西门子S7-400模块
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西门子S7-400模块

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产品简介

西门子S7-400模块,SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。

详细介绍

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西门子S7-400模块  详细介绍

SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。

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SIEMENS 上海翰粤自动化系统有限公司

 

 

上海翰粤公司销售以下系列产品:

SIEMENS 可编程控制器
1 SIMATIC S7 系列PLCS7200s71200S7300S7400ET200
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 逻辑控制模块 LOGO230RC230RCO230RCL24RC24RCL
3 SITOP 系列直流电源 24V DC 1.3A2.5A3A5A10A20A40A
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交、直流传动装置
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SIEMENS 数控 伺服
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、伺服驱动  6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128

系统及伺报电机,力矩电机,直线电机,伺服驱动等备件销售。


  概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能强大的 PLC。通过它,可以使用全集成自动化 (TIA),实现*的自动化解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台。它灵活的模块化结构和高度的性能裕量,使 S7-400 比所有其它的 PLC 远为*。

S7-400

S7-400H

S7-400F/FH

ST 70 产品样本:

您也可在产品目录 ST 70 中找到有关 SIMATIC S7-400 的信息:

  应用领域

S7-400

拥有中端到性能的功能强大的 SIMATIC S7-400 PLC。

模块化、无风扇设计,高度的扩展能力,全面的通讯和网络能力,方便实施的分布式结构,以及用户友好的运行处理,使得SIMATIC S7-400是中、高性能应用中满足特别复杂的控制任务的理想的解决方案。

SIMATIC S7-400 的应用领域包括:

多种性能等级的 CPU,具有用户友好功能的全系列模板,可为用户定制实施自动化控制任务。

任务扩展时,可通过使用附加模块随时对控制器进行扩展,并且成本不会太高。

SIMATIC S7-400 是一个通用的控制器:

S7-400H

在自动化技术的许多领域中,有关可用性、自动化系统故障安全的要求一直在提高。在许多领域,设备停机可能造成极为高昂的费用。这里,只有冗余系统才能满足其可用性要求。

SIMATIC S7-400H 所具有的容错性可以满足这些要求。即使在一个或多个故障导致部分控制器失灵时也能继续运行。因此实现了其可用性,这样 SIMATIC S7-400H 及其适合用于以下应用领域:

订货数据

S7-400H 部件订货数据可在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块找到。 

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制,因此不会对人身、环境造成损害。S7-400F/FH 具有两种基本设计:

使用附加标准模块可以创建一个全集成的控制系统,在非安全相关和安全相关任务共存工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

 设计

SIMATIC S7-400有多个型号:

S7-400

S7-400自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,且这些模块均可以独立地组合使用。

一个系统包含下列组件:

根据要求,也可使用下列模块:

扩展

当用户需要在应用中使用一个以上的中央控制器时,可以对S7-400进行扩展:

接线方式

zui长电缆长度

本地链路,配有5-V传输器,通过IM 460-1 和 IM 461-1实现

1.5 m

本地链路,无5-V传输器,通过IM 460-0 和 IM 461-0实现

5 m

通过IM 460-3和IM 461-3进行远程链接

102.25 m

通过IM 460-4和IM 461-4进行远程链接

605 m


通讯

SIMATIC S7-400拥有不同的通信选项:

PROFIBUS DP进行过程通讯

通过S7-400-CPU的集成式PROFIBUS DP接口(可选),可以连接SIMATIC S7-400并将其作为带有PROFIBUS DP接口的主站。

以下均可以连接为PROFIBUS DP上的主站:

尽管配有STEP 7的PG/PC或者OP是总线上的主站,但它们仅使用也部分地通过PROFIBUS DP运行的PG和OP功能。

以下设备可作为从站连接:

使用多点接口 (MPI) 进行数据通讯

多点接口(MPI)是集成于SIMATIC S7-400的CPU内部的一种通信接口。

它用于

使用通信处理机的数据通信(点对点)

使用CP 441通信处理机,可以建立功能强大的点对点连接。

通过 CP(PROFIBUS 或工业以太网)的数据通讯

通过CP 443-x通信处理机,可以将SIMATIC S7-400连接至PROFIBUS和工业以太网总线系统。

例如,可以连接以下设备:

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下部件组成:

zui重要的功能始终采用冗余型设计。

I/O可以组态为常规可用性型和switched型。

常规可用I/O(单边组态)

在单边组态中,I/O模块为单通道设计,仅能由两个中央控制器中的一个来寻址。单边I/O模块可以插接

.

在I/O寻址设备工作正常的情况下,从单边读入的信息始终可以被两个中央控制器使用。在出现故障的情况下,受到影响的中央控制器的I/O模块将会停止工作。

单边组态用于:

增加可用性(倒换型配置)

在switched组态中,I/O模块为单通道设计,但是其寻址工作是由两个中央控制器通过冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模块仅能插接

.

至中央控制器的连接通过PROFIBUS DP实现。此时,switched ET 200M连接至两个子单元上。

I/O 的冗余性

3.1版以及更高版本的操作系统均支持冗余I/O。

冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余I/O可以实现可用性的zui大化,因为这种工作模式能够容忍一个CPU、PROFIBUS或者信号模块出现故障。

配置选项

可进行下列配置:

适宜的 I/O 模块

彼此冗余的模块的类型必须相同,且采用相同的设计(例如,均为集中式或者均为分布式)。插槽不强制规定。不过,出于可用性原因,建议在不同的站中使用。关于可以使用哪些模块,请咨询用户支持部门或者参考相关手册。

FM 和 CP 的冗余

这两种不同的组态都可以以冗余方式使用功能模块(FM)和通信处理机(CP):

此时可以不同方式取得模块的冗余性:

S7-400F/FH

故障安全型S7-400F/FH自动化系统可以根据需求进行不同的组态:

S7-400F的单通道单侧I/O

工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件:

在发生故障的情况下,I/O不可用。故障安全信号模块为被动型。

单通道switched I/O,用于S7-400FH

工厂需要使用故障安全型控制器。对于 CPU 需要容错。需要下列部件:

在CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线出现故障的情况下,控制器仍然保持可用状态。在故障安全信号模块或者ET 200M出现故障的情况下,I/O不再可以使用。故障安全信号模块为被动型。

冗余switched I/O,用于S7-400FH

工厂需要使用故障安全型控制器。在CPU侧和I/O侧,必须实现容错功能。需要下列部件:

CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线、故障安全信号模块或者ET 200M出现故障的情况下,控制器仍然保持可用状态。

在S7-400F/FH自动化系统中也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全型模块在同一个ET 200M中一起使用。

通讯

中央控制器和ET 200M之间与安全相关的通信和标准通信通过PROFIBUS DP实现。通过特别开发的PROFIsafe,可以在标准数据报文中传输带有安全功能的用户数据。无需其它硬件组件(例如安全总线)。必要的软件已经或者作为扩展集成在硬件组件之中,或者作为认证软件块重载至CPU内。

配有绝缘模块时的安全等级

在ET 200M中使用绝缘模块具有以下优点:

安全等级达到 SIL 2 时无需使用隔离模块。

西门子S7-400系列PLC  功能

S7-400

提供有大量功能,支持用户的S7-400编程、调试和维护等工作:

SIMATIC S7-400 符合以下国内和标准:

详情参见"S7-400 自动化系统 S7-400 模块详情"

设计

S7-400系统的实现可以使用模块化设计,并可以简单地忽略插槽规则。S7-400的突出特点是工作稳定可靠,无需风扇,且其中的信号模块支持热插拔。

S7-400设计简洁,使用灵活,操作极为方便:

通讯

CPU和通信处理机支持以下通信类型:

数据通讯

SIMATIC S7-400拥有不同的数据通信机制:

网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。

全局数据(GD)

通过MPI,使用“全局数据通信”服务,联网CPU彼此之间可以循环地交换数据(zui多可达 16 GD 数据包,每个循环中zui大 GD 数据包容量为 64 个字节)。据此,可以实现,例如,某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。如果网络上连接有S7-300,则数据交换的数据包限于zui大22个字节。只能通过 MPI 进行全局数据交换。使用 STEP 7 中的 GD 表执行组态。在分段 CR2 安装架中,两个 CPU 可以通过使用 GD 的 C 总线通讯。

通讯功能

使用系统已经集成的块,可以建立S7/C7伙伴之间的通信服务。

这些服务是:

使用reloadable块,可以建立与S5伙伴和非西门子设备之间的通信服务。

这些服务是:

与全局数据不同的是,对于通信功能,必须为其建立通信连接。

集成到 IT 领域中

借助自动化工程组态,使用S7-400,可以更加方便地接入现代化的信息技术世界。使用插件CP 443-1 Advanced,可以实现以下功能:

S7-400 PROFINET CPU集成有Web服务器。因此,标准Web浏览器可以读出S7-400站中的信息:

Web 服务器之中的安全机制可用,也可使用用户权利并支持 HTTPS 协议。

等时同步模式

使用系统功能“等时同步模式”,可以同步耦合

等时 PROFIBUS 和 PROFINET的循环周期

创建了自动化解决方案,可以以固定间隔时间(常量总线周期时间)捕捉并处理输入和输出信号。同时创建了前后*的部分过程图像。

借助常量总线周期时间和分布式I/O同步信号处理技术,S7-400确保可以精确地重现规定的过程响应时间。

为等时同步模式系统功能提供了极为丰富的支持组件,可以处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域的苛刻任务。

在分布式自动化解决方案中,目前的SIMATIC S7-400开始涉足重要的高速加工处理应用领域,并确保可以获得zui高的精度和可重现性。这意味着可以以稳定的优质产品不断地扩大生产数量。

在运行模式更改硬件组态(运行时组态,CiR)

使用SIMATIC S7-400,在工厂运转期间,无需重新启动设备,就可以实现硬件组态的更改。例如,可以实现以下工作:

CiR,即运行时组态,可以在设备运转期间完成设备的扩展和转换工作,进一步降低了设备调试和加工重组所需要的时间。此外,该系统功能还可以灵活地响应加工工艺的更改(例如,加工工艺的优化),因为没有必要因硬件组态的更改对设备进行重新初始化或者同步等工作。

模块的诊断和过程监视

SIMATIC S7-400的大量输入/输出模块都具有智能功能:

诊断

智能诊断系统可以用来判断模块的信号采集(针对数字量模块)或者模拟量处理(针对模拟模块)是否正工作于*状态。在诊断分析中,必须区分可参数化和非参数化诊断消息:

如果某个诊断消息处于激活状态(例如“无传感器输入”),则模块会发起一个诊断中断(若已经为该诊断消息设置了参数,则仅在相应的参数化过程之后才会产生中断)。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行,并接下来执行相关的诊断中断块(OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号,并且,可以触发针对信号变化的响应。

根据模块类型的不同,可以使用各种不同的诊断消息:

数字量输入/输出模块


诊断报文

可能的故障原因

无传感器输入

  • 传感器输入过载
  • 传感器输入至M之间存在短路

无外部辅助电压

  • 模块无 L+ 电压

无内部辅助电压

  • 模块无 L+ 电压
  • 内部模块保险丝故障

保险丝烧断

  • 内部模块保险丝故障

模块中的参数不正确

  • 传输到模块的参数不正确

时间监控功能已经编址(看门狗)

  • 高电磁干扰
  • 模块故障

EPROM 故障

  • 高电磁干扰
  • 模块故障

RAM 故障

  • 高电磁干扰
  • 模块故障

硬件中断丢失

  • 硬件中断到来的速度超过了CPU的处理能力


模拟量输入模块


诊断报文

可能的故障原因

无外部负载电压

  • 模块无 L+ 负载电压

组态/参数化错误

  • 传输到模块的参数不正确

共模错误

  • 输入(M-)之间的UCM 电压差和测量回路(MANA)的参考电压过高

断路

  • 传感器回路的电阻过高
  • 模块和传感器之间的连接线出现断路
  • 通道未切换(开)

低于测量范围的下限

  • 输入值低于正常范围,可能因故障所至
    • 量程为 4 至 20 mA,1 至 5 伏:
      传感器极性接反;
      量程选择错误
    • 其它量程:
      量程选择错误

高于测量范围的上限

  • 输入值超出量程


模拟量输出模块


诊断报文

可能的故障原因

无外部负载电压

  • 模块无 L+ 负载电压

组态/参数化错误

  • 传输到模块的参数不正确

M 短路

  • 输出过载
  • 输出 QV 至 MANA 短路

断路

  • 执行器电阻过高
  • 模块和执行器之间的连接线出现断路
  • 通道未使用(打开)


硬件中断

通过硬件中断可以监控过程信号,并且,可以触发针对信号变化的响应。

S7-400H

容错通讯

带有容错通信功能的SIMATIC提供了一种新的通信类型,该通信类型具有以下特点:

容错通讯目前由 S7-400H(冗余和非冗余配置)和 PC 所支持。对于 PC 来说,需要使用 Redconnect 软件包(参见“SIMATIC NET 通讯系统”)。

取决于对可用性的需求,可以使用不同的组态选项:

工作模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要附加功能:

冗余原理

S7-400H的工作符合“热备份”模式的主动冗余原理(支持故障发生时的无重启自动切换功能)。根据该原理,在*运行期间,两个子单元都处于工作状态。当故障发生时,未出现故障的设备将独立地接管过程控制。

为了确保平稳的控制接管,必须通过中央控制器链路实现高速、可靠的数据交换。

在控制转移期间,设备自动地使用

这意味着,这两个设备的更新操作始终*一样,并可以在出现故障时独立地继续执行控制功能。

I/O 工作于冗余模式时,其结果将是:

对于无重启切换,必须实现两个子单元的同步。

S7-400H采用“事件驱动同步”技术。

同步操作伴随着导致两个子单元内部状态出现差异的每个事件而进行。这些事件的发生情况例如有:

同步由操作系统自动完成,程序编制期间无需处理。

自检

S7-400H 可执行大量自检。这涉及到以下部分的检测工作:

每个检测到故障都将被报告。

启动时自检

启动时,每个子单元都会完整地执行全部自检功能。

循环工作期间的自检

完整的自检需要多个循环。每个循环仅执行一小部分的自检,因此,施加至物理控制器上的负荷很小。

组态、编程

S7-400H 的编程与 S7-400 相类似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

对 S7-400H 进行编程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O模块的组态

硬件组态时,用户必须通过HW Config明确地指出彼此相互冗余的模块。这仅需指出需要工作于冗余模式的模块和需要作为“冗余伙伴”的第二个模块。在用户程序中,程序编制时使用地址zui低的那个模块。第二个地址对用户来说不可见,无论是冗余还是非冗余I/O,控制部分的编程工作都*相同。与非冗余I/O*的差别是,冗余I/O程序有两个块库中的功能块(RED_IN 和 RED_OUT),且在用户程序的起始和结束部分调用这两个功能块。

自STEP 7 V5.3起,该库作为标准组件已经集成在STEP 7中。

S7-400F/FH

S7-400F/FH 满足下列安全要求:

工作模式

S7-400F/FH的安全功能包含在CPU的F程序中,并且位于故障安全信号模块之内。

信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术实现输出和输入信号的监控。

借助周期性自检、指令检测、程序逻辑检测和程序顺序流检测等方法,CPU可以检测控制器是否工作正常。此外,通过“活跃标志(sign-of-life)”请求,还可以对I/O进行检测。

若判定系统中存在故障,则将该系统切换至安全状态。

F-Runtime 授权

F-Runtime许可证加载至CPU 417-4H之后,S7-400F/FH才能工作。每个S7-400F/FH均需要一个许可证。

编程

S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。使用现场实证过的编程工具,例如STEP 7,创建用于非故障安全工厂区段的用户程序。

S7 F 系统选项软件包

编制安全相关的程序段时,选项软件包“S7 F Systems”*。该软件包含有创建F程序所需要的全部功能和块。PG/PC上加载了以下软件包之后,S7 F系统才能运行:

对于含安全功能的F程序,使用CFC调用F库中的功能块,且这些功能块可能彼此互相调用。使用CFC,可以简化工厂的组态和编程工作,且,可以在整个工厂范围内使用*性表达,从而也简化了验收测试工作。无需借助额外的功具,程序员就可以*专注于编制安全相关的应用程序。

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