設計

SIMATIC S7-400 有多個型號：

• S7-400：
  中、性能的功能強大的 PLC，具有模塊化結構和免風扇的設計。
• S7-400H：
  采用冗余設計的容錯自動化系統，適用于故障安全型應用。
• S7-400F/FH：
  采用冗余設計的故障安全自動化系統，也具備高可用性。

S7-400

S7-400 自動化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。

系統包含下列組件：

• 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。根據具體型號，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，zui多可以連接 125 個PROFIBUS DP 從站。可以將zui多 256 個 PROFINET IO 設備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理*型的配置。此外，在一個*控制器中的多重計算模式下，多個 CPU 可以協同工作以提高性能。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應時間，可實現較短機器循環時間。
• 用于數字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號模塊 (SM)
• 通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點連接
• 功能模塊 (FM)：
  用于完成計數、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務的專業模塊。

根據具體要求，也可使用下列模塊：

• 接口模塊 (IM)：
  用于連接*控制器和擴展單元。SIMATIC S7-400 的*控制器可帶有zui多 21 個擴展單元運行。
• SIMATIC S5 模塊：
  在相關 SIMATIC S5 擴展單元中，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。

擴展

若用戶需要在應用中使用一個以上*控制器時，則可以對 S7-400 進行擴展：

• zui多 21 個擴展單元：
  可將zui多 21 個擴展單元 (EU) 連接到*控制器 (CC)。
• 接口模塊 (IM) 的連接：
  通過發送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發送 IM 插到 CC 中，相關的接收 IM 插到下游 EU 中可將zui多 6 個發送 IM 插到 CC 中（其中zui多 2 個帶 5-V 電源），并可將zui多 1 個 IM 插到 EU 中。每個發送 IM 均有 2 個接口，每個接口用于連接 1 條線路?？蓪ui多 4 個 EU（不帶 5-V 電源）或 1 個 EU（帶 5-V 電源）連接到發送 IM 的每個接口。
• 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zui左側。
• 通過 C 總線進行的數據交換受制：
  通過 C 總線進行的數據交換只能在 CC 和 6 個 EU（EU 1 至 EU 6）之間進行。
• 集中擴展：
  建議用于小型配置和機器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
  • CC 和zui后一個 EU 之間的zui大線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
• 通過 EU 進行分布式擴展：
  建議在面積很大工廠內采用，其中，多個 EU 位于各個位置?？梢允褂?S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
  • CC 和zui后一個 EU 之間的zui大線路距離：對于 S7 EU，約 100 m；對于 S5 EU 約 600 m。
• 注意 將 S5 擴展單元分布式連接到：
  IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用?？蓪⒁韵耂5 EU 連接到 S7-400：
  • EG 183U
  • EG 185U
  • EG 186U
  • ER 701-2
  • ER 701-3

• ET 200 的分布式擴展：
  建議用于面積很大的工廠。通過 CPU 的 PROFIBUS DP 接口，可以連接含有zui多 125 個總線節點的總線。CC 與總線上zui后一個節點之間的zui大距離：23 km（使用光纜）。

S7-400 通信

SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項：

• 組合了多點接口和 DP 主站，集成在所有CPU 中：
  用于同時連接編程器/PC、HMI 系統、S7-200 和 S7-300 系統以及其它 S7-400 系統。
• 附加 PROFIBUS DP 接口，集成在多個 CPU 中，用于經濟實用連接分布式 I/O 系統（例如，ET 200）。
• PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口，用于連接到分布式 I/O 系統或與其它控制器和 PC 系統通信。
• 通信處理器，用于連接到 PROFIBUS 總線系統和工業以太網。
• 通信處理器，用于功能強大的點到點連接。

通過 PROFIBUS DP 進行過程通信

通過 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口（可選），可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。

以下設備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進行連接：

• SIMATIC S7-400（CPU、CP 443-5）
• SIMATIC S7-300 （CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5）
• SIMATIC C7（通過配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通過 PROFIBUS DP CP）

雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但它們僅使用也部分通過PROFIBUS DP 運行的 PG 和 OP 功能。

以下設備可作為從站連接：

• 分布式 I/O 設備，例如ET 200
• 現場設備
• SIMATIC S7-200、S7-300
• C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP
• SIMATIC S7-400（僅通過 CP 443-5）

通過多點接口 (MPI) 實現數據通信

多點接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。

它用于：

• 編程和參數設置
• HMI
• 建立涉及對等通信伙伴的簡單網絡拓撲
• 可選擇的連接選項：
  MPI 可以實現zui多 32 個節點的同時連接：
  • 編程器/PC
  • HMI 系統
  • S7-200（作為從站）
  • S7-300
  • S7-400
  • C7
• 內部通信總線（C 總線）；
  通過 S7-400 的 C 總線以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口，可以尋址帶有 C 總線接口的通信處理器和功能模塊。這樣就可以從編程器直接訪問 C 總線上連接的模塊。通過接口模塊，可將zui多 6 個擴展單元連接到 C 總線。
• MPI 的性能數據：
  • zui多 32 個 MPI 節點
  • 數據傳輸速率高達 12 Mbps
• 靈活的安裝選件：
  使用性能可靠的組件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”產品系列中的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器 (12 Mbps)。
  可通過組件實現佳調整以滿足具體要求。例如，任意兩個 MPI 節點之間zui多可以串入 9 個中繼器以連接更大距離。
• DP 主站：
  也可將 S7-400 的 MPI 配置為 DP 主站。隨后可以連接zui多 32 個zui大傳輸速率為 12 Mbps 的 DP 從站。從而保留編程功能和人機界面功能。

通過 CP 實現數據通信（點到點）

通過 CP 441 通信處理器，可以實現功能強大的點到點連接。

• 可連接各種設備，例如：
  • PC
  • SIMATIC S5/S7
  • 工業 PC
  • 其它廠商的 PLC
  • 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統
  • 機械手控制裝置
  • 打印機
• 可變接口：
  通過可更換的接口模塊，可以使用不同傳輸介質進行通信：
  • 20 mA (TTY)
  • RS 232C (V.24)
  • RS 422/485
  • 
    

通過 CP（PROFIBUS 或工業以太網）實現數據通信

通過 CP 443-x 通信處理器，可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業以太網總線系統。

例如包括：

• SIMATIC S7-200（通過 PROFIBUS）
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
• 編程設備
• PC
• SIMATIC HMI 人機界面系統
• 數控裝置
• 機械手控制裝置
• 工業 PC
• 驅動控制裝置
• 其它廠商的設備

S7-400H

SIMATIC S7-400H 包括以下組件：

• 2 個*控制器：
  2 個單獨的 UR1/UR2 *控制器，或一個分隔式*控制器 (UR2-H) 上的 2 個區域。
• 每個*控制器有兩個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設備。
• 每個*控制器 1 個 CPU 412-5H、1 個 CPU 414-5H、1 個 CPU 416-5H 或 1 個 CPU 417-5H。
• *控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
• UR1/UR2/ER1/ER2 擴展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設備。

*功能采用冗余設計。可將 I/O 組態為常規可用性型和切換型。

通?？捎玫?I/O（單側配置）

在單側配置中，I/O 模塊具有單通道設計，僅由兩個*控制器中的一個來尋址。單側 I/O 模塊可插到*控制器和/或擴展單元/分布式 I/O 設備中。

在 I/O 尋址設備工作正常的情況下，從單側讀入的信息始終提供給兩個*控制器。發生故障時，受影響的*控制器的 I/O 模塊將停止工作。

單側配置用于：

• 不需要很高可用性的工廠部分。
• 連接基于用戶程序的冗余I/O。此時，必須對系統進行對稱設置。

高可用性（切換式配置）

在切換式配置中，I/O 模塊采用單通道設計，但它們將由兩個*控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設備中。

通過 PROFIBUS DP 連接到*控制器。

I/O 冗余

冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余 I/O 可以實現zui高程度的可用性，因為通過這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現故障。

可進行實現以下配置：

• 單側 DP 從站采中采用冗余 I/O
• 切換式 DP 從站采用冗余 I/O

適宜的 I/O 模塊

相互冗余的模塊必須為同一類型和設計形式（例如，均為集中式或均為分布式）。不對插槽進行規定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關于可以使用的模塊，請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關手冊。

FM 和 CP 冗余

功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用：

• 切換式冗余配置：
  可以雙重連接 FM/CP 以將 ET 200M 或一個交換式 ET 200M 分離。
• 雙通道冗余配置：
  可將 FM/CP 插到兩個子單元中或插到與子單元相連的擴展單元中（參見單側配置）。

此時可以不同方式實現模塊冗余：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和 SIMATIC 通信處理器上，通?？捎捎脩魧θ哂喙δ苓M行編程。將會確定主動模塊并檢測可能的故障以執行切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個 CPU 的程序*。
• 由操作系統直接提供支持。
  對于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統直接支持冗余。有關詳細信息，請參見“通信”下面的內容。

S7-400F/FH

故障安全型 S7-400F/FH 自動化系統可根據需求進行不同配置：

單通道、單側 I/O，用于 S7-400F

工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：

• 1 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 1 條 PROFIBUS DP 總線。
• 帶有 IM 153-2 的 ET 200M。
• 故障安全信號模塊，采用非冗余設計。

發生故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。

單通道、切換式 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側需要有容錯功能。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 2 條 PROFIBUS DP 總線。
• 1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。
• 故障安全信號模塊，采用非冗余設計。

若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號模塊或 ET 200M 出現故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。

冗余、切換式 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側和 I/O 側需要容錯功能。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 2 條 PROFIBUS DP 總線。
• 2 個 ET 200M，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。
• 故障安全信號模塊，冗余設計。

在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號模塊或 ET 200M 出現故障時，控制器仍保持可用。

在 S7-400F/FH 自動化系統中，也可以使用標準模塊。這些設備不能與故障安全模塊在同一個 ET 200M 中一起使用。

通信

*控制器和 ET 200M 之間的安全相關通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 實現的。通過專門開發的 PROFIBUS 行規 PROFIsafe，可在標準數據報文中傳輸與安全功能相關的用戶數據。無需附加的硬件組件，如安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統的擴展功能集成在硬件組件中，也可作為經過認證的軟件塊裝載到 CPU 中。

帶有隔離模塊的安全等級

在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優點：

• 可以使用銅質總線電纜來建立 PROFIBUS DP 總線。沒有必要使用光纖電纜。
• 每個 IM 153-x 都可以使用。
• 在一個 ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信號模塊和 S7-300 標準模塊。

若需要取得安全等級 SIL 2，則無需使用隔離模塊。

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