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大量功能可支持用户对 S7-400 进行编程、调试和维护:
SIMATIC S7-400 符合以下国内和国际标准:
有关详细信息,请参见手册《S7-400 自动化系统 S7-400 模块技术规格》。
设计
S7-400 系统可方便地构建为模块化系统。S7-400 的突出特点是不带风扇,运行可靠,支持信号模块的热插拔。
S7-400 设计简洁,使用灵活,操作极为方便:
通信
CPU 和通信处理器支持以下通信类型:
数据通信
SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制:
通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。
全局数据 (GD)
通过 MPI 以及“全局数据通信”,联网的 CPU 可以相互循环交换数据(多可达 16 个 GD 数据包,每个循环的大 GD 数据包大小为 64 字节)。例如,CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300,则数据交换限制为大 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中,两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信。
这些包括:
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信。
这些包括:
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
集成到 IT 环境中
通过 S7-400,可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP 443-1 Advanced,可以实现下列功能:
带有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此,可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-400 站的信息:
可通过使用用户权限并支持 HTTPS 协议在 Web 器内提供安全机制。
等时同步模式
通过等时同步模式系统功能,可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环,以实现:
创建自动化解决方案,以恒定间隔时间(恒定总线周期时间)来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建一致的部分过程图像。
借助于恒定总线周期时间和分布式 I/O 同步信号处理,S7-400 可确保精确重现定义的的过程响应时间。
提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件,可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。
在分布式自动化解决方案中,SIMATIC S7-400 还将开辟高速处理操作的重要领用领域,并可实现高精度和可重现性。这意味着可在提供佳且恒定的质量的同时提高产量。
在运行模式下更改硬件组态(运行时组态,CiR)
通过 SIMATIC S7-400,在工厂运转期间可以实现硬件组态的更改,不会影响生产的进行。选项包括:
CiR(即运行时组态)功能可在设备运行期间实现设备扩展和转换,从而降低设备调试和重新装备的时间。此外,通过该系统功能,还可以灵活响应工艺的变化(例如,工艺的),因为不必因硬件组态发生改变而将设备初始化或同步。
模块的诊断和过程监控
SIMATIC S7-400 的众多输入/输出模块具有智能功能:
诊断
智能诊断系统可用来确定模块的信号采集(对于数字量模块)或者模拟量处理(对于模拟量模块)是否正常工作。在诊断分析中,必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息:
如果某个诊断消息处于激活状态(例如,“无传感器输入”),则该模块会触发一个诊断中断(如果已为该诊断消息设置了参数,则仅在相应的参数设置之后才会触发中断)。CPU 将中断用户程序或低优先级任务的处理,并处理相关诊断中断块 (OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号,并且可以触发对信号变化的响应。
根据模块类型的不同,提供了各种不同诊断消息:
数字量输入/输出模块 |
|
诊断消息 |
可能的故障原因 |
无传感器电源 |
|
无外部辅助电压 |
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无内部辅助电压 |
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熔断器烧断 |
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模块中的参数不正确 |
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时间看门够脱落 |
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EPROM 故障 |
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RAM 故障 |
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硬件中断丢失 |
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模拟量输入模块 |
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诊断消息 |
可能的故障原因 |
无外部负载电压 |
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组态/参数设置错误 |
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共模错误 |
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断线 |
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低于量程下限 |
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高于量程上限 |
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模拟量输出模块 |
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诊断消息 |
可能的故障原因 |
无外部负载电压 |
|
组态/参数设置错误 |
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对 M 短路 |
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断线 |
|
硬件中断
可以监控过程信号,并且可通过过程中断触发对信号变化的响应。
容错通信
进行高可用性通信时,SIMATIC 将提供以下功能:
S7-400H(冗余和非冗余配置)和 PC 目前支持容错通信。在 PC 上,需要安装 Redconnect 程序包(参见“SIMATIC NET 通信系统”)。
根据具体可用性要求,可使用不同组态选项:
操作模式
CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要额外功能:
冗余原理
S7-400H 按“热备份”模式下的主动冗余原理工作(发生故障时执行无反应的自动切换)。根据该原理,在无故障运行期间,两个子单元都处于激活状态。发生故障时,未发生故障的设备独自接管过程控制。
为确保平稳接管,必须通过中央控制器链路实现高速、可靠的数据交换。
在故障转移期间,设备会自动保留:
这意味着,这两个设备始终保持在新状态,并且可以在出现故障时独立地继续执行控制。
采用冗余 I/O 操作时,这会带来以下结果:
同步
为了实现无反应切换,需要对两个子单元进行同步。
S7-400H 遵循“时间驱动的同步”工作原理。
每当子单元中发生可能导致不同内部状态的事件时,都会执行同步操作,例如在发生以下事件时:
同步是通过操作系统自动进行的,可在编程阶段将其忽略。
自检
S7-400H 可执行大量自检。自检涉及以下方面:
报告每个检测到的故障。
启动时自检
启动时,每个子单元都会完整执行全部自检功能。
循环操作期间的自检
完整的自检分布在多个循环中。每个循环仅执行一小部分自检,因此,实际控制器所承受的负荷不是很大。
组态、编程
S7-400H 的编程与 S7-400 类似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。
对 S7-400H 编程需要使用 STEP 7 V5.2。
I/O 模块的组态
硬件组态时,用户必须通过 HW Config 指定相互形成冗余的模块。只需指定要在冗余模式下运行的模块以及要作为“冗余伙伴”的第二个模块。在用户程序中,应访问具有低地址的模块。第二个地址不向用户显示,并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的编程完全相同。与非冗余 I/O 之间的差别是块库中的两个函数块(RED_IN 和 RED_OUT),需要在用户程序的开始处和结束处调用这两个函数块。
在 STEP 7 V5.3 或更高版本中,该库已作为标准库集成到 STEP 7 中。
S7-400F/FH 满足下列安全要求:
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号模块中。
信号模块通过差异分析和测试信号注入来监控输出和输入信号。
通过定期自检、命令测试以及按时间顺序执行的逻辑程序执行检查,CPU 可检查控制器的运行是否正常。此外,通过状态监视 (sign-of-life) 请求,还可以检查 I/O 状况。
若在系统中诊断出故障,则将系统切换到安全状态。
F-Runtime 许可证
必须将 F-Runtime 许可证加载到 CPU 上以运行 S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 都需要一份许可证。
编程
S7-400F/FH 的编程方式与其它 SIMATIC S7 系统的编程方式相同。非故障安全工厂部分的用户程序可用成熟可靠的编程工具(如 STEP 7)来创建。
S7 F Systems 可选软件包
编程安全相关的程序段时,需要使用可选软件包“S7 F Systems”。该软件中包括创建 F 程序所需的全部函数和块。
对于包含安全功能的 F 程序,可使用 CFC 调用来 F 库中的专用函数块并进行互连。使用 CFC 可以简化工厂的组态和编程工作,由于工厂范围内具有统一的表示形式,也将简了验收测试。无需使用额外工具,程序员就可以完全专注于安全相关应用程序。
可通过通信模块与外部通信伙伴连接以交换数据。由于有大量参数设置选项,可以针对通信伙伴灵活调整控制。
Modbus RTU 主站可为多 30 个 Modbus 从站创建一个 Modbus RTU 网络。
可为您提供下列通讯模板:
西门子S7-200网络的通讯设置和元件选择
S7-200的端口是不隔离的,如果想使网络隔离,应考虑使用RS-485中继器或者EM277。
注意:
●具有不同电位的互联设备有可能导致不希望的电流流过连接电缆。
●这种不希望的电流可能导致通讯失败或者设备损坏。
●要确保用通讯电缆连接的所有设备有相同的参考电位,或者彼此隔离,来避免产生这种不希望的电流。
为网络确定通讯距离、通讯速率和电缆类型
网段的大长度取决于两个因素:隔离(用RS-485中继器)和波特率。但连接具有不同电位的设备是需要隔离。当接地点之间的距离很远时,有可能具有不同的地电位。即使距离较近,大型机械的负载电流也能导致地电位的不同。
表1 网络电缆的大长度
波特率
非隔离CPU口1
有中继器的CPU口或者EM277
9.6K到187.5K
50m
1000m
500k
不支持
400m
1M到1.5M
不支持
200m
3M到12M
不支持
100m
1 如果不是用隔离端和中继器,允许的大距离为50m。测量该距离时,从网段的第一个节点开始。到网段的后一个节点。
在网络中使用中继器
RS-485中继器为网段提供偏压电阻和终端电阻。目的是为了:
●增加网络的长度:在网络中使用一个中继器可以使网络的通讯距离扩展50m。如果使用两个中继器而且中间没有其他节点,网络的通讯距离按照所使用的波特率扩展一个网段的长度。在一个串联网络中,多可以使用9个中继器。但网络的长度不能超过9600m.
●为网络增加设备:在9600的波特率下。50米距离之内,一个网段多可以连接32个设备,使用一个中继器允许在网络上增加32个设备。
●在不同的网段之间电隔离:如果不同的网段具有不同的地电位,将他们隔离会提高网络的通讯质量。
一个中继器在网络中被算作网段的一个节点,但没有被指定站地址。
图1带有中继器的网络
选择网络电缆
S7-200 网络使用RS-485标准,是用双绞线电缆。在一个网段上可以连接32个设备。
表2 网络电缆的通用指标
技术指标
描述
电缆类型
屏蔽双绞线
回路阻抗
≤115Ω/Km
有效电容
30pF/m
标称阻抗
大约135Ω-160Ω(频率=3MHz-20MHz)
衰减
0.9Db/100m(频率=200KHz)
导线截面积
0.3mm2-0.5mm2
电缆直径
8mm±0.5mm
WinCC 系统软件V7.0 亚州版 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BC07-0AV0 | WINCC监控系统(128点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BD07-0AV0 | WINCC监控系统(512点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BE07-0AV0 | WINCC监控系统(2048点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BF07-0AV0 | WINCC监控系统(64K点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BH07-0AV0 | WINCC监控系统(8K点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BJ07-0AV0 | WINCC监控系统(100K点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BK07-0AV0 | WINCC监控系统(150K点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BL07-0AV0 | WINCC监控系统(256K点运行版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BM07-0AV0 | WINCC监控系统(128点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BN07-0AV0 | WINCC监控系统(512点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BP07-0AV0 | WINCC监控系统(2048点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BQ07-0AV0 | WINCC监控系统(64K点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BS07-0AV0 | WINCC监控系统(8K点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 38-12BT07-0AV0 | WINCC监控系统(100K点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BU07-0AV0 | WINCC监控系统(150K点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 381-2BV07-0AV0 | WINCC监控系统(256K点全用户版) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WinCC V7.0 选件(Options) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1CA07-0AX0 | WINCC/Server 器选项 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1CB07-0AX0 | WINCC/用户归档软件选项 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1CF07-0AX0 | WINCC/冗余选项 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1DG07-0AX0 | WINCC/硬件诊断 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WinCC Web Navigator 中文版 V7.0 器和客户机组件 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1DH07-0AX0 | WINCC Web Navigator 含3个客户机授权 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1DH07-0BX0 | WINCC Web Navigator 含10个客户机授权 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1DH07-0CX0 | WINCC Web Navigator 含25个客户机授权 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6AV6 371-1DH07-0DX0 | WINCC Web Navigator 含50个客户机授权 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WinCC
Dat
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全型自动化系统可使用在对安全要求很高设备中。 它控制着各种过程,如果直接停机,这些过程也不会对人员或环境构成威胁。 S7–400 F/FH 有两种基本型号:
使用其它的标准模块,可是使其建立一个对故障安全和非故障安全都能进行控制的全集成控制系统。 使用相同的标准应用程序对整个系统进行组态和编程。 S7-400F/FH 故障安全自动化系统可以根据需要进行不同的组态: S7-400F的单通道单侧I/O此系统需要一个故障安全的 PLC。 但是不一定是容错的。 需要下列部件:
当发生故障时,可以访问 I/O。 故障安全信号模块钝化。 单通道,S7-400FH 有可切换的 I/O此系统需要一个故障安全的 PLC。 对于 CPU 需要容错。 需要下列部件:
当一个 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS-DP 发生故障时,PLC 可继续工作。 当故障安全信号模块或者 ET 200M 发生故障时,I/O 不再使用。 故障安全信号模块钝化。 S7-400FH 有冗余切换的 I/O此系统需要一个故障安全的 PLC。 CPU 和 I/O 需要是容错的。需要下列部件:
如果CPU、IM 153-2、PROFIBUS-DP、故障安全信号模块或 ET 200M 发生故障,此 PLC 继续可用。 在S7-400F/FH自动化系统中也可以使用标准模板。 但是不能与ET 200M一起使用。 通讯中央控制器和ET200M之间通过PROFIBUS DP进行故障安全通讯和标准通讯。 经过特殊开发,PROFISafe PROFIBUS 可以在标准数据报文桢中进行安全功能的数据通讯。 需要诸如特殊安全总线的其它硬件组件。 所需的软件既可以作为操作系统的一个扩展软件集成在硬件组件中,也可以作为一个认证的软件块装载到CPU中。 带隔离模板的安全等级在ET200M中使用隔离模板具有以下优势:
如果达到SIL2安全等级,则不需要隔离模块。
LOGO! 逻辑模块提供方便的、用户友好的解决方案,用于满足简单的开环和闭环控制任务。 LOGO! 具有广泛的通用性,例如:
LOGO! 逻辑模块可根据应用情况进行扩展。 船级社认证美国船级社, 法国船级社, 挪威船级社,德国劳氏船级社, 英国劳氏船级社,等 LOGO! Modular 可提供多种电压类型(12VDC, 24VDC, 24VAC, 115/230VDC, 115/230VAC):
LOGO! 具有以下特性:
LOGO!使用非常简单:
LOGO! 节省空间:
LOGO! 提供大的灵活性和通用性:
LOGO! 具有通信功能:
SIMOTION 系统由三个部分组成:
运动控制解决方案“西门子制造”依托强大的创新能力、行业内的专有技术以及客户借助自动化解决方案获得的显著收益,西门子成为全球范围内的运动控制系统供应商之一。因此,我们能够提供不同领域的成功案例供您参考。
面向各个行业推出的创新型产品、系统、
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