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MicroMaster440變頻器

MicroMaster440變頻器是全新一代可以廣泛應用的多功能西門子標準變頻器。它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。創(chuàng)新的BiCo（內部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。 
主要特征： 
200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW； 
380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 
矢量控制方式，可構成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制； 
高過載能力，內置制動單元； 
三組參數(shù)切換功能。
控制功能： 
線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制，節(jié)能控制模式； 
標準參數(shù)結構，標準調試軟件； 
數(shù)字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個； 
獨立I/O端子板，方便維護； 
采用BiCo技術，實現(xiàn)I/O端口自由連接； 
內置PID控制器，參數(shù)自整定； 
集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊； 
具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程； 
可實現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式； 
在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能； 
靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結束段的平滑特性； 
快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘； 
有直流制動和復合制動方式提高制動性能。
保護功能： 
過載能力為200％額定負載電流，持續(xù)時間3秒和150％額定負載電流，持續(xù)時間60秒； 
過電壓、欠電壓保護； 
變頻器、電機過熱保護； 
接地故障保護，短路保護； 
閉鎖電機保護，防止失速保護； 
采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。 

模塊化設計，可靈活擴展 
面向未來的驅動理念，用戶可以在同一變頻器系統(tǒng)中實現(xiàn)不斷的創(chuàng)新。出眾的維護和維修友好性。 應用：靈活驅動，適用于各種應用完全集成的安全保護功能，全球具有SS1和SLS功能的產品。 
基于集成化的安全保護技術，設備運行更安全，操作更簡便。
由于集成了安全保護功能，使具有安全保護的自動化和驅動系統(tǒng)的購建費用大大降低。也有效的了人機安全。應用：生產機械（包裝機、紡織機），材料運輸機械等。
PROFIBUS和PROFINET總線標準——全球將這兩種總線通訊直接集成在變頻器中。 
更多節(jié)點，多種網(wǎng)絡拓撲，具有更高的性能PROFIBUS和PROFINET的優(yōu)點不見在于它是被眾多用戶廣泛使用的總線，而且表現(xiàn)在其的工程和組態(tài)結構。它們使成熟的IT技術應用于工業(yè)領域，并使辦公工具應用在工業(yè)控制中。 
應用：遠程控制生產機線和傳動設備（例如汽車工業(yè)）。 
再生能量回饋能力：該輸出功率范圍內全球。 
節(jié)能，節(jié)省空間，無需制動電阻。采用創(chuàng)新的功率模塊，可實現(xiàn)的能量回饋。全功率段都能實現(xiàn)換相整流，不產生任何系統(tǒng)干擾。而且所需線電流小，與常規(guī)變頻器相比，降低到80%。 
應用：適用于車輛運輸、離心機以及其它具有高慣性矩的生產機器的驅動。
采用全新冷卻概念，魯棒性大大增強。 
通過外部散熱片冷卻功率模塊，散熱效率高。 
功率部分的散熱全部由外部散熱片來完成，電子部分的冷卻則通過系統(tǒng)對流，這使其可用于更加苛刻的氣候環(huán)境。電子部分增加了牢固的涂層。 
應用：可用于氣候條件苛刻、具有空氣污染的應用場合（例如紡織工業(yè)）
提供690V可選型 
應用：標準的輸入電壓適合基本工業(yè)和過程工業(yè)的應用
下篇推薦：MM430變頻器

CPU 1517-3 PN/DP 是具有極大容量程序及數(shù)據(jù)存儲器的 CPU，適用于除集中式 I/O 外還包含分布式自動化結構的應用中要求十分苛刻的任務。

可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系統(tǒng)（PROFINET 智能設備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口設計為 2-端口交換機以便在系統(tǒng)中設立總線型拓撲。

附加的集成 PROFINET 接口，具有單獨的 IP 地址，可用于網(wǎng)絡分離等。

分布式 I/O 可通過 PROFIBUS 以及集成 PROFIBUS 接口進行連接。

另外，CPU 還提供全面的控制功能，并能夠通過標準化的 PLC-open 塊連接變頻器。

• S7-1500 控制器產品系列中具有較大容量程序及數(shù)據(jù)存儲器的 CPU，適用于具有較高程序范圍和聯(lián)網(wǎng)要求的應用。
• 具有較高處理速度，適用于二進制和浮點運算
• 用于系列機器、專用機器以及工廠中的跨領域自動化任務
• 在具有集中式和分布式 I/O 的生產線上作為集中式控制器使用
• PROFINET IO IRT 接口，帶 2 端口交換機
• 帶獨立 IP 地址的附加 PROFINET 接口
• PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上運行分布式 I/O
• 用于連接 CPU 作為 SIMATIC 或非西門子 PROFINET IO 控制器下的 PROFINET 設備的 PRIFINET I-Device
• PROFIBUS DP 主站接口
• 在 PROFIBUS 和 PROFINET 上實現(xiàn)等時同步模式
• 集成運動控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器，軸間精密傳動
• 集成 Web 器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點的選項

注：

運行 CPU 所需的 SIMATIC 存儲卡

CPU 1517-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能強大的處理器：
  該 CPU 的單條二進制命令的命令執(zhí)行時間可低至 2 ns。
• 大容量工作存儲器：
  2 MB，用于程序；8 MB，用于數(shù)據(jù)
• 采用 SIMATIC 存儲卡作為加裝存儲器；
  允許實現(xiàn)例如數(shù)據(jù)日志和歸檔等其它功能
• 靈活的擴展功能：
  單層組態(tài)多可支持 32 個模塊（CPU + 31 個模塊）
• 具有以下功能的屏幕畫面：
  • 顯示概覽信息，如集成接口的 IP 地址、站名稱、設備名稱、位置標識符等。
  • 顯示診斷信息
  • 顯示模塊信息
  • 顯示顯示屏設置
  • 顯示可由用戶定義的徽標
  • 設置 IP 地址
  • 設置日期和時間
  • 選擇運行模式
  • 將 CPU 復位為出廠設置
  • 禁用/啟用顯示
  • 啟用保護等級。
• PROFINET IO IRT 接口用于通過 PROFINET 進行分布式 I/O 連接
• PROFINET 接口用于網(wǎng)絡分離
• PROFIBUS DP 接口用于通過 PROFIBUS 進行分布式 I/O 連接

以下 SIPLUS S7-300 F 數(shù)字量/模擬量模塊可在惡劣環(huán)境條件下使用：

• SIPLUS S7-300 SM321；
  數(shù)字量輸入模塊
• SIPLUS S7-300 SM326F DI8 NAMUR；
  數(shù)字量輸入模塊
• SIPLUS S7-300 SM326 10F-DO；
  數(shù)字量輸入模塊
• SIPLUS S7-300 SM326F DO8；
  數(shù)字量輸入模塊
• SIPLUS S7-300 SM336F 6AE HART；
  數(shù)字量輸入模塊

SIPLUS S7-300 F 數(shù)字量/模擬量模塊可在以下惡劣環(huán)境條件下使用：

• 環(huán)境溫度范圍寬：-25 /0 °C 到 +60 °C
• 在需要較高抗化學腐蝕性以及需能夠承受較高機械和生物負荷和鹽霧的場合
• 相對濕度
• 符合標準 EN 50155

• 用于故障安全SIMATIC S7系統(tǒng)的數(shù)字量輸入
• 可用于連接：
  • 開關以及2線制接近開關(BERO)
  • NAMUR傳感器和機械觸點以及危險區(qū)域信號
• 具有安全集成功能，用于安全運行
• 用于故障安全模式
  • 集中式：與 S7-31xF-2DP
  • ET200M 分布式：與 SIMATIC IM 151-7 F-CPU, S7-31xF-2 DP, S7-416F-2 和 S7-400F/FH
• 可作為一個S7-300模塊的標準模式使用

• 用于有潛在爆炸危險的化工廠的I/O 模塊
• 用于連接危險區(qū)域Zone 1 和2 中的傳感器和執(zhí)行器
• 相關電氣設備[EEx ib] IIC 符合標準DIN 50020
• 用于隔離PLC 中非本質安全電路與過程中的本質安全電路

防爆型模塊可作為自動化系統(tǒng)的相關部件在化工廠中使用。 它們可用于檢測儀表及設備控制。

應用領域：

• 化工/石化工業(yè)
• 煤氣工業(yè)
• 遠洋技術
• 運輸（如油罐，油罐車）
• 汽車工業(yè)（如噴漆車間）
• 供電，配電等
• 電站
• 專門的機械工程（如印刷機，工業(yè)清潔機）

這些模塊不可以在有爆炸危險的區(qū)域使用，除非有其他保護裝置保護（例如密封機殼）。

該模塊被認證為可以連接在有爆炸危險的 1 區(qū)和 2 區(qū)里設置的本質安全傳感器和執(zhí)行器。

該模塊可用于：

• 在 SIMATIC S7-300 可編程控制器中
• 在遠程 ET 200 M I/O 裝置中，可作為所有 SIMATIC S5/S7/505 可編程控制器的分布式 I/O 及作為所有 PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡的標準從站

基本功能性

CF 卡上提供有 SIMOTION D 的基本功能，并可加電時加載?；竟δ馨ǎ?

• SIMOTION 運行系統(tǒng)
  • 符合 IEC61131 的帶集中語言的用戶可編程序
  • 各種程序執(zhí)行方式（循環(huán)、順序、事件驅動）
  • PLC 和算術功能
  • 通訊和管理功能
  • 運動控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驅動個控制軟件
  • SIMOTION D410-2：
    電流/轉速控制（基于 CU310-2，固件版本 V4.x），適用于多 1 個伺服軸、1 個矢量軸或 1 個 V/f 軸
  • SIMOTION D4x5-2：
    多 6 個伺服軸、6 個矢量軸或 12 個 V/f 軸的電流/轉速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），饋電閉環(huán)控制（調節(jié)型電源模塊）
• 測試及診斷工具

如果需要，此基本功能可通過可加載的技術軟件包進行擴展。

位置控制的驅動器運動控制

• 集成變頻調速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率單元可通過 DRIVE-CLiQ 接口進行連接；對于 SIMOTION D410-2，也可通過集成的 PM-IF 接口進行連接。
• 帶數(shù)字設定值接口的驅動:
  SIMOTION D 通過帶 PROFI 驅動裝置的 PROFIBUS DP／PROFINET 輸入輸出，使位置控制動作可控制具有數(shù)字設定點接口。
• 帶模擬量設定點接口的驅動，例如，用于改裝或液壓應用：
  使用 ADI 4（ 4 軸模擬驅動接口）或 IM 174（ 4 軸接口模塊）模塊，可連接帶模擬量 ± 10V 整定值接口的變頻調速柜。IM 174 同樣可連接帶脈沖方向接口連接的步進電機。
  所有模塊均連接 PROFIBUS DP下述裝置可連接一個 ADI 4 或 IM 174 模塊：
  • 4個驅動裝置
  • 4 編碼器
  • 數(shù)字量輸入和輸出

SIMOTION 技術功能包

SIMOTION 的一個特性就是，它的基本功能可通過裝載技術功能包來擴展，如：

• 帶技術功能的運動控制：
  • POS－－定位
  • GEAR－－同步操作／電子驅動裝置
  • CAM－－凸輪
  • PATH – 路徑插補（不適用于 D410-2）
• 溫度控制器– TControl
• DPM – 直接產品運動
• MIIF – 多用途信息接口

由于技術功能具有模塊化許可，僅需支付實際將會使用的部分。

性能

硬件支持的浮點運算能夠有效使用復雜運算功能。

快速指令執(zhí)行在中等到高等性能中開辟了全新的應用可能性。

配置／參數(shù)確定／編程

SIMOTION SCOUT是一個有效且用戶界面友好的工程工具。它是從配置和參數(shù)化，到編程，再到測試及診斷的所有工程步驟的集成系統(tǒng)。提示、使用對話框以及向導的圖形操作提示，以及用于編程的，基于測試的圖形語言，顯著減少了熟悉及練習時間。

操作員控制和監(jiān)視 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持與 HMI 設備進行用戶友好的數(shù)據(jù)交換的通訊。

操作員控制與監(jiān)視可使用 TP（觸摸面板）、OP（操作員面板）或 MP（多功能面板）等 SIMATIC HMI 設備來完成。

這些設備可通過 PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)或 PROFINET 接口與 SIMOTION D 相連，并可使用 WinCC flexible 進行組態(tài)。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一個 SIMOTION 通道，作為標準，在 WinCC DVD 上提供。

由于具有 SIMATIC NET 通信軟件，可于從其它基于 Windows 的人機界面（HMI）系統(tǒng)訪問一個開放的、標準的 OPC 接口。

SIMOTION IT 維護和診斷功能

SIMOTION IT 為 SIMOTION D 提供了一個集成 Web 器，可在該器上存儲用戶專用 Web 頁面等。

可對控制單元變量進行讀寫訪問。通過 Java Script 或 Applet，也可在 Web 頁面中執(zhí)行有效的操作與顯示功能，這些功能可在一個帶有因特網(wǎng)瀏覽器的客戶端 PC 上執(zhí)行。

處理及數(shù)據(jù)通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持過程與數(shù)據(jù)通訊。

帶 IRT 的 PROFINET IO，用于運動控制應用。除了循環(huán)時鐘同步，短 250 μs 的周期時間以及安全相關的通信接口 (PROFIsafe)、PROFINET 接口（SIMOTION D 控制單元上）也支持介質冗余 (MRP/MRPD)。

提供有 SIMOTION SCOUT 工程師站，用于用戶友好的通訊組態(tài)和診斷。

Safety Integrated 功能

利用 SINAMICS S120 的集成安全功能，SIMOTION D 可提供切實有效的人員與機器保護。

目前提供有以下集成安全功能，可用于集成 SINAMICS S120 變頻調速柜：（術語符合 IEC 61800-5-2）

• 安全扭矩斷開（STO）
• 可靠制動控制（SBC）
• 安全停止 1 (SS1)
• 安全停止 2 (SS2)
• 安全操作停止
• 安全限速（SLS）
• 安全速度監(jiān)控（SSM）
• 安全方向 (SDI)

激活集成安全功能

可通過以下方法來激活集成安全功能：

• 通過控制單元和電源單元上的端子 (D4x5-2:僅 STO、SBC、SS1）
• 通過 TM54F 終端模塊上的端子
• 通過 PROFINET/PROFIBUS with PROFIsafe。

安全集成功能通過電子設備實現(xiàn)，因此與帶外部實現(xiàn)監(jiān)控功能的解決方案相比，具有較短的響應時間。

通過 PROFIsafe 激活集成安全功能

通過“PROFINET with PROFIsafe”或“PROFIBUS with PROFIsafe”安全通訊，激活集成安全功能。使用一個通過 PROFINET 或 PROFIBUS 連接的 F-CPU（如 SIMATIC S7-300 F-CPU），即可實現(xiàn)控制（F 邏輯）。

將集成安全功能從 SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制單元傳送至以下變頻器：

• SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 上的集成 SINAMICS S120 變頻調速柜
• SIMOTION CX32-2 擴展控制器上的變頻調速柜
• 通過 PROFIBUS 連接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調速柜
• 通過 PROFINET 連接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調速柜（在此情況下，必須通過 PROFINET 來連接 F-CPU）

注意

若要了解可能的拓撲、軸數(shù)量結構以及相應組件的詳細信息，請與當?shù)氐奈鏖T子銷售辦事處聯(lián)系。

有關詳細信息，請參見《 SIMOTION D 調試手冊》以及 SINAMICS 文檔。

S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調試和維護：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數(shù)分配
• 人機界面：
  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)功能并記錄錯誤和特定系統(tǒng)事件。
• 密碼保護。
• 模式選擇開關
• 系統(tǒng)功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內和國際標準：

• CE 標志
• UL 認證
• CSA 認證 或 cULus 認證
• FM 認證
• ATEX 認證
• C-Tick、EMC 標記，適用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 船級社的船用認證
  • ABS（美國船級社）
  • BV（法國船級社）
  • DNV（挪威船級社）
  • GL（德國勞氏船級社）
  • LRS（英國勞氏船級社）
  • Class NK（日本船級社）

有關詳細信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統(tǒng) S7-400 模塊技術規(guī)格》。

設計

S7-400 系統(tǒng)可方便地構建為模塊化系統(tǒng)。S7-400 的突出特點是不帶風扇，運行可靠，支持信號模塊的熱插拔。

S7-400 設計簡潔，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架中。
• 模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆
• 成熟可靠的連接技術
• 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行預接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應該嵌入到模塊內并通過蓋板來保護。
• 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 模塊進行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級調用過程通信
• 數(shù)據(jù)通信；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間
  進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調用。

數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制：

• 通過全局數(shù)據(jù)通信 (GD) 實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的 CPU 之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 通過通信功能進行事件驅動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現(xiàn)網(wǎng)絡連接。

全局數(shù)據(jù) (GD)

通過 MPI 以及“全局數(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 16 個 GD 數(shù)據(jù)包，每個循環(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 CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲器/過程映像。若網(wǎng)絡上連接有 S7-300，則數(shù)據(jù)交換限制為大 22 字節(jié)。全局數(shù)據(jù)通信可通過 MPI 來實現(xiàn)。可使用 STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機架中，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 進行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進行的 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備之間的通信。

這些包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的標準通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進行的開放式用戶通信）。

與全局數(shù)據(jù)不同的是，必須建立通信連接才能實現(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。
• 使用標準瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調用，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，可進行遠程編程，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，可以使用標準 Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：

• CPU 常規(guī)信息
• 診斷緩沖區(qū)的內容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關工業(yè)以太網(wǎng)的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點拓撲
• 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)

可通過使用用戶權限并支持 HTTPS 協(xié)議在 Web 器內提供安全機制。

等時同步模式

通過等時同步模式系統(tǒng)功能，可通過連接到等時同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)，以實現(xiàn)：

• 分布式信號采集
• 信號傳輸
• 程序執(zhí)行

創(chuàng)建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建一致的部分過程圖像。

借助于恒定總線周期時間和分布式 I/O 同步信號處理，S7-400 可確保精確重現(xiàn)定義的的過程響應時間。

提供了大量支持等時同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域內的要求苛刻的任務。

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用領域，并可實現(xiàn)高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供佳且恒定的質量的同時提高產量。

在運行模式下更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉期間可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會影響生產的進行。選項包括：

• 增加分布式 I/O 節(jié)點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
• 在 ET 200M I/O 系統(tǒng)中增加模塊并重新設置參數(shù)。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設備運行期間實現(xiàn)設備擴展和轉換，從而降低設備調試和重新裝備的時間。此外，通過該系統(tǒng)功能，還可以靈活響應工藝的變化（例如，工藝的），因為不必因硬件組態(tài)發(fā)生改變而將設備初始化或同步。

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)控信號采集（診斷）
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）

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：

• 可參數(shù)化的診斷消息：
  僅當通過適當參數(shù)設置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
• 不可參數(shù)化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數(shù)設置無關。

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置了參數(shù)，則僅在相應的參數(shù)設置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (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。

根據(jù)模塊類型的不同，提供了各種不同診斷消息：

硬件中斷

可以監(jiān)控過程信號，并且可通過過程中斷觸發(fā)對信號變化的響應。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)具體參數(shù)設置，該模塊可在信號狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關過程中斷塊（例如，OB 40）。信號模塊可以每個通道緩沖一個中斷。
• 模擬量輸入模塊：
  通過設置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數(shù)字化測量值與這些限值進行比較。若測量值違反其中任何一個限值，就會觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關過程中斷塊（例如，OB 40）。若限值高于/低于過量程/欠量程值，則不進行進行比較。

S7-400H

容錯通信

進行高可用性通信時，SIMATIC 將提供以下功能：

• 更高可用性：
  發(fā)生故障時，通信可通過多 4 個冗余連接繼續(xù)進行。
• 操作簡便；
  高可用性對用戶來說并不是透明的?？梢圆⒔涍^任何改動而采用標準通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設置階段進行定義。

S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容錯通信。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：

• 單一總線或冗余總線。
• 總線型拓撲或環(huán)型拓撲總線。

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（故障轉移至備用設備）
• 兩個子單元的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H 按“熱備份”模式下的主動冗余原理工作（發(fā)生故障時執(zhí)行無反應的自動切換）。根據(jù)該原理，在無故障運行期間，兩個子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時，未發(fā)生故障的設備獨自接管過程控制。

為確保平穩(wěn)接管，必須通過中央控制器鏈路實現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在故障轉移期間，設備會自動保留：

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過程映像內容
• 相同的內部數(shù)據(jù)，如定時器、計數(shù)器、位存儲器等

這意味著，這兩個設備始終保持在新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時，這會帶來以下結果：

• 在無故障的運行期間，兩個模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時，將通過兩個模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個傳感器）的信號，對結果進行比較并提供給用戶以作為用于進一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時，由用戶程序計算的值通過兩個模塊進行輸出。
• 發(fā)生故障時（例如，兩個輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號，僅未受影響的模塊繼續(xù)運行。在線進行修復之后，將再次對兩個模塊尋址。

同步

為了實現(xiàn)無反應切換，需要對兩個子單元進行同步。

S7-400H 遵循“時間驅動的同步”工作原理。

每當子單元中發(fā)生可能導致不同內部狀態(tài)的事件時，都會執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報警
• 更新用戶時間
• 通過通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過操作系統(tǒng)自動進行的，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
• 存儲器

報告每個檢測到的故障。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整執(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循環(huán)中。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實際控制器所承受的負荷不是很大。

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，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行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個模塊。在用戶程序中，應訪問具有低地址的模塊。第二個地址不向用戶顯示，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函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結束處調用這兩個函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標準庫集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 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模塊中。

信號模塊通過差異分析和測試信號注入來監(jiān)控輸出和輸入信號。

通過定期自檢、命令測試以及按時間順序執(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 上以運行 S7-400F/FH。每個 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

編程安全相關的程序段時，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 調用來 F 庫中的專用函數(shù)塊并進行互連。使用 CFC 可以簡化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡了驗收測試。無需使用額外工具，程序員就可以完全專注于安全相關應用程序。

• 用于串行通信連接的模塊，根據(jù)接口類型、協(xié)議和性能進行定標
• 具有不同物理傳輸特性的 4 個型號：
  • RS 232C, 大 19.2 kbit/s
  • RS 232C，高 115.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 19.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 115.2 Kbit/s
• 支持的協(xié)議
  • Freeport：適用于通用通信的用戶可設置報文格式
  • 3964(R) 可提高傳輸可靠性
  • Modbus RTU 主站
  • Modbus RTU 從站
  • USS，通過指令實現(xiàn)

可通過通信模塊與外部通信伙伴連接以交換數(shù)據(jù)。由于有大量參數(shù)設置選項，可以針對通信伙伴靈活調整控制。
Modbus RTU 主站可為多 30 個 Modbus 從站創(chuàng)建一個 Modbus RTU 網(wǎng)絡。

可為您提供下列通訊模板：

• CM PtP RS232 BA；
  帶有 RS232 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 USS；9 針 Sub D 連接器，高 19.2 Kbit/s，1 KB 幀長度，2 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS232 HF；
  帶有 RS232 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 Modbus RTU；9 針 Sub D 連接器，高 115.2 Kbit/s，4 KB 幀長度，8 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS422/485 BA；
  帶有 RS422 和 RS485 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 USS；15 針 Sub D 插座，高 19.2 Kbit/s，1 KB 幀長度，2 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS422/485 HF；
  帶有 RS422 和 RS485 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R)、USS 和 Modbus RTU；15 針 Sub D 插座，高 115.2 Kbit/s，4 KB 幀長度，8 KB 接收緩沖區(qū)

西門子S7-200網(wǎng)絡的通訊設置和元件選擇

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

注意：

●具有不同電位的互聯(lián)設備有可能導致不希望的電流流過連接電纜。

●這種不希望的電流可能導致通訊失敗或者設備損壞。

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

為網(wǎng)絡確定通訊距離、通訊速率和電纜類型

網(wǎng)段的大長度取決于兩個因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設備是需要隔離。當接地點之間的距離很遠時，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機械的負載電流也能導致地電位的不同。

表1 網(wǎng)絡電纜的大長度

1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的大距離為50m。測量該距離時，從網(wǎng)段的第一個節(jié)點開始。到網(wǎng)段的后一個節(jié)點。

在網(wǎng)絡中使用中繼器

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)絡的長度：在網(wǎng)絡中使用一個中繼器可以使網(wǎng)絡的通訊距離擴展50m。如果使用兩個中繼器而且中間沒有其他節(jié)點，網(wǎng)絡的通訊距離按照所使用的波特率擴展一個網(wǎng)段的長度。在一個串聯(lián)網(wǎng)絡中，多可以使用9個中繼器。但網(wǎng)絡的長度不能超過9600m.

●為網(wǎng)絡增加設備：在9600的波特率下。50米距離之內，一個網(wǎng)段多可以連接32個設備，使用一個中繼器允許在網(wǎng)絡上增加32個設備。

●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，將他們隔離會提高網(wǎng)絡的通訊質量。

一個中繼器在網(wǎng)絡中被算作網(wǎng)段的一個節(jié)點，但沒有被指定站地址。

                      圖1帶有中繼器的網(wǎng)絡

選擇網(wǎng)絡電纜

S7-200 網(wǎng)絡使用RS-485標準，是用雙絞線電纜。在一個網(wǎng)段上可以連接32個設備。

表2 網(wǎng)絡電纜的通用指標

伺服驅動器masterdrives