大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調(diào)試和維護:
SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和國際標準:
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(shù)規(guī)格》。
設計
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:
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)通信機制:
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)??墒褂?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(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:
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:
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:
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):
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(nèi)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(zhì)量的同時提高產(chǎn)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(zhuǎn)期間可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改,不會影響生產(chǎn)的進行。選項包括:
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(zhuǎn)換,從而降低設備調(diào)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:
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:
數(shù)字量輸入/輸出模塊 |
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診斷消息 |
可能的故障原因 |
無傳感器電源 |
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無外部輔助電壓 |
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無內(nèi)部輔助電壓 |
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熔斷器燒斷 |
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模塊中的參數(shù)不正確 |
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時間看門夠脫落 |
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EPROM 故障 |
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RAM 故障 |
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硬件中斷丟失 |
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模擬量輸入模塊 |
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診斷消息 |
可能的故障原因 |
無外部負載電壓 |
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組態(tài)/參數(shù)設置錯誤 |
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共模錯誤 |
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斷線 |
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低于量程下限 |
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高于量程上限 |
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模擬量輸出模塊 |
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診斷消息 |
可能的故障原因 |
無外部負載電壓 |
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組態(tài)/參數(shù)設置錯誤 |
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對 M 短路 |
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斷線 |
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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。
容錯通信
進行高可用性通信時,SIMATIC 將提供以下功能:
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:
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:
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(zhuǎn)移期間,設備會自動保留:
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(jié)果:
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(qū)動的同步”工作原理。
每當子單元中發(fā)生可能導致不同內(nèi)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:
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:
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(jié)束處調(diào)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。
S7-400F/FH 滿足下列安全要求:
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(diào)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(nèi)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。
西門子6SN1146-1AB00-0BA1模塊產(chǎn)品描述
SIMODRIVE 611 INFEED MODULE, 5/10 KW, UNREGULATED, WITH INTERNAL/EXT. COOLING
SIMODRIVE 611橫向進給模塊,5/10千瓦,不受監(jiān)管,內(nèi)部/ EXT。冷卻
General Data | |
product name | open-loop control infeed module |
Unit type | infeed module |
Function status | 1 |
Cooling | internal / external |
cooling b | self-cooling |
degree of protection | With internal heat dissipation: IP 20 / With external heat dissipation: IP 20 for the electronics area and IP 54 for the heatsink in the heat dissipation area |
weight / approx. | 6.5 kg |
dimension / b | 50 mm |
dimension / height | 480 mm |
dimension / depth | 288 mm |
infeed / type | open-loop |
connection / power connection | 6 mm2 |
Connection / line connection / cross-section / max. | 6 mm2 |
Electrical Data | |
rated output / infeed | 5 kW |
rated output / infeed / S3-60 % | 6.5 kW |
rated output / infeed / peak power | 10 kW |
rated output / pulsed resistor | 0.2 kW |
rated output / pulsed resistor / peak power | 10 kW |
pulsed resistor / energy / for single braking | 13500 J |
rated current In | 12.5 A |
rated current In / Input / at undervoltage | 14 A |
Rated current In / Output / Peak current | 25 A |
Input voltage | 400 V 3-phase AC -10% to 480 V 3-phase AC + 6 % |
Output voltage | 490V to 680V + 6 % |
power frequency / min. | 50 Hz |
power frequency / tolerance / min. | -10 % |
power frequency / max | 60 Hz |
power frequency / tolerance / max | 10 % |
Efficiency eta | 0.985 |
charging limit | 1200 μF |
power factor / cos phi | 0.87 |
power factor / cos lambda | 0.67 |
impedance voltage / required / maximum | 10 % |
Ambient Conditions | |
ambient temperature on operation / min. | 0 °C |
ambient temperature / during operation / max. | 40 °C |
ambient temperature / during operation / max. / with power reduction | 55 °C |
ambient temperature / when stored / min. | -40 °C |
ambient temperature / when stored / max. | 70 °C |
ambient temperature / when transported / min. | -40 °C |
ambient temperature / when transported / max. | 70 °C |
6SN1123-1AA00-0AA2電源模塊產(chǎn)品描述
SIMODRIVE 611 POWER MODULE, 1 AXIS, 15 A, INTERNAL COOLING, MOTOR RATED CURRENT: FEED = 5 A MAIN SPINDEL = 5 A
SIMODRIVE 611電源模塊,1軸,15一個,內(nèi)部冷卻,電機額定電流:喂= 5主斯賓德爾= 5
General Data | |
product name | power module |
Unit type | power module |
Function status | 1 |
Cooling | external |
cooling b | separate cooling |
degree of protection | IP 20 for the electronics area and IP 54 for the heatsink in the heat dissipation area |
weight / approx. | 6.5 kg |
dimension / b | 50 mm |
dimension / height | 480 mm |
dimension / depth | 300 mm |
Number / axes | 1 |
connection / power connection | 6 mm2 |
Connection / line connection / cross-section / max. | 6 mm2 |
Electrical Data | |
Input voltage | 600 VDC / 625 VDC / 680 VDC |
Output voltage | 0 to 430 V 3-phase AC |
Efficiency eta | 0.98 |
rated current In / output / for 1FN/1FK/1FT motors | 5 A |
rated current In / output / peak current / for 1FN/1FK/1FT motors | 10 A |
rated current In / output / for 1PH/1FE motors and asynchronous motors | 5 A |
rated current In / output / for 1PH/1FE motors and asynchronous motors / S6-40% | 5 A |
rated current In / output / peak current / for 1PH/1FE motors and asynchronous motors | 8 A |
DC b capacitance | 75 μF |
Ambient Conditions | |
ambient temperature on operation / min. | 0 °C |
ambient temperature / during operation / max. | 40 °C |
ambient temperature / during operation / max. / with power reduction | 55 °C |
ambient temperature / when stored / min. | -40 °C |
ambient temperature / when stored / max. | 70 °C |
ambient temperature / when transported / min. | -40 °C |
ambient temperature / when transported / max. | 70 °C |
特別是,計數(shù)器模塊可以檢測快速高頻信號,并將計數(shù)器讀數(shù)和當前速度返回到控制器。計數(shù)器控制可通過數(shù)字量輸入和輸出信號來確保精確的計數(shù)器結(jié)果和系統(tǒng)中的快速響應。通過大量參數(shù)設置選項,可針對手邊的任務進行佳調(diào)整,降低控制負荷。
提供有以下計數(shù)器模塊:
含在供貨范圍之內(nèi):
CP443-5 擴展通信處理器是 PROFIBUS 總線系統(tǒng)的 SIMATIC S7-400 所需的模塊。
它減輕了 CPU 的通信任務,并可進行進一步的附加連接。
通過通信模塊實現(xiàn)的 S7-400 通信選項:
CP 443-5 擴展型通訊處理器具有 SIMATIC S7-400 設計的所有優(yōu)點:
若 CP 443-5 擴展型用作 DP 主站,則中央機架中至少可設置 4 條,多可設置 10 條其他PROFIBUS-DP 鏈路??捎玫?PROFIBUS DP 鏈路數(shù)取決于所用的 SIMATIC S7-400 CPU。
在使用 S7 通訊時,插槽分配規(guī)則不適用。可操作 S7 連接的數(shù)目取決于 S7-400 CPU。
在使用 SEND/RECEIVE 時,可操作模塊的數(shù)目也取決于 S7-400 CPU。
CP 443-5 擴展型可獲得大量具有 PROFIBUS 總線系統(tǒng)的各種通信:
用于 PROFIBUS-DP 的主站
CP443-5 擴展型作為 DP-V1 主站操作。 它可以自主處理數(shù)據(jù)傳輸,并能夠連接從站,如作為 DP 從站的 CP 342-5、ET 200 分布式 I/O 系統(tǒng)的 DP 從站等。這意味著 CP 443-5 Extended 能夠?qū)?S7-400 站連接到 PROFIBUS DP,且非常適合擴展 S7-400 CPU 的集成 DP 主站接口以建立額外的 PROFIBUS DP 線路。
作為冗余 DP 主站, CP443-5 擴展型也可以運行在 SIMATIC S7 H 系統(tǒng)中。
CP 443-5 擴展型是 DP-V1 主站,即,它也支持非循環(huán)標準(包括中斷處理)。
CP 443-5擴展型也支持SYNC(同步)和FREEZE(凍結(jié))功能,恒定總線循環(huán)時間,從站到從站直接通訊和數(shù)據(jù)設置路由,以及正常運行過程中分布式 I/O 的組態(tài)更改。
在正常運行過程中,它還可啟用或禁止 DP 從站。例如,它可支持子程序的一步一步調(diào)試。
通過診斷中繼器,可在運行期間對線路進行診斷,從而在較早階段檢測到線路故障。 CM CP 443-5 擴展型支持通過診斷中繼器的運行(包括在診斷中繼器上激活拓撲識別)。
從用戶的觀點來看,分布式 I/Os 與集中式 I/Os 的處理方式相同,這意味著就配置和參數(shù)設置而言, CP443-5 擴展型 和 S7-400 CPU 的 DP 主站接口是沒有區(qū)別的。不論系統(tǒng)的大小是多少,CP443-5 能達到快的響應時間。
編程器/OP 通信
編程器/OP通訊,連接到網(wǎng)絡的所有S7站都可以遠距編程。
S7 通信
S7 通信用于以下的耦合連接:
對于冗余的 S7 通信, CP_443-5 擴展型也能被用于SIMATIC-H 系統(tǒng)。
開放式通信 (SEND/RECEIVE)
借助于開放式通信,SIMATIC S7-400 可集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。
基于 PROFIBUS 的第二層(FDL), CP443-5 擴展型提供用于程序或者現(xiàn)場通信的簡單的接口。使用這個接口,可在 SIMATIC S5,SIMATIC S7 與 PC 之間實現(xiàn)系統(tǒng)范圍的、高性能通信。它提供 SDA(PLC/PLC 連接)和 SDN(廣播與多點傳送)。
可能與下列設備通信
功能呼叫必須與 SEND/RECEIVE(PLC-SEND/PLC-RECEIVE)一起使用,并且必須集成到 STEP7 應用程序。
時間同步
時間同步用于設定整個工廠內(nèi)的時鐘。
CP 443-5 擴展型通信處理器能夠在 PROFIBUS 上輸送 S7-400 CPU 的時間。相反地,CP 也能夠向 S7-400 CPU 提供 PROFIBUS 上的當前時間。
CP 443-5 擴展型支持
數(shù)據(jù)記錄的路由選擇
CP 443-5 擴展型支持數(shù)據(jù)記錄路由選擇功能。通過選擇這種選項,你可以 把 CP 作為數(shù)據(jù)記錄路由器用于發(fā)送路由記錄到現(xiàn)場設備(DP 從站)。使用 SIMATIC PDM,可為現(xiàn)場設備的參數(shù)化和診斷生成這種數(shù)據(jù)組。
應用:
例如它可用 SIMATIC PDM(在PC上) PA 現(xiàn)場設備通過工業(yè)以太網(wǎng)、S7-400(CP 443-1,CP 443-5 擴展型 )和 DP/PA 耦合器/鏈接參數(shù)設置和診斷成為可能。
診斷數(shù)據(jù)
通過 STEP S7,可提供豐富的診斷選項,包括:
CiR - 運行中組態(tài)
通過 CiR,可以在正常運行過程中添加或修改 I/O 設備。
組態(tài)
組態(tài)全功能 CP443-5 Extended 時,必須使用 STEP 7 V5.1 SP2 或更高版本,或者,STEP 7 Professional V12 (TIA Portal) 或更高版本。
對 CP 443-5 擴展模板的組態(tài)和編程方式與用 STEP 7 的 SIMATIC S7-400 CPU 的集成 DP 主站接口相同。
通訊處理器的組態(tài)數(shù)據(jù)總保存在 CPU 上,甚至在 PLC 發(fā)生故障之后也被保留。因此,在更換模板時無需從編程器中重新裝載組態(tài)數(shù)據(jù)。在啟動時 CPU 會將組態(tài)數(shù)據(jù)傳送到通訊處理器中。
可以對所有連接到網(wǎng)絡的 SIMATIC S7 控制器進行組態(tài)和編程。
安裝 STEP 7 后,用于使用開放式通訊(SEND/RECEIVE)的功能塊放置在 SIMATIC NET 庫內(nèi)。
CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用這些 CPU,可為具有較高安全要求的工廠構(gòu)建一個故障安全自動化系統(tǒng)。
通過 CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口,可作為一個主站或從站,直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。
在通過 IF 964-DP 接口模塊連接 CPU 416F-3 PN/DP 的情況下,可以連接另外一個 DP 主站系統(tǒng)。
通過使用 ERTEC 400-ASIC,CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實現(xiàn)了交換機功能。它提供了可從外部接觸到的兩個 PROFINET 端口。這意味著,除分層網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)之外,也可通過新型 S7-400 控制器實現(xiàn)總線型結(jié)構(gòu)。
注:
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。
故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口,連接到 IF 964-DP,和/或通過通信模塊(CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced)進行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP,實現(xiàn)安全通信。
兩種 CPU 都具有:
CPU 416F-3 PN/DP 還具有:
故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口,連接到 IF 964-DP,和/或通過通信模塊(CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced)進行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP,實現(xiàn)安全通信。
CPU 417-4 具有:
SIMATIC S7-400 可采用具有不同性能級別的各種 CPU:
所有 CPU 裝在帶集成的控制單元和顯示單元的塑料外殼中。 相同的單元具有相同的功能。
前面板上有:
除 CPU 412-1 處理器外,所有 CPU 具有:
CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以連接 PROFINET。 每個模板有一個雙口的 PROFINET 接口。
高端 CPU 還具有:
此外,CPU 按照其性能進行分級:例如RAM、地址區(qū)大小、可裝載塊的數(shù)量以及處理時間。
所有 S7-400 CPU 均具有兩種類型的存儲器。工作存儲器的細分可將性能提高一倍。當一個標準處理器需要訪問其 RAM 至少兩次時,S7-400 專用處理器可在一個循環(huán)周期中同時訪問代碼存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。因此,數(shù)據(jù)總線和代碼總線也是獨立的。工作存儲器的容量取決于從精細分級的 CPU 系列中所選取的適合的 CPU。
對于小型和中等程序,集成式負載內(nèi)存 (RAM) 就足夠了。對于較大的程序,可通過插入內(nèi)存卡來增加裝載內(nèi)存。插入式閃存卡可用于在不使用電池的情況下進行性存儲。