西門(mén)子S7-400模塊6ES7414-3EM05-0AB0

S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間，縮短高速機(jī)械制造業(yè)設(shè)備控制的循環(huán)周期。

S7 - 400用于整體協(xié)調(diào)各種設(shè)備，控制低級(jí)別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來(lái)保證的。

在S7- 400的許多器件也可用于環(huán)境條件下的SIPLUS版本。

由于采用各種級(jí)別的CPU，S7-400可以靈活擴(kuò)展升級(jí)；I/O能力幾乎是無(wú)限的。

強(qiáng)大的CPU允許集成新的功能，無(wú)需額外硬件投資，例如處理質(zhì)量數(shù)據(jù)，用戶友好的診斷，到更高層次的MES解決方案或通過(guò)總線系統(tǒng)的高速通訊。

可以以模塊化的方式構(gòu)建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結(jié)構(gòu)的模塊，以實(shí)現(xiàn)處理備件方面的低成本。

在操作過(guò)程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在運(yùn)行中配置）。另外在工作時(shí)還可以刪除和插入信號(hào)模塊（熱插拔）。這使得很容易擴(kuò)展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時(shí)替換模塊。

項(xiàng)目的完整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包括CPU上的符號(hào)和注釋，簡(jiǎn)化了服務(wù)和維護(hù)過(guò)程。

可以將安全技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化集成到一個(gè)單一的S7- 400控制器，可以通過(guò)S7- 400的冗余結(jié)構(gòu)增加設(shè)備的可用性。

S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本，例如：擴(kuò)展溫度范圍（-25 60?C）和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。

S7- 400的高速背板總線確保集中式I/O模塊的高速通訊。

設(shè)計(jì)和功能

模塊化

S7 - 400的一個(gè)重要特點(diǎn)是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運(yùn)行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù)，一根總線用于高性能運(yùn)動(dòng)控制，一根總線用于普通I / O現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。
此外，也可以實(shí)現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過(guò)SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況，可對(duì)S7 – 400進(jìn)行集中擴(kuò)展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實(shí)現(xiàn)分布式擴(kuò)展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

設(shè)計(jì)一個(gè)S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機(jī)架，電源，和中央處理單元。它可以以一個(gè)模塊化的方式安裝和擴(kuò)展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無(wú)風(fēng)扇的堅(jiān)固設(shè)計(jì)。信號(hào)模塊可以熱插拔。一個(gè)多層面的模塊范圍可用于中央擴(kuò)展以及具有ET200的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單配置。設(shè)計(jì)

在集中式擴(kuò)展中，額外安裝機(jī)架直接連接到中央控制器。

除了標(biāo)準(zhǔn)的安裝機(jī)架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機(jī)架。這些鋁機(jī)架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

多值計(jì)算

多值計(jì)算，也就是在一個(gè)S7- 400中央控制器中的幾個(gè)CPU的同時(shí)操作，為用戶提供不同的益處：

可通過(guò)多值計(jì)算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中，如開(kāi)環(huán)控制，可以將計(jì)算機(jī)或通訊分割和分配給不同的CPU每個(gè)CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。

有些任務(wù)也可以從每個(gè)多值計(jì)算方式中斷開(kāi)，一個(gè)CPU處理關(guān)鍵時(shí)間的處理任務(wù)，另一個(gè)處理非關(guān)鍵時(shí)間的任務(wù)。

在多值計(jì)算操作中，所有的CPU的運(yùn)行行為像一個(gè)CPU，也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)CPU進(jìn)入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個(gè)CPU的動(dòng)作可以通過(guò)同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外，CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)高速的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊機(jī)制。

數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器

從精細(xì)分級(jí)的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲(chǔ)區(qū)的大小。集成裝載存儲(chǔ)器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對(duì)于大型程序，通過(guò)插入RAM或FEPROM存儲(chǔ)卡增大裝載內(nèi)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：

從工程工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)更新固件實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單和快速的升級(jí)

通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫(xiě)保護(hù)（例如沒(méi)有從PC器件下載到CPU）

通過(guò)讀取存儲(chǔ)卡的序列號(hào)獲得保護(hù)，因此，保證了程序只與特定的存儲(chǔ)卡一起運(yùn)行
集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)問(wèn)數(shù)據(jù)記錄，例如控制級(jí)PC可以通過(guò)S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊。

 西門(mén)子S7-400模塊6ES7414-3EM05-0AB0

德國(guó)的西門(mén)子( SIEMENS)公司是歐洲的電子和電氣設(shè)備制造商之一，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于地位。其代可編程序控制器是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3系列控制系統(tǒng)。之后在1979年，西門(mén)子公司將微處理器技術(shù)應(yīng)用到可編程序控制器中，研制出了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，目前S5系列產(chǎn)品仍然在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，在20世紀(jì)末，西門(mén)子又在S5系列的基礎(chǔ)上推出了S7系列產(chǎn)品。的SIMATIC產(chǎn)品為SIMATIC S7和C7等幾大系列。C7是基于S7-300 PLC性能，同時(shí)集成了HMI。

SIMATIC S7系列產(chǎn)品分為：通用邏輯模塊(LOGO!)、S7-200 PLC、S7-1200 PLC、S7-300 PLC和S7-400 PLC 5個(gè)產(chǎn)品系列。S7-200 PLC是在德州儀器公司的小型PLC的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，因此其指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)、編程軟件，這些和S7-300/400 PLC有較大的區(qū)別。S7-1200 PLC是在2009年才推出的新型小型PLC，定位于S7-200 PLC和S7-300 PCL產(chǎn)品之間。S7-300/400 PLC是由西門(mén)子的S5系列發(fā)展而來(lái)。西門(mén)子的PLC產(chǎn)品系列的定位見(jiàn)表2-1。

表2-1    SIMATIC控制器的定位

PROFIBUS-DP 是一種通訊標(biāo)準(zhǔn)，一些符合PROFIBUS-DP規(guī)約的第三方設(shè)備也可以加入到PROFIBUS網(wǎng)上作為SIMATIC主站的從站。支持PROFIBUS-DP的從站設(shè)備都會(huì)有GSD文件。GSD文件是對(duì)設(shè)備一般性的描述，通常以*.GSD或*. GSE文件名出現(xiàn)，將GSD文件導(dǎo)入到STEP7軟件中就可以在硬件配置界面的目錄中找到這個(gè)設(shè)備并組態(tài)從站的通訊接口。

如果是要實(shí)現(xiàn)不在一個(gè)STEP7項(xiàng)目中的兩個(gè)CPU集成DP接口之間的主從通信也需要導(dǎo)入從站CPU的GSD文件。

現(xiàn)以CPU314C-2DP集成的DP接口做主站，另一個(gè)CPU314C-2DP集成的DP接口做從站，兩個(gè)S7-300 CPU分別在兩個(gè)STEP7項(xiàng)目中進(jìn)行配置為例，詳細(xì)介紹怎樣導(dǎo)入GSD文件，組態(tài)從站通訊接口區(qū)進(jìn)而建立通訊。

1. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣榻B

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

圖 1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.GSD文件導(dǎo)入

首先從西門(mén)子技術(shù)資源庫(kù)網(wǎng)站上下載相關(guān)產(chǎn)品的 GSD 文件，相關(guān)鏈接為：
選擇相關(guān)產(chǎn)品并下載到本地硬盤(pán)中并將文件解壓。

圖 2 GSD文件下載界面

打開(kāi)SIMATIC Manager，進(jìn)入硬件組態(tài)界面，選擇菜單欄的“Options”->“Install GSD File…”，如圖 3所示。

圖 3 安裝GSD文件

進(jìn)入GSD安裝界面后，選擇“Browse…”，選擇相關(guān)GSD文件的保存文件夾，選擇對(duì)應(yīng)的GSD文件（這里選擇語(yǔ)言為英文的“*.GSE”文件），點(diǎn)擊“Install”按鈕進(jìn)行安裝。

圖 4 選擇安裝GSD文件

安裝完成后可以在下面的路徑中找到CPU314C-2DP，如圖 5：

圖 5 硬件目錄中的位置路徑

2. 從站組態(tài)

之前介紹，兩個(gè)S7-300站是在兩個(gè)STEP7項(xiàng)目中進(jìn)行配置，打開(kāi)個(gè)STEP7項(xiàng)目，插入SIMATIC S7-300站，添加CPU314C-2DP，雙擊DP接口，分配一個(gè)PROFIBUS地址，然后在“Operating Mode”中選擇“DP salve”模式。

圖 6 選擇從站操作模式

進(jìn)入“Configuration”標(biāo)簽頁(yè)，新建兩行通信接口區(qū)，如圖 7所示：

圖 7 從站通信接口區(qū)

注意：上述從站組態(tài)的通信接口區(qū)要與主站導(dǎo)入GSD從站后配置的通信接口區(qū)在順序、長(zhǎng)度和一致性上要保持匹配。

3. 主站組態(tài)

打開(kāi)第二個(gè)STEP7項(xiàng)目，新建S7-300站，添加CPU314C-2DP，雙擊DP接口，新建一條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。然后在“Operating Mode”中選擇“DP master模式。

圖 8 選擇站操作模式

然后從硬件目錄中選擇CPU314C-2DP GSD文件（路徑參照?qǐng)D5），添加到新建的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，為其分配PROFIBUS地址，該地址要與之前配置的從站地址一致。 然后為CPU314C-2DP從站組態(tài)通信接口區(qū)。

本文在硬件目錄中CPU314C-2DP GSD文件下方選擇了“Master_I Slave_Q 1B unit”和“Master_Q Slave_I 1B unit”，必須和從站組態(tài)時(shí)通信接口區(qū)保持一致。如圖 9所示。

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