S7-400

擁有中端到性能的功能強大的 SIMATIC S7-400 PLC。

模塊化、無風扇設計，高度的擴展能力，全面的通訊和網絡能力，方便實施的分布式結構，以及用戶友好的運行處理，使得SIMATIC S7-400是中、高性能應用中滿足特別復雜的控制任務的理想的解決方案。

SIMATIC S7-400 的應用領域包括：

• 汽車工業（如生產線）
• 機械設備制造，包括機械設備制造
• 倉儲技術
• 鋼鐵工業
• 樓宇管理系統
• 發電和配電
• 造紙和印刷工業
• 木材加工
• 食品和飲料工業
• 過程工程與組態，如：供水和污水處理
• 化工和石化
• 儀表和控制
• 包裝機械

多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模板，可為用戶定制實施自動化控制任務。

任務擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行擴展，并且成本不會太高。

SIMATIC S7-400 是一個通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可zui大限度地用于工業領域。
• 可帶電連接、斷開模塊。
   

S7-400H

在自動化技術的許多領域中，有關可用性、自動化系統故障安全的要求一直在提高。在許多領域，設備停機可能造成極為高昂的費用。這里，只有冗余系統才能滿足其可用性要求。

SIMATIC S7-400H 所具有的容錯性可以滿足這些要求。即使在一個或多個故障導致部分控制器失靈時也能繼續運行。因此實現了其可用性，這樣 SIMATIC S7-400H 及其適合用于以下應用領域：

• 控制器故障后，過程重新啟動將會導致很高成本（通常在過程工業中）。
• 停機時間很寶貴的過程。
• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業中）。
• 無人監管的應用。
• 涉及減少維護人員的應用。

訂貨數據

S7-400H 部件訂貨數據可在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應模塊找到。
 

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統可使用在對安全要求較高的設備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環境造成損害。S7-400F/FH 具有兩種基本設計：

• S7-400F:
  故障安全自動化系統。如果在控制系統中發生故障，生產過程就轉移到安全狀態，并中斷。
• S7-400FH:
  故障安全容錯自動化系統。如果在控制系統中發生故障，冗余控制系統部分將發生作用，并繼續控制生產過程。

使用附加標準模塊可以創建一個全集成的控制系統，在非安全相關和安全相關任務共存工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態和編程。

SIMATIC S7-400有多個型號：

• S7-400：
  Power PLC，用于中、性能應用，并采用模塊化、免風扇設計。
• S7-400H:
  容錯型自動化系統使用冗余設計，可以用于故障安全型應用。
• S7-400F/FH:
  故障安全自動化系統也使用冗余設計，同樣具備容錯能力。
   

S7-400

S7-400自動化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

一個系統包含下列組件：

• 電源模塊（PS）：
  用于將120/230 V AC 或 24 V DC電源連接至SIMATIC S7-400。
• CPU：
  針對各種性能范圍，都可以提供集成有PROFIBUS DP接口的不同CPU。視型號的不同，也可以為它們配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口，zui多可以連接125個PROFIBUS DP從站。PROFINET接口zui多可以連接256個PROFINET IO設備。SIMATIC S7-400的所有CPU 可以處理極為大型的組態。此外，在單個*控制器的多值計算模式下，多個CPU可以協同工作，據此，可以進一步提高系統的性能。這些CPU 處理速度極快，具備確定性的響應時間，因此，其機器周期時間極短。
• 信號模板（SM），用于數字量（DI/DO）和模擬量（AI/AO）的輸入/輸出。
• 用于連接總線和點對點連接的通訊處理器 （CP）。
• 功能模板（FM）：
  用于諸如計數、定位和凸輪控制等高要求任務的專家級系統。

根據要求，也可使用下列模塊：

• 接口模板（IM）：
  用于連接*控制器和擴展單元。SIMATIC S7-400的*控制器工作時可支持多達21個擴展單元。
• SIMATIC S5 模塊：
  在相關的SIMATIC S5擴展單元中可以尋址SIMATIC S5-115U/-135U/-155U的所有輸入/輸出模塊。此外，在S5 EU 或者直接在CC（借助適配器套接件）中都有可能使用SIMATIC S5的特定IP和WF模塊。

擴展

當用戶需要在應用中使用一個以上的*控制器時，可以對S7-400進行擴展：

• zui多 21 個擴展單元：
  *控制器（CC）上zui多可以連接21個擴展單元（EU）。
• 接口模塊（IM）的連接：
  *控制器（CC）和擴展單元（EU）是通過發送接口模塊（IM）和接收接口模塊（IM）完成連接的。發送接口模塊插在*控制器（CC）上，相應的接收接口模塊則插在串行連接的擴展單元（EU）上。*控制器（CC）上zui多可以插接6個發送接口模塊（IM）（其中zui多有2個配5-V傳輸器），擴展單元（EU）上則只能插接1個接收接口模塊（IM）。每個發送接口模塊均有2個接口，每個接口均用于連接1條線路。發送接口模塊的每個接口均可以連接至多4個擴展單元（無5-V傳輸器）或者至多1個擴展單元（配5-V傳輸器）。
• 電源模塊的固定插槽：
  在*控制器（CC）和擴展單元（EU）的zui左側必須始終連接電源模塊。
• C總線受限數據交換：
  C總線數據交換僅用于*控制器（CC）和6個擴展單元（EU）
  （EU 1 - EU 6）之間。
• *擴展：
  *用于直接安裝在機床旁邊的小型裝置或者小型控制柜。也可以選擇提供5-V電源。
  • *控制器（CC）和zui后一個擴展單元（EU）之間的zui大單線距離：
    使用5 V傳輸器時為1.5 m；無5-V傳輸器時為3 m。
• 用EU進行分布式擴展：
  *用于占地面積較大、在同一個位置安裝多個擴展單元（EU）的工廠。甚至于可以使用S7-400 EU或者SIMATIC S5 EU。
  • *控制器（CC）和zui后一個擴展單元（EU）之間的zui大單線距離：
    對于S7 EU為100 m，對于S5 EU為600 m。
• 注意 用于S5擴展單元至某個S7-400的分布式連接：
  IM 463-2可以用于S7-400的*控制器（CC），IM 314則用于S5-EU。以下S5 EU可連接S7-400：
  • EG 183U
  • EG 185U
  • EG 186 U
  • ER 701-2
  • ER 701-3
• 通過EU 200實現的分布式擴展：
  *用于占地面積*的工廠。使用CPU的PROFIBUS DP接口，單條線路可以連接多達125個總線節點。*控制器與zui后一個節點之間的單線zui大距離：23 km（使用光纜）。

通訊

SIMATIC S7-400擁有不同的通信選項：

• 組合了多點接口和DP主站，集成于所有CPU中：
  用于同時連接PG/PC、HMI 系統、S7-200 和 S7-300 系統以及其它S7-400系統。
• 額外的PROFIBUS DP接口，集成于多種型號的CPU中，用于成本高效地連接分布式I/O系統（例如ET 200）。
• PROFINET CPU 上的集成式PROFINET接口，用于連接分布式I/O系統或者與其它控制器和PC系統進行通信。
• 通信處理機，用于連接PROFIBUS總線系統和工業以太網。
• 通信處理機，用于功能強大的點對點連接。

PROFIBUS DP進行過程通訊

通過S7-400-CPU的集成式PROFIBUS DP接口（可選），可以連接SIMATIC S7-400并將其作為帶有PROFIBUS DP接口的主站。

以下均可以連接為PROFIBUS DP上的主站：

• 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，或者PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
• 帶 PROFIBUS DP 接口的 S5-95U
• 帶 PROFIBUS DP 接口的 SIMATIC 505

盡管配有STEP 7的PG/PC或者OP是總線上的主站，但它們僅使用也部分地通過PROFIBUS DP運行的PG和OP功能。

以下設備可作為從站連接：

• 分布式 I/O 設備，例如 ET 200
• 現場設備
• 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 （只有通過 CP 443-5）

使用多點接口 （MPI） 進行數據通訊

多點接口（MPI）是集成于SIMATIC S7-400的CPU內部的一種通信接口。

它用于

• 編程和參數化
• 人機界面接口，和
• 建立涉及到對等通信伙伴的簡單網絡拓撲
• 可選擇的連接選項：
  MPI 可以實現同時連接 32 個節點：
  • PGs/PCs
  • HMI 系統
  • S7-200 （作為從站）
  • S7-300
  • S7-400
  • C7
• 通訊連接：
  S7-400 CPU可以同時建立多達96個連接（取決于的CPU型號）：
  • 至節點，
  • 至相關C總線（內部通信總線，見后文）上的C總線節點（例如通信處理機），
  • 至通過通信處理機連接的節點，例如工業以太網節點。此外，通信處理機必須為C總線節點。
• 內部通訊總線（C-bus）;
  使用S7-400的C總線，通過MPI或DP接口，可以尋址配有C總線接口的通信處理機和功能模塊。這可以從編程設備直接訪問在 C 總線上連接的模塊。通過接口模塊可以將 C 總線zui多轉到 6 個擴展單元。
• MPI 的性能數據：
  • zui多 32 個 MPI 節點
  • 數據傳輸速率高達12 Mbit/s
• 靈活的安裝選項：
  可靠的組件用于建立 MPI 通訊： 不低于PROFIBUS和“distributed I/O”產品系列的總線電纜、總線連接器和RS 485中繼器（12 Mbit/s）。
  使用這些組件，可以根據需求實現設計的*化調整。例如，任意兩個MPI節點之間zui多可以開啟9個中繼器，以橋接更大的距離。
• DP主站：
  還可將 S7-400 的 MPI 作為 DP 主站組態。此后，zui多可以連接32個zui大傳輸速率為12 Mbit/s的DP從站。據此，編程功能和人機界面功能得以保留下來

使用通信處理機的數據通信（點對點）

使用CP 441通信處理機，可以建立功能強大的點對點連接。

• 多種連接選件：例如，可以連接以下設備：
  • PC
  • SIMATIC S5/S7
  • 工業PC
  • 其他供應商提供的 PLC
  • 掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統
  • 機器人控制
  • 打印機
• 可變接口：
  可更換接口模塊，據此可以使用不同的傳輸介質進行通信：
  • 20 mA （TTY）
  • RS 232C （V.24）
  • RS 422/485

通過 CP（PROFIBUS 或工業以太網）的數據通訊

通過CP 443-x通信處理機，可以將SIMATIC S7-400連接至PROFIBUS和工業以太網總線系統。

例如，可以連接以下設備：

• SIMATIC S7-200 （通過 PROFIBUS）
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 編程器
• PC 機
• SIMATIC HMI 人機界面系統
• 數控裝置
• 機器人控制
• 工業PC
• 驅動控制器
• 其它廠商設備
   

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下部件組成：

• 2 個*控制器：
  2 個單獨的 UR1/UR2 *控制器，或一個分隔式*控制器 （UR2-H） 上的 2 個區域。
• 每個*控制器兩個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設備。
• 每個*控制器 1 個 CPU 412-3H、1 個 CPU 414-4H 或 1 個 CPU 417-4H。
• *控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
• UR1/UR2/ER1/ER2 擴展單元和/或帶有I/O模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設備。

zui重要的功能始終采用冗余型設計。

I/O可以組態為常規可用性型和switched型。

常規可用I/O（單邊組態）

在單邊組態中，I/O模塊為單通道設計，僅能由兩個*控制器中的一個來尋址。單邊I/O模塊可以插接

• 一個*控制器和/或
• 擴展單元/分布式I/O設備

.

在I/O尋址設備工作正常的情況下，從單邊讀入的信息始終可以被兩個*控制器使用。在出現故障的情況下，受到影響的*控制器的I/O模塊將會停止工作。

單邊組態用于：

• 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，系統必須具有一種對稱設計。

增加可用性（倒換型配置）

在switched組態中，I/O模塊為單通道設計，但是其尋址工作是由兩個*控制器通過冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模塊僅能插接

• 一個ET 200M分布式I/O設備

.

至*控制器的連接通過PROFIBUS DP實現。此時，switched ET 200M連接至兩個子單元上。

I/O 的冗余性

3.1版以及更高版本的操作系統均支持冗余I/O。

冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余I/O可以實現可用性的zui大化，因為這種工作模式能夠容忍一個CPU、PROFIBUS或者信號模塊出現故障。

配置選項

可進行下列配置：

• 針對單側 DP 從站采用冗余 I/O
• 針對切換式 DP 從站采用冗余 I/O

適宜的 I/O 模塊

彼此冗余的模塊的類型必須相同，且采用相同的設計（例如，均為集中式或者均為分布式）。插槽不強制規定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關于可以使用哪些模塊，請咨詢用戶支持部門或者參考相關手冊。

FM 和 CP 的冗余

這兩種不同的組態都可以以冗余方式使用功能模塊（FM）和通信處理機（CP）：

• 切換冗余設計：
  功能模塊（FM）/通信處理機（CP）可以成雙地連接至單個ET 200M或者一個switched ET 200M。
• 雙通道冗余設計：
  功能模塊（FM）/通信處理機（CP）可以插接兩個子單元或者子單元所連接的擴展單元（參見單邊組態）。

此時可以不同方式取得模塊的冗余性：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和SIMATIC通信處理機上，總體上說，用戶可以對其冗余功能進行編程。識別出主動模塊，當檢測到可能出現故障時啟動切換操作。所需要的程序與用于配有冗余FM/CP的單個CPU的程序相*：
• 由操作系統直接支持。
  對于SIMATIC NET-CP 443-1，冗余由操作系統直接支持。詳細信息，參見下面的“通信”。
   

S7-400F/FH

故障安全型S7-400F/FH自動化系統可以根據需求進行不同的組態：

S7-400F的單通道單側I/O

工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：

• 1 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 1 PROFIBUS DP 連接線。
• ET 200M，配有IM 153-2。
• 故障安全信號模塊，非冗余型。

在發生故障的情況下，I/O不可用。故障安全信號模塊為被動型。

單通道switched I/O，用于S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。對于 CPU 需要容錯。需要下列部件：

• 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 2 根 PROFIBUS DP 連接線。
• 1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2 （冗余）。
• 故障安全信號模塊，非冗余型。

在CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP連接線出現故障的情況下，控制器仍然保持可用狀態。在故障安全信號模塊或者ET 200M出現故障的情況下，I/O不再可以使用。故障安全信號模塊為被動型。

冗余switched I/O，用于S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。在CPU側和I/O側，必須實現容錯功能。需要下列部件：

• 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
• 2 根 PROFIBUS DP 連接線。
• 2 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2 （冗余）。
• 故障安全信號模塊，冗余型。

CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP連接線、故障安全信號模塊或者ET 200M出現故障的情況下，控制器仍然保持可用狀態。

在S7-400F/FH自動化系統中也可以使用標準模塊。這些設備不能與故障安全型模塊在同一個ET 200M中一起使用。

通訊

*控制器和ET 200M之間與安全相關的通信和標準通信通過PROFIBUS DP實現。通過特別開發的PROFIsafe，可以在標準數據報文中傳輸帶有安全功能的用戶數據。無需其它硬件組件（例如安全總線）。必要的軟件已經或者作為擴展集成在硬件組件之中，或者作為認證軟件塊重載至CPU內。

配有絕緣模塊時的安全等級

在ET 200M中使用絕緣模塊具有以下優點：

• PROFIBUS DP連接線可以使用銅質總線電纜來實現。沒有必要使用光纖電纜。
• 可以使用每一種IM 153-x模塊。
• 在一個ET 200M中，可以混合使用工作于安全模式的故障安全信號模塊和S7-300標準模塊。

安全等級達到 SIL 2 時無需使用隔離模塊。

S7-400

提供有大量功能，支持用戶的S7-400編程、調試和維護等工作：

• 高速執行指令。
• 用戶友好的參數賦值
• 人機界面：
  S7-400的操作系統已經集成了用戶友好的OCM服務。
• 診斷功能和自測試：
  CPU的智能診斷系統可以連續地監測系統功能并記錄錯誤和系統的特殊事件。
• 口令保護。
• 模式選擇開關。
• 系統功能。

SIMATIC S7-400 符合以下國內和標準：

• CE 標識
• UL 認證
• CSA 認證 或 cULus 認證
• FM 認證
• ATEX 認證
• C-Tick, EMC 標記，用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• *級船社資格認證
  • ABS（美國船級社）
  • BV（法國船級社）
  • DNV（挪威船級社）
  • GL（德國勞氏船級社）
  • LRS （英國勞氏船級社）
  • Class NK（日本船級社）

詳情參見"S7-400 自動化系統 S7-400 模塊詳情"

設計

S7-400系統的實現可以使用模塊化設計，并可以簡單地忽略插槽規則。S7-400的突出特點是工作穩定可靠，無需風扇，且其中的信號模塊支持熱插拔。

S7-400設計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝非常簡單。
• 背板總線集成在安裝機架中
• 配有機械部件數碼編號，模塊更換極為簡便。
• 現場證明可靠的連接。
• TOP 連接：
  預裝配接線配有1至3針接口和螺釘端子或彈簧端子。
• 規定的安裝深度：
  所有接口和接頭都應該安裝在模塊和保護蓋板的內部。
• 沒有槽位規則。

通訊

CPU和通信處理機支持以下通信類型：

• 過程通訊;
  對于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實現循環尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環執行級調用過程通信
• 數據通訊;
  用于自動化系統之間、或 HMI 站
  與多個自動化系統之間的數據交換。 數據通信循環地進行，也可以基于事件驅動通過塊由用戶程序發起。

數據通訊

SIMATIC S7-400擁有不同的數據通信機制：

• 使用全局數據通信（GD），實現聯網CPU之間數據包的循環交換。
• 借助通信功能，與伙伴完成事件驅動型通信。

網絡連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實現。

全局數據（GD）

通過MPI，使用“全局數據通信”服務，聯網CPU彼此之間可以循環地交換數據（zui多可達 16 GD 數據包，每個循環中zui大 GD 數據包容量為 64 個字節）。據此，可以實現，例如，某個CPU訪問另一個CPU的數據、位存儲單元和過程圖像等信息。如果網絡上連接有S7-300，則數據交換的數據包限于zui大22個字節。只能通過 MPI 進行全局數據交換。使用 STEP 7 中的 GD 表執行組態。在分段 CR2 安裝架中，兩個 CPU 可以通過使用 GD 的 C 總線通訊。

通訊功能

使用系統已經集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務。

這些服務是：

• S7的MPI 和 PROFIBUS基本通信
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網的 S7 通訊。

使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設備之間的通信服務。

這些服務是：

• 通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的 S5 兼容通訊。
• 通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的標準通訊（通過 PROFIBUS/工業以太網進行的開放式用戶通訊）。

與全局數據不同的是，對于通信功能，必須為其建立通信連接。

集成到 IT 領域中

借助自動化工程組態，使用S7-400，可以更加方便地接入現代化的信息技術世界。使用插件CP 443-1 Advanced，可以實現以下功能：

• 使用任何HTML工具，創建自己的Web網頁。方便地將S7-400的過程變量賦給HTML對象。
• 通過這些網頁使用標準瀏覽器監控S7-400。
• 通過FC調用，從S7-400的用戶程序中發送電子郵件。
• 通過撥號網絡（例如ISDN），使用TCP/IP的WAN特性實現遠程編程。

S7-400 PROFINET CPU集成有Web服務器。因此，標準Web瀏覽器可以讀出S7-400站中的信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩沖區的內容
• 變量表
• 標簽狀態
• 模塊的狀態
• 報文
• 工業以太網的相關信息
• OUC 連接的診斷
• PROFINET 節點的拓撲結構
• 通過用戶網頁可顯示過程數據及用戶數據

Web 服務器之中的安全機制可用，也可使用用戶權利并支持 HTTPS 協議。

等時同步模式

使用系統功能“等時同步模式”，可以同步耦合

• 分布式信號采集、
• 信號傳輸和
• 程序執行

等時 PROFIBUS 和 PROFINET的循環周期

創建了自動化解決方案，可以以固定間隔時間（常量總線周期時間）捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創建了前后*的部分過程圖像。

借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術，S7-400確保可以精確地重現規定的過程響應時間。

為等時同步模式系統功能提供了極為豐富的支持組件，可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域的苛刻任務。

在分布式自動化解決方案中，目前的SIMATIC S7-400開始涉足重要的高速加工處理應用領域，并確保可以獲得zui高的精度和可重現性。這意味著可以以穩定的優質產品不斷地擴大生產數量。

在運行模式更改硬件組態（運行時組態，CiR）

使用SIMATIC S7-400，在工廠運轉期間，無需重新啟動設備，就可以實現硬件組態的更改。例如，可以實現以下工作：

• 添加分布式I/O節點（PROFIBUS DP 或者 PA從站），和
• 為 ET 200M I/O 系統添加模塊或者重新參數化系統內的模塊。

CiR，即運行時組態，可以在設備運轉期間完成設備的擴展和轉換工作，進一步降低了設備調試和加工重組所需要的時間。此外，該系統功能還可以靈活地響應加工工藝的更改（例如，加工工藝的優化），因為沒有必要因硬件組態的更改對設備進行重新初始化或者同步等工作。

模塊的診斷和過程監視

SIMATIC S7-400的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：

• 監視信號（診斷）
• 監控來自過程的信號（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統可以用來判斷模塊的信號采集（針對數字量模塊）或者模擬量處理（針對模擬模塊）是否正工作于*狀態。在診斷分析中，必須區分可參數化和非參數化診斷消息：

• 可參數賦值的診斷報文：
  僅由合適的設定參數啟用之后才會發出診斷消息。
• 非參數化診斷消息：
  這些消息的發出是一個常規事件，即該過程與參數化無關。