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S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個(gè)面向過程工程的系統(tǒng)解決方案自動(dòng)化平臺(tái)，模塊化設(shè)計(jì)，性能高。
中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC
可滿足要求極為苛刻的任務(wù)的解決方案
全面的模塊和各種性能等級(jí) CPU 可針對(duì)具體自動(dòng)化任務(wù)進(jìn)行最佳調(diào)整
可實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，適用十分靈活
連接方便
*優(yōu)通信和聯(lián)網(wǎng)功能
操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不含風(fēng)扇
任務(wù)增加時(shí)可順利擴(kuò)展
多重計(jì)算：
多個(gè) CPU 在一個(gè) S7-400 中央設(shè)備中同時(shí)運(yùn)行。
多重計(jì)算功能可對(duì) S7-400 的總體性能進(jìn)行分配。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開環(huán)控制、計(jì)算或通信）進(jìn)行拆分并分配給不同的 CPU。可以為每個(gè) CPU 分配自己的 I/O。
模塊化：
通過功能強(qiáng)大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實(shí)現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運(yùn)動(dòng)控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場(chǎng)總線。另外，還可以實(shí)現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
工程組態(tài)和診斷：
結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對(duì) S7-400 進(jìn)行組態(tài)和編程，尤其對(duì)于采用高性能工程組件的廣泛自動(dòng)化任務(wù)。為此，可以使用高級(jí)語言（如 SCL）以及用于順序控制系統(tǒng)、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。
標(biāo)配采用 保形涂層 (G3)，可增強(qiáng)對(duì)環(huán)境影響的抵抗力
具有冗余設(shè)計(jì)的高可用性自動(dòng)化系統(tǒng)。
用于具有很高故障安全要求的應(yīng)用：
重新啟動(dòng)成本很高、停產(chǎn)代價(jià)高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護(hù)選項(xiàng)較少的過程。
冗余設(shè)計(jì)的集中功能
提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
也可作為標(biāo)準(zhǔn) I/O 使用：?jiǎn)蝹?cè)配置
通過 STEP 7 可與通用可擴(kuò)展的 SIMATIC ET 200SP HA I/O 系統(tǒng)一起使用
熱備用：發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)切換到備用設(shè)備。
包含 2 個(gè)單獨(dú)機(jī)架或一個(gè)分隔式中央設(shè)備的配置
通過冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。
故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，科提高工程的安全需求
符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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，也可通過冗余設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)
無需對(duì)安全 I/O 進(jìn)行額外接線
通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全相關(guān)通信
基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
標(biāo)準(zhǔn)模塊可應(yīng)用在自動(dòng)化系統(tǒng)的非故障安全型應(yīng)用場(chǎng)合
隔離模塊用于在一個(gè) ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊。
SIMATIC S7-400 是中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力，并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能，可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，用戶操作十分方便，因此成為中端到能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。
SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：
汽車工業(yè)，如裝配線
機(jī)械設(shè)備制造，包括專用機(jī)械設(shè)備制造
倉儲(chǔ)技術(shù)
鋼鐵工業(yè)
樓宇管理系統(tǒng)
發(fā)電和配電
造紙和印刷領(lǐng)域
木材加工
食品和飲料領(lǐng)域
過程工程，如水務(wù)和污水處理
化工和石化領(lǐng)域
儀表和控制
包裝機(jī)械
制藥工業(yè)
由于具有多種性能等級(jí)的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動(dòng)化任務(wù)。
任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展，成本不會(huì)很高。
SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：
具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有*的工業(yè)適用性。
可以帶電連接和斷開各模塊。
在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中，設(shè)備停機(jī)會(huì)產(chǎn)生*的成本。此時(shí)，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。
容錯(cuò)型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí)，也能繼續(xù)運(yùn)行。通過以這種方式實(shí)現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：
控制器發(fā)生故障后重啟會(huì)產(chǎn)生很高費(fèi)用的過程（通常在過程工業(yè)中）。
停產(chǎn)的代價(jià)十分高昂的過程。
涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。
無人監(jiān)視的應(yīng)用
涉及較少維護(hù)人員的應(yīng)用
訂貨數(shù)據(jù)
關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請(qǐng)參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對(duì)立即停機(jī)不會(huì)給人員或環(huán)境帶來危險(xiǎn)的過程進(jìn)行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì)：
S7-400F：
故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產(chǎn)過程會(huì)切換到安全狀態(tài)并中斷。
S7-400FH：
故障安全和高可用性自動(dòng)化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產(chǎn)過程。
通過另外使用標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以建立一個(gè)全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉?biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。
SIMATIC S7-400 有多個(gè)型號(hào)：
S7-400：
功能強(qiáng)大的中內(nèi) PLC，無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。
S7-400H：
采用冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于故障安全型應(yīng)用。
S7-400F/FH：
采用冗余設(shè)計(jì)的故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)，也具備高可用性。
S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。
系統(tǒng)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(jù)具體型號(hào)，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，最多可以連接 125 個(gè)PROFIBUS DP 從站。可以將最多 256 個(gè) PROFINET IO 設(shè)備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理極大型的組態(tài)。此外，在一個(gè)中央控制器中的多重計(jì)算模式下，多個(gè) CPU 可以協(xié)同工作以提高性能。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應(yīng)時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)較短機(jī)器循環(huán)時(shí)間。
用于數(shù)字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)
通信處理器 (CP)，用于總線鏈路和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。
功能模塊 (FM)：
用于計(jì)數(shù)、定位和輸出凸輪控制等高要求任務(wù)的專家。
根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：
接口模塊 (IM)：
用于連接中央控制器和擴(kuò)展單元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可帶有最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元運(yùn)行。
SIMATIC S5 模塊：
SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有輸入/輸出模塊均可在相關(guān)的 SIMATIC S5 擴(kuò)展單元中尋址。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(kuò)展
如果用戶的自動(dòng)化應(yīng)用需要多個(gè)中央控制器，則可以擴(kuò)展 S7-400：
最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元：
可將最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元 (EU) 連接到中央控制器 (CC)。
接口模塊 (IM) 的連接：
通過發(fā)送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發(fā)送 IM 插到 CC 中，相關(guān)的接收 IM 插到下游 EU 中可將最多 6 個(gè)發(fā)送 IM 插到 CC 中（其中最多 2 個(gè)帶 5-V 電源），并可將最多 1 個(gè) IM 插到 EU 中。每個(gè)發(fā)送 IM 均有 2 個(gè)接口，每個(gè)接口用于連接 1 條線路。可將最多 4 個(gè) EU（不帶 5-V 電源）或 1 個(gè) EU（帶 5-V 電源）連接到發(fā)送 IM 的每個(gè)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 中的最左側(cè)。
通過 C 總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換受限制：
通過 C 總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換只能在 CC 和 6 個(gè) EU（EU 1 至 EU 6）之間進(jìn)行。
集中擴(kuò)展：
建議用于小型組態(tài)和機(jī)器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
CC 和最后一個(gè) EU 之間的最大線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
通過 EU 進(jìn)行分布式擴(kuò)展：
建議在面積很大工廠內(nèi)采用，其中，多個(gè) EU 位于各個(gè)位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
CC 和最后一個(gè) EU 之間的最大線路距離：對(duì)于 S7 EU，約 100 m；對(duì)于 S5 EU 約 600 m。
注意 將 S5 擴(kuò)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
| 連接類型 | 最大（總）電纜長(zhǎng)度 |
| 本地鏈路，具有 5-V 電源，通過 IM 460-1 和 IM 461-1 實(shí)現(xiàn) | 1.5 m |
| 本地鏈路，無 5-V 電源，通過 IM 460-0 和 IM 461-0 實(shí)現(xiàn) | 5 m |
| 遠(yuǎn)程鏈路，通過 IM 460-3 和 IM 461-3 實(shí)現(xiàn) | 102.25 m |
| 遠(yuǎn)程鏈路，通過 IM 460-4 和 IM 461-4 實(shí)現(xiàn) | 605 m |
ET 200 的分布式擴(kuò)展：
建議用于面積很大的工廠。通過 CPU 的 PROFIBUS DP 接口，可以連接含有最多 125 個(gè)總線節(jié)點(diǎn)的總線。CC 與總線上最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最大距離：23 km（使用光纜）。
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項(xiàng)：
組合多點(diǎn) MPI 接口和 DP 主站，可集成到所有 CPU 中：
用于同時(shí)連接編程器/PC、HMI 系統(tǒng)、S7-200 和 S7-300 系統(tǒng)以及其它 S7-400 系統(tǒng)。
附加 PROFIBUS DP 接口，可集成到多個(gè) CPU 中，用于經(jīng)濟(jì)、高效地連接分布式 I/O 系統(tǒng)，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(tǒng)或與其它控制器和 PC 系統(tǒng)通信。
通信處理器，用于連接到 PROFIBUS 總線系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)。
通信處理器，用于功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
通過 PROFIBUS DP 進(jìn)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(shè)備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進(jìn)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(yùn)行的 PG 和 OP 功能。
以下設(shè)備可作為從站連接：
分布式 I/O 設(shè)備，例如 ET 200
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(diǎn)接口 (MPI) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
多點(diǎn)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(shù)設(shè)置
操作員控制和監(jiān)視
建立涉及對(duì)等通信伙伴的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
可選擇的連接選項(xiàng)：
MPI 可以實(shí)現(xiàn)最多 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)連接：
編程器/PC
HMI 系統(tǒng)
S7-200（作為從站）
S7-300
S7-400
C7
內(nèi)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，可將最多 6 個(gè)擴(kuò)展單元連接到 C 總線。
MPI 的性能數(shù)據(jù)：
最多 32 個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)
數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 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”系列總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器 (12 Mbps)。
可使設(shè)計(jì)能夠地適應(yīng)要求。例如，任意兩個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)之間最多可以串入 9 個(gè)中繼器以連接更大距離。
DP 主站：
也可將 S7-400 的 MPI 組態(tài)為 DP 主站。然后可以連接多達(dá) 32 個(gè) DP 從站，傳輸速率最高 12 Mbps。從而保留編程功能和人機(jī)界面功能。
通過 CP 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信（點(diǎn)到點(diǎn)）
通過 CP 441 通信處理器，可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
可連接各種設(shè)備，例如：
PC
SIMATIC S5/S7
工業(yè) PC
其它廠商的 PLC
掃描儀、讀碼器、識(shí)別系統(tǒng)
機(jī)械手控制裝置
打印機(jī)
可變接口：
通過可更換的接口模塊，可以使用不同傳輸介質(zhì)進(jìn)行通信：
20 mA (TTY)
RS 232C (V.24)
RS 422/485
通過 CP（PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
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(shè)備
PC
SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng)
數(shù)控裝置
機(jī)械手控制裝置
工業(yè) PC
驅(qū)動(dòng)控制裝置
其它廠商的設(shè)備
SIMATIC S7-400H 由以下組件組成：
2 個(gè)中央控制器：
2 個(gè)單獨(dú)的 UR1/UR2 中央控制器，或一個(gè)分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個(gè)區(qū)域。
每個(gè)中央控制器有 2 個(gè)同步模塊，用于通過光纜連接兩個(gè)設(shè)備。
每個(gè)中央控制器 1 個(gè) CPU 412-5H、1 個(gè) CPU 414-5H、1 個(gè) CPU 416-5H 或 1 個(gè) CPU 417-5H。
中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備。
中央功能采用冗余設(shè)計(jì)。可將 I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。
普通型 I/O（單側(cè)組態(tài)）
在單側(cè)組態(tài)中，I/O 模塊為單通道設(shè)計(jì)，并且僅由兩個(gè)中央控制器中的一個(gè)進(jìn)行尋址。單側(cè) I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴(kuò)展單元/分布式 I/O 設(shè)備中。
如果尋址 I/O 的設(shè)備正常工作，則從一側(cè)讀取的信息始終可供兩個(gè)中央控制器使用。發(fā)生故障時(shí)，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
使用單側(cè)組態(tài)：
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(shí)，系統(tǒng)必須對(duì)稱設(shè)置。
高可用性（網(wǎng)管型組態(tài)）
在網(wǎng)管型組態(tài)中，I/O 模塊為單通道設(shè)計(jì)，但由兩個(gè)中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 尋址。在網(wǎng)管型組態(tài)中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中。
通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模塊成對(duì)冗余組態(tài)。使用冗余 I/O 可以實(shí)現(xiàn)極大的可用性，因?yàn)橥ㄟ^這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號(hào)模塊出現(xiàn)故障。
支持以下組態(tài)：
單側(cè) DP 從站采用冗余 I/O
網(wǎng)管型 DP 從站采用冗余 I/O
合適的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類型和設(shè)計(jì)形式（例如，均為集中式或均為分布式）。對(duì)插槽沒有規(guī)定。但是，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊，請(qǐng)咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關(guān)手冊(cè)。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可以在兩種不同的組態(tài)中冗余使用：
網(wǎng)管型冗余組態(tài)：
FM/CP 可以雙重連接到單獨(dú)的 ET 200M 或一個(gè)網(wǎng)管型 ET 200M。
雙通道冗余組態(tài)：
可將 FM/CP 插到兩個(gè)子單元中或插到與子單元相連的擴(kuò)展單元中（參見單側(cè)組態(tài)）。
模塊冗余以不同的方式實(shí)現(xiàn)：
由用戶編程：
在功能模塊和 SIMATIC CP 上，冗余功能通常可由用戶編程。確定活動(dòng)模塊并檢測(cè)可能的故障以啟動(dòng)切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個(gè) CPU 的程序一致。
操作系統(tǒng)直接支持。
對(duì)于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統(tǒng)直接支持冗余。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見“通信”部分。
故障安全型 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)需求進(jìn)行不同組態(tài)：
單通道、單側(cè) I/O，用于 S7-400F
工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯(cuò)。需要下列部件：
1 個(gè) 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(hào)模塊，采用非冗余設(shè)計(jì)。
發(fā)生故障時(shí)，I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
單通道、網(wǎng)管型 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)需要有容錯(cuò)功能。需要下列部件：
2 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
2 條 PROFIBUS DP 總線。
1 個(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2（冗余）。
故障安全信號(hào)模塊，采用非冗余設(shè)計(jì)。
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí)，I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
冗余、網(wǎng)管型 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需要容錯(cuò)功能。需要下列部件：
2 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
2 條 PROFIBUS DP 總線。
2 個(gè) ET 200M，帶 2 個(gè) IM 153-2（冗余）。
故障安全信號(hào)模塊，冗余設(shè)計(jì)。
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí)，控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)中，也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊。這些設(shè)備不能與故障安全模塊在同一個(gè) ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關(guān)通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)的。通過專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe，可以在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀中傳輸帶有安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需附加的硬件組件，如專用安全總線。所需的軟件既可以作為一個(gè)操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個(gè)軟件模塊裝載到 CPU 中。
安全保護(hù)裝置的安全等級(jí)
在 ET 200M 中使用安全保護(hù)裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：
可以使用銅質(zhì)總線電纜來建立 PROFIBUS DP 總線。沒有必要使用光纖電纜。
每個(gè) IM 153-x 都可以使用。
在一個(gè) ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信號(hào)模塊和 S7-300 標(biāo)準(zhǔn)模塊。
安全等級(jí)達(dá)到 SIL 2 時(shí)，無需使用安全保護(hù)裝置。
大量功能可支持用戶對(duì) S7-400 進(jìn)行編程、調(diào)試和維護(hù)：
高速指令執(zhí)行。
用戶友好的參數(shù)分配
人機(jī)界面：
S7-400 的操作系統(tǒng)中集成了用戶友好的 OCM 服務(wù)。
診斷功能和自檢：
CPU 的智能診斷系統(tǒng)可連續(xù)檢查系統(tǒng)功能并記錄錯(cuò)誤和特定系統(tǒng)事件。
密碼保護(hù)。
模式開關(guān)。
系統(tǒng)功能
SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)：
CE 認(rèn)證
UL 認(rèn)證
CSA 認(rèn)證 或 cULus 認(rèn)證
FM 認(rèn)證
ATEX 認(rèn)證
C-Tick、EMC 標(biāo)記，適用于澳大利亞和新西蘭
IEC 61131-2
船級(jí)社的船用認(rèn)證
ABS（美國船級(jí)社）
BV（法國船級(jí)社）
DNV（挪威船級(jí)社）
GL（德國勞氏船級(jí)社）
LRS（英國勞氏船級(jí)社）
Class NK（日本船級(jí)社）
有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見手冊(cè)《S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng) S7-400 模塊技術(shù)規(guī)格》。
設(shè)計(jì)
S7-400 系統(tǒng)可方便地構(gòu)建為模塊化系統(tǒng)。S7-400 的一個(gè)突出特點(diǎn)是其無需風(fēng)扇即可穩(wěn)定運(yùn)行，支持信號(hào)模塊熱插拔。
S7-400 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，使用靈活，操作極為方便：
模塊安裝十分簡(jiǎn)單。
背板總線集成在安裝機(jī)架中。
模塊更換簡(jiǎn)單，不會(huì)將模塊相互混淆
成熟可靠的連接技術(shù)
TOP Connect 連接方式：
通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進(jìn)行預(yù)接線。
規(guī)定的安裝深度：
所有接頭和連接器都應(yīng)該嵌入到模塊內(nèi)并通過蓋板來保護(hù)。
最小限度的插槽規(guī)則
通信
CPU 和通信處理器支持以下通信類型：
過程通信；
通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對(duì) I/O 模塊進(jìn)行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級(jí)調(diào)用過程通信
數(shù)據(jù)通信；
在自動(dòng)化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)之間
進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進(jìn)行，或在發(fā)生特定事件時(shí)通過塊從用戶程序調(diào)用。
數(shù)據(jù)通信
SIMATIC S7-400 擁有不同的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：
通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信 (GD) 實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的 CPU 之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
通過通信功能進(jìn)行事件驅(qū)動(dòng)型通信。
通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。
全局?jǐn)?shù)據(jù) (GD)
通過使用“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以通過 MPI 相互循環(huán)交換數(shù)據(jù)（最多 16 個(gè) GD 包，GD 包的最大大小為每個(gè)循環(huán)各含 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個(gè) CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲(chǔ)器/過程映像。若網(wǎng)絡(luò)上連接有 S7-300，則數(shù)據(jù)交換限制為最大 22 字節(jié)。全局?jǐn)?shù)據(jù)通過 MPI 進(jìn)行通信。使用 STEP 7 中的 GD 表進(jìn)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機(jī)架中，兩個(gè) CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。
通信功能
通過系統(tǒng)內(nèi)集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)包括：
通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進(jìn)行的 S7 基本通信。
通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S7 通信。
通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設(shè)備之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)包括：
通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通信。
通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的開放式用戶通信）。
與全局?jǐn)?shù)據(jù)不同的是，必須建立通信連接才能實(shí)現(xiàn)通信功能。
集成到 IT 環(huán)境中
通過 S7-400，可方便地將現(xiàn)代 IT 環(huán)境與自動(dòng)化環(huán)境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實(shí)現(xiàn)下列功能：
使用任何 HTML 工具創(chuàng)建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對(duì)象。
使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
通過 FC 調(diào)用，從S7-400 的用戶程序發(fā)送電子郵件。
由于 TCP/IP 的 WAN 功能，支持遠(yuǎn)程編程，即使通過電話網(wǎng)絡(luò)（如 ISDN），也支持。
帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服務(wù)器。因此，可以使用標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：
CPU 常規(guī)信息
診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
變量表
變量狀態(tài)
模塊狀態(tài)
消息
有關(guān)工業(yè)以太網(wǎng)的信息
OUC 連接診斷
PROFINET 節(jié)點(diǎn)拓?fù)?/p>
通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)
Web 服務(wù)器機(jī)制中提供有數(shù)據(jù)安全機(jī)制，可以使用用戶權(quán)限并支持 HTTPS 協(xié)議。
等時(shí)同步模式
通過等時(shí)同步模式系統(tǒng)功能，可通過連接到等時(shí)同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)：
分布式信號(hào)采集
信號(hào)傳輸
程序執(zhí)行
創(chuàng)建自動(dòng)化解決方案，以恒定間隔時(shí)間（恒定總線周期時(shí)間）來捕捉并處理輸入和輸出信號(hào)。同時(shí)創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。
借助于恒定總線周期時(shí)間和分布式 I/O 同步信號(hào)處理，S7-400 可確保精確重現(xiàn)定義的的過程響應(yīng)時(shí)間。
提供了大量支持等時(shí)同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)量值采集和高速控制等領(lǐng)域內(nèi)的要求苛刻的任務(wù)。
在分布式自動(dòng)化解決方案中，SIMATIC S7-400 還將開辟高速處理操作的重要領(lǐng)用領(lǐng)域，并可實(shí)現(xiàn)最高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供最佳且恒定的質(zhì)量的同時(shí)提高產(chǎn)量。
在運(yùn)行模式下更改硬件組態(tài)（運(yùn)行時(shí)組態(tài)，CiR）
通過 SIMATIC S7-400，在工廠運(yùn)轉(zhuǎn)期間可以實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會(huì)影響生產(chǎn)的進(jìn)行。選項(xiàng)包括：
增加分布式 I/O 節(jié)點(diǎn)（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
在 ET 200M I/O 系統(tǒng)中增加模塊并重新設(shè)置參數(shù)。
CiR（即運(yùn)行時(shí)組態(tài)）功能可在設(shè)備運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)設(shè)備擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換，從而降低設(shè)備調(diào)試和重新裝備的時(shí)間。此外，通過該系統(tǒng)功能，還可以靈活響應(yīng)工藝的變化（例如，工藝的優(yōu)化），因?yàn)椴槐匾蛴布M態(tài)發(fā)生改變而將設(shè)備初始化或同步。
模塊的診斷和過程監(jiān)控
SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：
監(jiān)控信號(hào)采集（診斷）
監(jiān)控來自過程的信號(hào)（硬件中斷）
診斷
智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號(hào)采集（對(duì)于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對(duì)于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和不可參數(shù)化的診斷消息：
可參數(shù)化的診斷消息：
僅當(dāng)通過適當(dāng)參數(shù)設(shè)置啟用之后，才會(huì)發(fā)送診斷消息。
不可參數(shù)化的診斷消息：
這些消息是自動(dòng)發(fā)送的，即與參數(shù)設(shè)置無關(guān)。
如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會(huì)觸發(fā)一個(gè)診斷中斷（如果已為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置之后才會(huì)觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)診斷錯(cuò)誤中斷塊 (OB 82)。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號(hào)，并且可以觸發(fā)對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)。
根據(jù)模塊類型，可以使用不同的診斷消息：
| 數(shù)字量輸入/輸出模塊 | |
| 診斷消息 | 可能的故障原因 |
| 無傳感器電源 |
|
| 無外部輔助電壓 |
|
| 無內(nèi)部輔助電壓 |
|
| 熔斷器燒斷 |
|
| 模塊中的參數(shù)不正確 |
|
| 時(shí)間看門夠脫落 |
|
| EPROM 故障 |
|
| RAM 故障 |
|
| 硬件中斷丟失 |
|
| 模擬量輸入模塊 | |
| 診斷消息 | 可能的故障原因 |
| 無外部負(fù)載電壓 |
|
| 組態(tài)/參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤 |
|
| 共模錯(cuò)誤 |
|
| 斷線 |
|
| 低于量程下限 |
|
| 高于量程上限 |
|
| 模擬量輸出模塊 | |
| 診斷消息 | 可能的故障原因 |
| 無外部負(fù)載電壓 |
|
| 組態(tài)/參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤 |
|
| 對(duì) M 短路 |
|
| 斷線 |
|
硬件中斷
可以監(jiān)控過程信號(hào)，并且可通過過程中斷觸發(fā)對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)。
數(shù)字量輸入模塊：
根據(jù)具體參數(shù)設(shè)置，該模塊可在信號(hào)狀態(tài)變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個(gè)通道組觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。信號(hào)模塊可以每個(gè)通道緩沖一個(gè)中斷。
模擬量輸入模塊：
通過設(shè)置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數(shù)字化測(cè)量值與這些限值進(jìn)行比較。若測(cè)量值違反其中任何一個(gè)限值，就會(huì)觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。若限值高于/低于過量程/欠量程值，則不進(jìn)行進(jìn)行比較。
容錯(cuò)通信
進(jìn)行高可用性通信時(shí)，SIMATIC 將提供以下功能：
更高可用性：
發(fā)生故障時(shí)，通信可通過最多 4 個(gè)冗余連接繼續(xù)進(jìn)行。
操作簡(jiǎn)便；
高可用性對(duì)用戶來說并不是透明的?？梢圆⒔?jīng)過任何改動(dòng)而采用標(biāo)準(zhǔn)通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設(shè)置階段進(jìn)行定義。
S7-400H（冗余和非冗余組態(tài)）和 PC 目前支持容錯(cuò)通信。在 PC 上，需要 Redconnect 軟件包（參見“SIMATIC NET 通信系統(tǒng)”）。
根據(jù)具體可用性要求，可使用不同組態(tài)選項(xiàng)：
單一總線或冗余總線。
總線型拓?fù)浠颦h(huán)型拓?fù)淇偩€。
操作模式
CPU 417-5H/416?5H/414?5H/412?5H 的操作系統(tǒng)自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要補(bǔ)充功能：
數(shù)據(jù)交換
故障響應(yīng)（故障轉(zhuǎn)移至備用設(shè)備）
兩個(gè)子單元的同步
自檢
冗余原理
S7-400H 按“熱備份”模式下的主動(dòng)冗余原理工作（發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行無反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在*運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，未發(fā)生故障的設(shè)備獨(dú)自接管過程控制。
為確保平穩(wěn)接管，必須通過中央控制器鏈路實(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。
在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會(huì)自動(dòng)保留：
相同的用戶程序
相同的數(shù)據(jù)塊
相同的過程映像內(nèi)容
相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)器等
這意味著，這兩個(gè)設(shè)備始終保持在最新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制。
采用冗余 I/O 操作時(shí)，這會(huì)帶來以下結(jié)果：
在*的運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時(shí)，將通過兩個(gè)模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個(gè)傳感器）的信號(hào)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較并提供給用戶以作為用于進(jìn)一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時(shí)，由用戶程序計(jì)算的值通過兩個(gè)模塊進(jìn)行輸出。
發(fā)生故障時(shí)（例如，兩個(gè)輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對(duì)有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號(hào)，僅未受影響的模塊繼續(xù)運(yùn)行。在線進(jìn)行修復(fù)之后，將再次對(duì)兩個(gè)模塊尋址。
同步
為了實(shí)現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對(duì)兩個(gè)子單元進(jìn)行同步。
S7-400H 遵循“時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步”工作原理。
每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時(shí)，都會(huì)執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時(shí)：
直接訪問 I/O
中斷、報(bào)警
更新用戶時(shí)間
通過通信功能修改數(shù)據(jù)
同步是通過操作系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行的，可在編程階段將其忽略。
自檢
S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：
中央控制器的連接
中央處理單元
處理器/ASIC
存儲(chǔ)器
報(bào)告每個(gè)檢測(cè)到的故障。
啟動(dòng)時(shí)自檢
啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)完整執(zhí)行全部自檢功能。
循環(huán)操作期間的自檢
完整的自檢分布在多個(gè)循環(huán)中。每個(gè)循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實(shí)際控制器所承受的負(fù)荷不是很大。
組態(tài)、編程
S7-400H 的編程與 S7-400 類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。
對(duì) S7-400H 編程需要使用 STEP 7 V5.2。
I/O 模塊的組態(tài)
硬件組態(tài)時(shí)，用戶必須通過 HW Config 相互形成冗余的模塊。只需要在冗余模式下運(yùn)行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個(gè)模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問具有地址的模塊。第二個(gè)地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程*相同。與非冗余 I/O 之間一差別是塊庫中的兩個(gè)函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)塊。
在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標(biāo)準(zhǔn)庫集成到 STEP 7 中。
S7-400F/FH 滿足下列安全要求：
要求等級(jí) AK 1 至 AK 6，符合標(biāo)準(zhǔn) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
安全要求等級(jí) SIL 1 至 SIL 3，符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 61508
Cat1 至 Cat4，根據(jù) EN 954-1
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號(hào)模塊中。
信號(hào)模塊采用差異分析方法和測(cè)試信號(hào)注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出和輸入信號(hào)的監(jiān)控。
通過定期自檢、命令測(cè)試以及按時(shí)間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運(yùn)行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請(qǐng)求，還可以檢查 I/O 狀況。
若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。
F-Runtime 許可證
必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運(yùn)行 S7-400F/FH。每個(gè) S7-400F/FH 都需要一份許可證。
編程
S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來創(chuàng)建。
S7 F Systems 可選軟件包
編程安全型程序段時(shí)，需要使用可選軟件包“S7 F Systems”。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊。
對(duì)于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來 F 庫中的專用函數(shù)塊并進(jìn)行互連。使用 CFC 可以簡(jiǎn)化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡(jiǎn)了驗(yàn)收測(cè)試。無需借助額外工具，程序員就可以*專注于安全應(yīng)用程序的組態(tài)。
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