S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調試和維護：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數分配
• 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
• 系統(tǒng)功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內和國際標準：

• CE 標志
• UL 認證
• CSA 認證 或 cULus 認證
• FM 認證
• ATEX 認證
• C-Tick、EMC 標記，適用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 船級社的船用認證
  • 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）

有關詳細信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統(tǒng) S7-400 模塊技術規(guī)格》。

設計

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

S7-400 設計簡潔，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
• 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接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應該嵌入到模塊內并通過蓋板來保護。
• 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)行級調用過程通信
• 數據通信；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間
  進行數據交換。數據通信可循環(huán)進行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調用。

數據通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數據通信機制：

• 通過全局數據通信 (GD) 實現聯網的 CPU 之間的數據包循環(huán)交換。
• 通過通信功能進行事件驅動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現網絡連接。

全局數據 (GD)

通過 MPI 以及“全局數據通信”，聯網的 CPU 可以相互循環(huán)交換數據（多可達 16 個 GD 數據包，每個循環(huán)的大 GD 數據包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數據/位存儲器/過程映像。若網絡上連接有 S7-300，則數據交換限制為大 22 字節(jié)。全局數據通信可通過 MPI 來實現?？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備之間的通信。

這些包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網進行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網進行的標準通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網進行的開放式用戶通信）。

與全局數據不同的是，必須建立通信連接才能實現通信功能。

集成到 IT 環(huán)境中

通過 S7-400，可方便地將現代 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。
• 使用標準瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調用，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，可進行遠程編程，甚至可通過電話網（如ISDN）。

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

• CPU 常規(guī)信息
• 診斷緩沖區(qū)的內容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關工業(yè)以太網的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點拓撲
• 通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數據和用戶數據

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

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：

• 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 可確保精確重現定義的的過程響應時間。

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域內的要求苛刻的任務。

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用領域，并可實現高精度和可重現性。這意味著可在提供佳且恒定的質量的同時提高產量。

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，在工廠運轉期間可以實現硬件組態(tài)的更改，不會影響生產的進行。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置參數。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設備運行期間實現設備擴展和轉換，從而降低設備調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)分可參數化和不可參數化的診斷消息：

• 可參數化的診斷消息：
  僅當通過適當參數設置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
• 不可參數化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數設置無關。

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置了參數，則僅在相應的參數設置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (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。

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：
  在高端性能范圍內具有較高要求的工廠。
• CPU 417-4 DP：
  在高端性能范圍內具有極嚴格要求的工廠。
• 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：
  用于構建故障安全型自動化系統(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。
• 波動開關： 
  用于選擇運行模式。
• 存儲器卡插槽（擴展裝載存儲器）
• 組合 MPI/DP 端口。
• 內置 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。 每個模板有一個雙口的 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 網絡。

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

• 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 IO 設備
• PROFINET I-Device，用于連接作為智能 PROFINET 設備的 CPU（帶 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器）
• 適用于 4 個控制器的 PROFINET 共享智能設備
• PROFINET IO IRT 接口，帶集成 3 端口交換機
• PROFIBUS 上的等時同步模式
• 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（帶可裝載的函數塊）
• 可選 PROFIBUS 主站，用于 125 個 PROFIBUS DP 從站（帶 CM DP 模塊 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 組態(tài)控制（選項處理）
• 集成運動控制功能，用于控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器

注

CPU 的運行需要 SIMATIC 存儲卡

總線適配器不在供貨范圍內，須單獨訂購。

CPU 1510SP F-1 PN 是經濟實用的入門級 CPU，適用于在分散生產技術中對處理性能和響應速度具有中等要求的標準應用和故障安全應用。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備 （PROFINET 智能設備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口的設計形式為 3 端口交換機，這樣就可以在系統(tǒng)中通過端口 1 和 2 建立總線型拓撲，并且也可通過端口 3 來連接編程設備/PC 或 HMI 設備。

作為智能設備使用時， CPU 1510SP F-1 PN 可實現在本地對過程數據進行分布式預處理，并且僅將實際需要的信息傳輸到上位控制器。這種方式有以下優(yōu)點：

• 減輕中央控制器的工作負荷
• 縮短對現場重要信號的響應時間
• 數據量減少，總線系統(tǒng)上的負荷降低
• 各單元經過預測試并進行平行調試，設置更快速
• 由于采用獨立的機器單元，提高了可用性和靈活性
• 組態(tài)清晰明了

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

按位模塊化的 ET 200SP I/O 系統(tǒng)設計加上 CPU 1510SP-1 PN，可實現面向功能的站設計。

另外，CPU 還通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，并能夠通過標準化 PLC-open 塊連接到驅動器。

CPU 1510SP F-1 PN 可直接卡裝到標準安裝導軌上，并具有以下配置：

• 功能強大的處理器：
  CPU 的命令執(zhí)行時間可低至每個二進制指令 72 ns。
• 大容量工作存儲器：
  150 KB 用于程序，750 KB 用于數據
• SIMATIC 存儲卡作為裝載存儲器；
  可具有固件更新、數據日志和歸檔等附加功能。
• 可按位進行模塊化擴展，靈活性高；
  多達 64 個 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 個集成交換機端口：
  • 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行）。如果需要，需單獨訂購相應的總線適配器（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
  • 數據記錄路由
• 免維護數據備份（無需電池）
• 用于錯誤 (Error)、運行狀況 (RUN/Stop)、維護 (MT)、電源 (PWR) 診斷指示燈，以及每個端口一個鏈路 LED 指示燈
• 可選標簽采用淺灰色或黃色標簽條。有兩種材料可供選擇：
  • 標簽箔和帶有 500 個標簽條的標簽卷，可用熱轉印打印機進行打印
  • 紙 (280 g/m²)，規(guī)格 DIN A4，每張 100 個標簽條，適用于激光打印機
• ET 200SP CPU 可配有一個參考 ID 標簽。
• 通過總線適配器實現不同 PROFINET 連接類型
  • 在標準環(huán)境條件下，BA 2xRJ45 用于通過 RJ45 插頭進行連接
  • 對于運行期間的機械負荷和/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 I/O 模塊時，應將深色基本單元用作 ET200SP CPU 后面的第一個基本單元

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（總線適配器須單獨訂購）

• 性能
  • 高速命令處理
  • 高性能網絡接口：
    CPU 配有 PROFINET IO IRT（3 端口交換機）作為標準接口。
• 集成技術
  • 通過標準化的塊 (PLCopen) 連接模擬驅動器和具有 PROFIdrive 功能的驅動器
  • 支持轉速控制軸和定位軸以及外部編碼器
  • 精確位置傳動可實現軸之間的同步操作
  • 具有所有 CPU 變量的跟蹤功能，用于實時診斷和偶發(fā)故障檢測
  • 全面的控制功能，例如，通過便于組態(tài)的塊自動控制參數以實現優(yōu)控制質量
• 等時同步模式
  • 通過恒定總線循環(huán)時間，將分布式信號采集、信號傳輸和程序執(zhí)行與 PROFIBUS 循環(huán)進行同步耦合
• 集成安全功能
  • 通過密碼保護專有技術，防止未經許可而讀取和修改程序塊
  • 通過復制保護，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，程序塊才可運行。
  • 4 級授權方式：
    也可以對與 HMI 設備的通信進行限制。
  • 防止操作：
    控制器可以識別工程組態(tài)數據的更改和未授權傳輸。
• 集成式系統(tǒng)診斷
  • 可在 TIA 博途中、HMI 設備上和 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 CPU 處于 STOP 模式也進行更新。
  • 集成在 CPU 的固件中，無需進行特殊組態(tài)。
• 通過集中設置進行組態(tài)控制（選項處理）
  • 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 OB100）
    組態(tài)結束時改裝選件
    可使用占位模塊。
• SIMATIC 存儲卡（CPU 運行需要此存儲卡）
  • 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)函數創(chuàng)建數據塊以進行存儲/讀取
• 數據日志（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 器方便地訪問設備運行數據。
  • 通過 Web 瀏覽器或 SD 讀卡器，方便地訪問機器組態(tài)數據（與控制器之間的雙向數據交換）
• 對標準程序部分進行編程
  • 使用 STEP 7 Professional V13 SP1 或更高版本進行編程
• 對故障安全程序部分進行編程
  • 使用選件包“STEP 7 Safety Advanced”對安全相關程序部分進行編程