S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能*为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个面向过程工程的系统解决方案自动化平台,模块化设计,性能高。
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范围内功能强大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力,并具有全面的通信和网络功能,可以简便实现分布式结构,用户操作十分方便,因此成为中端到高端性能范围内要求极为苛刻的任务的理想解决方案。
SIMATIC S7-400 的应用领域包括:
由于具有多种性能等级的 CPU,并有具备大量用户友好的功能的广泛模块,用户可以根据具体情况执行其自动化任务。
任务扩展时,可通过附加模块随时对控制器进行扩展,成本不会很高。
SIMATIC S7-400 是一种通用控制器:
在自动化技术的许多领域中,对自动化系统的可用性(从而故障安全性)的需求在不断提高。在许多领域中,设备停机会产生极高的成本。此时,只有冗余系统才能满足可用性要求。
容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时,也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域:
订货数据
关于 S7-400H 组件的订货数据,请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计:
通过另外使用标准模块,可以建立一个全集成控制系统,可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
SIMATIC S7-400 有多个型号:
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
根据具体要求,也可使用下列模块:
扩展
如果用户的自动化应用需要多个中央控制器,则可以扩展 S7-400:
连接类型 |
*大(总)电缆长度 |
本地链路,具有 5-V 电源,通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现 |
1.5 m |
本地链路,无 5-V 电源,通过 IM 460-0 和 IM 461-0 实现 |
5 m |
远程链路,通过 IM 460-3 和 IM 461-3 实现 |
102.25 m |
远程链路,通过 IM 460-4 和 IM 461-4 实现 |
605 m |
SIMATIC S7-400 具有不同的通信选项:
通过 PROFIBUS DP 进行过程通信
通过 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可选),可将 SIMATIC S7-400 作为主站连接到 PROFIBUS DP。
以下设备均可作为 PROFIBUS DP 上的主站进行连接:
虽然配有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站,但它们仅使用也部分通过PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。
以下设备可作为从站连接:
通过多点接口 (MPI) 实现数据通信
多点接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400 的 CPU 中的通信接口。
它用于:
通过 CP 实现数据通信(点到点)
通过 CP 441 通信处理器,可以实现功能强大的点到点连接。
通过 CP(PROFIBUS 或工业以太网)实现数据通信
通过 CP 443-x 通信处理器,可以将 SIMATIC S7-400 连接至 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。
例如包括:
SIMATIC S7-400H 由以下组件组成:
中央功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。
普通型 I/O(单侧组态)
在单侧组态中,I/O 模块为单通道设计,并且仅由两个中央控制器中的一个进行寻址。单侧 I/O 模块可插到中央控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。
如果寻址 I/O 的设备正常工作,则从一侧读取的信息始终可供两个中央控制器使用。发生故障时,受影响的中央控制器的 I/O 模块将停止工作。
使用单侧组态:
高可用性(网管型组态)
在网管型组态中,I/O 模块为单通道设计,但由两个中央控制器通过冗余 PROFIBUS DP 寻址。在网管型组态中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。
通过 PROFIBUS DP 连接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模块成对冗余组态。使用冗余 I/O 可以实现的可用性,因为通过这种方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。
支持以下组态:
合适的 I/O 模块
相互冗余的模块必须为同一类型和设计形式(例如,均为集中式或均为分布式)。对插槽没有规定。但是,出于可用性原因,建议在不同的站中使用。关于可以使用的模块,请咨询系门子客户支持部门或参阅相关手册。
FM 和 CP 冗余
功能模块 (FM) 和通信处理器 (CP) 可以在两种不同的组态中冗余使用:
模块冗余以不同的方式实现:
故障安全型 S7-400F/FH 自动化系统可根据需求进行不同组态:
单通道、单侧 I/O,用于 S7-400F
工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件:
发生故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
单通道、网管型 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧需要有容错功能。需要下列部件:
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线出现故障,控制器仍保持可用。在故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
冗余、网管型 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧和 I/O 侧需要容错功能。需要下列部件:
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线、故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,控制器仍保持可用。
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模块在同一个 ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之间的安全相关通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 实现的。通过专门开发的 PROFIBUS 行规 PROFIsafe,可以在标准数据帧中传输带有安全功能的用户数据。无需附加的硬件组件,如专用安全总线。所需的软件既可以作为一个操作系统的扩展功能集成在硬件组件中,也可以作为一个软件模块装载到 CPU 中。
安全保护装置的安全等级
在 ET 200M 中使用安全保护装置具有以下优势:
安全等级达到 SIL 2 时,无需使用安全保护装置。
大量功能可支持用户对 S7-400 进行编程、调试和维护:
SIMATIC S7-400 符合以下国内和国际标准:
有关详细信息,请参见手册《S7-400 自动化系统 S7-400 模块技术规格》。
设计
S7-400 系统可方便地构建为模块化系统。S7-400 的一个突出特点是其无需风扇即可稳定运行,支持信号模块热插拔。
S7-400 设计简洁,使用灵活,操作极为方便:
通信
CPU 和通信处理器支持以下通信类型:
数据通信
SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制:
通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。
全局数据 (GD)
通过使用“全局数据通信”服务,联网的 CPU 可以通过 MPI 相互循环交换数据(*多 16 个 GD 包,GD 包的*大大小为每个循环各含 64 字节)。例如,CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300,则数据交换限制为*大 22 字节。全局数据通过 MPI 进行通信。使用 STEP 7 中的 GD 表进行组态。在分段式 CR2 安装机架中,两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括:
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
这些服务包括:
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
集成到 IT 环境中
通过 S7-400,可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP 443-1 Advanced,可以实现下列功能:
带有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服务器。因此,可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-400 站的信息:
Web 服务器机制中提供有数据安全机制,可以使用用户权限并支持 HTTPS 协议。
等时同步模式
通过等时同步模式系统功能,可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环,以实现:
创建自动化解决方案,以恒定间隔时间(恒定总线周期时间)来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建了前后一致的部分过程图像。
借助于恒定总线周期时间和分布式 I/O 同步信号处理,S7-400 可确保精确重现定义的的过程响应时间。
提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件,可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。
在分布式自动化解决方案中,SIMATIC S7-400 还将开辟高速处理操作的重要领用领域,并可实现*高精度和可重现性。这意味着可在提供*佳且恒定的质量的同时提高产量。
在运行模式下更改硬件组态(运行时组态,CiR)
通过 SIMATIC S7-400,在工厂运转期间可以实现硬件组态的更改,不会影响生产的进行。选项包括:
CiR(即运行时组态)功能可在设备运行期间实现设备扩展和转换,从而降低设备调试和重新装备的时间。此外,通过该系统功能,还可以灵活响应工艺的变化(例如,工艺的优化),因为不必因硬件组态发生改变而将设备初始化或同步。
模块的诊断和过程监控
SIMATIC S7-400 的众多输入/输出模块具有智能功能:
诊断
智能诊断系统可用来确定模块的信号采集(对于数字量模块)或者模拟量处理(对于模拟量模块)是否正常工作。在诊断分析中,必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息:
如果某个诊断消息处于激活状态(例如,“无传感器输入”),则该模块会触发一个诊断中断(如果已为该诊断消息设置了参数,则仅在相应的参数设置之后才会触发中断)。CPU 将中断用户程序或低优先级任务的处理,并处理相关诊断错误中断块 (OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号,并且可以触发对信号变化的响应。
根据模块类型,可以使用不同的诊断消息:
品牌: | 西门子 |
型号: | 6ES7952-1AK00-0AA0 |
加工定制: | 是 |
存储容量: | 1 GB |
类型: | 存储器 |
系统内存: | 1 |
硬盘盘位: | 1 |
适用领域: | 工业控制 |