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S7-400

SIMATICS7-400

       两种总线形式的创新型冗余控制器
说明
       SIMATICS7-400PNH系统可以根据具体应用需求量身定制:性能可扩展、卓越的冗余度可灵活组态,安全功能易于集成。集成PROFINET接口,可冗余连接I/O设备,或者通过PROFIBUS连接I/O设备,实现工厂级通信。无论何种应用,使用SIMATIC S7-400 PNH,均可在熟悉的STEP7 工程环境中,进行便捷而有效的编程和组态。
 应用
       ■ 避免控制器故障引起的停机。主要用于生产、能源、供水系统、机场助航照明、编组站系统等领域。
       ■ 避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重启成本。主要用于行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域。
       ■ 在工厂或机器停机时保护工厂、工件和材料。主要用于炉子、半导体、船舶等领域。
       ■ 无监督和维修人员亦能保障正常运行。主要用于污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域。
效益
       简单、高效的工程组态
       与在标准系统中一样,SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 编程语言进行编程。可以很容易的把程序从标准系统迁移到冗余系统中,反之亦然。当加载程序时,它会自动传送到两个冗余控制器中。使用 STEP 7,可以对特定冗余功能和配置进行参数设置。
出色的诊断和模块更换优势  
          利用集成的自我诊断功能,系统可以提前检测故障和发送信号,避免故障对生产过程产生影响。这样可以有针对性地替换故障组件,加快维修进程。
       ■   可以在系统运行过程中对所有组件进行热插拔。更换一个 CPU 后,当前的所有程序和数据可以自动重新装载。
       ■   即使在系统运行过程中,也可以修改程序(例如,程序块的修改和重新装载),更改配置(例如,增加或删减 DP从站或模块)以及改变 CPU 的内存分配。

       设计和功能
       根据统计数字表明,所有自动化组件(无论是机械式、机电式,还是电子式)都会出现故障。因此,工厂维护和工厂改造也就必不缺少。在实际应用中,期待百分之百的可用性是不现实的。
       通过西门子 SIMATIC S7-400H,能够最大限度地降低生产故障机率,最大化生产率。
       SIMATIC S7-400H 具有以下功能:
       ■ 出现故障时,能够无扰切换
       ■ 集成故障检测功能;提前检测故障,避免影响生产过程
       ■ 在线维护,即可在工厂运行期间,更换故障组件
       ■ 组态更改,即可在工厂运行期间,进行工厂扩容
       ■ 自动事件同步
       ■ 高可用性通信
       ■ 冗余连接I/O 设备
冗余部件

       S7-400 PNH CPU的同步模块分为两种,一种用于最长10m 的 FOC patch 光纤,另一种用于最长10km 的单模全双工 LC/LC 光纤(9/125 μ)。
冗余系统的同步光纤分为1m、2m、10m 和10km 四种。同步速率达到400Mbps。

技术数据


S7-400 标准控制器
要求严格任务用的控制器
说明
       有一系列从入门级CPU直到高性能CPU,用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间,可缩短机器的循环周期。
       不同的CPU具有不同性能,例如,工作存储器,地址范围,连接数量和执行时间。十款款标准的CPU,集成PROFIBUS、PROFINET 总线接口。

应用
       S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间,缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。
       S7 - 400最好用于整体协调各种设备,控制低级别的系统。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。
       在S7- 400的许多器件也可用于极端环境条件下的SIPLUS版本

       S7-400 的成功应用如下:
汽车工业
       标准机械设备制造包括定制的机械设备制造
仓储系统
建筑工程
钢铁行业
发电和配电
造纸和印刷业
木工
纺织业
医药制品
食品和饮料行业
处理工程,例如水和废水处理设施
化工和石化

效益
       由于采用各种级别的CPU,S7-400可以灵活扩展升级;I/O能力几乎是无限的。
       强大的CPU允许集成新的功能,无需额外硬件投资,例如处理质量数据,用户友好的诊断,到更高层次的MES解决方案或通过总线系统的高速通讯。
       可以以模块化的方式构建S7 - 400,有各种用于集中配置和分布式结构的模块,以实现处理备件方面的低成本。
       在操作过程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置(在运行中配置)。另外在工作时还可以删除和插入信号模块(热插拔)。这使得很容易扩展系统或出现故障时替换模块。
       项目的完整数据存储包括CPU上的符号和注释,简化了服务和维护过程。
       可以将安全技术和标准自动化集成到一个单一的S7- 400控制器,可以通过S7- 400的冗余结构增加设备的可用性。
       S7- 400的许多器件也可用于外部环境条件SIPLUS版本,例如:扩展温度范围(-25+60°C)和在恶劣环境/冷凝条件下使用。
       S7- 400的高速背板总线确保集中式I/ O模块的高速通讯。

设计和功能
模块化
       S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接插入CPU集成的DP接口,允许多条通讯线路的高性能运行。例如,把一根总线用于HMI通讯和编程任务,一根总线用于高性能运动控制,一根总线用于普通I / O现场总线通讯。
       此外,也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况,可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要,也可以使用通讯处理器(CP)。
设计
       设计一个S7 - 400系统基本上包括机架,电源,和中央处理单元。它可以以一个模块化的方式安装和扩展。所有的模块都可以自由地放置在左侧插入的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。信号模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于中央扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置。
       在集中式扩展中,额外安装机架直接连接到中央控制器。
       除了标准的安装机架,也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件,紧固耐用,重量轻25%左右。
多值计算
       多值计算,也就是在一个S7- 400中央控制器中的几个CPU的同时操作,为用户提供不同的益处:
       可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如,在技术复杂的任务中,如开环控制,可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的,用于此目的本地输入/输出。
       有些任务也可以从每个多值计算方式中断开,一个CPU处理关键时间的处理任务,另一个处理非关键时间的任务。
       在多值计算操作中,所有的CPU的运行行为像一个CPU,也就是说,当一个CPU进入STOP状态,其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外,CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。
       数据/程序存储器
       从精细分级的各种CPU中选择合适的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器(RAM)足以满足中小型企业方案。对于大型程序,通过插入RAM或FEPROM存储卡增大装载内存(64 KB到64 MB)。
特殊功能
       S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能:
       从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和快速的升级
       通过一个系统功能实现额外的写保护(例如没有从PC器件下载到CPU)
       通过读取存储卡的序列号获得保护,因此,保证了程序只与特定的存储卡一起运行

       集成的路由功能允许在不同总线系统和网络上访问数据记录,例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。
SIMATIC S7-400 信号模块
描述
       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。
 
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。

功能模板
S7-400 功能模板
描述:
       多种S7-400 系列 功能模板可以进行模块定制来满足最多变的任务。
除了带有集成功能和接口的 CPU,还有丰富的采用 S7-400设计的特殊模块供技术使用
应用范围
木材、玻璃、石料和金属加工
包装机械
印刷
一般机器制造
机床
纺织机
橡胶和塑料行业工厂
效益
高等级的精度和动态响应
带有丰富功能的专用和通用模块
不涉及 CPU,因为功能保存在每个模块的固件里
快速的响应时间(确定性的动态响应)
使用组态工具进行工程组态,集成到 STEP 7 中

设计和功能
功能模块是能够执行技术任务并因此降低 CPU 负荷的智能模块。它们可以使用在需要高等级的精度和动态响应的应用中。
 
模块类型

S7-400 通讯处理器
描述

 

       通讯处理器用于将 S7-400连接到不同的总线系统/通讯网络,也用于点对点的连接。
作为总线系统的替代品,借助通讯处理器 (CP) 实现的点对点连接功能非常强大且成本较低。当仅要将几个 (RS 485) 设备连接到 SIMATIC S7 时,与总线系统相比,点对点链路的优势是极为明显的。
       通讯处理器也能够轻松地将第三方系统连接至 SIMATIC S7-400 系统中。由于 CP 具有很高的灵活性,因此可以执行不同的物理传输介质、传输速度,甚至是自定义的传输协议。对每一个 CP 都有一个组态包。组态包中带有电子手册、参数化屏幕表单和用于 CPU 和 CP 之间通讯的标准功能块。组态数据存储在系统块中并在 CPU 中备份。因此,在更换模块后,新模块马上就可以使用。
       借助 S7-400 点对点链路模块,针对不同的物理传输介质,只需要插入相关的接口子模块,而无需外部转换器。
 
应用
       通讯模块允许将 SIMATIC S7-400 连接到以下位置(举例):
       SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 PLC 和许多其它制造商的系统
PC、编程设备和 HMI 设备
现场设备
       扫描仪和条形码识别器
测量系统
秤重设备

优势
       • 使用 STEP 7 轻松进行组态,缩短了上线调试时间•
       • 借助状态指示灯,在发生故障时缩短停机时间和维修时间
 设计和功能
       通讯处理器有坚固的塑料外壳,结合 LED 显示操作状态和故障,用于表明发送、接收和错误。
       • 设计紧凑
       • 安装简便
       • 方便的布线等

模块种类
附件
S7-400 产品附件
S7-400 产品附件
安装机架
电源模板
存储卡
电池
IF-964 PROFIBUS DP 模板
接口模板
安装机架

       机架设计为壁挂式,可以安装在框架内,或者安装在机柜内。它有以下功能:为模板提供机械支持、为模板提供电源、通过背板总线将各个模板连接在一起。
配置SIMATIC S7-400有多种形式的机架:
       - UR1 和 UR2,用于中央控制器和扩展但愿
       - CR2,用于有分割的中央控制器
       - ER1 和 ER2,用于有信号模板的扩展单元
       - UR2-H,用于冗余系统
 
电源模板

       电源模板用于转换220V AC或24V DC,通过背板总线向S7-400 提供5V DC和24V DC。采用冗余电源时,标准系统和容错系统可作为无故障安全系统运行。
   - 发光二极管用于指示内部故障,5V、24V及后备电池
   - 一个故障确认按钮
   - 输出电压的通断开关
   - 一个后备电池安装部件
   - 一个电池监视开关
   - 一个系统电压选择开关
 
存储卡



       在S7-400 CPU中可以使用的存储卡有两种:一种是RAM卡,用于只需要扩展CPU集成的装载存储器,并且需要经常修改程序的状况;另一种是FEPROM卡,用于需要在存储卡上永久存储用户程序,即使掉电程序也不会丢失,或者在CPU之外使用扩展卡。
    为了满足高端应用需求,RAM卡和FEPROM卡最大存储容量均达到64M。

电池
    对于使用RAM扩展装载内存的用户,可以通过使用后备电池,使CPU在断电情况下保持用户程序。

IF-964 PROFIBUS DP 模板

 每个S7-400 CPU 可以插入一个或者两个IF-964 接口模板,用于连接PROFIBUS DP 作为主站,通过9针Sub-D 插座连接,传输速率达到9.6 kbit/s 到12Mbit/s。

接口模板
    S7-400 系统扩展支持本地扩展和远程扩展两种方式。根据扩展方式的不同,选用的接口模板、连接电缆、传输距离也有所不同。
  - 集中式扩展,最长距离3m,采用 IM460-0 和 IM461-0
  - 集中式扩展,最长距离1.5m,采用 IM460-1 和 IM461-1
  - 分布式扩展,最远距离100m,采用 IM460-3 和 IM461-3

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