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S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能zui為強大的 PLC。它可以成功實現全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺，其主要特點是具有模塊化的結構并擁有性能儲備。

S7-400

• 中端到性能范圍內功能強大的 PLC

• 可滿足要求極為苛刻的任務的解決方案

• 全面的模塊和各種性能等級 CPU 可針對具體自動化任務進行*調整

• 可實現分布式結構，適用十分靈活

• 連接方便

• *通信和聯網功能

• 操作方便，設計簡單，不含風扇

• 任務增加時可順利擴展

• 多重計算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 *控制器中同時運行。
  多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配。例如，可將復雜的技術任務（如開環(huán)控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU。可以為每個 CPU 分配自己的 I/O。

• 模塊化：
  通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正常"I/O 現場總線。另外，還可以實現額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。

• 工程組態(tài)和診斷：
  結合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對 S7-400 進行組態(tài)和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。

S7-400H

• 具有冗余設計的高可用性自動化系統(tǒng)。

• 用于具有很高故障安全要求的應用：
  重新啟動成本很高、停產代價高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護選項較少的過程。

• 冗余設計的集中功能

• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置

• 也可使用具有標準可用性的 I/O：單側配置

• 熱后備：發(fā)生故障時，自動切換到備用設備。

• 包含 2 個單獨機架或一個分隔式*機架的配置

• 通過冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，適用于具有很高安全要求的工廠

• 符合相關標準的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）

• 如果需要，也可通過冗余設計來實現容錯

• 不對安全相關 I/O 進行額外接線

• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實現安全通信

• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O

• 適用于非安全相關應用的標準模塊也可以在自動化系統(tǒng)中使用

• 隔離模塊用于在一個 ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標準模塊。

產品目錄 ST 70

在產品目錄 ST 70 中也可找到有關 SIMATIC S7-400 的信息：

應用

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到性能范圍內功能強大的 PLC。

SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風扇設計和較高擴展能力，并具有全面的通信和網絡功能，可以簡便實現分布式結構，用戶操作十分方便，因此成為中端到性能范圍內要求極為苛刻的任務的理想解決方案。

SIMATIC S7-400 的應用領域包括：

• 汽車工業(yè)，如裝配線

• 機械設備制造，包括機械設備制造

• 倉儲技術

• 鋼鐵工業(yè)

• 樓宇管理系統(tǒng)

• 發(fā)電和配電

• 造紙和印刷領域

• 木材加工

• 食品和飲料領域

• 過程工程，如水務和污水處理

• 化工和石化領域

• 儀表和控制

• 包裝機械

• 制藥工業(yè)

由于具有多種性能等級的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據具體情況執(zhí)行其自動化任務。

任務擴展時，可通過附加模塊隨時對控制器進行擴展，成本不會很高。

SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：

• 具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有*的工業(yè)適用性。

• 可以帶電連接和斷開各模塊。

S7-400H

在自動化技術的許多領域中，對自動化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領域中，設備停機會產生*的成本。此時，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。

容錯型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個或多個故障導致控制器的部件出現故障時，也能繼續(xù)運行。通過以這種方式實現的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應用領域：

• 控制器發(fā)生故障后重啟會產生很高費用的過程（通常在過程工業(yè)中）。

• 停產的代價十分高昂的過程。

• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。

• 無人監(jiān)視的應用

• 涉及較少維護人員的應用

訂貨數據

關于 S7-400H 組件的訂貨數據，請參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH"下的相應模塊。

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機不會給人員或環(huán)境帶來危險的過程進行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設計：

• S7-400F：
  故障安全自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產過程會切換到安全狀態(tài)并中斷。

• S7-400FH：
  故障安全和高可用性自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產過程。

通過另外使用標準模塊，可以建立一個全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關和安全相關任務共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉藴使ぞ邔φ麄€工廠進行組態(tài)和編程。

設計

SIMATIC S7-400 有多個型號：

• S7-400：
  中、性能的功能強大的 PLC，具有模塊化結構和免風扇的設計。

• S7-400H：
  采用冗余設計的容錯自動化系統(tǒng)，適用于故障安全型應用。

• S7-400F/FH：
  采用冗余設計的故障安全自動化系統(tǒng)，也具備高可用性。

S7-400

S7-400 自動化系統(tǒng)采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。

系統(tǒng)包含下列組件：

• 電源模塊 (PS)：
  用于將 SIMATIC S7-400 連接到 120/230 V AC 或 24 V DC 電源電壓。

• CPU：
  配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范圍。根據具體型號，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，zui多可以連接 125 個PROFIBUS DP 從站?？梢詫ui多 256 個 PROFINET IO 設備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理*型的配置。此外，在一個*控制器中的多重計算模式下，多個 CPU 可以協同工作以提高性能。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應時間，可實現較短機器循環(huán)時間。

• 用于數字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號模塊 (SM)

• 通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點連接

• 功能模塊 (FM)：
  用于完成計數、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務的專業(yè)模塊。

根據具體要求，也可使用下列模塊：

• 接口模塊 (IM)：
  用于連接*控制器和擴展單元。SIMATIC S7-400 的*控制器可帶有zui多 21 個擴展單元運行。

• SIMATIC S5 模塊：
  在相關 SIMATIC S5 擴展單元中，可以尋址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有輸入/輸出模塊。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用適配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模塊。

擴展

若用戶需要在應用中使用一個以上*控制器時，則可以對 S7-400 進行擴展：

• zui多 21 個擴展單元：
  可將zui多 21 個擴展單元 (EU) 連接到*控制器 (CC)。

• 接口模塊 (IM) 的連接：
  通過發(fā)送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發(fā)送 IM 插到 CC 中，相關的接收 IM 插到下游 EU 中可將zui多 6 個發(fā)送 IM 插到 CC 中（其中zui多 2 個帶 5-V 電源），并可將zui多 1 個 IM 插到 EU 中。每個發(fā)送 IM 均有 2 個接口，每個接口用于連接 1 條線路?？蓪ui多 4 個 EU（不帶 5-V 電源）或 1 個 EU（帶 5-V 電源）連接到發(fā)送 IM 的每個接口。

• 電源模塊的固定插槽：
  必須始終將電源模塊插在 CC 和 EU 中的zui左側。

• 通過 C 總線進行的數據交換受限制：
  通過 C 總線進行的數據交換只能在 CC 和 6 個 EU（EU 1 至 EU 6）之間進行。

• 集中擴展：
  建議用于小型配置和機器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。

• CC 和zui后一個 EU 之間的zui大線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。

• 通過 EU 進行分布式擴展：
  建議在面積很大工廠內采用，其中，多個 EU 位于各個位置?？梢允褂?S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。

• CC 和zui后一個 EU 之間的zui大線路距離：對于 S7 EU，約 100 m；對于 S5 EU 約 600 m。

• 注意 將 S5 擴展單元分布式連接到：
  IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可將以下S5 EU 連接到 S7-400：

• EG 183U

• EG 185U

• EG 186U

• ER 701-2

• ER 701-3

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。

• 用戶友好的參數分配

• 人機界面：
  S7-400 的操作系統(tǒng)中集成了用戶友好的 OCM 服務。

• 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。

• zui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

• 數據通信；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間
  進行數據交換。數據通信可循環(huán)進行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調用。

數據通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數據通信機制：

• 通過全局數據通信 (GD) 實現聯網的 CPU 之間的數據包循環(huán)交換。

• 通過通信功能進行事件驅動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現網絡連接。

全局數據 (GD)

通過 MPI 以及“全局數據通信"服務，聯網的 CPU 可以相互循環(huán)交換數據（zui多可達 16 個 GD 數據包，每個循環(huán)的zui大 GD 數據包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數據/位存儲器/過程映像。若網絡上連接有 S7-300，則數據交換限制為zui大 22 字節(jié)。全局數據通信可通過 MPI 來實現?？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。

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通信功能

通過系統(tǒng)內集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信服務。

這些服務包括：

• 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服務。

這些服務包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網進行的 S5 兼容通信。

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

與全局數據不同的是，必須建立通信連接才能實現通信功能。

集成到 IT 環(huán)境中

通過 S7-400，可方便地將現代 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，甚至可通過網（如ISDN）。

帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服務器。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 頁面顯示過程數據和用戶數據

可通過使用用戶權限并支持 HTTPS 協議在 Web 服務器內提供安全機制。

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：

• 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*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zui高精度和可重現性。這意味著可在提供*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。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設備運行期間實現設備擴展和轉換，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，工藝的優(yōu)化），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)分可參數化和不可參數化的診斷消息：

• 可參數化的診斷消息：
  僅當通過適當參數設置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。

• 不可參數化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數設置無關。

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，則僅在相應的參數設置之后才會觸發(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。

根據模塊類型的不同，提供了各種不同診斷消息：