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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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高超的通訊能力和強(qiáng)大的集成接口使SIMATIC S7-400成為極適合諸如對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的較大任務(wù)過程控制器的理想選擇。CPU的分級(jí)使得性能的可擴(kuò)展成為可能。 同時(shí)，對(duì)外設(shè)I/ O能力的擴(kuò)展幾乎是無限的。而且，程序控制器信號(hào)模塊可以在系統(tǒng)運(yùn)行中（熱插拔）進(jìn)行插入和刪除操作，很容易進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或模塊更換。

高超的通訊能力和強(qiáng)大的集成接口使SIMATIC S7-400成為極適合諸如對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的較大任務(wù)過程控制器的理想選擇。CPU的分級(jí)使得性能的可擴(kuò)展成為可能。

同時(shí)，對(duì)外設(shè)I/ O能力的擴(kuò)展幾乎是無限的。而且，程序控制器信號(hào)模塊可以在系統(tǒng)運(yùn)行中（熱插拔）進(jìn)行插入和刪除操作，很容易進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或模塊更換。

S7-400冗余控制器

說明

SIMATICS7-400 PNH系統(tǒng)可以根據(jù)具體應(yīng)用需求量身定制：性能可擴(kuò)展冗余度可靈活組態(tài)，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余連接I/O設(shè)備，或者通過PROFIBUS連接I/O設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)通信。無論何種應(yīng)用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程環(huán)境中，進(jìn)行便捷而有效的編程和組態(tài)。

應(yīng)用

■ 避免控制器故障引起的停機(jī)。主要用于生產(chǎn)、能源、供水系統(tǒng)、機(jī)場助航照明、編組站系統(tǒng)等領(lǐng)域。

■ 避免因工廠故障造成數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致的高昂重啟成本。主要用于行李處理、高架倉庫、跟蹤和追溯等領(lǐng)域。

■ 在工廠或機(jī)器停機(jī)時(shí)保護(hù)工廠、工件和材料。主要用于爐子、半導(dǎo)體、船舶等領(lǐng)域。

■ 無監(jiān)督和維修人員亦能保障正常運(yùn)行。主要用于污水處理廠、隧道、船閘、樓宇系統(tǒng)等領(lǐng)域。

效益

簡單、高效的工程組態(tài)

與在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中一樣，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 編程語言進(jìn)行編程?？梢院苋菀椎陌殉绦驈臉?biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)中，反之亦然。當(dāng)加載程序時(shí)，它會(huì)自動(dòng)傳送到兩個(gè)冗余控制器中。使用 STEP 7，可以對(duì)特定冗余功能和配置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

出色的診斷和模塊更換優(yōu)勢

■  利用集成的自我診斷功能，系統(tǒng)可以提前檢測故障和發(fā)送信號(hào)，避免故障對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響。這樣可以有針對(duì)性地替換故障組件，加快維修進(jìn)程。

■   可以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)所有組件進(jìn)行熱插拔。更換一個(gè) CPU 后，當(dāng)前的所有程序和數(shù)據(jù)可以自動(dòng)重新裝載。

■   即使在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，也可以修改程序（例如，程序塊的修改和重新裝載），更改配置（例如，增加或刪減 DP從站或模塊）以及改變 CPU 的內(nèi)存分配。

設(shè)計(jì)和功能

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，所有自動(dòng)化組件（無論是機(jī)械式、機(jī)電式，還是電子式）都會(huì)出現(xiàn)故障。因此，工廠維護(hù)和工廠改造也就必不缺少。在實(shí)際應(yīng)用中，期待的可用性是不現(xiàn)實(shí)的。

通過西門子 SIMATIC S7-400H，能夠大限度地降低生產(chǎn)故障機(jī)率，大化生產(chǎn)率。

SIMATIC S7-400H 具有以下功能：

■ 出現(xiàn)故障時(shí)，能夠無擾切換

■ 集成故障檢測功能；提前檢測故障，避免影響生產(chǎn)過程

■ 在線維護(hù)，即可在工廠運(yùn)行期間，更換故障組件

■ 組態(tài)更改，即可在工廠運(yùn)行期間，進(jìn)行工廠擴(kuò)容

■ 自動(dòng)事件同步

■ 高可用性通信

■ 冗余連接I/O 設(shè)備

S7-400 PNH CPU的同步模塊分為兩種，一種用于長10m 的 FOC patch 光纖，另一種用于長10km 的單模全雙工 LC/LC 光纖（9/125 μ）。

冗余系統(tǒng)的同步光纖分為1m、2m、10m 和10km 四種。同步速率達(dá)到400Mbps。

S7-400 標(biāo)準(zhǔn)控制器

說明

有一系列從入門級(jí)CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量結(jié)構(gòu);多個(gè)CPU可以在一個(gè)多值計(jì)算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間，可縮短機(jī)器的循環(huán)周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存儲(chǔ)器，地址范圍，連接數(shù)量和執(zhí)行時(shí)間。十款款標(biāo)準(zhǔn)的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。

應(yīng)用

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好用于整體協(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。

S7-400 的成功應(yīng)用如下：

汽車工業(yè)

1. PROFIBUS DP系統(tǒng)之一：帶DP口的主/從系統(tǒng)

帶DP口的主/從系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分靈活，它允許用CPU中不同的數(shù)據(jù)區(qū)域來儲(chǔ)存DP過程數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)域的選擇取決于CPU的類型和應(yīng)用。過程映像區(qū)，位存儲(chǔ)器以及數(shù)據(jù)塊都可用于DP輸入，輸出數(shù)據(jù)。

過程映像是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分配。在CPU的過程映像中須有充分的空間為DP保留一個(gè)連續(xù)的輸入?yún)^(qū)域和一個(gè)連續(xù)的輸出區(qū)域。這可能受中央配置中過程映像大小和信號(hào)模塊數(shù)量的限制。

位存儲(chǔ)器與過程映像相同，這個(gè)區(qū)域適合于DP信號(hào)的全局存儲(chǔ)。例如，如果過程映像可利用的空間(沒有被中央信號(hào)模塊占據(jù)的空間)不夠用，則可以使用位存儲(chǔ)區(qū)。

數(shù)據(jù)塊也可以用來存儲(chǔ)DP信在有關(guān)的DP數(shù)據(jù)區(qū)只被一個(gè)程序調(diào)用時(shí)使用這種存儲(chǔ)。

F      建立S7-300 PLC主站的硬件組態(tài)（帶DP口）：雙擊“X2/DP”欄或“CP342-5”欄，在對(duì)話框內(nèi)選中“DP-Master”

F      在PROFIBUS總線上添加ET-200 從站：

主站/從站的I/O地址不能重復(fù)，它是由系統(tǒng)軟件分配的。如果用戶需要對(duì)地址進(jìn)行修改，可以通過模板特性對(duì)話框重新設(shè)置。

2．PROFIBUS DP系統(tǒng)之二：帶通訊模板CP的主站系統(tǒng)。

采用通訊模板CP的主站/從站系統(tǒng)，則主站/從站的I/O地址可以重復(fù)，因?yàn)榇藭r(shí)的PLC系統(tǒng)相當(dāng)于兩個(gè)CPU。用戶可以通過模板特性對(duì)話框任意設(shè)置I/O地址，只是主站或從站內(nèi)的I/O地址不能重復(fù)。

當(dāng)配置CP時(shí)，必須設(shè)定操作模式。（Operating Mode）

CP342-5 DP總是需要DP-SEND和DP-RECV。這些組塊通過底板總線在CPU和CP之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)．

CP342-5的數(shù)據(jù)總是連續(xù)地傳輸。主站大數(shù)據(jù)長度是240字節(jié)，從站大數(shù)據(jù)長度是86字節(jié)。

DP-SEND（發(fā)送）將CPU中的的DP數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到PROFIBUS CP的發(fā)送緩沖器，以便傳送給DP從站；DP-RECV（接收）從DP從站中讀出數(shù)據(jù)，將PROFIBUSCP接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)放入CPU的DP數(shù)據(jù)區(qū)中。

DP-SEND（發(fā)送塊）和DP-RECV（接收塊）結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備制造包括定制的機(jī)械設(shè)備制造

倉儲(chǔ)系統(tǒng)

建筑工程

鋼鐵行業(yè)

發(fā)電和配電

造紙和印刷業(yè)

木工

紡織業(yè)

醫(yī)藥制品

食品和飲料行業(yè)

處理工程，例如水和廢水處理設(shè)施

化工和石化

效益

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能力幾乎是無限的。

強(qiáng)大的CPU允許集成新的功能，無需額外硬件投資，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，簡化了服務(wù)和維護(hù)過程。

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，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，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：

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

通過一個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫保護(hù)（例如沒有從PC器件下載到CPU）

通過讀取存儲(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)問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級(jí)PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊。

概述

應(yīng)用

設(shè)計(jì)

功能

技術(shù)規(guī)范

注：

SIPLUS extreme 產(chǎn)品基于 SIMATIC 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。此處列出的內(nèi)容來自相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。添加了特定 SIPLUS extreme 信息。

有關(guān) SIPLUS 的技術(shù)文檔，

Y 型鏈接器是一個(gè)用于將冗余 PROFIBUS DP 主站轉(zhuǎn)換為單通道 PROFIBUS DP 主站的總線耦合器。這意味著，僅帶有一個(gè) PROFIBUS DP 接口的設(shè)備作為交換式 I/O 設(shè)備連接到 S7-400H。

Y-型鏈接

- 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

Y-型聯(lián)結(jié)器

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：

支持的 DP 從站

可配置從站

MLFB

原來配置的站

• PC 站作為 DP 從站

• CP 342-5 DP

全部

DP / AS-i

• DP/AS-i鏈接

• DP/AS-i鏈接20

6ES7 156 0AA00-0XA0

6GK1 415-2AA00

ENCODER

SIMODRIVE傳感器

6FX2 001-5xPxx

ET 200B

所有元件，但不包括 S7 從站 ET 200B-4AI，ET 200B-4/8AI 和 ET 200B-4AO

不是：6ES7 134-0HF01-0XB06ES7 134-0KH01-0XB06ES7 135-0HF01-0XB0

ET 200C

所有元件

ET 200L

所有元件，但不包括可擴(kuò)展模塊 L-SC-...

ET 200S

所有元件，但不包括 IM 151 / CPU

不是：6ES7 151-7AA00-0AB0

ET 200U

所有元件

功能模塊

IM 178-4

6ES7 178-4BH00-0AE0

IDENT

所有元件

IPC

直接控制鍵模塊

NC

IM 391N (從站)

6FC5 012-0CA02-0AA0

回路控制器

SIPART DR

開關(guān)設(shè)備

• 接口模塊 DP/RS 485

• SIMOCODE-DP

3RK1 000-0JC80-0BA1

SIMADYN

SIMADYN D SS52

6DD1 688-0AE2

SIMATIC

所有元件

SIMODRIVE

所有元件

SIMOREG

所有元件

SIMOVERT

所有元件

SIPOS

所有元件

SIMOCODE-DP

所有元件

西門子S7-300 是西門子針對(duì)中國的OEM市場研發(fā)的新一代PLC。作為S7-300的升級(jí)產(chǎn)品，一方面繼承了S7-300豐富的功能，另一方面融入了新的亮點(diǎn)，將**覆蓋并超越S7-300。從產(chǎn)品上市至今，S7-300在包裝、紡織、機(jī)床、食品、橡塑等眾多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在提升設(shè)備性能和降低設(shè)備成本上發(fā)揮著重要作用。

外界對(duì)其的影響較小。在傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化中，設(shè)備會(huì)因?yàn)閿?shù)值計(jì)算類型的不同、模型參數(shù)的變化而需要重新的調(diào)節(jié)設(shè)備的各種參數(shù)。但是對(duì)于人工智能的設(shè)備來說，這些因素就不會(huì)影響到它，人工智能會(huì)根據(jù)數(shù)值計(jì)算類型和模型參數(shù)的變化進(jìn)行分析，然后自動(dòng)變更達(dá)到能夠適應(yīng)新的數(shù)據(jù)的目的。所以，人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的運(yùn)用能夠減少對(duì)模型和環(huán)境參數(shù)的運(yùn)行要求，從而能夠通過提高電氣工程的自動(dòng)化水平來提高工作的效率。(2)參數(shù)調(diào)節(jié)便利。人工智能控制器在參數(shù)的調(diào)節(jié)上比傳統(tǒng)的控制器更加方便，只需要對(duì)一些相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，其就能夠自動(dòng)的適應(yīng)當(dāng)前發(fā)生過變化的環(huán)境。而且人工智能的操作也比較簡單，只要將數(shù)據(jù)修改后，就算沒有人看管，其也能夠分析當(dāng)前的參數(shù)，并做出合理的判斷。工作人員可以根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，修改后人工智能控制器就能立即投入到工作中，所以也是比較方便的。(3)有優(yōu)良的*性。傳統(tǒng)的控制器是針對(duì)某項(xiàng)特定的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然這樣一對(duì)一的模式有能提高控制水平，但是在控制對(duì)象改變的情況下就沒有那么高的控制水平了。而人工智能控制器則不同，它在對(duì)任何對(duì)象的控制時(shí)的控制程度基本一樣，這也就是所說的*性。(4)能夠減輕資源配置的壓力。傳統(tǒng)的電器工程控制器需要多方面設(shè)備的配合，但是這些設(shè)備又需要相關(guān)專業(yè)的人員對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行看護(hù)管理，這就使得在這方面上的人力和財(cái)力投入的比較大。人工智能控制器則不需要這么多設(shè)備去配合，從而也不會(huì)需要這么多的人力和物力的投入了，省去了這筆費(fèi)用和人力，在一定程度上就減輕了資源配置的壓力。這也符合國家提倡企業(yè)在生產(chǎn)過程中的綠色環(huán)保以及節(jié)儉的理念。(5)人工智能的誤差小。傳統(tǒng)的控制器需要各方面的配合也多，配合它的各方面有一方面出現(xiàn)問題就會(huì)影響到傳統(tǒng)控制器的準(zhǔn)確度，所以傳統(tǒng)控制器容易出現(xiàn)誤差。然而，外界因素對(duì)人工智能的影響不大，而且它對(duì)各種環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。所以理論上人工智能沒有什么干擾項(xiàng)，對(duì)其設(shè)定的參數(shù)在工作中不也不會(huì)發(fā)生改變，這就保證了人工智能不會(huì)產(chǎn)生誤差。

西門子400開人模塊/開關(guān)量模塊

高超的通訊能力和強(qiáng)大的集成接口使SIMATIC S7-400成為極適合諸如對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的較大任務(wù)過程控制器的理想選擇。CPU的分級(jí)使得性能的可擴(kuò)展成為可能。 同時(shí)，對(duì)外設(shè)I/ O能力的擴(kuò)展幾乎是無限的。而且，程序控制器信號(hào)模塊可以在系統(tǒng)運(yùn)行中（熱插拔）進(jìn)行插入和刪除操作，很容易進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或模塊更換。