6es7461-0aa01-0aa0说明；
s7-400 是 simatic 控制器家族中功能最为强大的 plc。它可以成功实现全集成自动化 (tia) 解决方案。
西门子s7-400cpu模块
• 10 种不同 cpu，用于 s7-400• 4 种 cpu，用于 s7-400h 和 s7-400f/fh• 3 个故障安全 cpu，可用于 s7-400f• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域
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概述s7-400 是 simatic 控制器家族中功能最为强大的 plc。它可以成功实现全集成自动化 (tia) 解决方案。s7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。s7-400• 中端到高端性能范围内功能强大的 plc• 可满足要求极为苛刻的任务的解决方案• 全的模块和各种性能等级 cpu 可针对具体自动化任务进行最调整• 可实现分布式结构，适用十分灵活• 连接方便• 最通信和联网功能• 操作方便，设计简单，不含风扇• 任务增加时可顺利扩展• 多重计算：多个 cpu 在一个 s7-400 中央控制器中同时运行。多重计算功能可对 s7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 cpu。可以为每个 cpu 分配自己的 i/o。• 模块化：通过功能强大的 s7-400 背板总线和可直接连接到 cpu 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 hmi 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”i/o 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 mes/erp 系统或 internet 的连接。• 工程组态和诊断：结合使用 simatic 工程组态工具，可极为高地对 s7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用高级语言（如 scl）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。s7-400h• 具有冗余设计的高可用性自动化系统。• 用于具有很高故障安全要求的应用：重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。• 冗余设计的集中功能• 提高 i/o 的可用性：切换式 i/o 配置• 也可使用具有标准可用性的 i/o：单侧配置• 热后备：发生故障时，自动切换到备用设备。• 包含 2 个单独机架或一个分隔式中央机架的配置• 通过冗余 profibus dp 或系统冗余 profinet i/o 来连接切换式 i/o。s7-400f/fh• 故障安全型自动化系统，适用于具有很高安全要求的工厂• 符合相关标准的安全要求（iec 61508 的 sil 3、din v 19250 的 ak6 以及en 954-1 的 cat.4）• 如果需要，也可通过冗余设计来实现容错• 不对安全相关 i/o 进行额外接线• 通过采用 profisafe 行规的 profibus dp 实现安全通信• 基于带有故障安全模块的 s7-400h 和分布式 et 200 i/o• 适用于非安全相关应用的标准模块也可以在自动化系统中使用• 隔离模块用于在一个 et 200m 的安全模式下组合使用故障安全模块和标准模块。
应用s7-400simatic 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：• 汽车工业，如装配线• 机械设备制造，包括专用机械设备制造• 仓储技术• 钢铁工业• 楼宇管理系统• 发电和配电• 造纸和印刷领域• 木材加工• 食品和饮料领域• 过程工程，如水务和污水处理• 化工和石化领域• 仪表和控制• 包装机械• 制药工业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：• 具有很高电磁兼容性以及抗冲击性和抗振性，因此拥有极高的工业适用性。• 可以带电连接和断开各模块。s7-400h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：• 控制器发生故障后重启会产生很高费用的过程（通常在过程工业中）。• 停产的代价十分高昂的过程。• 涉及贵重材料的过程（例如在制药工业中）。• 无人监视的应用• 涉及较少维护人员的应用s7-400f/fhsimatic 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：• s7-400f：故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，生产过程会切换到安全状态并中断。• s7-400fh：故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，冗余控制部分将发挥作用，继续控制生产过程。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。 设计simatic s7-400 有多个型号：• s7-400：中、高端性能的功能强大的 plc，具有模块化结构和免风扇的设计。• s7-400h：采用冗余设计的容错自动化系统，适用于故障安全型应用。• s7-400f/fh：采用冗余设计的故障安全自动化系统，也具备高可用性。s7-400s7-400 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：• 电源模块 (ps)：用于将 simatic s7-400 连接到 120/230 v ac 或 24 v dc 电源电压。• cpu：配有集成 profibus dp 接口的不同 cpu 具有不同性能范围。根据具体型号，这些 cpu 也可以带有集成 profinet 接口。使用 profibus接口，最多可以连接 125 个profibus dp 从站。可以将最多 256 个 profinet io 设备连接到 profinet 接口。simatic s7-400 的所有 cpu 均可处理极大型的配置。此外，在一个中央控制器中的多重计算模式下，多个 cpu 可以协同工作以提高性能。这些 cpu 处理速度快且具有确定性响应时间，可实现较短机器循环时间。• 用于数字量 (di/do) 和模拟量 (ai/ao) 输入/输出的信号模块 (sm)• 通信处理器 (cp)，例如，用于总线连接和端到点连接• 功能模块 (fm)：用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的专业模块。根据具体要求，也可使用下列模块：• 接口模块 (im)：用于连接中央控制器和扩展单元。simatic s7-400 的中央控制器可带有最多 21 个扩展单元运行。• simatic s5 模块：在相关 simatic s5 扩展单元中，可以寻址 simatic s5-115u/-135u/-155u 的所有输入/输出模块。此外，在 s5 eu 或者直接在 cc 中（使用适配器）都可以使用 simatic s5 的特定 ip 和 wf 模块。
概述• 10 种不同 cpu，用于 s7-400• 4 种 cpu，用于 s7-400h 和 s7-400f/fh• 3 个故障安全 cpu，可用于 s7-400f• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域
应用simatic s7-400 可采用具有不同性能级别的各种 cpu：• cpu 412-1、cpu 412-2 和 cpu 412-2 pn：用于中等性能的小型工厂。• cpu 414-2、cpu 414-3、cpu 414-3 pn/dp：用于具有对编程、处理速度和通信有额外要求的中等规模工厂。• cpu 416-2、cpu 416-3、cpu 416-3 pn/dp：在高端性能范围内具有较高要求的工厂。• cpu 417-4 dp：在高端性能范围内具有极严格要求的工厂。• cpu 412-5h、cpu 414-5h、cpu 416-5h 和 cpu 417-4h：用于 simatic s7-400h 和 s7-400f/fh。• cpu 414f-3 pn/dp、cpu 416f-2 和 cpu 416f-3 pn/dp：用于构建故障安全型自动化系统，适用于具有较高安全要求的工厂。 设计所有 cpu 装在带集成的控制单元和显示单元的塑料外壳中。 相同的单元具有相同的功能。前面板上有：• led指示灯: 用于状态和故障指示。• 波动开关： 用于选择运行模式。• 存储器卡插槽（扩展装载存储器）• 组合 mpi/dp 端口。• 内置 profibus-dp 接口（非 cpu 412-1）。• 电池插座： 用于后备电池的外部供电除 cpu 412-1 处理器外，所有 cpu 具有：• profibus dp 接口: 用于连接分布式 i/o。根据组态的不同，也可用于与 op 或 pg/pc 的通讯。cpu 414-3 pn/dp, cpu 416-3 pn/dp 和 cpu 416f-3 pn/dp 也可以连接 profinet。 每个模板有一个双口的 profinet 接口。高端 cpu 还具有：• profibus dp 接口模板备用插槽： 用于链接其他 dp 网络。此外，cpu 按照其性能进行分级：例如ram、地址区大小、可装载块的数量以及处理时间。
西门子s7-400 io模块
信号模块是控制器进行过程操作的接口。许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。
概述信号模块是控制器进行过程操作的接口。许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电绝缘、诊断和警报功能等方面都存在着差别。s7-400 信号模块不仅是能够在中央机架扩展，而且可以通过 profibus dp 连接到 s7-400 中央控制器。支持热插拔，这使更换模块变得极其简单。对于在此列举的所有模块系列，siplus 部件也可应用在腐蚀性环境/冷凝环境中。
优势• 安装简便通过前端连接器连接传感器/执行器。可使用以下连接方式进行连接：• 螺钉型接线端子• 弹簧型接线端子• 快速连接（绝缘穿刺）更换模块后，只需将连接器插入相同类型的新模块中，并保留原来的布线。前端连接器的编码可避免发生错误。• 快速连接连接 simatic top 更加简单、快速（不是紧凑 cpu 的板载 i/o）。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前端连接器，和带有前端连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统。• 高组装密度模块中为数众多的通道使 s7-400 实现了节省空间的设计。可使用每个模块中有 8 至 64 个通道（数字量）或 8至16个通道（模拟量）的模块。• 简单参数化使用 step 7 对这些模块进行组态和参数化，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到新的模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。
设计和功能安装简便通过前连接器连接传感器/执行器。更换模块后，只需将前连接器插入相同类型的新模块中，并保留原来的布线。前连接器带自动编码功能可避免发生错误。s7-400 也可以检测前连接器是否已插入。快速连接simatic top 连接使连接变得更加简单、快速。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前连接器，和带有前连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统。高组装密度模块中为数众多的通道实现了节省空间的设计。例如，可使用带有 16 至 32 个数字通道和 8 至 16 个模拟通道的模块。简单参数设置使用 step 7 对这些模块进行组态和参数设置，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到全新模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。诊断、中断许多模块还会监控信号采集（诊断）和从过程（过程中断，例如边沿检测）中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误（例如断线或短路）以及任何过程事件（例如数字量输入时的上升沿或下降沿）立刻做出反应。使用 step 7，即可轻松对控制器的响应进行编程。在数字量输入模块上，每个模块可以触发多次中断。 incc监控件制作的工业主控人机界面在基于西门子simatic自动化项目中广泛使用。本文通过对西门子wincc站点和s7-300/400系列plc之间进行数据通讯的方法的讨论，及实现通讯连接所需的硬件方式等，对使用西门子wincc及s7300/400系列plc的用户会有所帮助及参考。同时也体现了西门子全集成自动化(tia)的设计理念的优越性。2 wincc站和plc的硬件链接 西门子wincc站和s7300/400plc之间进行数据通讯的方法主要有：工业以太网方式、tcp/ip以太网、profibus总线方式。 2.1 工业以太网方式 通过工业以太网方式实现wincc与s7300/400plc之间数据通讯，要在wincc计算机站中使用相应的cp通讯处理器卡。根据所使用的cp通讯处理器卡不同，又可将分为hardnet和softnet方式两种。其中hardnet方式是在计算机中采用具有独立cpu的cp1613卡，计算机cpu免于处理通讯任务，而softnet方式是在计算机中采用没有独立cpu的cp1612卡，由计算机的cpu处理所有的通讯任务。其典型的网络连接示意图见图1所示。 图1 通过工业以太网的连接示意图 用于s7300系列plc工业以太网通讯的通讯处理器有：cp343-1、cp343-1 it、cp343-1 pn。 用于s7400系列plc 工业以太网通讯的通讯处理器有：cp443-1、cp443-1 it。 用于工控机(pci插槽)的通讯处理器有：集成cpu的cp 1613 、cp 1612。 用于编程器(pcmcia插槽)的通讯处理器的cp 1512、cp 1515(无线网络)。 2.2 tcp/ip以太网方式 通过tcp/ip以太网方式实现wincc与s7-300/400plc之间数据通讯，也要在wincc计算机站中使用相应的cp通讯处理器卡。同样使用工业以太网实现通讯连接，但是数据通讯时使用tcp/ip协议作为传输协议。其网络连接与工业以太网方式相同。 2.3 profibus总线方式 通过profibus方式实现wincc与s7300/400plc之间数据通讯的连接，要在wincc计算机站中使用相应的cp5613通讯处理器卡。在s7300/400plc模块端可以使用cpu的profibus接口或在模块上配置cp443-5通讯处理器。其典型的网络连接示意图见图2所示。 图2 通过profibus的通讯连接示意图 用于s7-300系列plc profibus通讯的通讯处理器有：cp342-5、cp342-5fo(集成光纤接口)、cp343-5。用于s7-400系列plc profibus通讯的通讯处理器有：cp443-5基本型、cp443-5扩展型、im 467、im 467-fo(集成光纤接口)。 用于工控机(pci插槽)的通讯处理器有：集成cpu的cp 5613、cp 5613 fo(集成光纤接口)、cp 5614、 cp 5614 fo(集成光纤接口)和无cpu的cp5611。 用于编程器的通讯处理器(pcmcia插槽)的cp5511、 cp5512。 3 wincc站和plc之的软件链接 建立了wincc工作站与s7300/400plc之间数据通讯的硬件连接后，还要在软件方面对连接进行配置。下面以工业以太网方式为了进行说明。 首先，为了实现以太网连接，要在wincc站内安装cp1613等卡的驱动程序，通过程序设置pg/pc接口检查通讯处理器cp1613卡是否安装正确，通过winoows控制面板下面的设置pg/pc接口访问该程序，利用诊断菜单下的测试功能对网络进行测试，网络连接正常会显示ok。 为了使用plc的cp443-1模块，要安装ncm s7 industrial ethernet程序包。在s7 simatic管理器中硬件配置窗口中打开cp443-1的以太网接口属性对话框，输入预定的ip地址，并定义子网。确定后将新的配置传送至plc。然后要在检查plc的运行状态是否正常，可以直接查看plc的led状态指示灯，还可以通过s7 simatic管理器中右键点击cpu及cp443-1模块属性，在该对话框的常规及诊断缓冲区查看状态是否正常及已存在错误的详细信息，见图3所示。 图3 cp443-1模块的属性标签 可以点击图3中的speicial diagnostics按钮打开ncm s7工业以太网诊断对话框进行进一步的检查。 然后，要在wincc的项目中安装simatic s7 protocol suite通讯驱动程序，在变量管理器中右键点击addnewdriver，选择simatic s7 protocol suite.chn，确认后，新添加的simatic s7 protocol suite驱动程序将在变量管理器中显示，选择其工业以太网通道单元进行通讯，再在右键窗口中点击newdriverconnection来为该通道单元建立新的驱动连接。创建连接后，再创建所需的新变量或变量组，供wincc画面编程使用，然后在wincc画面中创建i/o域，并连接对应的变量。保存后，可以激运行图形画面。如果画面在运行中，则wincc画面i/o域中将会显示plc程序中的数值；如果没有至plc的连接，则会以灰色网格显示i/o域，代表与plc通讯出现了错误。 项目系统在运行的过程中，可以在wincc资源管理器中，可以通过工具菜单下的驱动程序连接状态菜单访问监控所有已组态的连接。还可以在变量管理器的组态连接上检查连接的状态，将鼠标放在某个变量上，该变量的过程值及其状态也将会显示，这样可以判断是某个变量错误还是整个连接发生了错误。还可以通过wincc的通道诊断程序进行诊断。 其它方式的网络连接的软件配置与上述以太网方式相似，读者可以自己进行设置。4 结束语 通过上述wincc站和s7300/400plc之间进行数据通讯的硬件及软件配置，实现了上位机监控画面到plc程序的数据交换。对于企业在工程中能够实现集中监控、控制及管理，提供了可靠可行方案和技术支持。