西門子S7-400模塊6ES7416-2XN05-0AB0

 SIMATIC S7-400 有多個(gè)型號(hào)：
S7-400：
中、**性能的功能強(qiáng)大的 PLC，具有模塊化結(jié)構(gòu)和免風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。
S7-400H：
采用冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于故障安全型應(yīng)用。
S7-400F/FH：
采用冗余設(shè)計(jì)的故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)，也具備高可用性。
S7-400
S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)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(jù)具體型號(hào)，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，多可以連接 125 個(gè)PROFIBUS DP 從站?？梢詫⒍?256 個(gè) PROFINET IO 設(shè)備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理較大型的配置。此外，在一個(gè)*控制器中的多重計(jì)算模式下，多個(gè) CPU 可以協(xié)同工作以提**。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應(yīng)時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)較短機(jī)器循環(huán)時(shí)間。
用于數(shù)字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)
通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點(diǎn)連接
功能模塊 (FM)：
用于完成計(jì)數(shù)、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務(wù)的*模塊。
根據(jù)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(kuò)展單元。SIMATIC S7-400 的*控制器可帶有多 21 個(gè)擴(kuò)展單元運(yùn)行。
SIMATIC S5 模塊：
在相關(guān) SIMATIC S5 擴(kuò)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(kuò)展
若用戶需要在應(yīng)用中使用一個(gè)以上*控制器時(shí)，則可以對(duì) S7-400 進(jìn)行擴(kuò)展：
多 21 個(gè)擴(kuò)展單元：
可將多 21 個(gè)擴(kuò)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(guān)的接收 IM 插到下游 EU 中可將多 6 個(gè)發(fā)送 IM 插到 CC 中（其中多 2 個(gè)帶 5-V 電源），并可將多 1 個(gè) IM 插到 EU 中。每個(gè)發(fā)送 IM 均有 2 個(gè)接口，每個(gè)接口用于連接 1 條線路?？蓪⒍?4 個(gè) EU（不帶 5-V 電源）或 1 個(gè) EU（帶 5-V 電源）連接到發(fā)送 IM 的每個(gè)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 中的左側(cè)。
通過 C 總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換受限制：
通過 C 總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換只能在 CC 和 6 個(gè) EU（EU 1 至 EU 6）之間進(jìn)行。
集中擴(kuò)展：
建議用于小型配置和機(jī)器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
CC 和后一個(gè) EU 之間的線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
通過 EU 進(jìn)行分布式擴(kuò)展：
建議在面積很大工廠內(nèi)采用，其中，多個(gè) EU 位于各個(gè)位置?？梢允褂?S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
CC 和后一個(gè) EU 之間的線路距離：對(duì)于 S7 EU，約 100 m；對(duì)于 S5 EU 約 600 m。

 硬件中斷
可以監(jiān)控過程信號(hào)，并且可通過過程中斷觸發(fā)對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)。
數(shù)字量輸入模塊：
根據(jù)具體參數(shù)設(shè)置，該模塊可在信號(hào)狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個(gè)通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低**級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。信號(hào)模塊可以每個(gè)通道緩沖一個(gè)中斷。
模擬量輸入模塊：
通過設(shè)置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數(shù)字化測(cè)量值與這些限值進(jìn)行比較。若測(cè)量值違反其中任何一個(gè)限值，就會(huì)觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低**級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。若限值**/**過量程/欠量程值，則不進(jìn)行進(jìn)行比較。
S7-400H
容錯(cuò)通信
進(jìn)行高可用性通信時(shí)，SIMATIC 將提供以下功能：
較高可用性：
發(fā)生故障時(shí)，通信可通過多 4 個(gè)冗余連接繼續(xù)進(jìn)行。
操作簡便；
高可用性對(duì)用戶來說并不是透明的。可以并經(jīng)過任何改動(dòng)而采用標(biāo)準(zhǔn)通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設(shè)置階段進(jìn)行定義。
S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容錯(cuò)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(xiàng)：
單一總線或冗余總線。
總線型拓?fù)浠颦h(huán)型拓?fù)淇偩€。
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：
數(shù)據(jù)交換
故障響應(yīng)（故障轉(zhuǎn)移至備用設(shè)備）
兩個(gè)子單元的同步
自檢
冗余原理
S7-400H 按“熱備份”模式下的主動(dòng)冗余原理工作（發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行無反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在*運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，未發(fā)生故障的設(shè)備*自接管過程控制。
為確保平穩(wěn)接管，必須通過*控制器鏈路實(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。
在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會(huì)自動(dòng)保留：
相同的用戶程序
相同的數(shù)據(jù)塊
相同的過程映像內(nèi)容
相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)器等
這意味著，這兩個(gè)設(shè)備始終保持在新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時(shí)*立地繼續(xù)執(zhí)行控制。
采用冗余 I/O 操作時(shí)，這會(huì)帶來以下結(jié)果：
在*的運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時(shí)，將通過兩個(gè)模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個(gè)傳感器）的信號(hào)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較并提供給用戶以作為用于進(jìn)一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時(shí)，由用戶程序計(jì)算的值通過兩個(gè)模塊進(jìn)行輸出。
發(fā)生故障時(shí)（例如，兩個(gè)輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對(duì)有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號(hào)，僅未受影響的模塊繼續(xù)運(yùn)行。在線進(jìn)行修復(fù)之后，將再次對(duì)兩個(gè)模塊尋址。
同步
為了實(shí)現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對(duì)兩個(gè)子單元進(jìn)行同步。
S7-400H 遵循“時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步”工作原理。
每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時(shí)，都會(huì)執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時(shí)：
直接訪問 I/O
中斷、報(bào)警
較新用戶時(shí)間
通過通信功能修改數(shù)據(jù)
同步是通過操作系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)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：
*控制器的連接
*處理單元
處理器/ASIC
存儲(chǔ)器
報(bào)告每個(gè)檢測(cè)到的故障。
啟動(dòng)時(shí)自檢
啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)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(gè)循環(huán)中。每個(gè)循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實(shí)際控制器所承受的負(fù)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(duì) 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(shí)，用戶必須通過 HW Config **相互形成冗余的模塊。只需**要在冗余模式下運(yùn)行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的**個(gè)模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問具有地址的模塊。**個(gè)地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程相同。與非冗余 I/O 之間的差別是塊庫中的兩個(gè)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(gè)函數(shù)塊。
在 STEP 7 V5.3 或較高版本中，該庫已作為標(biāo)準(zhǔn)庫集成到 STEP 7 中。
S7-400H
S7-400F/FH 滿足下列安全要求：
要求等級(jí) AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
安全要求等級(jí) SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508
Cat1 至 Cat4，根據(jù) EN 954-1
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(hào)模塊中。
信號(hào)模塊通過差異分析和測(cè)試信號(hào)注入來監(jiān)控輸出和輸入信號(hào)。
通過定期自檢、命令測(cè)試以及按時(shí)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(yùn)行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請(qǐng)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(yùn)行 S7-400F/FH。每個(gè) 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(guān)的程序段時(shí)，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(duì)于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來 F 庫中的**函數(shù)塊并進(jìn)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(yàn)收測(cè)試。無需使用額外工具，程序員就可以專注于安全相關(guān)應(yīng)用程序。

 西門子S7-400模塊6ES7416-2XN05-0AB0

使用S7-400，可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術(shù)世界。使用插件CP 443-1 Advanced，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

使用任何HTML工具，創(chuàng)建自己的Web網(wǎng)頁。方便地將S7-400的過程變量賦給HTML對(duì)象。 通過這些網(wǎng)頁使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器監(jiān)控S7-400。 通過FC調(diào)用，從S7-400的用戶程序中發(fā)送電子郵件。 通過撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)（例如ISDN），使用TCP/IP的WAN特性實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程。

S7-400 PROFINET CPU集成有Web服務(wù)器。因此，標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器可以讀出S7-400站中的信息：

CPU 一般信息 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容 變量表 標(biāo)簽狀態(tài) 模塊的狀態(tài) 報(bào)文 工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息 OUC 連接的診斷 PROFINET 節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 通過用戶網(wǎng)頁可顯示過程數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)

Web 服務(wù)器之中的安全機(jī)制可用，也可使用用戶權(quán)利并支持 HTTPS 協(xié)議。

等時(shí)同步模式

使用系統(tǒng)功能“等時(shí)同步模式”，可以同步耦合

分布式信號(hào)采集、 信號(hào)傳輸和 程序執(zhí)行

等時(shí) PROFIBUS 和 PROFINET的循環(huán)周期

創(chuàng)建了自動(dòng)化解決方案，可以以固定間隔時(shí)間（常量總線周期時(shí)間）捕捉并處理輸入和輸出信號(hào)。同時(shí)創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。

借助常量總線周期時(shí)間和分布式I/O同步信號(hào)處理技術(shù)，S7-400確保可以精確地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時(shí)間。

為等時(shí)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(yùn)動(dòng)控制、測(cè)量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。

在分布式自動(dòng)化解決方案中，目前的SIMATIC S7-400開始涉足重要的高速加工處理應(yīng)用領(lǐng)域，并確?？梢垣@得高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量。

在運(yùn)行模式更改硬件組態(tài)（運(yùn)行時(shí)組態(tài)，CiR）

使用SIMATIC S7-400，在工廠運(yùn)轉(zhuǎn)期間，無需重新啟動(dòng)設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)的更改。例如，可以實(shí)現(xiàn)以下工作：

添加分布式I/O節(jié)點(diǎn)（PROFIBUS DP 或者 PA從站），和 為 ET 200M I/O 系統(tǒng)添加模塊或者重新參數(shù)化系統(tǒng)內(nèi)的模塊。

CiR，即運(yùn)行時(shí)組態(tài)，可以在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間完成設(shè)備的擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換工作，進(jìn)一步降低了設(shè)備調(diào)試和加工重組所需要的時(shí)間。此外，該系統(tǒng)功能還可以靈活地響應(yīng)加工工藝的更改（例如，加工工藝的優(yōu)化），因?yàn)闆]有必要因硬件組態(tài)的更改對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新初始化或者同步等工作。

模塊的診斷和過程監(jiān)視

SIMATIC S7-400的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：

監(jiān)視信號(hào)(診斷) 監(jiān)控來自過程的信號(hào)（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可以用來判斷模塊的信號(hào)采集（針對(duì)數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對(duì)模擬模塊）是否正工作于*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(bào)文：
僅由合適的設(shè)定參數(shù)啟用之后才會(huì)發(fā)出診斷消息。 非參數(shù)化診斷消息：
這些消息的發(fā)出是一個(gè)常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關(guān)。

如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入”），則模塊會(huì)發(fā)起一個(gè)診斷中斷（若已經(jīng)為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)化過程之后才會(huì)產(chǎn)生中斷）。CPU會(huì)中斷用戶程序或較低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 82）。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號(hào)，并且，可以觸發(fā)針對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)。