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S7-200系列PLC編程器的使用示例

Siemens編程器S7-200系列用在中小型設(shè)備上的自動系統(tǒng)的控制單元，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測，監(jiān)測及控制。
   在這里，和大家一起來討論S7-200幾個使用方面的情況。
 1.步進(jìn)，伺服脈沖定位控制。
  在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有關(guān)運(yùn)動控制是很重要的，下面我們來看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來實(shí)現(xiàn)這   個功能。
  首先，確定使用哪個端口來發(fā)脈沖，如采用Q0.0發(fā)脈沖，則它的控制字為SMB67，脈沖同期為SMW68，脈   沖個數(shù)存放在SMD72中，
  
  下面是控制字節(jié)的說明： 
Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說明 
 SM67.0  SM77.0  PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值 
 SM67.1  SM77.1  PWM更新脈沖寬度值 0=不更新，1=脈沖寬度值 
 SM67.2  SM77.2  PTO更新脈沖數(shù) 0=不更新，1=更新脈沖數(shù) 
 SM67.3  SM77.3  PTO/PWM時間基準(zhǔn)選擇 0=1微秒值，1=1毫秒值 
 SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=異步更新，1=同步更新 
 SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=單段操作，1=多段操作 
 SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式選擇 0=選擇PTO，1=選擇PWM 
 SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允許 0=禁止PTO/PWM，1=允許 
  這樣根據(jù)以上表格，我們得出Q0.0控制字：SMB67為：10000101
采用PTO輸出，微妙級周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個數(shù)都要重新輸入。10000101轉(zhuǎn)化為  16進(jìn)制 為85，有了控制字以后，我們來寫這一段程序：

根據(jù)上面這段程序，我們知道了控制字的使用，同時也知道步進(jìn)電機(jī)的脈沖周期與沖個數(shù)的存放位置（對  Q0.0來說是SMW68與SMD72）。當(dāng)然，VW100與VD102內(nèi)的數(shù)據(jù)不同的話，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動圈數(shù)就不一樣。
   還有一點(diǎn)需要說明得是：M0.0導(dǎo)通---PLC捕捉到上升沿發(fā)動脈沖輸出后，想停止的話，只須改變端口脈沖的 控制字，再啟動PLS即可，程序如下：

2.高速計數(shù)功能。
   西門子S7-200系列PLC具有高速計數(shù)的功能；舉一例子來談?wù)劯咚儆嫈?shù)的用途，我們采用普通電機(jī)來帶動絲桿轉(zhuǎn)動，我們想控制轉(zhuǎn)動距離，怎么來解決這個問題？那么我們可在電機(jī)另一頭與一編碼器聯(lián)接，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，編碼器也隨之轉(zhuǎn)一圈，同時根據(jù)規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數(shù)。當(dāng)然，這些脈沖數(shù)的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計數(shù)來取得這些脈沖，只能通過高速計數(shù)功能了。
   啟動高速計數(shù)功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  復(fù)位有效電平控制位 0=高電平有效， 1=低電平有效 
 SM37.1  SM47.1  啟動有效電平控制位于 0=高電平有效， 1=低電平有效 
 SM37.2  SM47.2  正交計數(shù)器速率選擇 0=4X計數(shù)率， 1=1X計數(shù)率 
 SM37.3  SM47.3  計數(shù)方向控制位 0=減計數(shù)， 1=正計數(shù) 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中寫入計數(shù)方向 0=不更新， 1=更新計數(shù)方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中寫入預(yù)置值 0=不更新， 1=更新預(yù)置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中寫入當(dāng)前值 0=不更新， 1=更新當(dāng)前值 
 SM37.7  SM47.7  HSC允許 0=禁止HSC， 1=允許HSC 

  參照上面的表格，我們選擇HSC1高速計數(shù)器，控制字為SMB47，現(xiàn)在我們啟動高速計數(shù)器HSC1，選擇為增計數(shù)，更新計數(shù)方向，重新設(shè)置值，更新當(dāng)前值：這樣的話，HSC1的啟動控制高為：11111000轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為 F8，將啟動計數(shù)器時當(dāng)前值存放在SMD48中，將預(yù)存置放在SMD52中，具體的程序 如下：

同樣的，如果計數(shù)器在工作狀態(tài)下想停止計數(shù)器，也必須改變它的控制字后，啟動HSC具體程序 如下：

３． PID回路控制功能。
  西門子S7-200系列PLC的PID控制相當(dāng)?shù)暮唵?，可以通過micro/win軟件的一個向?qū)С绦?，按照提?span>,一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個參數(shù)的具體意義：P為增益項，Ｐ越大，響應(yīng)起就快，在調(diào)節(jié)流量閥時：設(shè)定流量為50%，當(dāng)目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會馬上會關(guān)閉，而不會控制在某一區(qū)域。這就是增益項太大引起。在調(diào)節(jié)的過程中應(yīng)該先將P值調(diào)節(jié)比較適當(dāng)了，再去調(diào)節(jié)I值，它為積分項，是在控制器回路中控制對當(dāng)前值與設(shè)定值相等的偏差范圍。D為微分項，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。
  在現(xiàn)場的PID參數(shù)的調(diào)整過程中，針對西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數(shù)組，具體而言就是當(dāng)目前距離設(shè)定值差距較大時，采用P值較大的一套PID參數(shù)，如果當(dāng)前值快接近設(shè)定值范圍時，采用P值較小的一套PID參數(shù)。

S7-200PLC四則運(yùn)算指令介紹

表4-20  四則運(yùn)算指令

名稱	指令格式 （語句表）	功能	操作數(shù)尋址范圍
加法指令	+I IN1，OUT	兩個16位帶符號整數(shù)相加，得到一個16位帶符號整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1+OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1+IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是AIW和常數(shù)
	+D IN1，IN2	兩個32位帶符號整數(shù)相加，得到一個32位帶符號整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1+OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1+IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是HC和常數(shù)
	+R IN1，OUT	兩個32位實(shí)數(shù)相加，得到一個32位實(shí)數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1+OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1+IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以常數(shù)
減法指令	-I IN1，OUT	兩個16位帶符號整數(shù)相減，得到一個16位帶符號整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：OUT-IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1-IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是AIW和常數(shù)
	-D IN1，OUT	兩個32位帶符號整數(shù)相減，得到一個32位帶符號整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：OUT-IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1-IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是HC和常數(shù)
	-R IN1，OUT	兩個32位實(shí)數(shù)相加，得到一個32位實(shí)數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：OUT-IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1-IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以常數(shù)
乘法指令	*I IN1，OUT	兩個16位符號整數(shù)相乘，得到一個16整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是AIW和常數(shù)
	MUL IN1，OUT	兩個16位帶符號整數(shù)相乘，得到一個32位帶符號整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD和常數(shù) OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD
	*D IN1，OUT	兩個32位帶符號整數(shù)相乘，得到一個32位帶符號整數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是HC和常數(shù)
	*R IN1，OUT	兩個32位實(shí)數(shù)相乘，得到一個32位實(shí)數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中為：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是常數(shù)
除法指令	/I IN1，OUT	兩個16位帶符號整數(shù)相除，得到一個16位帶符號整數(shù)商，不保留余數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是AIW和常數(shù)
	DIV IN1，OUT	兩個16位帶符號整數(shù)相除，得到一個32位結(jié)果，其中低16位為商，高16位為結(jié)果。 執(zhí)行結(jié)果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD和常數(shù) OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD
	/D IN1，OUT	兩個32位帶符號整數(shù)相除，得到一個32位整數(shù)商，不保留余數(shù)。 執(zhí)行結(jié)果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是HC和常數(shù)
	/R IN1，OUT	兩個32位實(shí)數(shù)相除，得到一個32位實(shí)數(shù)商。 執(zhí)行結(jié)果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中為：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2還可以是常數(shù)
數(shù)學(xué)函數(shù)指令	SQRT IN，OUT	把一個32位實(shí)數(shù)（IN）開平方，得到32位實(shí)數(shù)結(jié)果（OUT）	IN，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN還可以是常數(shù)
	LN IN，OUT	對一個32位實(shí)數(shù)（IN）取自然對數(shù)，得到32位實(shí)數(shù)結(jié)果（OUT）
	EXP IN，OUT	對一個32位實(shí)數(shù)（IN）取以e為底數(shù)的指數(shù)，得到32位實(shí)數(shù)結(jié)果（OUT）
	SIN IN，OUT	分別對一個32位實(shí)數(shù)弧度值（IN）取正弦、余弦、正切，得到32位實(shí)數(shù)結(jié)果（OUT）
	COS IN，OUT
	TAN IN，OUT
增減指令	INCB OUT	將字節(jié)無符號輸入數(shù)加1 執(zhí)行結(jié)果：OUT+1=OUT（在LAD和FBD中為：IN+1=OUT）	IN，OUT：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD IN還可以是常數(shù)
	DECB OUT	將字節(jié)無符號輸入數(shù)減1 執(zhí)行結(jié)果：OUT-1=OUT（在LAD和FBD中為：IN-1=OUT）
	INCW OUT	將字（16位）有符號輸入數(shù)加1 執(zhí)行結(jié)果：OUT+1=OUT（在LAD和FBD中為：IN+1=OUT）	IN，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN還可以是AIW和常數(shù)
	DECW OUT	將字（16位）有符號輸入數(shù)減1 執(zhí)行結(jié)果：OUT-1=OUT（在LAD和FBD中為：IN-1=OUT）
	INCD OUT	將雙字（32位）有符號輸入數(shù)加1 執(zhí)行結(jié)果：OUT+1=OUT（在LAD和FBD中為：IN+1=OUT）	IN，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN還可以是HC和常數(shù)
	DECD OUT	將字（32位）有符號輸入數(shù)減1 執(zhí)行結(jié)果：OUT-1=OUT（在LAD和FBD中為：IN-1=OUT）

6ES7-468-1BB50-0AA0 Monitor V6.2帶25個客戶機(jī) 6AV6 371-1DN07-0DX0 WINCC Option Data 6ES7-468-1BB50-0AA0

SINAMICS S120 驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書（一）

S120 V/f控制模式介紹

SIMATIC ET 200S 故障安全型 CPU：

• SIMATIC IM 151-7 F-CPU
• SIMATIC IM 151-8 F PN/DP CPU
• SIPLUS 型號
  • 用于 SIMATIC ET 200S、帶有集成故障安全 CPU 的接口模塊
  • 帶 DP/MPI 接口
  • 用于構(gòu)建故障安全型自動化系統(tǒng)，提高工廠的安全性
  • 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) IEC 61508、IEC 62061 的標(biāo)定，高可符合 SIL 3 安全要求；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 13849.1 的規(guī)定，可符合 PL e 的安全要求。
  • 故障安全 I/O 模塊可通過 DP 主站模塊 (PROFIsafe) 連接在分布式配置中
  • ET200S PROFIsafe 的安全保護(hù) I/O 模塊可以集中連接。
  • 支持沒有安全保護(hù)功能的標(biāo)準(zhǔn)模塊

IM 151-7 F-CPU接口模塊包括:

• 微處理器; 每條二進(jìn)制指令的處理時間為100 ns
• 128 KB RAM
• 可以進(jìn)行高度的模塊化擴(kuò)展, 因而具有大的靈活性; 在必要的時候,多可以混合連接 63個 I/O 模塊 (電源模塊, 電子模塊, 工藝模塊和 電動機(jī)起動器模塊)
• 組合的多點(diǎn)接口 PG, OP/DP, 通過 RS 485 (銅質(zhì)的 9-針 sub-D 插座) 可配置為 DP 的從站或 MPI
• 為了保護(hù)應(yīng)用程序不致被沒有授權(quán)的人員訪問,設(shè)有密碼
• 診斷緩沖器,可以存儲 100 個先前發(fā)生的故障和運(yùn)行中斷事件
• SIMATIC MMC
  • 沒有電池, 無須進(jìn)行數(shù)據(jù)備份的維護(hù)工作
  • 程序備份 (裝載存儲器)
  • 通過MMC可以進(jìn)行微程序(軟件)的刷新
  • MMC卡上裝有外部裝載存儲器
• 通過MMC進(jìn)行軟件的刷新
• 設(shè)有硬件時鐘; 可以提供CPU的診斷信息幀,并記錄日期和時間
• 集成的通訊功能:
  • 編程器/OP 通訊
  • PROFIBUS DP 從站/MP
• 作為器的基本通訊功能 (利用 I-Put/I-Get, S7-CPUs 通過PROFIBUS總線從IM 151-7 F CPU接口模塊訪問數(shù)據(jù) )
• TeleService(遠(yuǎn)程)

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(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；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(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 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(shí)現(xiàn)?？墒褂?STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機(jī)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(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(shí)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(yùn)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(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)量的同時提高產(chǎn)量。

在運(yùn)行模式下更改硬件組態(tài)（運(yùn)行時組態(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(jìn)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(jìn)行進(jìn)行比較。

S7-400H

容錯通信

進(jìn)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(jìn)行。
• 操作簡便；
  高可用性對用戶來說并不是透明的?？梢圆⒔?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(jìn)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(yùn)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(dú)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(shí)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(dú)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(yùn)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(jìn)行比較并提供給用戶以作為用于進(jìn)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(jìn)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(yùn)行。在線進(jìn)行修復(fù)之后，將再次對兩個模塊尋址。

同步

為了實(shí)現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對兩個子單元進(jìn)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(jìn)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(shí)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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(yàn)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S7-400PLC 6ES7407-0KA02-0AA0

CPU 317-2 DP 具有大容量程序存儲器.它可用于集中式I/O結(jié)構(gòu)，也適用于分布式自動化結(jié)構(gòu)。例如，可在生產(chǎn)線上作為一個中央控制器使用，或作為機(jī)床控制器使用。

它可以佳地使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用S7-GRAPH進(jìn)行順序控制編程

另外，CPU 為采用軟件來實(shí)現(xiàn)一些簡單的工藝任務(wù)提供了一個理想的平臺，例如：

• 簡單的運(yùn)動控制
• 使用 STEP 7 塊或運(yùn)行軟件“標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制” 來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的解決方案

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展過程診斷。

CPU 317-2 DP 安裝有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約為 25 ns，每條浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行指令約為 160ns。CPU 317-2 DP 具有極高的字指令、雙字指令和 32 位定點(diǎn)數(shù)指令處理速度。
• 1 MB 工作存儲器（相當(dāng)于約 340 K 指令）；
  與程序組件執(zhí)行相關(guān)的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 32 個模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI/DP 組合接口；
  個 MPI/DP 集成接口多可以同時建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 32 條連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。通過MPI和“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”可以對32個CPU進(jìn)行簡單組網(wǎng)。
  該接口可以從 MPI 接口重新設(shè)置為 DP 接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運(yùn)行。
• PROFIBUS DP 接口:
  CPU 317-2 DP 第2個內(nèi)置接口是一個純粹的 PROFIBUS DP 接口，可用作 DP 主站或 DP 從站?？梢越M建一個高速的、易于處理的分布式自動化結(jié)構(gòu)。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程)。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運(yùn)行．
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
  限制:兩個接口不能同時作為從站來運(yùn)行。

CPU 319-3 PN/DP是快速的S7-300 CPU,具有大容量程序存儲器.除了用于集中式I/O外，還可用于分布式自動化結(jié)構(gòu)中。例如，用于生產(chǎn)線上的集中控制器或具有高速處理的機(jī)床控制器。

其程序框架特別適用于使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用 S7-GRAPH 進(jìn)行順序控制編程

因此，該CPU特別適用于通過軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)功能任務(wù)，例如：

• 用Easy Motion Control實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制
• 用STEP 7塊或標(biāo)準(zhǔn)／模塊化PID控制實(shí)時軟件解決閉環(huán)控制任務(wù)

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 加強(qiáng)過程診斷能力。

通過CPU內(nèi)置的通訊設(shè)備，無需其它組件即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化解決方案．

CPU 319-3 PN/DP 裝配有：

• 通過附加的ERTEC 400 ASIC實(shí)現(xiàn)多處理器系統(tǒng)，滿足PROFINET通訊
• 極高的處理性能和通訊性能
• 2 MB RAM(可存儲約 680 K 條指令)；
  通過擴(kuò)展RAM執(zhí)行用戶程序，可以顯著提高用戶程序的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 32 個模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI/DP 組合接口；
  第1個內(nèi)置 DP 接口可以多同時建立 32 個與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  MPI 可以通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”與多32個CPU組建簡單的網(wǎng)絡(luò)。
  該接口可從MPI接口重新設(shè)置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• DP 接口；
  第2個內(nèi)置 DP 接口可以多同時建立 32 個與 S7-300/400 或與 PG、PC、OP 的連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  DP接口可作為DP主站或DP從站使用。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運(yùn)行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• 以太網(wǎng)接口；
  CPU 319-3 PN/DP 的第 3 個集成接口是一個基于以太網(wǎng) TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機(jī)。它支持下列協(xié)議：
  • S7通訊用于在SIMATIC控制器間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊
  • PG/OP 通訊，用于通過 STEP 7 進(jìn)行編程、調(diào)試和診斷
  • 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊
  • 在PROFINET上實(shí)現(xiàn)開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊
  • SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設(shè)備進(jìn)行通訊

CP443-5 擴(kuò)展通信處理器是 PROFIBUS 總線系統(tǒng)的 SIMATIC S7-400 所需的模塊。

它減輕了 CPU 的通信任務(wù)，并可進(jìn)行進(jìn)一步的附加連接。

通過通信模塊實(shí)現(xiàn)的 S7-400 通信選項：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充當(dāng) PROFIBUS-DP 主站
• 與編程部件、操作器接口系統(tǒng)的通信
• 與其他 SIMATIC S7 系統(tǒng)進(jìn)行通信。
• 與 SIMATIC S5 可編程控制器的通信；
• 可運(yùn)行的的 CP 數(shù)目取決于所使用的 CPU 的性能范圍和通信。

Functions