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模块化

S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接插入CPU集成的DP接口，允许多条通讯线路的高性能运行。例如，把一根总线用于HMI通讯和编程任务，一根总线用于高性能运动控制，一根总线用于普通I / O现场总线通讯。
此外，也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况，可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要，也可以使用通讯处理器（CP）。

设计一个S7 - 400系统基本上包括机架，电源，和中央处理单元。它可以以一个模块化的方式安装和扩展。所有的模块都可以自由地放置在左侧插入的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。信号模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于中央扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置。设计

在集中式扩展中，额外安装机架直接连接到中央控制器。

除了标准的安装机架，也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件，紧固耐用，重量轻25％左右。

多值计算

多值计算，也就是在一个S7- 400中央控制器中的几个CPU的同时操作，为用户提供不同的益处：

可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如，在技术复杂的任务中，如开环控制，可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的，用于此目的本地输入/输出。

有些任务也可以从每个多值计算方式中断开，一个CPU处理关键时间的处理任务，另一个处理非关键时间的任务。

在多值计算操作中，所有的CPU的运行行为像一个CPU，也就是说，当一个CPU进入STOP状态，其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外，CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。

数据/程序存储器

从精细分级的各种CPU中选择合适的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器（RAM）足以满足中小型企业方案。对于大型程序，通过插入RAM或FEPROM存储卡增大装载内存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和快速的升级

通过一个系统功能实现额外的写保护（例如没有从PC器件下载到CPU）

通过读取存储卡的序列号获得保护，因此，保证了程序只与特定的存储卡一起运行
集成的路由功能允许在不同总线系统和网络问数据记录，例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。

Both CPUs are e with the following:

• Powerful processor: 
  The CPUs achieve instruction execution times as low as 0.03 µs per binary instruction.

• CPU 416-2: 5.6 MB RAM (of which 2.8 MB each for program and data); 
  CPU 416-3: 11.2 MB RAM (of which 5.6 MB each for program and data); 
  CPU 416-3 PN/DP: 11.2 MB RAM (of which 5.6 MB each for program and data); 
  fast RAM for parts of the user program relevant to execution.

• Flexible expansion: 
  Up to 262144 digital and 16384 analog inputs/outputs.

• Multi-point interface MPI: 
  With the MPI it is possible to establish simple networking of max. 32 stations at a data transmission rate of up to 12 Mbit/s. The CPUs can establish up to 44 connections to stations of the communications bus (C bus) and the MPI.

• Mode selector switch: 
  Designed as toggle switch.

• Diagnostics buffer: 
  The last 120 fault and interrupt events are retained in a ring buffer for diagnostic purposes. The number of entries can be parameterized.

• Real-time clock: 
  The date and time are appended to diagnostic messages of the CPU.

• Memory card: 
  For expansion of the integrated load memory. RAM and FEPROM cards (FEPROM for retentive storage) are available

• Combined MPI/DP interface and integrated PROFIBUS DP interface (CPU 416-2 and CPU 416-3): 
  The PROFIBUS DP master interface allows a distributed automation configuration offering high speed and ease of use. From the user's point of view, the distributed I/O is treated as central I/O (same configuring, addressing and programming). 
  Mixed configuration: SIMATIC S5 and SIMATIC S7 as PROFIBUS master according to EN 50170.

CPU 416-3 and CPU 416-3 PN/DP also include:

• A module slot: 
  An additional PROFIBUS DP master system can be connected via the IF 964-DP interface module.

CPU 416-3 PN/DP additionally includes:

• PROFINET interface with 2 ports (switch):

• PROFINET I/O, 256 IO devices connectable

• PROFINET CBA

6ES7 421-7BH01-0AB0    开关量输入模块(16点,24VDC)中断
6ES7 421-1BL01-0AA0    开关量输入模块(32点,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0    开关量输入模块(32点,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0    开关量输入模块(16点,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0    开关量输入模块(16点,24V到60VUC)
开关量输出模板    
6ES7 422-1BH11-0AA0    开关量输出模块(16点,24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0    32点输出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0    32点输出，24VDC,0.5A,中断
6ES7 422-1FH00-0AA0    16点输出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0    16点输出，继电器，5A
模拟量模块    
6ES7 431-0HH00-0AB0    16路模拟输入，13位
6ES7 431-1KF00-0AB0    8路模拟输入，13位，隔离
6ES7 431-1KF10-0AB0    8路模拟输入，14位，隔离，线性化
6ES7 431-1KF20-0AB0    8路模拟输入，14位，隔离
6ES7 431-7    16路模拟输入，16位，隔离
6ES7 431-7KF00-0AB0    8路模拟输入，16位，隔离，热电偶
6ES7 431-7KF10-0AB0    8路模拟输入，16位，隔离，热电阻
6ES7 432-1HF00-0AB0    8路模拟输出，13位，隔离

 西门子CPU模块6ES7416-2XN05-0AB0

编程，参数设置

S7 -400®H 象 S7 -400® 一样编程。所有可用的 STEP® 7 功能都可使用。

S7 -400®H 编程需要使用 STEP® 7 V5. 1 。

S7 -400®H 选件包

基本上， S7 - 400®H 的配置与用于 S7 -400® 的程序并无不同，例如

• 建立项目和站

• 配置硬件和网络

• 把系统数据装入目标系统

需要 S7 -400®H 选件包来配置与 S7 -400 结构不同的 S7 -400®H 结构。对于安装，必须安装 STEP® 7 标准包 V.5. 1 或更高的版本。

• 故障安全的自动化系统，可满足高度安全要求

• 符合安全要求，可达 SIL 3（IEC 61508 标准）、AK6（DIN V 19250 标准） 以及4 类标准（EN 954-1 标准）

• 如果需要，也可通过冗余设计而实现容错

• 故障安全 I/O 不增加接线：
  通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全通讯

• 基于带有故障安全模块的 S7-400H 和 ET 200M

• 标准模块可应用在自动化系统的非故障安全型应用场合

• 隔离模板，用于在一个 ET 200M 的安全模式中故障安全和标准模块的组合使用。

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：

• S7-400F: 
  故障安全型自动化系统。 如果在控制系统中发生出错，生产过程就转移到安全状态，并中断。

• S7-400FH: 
  故障安全型和故障容错型自动化系统。 如果在某个控制系统中发生出错，则冗余控制机构被激活，使得生产过程继续下去。

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：

• 1 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行*

• 1 条 PROFIBUS-DP 线路

• ET 200M ，带 IM 153-2

• 无冗余设计的故障安全信号模块

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：

• 2 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行*

• 2 条 PROFIBUS-DP 线路

• 1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。

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

*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：

• PROFIBUS DP组态使用铜总线电缆。 不需要光纤电缆。

• 可使用任何 IM 153-X

• 在安全模式中故障安全信号模块的混合运行，以及在一个ET 200M中S7-300标准模块的混合运行

如果达到SIL2安全等级，则不需要隔离模块。

S7-400F/FH 满足下列安全要求：

• 等级需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801

• 安全要求等级：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508

• 等级 1 to 4 to EN 954-1

运行模式

CPU的F程序和故障安全信号模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差异分析和测试信号，信号模板可以监视输出和输入信号。

CPU通过常规的自检、监测和逻辑命令以及程序定时检测，检查运行的正确性。 此外，通过申请信号进行检测。

当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。

F 运行版*

CPU 417-4H必须装在F运行*才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个*。

编程

S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。 通过诸如STEP 7编程工具编写非故障安全用户程序。

S7 F 系统选件包

"S7 F Systems" 软件包用来编写故障安全程序。 软件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系统运行必须将下列软件包装载到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上

• CFC V5.23 或新版本

• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本

• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的选件)

应用
S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间，缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。
S7 - 400用于整体协调各种设备，控制低级别的系统。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。
在S7- 400的许多器件也可用于环境条件下的SIPLUS版本。