可設(shè)置參數(shù)
  • 等時同步模式
  • 通過命令和工藝對象進行用戶友好的組態(tài)
• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的統(tǒng)一系統(tǒng)功能：
  • 識別和維護數(shù)據(jù) IM0
  • 固件更新
  • 模塊正面的清晰標(biāo)簽
  • 統(tǒng)一的前連接器

西門子PLC模塊CPU1517-3中央控制器

S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點數(shù)的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

型 號	輸入點	輸出點	可帶擴展模塊數(shù)
S7-200CPU221	6	4	—
S7-200CPU222	8	6	2個擴展模塊 78路數(shù)字量I/O點或10路模擬量I/O點
S7-200CPU224	14	10	7個擴展模塊 168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點
S7-200CPU226	24	16	2個擴展模塊 248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點
S7-200CPU226XM	24	16	2個擴展模塊 248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點

2．?dāng)U展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展I/O點數(shù)，S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)

類 型	型 號	輸入點	輸出點
數(shù)字量擴展模塊	EM221	8	無
	EM222	無	8
	EM223	4/8/16	4/8/16
模擬量擴展模塊	EM231	3	無
	EM232	無	2
	EM235	3	1

3．編程器

PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲卡

為了程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或?qū)?/span>PLC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數(shù)設(shè)置和診斷。

6EP1 331-1SH02	單相220VAC輸入，輸出24VDC        1.3A
6EP1 331-1SH03
6EP1 331-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        2A
6EP1 331-5BA00
6EP1 332-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        3.8A
6EP1 332-2BA10	單相120/220VAC輸入，輸出24VDC    2.5A
6EP1 332-2BA20
6EP1 333-2AA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC  5A  工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 333-2AA01	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC  5A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 333-2BA00	單相120VAC/220VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1 333-2BA01	單相120VAC/220VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1 333-2BA20
6EP1 333-3BA00	單相120VAC/220to500VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1 334-2AA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 334-2AA01	單相120/220VAC輸入，輸出24VDC    10A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 334-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 334-2BA01	單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 334-2BA20
6EP1 334-3BA00	單相120/220VACto500VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 334-3BA10
6EP1 336-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        20A
6EP1 336-2BA10
6EP1 336-3BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        20A     工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 336-3BA10
6EP1 337-3BA00	單相120/230,40A
6EP1 434-2BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        10A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 434-2BA10
6EP1 436-2BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        20A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 436-2BA10
6EP1 436-3BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        20A      新型模塊式電源
6EP1 437-2BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        30A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 437-2BA10	三相380VAC輸入，輸出24VDC        40A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 437-2BA20
6EP1 437-3BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        40A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 252-0AA00	單相230VAC輸入，輸出41.5V/1.3A
6EP1 252-0AA01	單相230VAC輸入，輸出41.5V/2A
6EP1 457-3BA00	三相380VAC輸入，輸出48VDC        20A      工業(yè)可并聯(lián)
SITOP facets
6EP1 331-2BA10	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        0.5A
6EP1 333-1AL12	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        5A
6EP1 334-1AL12	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        10A
6ES7 307-1EA80-0AA0	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 353-2BA00	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC  設(shè)定范圍3～52DC    10A
LOGO! Power 微型電源組
6EP1 332-1SH42	單相220VAC輸入，輸出24VDC        2.5A
6EP1 332-1SH51	單相220VAC輸入，輸出24VDC        4A
SITOP 附加設(shè)備
6EP1 961-3BA10	信號模塊，輸入范圍240VAC/6A,只能和模塊式SITOP電源共用
6EP1 961-3BA00	緩沖模塊，輸入24VDC,輸出電流40A，可并聯(lián)，只能和模塊式SITOP電源共用
6EP1 961-3BA21	冗余模塊，輸入24VDC,輸出電流40A
6EP1 961-2BA00	診斷模塊，輸入24VDC,輸出電流4*10A

S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調(diào)試和維護：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數(shù)分配
• 人機界面：
  S7-400 的操作系統(tǒng)中集成了用戶友好的 OCM 。
• 診斷功能和自檢：
  CPU 的智能診斷系統(tǒng)可連續(xù)檢查系統(tǒng)功能并記錄錯誤和特定系統(tǒng)事件。
• 密碼保護。
• 模式選擇開關(guān)
• 系統(tǒng)功能

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

• CE 標(biāo)志
• 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，適用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 船級社的船用認(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）

有關(guān)詳細(xì)信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統(tǒng) S7-400 模塊技術(shù)規(guī)格》。

設(shè)計

S7-400 系統(tǒng)可方便地構(gòu)建為模塊化系統(tǒng)。S7-400 的突出特點是不帶風(fēng)扇，運行可靠，支持信號模塊的熱插拔。

S7-400 設(shè)計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝十分簡單。
• 背板總線集成在安裝機架中。
• 模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆
• 成熟可靠的連接技術(shù)
• TOP Connect 連接方式：
  通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進行預(yù)接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應(yīng)該嵌入到模塊內(nèi)并通過蓋板來保護。
• 小限度的插槽規(guī)則

通信

CPU 和通信處理器支持以下通信類型：

• 過程通信；
  通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級調(diào)用過程通信
• 數(shù)據(jù)通信；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間
  進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調(diào)用。

數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制：

• 通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信 (GD) 實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的 CPU 之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 通過通信功能進行事件驅(qū)動型通信。

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

全局?jǐn)?shù)據(jù) (GD)

通過 MPI 以及“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以相互循環(huán)交換數(shù)據(jù)（多可達 16 個 GD 數(shù)據(jù)包，每個循環(huán)的大 GD 數(shù)據(jù)包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲器/過程映像。若網(wǎng)絡(luò)上連接有 S7-300，則數(shù)據(jù)交換限制為大 22 字節(jié)。全局?jǐn)?shù)據(jù)通信可通過 MPI 來實現(xiàn)?？墒褂?STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機架中，兩個 CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。

通信功能

通過系統(tǒng)內(nèi)集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信。

這些包括：

• 通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進行的 S7 通信。

通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設(shè)備之間的通信。

這些包括：

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

與全局?jǐn)?shù)據(jù)不同的是，必須建立通信連接才能實現(xiàn)通信功能。

集成到 IT 環(huán)境中

通過 S7-400，可方便地將現(xiàn)代 IT 環(huán)境與自動化環(huán)境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實現(xiàn)下列功能：

• 使用任何 HTML 工具創(chuàng)建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對象。
• 使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調(diào)用，從S7-400 的用戶程序發(fā)送電子郵件。
• 由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可進行遠(yuǎn)程編程，甚至可通過電話網(wǎng)（如ISDN）。

帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此，可以使用標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：

• CPU 常規(guī)信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關(guān)工業(yè)以太網(wǎng)的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點拓?fù)?
• 通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)

可通過使用用戶權(quán)限并支持 HTTPS 協(xié)議在 Web 器內(nèi)提供安全機制。

等時同步模式

通過等時同步模式系統(tǒng)功能，可通過連接到等時同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)，以實現(xiàn)：

• 分布式信號采集
• 信號傳輸
• 程序執(zhí)行

創(chuàng)建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建一致的部分過程圖像。

借助于恒定總線周期時間和分布式 I/O 同步信號處理，S7-400 可確保精確重現(xiàn)定義的的過程響應(yīng)時間。

提供了大量支持等時同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域內(nèi)的要求苛刻的任務(wù)。

在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-400 還將開辟高速處理操作的重要領(lǐng)用領(lǐng)域，并可實現(xiàn)高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供佳且恒定的質(zhì)量的同時提高產(chǎn)量。

在運行模式下更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉(zhuǎn)期間可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會影響生產(chǎn)的進行。選項包括：

• 增加分布式 I/O 節(jié)點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
• 在 ET 200M I/O 系統(tǒng)中增加模塊并重新設(shè)置參數(shù)。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設(shè)備運行期間實現(xiàn)設(shè)備擴展和轉(zhuǎn)換，從而降低設(shè)備調(diào)試和重新裝備的時間。此外，通過該系統(tǒng)功能，還可以靈活響應(yīng)工藝的變化（例如，工藝的），因為不必因硬件組態(tài)發(fā)生改變而將設(shè)備初始化或同步。

模塊的診斷和過程監(jiān)控

SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：

• 監(jiān)控信號采集（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)可用來確定模塊的信號采集（對于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和不可參數(shù)化的診斷消息：

• 可參數(shù)化的診斷消息：
  僅當(dāng)通過適當(dāng)參數(shù)設(shè)置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
• 不可參數(shù)化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數(shù)設(shè)置無關(guān)。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會觸發(fā)一個診斷中斷（如果已為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)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)對信號變化的響應(yīng)。

根據(jù)模塊類型的不同，提供了各種不同診斷消息：

數(shù)字量輸入/輸出模塊
診斷消息	可能的故障原因
無傳感器電源	傳感器電源過載 傳感器電源對 M 短路
無外部輔助電壓	模塊無電源電壓 L+
無內(nèi)部輔助電壓	模塊無電源電壓 L+ 內(nèi)部模塊熔斷器有故障
熔斷器燒斷	內(nèi)部模塊熔斷器有故障
模塊中的參數(shù)不正確	傳輸?shù)侥K的參數(shù)不正確
時間看門夠脫落	定期出現(xiàn)高電磁干擾 模塊有故障
EPROM 故障	定期出現(xiàn)高電磁干擾 模塊有故障
RAM 故障	定期出現(xiàn)高電磁干擾 模塊有故障
硬件中斷丟失	硬件中斷到來的速度超過 CPU 的處理能力

模擬量輸入模塊
診斷消息	可能的故障原因
無外部負(fù)載電壓	模塊無負(fù)載電壓 L+
組態(tài)/參數(shù)設(shè)置錯誤	傳輸?shù)侥K的參數(shù)不正確
共模錯誤	輸入 (M-) 和測量電路的參考電位 (MANA) 之間的電位差 UCM 過高
斷線	傳感器電路的電阻過高 模塊和傳感器之間的線路中斷 通道未切換（斷開）
低于量程下限	輸入值低于前量程值，此故障的可能原因是 量程 4 - 20 mA、1 - 5 V： 傳感器極性接反； 選擇的量程不正確 其它量程： 選擇的量程不正確
高于量程上限	輸入值超出過量程值

模擬量輸出模塊
診斷消息	可能的故障原因
無外部負(fù)載電壓	模塊無負(fù)載電壓 L+
組態(tài)/參數(shù)設(shè)置錯誤	傳輸?shù)侥K的參數(shù)不正確
對 M 短路	輸出過載 輸出 QV 對 MANA 短路
斷線	執(zhí)行器電阻過高 模塊和執(zhí)行器之間的線路中斷 通道未使用（斷開）

硬件中斷

可以監(jiān)控過程信號，并且可通過過程中斷觸發(fā)對信號變化的響應(yīng)。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)具體參數(shù)設(shè)置，該模塊可在信號狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。信號模塊可以每個通道緩沖一個中斷。
• 模擬量輸入模塊：
  通過設(shè)置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數(shù)字化測量值與這些限值進行比較。若測量值違反其中任何一個限值，就會觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。若限值高于/低于過量程/欠量程值，則不進行進行比較。

S7-400H

容錯通信

進行高可用性通信時，SIMATIC 將提供以下功能：

• 更高可用性：
  發(fā)生故障時，通信可通過多 4 個冗余連接繼續(xù)進行。
• 操作簡便；
  高可用性對用戶來說并不是透明的。可以并經(jīng)過任何改動而采用標(biāo)準(zhǔn)通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設(shè)置階段進行定義。

S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容錯通信。在 PC 上，需要安裝 Redconnect 程序包（參見“SIMATIC NET 通信系統(tǒng)”）。

根據(jù)具體可用性要求，可使用不同組態(tài)選項：

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

操作模式

CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要額外功能：

• 數(shù)據(jù)交換
• 故障響應(yīng)（故障轉(zhuǎn)移至備用設(shè)備）
• 兩個子單元的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H 按“熱備份”模式下的主動冗余原理工作（發(fā)生故障時執(zhí)行無反應(yīng)的自動切換）。根據(jù)該原理，在無故障運行期間，兩個子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時，未發(fā)生故障的設(shè)備獨自接管過程控制。

為確保平穩(wěn)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。

在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會自動保留：

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過程映像內(nèi)容
• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時器、計數(shù)器、位存儲器等

這意味著，這兩個設(shè)備始終保持在新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時，這會帶來以下結(jié)果：

• 在無故障的運行期間，兩個模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時，將通過兩個模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個傳感器）的信號，對結(jié)果進行比較并提供給用戶以作為用于進一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時，由用戶程序計算的值通過兩個模塊進行輸出。
• 發(fā)生故障時（例如，兩個輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號，僅未受影響的模塊繼續(xù)運行。在線進行修復(fù)之后，將再次對兩個模塊尋址。

同步

為了實現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對兩個子單元進行同步。

S7-400H 遵循“時間驅(qū)動的同步”工作原理。

每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時，都會執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報警
• 更新用戶時間
• 通過通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過操作系統(tǒng)自動進行的，可在編程階段將其忽略。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：

• 中央控制器的連接
• 中央處理單元
• 處理器/ASIC
• 存儲器

報告每個檢測到的故障。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)操作期間的自檢

完整的自檢分布在多個循環(huán)中。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實際控制器所承受的負(fù)荷不是很大。

組態(tài)、編程

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

對 S7-400H 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 指定相互形成冗余的模塊。只需指定要在冗余模式下運行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問具有低地址的模塊。第二個地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程完全相同。與非冗余 I/O 之間的差別是塊庫中的兩個函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標(biāo)準(zhǔn)庫集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508
• Cat1 至 Cat4，根據(jù) EN 954-1

操作模式

S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并包含在故障安全信號模塊中。

信號模塊通過差異分析和測試信號注入來監(jiān)控輸出和輸入信號。

通過定期自檢、命令測試以及按時間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請求，還可以檢查 I/O 狀況。

若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。

F-Runtime 許可證

必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運行 S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 都需要一份許可證。

編程

S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來創(chuàng)建。

S7 F Systems 可選軟件包

編程安全相關(guān)的程序段時，需要使用可選軟件包“S7 F Systems”。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊。

對于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來 F 庫中的專用函數(shù)塊并進行互連。使用 CFC 可以簡化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡了驗收測試。無需使用額外工具，程序員就可以完全專注于安全相關(guān)應(yīng)用程序。

西門子S7系統(tǒng)PLC的符號編程基礎(chǔ)介紹

一、系統(tǒng)存儲區(qū)

S7的系統(tǒng)存儲區(qū)集成在CPU中，不能被擴展。系統(tǒng)存儲區(qū)根據(jù)功能分為不同的區(qū)域供用戶使用。在用戶程序中使用相應(yīng)的指令可以在相應(yīng)的地址區(qū)內(nèi)直接對數(shù)據(jù)進行尋址。

1．輸入過程暫存區(qū)（I）

2．輸出過程暫存區(qū)（Q）

3．位存儲區(qū)（M）

4．外部輸入輸出（PI/PQ）

5．計時器（T）

6．計數(shù)器（C）

7．?dāng)?shù)據(jù)塊（DB）

8．局部數(shù)據(jù)（L）

二、地址尋址

什么是地址尋址？

1.位尋址

2.字節(jié)尋址

3.字尋址

4.雙字尋址

三、符號地址尋址

1.       全局符號

在符號編輯器中定義的符號。

2.       局部符號

局部符號是在程序塊中變量申明區(qū)中定義，定義的對象也只限于本塊的塊參數(shù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)和臨時數(shù)據(jù)等，且所定義的符號只在本程序塊中有效。

6GK1 161-3AA01	CP1613網(wǎng)卡(以太網(wǎng)10M/100M自適應(yīng),PCI總線硬卡）
6GK1 161-2AA00	CP1612網(wǎng)卡(以太網(wǎng)10M/100M自適應(yīng),PCI總線）
6GK1 161-2AA01
6GK1 161-6AA00	CP1616網(wǎng)卡（32位，33/66M，4個接口，PCI總線）
6GK1 151-2AA00	CP1512網(wǎng)卡(10M/100M以太網(wǎng),PCMCIA筆記本用)
6GK1 151-5AA00	CP1515網(wǎng)卡(11M無線以太網(wǎng),PCMCIA筆記本用)
6GK1 611-0TA01-0DX0	MOBIC T8 V1.2
6XV1 850-0AH10	ITP標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)通訊電纜 (米)
6XV1 850-0BT10	ITP標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)電纜 (100米) 9/15
6XV1 850-0BN15	ITP標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)電纜 (15米) 9/15
6XV1 870-3QN10	TP轉(zhuǎn)接軟線RJ45/RJ45，10米
6XV1 850-0BH20	ITP標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)電纜 (2米) 9/15
6XV1 840-2AH10	FC標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)通訊電纜 (米)
6XV1 850-2LN10	TP轉(zhuǎn)接軟線15/RJ45，10米
6XV1 850-2GN10	TP轉(zhuǎn)接軟線RJ45/RJ45，10米
6XV1 850-2JN10	TP轉(zhuǎn)接軟線9/RJ45，10米
6XV1 850-2HN10	TP XP 轉(zhuǎn)接軟線RJ45/RJ45，10米
6GK1 901-1FC00-0AA0	FC引出插座RJ45
網(wǎng)絡(luò)部件
OSM/ESM
6GK1 105-2AA10	工業(yè)以太網(wǎng)OSM  ITP62 (六個ITP口)
6GK1 105-2AB10	工業(yè)以太網(wǎng)OSM  TP62 (六個RJ45口)
6GK1 105-2AE00	工業(yè)以太網(wǎng)OSM  TP22 (二個RJ45口)
6GK1 105-4AA00	工業(yè)以太網(wǎng)OSM  BC08 (八個BFOC口)
6GK1 105-3AA10	工業(yè)以太網(wǎng)ESM  (八個ITP口)
6GK1 105-3AB10	工業(yè)以太網(wǎng)ESM  (八個RJ45口)
6GK1 105-3AC00	工業(yè)以太網(wǎng)ESM  (四個RJ45口)
SCALANCE X005入門級交換機
6GK5 005-0BA00-1AA3	X005(五個RJ45口)
6GK5 005-0BA00-1CA3	X005(五個RJ45口),工作溫度-40至70攝氏度
SCALANCE X100非網(wǎng)管型交換機
6GK5 104-2BB00-2AA3	X104-2(四個RJ45口，兩個BFOC)
6GK5 106-1BB00-2AA3	X106-1(六個RJ45口，一個BFOC)
6GK5 108-0BA00-2AA3	X108(八個RJ45口)(星型連接）
6GK5 112-2BB00-2AA3	X112-2(12個RJ45口，2個BFOC)
6GK5 116-0BA00-2AA3	X116(16個RJ45口)(星型連接）
6GK5 124-0BA00-2AA3	X124(24個RJ45口)(星型連接）
SCALANCE X200網(wǎng)管型交換機
6GK5 204-2BB10-2AA3	X204-2(四個RJ45口，兩個BFOC，PROFINET)
6GK5 206-1BB10-2AA3	X206-1(六個RJ45口，一個BFOC，PROFINET)
6GK5 208-0BA10-2AA3	X208(八個RJ45口,PROFINET）
6GK5 208-0HA00-2AA6	X208PRO （八個RJ45口，防護等級：IP65）
6GK5 216-0BA00-2AA3	X216(16個RJ45口,PROFINET）
6GK5 224-0BA00-2AA3	X224(24個RJ45口,PROFINET）
6GK5 204-0BA00-2BA3	X204IRT （四個RJ45口）
6GK5 202-2BB00-2BA3	X202-2IRT （二個RJ45口，兩個BFOC）
SCALANCE X300增強型可網(wǎng)管交換機
6GK5 308-2FL00-2AA3	X308-2 （1個10/100/1000M RJ45口，7個10/100M RJ45口,兩個1000M SC 接口）
6GK5 310-0FA00-2AA3	X308-2 （3個10/100/1000M RJ45口，7個10/100M RJ45口）
SCALANCE X400千兆模塊化交換機
6GK5 414-3FC00-2AA2	X414-3E 交換機底板,2個1000M RJ45口,12個100M RJ45口,可搭配介質(zhì)模塊和擴展模塊
6GK5 408-2FD00-2AA2	X408-2 交換機底板,4個1000M RJ45口,4個100M RJ45口,可搭配介質(zhì)模塊
6GK5 491-2AB00-8AA2	介質(zhì)模塊,兩個百兆多模光纖端口-BFOC接口
6GK5 491-2AC00-8AA2	介質(zhì)模塊,兩個百兆單模光纖端口-BFOC接口
6GK5 492-2AL00-8AA2	介質(zhì)模塊,兩個千兆多模光纖端口-SC接口
6GK5 492-2AM00-8AA2	介質(zhì)模塊,兩個千兆單模光纖端口-SC接口
6GK5 495-8BA00-8AA2	擴展模塊,八個百兆RJ45接口
6GK5 496-4MA00-8AA2	帶有4個可插入介質(zhì)模塊槽位的擴展模塊

• 用于連接多層 SIMATIC S7-300配置中的機架
• IM 365： 用于中央控制器，多 1 個擴展單元。
  擴展單元中的模塊使用有限制(例如，沒有 CP 或 FM)
• IM 360/IM 361： 用于中央控制器，多 3 個擴展單元。
  在擴展單元中,沒有模塊的選擇限制

IM 360/IM 361 和 IM 365 允許多層配置 S7-300 自動化系統(tǒng)（CPU 313C,314 以上），由中央控制器和多 3 個擴展單元機架組成。

各個機架通過接口模塊互相連接。

• IM 365：
  中央控制器和一個帶多8個模塊擴展機架；距離： 1 m
• IM 360/IM 361：
  中央控制器和三個擴展機架，每個機架多8個模塊；相鄰兩個機架間的距離： 4 cm 至 10 m

通用特性

所有接口都具有以下特點：

• 設(shè)計緊湊： 
  堅固的塑料機殼內(nèi)包含連接電纜用的接口。
• 安裝簡單： 
  接口模塊安裝在DIN導(dǎo)軌上（插槽3）并和其它模塊一樣經(jīng)過總線連接器連接到I/O模塊。
• 無故障組態(tài)： 
  接口模塊自組態(tài)。 無需地址分配。
• 狀態(tài)和故障 LED

IM 365

對于一個ER來說，IM 365是經(jīng)濟的擴展辦法。 它有以下特點：

• 有兩個IM 365模塊，其中一個插入CC，另一個插入ER。 通過1m長的固定連接電纜連接。
• 模塊的使用限制：
  ER不接到通信總線（C總線）。 因此C總線節(jié)點（例如CP和FM，見配置表）不能插入這個機架。
• 無單獨電源： 
  ER上的模塊由CPU電源供電。

IM 360/IM 361

對于較大型擴展項目，IM 360 和 IM 361 都是理想解決方案。 它們有以下特點：

• IM 360 插入到 CC 中
• IM 361 插入到各個 ER 中
• 單獨電源
  每個 IM 361 需要一個外部 24VDC 電源。 然后它給擴展機架上的所有模塊供電。 可通過電源連接器連接 PS 307 負(fù)載電源。
• 沒有模塊選擇限制：
  所有的 S7-300 模塊都可以使用在 ER 上。

• SIPLUS IM 365：用于配置 1 個中央控制器和多 1 個擴展單元

注：

SIPLUS extreme 產(chǎn)品基于 SIMATIC 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。此處的內(nèi)容摘自相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。增加了與 SIPLUS extreme 相關(guān)的信息。