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西門子S7-200 CPU的類型

從CPU模塊的功能來(lái)看，SIMATIC S7-200系列小型PLC發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：

     第一代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本書(shū)不介紹該產(chǎn)品。

     第二代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 22X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有五種不同配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加擴(kuò)展模塊，是目前小型PLC的主流產(chǎn)品。本書(shū)將介紹CPU22X系列產(chǎn)品。

     對(duì)于每個(gè)型號(hào)，西門子廠家都提供有產(chǎn)品貨號(hào)，根據(jù)產(chǎn)品貨號(hào)可以購(gòu)買到指定類型的PLC。

緊湊型 CPU 1211C 具有：

• 3 種設(shè)備類型，帶有不同的電源和控制電壓。
• 集成的電源，可作為寬范圍交流或直流電源（85 至 264 V 交流或 24 V 直流）
• 集成的 24 V 編碼器/負(fù)載電流源：
  用于直接連接傳感器和編碼器。300 mA 輸出電流，也可用作負(fù)載電源。
• 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入（漏電流/源電流（IEC 1 型漏電流））。
• 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出，24 V 直流或繼電器。
• 2 點(diǎn)集成模擬量輸入，0 至 10 V。
• 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO)，頻率高 100 kHz。
• 脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率高 100 kHz。
• 集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP）
• 3 個(gè)快速計(jì)數(shù)器 (100 kHz)，帶有可參數(shù)化的使能和復(fù)位輸入，可以同時(shí)用作帶有單獨(dú)輸入的加減計(jì)數(shù)器，或用于連接增量型編碼器。
• 通過(guò)附加通訊接口擴(kuò)展，例如，RS485 或 RS232
• 通過(guò)信號(hào)板使用模擬或數(shù)字信號(hào)直接在 CPU 上擴(kuò)展（保持 CPU 安裝尺寸）
• 通過(guò)信號(hào)模塊使用各種模擬量和數(shù)字量輸入和輸出信號(hào)擴(kuò)展
• 可選存儲(chǔ)器擴(kuò)展（SIMATIC 存儲(chǔ)卡）
• PID 控制器，具有自動(dòng)調(diào)諧功能
• 集成實(shí)時(shí)時(shí)鐘
• 中斷輸入：
  對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿或下降沿作出極高速響應(yīng)
• 所有模塊上均為可拆卸的端子
• 仿真器（可選）：
  

• 用于仿真集成輸入和測(cè)試用戶程序。
• • 豐富的指令集: 
    運(yùn)算種類眾多，便于編程：
    
    • 基本操作,如二進(jìn)制邏輯運(yùn)算、結(jié)果賦值、存儲(chǔ)、計(jì)數(shù)、產(chǎn)生時(shí)間、裝載、傳輸、比較、移位、循環(huán)移位、產(chǎn)生補(bǔ)碼、調(diào)用子程序（帶局部變量）
    • 集成通信命令（例如，USS 協(xié)議、Modbus RTU、S7 通信“T-Send/T-Receive”（T 發(fā)送/T 接收）或自由端口模式 (Freeport)）
    • 使用簡(jiǎn)便的功能，如脈沖寬度調(diào)制、脈沖序列功能、運(yùn)算功能、浮點(diǎn)運(yùn)算功能、PID 閉環(huán)控制、跳轉(zhuǎn)功能、環(huán)路功能和代碼轉(zhuǎn)換
    • 數(shù)學(xué)函數(shù)，例如 SIN、COS、TAN、LN、EXP
  • 計(jì)數(shù): 
    用戶友好的計(jì)數(shù)功能配以集成的計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器指令給用戶開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。
  • 中斷處理：
    
    • 邊沿觸發(fā)中斷（由過(guò)程信號(hào)的上升沿或下降沿觸發(fā)）允許對(duì)過(guò)程中斷作出極快的響應(yīng)。
    • 時(shí)間觸發(fā)中斷。
    • 當(dāng)達(dá)到設(shè)定值或計(jì)數(shù)器方向改變時(shí)，可觸發(fā)計(jì)數(shù)器中斷。
    • 通信中斷使得能迅速方便地與周圍的設(shè)備如打印機(jī)或條碼閱讀器交換信息。
  • 口令保護(hù)
  • 測(cè)試和診斷功能： 
    易于使用的功能支持測(cè)試和診斷，例如，在線/離線診斷。
  • 在測(cè)試和診斷過(guò)程中“強(qiáng)制”輸入和輸出： 
    可不在循環(huán)周期內(nèi)獨(dú)立設(shè)置輸入和輸出，例如可以檢測(cè)用戶程序。
  • 按照 PLCopen 對(duì)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)控制。
  • 庫(kù)功能
  
  

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S7-400

大量功能可支持用戶對(duì) 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(kāi)關(guān)
• 系統(tǒng)功能

SIMATIC S7-400 符合以下國(guó)內(nèi)和國(guó)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(guó)船級(jí)社）
  • BV（法國(guó)船級(jí)社）
  • DNV（挪威船級(jí)社）
  • GL（德國(guó)勞氏船級(jí)社）
  • LRS（英國(guó)勞氏船級(jí)社）
  • Class NK（日本船級(jí)社）

有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)手冊(cè)《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(jiǎn)潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝十分簡(jiǎn)單。
• 背板總線集成在安裝機(jī)架中。
• 模塊更換簡(jiǎn)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(guò) 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(guò)蓋板來(lái)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(guò)程通信；
  通過(guò)總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對(duì) I/O 模塊進(jìn)行循環(huán)尋址（交換過(guò)程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級(jí)調(diào)用過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)通信功能進(jìn)行事件驅(qū)動(dòng)型通信。

通過(guò) MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

全局?jǐn)?shù)據(jù) (GD)

通過(guò) 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(wèn)另一個(gè) CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲(chǔ)器/過(guò)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(guò) MPI 來(lái)實(shí)現(xiàn)?？墒褂?STEP 7 來(lái)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(guò) C 總線通信。

通信功能

通過(guò)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(guò) MPI 和 PROFIBUS S7 進(jìn)行的 S7 通信。
• 通過(guò) MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S7 通信。

通過(guò)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(guò) PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通信。
• 通過(guò) PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信（通過(guò) PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的開(kāi)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(guò) 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(yè)面。方便地將 S7-400 的過(guò)程變量分配給 HTML 對(duì)象。
• 使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器并通過(guò)這些 Web 頁(yè)面監(jiān)控 S7-400。
• 通過(guò) 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(guò)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(guò)用戶定義的 Web 頁(yè)面顯示過(guò)程數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)

可通過(guò)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(guò)等時(shí)同步模式系統(tǒng)功能，可通過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)處理運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)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(kāi)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(guò) 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(guò)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(guò)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(lái)自過(guò)程的信號(hào)（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可用來(lái)確定模塊的信號(hào)采集（對(duì)于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對(duì)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(guò)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(wú)關(guān)。

如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無(wú)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(guò)硬件中斷可以監(jiān)控過(guò)程信號(hào)，并且可以觸發(fā)對(duì)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(wú)傳感器電源	傳感器電源過(guò)載 傳感器電源對(duì) M 短路
無(wú)外部輔助電壓	模塊無(wú)電源電壓 L+
無(wú)內(nèi)部輔助電壓	模塊無(wú)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(lái)的速度超過(guò) 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(wú)外部負(fù)載電壓	模塊無(wú)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(cè)量電路的參考電位 (MANA) 之間的電位差 UCM 過(guò)高
斷線	傳感器電路的電阻過(guò)高 模塊和傳感器之間的線路中斷 通道未切換（斷開(kāi)）
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(guò)量程值

模擬量輸出模塊
診斷消息	可能的故障原因
無(wú)外部負(fù)載電壓	模塊無(wú)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(duì) M 短路	輸出過(guò)載 輸出 QV 對(duì) MANA 短路
斷線	執(zhí)行器電阻過(guò)高 模塊和執(zhí)行器之間的線路中斷 通道未使用（斷開(kāi)）

硬件中斷

可以監(jiān)控過(guò)程信號(hào)，并且可通過(guò)過(guò)程中斷觸發(fā)對(duì)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(guò)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(guò)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(cè)量值與這些限值進(jìn)行比較。若測(cè)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(guò)程中斷塊（例如，OB 40）。若限值高于/低于過(guò)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(guò)多 4 個(gè)冗余連接繼續(xù)進(jìn)行。
• 操作簡(jiǎn)便；
  高可用性對(duì)用戶來(lái)說(shuō)并不是透明的?？梢圆⒔?jīng)過(guò)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(jiàn)“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(wú)反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在無(wú)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(guò)程控制。

為確保平穩(wěn)接管，必須通過(guò)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(guò)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?tīng)顟B(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(lái)以下結(jié)果：

• 在無(wú)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(guò)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)兩個(gè)模塊尋址。

同步

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)反應(yīng)切換，需要對(duì)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(wèn) I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶時(shí)間
• 通過(guò)通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過(guò)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(cè)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(duì) 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(guò) 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(wèn)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(kù)中的兩個(gè)函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開(kāi)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(kù)已作為標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)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(guò)差異分析和測(cè)試信號(hào)注入來(lái)監(jiān)控輸出和輸入信號(hào)。

通過(guò)定期自檢、命令測(cè)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(guò)狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請(qǐng)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(lái)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(duì)于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來(lái) F 庫(kù)中的專用函數(shù)塊并進(jìn)行互連。使用 CFC 可以簡(jiǎn)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(jiǎn)了驗(yàn)收測(cè)試。無(wú)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。

6ES75211BH5OOAAO

通過(guò)熱電偶信號(hào)板 SB 1231，可使用連接的熱電偶進(jìn)行高精度溫度記錄。另外，也可記錄低電平模擬信號(hào) ±80 mV。可將熱電偶信號(hào)板 SB 1231 直接插到所有 SIMATIC S7-1200 CPU 中。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì)：

• 佳適應(yīng)性：
  使用號(hào)板，用戶可以使其控制器佳地滿足更加復(fù)雜的任務(wù)要求
• 靈活性：
  如果任務(wù)后續(xù)有所擴(kuò)展，可以升級(jí)控制器。更新用戶程序非常簡(jiǎn)單。
• 在空間有限的場(chǎng)合使用：
  可將信號(hào)板直接插到 CPU 中，從而在不占用額外空間的情況下對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展。

SM 1231 RTD 模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其他 S7-1200 系列模塊的相同：

• 安裝在 DIN 導(dǎo)軌上：
  將模塊卡裝到 CPU 右側(cè)的導(dǎo)軌上，互相連接以后再通過(guò)集成背板總線連接到 CPU 12xx。
• 直接安裝：
  通過(guò)鉆孔，可將模塊直接螺栓安裝到墻壁上。在易受劇烈振動(dòng)的場(chǎng)合建議采用這種安裝方式。
• 電阻傳感器：
  可使用為常用的電阻溫度監(jiān)測(cè)器：Pt 100、Pt 200、Pt 500、Pt 1000、Pt 10000、Ni 100、Ni 120、Ni 1000、Cu 10、FS 150、FS 30、FS 600?？梢詿o(wú)需使用放大器直接連接到模塊上，并且所有 RTD 的類型必須相同。探測(cè)器可以采用 2、3 或 4 線制連接。
• 安裝位置：
  為了實(shí)現(xiàn)大的測(cè)量和重復(fù)精度，應(yīng)將 RTD 模塊安裝在溫度變化較小的位置。
• DIP 開(kāi)關(guān)：
  所需設(shè)置（如所連 RTD 的選擇）應(yīng)通過(guò)模塊上的 DIP 開(kāi)關(guān)進(jìn)行。

通過(guò) RTD 信號(hào)板 SB 1231，可使用電阻式溫度檢測(cè)器進(jìn)行高精度溫度記錄?？蓪?RTD 信號(hào)板 SB 1231 用于 SIMATIC S7-1200 CPU。可將 RTD 信號(hào)板 SB 1231 直接插到所有 SIMATIC S7-1200 CPU 中。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì)：

• 佳適應(yīng)性：
  使用號(hào)板，用戶可以使其控制器佳地滿足更加復(fù)雜的任務(wù)要求
• 靈活性：
  如果任務(wù)后續(xù)有所擴(kuò)展，可以升級(jí)控制器。更新用戶程序非常簡(jiǎn)單。
• 在空間有限的場(chǎng)合使用：
  可將信號(hào)板直接插到 CPU 中，從而在不占用額外空間的情況下對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展。

西門子S7-200網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)置和元件選擇

S7-200的端口是不隔離的，如果想使網(wǎng)絡(luò)隔離，應(yīng)考慮使用RS-485中繼器或者EM277。

注意：

●具有不同電位的互聯(lián)設(shè)備有可能導(dǎo)致不希望的電流流過(guò)連接電纜。

●這種不希望的電流可能導(dǎo)致通訊失敗或者設(shè)備損壞。

●要確保用通訊電纜連接的所有設(shè)備有相同的參考電位，或者彼此隔離，來(lái)避免產(chǎn)生這種不希望的電流。

為網(wǎng)絡(luò)確定通訊距離、通訊速率和電纜類型

網(wǎng)段的大長(zhǎng)度取決于兩個(gè)因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設(shè)備是需要隔離。當(dāng)接地點(diǎn)之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機(jī)械的負(fù)載電流也能導(dǎo)致地電位的不同。

表1 網(wǎng)絡(luò)電纜的大長(zhǎng)度

 

波特率	非隔離CPU口1	有中繼器的CPU口或者EM277
9.6K到187.5K	50m	1000m
500k	不支持	400m
1M到1.5M	不支持	200m
3M到12M	不支持	100m

1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的大距離為50m。測(cè)量該距離時(shí)，從網(wǎng)段的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始。到網(wǎng)段的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

在網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器

RS-485中繼器為網(wǎng)段提供偏壓電阻和終端電阻。目的是為了：

●增加網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度：在網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)中繼器可以使網(wǎng)絡(luò)的通訊距離擴(kuò)展50m。如果使用兩個(gè)中繼器而且中間沒(méi)有其他節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的通訊距離按照所使用的波特率擴(kuò)展一個(gè)網(wǎng)段的長(zhǎng)度。在一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，多可以使用9個(gè)中繼器。但網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度不能超過(guò)9600m.

●為網(wǎng)絡(luò)增加設(shè)備：在9600的波特率下。50米距離之內(nèi)，一個(gè)網(wǎng)段多可以連接32個(gè)設(shè)備，使用一個(gè)中繼器允許在網(wǎng)絡(luò)上增加32個(gè)設(shè)備。

●在不同的網(wǎng)段之間電隔離：如果不同的網(wǎng)段具有不同的地電位，將他們隔離會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量。

一個(gè)中繼器在網(wǎng)絡(luò)中被算作網(wǎng)段的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，但沒(méi)有被指定站地址。

MM430-750/3	6SE6430-2UD27-5CA0	7.5	10	16	19
MM430-1100/3	6SE6430-2UD31-1CA0	11	15	22.5	26
MM430-1500/3	6SE6430-2UD31-5CA0	15	20	30.5	32
MM430-1850/3	6SE6430-2UD31-8DB0	18.5	25	37.2	38
MM430-2200/3	6SE6430-2UD32-2DB0	22	30	43.3	45
MM430-3000/3	6SE6430-2UD33-0DB0	30	40	59.3	62
MM430-3700/3	6SE6430-2UD33-7EB0	37	50	71.7	75
MM430-4500/3	6SE6430-2UD34-5EB0	45	60	86.6	90
MM430-5500/3	6SE6430-2UD35-5FB0	55	75	103.6	110
MM430-7500/3	6SE6430-2UD37-5FB0	75	100	138.5	145
MM430-9000/3	6SE6430-2UD38-8FB0	90	120	168.5	178
MM430-110K/3	6SE6430-2UD41-1FB0	110	150	204.5	205
MM430-132K/3	6SE6430-2UD41-3FB0	132	200	244.5	250
MM430-160K/3	6SE6430-2UD41-6GB0	160	250	296.4	302
MM430-200K/3	6SE6430-2UD42-0GB0	200	300	354	370
MM430-250K/3	6SE6430-2UD42-5GB0	250	350	442	477
	6SE6400-0BE00-0AA0	BOP-2
	6SE6400-1PB00-0AA0	PROFIBUS模板
	6SE6400-0PM00-0AA0	柜門安裝組合件
	6SE6400-1DN00-0AA0	DeviceNet模板
	6SE6400-1CB00-0AA0	CANopen模板
	6GK1500-0FC10	RS485/RPOFIBUS總線電纜插接器
	6SE6400-1PC00-0AA0	PC至變頻器的連接組合件

SB 1232 模擬量輸出信號(hào)板允許使用模擬量輸出。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì)：

• 佳適應(yīng)性：
  在空間有限的情況下，或只需要少數(shù)附加輸入/輸出的情況下，可以使用信號(hào)板。通過(guò)信號(hào)板可以對(duì) S7-1200 CPU 進(jìn)行模塊化擴(kuò)展。這不會(huì)增加控制器所需的安裝空間。
• 傳感器和執(zhí)行器的直接連接
  高達(dá) 14 位的分辨率和不同的輸出范圍允許在沒(méi)有附加放大器的情況下連接執(zhí)行器。
• 靈活性：
  如果任務(wù)后續(xù)有所擴(kuò)展，可以升級(jí)控制器。更新用戶程序非常簡(jiǎn)單。

信號(hào)板直接插到每個(gè) S7-1200 CPU 前面的插座中。

• 安裝：
  信號(hào)板直接插到 SIMATIC S7-1200 CPU 中，因此可以電氣、機(jī)械地連接到 CPU。
• CPU 的安裝尺寸保持不變。
• 由于所有信號(hào)板均配備可拆卸的連接端子（“獨(dú)立接線”），所以更換方便

接口模板
6ES7 151-1AA05-0AA1	標(biāo)準(zhǔn)型接口模塊 IM151-1與90度網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）組合件（6ES71511AA050AB0*1+6ES79720BA120XA0*1）
6ES7 151-1AA05-0AA4	標(biāo)準(zhǔn)型接口模塊 IM151-1與35度網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）組合件（6ES71511AA050AB0*1+6ES79720BA410XA0*1）
6ES7 151-1AA05-0AA5	標(biāo)準(zhǔn)型接口模塊 IM151-1與快速連線網(wǎng)絡(luò)接頭（不帶編程口）組合件（6ES71511AA050AB0*1+6ES79720BA520XA0*1）
6ES7 151-1AA05-0AB4	標(biāo)準(zhǔn)型接口模塊 IM151-1與35度網(wǎng)絡(luò)接頭（帶編程口）組合件（6ES71511AA050AB0*1+6ES79720BB410XA0*1）
6ES7 151-1AA05-0AB5	標(biāo)準(zhǔn)型接口模塊 IM151-1與快速連線網(wǎng)絡(luò)接頭（帶編程口）組合件（6ES71511AA050AB0*1+6ES79720BB520XA0*1）
6ES7 151-1AB02-0AB0	ET 200S IM 151 光纖接口模板
6ES7 151-1BA02-0AB0	高性能型接口模塊 IM151-1
6ES7 151-1CA00-0AB0	基本型接口模塊 IM151-1
6ES7 151-7AB00-0AB0	ET 200S IM 151 帶CPU 光纖接口模板
6ES7 138-4HA00-0AB0	DP-主站模塊（for CPU only)
光纖附件
6GK1 901-0FB00-0AA0	單工連接器（100個(gè)）
6ES7 195-1BE00-0XA0	插頭適配器（50個(gè)）
電源模板
6ES7 138-4CA01-0AA0	PM-E DC 24V 用于電子模板
6ES7 138-4CB11-0AB0	PM-E  DC 24V 至 AC 120/230V 用于電子模板
6ES7 138-4CF03-0AB0	總線安全型電源管理模塊PM-E；24V 直流