S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進(jìn)行編程、調(diào)試和維護(hù)：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數(shù)分配
• 人機(jī)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(cuò)誤和特定系統(tǒng)事件。
• 密碼保護(hù)。
• 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(dòng)化系統(tǒng) S7-400 模塊技術(shù)規(guī)格》。

設(shè)計(jì)

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(diǎn)是不帶風(fēng)扇，運(yùn)行可靠，支持信號模塊的熱插拔。

S7-400 設(shè)計(jì)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(jī)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(jìn)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(hù)。
• 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(jìn)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(dòng)化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)之間
  進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進(jìn)行，或在發(fā)生特定事件時(shí)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(jī)制：

• 通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信 (GD) 實(shí)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(jìn)行事件驅(qū)動(dòng)型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實(shí)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(dá) 16 個(gè) GD 數(shù)據(jù)包，每個(gè)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(gè) 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(shí)現(xiàn)。可使用 STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機(jī)架中，兩個(gè) 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(jìn)行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)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(jìn)行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)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(shí)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(dòng)化環(huán)境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實(shí)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(jìn)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(diǎn)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(jī)制。

等時(shí)同步模式

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

• 分布式信號采集
• 信號傳輸
• 程序執(zhí)行

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

借助于恒定總線周期時(shí)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(shí)間。

提供了大量支持等時(shí)同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)提高產(chǎn)量。

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

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運(yùn)轉(zhuǎn)期間可以實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會影響生產(chǎn)的進(jìn)行。選項(xiàng)包括：

• 增加分布式 I/O 節(jié)點(diǎn)（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(yùn)行時(shí)組態(tài)）功能可在設(shè)備運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)設(shè)備擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換，從而降低設(shè)備調(diào)試和重新裝備的時(shí)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?yàn)椴槐匾蛴布M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(dòng)發(fā)送的，即與參數(shù)設(shè)置無關(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”），則該模塊會觸發(fā)一個(gè)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)。

SIMATIC S7-400 可采用具有不同性能級別的各種 CPU：

• CPU 412-1、CPU 412-2 和 CPU 412-2 PN：
  用于中等性能的小型工廠。
• CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP：
  用于具有對編程、處理速度和通信有額外要求的中等規(guī)模工廠。
• CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP：
  在高端性能范圍內(nèi)具有較高要求的工廠。
• CPU 417-4 DP：
  在高端性能范圍內(nèi)具有極嚴(yán)格要求的工廠。
• CPU 412-5H、CPU 414-5H、CPU 416-5H 和 CPU 417-4H：
  用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP：
  用于構(gòu)建故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于具有較高安全要求的工廠。

所有 CPU 裝在帶集成的控制單元和顯示單元的塑料外殼中。 相同的單元具有相同的功能。

前面板上有：

• LED指示燈: 
  用于狀態(tài)和故障指示。
• 波動(dòng)開關(guān)： 
  用于選擇運(yùn)行模式。
• 存儲器卡插槽（擴(kuò)展裝載存儲器）
• 組合 MPI/DP 端口。
• 內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
• 電池插座： 
  用于后備電池的外部供電。

除 CPU 412-1 處理器外，所有 CPU 具有：

• PROFIBUS DP 接口: 
  用于連接分布式 I/O。根據(jù)組態(tài)的不同，也可用于與 OP 或 PG/PC 的通訊。

CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以連接 PROFINET。 每個(gè)模板有一個(gè)雙口的 PROFINET 接口。

高端 CPU 還具有：

• PROFIBUS DP 接口模板備用插槽： 
  用于鏈接其他 DP 網(wǎng)絡(luò)。

此外，CPU 按照其性能進(jìn)行分級：例如RAM、地址區(qū)大小、可裝載塊的數(shù)量以及處理時(shí)間。

• SIMATIC ET 200SP 的 CPU 1510SP F-1 PN，基于 S7-1500 CPU 1511F-1 PN
• 用于采用 ET 200SP 的高性能控制解決方案
• 提高了系統(tǒng)和設(shè)備的可用性
• 支持集中式和分布式配置中的 PROFIsafe
• PROFINET IO 控制器可連接多 64 個(gè) IO 設(shè)備
• PROFINET I-Device，用于連接作為智能 PROFINET 設(shè)備的 CPU（帶 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器）
• 適用于 4 個(gè)控制器的 PROFINET 共享智能設(shè)備
• PROFINET IO IRT 接口，帶集成 3 端口交換機(jī)
• PROFIBUS 上的等時(shí)同步模式
• 具有多種通信方式：
  PG/OP 通信、PROFINET IO 通信、開放式 IE 通信（TCP、ISO-on-TCP 和 UDP）、Web 器和 S7 通信（帶可裝載的函數(shù)塊）
• 可選 PROFIBUS 主站，用于 125 個(gè) PROFIBUS DP 從站（帶 CM DP 模塊 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 組態(tài)控制（選項(xiàng)處理）
• 集成運(yùn)動(dòng)控制功能，用于控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器

注

CPU 的運(yùn)行需要 SIMATIC 存儲卡

總線適配器不在供貨范圍內(nèi)，須單獨(dú)訂購。

CPU 1510SP F-1 PN 是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的入門級 CPU，適用于在分散生產(chǎn)技術(shù)中對處理性能和響應(yīng)速度具有中等要求的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用和故障安全應(yīng)用。CPU 1510SP F-1 PN 可以用作 PROFINET IO 控制器，也可以用作分布式智能設(shè)備 （PROFINET 智能設(shè)備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口的設(shè)計(jì)形式為 3 端口交換機(jī)，這樣就可以在系統(tǒng)中通過端口 1 和 2 建立總線型拓?fù)?，并且也可通過端口 3 來連接編程設(shè)備/PC 或 HMI 設(shè)備。

作為智能設(shè)備使用時(shí)， CPU 1510SP F-1 PN 可實(shí)現(xiàn)在本地對過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式預(yù)處理，并且僅將實(shí)際需要的信息傳輸?shù)缴衔豢刂破?。這種方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

• 減輕中央控制器的工作負(fù)荷
• 縮短對現(xiàn)場重要信號的響應(yīng)時(shí)間
• 數(shù)據(jù)量減少，總線系統(tǒng)上的負(fù)荷降低
• 各單元經(jīng)過預(yù)測試并進(jìn)行平行調(diào)試，設(shè)置更快速
• 由于采用獨(dú)立的機(jī)器單元，提高了可用性和靈活性
• 組態(tài)清晰明了

CPU 1510SP F-1 PN 完全獨(dú)立于中央控制器運(yùn)行。如果發(fā)生故障，CPU 1510SP F-1 PN 仍繼續(xù)運(yùn)行。

按位模塊化的 ET 200SP I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)加上 CPU 1510SP-1 PN，可實(shí)現(xiàn)面向功能的站設(shè)計(jì)。

另外，CPU 還通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，并能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊連接到驅(qū)動(dòng)器。

CPU 1510SP F-1 PN 可直接卡裝到標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上，并具有以下配置：

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 的命令執(zhí)行時(shí)間可低至每個(gè)二進(jìn)制指令 72 ns。
• 大容量工作存儲器：
  150 KB 用于程序，750 KB 用于數(shù)據(jù)
• SIMATIC 存儲卡作為裝載存儲器；
  可具有固件更新、數(shù)據(jù)日志和歸檔等附加功能。
• 可按位進(jìn)行模塊化擴(kuò)展，靈活性高；
  多達(dá) 64 個(gè) I/O 模塊（I/O 模塊、工藝模塊和通信模塊），可任意組合。大 1 m 的站寬度。
• PROFINET IO IRT 接口，帶 3 個(gè)集成交換機(jī)端口：
  • 端口 1 和 2 通過總線適配器來連接（CPU 1510SP F-1 PN 未提供總線適配器，不使用該適配器也可運(yùn)行）。如果需要，需單獨(dú)訂購相應(yīng)的總線適配器（BA 2xRJ45 或 BA 2xFC）。
  • 端口 3 通過集成式 RJ45 接口來連接。
• 集成通信功能：
  • PG/OP 通信
  • PROFINET IO
  • 開放式 IE 通信（TCP、ISO-on-TCP 和 UDP）
  • Web 器
  • S7 通信
  • S7 路由
  • 數(shù)據(jù)記錄路由
• 免維護(hù)數(shù)據(jù)備份（無需電池）
• 用于錯(cuò)誤 (Error)、運(yùn)行狀況 (RUN/Stop)、維護(hù) (MT)、電源 (PWR) 診斷指示燈，以及每個(gè)端口一個(gè)鏈路 LED 指示燈
• 可選標(biāo)簽采用淺灰色或黃色標(biāo)簽條。有兩種材料可供選擇：
  • 標(biāo)簽箔和帶有 500 個(gè)標(biāo)簽條的標(biāo)簽卷，可用熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)進(jìn)行打印
  • 紙 (280 g/m²)，規(guī)格 DIN A4，每張 100 個(gè)標(biāo)簽條，適用于激光打印機(jī)
• ET 200SP CPU 可配有一個(gè)參考 ID 標(biāo)簽。
• 通過總線適配器實(shí)現(xiàn)不同 PROFINET 連接類型
  • 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，BA 2xRJ45 用于通過 RJ45 插頭進(jìn)行連接
  • 對于運(yùn)行期間的機(jī)械負(fù)荷和/或更高的 EMC 要求，可使用 BA 2xFC 來直接連接 PROFINET 電纜
• 在將 AC I/O 模塊或 AI Energy Meter ST 用作第一個(gè) I/O 模塊時(shí)，應(yīng)將深色基本單元用作 ET200SP CPU 后面的第一個(gè)基本單元

供貨范圍

CPU 1510SP F-1 PN（包括器模塊）、24 V DC 連接器和總線適配器端口蓋（總線適配器須單獨(dú)訂購）

• 性能
  • 高速命令處理
  • 高性能網(wǎng)絡(luò)接口：
    CPU 配有 PROFINET IO IRT（3 端口交換機(jī)）作為標(biāo)準(zhǔn)接口。
• 集成技術(shù)
  • 通過標(biāo)準(zhǔn)化的塊 (PLCopen) 連接模擬驅(qū)動(dòng)器和具有 PROFIdrive 功能的驅(qū)動(dòng)器
  • 支持轉(zhuǎn)速控制軸和定位軸以及外部編碼器
  • 精確位置傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)軸之間的同步操作
  • 具有所有 CPU 變量的跟蹤功能，用于實(shí)時(shí)診斷和偶發(fā)故障檢測
  • 全面的控制功能，例如，通過便于組態(tài)的塊自動(dòng)控制參數(shù)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)控制質(zhì)量
• 等時(shí)同步模式
  • 通過恒定總線循環(huán)時(shí)間，將分布式信號采集、信號傳輸和程序執(zhí)行與 PROFIBUS 循環(huán)進(jìn)行同步耦合
• 集成安全功能
  • 通過密碼保護(hù)專有技術(shù)，防止未經(jīng)許可而讀取和修改程序塊
  • 通過復(fù)制保護(hù)，可將具體程序塊與 SIMATIC 存儲卡的序列號綁定：
    只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中后，程序塊才可運(yùn)行。
  • 4 級授權(quán)方式：
    也可以對與 HMI 設(shè)備的通信進(jìn)行限制。
  • 防止操作：
    控制器可以識別工程組態(tài)數(shù)據(jù)的更改和未授權(quán)傳輸。
• 集成式系統(tǒng)診斷
  • 可在 TIA 博途中、HMI 設(shè)備上和 Web 器上顯示系統(tǒng)診斷信息，甚至可顯示來自變頻器的消息，及時(shí) CPU 處于 STOP 模式也進(jìn)行更新。
  • 集成在 CPU 的固件中，無需進(jìn)行特殊組態(tài)。
• 通過集中設(shè)置進(jìn)行組態(tài)控制（選項(xiàng)處理）
  • 可以在控制器中存儲各種硬件組態(tài)：
    在用戶程序中修改組態(tài)（啟動(dòng) OB100）
    組態(tài)結(jié)束時(shí)改裝選件
    可使用占位模塊。
• SIMATIC 存儲卡（CPU 運(yùn)行需要此存儲卡）
  • 用作插入式裝載存儲器，或用于更新固件
  • 也用于存儲附加文檔或 .csv 文件（用于配方和歸檔）
  • 通過用戶程序的系統(tǒng)函數(shù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊以進(jìn)行存儲/讀取
• 數(shù)據(jù)日志（歸檔）和配方
  • 在 SIMATIC 存儲卡上存儲配方和歸檔的 .csv 文件；
    使用 Office 工具或通過 Web 器方便地訪問設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。
  • 通過 Web 瀏覽器或 SD 讀卡器，方便地訪問機(jī)器組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
• 對標(biāo)準(zhǔn)程序部分進(jìn)行編程
  • 使用 STEP 7 Professional V13 SP1 或更高版本進(jìn)行編程
• 對故障安全程序部分進(jìn)行編程
  • 使用選件包“STEP 7 Safety Advanced”對安全相關(guān)程序部分進(jìn)行編程