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SIMATIC S7 I/O 模塊與傳感器/執(zhí)行器之間的接線是關(guān)系成本高低、配置、控制柜加工、購置和維修方便性的關(guān)鍵因素。

通過 SIMATIC TOP connect 系統(tǒng)電纜連接技術(shù)，可簡便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠連接。

使用 TIA Selection Tool，只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可組態(tài)從 SIMATIC S7 模塊到 I/O 的連接。程序會(huì)自動(dòng)檢查合理性，并生成所選連接組件的部件列表，隨后就可以在西門子工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)上商城中進(jìn)行訂購。

兩種布線形式可用于十分廣泛的控制柜設(shè)計(jì)：

模塊化連接

單獨(dú)插入每個(gè)組件。

該系統(tǒng)包括：

• 前連接器模塊
• 連接電纜
• 連接模塊，分為以下三種：基本模塊、信號(hào)模塊、功能模塊。

從而可以幾乎排除連接錯(cuò)誤，并將安裝費(fèi)用降到低?？上到y(tǒng)性地連接 SIMATIC 系統(tǒng)。電纜按米銷售，并且電纜經(jīng)過預(yù)組裝或者可方便地進(jìn)行組裝，從而顯著降低連接電纜的組裝開銷。

完全模塊化連接設(shè)計(jì)（以 16 通道為例）

柔性連接

包括：

• 前連接器采用螺釘式或壓接式觸點(diǎn)
• 單芯前連接器
• 單芯線符合 UL/CSA 標(biāo)準(zhǔn)。

藍(lán)色單芯線上有編號(hào)，分別連接到控制柜內(nèi)的各個(gè)元件上。單芯線上的編號(hào)與前連接器的針腳編號(hào)對(duì)應(yīng)。

與常規(guī)單一布線方式相比，組裝成本節(jié)約 50%，因?yàn)楣潭ǜ鱾€(gè)線芯時(shí)，已在接頭上對(duì)它們進(jìn)行過檢查。

因此，無需對(duì)每個(gè)模塊多達(dá)兩倍的 46 個(gè)線芯進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)組裝。

• 全集成自動(dòng)化 (TIA) 中的入門級(jí) CPU
• 用于有中等過程性能需求的小型應(yīng)用

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲(chǔ)卡 (MMC)。

CPU 312 安裝有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間可達(dá) 100 ns。
• 擴(kuò)展存儲(chǔ)器;
  與執(zhí)行相關(guān)的程序段的 32 KB 高速 RAM（相當(dāng)于約 10 K 指令）可以為用戶程序提供足夠的空間；
  SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（大 4 MB）作為程序的裝載存儲(chǔ)器，還允許將項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）存儲(chǔ)在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 8 個(gè)模塊，（1排結(jié)構(gòu)）
• MPI多點(diǎn)接口;
  集成的 MPI 接口多可以同時(shí)建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 6 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個(gè)連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來建立多16個(gè)CPU組成的簡單網(wǎng)絡(luò)。

• 口令保護(hù);
  用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問。
• 診斷緩沖;
  診斷緩沖區(qū)中可存儲(chǔ)后 500 個(gè)錯(cuò)誤和中斷事件，其中的 100 個(gè)事件可以長期保留。
• 免維護(hù)的數(shù)據(jù)后備;
  如果發(fā)生斷電，則可通過 CPU 將所有保持性數(shù)據(jù)自動(dòng)寫入到 SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（MMC 卡）上，且將在再次通電時(shí)保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對(duì) S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI多點(diǎn)接口;
  定義站地址
• 重啟動(dòng)/循環(huán)時(shí)間特性；
  大循環(huán)時(shí)間以及負(fù)載限制，以及自檢測功能
• 時(shí)鐘存儲(chǔ)器；
  設(shè)定地址
• 防護(hù)等級(jí)；
  定義程序和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報(bào)警的處理和范圍
• 看門狗中斷；
  周期設(shè)定
• 時(shí)鐘中斷;
  設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  發(fā)光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時(shí)器或I/O出錯(cuò)以及運(yùn)行模式，如RUN、STOP、Startup。
• 測試功能；
  可使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號(hào)狀態(tài)，可以不通過用戶程序而修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  您可以使用 PG 以純文本的形式獲取 CPU 存儲(chǔ)容量和操作模式、主存儲(chǔ)器和裝載存儲(chǔ)器的當(dāng)前利用率以及當(dāng)前循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)內(nèi)容的相關(guān)信息。

集成的通訊功能

• PG/OP 通訊
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊
• S7 基本通訊
• S7 通訊(只是器)

系統(tǒng)功能

CPU 具有廣泛的系統(tǒng)功能特性，諸如：診斷、參數(shù)賦值、報(bào)警、定時(shí)和測量等。

詳細(xì)信息請(qǐng)參見手冊(cè)。

S7-400

大量功能可支持用戶對(duì) S7-400 進(jìn)行編程、調(diào)試和維護(hù)：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數(shù)分配
• 人機(jī)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(cuò)誤和特定系統(tǒng)事件。
• 密碼保護(hù)。
• 模式選擇開關(guān)
• 系統(tǒng)功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)：

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

有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見手冊(cè)《S7-400 自動(dòng)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(hào)模塊的熱插拔。

S7-400 設(shè)計(jì)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(jī)架中。
• 模塊更換簡單，不會(huì)將模塊相互混淆
• 成熟可靠的連接技術(shù)
• 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(jìn)行預(yù)接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應(yīng)該嵌入到模塊內(nèi)并通過蓋板來保護(hù)。
• 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(duì) I/O 模塊進(jìn)行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級(jí)調(diào)用過程通信
• 數(shù)據(jù)通信；
  在自動(dòng)化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)之間
  進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進(jìn)行，或在發(fā)生特定事件時(shí)通過塊從用戶程序調(diào)用。

數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：

• 通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信 (GD) 實(shí)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(jìn)行事件驅(qū)動(dòng)型通信。

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”，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以相互循環(huán)交換數(shù)據(jù)（多可達(dá) 16 個(gè) GD 數(shù)據(jù)包，每個(gè)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(gè) CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲(chǔ)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(gè) 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。

這些包括：

• 通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進(jìn)行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)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(shè)備之間的通信。

這些包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的開放式用戶通信）。

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(dòng)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：

• 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(duì)象。
• 使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調(diào)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(jìn)行遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn) 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(nèi)容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關(guān)工業(yè)以太網(wǎng)的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點(diǎn)拓?fù)?
• 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(quán)限并支持 HTTPS 協(xié)議在 Web 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)：

• 分布式信號(hào)采集
• 信號(hào)傳輸
• 程序執(zhí)行

創(chuàng)建自動(dòng)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(hào)。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(hào)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(dòng)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(dòng)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)高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供佳且恒定的質(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(huì)影響生產(chǎn)的進(jìn)行。選項(xiàng)包括：

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

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），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：

• 監(jiān)控信號(hào)采集（診斷）
• 監(jiān)控來自過程的信號(hào)（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號(hào)采集（對(duì)于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對(duì)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(dāng)通過適當(dāng)參數(shù)設(shè)置啟用之后，才會(huì)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(dòng)發(fā)送的，即與參數(shù)設(shè)置無關(guān)。

如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會(huì)觸發(fā)一個(gè)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(huì)觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)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(hào)，并且可以觸發(fā)對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)。

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(hào)，并且可通過過程中斷觸發(fā)對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)具體參數(shù)設(shè)置，該模塊可在信號(hào)狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個(gè)通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。信號(hào)模塊可以每個(gè)通道緩沖一個(gè)中斷。
• 模擬量輸入模塊：
  通過設(shè)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(jìn)行比較。若測量值違反其中任何一個(gè)限值，就會(huì)觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)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(jìn)行進(jìn)行比較。

S7-400H

容錯(cuò)通信

進(jìn)行高可用性通信時(shí)，SIMATIC 將提供以下功能：

• 更高可用性：
  發(fā)生故障時(shí)，通信可通過多 4 個(gè)冗余連接繼續(xù)進(jìn)行。
• 操作簡便；
  高可用性對(duì)用戶來說并不是透明的?？梢圆⒔?jīng)過任何改動(dòng)而采用標(biāo)準(zhǔn)通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設(shè)置階段進(jìn)行定義。

S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容錯(cuò)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(xiàng)：

• 單一總線或冗余總線。
• 總線型拓?fù)浠颦h(huán)型拓?fù)淇偩€。

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(yīng)（故障轉(zhuǎn)移至備用設(shè)備）
• 兩個(gè)子單元的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H 按“熱備份”模式下的主動(dòng)冗余原理工作（發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行無反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在無故障運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，未發(fā)生故障的設(shè)備獨(dú)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(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會(huì)自動(dòng)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(nèi)容
• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)器等

這意味著，這兩個(gè)設(shè)備始終保持在新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時(shí)，這會(huì)帶來以下結(jié)果：

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

同步

為了實(shí)現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對(duì)兩個(gè)子單元進(jìn)行同步。

S7-400H 遵循“時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步”工作原理。

每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時(shí)，都會(huì)執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時(shí)：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶時(shí)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(dòng)進(jìn)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(chǔ)器

報(bào)告每個(gè)檢測到的故障。

啟動(dòng)時(shí)自檢

啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)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(gè)循環(huán)中。每個(gè)循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實(shí)際控制器所承受的負(fù)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(duì) 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(shí)，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(yùn)行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個(gè)模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問具有低地址的模塊。第二個(gè)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(gè)函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標(biāo)準(zhǔn)庫集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

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

信號(hào)模塊通過差異分析和測試信號(hào)注入來監(jiān)控輸出和輸入信號(hào)。

通過定期自檢、命令測試以及按時(shí)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(yùn)行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請(qǐng)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(yùn)行 S7-400F/FH。每個(gè) 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(guān)的程序段時(shí)，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(duì)于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來 F 庫中的專用函數(shù)塊并進(jìn)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(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡了驗(yàn)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(guān)應(yīng)用程序。

SIMATIC S7-300可編程控制器模塊備件

• 9 種標(biāo)準(zhǔn) CPU（CPU 412-1、CPU 412-2、CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP、CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP、CPU 417-4）
• 3 個(gè) CPU，適用于惡劣的環(huán)境條件
• 具有不同的性能等級(jí)，滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

不同性能范圍的標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

• CPU 412-1 和 CPU 412-2:
  用于中等性能范圍的小型設(shè)備。
• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有對(duì)編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設(shè)備。
• CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
  滿足高端性能要求。
• CPU 417-4 DP:
  滿足高端的性能要求。

CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特點(diǎn):

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 對(duì)每個(gè)二進(jìn)制指令的執(zhí)行時(shí)間可短到 0.75 μs。
• CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 144 KB); 
  CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 256 KB); 
  快速 RAM 用于執(zhí)行部分用戶程序
• 靈活擴(kuò)展：
  高 65536 個(gè)數(shù)字量以及 4096 個(gè)模擬量輸入/輸出。
• MPI多點(diǎn)接口：
  通過 MPI，可將多 32 個(gè)站連成簡單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之間建立多 16 個(gè)連接。
• 模式選擇開關(guān)：
  波動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的120個(gè)故障和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖器中，用于進(jìn)行診斷?？梢詫?duì)輸入數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
  日期和時(shí)間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲(chǔ)卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置的裝載存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)在裝載存儲(chǔ)器中的信息包括S7-400參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要2倍的存儲(chǔ)空間。其結(jié)果是：
  • 內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器的容量顯著提高，因此，基本上不需要存儲(chǔ)器卡。

CPU 412-2 還具有：

• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)用戶來說,分布式I/O單元可作為一個(gè)集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
• 組合式配置：
  SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50 170規(guī)范。

• 用于簡單、方便地連接傳感器和執(zhí)行器
• 當(dāng)更換模塊時(shí)可保留接線
• 更換模塊時(shí)通過編碼避免發(fā)生模塊類型錯(cuò)誤

SIMATIC S7 I/O 模塊與傳感器/執(zhí)行器之間的接線是關(guān)系成本高低、配置、控制柜加工、購置和維修方便性的關(guān)鍵因素。

通過 SIMATIC TOP connect 系統(tǒng)電纜連接技術(shù)，可簡便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠連接。

使用 TIA Selection Tool，只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可組態(tài)從 SIMATIC S7 模塊到 I/O 的連接。程序會(huì)自動(dòng)檢查合理性，并生成所選連接組件的部件列表，隨后就可以在西門子工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)上商城中進(jìn)行訂購。

兩種布線形式可用于十分廣泛的控制柜設(shè)計(jì)：

模塊化連接

單獨(dú)插入每個(gè)組件。

該系統(tǒng)包括：

• 前連接器模塊
• 連接電纜
• 連接模塊，分為以下三種：基本模塊、信號(hào)模塊、功能模塊。

從而可以幾乎排除連接錯(cuò)誤，并將安裝費(fèi)用降到低?？上到y(tǒng)性地連接 SIMATIC 系統(tǒng)。電纜按米銷售，并且電纜經(jīng)過預(yù)組裝或者可方便地進(jìn)行組裝，從而顯著降低連接電纜的組裝開銷。

完全模塊化連接設(shè)計(jì)（以 16 通道為例）

柔性連接

包括：

• 前連接器采用螺釘式或壓接式觸點(diǎn)
• 單芯前連接器
• 單芯線符合 UL/CSA 標(biāo)準(zhǔn)。

藍(lán)色單芯線上有編號(hào)，分別連接到控制柜內(nèi)的各個(gè)元件上。單芯線上的編號(hào)與前連接器的針腳編號(hào)對(duì)應(yīng)。

與常規(guī)單一布線方式相比，組裝成本節(jié)約 50%，因?yàn)楣潭ǜ鱾€(gè)線芯時(shí)，已在接頭上對(duì)它們進(jìn)行過檢查。

因此，無需對(duì)每個(gè)模塊多達(dá)兩倍的 46 個(gè)線芯進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)組裝。

西門子PLC的發(fā)展史 

SIMATIC商標(biāo)S7-200是西德西門子公司的產(chǎn)品之一，其注冊(cè)商標(biāo)為SIMATIC。1．西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實(shí)際上是帶有簡單操作接口的二進(jìn)制控制器；2．1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器；3．20世紀(jì)80年代初，S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC，較常用機(jī)型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U4．1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級(jí)、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機(jī)型為：S7-200、300、4005．1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)溶為一體6．現(xiàn)在，西門子公司又提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動(dòng)化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域。

• 用于將兩個(gè) CPU 41xH 安裝到 S7-400H 子單元中。
• 可直接插入到 CPU

同步模塊直接插入 CPU 41xH 的預(yù)留插槽中。每個(gè) CPU 需要兩個(gè)同步模塊。通過光纜連接子單元中的模塊。

• 同步模塊 6ES7960-1AA06-0XA0，用于長 10m 的光纖電纜（轉(zhuǎn)接電纜）。
• 同步模塊 6ES7960-1AB06-0XA0，用于長 10 km 的光纖電纜（轉(zhuǎn)接電纜或安裝電纜）。

Y-型鏈接

• 包括：

 - 2 IM 157 接口模塊

 - 1 個(gè) Y-型聯(lián)結(jié)器

 - 1 個(gè) RS 485 轉(zhuǎn)發(fā)器 

• ET 200M 總線模塊上的模塊化配置

Y-型聯(lián)結(jié)器

• G從屬 DP 主站與電源之間通過 RS 485 轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)電隔離
• 防護(hù)等級(jí)：IP 20

配置選項(xiàng)與約束

冗余 PROFIBUS-DP 主站可通過下述方式由 Y-型鏈接進(jìn)行擴(kuò)展：

• 冗余 DP 主站上的 Y-型鏈接數(shù)僅受限于大節(jié)點(diǎn)數(shù)
• 從屬 DP 主站的節(jié)點(diǎn)不超過 31 個(gè)
• 從屬 DP 主站的插槽不超過 223 個(gè)
• 配置信息與 Y-型鏈接的實(shí)用數(shù)據(jù)信息幀包括從屬從站的信息幀內(nèi)容。因此，每一種情況下的大信息幀長度為 244 字節(jié)
• 不通過 Y-型鏈接但通過 IM 153 將 ET 200M 連接到冗余 PROFIBUS-DP 上
• 不允許 Y-型鏈接級(jí)聯(lián)
• 在從屬主站中不可能實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信與等距離

• 用于 S7-400H 和 S7-400F/FH 的 CPU
• 可在 S7-400H 容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)中使用
• 可通過 F 運(yùn)行版授權(quán)作為具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相關(guān)系統(tǒng)中使用
• 組合了 MPI/PROFIBUS DP-主接口，
• 帶有 2 個(gè)用于同步模塊的連接插槽

CPU 412-5H 擁有：

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間小于 31.25 ns。
• 1 MB RAM（512 KB 用于程序，512 KB 用于數(shù)據(jù)）；
  裝載存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ) S7-400H F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶程序和參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)；高速 RAM 用于用戶程序的順控相關(guān)部分
• 存儲(chǔ)卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器。除程序本身之外，裝載存儲(chǔ)器中所含的信息還包括 S7-400H F/FH 的組態(tài)數(shù)據(jù)，這就是要在存儲(chǔ)器中占據(jù)雙倍空間的原因。其結(jié)果是：
  • 內(nèi)置的裝載存儲(chǔ)器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲(chǔ)卡。
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時(shí)保存數(shù)據(jù)）。
• 靈活的擴(kuò)展選件：
  多達(dá) 131,072 點(diǎn)數(shù)字量和 81,932 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。
• 組合 MPI/PROFIBUS DP 接口：
  MPI 可用來建立一個(gè) 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)的簡單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以與通信總線（C 總線）上的節(jié)點(diǎn)和 MPI 上的節(jié)點(diǎn)建立多 64 個(gè)連接。 
  PROFIBUS-DP主站接口能夠被用來建立一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。對(duì)用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFIBUS DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實(shí)現(xiàn)冗余、分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFINET 接口，帶 2 個(gè)端口（交換機(jī)）：
  支持系統(tǒng)冗余和 MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議）
• 模式選擇開關(guān)：
  撥動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的 120 個(gè)報(bào)警和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進(jìn)行診斷。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
  CPU 提供帶日期和時(shí)間的診斷報(bào)告。