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S7-400冗余控制器

兩種總線形式的創(chuàng)新型冗余控制器

說明

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

效益

簡單、高效的工程組態(tài)

與在標準系統(tǒng)中一樣，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 編程語言進行編程。可以很容易的把程序從標準系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)中，反之亦然。當加載程序時，它會自動傳送到兩個冗余控制器中。使用 STEP 7，可以對特定冗余功能和配置進行參數(shù)設置。

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，避免故障對生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響。這樣可以有針對性地替換故障組件，加快維修進程。

■   可以在系統(tǒng)運行過程中對所有組件進行熱插拔。更換一個 CPU 后，當前的所有程序和數(shù)據(jù)可以自動重新裝載。

■   即使在系統(tǒng)運行過程中，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。

設計和功能

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，所有自動化組件（無論是機械式、機電式，還是電子式）都會出現(xiàn)故障。因此，工廠維護和工廠改造也就必不缺少。在實際應用中，期待的可用性是不現(xiàn)實的。
通過西門子 SIMATIC S7-400H，能夠大限度地降低生產(chǎn)故障機率，生產(chǎn)率。

SIMATIC S7-400H 具有以下功能：

■ 出現(xiàn)故障時，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，即可在工廠運行期間，更換故障組件

■ 組態(tài)更改，即可在工廠運行期間，進行工廠擴容

■ 自動事件同步

■ 高可用性通信

■ 冗余連接I/O 設備

S7-400 標準控制器

要求嚴格任務用的控制器

應用

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

S7 - 400用于整體協(xié)調(diào)各種設備，控制低級別的系統(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 的成功應用如下：

1. 汽車工業(yè)
2. 標準機械設備制造包括定制的機械設備制造
3. 倉儲系統(tǒng)
4. 建筑工程
5. 鋼鐵行業(yè)
6. 發(fā)電和配電
7. 造紙和印刷業(yè)
8. 木工
9. 紡織業(yè)
10. 醫(yī)藥制品
11. 食品和飲料行業(yè)
12. 處理工程，例如水和廢水處理設施
13. 化工和石化

效益

由于采用各種級別的CPU，S7-400可以靈活擴展升級；I/O能力幾乎是無限的。

強大的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建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結構的模塊，以實現(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（在運行中配置）。另外在工作時還可以刪除和插入信號模塊（熱插拔）。這使得很容易擴展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時替換模塊。

項目的完整數(shù)據(jù)存儲包括CPU上的符號和注釋，簡化了服務和維護過程。

可以將安全技術和標準自動化集成到一個單一的S7- 400控制器，可以通過S7- 400的冗余結構增加設備的可用性。

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。

設計和功能

模塊化

S7 - 400的一個重要特點是它的模塊化。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行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務，一根總線用于高性能運動控制，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)任務情況，可對S7 – 400進行集中擴展或分布式配置。附加設備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實現(xiàn)分布式擴展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

設計

設計一個S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機架，電源，和中央處理單元。它可以以一個模塊化的方式安裝和擴展。所有的模塊都可以自由地放置在左側插入的電源旁邊。S7- 400具有無風扇的堅固設計。信號模塊可以熱插拔。一個多層面的模塊范圍可用于中央擴展以及具有ET200的分布式拓撲結構的簡單配置。
在集中式擴展中，額外安裝機架直接連接到中央控制器。

除了標準的安裝機架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機架。這些鋁機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。

多值計算

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

可通過多值計算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術復雜的任務中，如開環(huán)控制，可以將計算機或通訊分割和分配給不同的CPU每個CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。
有些任務也可以從每個多值計算方式中斷開，一個CPU處理關鍵時間的處理任務，另一個處理非關鍵時間的任務。
在多值計算操作中，所有的CPU的運行行為像一個CPU，也就是說，當一個CPU進入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個CPU的動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數(shù)據(jù)通訊機制。

數(shù)據(jù)/程序存儲器

從精細分級的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲區(qū)的大小。集成裝載存儲器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲卡增大裝載內(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)絡更新固件實現(xiàn)更簡單和快速的升級
通過一個系統(tǒng)功能實現(xiàn)額外的寫保護（例如沒有從PC器件下載到CPU）
通過讀取存儲卡的序列號獲得保護，因此，保證了程序只與特定的存儲卡一起運行

集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場設備進行通訊。

SIMATIC S7-400 信號模塊

描述

信號模塊是控制器進行過程操作的接口。許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項任務的要求，準確提供輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)量、電壓和電流范圍、電絕緣、診斷和警報功能等方面都存在著差別。S7-400 信號模塊不僅是能夠在中央機架擴展，而且可以通過 PROFIBUS DP 連接到 S7-400 中央控制器。支持熱插拔，這使更換模塊變得極其簡單。

設計和功能

安裝簡便

通過前連接器連接傳感器/執(zhí)行器。更換模塊后，只需將前連接器插入相同類型的新模塊中，并保留原來的布線。前連接器帶自動編碼功能可避免發(fā)生錯誤。S7-400 也可以檢測前連接器是否已插入。

快速連接

SIMATIC TOP 連接使連接變得更加簡單、快速。可使用預先裝配的帶有單個電纜芯的前連接器，和帶有前連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統(tǒng)。

高組裝密度

模塊中為數(shù)眾多的通道實現(xiàn)了節(jié)省空間的設計。例如，可使用帶有 16 至 32 個數(shù)字通道和 8 至 16 個模擬通道的模塊。

簡單參數(shù)設置

使用 STEP 7 對這些模塊進行組態(tài)和參數(shù)設置，并且不需要進行不便的轉換設置。數(shù)據(jù)進行集中存儲，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會自動傳輸?shù)饺履K，避免發(fā)生任何設置錯誤。使用新模塊時，無需進行軟件升級?？筛鶕?jù)需要復制組態(tài)信息，例如用于標準機器。

診斷、中斷

許多模塊還會監(jiān)控信號采集（診斷）和從過程（過程中斷，例如邊沿檢測）中傳回的信號。這樣便可對過程中出現(xiàn)的錯誤（例如斷線或短路）以及任何過程事件（例如數(shù)字量輸入時的上升沿或下降沿）立刻做出反應。使用 STEP 7，即可輕松對控制器的響應進行編程。在數(shù)字量輸入模塊上，每個模塊可以觸發(fā)多次中斷。

S7-400 功能模板

描述：

多種S7-400 系列 功能模板可以進行模塊定制來滿足多變的任務。

除了帶有集成功能和接口的 CPU，還有豐富的采用 S7-400 設計的特殊模塊供技術使用。

應用范圍

1. 木材、玻璃、石料和金屬加工
2. 包裝機械
3. 印刷
4. 一般機器制造
5. 機床
6. 紡織機
7. 橡膠和塑料行業(yè)
8. 工廠

效益

1. 高等級的精度和動態(tài)響應
2. 帶有豐富功能的和通用模塊
3. 不涉及 CPU，因為功能保存在每個模塊的固件里
4. 快速的響應時間（確定性的動態(tài)響應）
5. 使用組態(tài)工具進行工程組態(tài)，集成到 STEP 7 中

設計和功能

功能模塊是能夠執(zhí)行技術任務并因此降低 CPU 負荷的智能模塊。它們可以使用在需要高等級的精度和動態(tài)響應的應用中。

S7-400 通訊處理器

描述

通訊處理器用于將 S7-400 連接到不同的總線系統(tǒng)/通訊網(wǎng)絡，也用于點對點的連接。

作為總線系統(tǒng)的替代品，借助通訊處理器 (CP) 實現(xiàn)的點對點連接功能非常強大且成本較低。當僅要將幾個 (RS 485) 設備連接到 SIMATIC S7 時，與總線系統(tǒng)相比，點對點鏈路的優(yōu)勢是極為明顯的。

通訊處理器也能夠輕松地將第三方系統(tǒng)連接至 SIMATIC S7-400 系統(tǒng)中。由于 CP 具有很高的靈活性，因此可以執(zhí)行不同的物理傳輸介質(zhì)、傳輸速度，甚至是自定義的傳輸協(xié)議。對每一個 CP 都有一個組態(tài)包。組態(tài)包中帶有電子手冊、參數(shù)化屏幕表單和用于 CPU 和 CP 之間通訊的標準功能塊。組態(tài)數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)塊中并在 CPU 中備份。因此，在更換模塊后，新模塊馬上就可以使用。

借助S7-400 點對點鏈路模塊，針對不同的物理傳輸介質(zhì)，只需要插入相關的接口子模塊，而無需外部轉換器。

1. 應用
2. 通訊模塊允許將 SIMATIC S7-400 連接到以下位置（舉例）：
3. SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 PLC 和許多其它制造商的系統(tǒng)
4. PC、編程設備和 HMI 設備
5. 現(xiàn)場設備
6. 掃描儀和條形碼識別器
7. 測量系統(tǒng)
8. 秤重設備

S7-400 產(chǎn)品附件

安裝機架

機架設計為壁掛式，可以安裝在框架內(nèi)，或者安裝在機柜內(nèi)。它有以下功能：為模板提供機械支持、為模板提供電源、通過背板總線將各個模板連接在一起。

配置SIMATIC S7-400有多種形式的機架：

- UR1 和 UR2，用于中央控制器和擴展但愿

- CR2，用于有分割的中央控制器

- ER1 和 ER2，用于有信號模板的擴展單元

- UR2-H，用于冗余系統(tǒng)

電源模板

電源模板用于轉換220V AC或24V DC，通過背板總線向S7-400 提供5V DC和24V DC。采用冗余電源時，標準系統(tǒng)和容錯系統(tǒng)可作為*安全系統(tǒng)運行。

- 發(fā)光二極管用于指示內(nèi)部故障，5V、24V及后備電池

- 一個故障確認按鈕

- 輸出電壓的通斷開關

- 一個后備電池安裝部件

- 一個電池監(jiān)視開關

- 一個系統(tǒng)電壓選擇開關

存儲卡

在S7-400 CPU中可以使用的存儲卡有兩種：一種是RAM卡，用于只需要擴展CPU集成的裝載存儲器，并且需要經(jīng)常修改程序的狀況；另一種是FEPROM卡，用于需要在存儲卡上存儲用戶程序，即使掉電程序也不會丟失，或者在CPU之外使用擴展卡。

為了滿足應用需求，RAM卡和FEPROM卡大存儲容量均達到64M。

電池

對于使用RAM擴展裝載內(nèi)存的用戶，可以通過使用后備電池，使CPU在斷電情況下保持用戶程序。

IF-964 PROFIBUS DP 模板

每個S7-400 CPU 可以插入一個或者兩個IF-964 接口模板，用于連接PROFIBUS DP 作為主站，通過9針Sub-D 插座連接，傳輸速率達到9.6 kbit/s 到12Mbit/s。

接口模板

S7-400 系統(tǒng)擴展支持本地擴展和遠程擴展兩種方式。根據(jù)擴展方式的不同，選用的接口模板、連接電纜、傳輸距離也有所不同。

- 集中式擴展，長距離3m，采用 IM460-0 和 IM461-0

- 集中式擴展，長距離1.5m，采用 IM460-1 和 IM461-1

- 分布式擴展，遠距離100m，采用 IM460-3 和 IM461-3

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正在論證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體架構，要從數(shù)據(jù)中心怎么建、云服務怎么用、大數(shù)據(jù)怎么分析等方面入手去考慮。注意事項：在過去透明和監(jiān)督的基礎上，《2015年政府信息公開工作要點》明確了公開的目的之一是致力于服務經(jīng)濟社會發(fā)展。工控機的電池能充電，但是放電時間短。據(jù)有關方面統(tǒng)計，我國80%的有用信息被政府所掌握，但是*以來，這些信息一方面大多處于不對外公開狀態(tài)，嚴重地制約了經(jīng)濟發(fā)展;另一方面，部門之間、上下級之間的政府信息相互割裂，而非處于共享狀態(tài)，形成了一個個信息孤島，難以發(fā)揮數(shù)據(jù)應有的作用。顯示部分840D提供了多言種的顯示功能。用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語自轉換為一種語言，系統(tǒng)提供的話言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊、電動機軸位置、操作狀態(tài)等信。

西門子PLC程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之前首先對PLC外部接線作仔細檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序對外部接線做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了考慮，將主電路斷開。當確認接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)*地完成整體的控制功能為止。將設計好的程序寫入PLC后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用PLC上有關的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實際的負載(如接觸器、電磁閥等)。

自身的功率消耗，字節(jié)29及30，軟器件偏移量指針(存儲器地址乘8)，如:VB100，存儲器地址為100，偏移量為800，轉換成十六進制就是320H，則字節(jié)28到30這三個字節(jié)就是及20.編譯STL源代碼。 在清楚了解生產(chǎn)線的排班后，發(fā)現(xiàn)冰淇淋混料過程中會生產(chǎn)多種口味，每次更換配方時需要停機，清洗產(chǎn)線，西門子工程師因此有了一個靈感，想出一套遷移方案，先在模擬環(huán)境下完成系統(tǒng)的準備工作，然后利用生產(chǎn)線的停機時間分步完成整個系統(tǒng)的遷移。

西門子PLC模塊6ES7 416-2FN05-0AB0中文說明書
    則組態(tài)一個16通道輸入模塊-*使用：SM6ES7321-1BH01-0AA0，如果模塊不帶有MANA:把所有未使用的通道M-連接到使用通道的M-.等在輸入端UCM>2.5V時，連接所有未使用的M-到cpu的接地或系統(tǒng)的接地.把模塊的測量模式設置為：0-20/+-20mA.，短接未使用的COMP+/COMP-.IC+/IC-可以保持懸空。西門子SIAS工程師并沒有因此妥協(xié)，在清楚了解生產(chǎn)線的排班后，發(fā)現(xiàn)冰淇淋混料過程中會生產(chǎn)多種口味，每次更換配方時需要停機。清洗產(chǎn)線，西門子工程師因此有了一個靈感，想出一套遷移方案，先在模擬環(huán)境下完成系統(tǒng)的準備工作，然后利用生產(chǎn)線的停機時間分步完成整個系統(tǒng)的遷移。

西門子PLC的MPI通訊詳解隨著科技的進步，智能化芯片的發(fā)展逐漸成熟起來設備的智能化程度也相應提高，隨之智能化設備之間基于開放標準的現(xiàn)場總線構成的自動化控制系統(tǒng)也逐漸成熟起來。于是西門子PLC除了使用工業(yè)以太網(wǎng)和profibus。在我們常用的編程、組態(tài)、通訊還用到了MPI、ASI等。這些協(xié)議實現(xiàn)西門子PLC主機與智能從站之間的通訊，甚至兼容符合第三方產(chǎn)品的通訊協(xié)議。西門子通訊大致有MPI網(wǎng)絡通訊、PROFIBUS網(wǎng)絡通訊、工業(yè)以太網(wǎng)通訊這三種。