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西門子S7-400H系列PLC的CPU有三個系列的固件版本，分別是V4.0，V4.5和V6.0。它們固件版本升級的方式有兩種，下面分別介紹一下：

1. 西門子S7-400H系列PLC，CPU V4.0系列

（1）將西門子S7-400H系列PLC的CPU斷電；

（2）在斷電情況下，從CPU上拔出flash卡；

（3）從西門子*下載升級所需固件版本的軟件，如CPU414-4H，需要從V4.0.3升級到V4.0.6，需要下載V4.0.6對應的固件版本軟件包。

（4）將flash卡插入讀卡器；

（5）將讀卡器連接到PC，并從PC安裝第（3）步下載的需要升級到的固件版本軟件包。

（6）將flash卡從讀卡器中取出，并重新在斷電情況下插入CPU。

（7）將CPU上電，此時CPU的固件版本已升級到V4.0.6版本。

2. 西門子S7-400H系列PLC，CPU V4.5或CPU V6.0系列

（1）從西門子*下載升級所需固件版本的軟件，如CPU414-4H，需要從V4.5.2升級到V4.5.6，需要下載V4.5.6對應的固件版本軟件包。

（2）在CPU上電情況下，即CPU正常工作時；在PC上安裝第（1）步下載的需要升級到的固件版本軟件包。

（3）打開STEP7軟件，在“硬件組態(tài)”中，選擇固件版本升級后的CPU，在線下載硬件組態(tài)，即可完成。

綜上所述，西門子S7-400H系列PLC固件版本升級時，如果CPU是V4.0系列，則需要離線方式通過讀卡器進行固件版本升級；如果CPU是V4.5或V6.0系列，則可以通過在線方式直接進行固件版本升級。在升級過程中，用戶可以遵循上述步驟進行設置

西門子S7-400PLC電源電池介紹

1.監(jiān)控電池開關選擇及作用

以下適用于帶一塊備用電池的電源模塊：

• BATT開關位置
  電池是被監(jiān)控的。如果背板總線上檢測到低電壓，BAF指示燈點亮。OB81在CPU中被調(diào)用。
• OFF 開關位置
  備用電池不被監(jiān)控。如果正在使用的電池處于良好工作狀態(tài)，在此設置下發(fā)生電源故障的情況下它也用作備用。

以下適用于帶兩塊備用電池的電源模塊：

• 2 BATT開關位置
  兩塊電池均被監(jiān)控。如果背板總線上檢測到低電壓，BAF指示燈點亮。OB81在CPU中被調(diào)用。
• 1 BATT開關位置
  只有左側的電池(叫做BATT.1)被監(jiān)控。 如果背板總線上檢測到低電壓，BAF指示燈點亮。OB81在CPU中被調(diào)用。
  但是，如果插入了第二塊電池，在*塊電池出現(xiàn)故障的情況下它也用作備用。
• OFF開關位置
  備用電池不被監(jiān)控。如果正在使用的電池處于良好工作狀態(tài)，在此設置下發(fā)生電源故障的情況下它也用作備用。  
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2.電池報警及復位

監(jiān)控開關選擇后 ,當電池故障出現(xiàn)報警,BAF指示燈亮,并且CPU外部故障燈亮,就提示需要檢查電池或更換.更換電池后,BAF指示燈還亮,需要按下FMR(故障消息復位)后,報警消失.

 

3.電池休眠后激活

S7-400CPU使用的是鋰電池(鋰/亞硫酰氯)。鋰電池在長期放置的情況下會生成鈍化膜，處于自保護和自休眠狀態(tài),這個特性會直接影響備用電池的功能。這種情況下，當系統(tǒng)電源接通時，CPU會提示錯誤信息。后備電池在電源模塊通電的情況下會被去鈍化，將鋰電池放入S7-400的電源單元清除鋰電池的鈍化膜。這個過程需要幾分鐘的時間。當鈍化膜被清除且鋰電池達到其額定電壓時，可以使用FMR按鈕來確認電源模塊的錯誤信息。

由于鋰電池的存儲時間通常不可推測，推薦以下步驟去除鈍化膜： 
●在電池艙中放入備用電池(組)。 
●用FMR按鈕確認電源單元的所有電池故障信息。 
●如果無法確認電池故障，等幾分鐘后再試。 
●如果依然無法確認電池故障，拔出電池(組)正負極短路,并將它們短路1秒到3秒，大電流激活,●注意短路時間不要超過3秒。 
●重新插入電池(組)并用FMR按鈕再次嘗試確認。 
●當所顯示的電池故障信息消失后，電池(組)可以準備使用。 

●如果所顯示的電池故障信息不消失，則電池(組)沒電。 

通訊

SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型：

• 過程通訊：
  對于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實現(xiàn)循環(huán)尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環(huán)執(zhí)行層調(diào)用過程通訊。
• 數(shù)據(jù)通訊：
  用于自動化系統(tǒng)間或多個自動化系統(tǒng)與HMI之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信循環(huán)地進行，也可以基于事件驅(qū)動通過塊由用戶程序發(fā)起。

STEP 7的操作界面極為友好，顯著地簡化了用戶的通信功能組態(tài)工作。

數(shù)據(jù)通訊

SIMATIC S7-300擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制：

• 使用MPI，通過全局數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)CPU之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 借助通信功能，與其它伙伴完成事件驅(qū)動型通信。網(wǎng)絡連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現(xiàn)。

全局數(shù)據(jù)

借助“全局數(shù)據(jù)通信”服務，聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)（最多可達8 GD 數(shù)據(jù)包，每周期22個字節(jié)）。據(jù)此，可以實現(xiàn)，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行全局數(shù)據(jù)交換。組態(tài)通過STEP 7的GD表完成。

通訊功能

使用系統(tǒng)已經(jīng)集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務。

這些服務是：

• 通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
  S7-300 可以用于：
  • 用作服務器時，使用MPI、C總線和PROFIBUS
  • 用作服務器或客戶端時，使用集成式PROFINET接口

使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設備之間的通信服務。

這些服務是：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的 S5 兼容通訊。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進行的標準通訊（非西門子系統(tǒng)）。

與全局數(shù)據(jù)不同的是，對于通信功能，必須為其建立通信連接。

集成到 IT 領域中

借助自動化工程組態(tài)，使用S7-300，可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術世界。使用CP 343-1 Advanced，可以實現(xiàn)以下信息技術功能：

• IP 路由；
  借助IP訪問列表，將IP V4報文以不低于Gigabit的速度轉發(fā)至受控PROFINET接口。
• WEB 服務器；
  使用標準瀏覽器，可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網(wǎng)頁；通過FTP處理自己的文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)
• 標準診斷頁；
  無需額外工具，就可以在工廠內(nèi)完成插裝在安裝機架上的所有模塊的快速診斷工作。
• E-mail；
  直接從用戶程序中發(fā)送認證電子郵件。電子郵件客戶端設計有通知功能，可以在控制程序中直接通知用戶。
• 通過 FTP 進行通訊；
  大多數(shù)操作系統(tǒng)平臺都可以使用的開放協(xié)議
• 設計有30 MB RAM文件系統(tǒng)，可以用作動態(tài)數(shù)據(jù)的中間存儲器。

S7-300 PROFINET CPU集成有Web服務器。因此，標準Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 標簽狀態(tài)
• 模塊的狀態(tài)
• 報文
• 工業(yè)以太網(wǎng)的相關信息
• PROFINET 節(jié)點的拓撲結構

等時模式

使用系統(tǒng)功能“同步模式”，可以同步耦合

• 分布式信號采集、
• PROFIBUS 信號傳輸和
• 程序執(zhí)行

總線周期時間的程序運行。

創(chuàng)建了自動化解決方案，可以以固定間隔時間（常量總線周期時間）捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建了前后*的部分過程圖像。

借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術，S7-300確?？梢跃_地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應時間。

為同步模式系統(tǒng)功能提供了極為豐富的支持組件，可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域的苛刻任務。

在分布式自動化解決方案中，目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的高速加工處理應用領域，并確?？梢垣@得最高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴大生產(chǎn)數(shù)量。

模塊的診斷和過程監(jiān)視

SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：

• 信號采用的監(jiān)控（診斷）。
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）。

診斷

診斷功能可以用來判斷模塊的信號采集（針對數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否工作于*狀態(tài)。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息：

• 可參數(shù)賦值的診斷報文：
  僅由合適的設定參數(shù)啟用之后才會發(fā)出診斷消息。
• 不可參數(shù)賦值的診斷報文：
  這些消息的發(fā)出是一個常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入”），則模塊會發(fā)起一個診斷中斷（若已經(jīng)為該診斷消息設置了參數(shù)，則僅在相應的參數(shù)化過程之后才會產(chǎn)生中斷）。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關的診斷中斷塊（OB 82）。
    

2.1.3 PLC的發(fā)展趨勢

1、功能向增強化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對不同行業(yè)的應用特點，開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品。以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。

2、規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強；大型化是指應用在工業(yè)過程控制領域較大的應用市場，應用的規(guī)模從幾十點擴展到上千點應用功能從單一的邏輯運算擴展幾乎能滿足所有的用戶要求。

3、系統(tǒng)向標準化和開放化方向發(fā)展，以個人計算機為基礎，在windows平臺上開發(fā)符合全新一體化開放體系結構的PLC。通過提供標準化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)[2]。



PLC的功能特點

2.2.1 

PLC的功能

隨著自動化技術、計算機技術及網(wǎng)絡通信技術的迅速發(fā)展，PLC的功能日益增多。它不僅能實現(xiàn)單機控制，而且能實現(xiàn)多機群控制；不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還能實現(xiàn)過程控制、運動控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下：

1、開關量邏輯控制

這是PLC的zui基本的功能。PLC具有強大的邏輯運算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實現(xiàn)繼電器觸點的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC提供的定時、計數(shù)指令，可實現(xiàn)定時、計數(shù)功能，其定時值和計數(shù)值既可由用戶在編程時設定，也可用數(shù)字撥碼開關來設定，其值可進行在線修改，操作十分靈活方便。

2、模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng)A/D轉換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結果，經(jīng)D/A轉換成模擬量去控制被控設備，以完成對連續(xù)量的控制。

3、閉環(huán)過程控制

使用PLC不僅可以對模擬量進行開環(huán)控制，而且還可以進行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊，對控制過程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進行PID控制。

4、定時、定位、計數(shù)控制

PLC具有定時控制的功能，它為用戶提供了若干個定時器，定時器的時間可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現(xiàn)定時或延時控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC具有計數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個計數(shù)器或高速計數(shù)模塊。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現(xiàn)計數(shù)控制。



5、順序（步進）控制

在工業(yè)控制中，選用PLC實現(xiàn)順序控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標準化語言——順序功能圖進行設計，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。

6、網(wǎng)絡通信

現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡通信的功能，它既可以對遠程I/O進行控制，又能實現(xiàn)PLC與計算機之間的通信，從而構成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。PLC通過RS232接口可與各種RS232設備進行通信。PLC還可與其它智能控制設備（如變頻器、數(shù)控裝置）實現(xiàn)通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動機的自動化控制水平。

7、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票韀2]。

2.2.2 

PLC的特點

1、通用性強、靈活性好、功能齊全

PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點。通過選配相應的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時，由于PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，當生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設備更新時，不必改變PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點數(shù)理論上無限制，因此，靈活性和擴展性都很好。

2、可靠性高、抗*力強

為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設計中強化了PLC的抗*力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC在設計、生產(chǎn)過程中除了對元器件嚴格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動恢復等措施，有的PLC還采用了冗余技術等，進一步增強了PLC的可靠性。

3、編程簡單、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應的，形式簡單、直觀性強，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉換，使用極其方便。

4、模塊化結構、安裝簡單、調(diào)試方便

PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結構設計，由機架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴展、維護更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開關模擬輸入信號，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進行測試、排錯和修改

西門子S7-300/400系列PLC常見故障診斷與排除方法

在運行過程中，S7-300系列PLC運行錯誤通常是由于硬件故障或損壞而造成的。SIMATICS7硬件的LED具有診斷功能。這些LED可以使用3種顏色：綠色LED表示正常運行(例如通電時)，黃色LED表示特殊的運行狀態(tài)(例如強制時)，紅色LED表示出錯(例如總線出錯)。LED閃亮也表示一個特殊的事件(例如存儲器復位)。

1.CPU模塊的故障診斷與排除

所有CPU上的LED狀態(tài)、故障及排除方法如表1和表2所示。表中“×”表示該狀態(tài)與當前CPU的功能無關。

2.數(shù)字量模塊的故障診斷與排除

—些數(shù)字量模塊可以通過SF故障指示燈指示故障。當通過數(shù)字量模塊觸發(fā)診斷信息時，SF指示燈點亮。當故障排除后，故障指示燈熄滅。不管CPU處于何種運行狀態(tài)，若發(fā)生外部故障時(例如傳感器電源短路)，SF指示燈也點亮。表3列出了數(shù)字量模塊“SF”LED指示的故障現(xiàn)象及排除方法。

S7-400系列PLC的故障診斷與排除

1.電源模塊的故障診斷與排除

用戶通過觀察S7-400電源模塊的前面板上的“INTF”、“DC5V”和“DC24V”LED的狀態(tài)，可知曉電源模塊故障和備用電池故障，見表4。

2.CPU模塊的故障診斷與排除

S7-400系列PLC CPU模塊面板上的“RUN”和“STOP”LED指示當前CPU的模式，而“INTF”、“EXTF”和“FRCE”LED用于指示用戶程序運行期間的故障，見表5。表中“×”表示與LED狀態(tài)無關。

S7-400系列PLC CPU模塊面板上“BUS1F”、“BUS2F”和“BUSSF” LED指示與MPI/DP、PROFIBUS DP和PROFINETI/O接口關聯(lián)的錯誤，見表6。

對于CPU41X-3和CPU417-4而言，其面板的“IFM1F”和“IFM2F” LED用于指示與存儲器子模塊接口相關的錯誤，見表7。

3.數(shù)字量模塊的故障診斷與排除

S7-400系列PLC數(shù)字量模塊“INTF”LED(內(nèi)部故障指示)和“EXTF”LED(外部故障指示)亮時表示相應的故障，其故障診斷與排除方法見表8。

4.模擬置輸入模塊的故障診斷與排除

S7-400系列PLC模擬量輸入模塊“INTF”LED和“EXTF”LED亮時表示相應的故障，其故障診斷與排除方法見表9。

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