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SIEMENS西門子希殿電氣技術(shù)有限公司
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S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能最為強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺，其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲備。
在產(chǎn)品目錄 ST 70 中也可找到有關(guān) SIMATIC S7-400 的信息：
http://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/catalog/en/simatic_st70_chap06_english_2013.pdf
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力，并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能，可以簡便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，用戶操作十分方便，因此成為中端到高端性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。
SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：
由于具有多種性能等級的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動化任務(wù)。
任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過附加模塊隨時(shí)對控制器進(jìn)行擴(kuò)展，成本不會很高。
SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：
在自動化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，對自動化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中，設(shè)備停機(jī)會產(chǎn)生極高的成本。此時(shí)，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。
容錯型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個或多個故障導(dǎo)致控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí)，也能繼續(xù)運(yùn)行。通過以這種方式實(shí)現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：
訂貨數(shù)據(jù)
關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機(jī)不會給人員或環(huán)境帶來危險(xiǎn)的過程進(jìn)行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì)：
通過另外使用標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以建立一個全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉?biāo)準(zhǔn)工具對整個工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。
SIMATIC S7-400 有多個型號：
S7-400 自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。
系統(tǒng)包含下列組件：
根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：
擴(kuò)展
若用戶需要在應(yīng)用中使用一個以上中央控制器時(shí)，則可以對 S7-400 進(jìn)行擴(kuò)展：
|
連接類型 |
最大（總）電纜長度 |
|
本地鏈路，具有 5-V 電源，通過 IM 460-1 和 IM 461-1 實(shí)現(xiàn) |
1.5 m |
|
本地鏈路，無 5-V 電源，通過 IM 460-0 和 IM 461-0 實(shí)現(xiàn) |
5 m |
|
遠(yuǎn)程鏈路，通過 IM 460-3 和 IM 461-3 實(shí)現(xiàn) |
102.25 m |
|
遠(yuǎn)程鏈路，通過 IM 460-4 和 IM 461-4 實(shí)現(xiàn) |
605 m |
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項(xiàng)：
通過 PROFIBUS DP 進(jìn)行過程通信
通過 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口（可選），可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。
以下設(shè)備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進(jìn)行連接：
雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但它們僅使用也部分通過PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG 和 OP 功能。
以下設(shè)備可作為從站連接：
通過多點(diǎn)接口 (MPI) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
多點(diǎn)接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于：
通過 CP 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信（點(diǎn)到點(diǎn)）
通過 CP 441 通信處理器，可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
通過 CP（PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
通過 CP 443-x 通信處理器，可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
例如包括：
SIMATIC S7-400H 包括以下組件：
中央功能采用冗余設(shè)計(jì)?？蓪?I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。
通?？捎玫?I/O（單側(cè)配置）
在單側(cè)配置中，I/O 模塊具有單通道設(shè)計(jì)，僅由兩個中央控制器中的一個來尋址。單側(cè) I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴(kuò)展單元/分布式 I/O 設(shè)備中。
在 I/O 尋址設(shè)備工作正常的情況下，從單側(cè)讀入的信息始終提供給兩個中央控制器。發(fā)生故障時(shí)，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
單側(cè)配置用于：
高可用性（切換式配置）
在切換式配置中，I/O 模塊采用單通道設(shè)計(jì)，但它們將由兩個中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中。
通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余 I/O 可以實(shí)現(xiàn)最高程度的可用性，因?yàn)橥ㄟ^這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現(xiàn)故障。
可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)以下配置：
適宜的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類型和設(shè)計(jì)形式（例如，均為集中式或均為分布式）。不對插槽進(jìn)行規(guī)定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊，請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關(guān)手冊。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用：
此時(shí)可以不同方式實(shí)現(xiàn)模塊冗余：
故障安全型 S7-400F/FH 自動化系統(tǒng)可根據(jù)需求進(jìn)行不同配置：
單通道、單側(cè) I/O，用于 S7-400F
工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：
發(fā)生故障時(shí)，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。
單通道、切換式 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)需要有容錯功能。需要下列部件：
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí)，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。
冗余、切換式 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需要容錯功能。需要下列部件：
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí)，控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自動化系統(tǒng)中，也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊。這些設(shè)備不能與故障安全模塊在同一個 ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關(guān)通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)的。通過專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe，可在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳輸與安全功能相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。無需附加的硬件組件，如專用安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可作為經(jīng)過認(rèn)證的軟件塊裝載到 CPU 中。
帶有隔離模塊的安全等級
在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)：
若需要取得安全等級 SIL 2，則無需使用隔離模塊。
大量功能可支持用戶對 S7-400 進(jìn)行編程、調(diào)試和維護(hù)：
SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)：
有關(guān)詳細(xì)信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統(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，支持信號模塊的熱插拔。
S7-400 設(shè)計(jì)簡潔，使用靈活，操作極為方便：
通信
CPU 和通信處理器支持以下通信類型：
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 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”服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以相互循環(huán)交換數(shù)據(jù)（最多可達(dá) 16 個 GD 數(shù)據(jù)包，每個循環(huán)的最大 GD 數(shù)據(jù)包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲器/過程映像。若網(wǎng)絡(luò)上連接有 S7-300，則數(shù)據(jù)交換限制為最大 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 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 伙伴之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)包括：
通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設(shè)備之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)包括：
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：
帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服務(wù)器。因此，可以使用標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：
可通過使用用戶權(quán)限并支持 HTTPS 協(xié)議在 Web 服務(wù)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)：
創(chuàng)建自動化解決方案，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。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)最高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供最佳且恒定的質(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，不會影響生產(chǎn)的進(jìn)行。選項(xiàng)包括：
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，工藝的優(yōu)化），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：
診斷
智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號采集（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：
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(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)設(shè)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(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，并且可以觸發(fā)對信號變化的響應(yīng)。
插頭與終端電阻在Profibus通訊中有著非常重要的作用，它們使用起來非常簡單，沒有很多復(fù)雜的設(shè)置；但是正是由于使用簡單，使得很多工程師在使用當(dāng)中忽略了一些細(xì)節(jié)，導(dǎo)致很多通訊問題。
1 Profibus插頭的結(jié)構(gòu)與簡單用法
圖1Profibus插頭結(jié)構(gòu)
這是常見的Profibus插頭，如果我們有A、B兩個站點(diǎn)要做Profibus通訊，應(yīng)該如何連接插頭呢？因?yàn)榭偩€上只有兩個站，顯然終端電阻都要打到ON位置。那么插頭上的接線是否要一進(jìn)一出呢。
圖2 兩個DP站點(diǎn)的連接
正確的做法是兩個插頭都連接進(jìn)線端。因?yàn)榻K端電阻與插頭的出線端是2選1的。終端電阻打ON，進(jìn)線端連接終端電阻，斷開與出線端的連接；終端電阻打OFF，進(jìn)線端斷開與終端電阻的連接，連接出線端。
2常見的Profibus總線連接
圖3 主站在總線一端點(diǎn)
圖3所示的是一般的Profibus總線連接方法，主站位于總線的一端，終端電阻打ON。
然后依次連接后面的站點(diǎn)，中間的站點(diǎn)終端電阻打OFF，最后面的站點(diǎn)終端電阻打ON。
圖4 主站在總線中間
有時(shí)候由于現(xiàn)場設(shè)備分布的原因，主站也可以安裝在Profibus總線的中間，具體做法如圖4所示。
終端電阻打ON的設(shè)備不能斷電，如圖5所示Profibus插頭上除了220歐的終端電阻以外還有兩個390歐的偏置電阻，并且偏置電阻上必須連接電源。
圖5 終端電阻和偏置電阻
如果終端設(shè)備需要經(jīng)常斷電維護(hù)，或者終端設(shè)備只有接線端子而沒有9針D型插座，就需要使用有源終端模塊作為Profibus總線的終端(6ES7 972-0DA00-0AA0)。
圖6 Profibus有源終端模塊
如果Profibus電纜不夠長，需要把兩根電纜接起來，不能簡單的把兩根銅芯擰起來，因?yàn)檫@樣會破壞電纜的特征阻抗，可能會導(dǎo)致通訊問題。最好使用圖7中的接頭來連接兩根需要接起來的電纜。
圖7 Profibus連接接頭
3 RS485中繼器的終端電阻使用方法
Profibus通訊電纜的最大長度取決于通訊的波特率，如果電纜超過了所能通訊的最大長度，就需要使用RS485中繼器來延長通訊距離。
表1 總線長度與傳輸速率的關(guān)系
| 傳輸速率（kbit/s） | 9.6-187.5 | 500 | 1500 | 3000-12000 |
| 總線長度（m） | 1000 | 400 | 200 | 100 |
中繼器上有接線端子，Profibus電纜可直接連接到端子上。另外中繼器上也配有終端電阻。其用法與電纜插頭相同。
圖8 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線
圖9 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線
圖10 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線
4 OLM上插頭終端電阻使用方法
如果現(xiàn)場設(shè)備通訊距離較遠(yuǎn)，或者現(xiàn)場電磁干擾嚴(yán)重，可以使用OLM把電信號轉(zhuǎn)化成光信號，使用光纜來傳輸信號。OLM上有RS485電氣接口，需要使用Profibus插頭來連接電纜。并且OLM電氣接口不論連接主站還是從站，接法都一樣。
圖11 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線
圖12 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線
圖13 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線
對于只有一個RS485接口的OLM，可認(rèn)為只有1網(wǎng)段，接法相同。
5 DP/DP coupler上插頭終端電阻使用方法
兩個DP主站可以使用DP/DP coupler來傳輸數(shù)據(jù)。DP/DP coupler上有兩個RS485接口，連接方法與OLM相同。
圖14 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段只有進(jìn)線
圖15 1網(wǎng)段只有進(jìn)線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線
圖16 1網(wǎng)段有進(jìn)線出線，2網(wǎng)段有進(jìn)線出線
產(chǎn)品遠(yuǎn)銷：
1. 北京市
2005年轄：16個市轄區(qū)、2個縣。
東城區(qū) 西城區(qū) 崇文區(qū) 宣武區(qū) 朝陽區(qū) 海淀區(qū) 豐臺區(qū) 房山區(qū) 通州區(qū)
順義區(qū) 昌平區(qū) 大興區(qū) 懷柔區(qū) 平谷區(qū) 密云縣 延慶縣
門頭溝區(qū) 石景山區(qū)
2. 天津市
2005年轄：15個市轄區(qū)、3個縣。
和平區(qū) 河?xùn)|區(qū) 河西區(qū) 南開區(qū) 河北區(qū) 紅橋區(qū) 塘沽區(qū) 漢沽區(qū) 大港區(qū)
東麗區(qū) 西青區(qū) 北辰區(qū) 津南區(qū) 武清區(qū) 寶坻區(qū) 靜?？h 寧河縣 薊 縣
3. 河北省
2005年轄：11個地級市，36個市轄區(qū)、22個縣級市、108個縣、6個自治縣。
辛集市 藁城市 晉州市 新樂市 鹿泉市 平山縣 井陘縣 欒城縣 正定縣
行唐縣 靈壽縣 高邑縣 趙 縣 贊皇縣 深澤縣 無極縣 元氏縣 唐山市
遵化市 遷安市 遷西縣 灤南縣 玉田縣 唐?？h 樂亭縣 灤 縣 昌黎縣
盧龍縣 撫寧縣 邯鄲市 武安市 邯鄲縣 永年縣 曲周縣 館陶縣 魏 縣
成安縣 大名縣 涉 縣 雞澤縣 邱 縣 廣平縣 肥鄉(xiāng)縣 臨漳縣 磁 縣
邢臺市 南宮市 沙河市 邢臺縣 柏鄉(xiāng)縣 任 縣 清河縣 寧晉縣 威 縣
隆堯縣 臨城縣 廣宗縣 臨西縣 內(nèi)丘縣 平鄉(xiāng)縣 巨鹿縣 新河縣 南和縣
保定市 涿州市 定州市 安國市 滿城縣 清苑縣 淶水縣 阜平縣 徐水縣
定興縣 唐 縣 高陽縣 容城縣 淶源縣 望都縣 安新縣 易 縣 曲陽縣
蠡 縣 順平縣 博野縣 雄 縣 宣化縣 康?？h 張北縣 陽原縣 赤城縣
沽源縣 懷安縣 懷來縣 崇禮縣 尚義縣 蔚 縣 涿鹿縣 萬全縣 承德市
承德縣 興隆縣 隆化縣 平泉縣 灤平縣 滄州市 泊頭市 任丘市 黃驊市
河間市 滄 縣 青 縣 獻(xiàn) 縣 東光縣 海興縣 鹽山縣 肅寧縣 南皮縣
