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SIMATIC S7-400F/FH 故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)可使用在對安全要求很高設(shè)備中。 它控制著各種過程，如果直接停機(jī)，這些過程也不會(huì)對人員或環(huán)境構(gòu)成威脅。 S7–400 F/FH 有兩種基本型號(hào)：

• S7-400F: 
  故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)。 如果在控制系統(tǒng)中發(fā)生出錯(cuò)，生產(chǎn)過程就轉(zhuǎn)移到安全狀態(tài)，并中斷。
• S7-400FH: 
  故障安全型和故障容錯(cuò)型自動(dòng)化系統(tǒng)。 如果在某個(gè)控制系統(tǒng)中發(fā)生出錯(cuò)，則冗余控制機(jī)構(gòu)被激活，使得生產(chǎn)過程繼續(xù)下去。

使用其它的標(biāo)準(zhǔn)模塊，可是使其建立一個(gè)對故障安全和非故障安全都能進(jìn)行控制的全集成控制系統(tǒng)。 使用相同的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和編程。

S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行不同的組態(tài)：

S7-400F的單通道單側(cè)I/O

此系統(tǒng)需要一個(gè)故障安全的 PLC。 但是不一定是容錯(cuò)的。 需要下列部件：

• 1 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，帶 F 運(yùn)行授權(quán)
• 1 條 PROFIBUS-DP 線路
• ET 200M ，帶 IM 153-2
• 無冗余設(shè)計(jì)的故障安全信號(hào)模塊

當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以訪問 I/O。 故障安全信號(hào)模塊鈍化。

單通道，S7-400FH 有可切換的 I/O

此系統(tǒng)需要一個(gè)故障安全的 PLC。 對于 CPU 需要容錯(cuò)。 需要下列部件：

• 2 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，帶 F 運(yùn)行授權(quán)
• 2 條 PROFIBUS-DP 線路
• 1 個(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2 (冗余)。
• 無冗余設(shè)計(jì)的故障安全信號(hào)模塊

當(dāng)一個(gè) CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS-DP 發(fā)生故障時(shí)，PLC 可繼續(xù)工作。 當(dāng)故障安全信號(hào)模塊或者 ET 200M 發(fā)生故障時(shí)，I/O 不再使用。 故障安全信號(hào)模塊鈍化。

S7-400FH 有冗余切換的 I/O

此系統(tǒng)需要一個(gè)故障安全的 PLC。 CPU 和 I/O 需要是容錯(cuò)的。需要下列部件：

• 2 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，帶 F 運(yùn)行授權(quán)
• 2 條 PROFIBUS-DP 線路
• 2 個(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2 (冗余)。
• 冗余設(shè)計(jì)的故障安全信號(hào)模塊

如果CPU、IM 153-2、PROFIBUS-DP、故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 發(fā)生故障，此 PLC 繼續(xù)可用。

在S7-400F/FH自動(dòng)化系統(tǒng)中也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模板。 但是不能與ET 200M一起使用。

通訊

中央控制器和ET200M之間通過PROFIBUS DP進(jìn)行故障安全通訊和標(biāo)準(zhǔn)通訊。 經(jīng)過特殊開發(fā)，PROFISafe PROFIBUS 可以在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文楨中進(jìn)行安全功能的數(shù)據(jù)通訊。 需要諸如特殊安全總線的其它硬件組件。 所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的一個(gè)擴(kuò)展軟件集成在硬件組件中，也可以作為一個(gè)認(rèn)證的軟件塊裝載到CPU中。

帶隔離模板的安全等級(jí)

在ET200M中使用隔離模板具有以下優(yōu)勢：

• PROFIBUS DP組態(tài)使用銅總線電纜。 不需要光纖電纜。
• 可使用任何 IM 153-X
• 在安全模式中故障安全信號(hào)模塊的混合運(yùn)行，以及在一個(gè)ET 200M中S7-300標(biāo)準(zhǔn)模塊的混合運(yùn)行

如果達(dá)到SIL2安全等級(jí)，則不需要隔離模塊。

IMATIC S7-4006ES7400-1JA11-0AA0

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S7-200的工作過程和CPU的工作模式

1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期。S7-200的工作過程如圖4所示。在一個(gè)掃描周期中，S7-200主要執(zhí)行下列五個(gè)部分的操作：

（Ⅰ）讀輸入：S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。

（Ⅱ）執(zhí)行程序：CPU根據(jù)這些輸入信號(hào)控制相應(yīng)邏輯，當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后，S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。

（Ⅲ）處理通訊請求：S7-200執(zhí)行通訊處理。

（Ⅳ）執(zhí)行CPU自診斷：S7-200檢查固件、程序存儲(chǔ)

器和擴(kuò)展模塊是否工作正常

（Ⅴ）寫輸出：在程序結(jié)束時(shí)，S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入把輸出鎖存器，后復(fù)制到物理輸出點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（2）、S7-200 CPU的工作模式

   S7-200有兩種操作模式：停止模式和運(yùn)行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。

   在停止模式下，S7--200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運(yùn)行模式下，S7-200將運(yùn)行程序。

   S7-200提供一個(gè)方式開關(guān)來改變操作模式。您可以用方式開關(guān)（位于S7-200前蓋下面）手動(dòng)選擇操作模式：當(dāng)方式開關(guān)撥在停止模式，停止程序執(zhí)行；當(dāng)方式開關(guān)撥在運(yùn)行模式，啟動(dòng)程序的執(zhí)行；也可以將方式開關(guān)撥在TERM（終端）（暫態(tài)）模式，允許通過編程軟件來切換CPU的工作模式，即停止模式或運(yùn)行模式。

    如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)進(jìn)入RUN模式。

6ES75922AX000AA0

6ES7 158-0AD01-0XA0	DP/DP 耦合器
6ES7 157-0AC83-0XA0	DP/PA 耦合器 ，非本安區(qū)
6ES7 157-0AD82-0XA0	DP/PA 耦合器 ，本安區(qū)
6XV1 830-5EH10	PROFIBUS FC 過程電纜( 易爆區(qū) )
6XV1 830-5FH10	PROFIBUS FC 過程電纜( 非易爆區(qū) )
6ES7 195-7HF80-0XA0	DP/PA耦合器有源總線單元
6GK1 905-0AA00	SpliTConnect分接頭（10件）
6GK1 905-0AD00	SpliTConnect終端(Ex)（5件）
6GK1 905-0AB10	SpliTConnect M12輸出端（5件）
6GK1 905-0AC00	SpliTConnect 耦合器（10件）
總線連接器
6GK1 905-6AA00	快速剝線工具
6ES7 972-0BA52-0XA0	快速連線網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）
6ES7 972-0BB52-0XA0	快速連線網(wǎng)絡(luò)接頭（帶編程口）
6ES7 972-0BA12-0XA0	90度網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）
6ES7 972-0BB12-0XA0	90度網(wǎng)絡(luò)接頭（帶編程口）
6ES7 972-0BA41-0XA0	35度網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）
6ES7 972-0BB41-0XA0	35度網(wǎng)絡(luò)接頭（帶編程口）
6GK1 500-0EA02	無角度網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）
6GK1 500-0FC10	無角度快速連線網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）
6GK1901-1BB10-2AA0	水晶頭
6FX2003-0DC20	RJ45 IP20航空插頭
網(wǎng)絡(luò)部件
6ES7 972-0AA01-0XA0	12M PROFIBUS 中繼器 IP20
6ES7 972-0AA02-0XA0
6ES7 972-0AB01-0XA0	12M PROFIBUS 診斷中繼器
6ES7 972-0DA00-0AA0	有源終端元件
6ES7 972-4AA02-0XA0	電源導(dǎo)軌輔助裝置
6GK1 500-3AA00	光纖總線端子OBT
6GK1 503-3CA00	PROFIBUS OLM/P12 （1個(gè)RS485接口，兩個(gè)BFOC）
6GK1 503-2CB00	PROFIBUS OLM/G11 （1個(gè)RS485接口，兩個(gè)BFOC）
6GK1 503-3CB00	PROFIBUS OLM/G12 （1個(gè)RS485接口，四個(gè)BFOC）
6GK1 503-3CC00	PROFIBUS OLM/G12-1300 （1個(gè)RS485接口，四個(gè)BFOC）
6ES7 181-0AA01-0AA0	BT200 硬件測試裝置
6ES7 193-8MA00-0AA0
6ES7 193-8LA00-0AA0	充電器  BT200 230V
6ES7 193-8LB00-0AA0	充電器  BT200 110V
軟件
6GK1 704-5CW64-3AA0	SOFTNET S7 /2005
6GK1 704-5DW64-3AA0	SOFTNET DP /2005
6GK1 704-5SW64-3AA0	SOFTNET DP Slave /2005
6GK1 713-5DB64-3AA0	DP-5613  /2005 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序
6GK1 713-5FB64-3AA0	FMS-5613 /2005 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序
6GK1 713-5CB64-3AA0	S7-5613  /2005 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序

• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的工藝模塊
• 模塊帶有時(shí)間控制控制的輸入和輸出，用于執(zhí)行響應(yīng)時(shí)間為數(shù)微秒的精確開關(guān)功能
• 高速計(jì)數(shù)和位置檢測模塊帶有不同的位置傳感器
• 具有用于完成過程級(jí)別的任務(wù)且響應(yīng)時(shí)間較短的集成輸入和輸出

• 2 通道高速計(jì)數(shù)器模塊
• 具有大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷
• 速度和時(shí)間段測量
• 存儲(chǔ)和比較功能
• 連接 24 V 編碼器

特別是，計(jì)數(shù)器模塊可以檢測快速高頻信號(hào)，并將計(jì)數(shù)器讀數(shù)和當(dāng)前速度返回到控制器。計(jì)數(shù)器控制可通過數(shù)字量輸入和輸出信號(hào)來確保精確的計(jì)數(shù)器結(jié)果和系統(tǒng)中的快速響應(yīng)。通過大量參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，可針對手邊的任務(wù)進(jìn)行佳調(diào)整，降低控制負(fù)荷。

提供有以下計(jì)數(shù)器模塊：

• TM Count 2x24V：
  快速計(jì)數(shù)器模塊，2 通道；計(jì)數(shù)功能高達(dá) 200 kHz；硬件和軟件門；連接 24 V 編碼器；每通道 3 點(diǎn)數(shù)字量輸入（除計(jì)數(shù)器輸入外）和 2 點(diǎn)數(shù)字量輸出；頻率、速度和時(shí)間段測量；存儲(chǔ)和比較功能；24 V 編碼器電源；等時(shí)同步模式

• 用一個(gè)螺絲安裝在 S7-1500 安裝導(dǎo)軌上
• 統(tǒng)一的 40 針前連接器，帶螺釘型端子（不久將提供插入式端子）
• 可連接芯線截面積0.25 mm² 至 1.5 mm²（AWG24 至 16）
• 前連接器的預(yù)接線位置
• 前蓋帶有可擴(kuò)充的電纜室，即使完全接線時(shí)也如此
• 集成式屏蔽

含在供貨范圍之內(nèi)：

• 用于手工貼標(biāo)簽的一個(gè)標(biāo)簽條
• 一個(gè) U 型連接器
• 印制有文字的前門
• 饋電元件、屏蔽夾和屏蔽端子

• 統(tǒng)一的顯示和診斷方式：
  • 故障（紅色 LED）和運(yùn)行（綠色 LED）模塊狀態(tài)顯示
  • 邏輯“0”和邏輯“1”信號(hào)狀態(tài)的通道狀態(tài)顯示（綠色 LED）或診斷指示（紅色 LED）
  • 顯示 24 V DC 電源電壓（綠色 LED）
  • 顯示計(jì)數(shù)器的活動(dòng)狀況和計(jì)數(shù)方向
• 支持的功能：
  • 加/減高速計(jì)數(shù)
  • 計(jì)數(shù)器范圍可調(diào)節(jié)至高達(dá) +/-31 位
  • 通過集成數(shù)字量輸入和輸出獲得高速響應(yīng)
  • 測量當(dāng)前信號(hào)頻率
  • 增量式編碼器的位置檢測
  • 每個(gè)通道兩個(gè)比較器，用于控制數(shù)字量輸出
  • 通過數(shù)字量輸入來保存或設(shè)置計(jì)數(shù)
  • 硬件中斷，可設(shè)置參數(shù)
  • 等時(shí)同步模式
  • 通過命令和工藝對象進(jìn)行用戶友好的組態(tài)
• SIMATIC S7-1500 和 ET 200MP 的統(tǒng)一系統(tǒng)功能：
  • 識(shí)別和維護(hù)數(shù)據(jù) IM0
  • 固件更新
  • 模塊正面的清晰標(biāo)簽
  • 統(tǒng)一的前連接器

S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

型 號(hào)	輸入點(diǎn)	輸出點(diǎn)	可帶擴(kuò)展模塊數(shù)
S7-200CPU221	6	4	—
S7-200CPU222	8	6	2個(gè)擴(kuò)展模塊 78路數(shù)字量I/O點(diǎn)或10路模擬量I/O點(diǎn)
S7-200CPU224	14	10	7個(gè)擴(kuò)展模塊 168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)
S7-200CPU226	24	16	2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)
S7-200CPU226XM	24	16	2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)

2．?dāng)U展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)

類 型	型 號(hào)	輸入點(diǎn)	輸出點(diǎn)
數(shù)字量擴(kuò)展模塊	EM221	8	無
	EM222	無	8
	EM223	4/8/16	4/8/16
模擬量擴(kuò)展模塊	EM231	3	無
	EM232	無	2
	EM235	3	1

3．編程器

PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲(chǔ)卡

為了程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)?/span>PLC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個(gè)變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。

6EP1 331-1SH02	單相220VAC輸入，輸出24VDC        1.3A
6EP1 331-1SH03
6EP1 331-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        2A
6EP1 331-5BA00
6EP1 332-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        3.8A
6EP1 332-2BA10	單相120/220VAC輸入，輸出24VDC    2.5A
6EP1 332-2BA20
6EP1 333-2AA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC  5A  工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 333-2AA01	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC  5A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 333-2BA00	單相120VAC/220VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1 333-2BA01	單相120VAC/220VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1 333-2BA20
6EP1 333-3BA00	單相120VAC/220to500VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1 334-2AA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 334-2AA01	單相120/220VAC輸入，輸出24VDC    10A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 334-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 334-2BA01	單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 334-2BA20
6EP1 334-3BA00	單相120/220VACto500VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 334-3BA10
6EP1 336-2BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        20A
6EP1 336-2BA10
6EP1 336-3BA00	單相220VAC輸入，輸出24VDC        20A     工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 336-3BA10
6EP1 337-3BA00	單相120/230,40A
6EP1 434-2BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        10A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 434-2BA10
6EP1 436-2BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        20A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 436-2BA10
6EP1 436-3BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        20A      新型模塊式電源
6EP1 437-2BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        30A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 437-2BA10	三相380VAC輸入，輸出24VDC        40A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 437-2BA20
6EP1 437-3BA00	三相380VAC輸入，輸出24VDC        40A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1 252-0AA00	單相230VAC輸入，輸出41.5V/1.3A
6EP1 252-0AA01	單相230VAC輸入，輸出41.5V/2A
6EP1 457-3BA00	三相380VAC輸入，輸出48VDC        20A      工業(yè)可并聯(lián)
SITOP facets
6EP1 331-2BA10	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        0.5A
6EP1 333-1AL12	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        5A
6EP1 334-1AL12	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        10A
6ES7 307-1EA80-0AA0	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1 353-2BA00	單相120/230VAC輸入，輸出24VDC  設(shè)定范圍3～52DC    10A
LOGO! Power 微型電源組
6EP1 332-1SH42	單相220VAC輸入，輸出24VDC        2.5A
6EP1 332-1SH51	單相220VAC輸入，輸出24VDC        4A
SITOP 附加設(shè)備
6EP1 961-3BA10	信號(hào)模塊，輸入范圍240VAC/6A,只能和模塊式SITOP電源共用
6EP1 961-3BA00	緩沖模塊，輸入24VDC,輸出電流40A，可并聯(lián)，只能和模塊式SITOP電源共用
6EP1 961-3BA21	冗余模塊，輸入24VDC,輸出電流40A
6EP1 961-2BA00	診斷模塊，輸入24VDC,輸出電流4*10A

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(jí)社的船用認(rèn)證
  • ABS（美國船級(jí)社）
  • BV（法國船級(jí)社）
  • DNV（挪威船級(jí)社）
  • GL（德國勞氏船級(jí)社）
  • LRS（英國勞氏船級(jí)社）
  • Class NK（日本船級(jí)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(hào)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(huì)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(jí)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(chǔ)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(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(hào)采集
• 信號(hào)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(hào)。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(hào)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(huì)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(hào)采集（診斷）
• 監(jiān)控來自過程的信號(hào)（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號(hào)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(huì)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(huì)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(huì)觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)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(hào)，并且可以觸發(fā)對信號(hào)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(shí)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(cuò)誤	傳輸?shù)侥K的參數(shù)不正確
共模錯(cuò)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(cuò)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(hào)，并且可通過過程中斷觸發(fā)對信號(hào)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(hào)狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個(gè)通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。信號(hào)模塊可以每個(gè)通道緩沖一個(gè)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(gè)限值，就會(huì)觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)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(cuò)通信

進(jìn)行高可用性通信時(shí)，SIMATIC 將提供以下功能：

• 更高可用性：
  發(fā)生故障時(shí)，通信可通過多 4 個(gè)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(dòng)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(cuò)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(xiàng)：

• 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(gè)子單元的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H 按“熱備份”模式下的主動(dòng)冗余原理工作（發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行無反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在無故障運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，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(huì)自動(dòng)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(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)器等

這意味著，這兩個(gè)設(shè)備始終保持在新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時(shí)，這會(huì)帶來以下結(jié)果：

• 在無故障的運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時(shí)，將通過兩個(gè)模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個(gè)傳感器）的信號(hào)，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(shí)，由用戶程序計(jì)算的值通過兩個(gè)模塊進(jìn)行輸出。
• 發(fā)生故障時(shí)（例如，兩個(gè)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(hào)，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(gè)模塊尋址。

同步

為了實(shí)現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對兩個(gè)子單元進(jìn)行同步。

S7-400H 遵循“時(shí)間驅(qū)動(dòng)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(shí)，都會(huì)執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時(shí)：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶時(shí)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(dòng)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(chǔ)器

報(bào)告每個(gè)檢測到的故障。

啟動(dòng)時(shí)自檢

啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)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(gè)循環(huán)中。每個(gè)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(shí)，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(gè)模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問具有低地址的模塊。第二個(gè)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(gè)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(gè)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(jí) AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級(jí) 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(hào)模塊中。

信號(hào)模塊通過差異分析和測試信號(hào)注入來監(jiān)控輸出和輸入信號(hào)。

通過定期自檢、命令測試以及按時(shí)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(gè) 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(shí)，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。