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在自动化技术的许多领域中，对自动化系统的可用性（从而故障安全性）的需求在不断提高。在许多领域中，设备停机会产生*的成本。此时，只有冗余系统才能满足可用性要求。

容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时，也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域：

控制器发生故障后重启会产生很高费用的过程（通常在过程工业中）。

停产的代价十分高昂的过程。

涉及贵重材料的过程（例如在制药工业中）。

无人监视的应用

涉及较少维护人员的应用

订货数据

关于 S7-400H 组件的订货数据，请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计：

S7-400F：
故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，生产过程会切换到安全状态并中断。

S7-400FH：
故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，冗余控制部分将发挥作用，继续控制生产过程。

通过另外使用标准模块，可以建立一个全集成控制系统，可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

SIMATIC S7-400 有多个型号：

S7-400：
中、性能的功能强大的 PLC，具有模块化结构和免风扇的设计。

S7-400H：
采用冗余设计的容错自动化系统，适用于故障安全型应用。

S7-400F/FH：
采用冗余设计的故障安全自动化系统，也具备高可用性。

S7-400

S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。

系统包含下列组件：

电源模块 (PS)：
用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。

CPU：
配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不能范围。根据具体型号，这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，zui多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将zui多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理*型的配置。此外，在一个*控制器中的多重计算模式下，多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间，可实现较短机器循环时间。

用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)

通信处理器 (CP)，例如，用于总线连接和端到点连接

功能模块 (FM)：
用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。

根据具体要求，也可使用下列模块：

接口模块 (IM)：
用于连接*控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的*控制器可带有zui多 21 个扩展单元运行。

SIMATIC S5 模块：
在相关 SIMATIC S5 扩展单元中，可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用适配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。

扩展

若用户需要在应用中使用一个以上*控制器时，则可以对 S7-400 进行扩展：

zui多 21 个扩展单元：
可将zui多 21 个扩展单元 (EU) 连接到*控制器 (CC)。

接口模块 (IM) 的连接：
通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中，相关的接收 IM 插到下游 EU 中可将zui多 6 个发送 IM 插到 CC 中（其中zui多 2 个带 5-V 电源），并可将zui多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送 IM 均有 2 个接口，每个接口用于连接 1 条线路。可将zui多 4 个 EU（不带 5-V 电源）或 1 个 EU（带 5-V 电源）连接到发送 IM 的每个接口。

电源模块的固定插槽：
必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的zui左侧。

通过 C 总线进行的数据交换受限制：
通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU（EU 1 至 EU 6）之间进行。

集中扩展：
建议用于小型配置和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。

CC 和zui后一个 EU 之间的zui大线路距离：1.5 m（带 5 V 电源）、3 m（不带 5 V 电源）。

通过 EU 进行分布式扩展：
建议在面积很大工厂内采用，其中，多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。

CC 和zui后一个 EU 之间的zui大线路距离：对于 S7 EU，约 100 m；对于 S5 EU 约 600 m。

注意 将 S5 扩展单元分布式连接到：
IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可将以下S5 EU 连接到 S7-400：

EG 183U

EG 185U

EG 186U

ER 701-2

ER 701-3

连接类型

zui大（总）电缆长度

本地链路，具有 5-V 电源，通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现

1.5 m

本地链路，无 5-V 电源，通过 IM 460-0 和 IM 461-0 实现

5 m

远程链路，通过 IM 460-3 和 IM 461-3 实现

102.25 m

远程链路，通过 IM 460-4 和 IM 461-4 实现

605 m

S7-400

中端到性能范围内功能强大的 PLC

可满足要求极为苛刻的任务的解决方案

全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行调整

可实现分布式结构，适用十分灵活

连接方便

*通信和联网功能

操作方便，设计简单，不含风扇

任务增加时可顺利扩展

多重计算：
多个 CPU 在一个 S7-400 *控制器中同时运行。
多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。

模块化：
通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。

工程组态和诊断：
结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可极为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具

说明：

1)       FP1-C40 PLC的基本定时器分三种类型

TMR——定时时钟为0.01s

TMX——定时时钟为0.1s

TMY——定时时钟为1s

2)       定时器的设定值，也就是十进制时间常数K，设定范围是K0～K32767内的任意整数。定时器类型与设置值结合起来才能确定定时设置时间。定时设置时间等于设置值乘以该定时器的定时时钟。如：“TMR  0，K100”；“TMX  1，K100”；“TMY 3，K100”的定时设置时间分别是“0.01×100=1s”；“0.1×100=10s”；“1×100=100s”。根据定时控制精度要求不同，编程时可任意选择定时器类型。

3)       在FP1-C40 PLC中，默认100个定时器，序号T0～T99。通过系统寄存器No.6可重新设置其序号范围（见附表A）。一个定时器有无数个与之序号相同的常开触点（ T××）和常闭触点（ T××）供编程使用。但在同一程序中相同序号的定时器只能使用一次，否则电路不能执行。

4)       定时器的设置值和经过值会自动存入相同序号的设置值寄存器SV和经过值寄存器EV中，可通过SV、EV中的内容来监控定时器的工作情况。

    例题4-16               梯形图                                            指令表



例题解释

触发信号X0接通3s（0.1×30）后，定时器常开触点（T5）接通，Y0线圈受激（ON）；常闭触点（T5）断开，Y1线圈失电（OFF）。若X0接通时间不足3s，T5的触点不动作。T5工作时序图如图4-32所示。 

     

还有一种特殊的情况，是矢量控制场合，电机的扭矩和速度方向相反，或者工作在零转速扭矩输出的场合，比如吊机掉了重物停在半空中，收放卷场合需要力矩控制，都需要让电机工作在发电机状态，*的电流会反充到母线电容中，通过制动电阻，就可以及时消耗掉这些能量，保持母线电压平衡稳定了。

单元接线图的视图选择，应能清晰地表示出各个项目的端子和布线情况。当一个视图不能清楚地表示多面布线时，可用多个视图。项目间彼此叠成几层放置时，可把这些项目翻转或移动后画出视图，并加注说明。对于PLC转换开关组合开关之类的项目，它们本身具有多层接线端子，上层端子遮盖下层端子，这时可延长被遮盖的端子，以标明各层的接线关系。互连接线图互连接线图是用于表示成套装置或设备内各个不同单元之间的连接情况，通常不包含所涉单元的内部连接，但可以给出与之有关的电路图或单元接线图的图号。

　　四额定转速电动机的额定转速，是指在额定工作方式下的转速。电动机和由它拖动的工作机械都有各自的额定转速。在选择电动机的转速时，应注意转速不宜选的过低，因为电动机额定转速越低，其级数越多，体积就越大，价格也就越高；同时，电动机的转速也不宜选的过高，因为这样会使传动机构过于复杂，而且难以维护。此外功率一定时，电机转矩与转速成反比。T=P/n所以启动制动要求不高者可从设备初始***占地面积和维护费用等方面，以几个不同的额定转速进行全面比较，后确定额定转速；而经常启动制动及反转，但过渡过程持续时间对生产率影响不大者，除考虑初始***外，主要以过渡过程量损耗小为条件来选择转速比及电动机额定转速。

SIMATIC S7-400 电池 

锂电池     6ES79710BA00  备份电池， 3.6 V/2.3 AH 适用于所有S7-400电源模块

SIMATIC S7-400H 冗余系统同步器件

同步模块  6ES79601AA060XA0   近距离同步模块（zui远距离10米）

           6ES79601AB060XA0    远距离同步模块（zui远距离10公里）

同步光纤  6ES79601AA045AA0   同步光纤，1米

           6ES79601AA045BA0    同步光纤，2米

           6ES79601AA045KA0   同步光纤，10米

Y型耦合器    6ES71971LA040XA0    Y-link， 用于连接单通路DP从站到S7-400H，基于IM153-BA02（不适用于PCS7 V6.1)

           6ES71971LA110XA0    Y-link， 用于连接单通路DP从站到S7-400H

SIMATIC S7-400 输入输出模板   

数字量输入模板 6ES74211BL010AA0    SM421数字量输入模块， 光隔离，32DI，24V DC

           6ES74211EL000AA0     SM421数字量输入模块， 32DI，120V DC/AC

           6ES74211FH200AA0    SM421数字量输入模块， 光隔离，16DI，120/230V UC， IEC1131-2 TYPE 2

           6ES74217BH010AB0    SM421数字量输入模块， 电隔离，16DI，24V DC，带0.05 ms输入延迟，报警，诊断功能

           6ES74217DH000AB0    SM421数字量输入模块， 光隔离，16DI，24-60V C，报警，诊断功能

数字量输出模板 6ES74221BH110AA0    SM422数字量输出模块， 光隔离，16DO，24V DC，2A

           6ES74221BL000AA0    SM422数字量输出模块， 光隔离，32DO，24V DC，0.5A

           6ES74221FH000AA0    SM422数字量输出模块， 光隔离，16DO，120/230V AC，2A

           6ES74221HH000AA0   SM422数字量输出模块， 光隔离，16DO，5~230V AC，5A 继电器

           6ES74227BL000AB0    SM422数字量输出模块， 光隔离，32DO，24V DC，0.5A，带有15 ms输出延迟，诊断

模拟量输入模板 6ES74310HH000AB0    SM 431模拟量输入模块，  非隔离，16 AI，13 BITS，+/-10V， +/-20MA， 4 ~20MA； 20 ms 模块更新 

           6ES74311KF000AB0    SM 431模拟量输入模块， 光隔离，8 AI，13 BIT，  U/I/RESIST

           6ES74311KF100AB0    SM 431模拟量输入模块， 光隔离，8 AI，14 BIT，  U/I/RESIST./THERMOEL/PT101

           6ES74311KF200AB0    SM 431模拟量输入模块， 光隔离，8 AI，14 BIT，  U/I/RESIST.0.416 ms 扫描计时

           6ES74317KF000AB0    SM 431模拟量输入模块， 8 AI，16 BIT， U/I/THERMOEL.,，光隔离

           6ES74317KF100AB0    "SM 431模拟量输入模块， 8 AI，16 BIT， RESIST./PT100/NI100，光隔离，诊断，报警，20 ms 模块更新

           6ES74317QH000AB0    SM 431模拟量输入模块， 光隔离，16 AI，16 BIT， U/I/RESIST./THERMOEL./PT100，报警，诊断

模拟量输出模板 6ES74321HF000AB0    SM 432模拟量输出模块， 光隔离，8 AO，13 BIT，U/I 

前连接器  6ES74317KF006AA0    前连接器，用于模块6ES7431-7KF00-0AB0，螺钉型

SIMATIC S7-400 功能模块     

通讯模板  6ES74401CS000YE0     CP 440-1通讯模块， 用于点对点连接，1通道，含配置软件 CD

           6ES74411AA050AE0    CP 441-1通讯模块， 用于点对点连接，1通道，含配置软件 CD

           6ES74412AA050AE0    CP 441-2通讯模块， 用于点对点连接，2通道，含配置软件 CD

功能模板     6ES74501AP000AE0    FM450-1计数模块， 2通道，含配置软件 CD

           6ES74513AL000AE0    FM451定位模块， 3通道，含配置软件 CD

           6ES74521AH000AE0    FM452 电子凸轮控制器模块， 含配置软件 CD

           6ES74533AH000AE0    FM453， 用于带伺服和步进电机的定位（3通道），含配置软件 CD

           6ES74550VS000AE0    FM 455 C 控制模块，  16 通道，CONT.8/16 AI + 16 DI + 16 AO 

           6ES74551VS000AE0    FM 455 S 控制模块， 16 通道，步进和脉冲8/16 AI + 16 DI + 32DO