六盘水西门子（中国）授权总代理商

两种总线形式的创新型冗余控制器

说明

SIMATICS7-400 PNH系统可以根据具体应用需求量身定制：性能可扩展、的冗余度可灵活组态，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余连接I/O设备，或者通过PROFIBUS连接I/O设备，实现工厂级通信。无论何种应用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程环境中，进行便捷而有效的编程和组态。

应用

■ 避免控制器故障引起的停机。主要用于生产、能源、供水系统、机场助航照明、编组站系统等领域。

■ 避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重启成本。主要用于行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域。

■ 在工厂或机器停机时保护工厂、工件和材料。主要用于炉子、半导体、船舶等领域。

■ 无监督和维修人员亦能保障正常运行。主要用于污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域。

效益

简单、高效的工程组态

与在标准系统中一样，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 编程语言进行编程。可以很容易的把程序从标准系统迁移到冗余系统中，反之亦然。当加载程序时，它会自动传送到两个冗余控制器中。使用 STEP 7，可以对特定冗余功能和配置进行参数设置。

出色的诊断和模块更换优势  

■  利用集成的自我诊断功能，系统可以提前检测故障和发送信号，避免故障对生产过程产生影响。这样可以有针对性地替换故障组件，加快维修进程。

■   可以在系统运行过程中对所有组件进行热插拔。更换一个 CPU 后，当前的所有程序和数据可以自动重新装载。

■   即使在系统运行过程中，也可以修改程序（例如，程序块的修改和重新装载），更改配置（例如，增加或删减 DP从站或模块）以及改变 CPU 的内存分配。

设计和功能

根据统计数字表明，所有自动化组件（无论是机械式、机电式，还是电子式）都会出现故障。因此，工厂维护和工厂改造也就必不缺少。在实际应用中，期待的可用性是不现实的。
通过西门子 SIMATIC S7-400H，能够大限度地降低生产故障机率，生产率。

SIMATIC S7-400H 具有以下功能：

■ 出现故障时，能够无扰切换

■ 集成故障检测功能；提前检测故障，避免影响生产过程

■ 在线维护，即可在工厂运行期间，更换故障组件

■ 组态更改，即可在工厂运行期间，进行工厂扩容

■ 自动事件同步

■ 高可用性通信

■ 冗余连接I/O 设备

要求严格任务用的控制器

有一系列从入门级CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间，可缩短机器的循环周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存储器，地址范围，连接数量和执行时间。十款款标准的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 总线接口。

 西门子PLC代理商产品 S7-400PLC分为标准型和冗余型(可配置成故障安全型)两种。强大的系统功能和便捷的用户界面使得SIMATICS7-400成为各种自动化功能的技术和经济性解决方案。

S7-400H

• 具有冗余设计的高可用性自动化系统。

• 用于具有很高故障安全要求的应用：
  重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。

• 冗余设计的集能

• 提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置

• 也可使用具有标准可用性的 I/O：单侧配置

• 热后备：发生故障时，自动切换到备用设备。

• 包含 2 个单独机架或一个分隔式中央机架的配置

• 通过冗余 PROFIBUS DP 或系统冗余 PROFINET I/O 来连接切换式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自动化系统，适用于具有很高安全要求的工厂

• 符合相关标准的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）

• 如果需要，也可通过冗余设计来实现容错

• 不对安全相关 I/O 进行额外接线

• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 实现安全通信

• 基于带有故障安全模块的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O

• 适用于非安全相关应用的标准模块也可以在自动化系统中使用

• 隔离模块用于在一个 ET 200M 的安全模式下组合使用故障安全模块和标准模块

程序2程序调试结果．X0接通3次，Y3接通瞬间即断开。
上面两个程序中，输出Y3、计数器CTl02及内部通用继电器R0前面的逻辑条件均相同，仅仅是计数器CTl02所在语句位置发生了变化，而两段程序的运行结果就截然不同。这是因为CTl02对输出Y3的影响方式发生了变化。执行段程序时，将首先判断输出Y3的状态，再判断CTl02的状态，CTl02的状态变化只能在下一个扫描周期对Y3产生影响；而执行第二段程序时，将首先判断CTl02的状态，再判断输出Y3的状态，CTl02的状态变化将在该扫描周期直接影响Y3的状态。
从以上讨论可以得出，由于PLC采用“串行”工作方式，所以即使是同一元件，在梯形图中所处的位置不同，其工作状态也会有所不同，因此在利用梯形图进行控制程序编制时，应对控制任务进行充分分析，合理安排各编程元件的位置，才能够更为准确地实现控移。
8STRONG>三、PLC的编程元件
PLG的各种功能主要是通过运行控制程序来实现¨编制程序时，需要合理使忧PLC提供的编程元羹（即软元件）。FPO型PLC倚常用的编程元件有两种：位元件（bit）和字元件（word）。慰元件实际上是PLC磊存区域嚣提供的只个二进制位单元，又被称为软继电器，主要用作基本顺序指令的编程元件，如输入继电器Xn、输出继电器Yn、内部通用继电器Rn、定时（计数）器等，其段与控制蹦方式主要是通过对应触点蹦通断状态改变影遂逻辑运算结果即输出。
字元件序为PLC内存区域霓的一个滓单元（12bit），主要用作功能指令和指令的编程元件，通常用以存放数据，如数据寄存器DTn，定时(计数)器的设定值SVn、经过值EVn等。字元件没有触点，通常以整体内容参与控制。
值得注意的是内存中的输入（X）区、输出（Y）区和内部通用（R）区，该区中的每个bit均可用作位元件，而且每16bit可构飞一个字元件，如WRIO即是由16个位歇件R100カR10F构成的字元件，该字元件中的内容一旦发生变化，这16个位的状态植随之发旺改变。嚏：

<a href="http://www.diangon.com/data/attachment/porta1027awf" target="_blank" data-cke-saved-href="data+attachmant/portel/20130 #000000; BORDER-TOP-COHOR: #004000; WI@TH: 506px; HEIGHT: 378p|; BORDER-RIGHT-GOLOR: #000000; BORDER-LAFT-COLOR: #000000" title="点击在新窗口查淮原始图卢" border="0" alt="" src="http://www.diangon.com/data/attachment/porta1027awf" width="500" height="400" data-cke-saved-src=//www.007swz.com/skin/b2b/image/nopic.gif style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(51, 51, 51); text-decoration-line: none; font-family: Tahoma, "Microsoft Yahei", Simsun; font-size: 14px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);">图7 编程元件示例程序图7所示程序中，WR0即为字元件，是左移位指令SR的编程元件，而Y0为输出软继电器的线圈，X0、X1、X2、X3则为输人软继电器的触点，其中第4步的R4触点为位元件R4的常开触点，而位元件R4又是字元件WR0中的一位，因此其状态受限于WR0的移位结果。
四、顺序控制多步同输出的编程方法
顺序控制是生产酥场常见的一类控制任务，督进指令吻PLC指陵库中专忧于顺序控制的。步进指令变程时，根据工艺流程将程婿划分为铱个个独立的程序段，执行时，CPU严格按梯形图编程顺序，只有执行完前一段程序后才能激活下一段程序，并在下一段程序执行之前，将前面程序段复位。并且在语法上要求各程序段所使用的输出不允许重复。这在解决顺序控制任务中有多步同输出的情况时，就带来了一定的困难。借助于内部通用继电器可方便解决这一难题。如某一顺序控制任务如以下流程图（图8）所示。


从机械手动作流程图可以看出，这个控制任务每个循环的工作可以划分为八步，其中第1步与第5步动作相同，均为上升；第3步和第7步动作相同，均为下降。在利用步进指令进行编程时，这两个工步所对应的程序段的输出不能直接设置为Y3、Y4，同一个输出使用两次则会出现语法错误。这时应考虑使用用于存储中间状态的内部通用继电器Rn来解决这个问题。如图7所示梯形图程序，其中R1、R5分别被定义为第1步与第5步的输出，R3、R7分别被定义为第3步与第7步的输出，在步进结束后再将R1、R5的状态输出到上升Y3，将R3、R7的状态输出到下降Y4，通过这样的方法可方便解决顺序控制任务中若干工步输出相同的问题。




图9 机械手控制梯形图
五、结束语
初学者对于PLC的基本应用易于掌握，但要做到灵活使用仍需对一些技术难点和使用技巧深刻理解。在编程之前，要对控制任务进行认真分析，合理选择外部设备和编程元件，并以此为基础进行编程；在编程过程中，如能灵话巧妙地使用编程元件，合理地进行程序编排，可使程序逻辑清楚，可读性增强