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S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能為強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化 (TIA) 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),其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲(chǔ)備。
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力,并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能,可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu),用戶操作十分方便,因此成為中端到高端性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。
SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括:
由于具有多種性能等級(jí)的 CPU,并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊,用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動(dòng)化任務(wù)。
任務(wù)擴(kuò)展時(shí),可通過附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展,成本不會(huì)很高。
SIMATIC S7-400 是一種通用控制器:
在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中,對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的可用性(從而故障安全性)的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中,設(shè)備停機(jī)會(huì)產(chǎn)生極高的成本。此時(shí),只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。
容錯(cuò)型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí),也能繼續(xù)運(yùn)行。通過以這種方式實(shí)現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域:
訂貨數(shù)據(jù)
關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù),請(qǐng)參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對(duì)立即停機(jī)不會(huì)給人員或環(huán)境帶來危險(xiǎn)的過程進(jìn)行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì):
通過另外使用標(biāo)準(zhǔn)模塊,可以建立一個(gè)全集成控制系統(tǒng),可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用。可以使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。
SIMATIC S7-400 有多個(gè)型號(hào):
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,這些模塊可進(jìn)行各種組合。
系統(tǒng)包含下列組件:
根據(jù)具體要求,也可使用下列模塊:
擴(kuò)展
若用戶需要在應(yīng)用中使用一個(gè)以上中央控制器時(shí),則可以對(duì) S7-400 進(jìn)行擴(kuò)展:
連接類型 |
大(總)電纜長(zhǎng)度 |
本地鏈路,具有 5-V 電源,通過 IM 460-1 和 IM 461-1 實(shí)現(xiàn) |
1.5 m |
本地鏈路,無 5-V 電源,通過 IM 460-0 和 IM 461-0 實(shí)現(xiàn) |
5 m |
遠(yuǎn)程鏈路,通過 IM 460-3 和 IM 461-3 實(shí)現(xiàn) |
102.25 m |
遠(yuǎn)程鏈路,通過 IM 460-4 和 IM 461-4 實(shí)現(xiàn) |
605 m |
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項(xiàng):
通過 PROFIBUS DP 進(jìn)行過程通信
通過 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可選),可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。
以下設(shè)備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進(jìn)行連接:
雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站,但它們僅使用也部分通過PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG 和 OP 功能。
以下設(shè)備可作為從站連接:
通過多點(diǎn)接口 (MPI) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
多點(diǎn)接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于:
通過 CP 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信(點(diǎn)到點(diǎn))
通過 CP 441 通信處理器,可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
通過 CP(PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng))實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
通過 CP 443-x 通信處理器,可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
例如包括:
SIMATIC S7-400H 包括以下組件:
中央功能采用冗余設(shè)計(jì)。可將 I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。
通常可用的 I/O(單側(cè)配置)
在單側(cè)配置中,I/O 模塊具有單通道設(shè)計(jì),僅由兩個(gè)中央控制器中的一個(gè)來尋址。單側(cè) I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴(kuò)展單元/分布式 I/O 設(shè)備中。
在 I/O 尋址設(shè)備工作正常的情況下,從單側(cè)讀入的信息始終提供給兩個(gè)中央控制器。發(fā)生故障時(shí),受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
單側(cè)配置用于:
高可用性(切換式配置)
在切換式配置中,I/O 模塊采用單通道設(shè)計(jì),但它們將由兩個(gè)中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中。
通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
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)高程度的可用性,因?yàn)橥ㄟ^這種方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號(hào)模塊出現(xiàn)故障。
可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)以下配置:
適宜的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類型和設(shè)計(jì)形式(例如,均為集中式或均為分布式)。不對(duì)插槽進(jìn)行規(guī)定。不過,出于可用性原因,建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊,請(qǐng)咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關(guān)手冊(cè)。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用:
此時(shí)可以不同方式實(shí)現(xiàn)模塊冗余:
故障安全型 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)需求進(jìn)行不同配置:
單通道、單側(cè) I/O,用于 S7-400F
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:
發(fā)生故障時(shí),I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
單通道、切換式 I/O,用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)需要有容錯(cuò)功能。需要下列部件:
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障,控制器仍保持可用。在故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí),I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
冗余、切換式 I/O,用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需要容錯(cuò)功能。需要下列部件:
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí),控制器仍保持可用。
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)備不能與故障安全模塊在同一個(gè) ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關(guān)通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)的。通過專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe,可在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳輸與安全功能相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。無需附加的硬件組件,如專用安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中,也可作為經(jīng)過認(rèn)證的軟件塊裝載到 CPU 中。
帶有隔離模塊的安全等級(jí)
在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優(yōu)點(diǎn):
若需要取得安全等級(jí) SIL 2,則無需使用隔離模塊。
可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”對(duì) S7-400(包括 CPU)的性能和響應(yīng)進(jìn)行編程,如:
中央控制器與故障安全 ET 200 模塊之間的安全通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通過特別開發(fā)的 PROFIBUS profile 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)。
F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號(hào)模塊中。
信號(hào)模塊采用差異分析方法和測(cè)試信號(hào)注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出和輸入信號(hào)的監(jiān)控。
借助周期性自檢、指令檢測(cè)、程序邏輯檢測(cè)和程序順序流檢測(cè)等方法,CPU可以檢測(cè)控制器是否工作正常。此外,通過“活躍標(biāo)志(sign-of-life)”請(qǐng)求,還可以對(duì)I/O進(jìn)行檢測(cè)。
若判定系統(tǒng)中存在故障,則將該系統(tǒng)切換至安全狀態(tài)。
CPU 414F-3 PN/DP 的運(yùn)行不需要 F 運(yùn)行版授權(quán)。
CPU 414F-3 PN/DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同. 使用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證過的編程工具,例如STEP 7,創(chuàng)建用于非故障安全工廠區(qū)段的用戶程序。
選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)
STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對(duì)與安全型程序段進(jìn)行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。
具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式進(jìn)行連接,或利用 F 功能庫中的特殊功能數(shù)據(jù)塊進(jìn)行連接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系統(tǒng)的統(tǒng)一表示,因而簡(jiǎn)化系統(tǒng)的組態(tài)和編程以及驗(yàn)收測(cè)試。無需借助額外的功具,程序員就可以完全專注于編制安全相關(guān)的應(yīng)用程序。
CPU 412-5H 擁有:
設(shè)計(jì)以用戶任務(wù)為中心,提供機(jī)器調(diào)試提示
用戶可通過圖形畫面快速而方便地組態(tài)機(jī)器
通過圖形視圖來監(jiān)控?cái)?shù)字量輸入/輸出和其它控制信號(hào)
跟蹤功能用于監(jiān)控變頻器和電機(jī)狀態(tài)
各種性能級(jí)別的 CPU 可用于 SIMATIC S7-300。除標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 外,還可以使用緊湊型 CPU。
還提供了 T-CPU 和故障安全 CPU。
提供了以下標(biāo)準(zhǔn) CPU
提供有以下緊湊型 CPU:
提供了以下技術(shù) CPU
提供有以下故障安全型 CPU:
所有 CPU 均具有堅(jiān)固、緊湊的塑料機(jī)殼。在前面板上的部件有:
CPU 還具有以下配置:
SIMATIC S7-300 CPU 具有高性能、所需空間小以及小的維護(hù)成本,因此提高了性價(jià)比。
使用STEP7中的 LAD、FBD STL 對(duì) CPU 進(jìn)行編程??梢允褂孟铝芯幊坦ぞ撸篠TEP 7 Basis 和 STEP 7 Professional。
可以運(yùn)行 CPU 314 的工程與組態(tài)工具(例如,S7-GRAPH、S7-HiGraph、SCL、CFC 或 SFC)。
標(biāo)準(zhǔn)型CPU
對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 進(jìn)行編程時(shí)需要 STEP 7 V5.2+SP1 以上的軟件。
緊湊型 CPU
對(duì)緊湊型 CPU 進(jìn)行編程時(shí)需要 STEP 7 V5.3+SP2 以上的軟件。老版本的STEP 7需要升級(jí)。
SIMATIC PM 1507 單相負(fù)載電源(PM = 電源模塊)具有輸入電壓范圍自動(dòng)選擇功能。其設(shè)計(jì)和功能非常適用于 SIMATIC S7-1500 PLC。它為 S7-1500 系統(tǒng)組件(例如,CPU、系統(tǒng)電源(PS)、輸入和輸出模塊的 I/O 電路等)供電;必須時(shí),也可以向傳感器和執(zhí)行器提供 24 VDC 電源。
SIMATIC HMI 基本面板與面板和多功能面板產(chǎn)品系列的現(xiàn)有觸摸設(shè)備安裝兼容。
使用工程組態(tài)軟件 SIMATIC WinCC Basic/Comfort/Professional 或 SIMATIC STEP 7 Basic/Professional(帶集成的 WinCC Basic)進(jìn)行組態(tài)。