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上海腾桦电气设备有限公司

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上海腾桦电气设备有限公司，成立于2018年3月，注册500万，是一家从事技术设备销售的公司。主要从事工业自动化产品销售和系统集成的高新技术企业

长期与德国SIMATIC（西门子）.瑞士ABB.美国罗克韦尔（AB).法国施耐德.美国霍尼韦尔.美国艾默生合作。

公司有专业的技术团队，销售团队，公司成员150于人.为客户提供专业的技术支持，产品资料，售后。

在工控领域，公司以精益求精的经营理念，从产品、方案到，致力于塑造一个“行业专家”品牌，以实现可持续的发展。

SIMATIC S7 I/O 模块与传感器/执行器之间的接线是关系成本高低、配置、控制柜加工、购置和维修方便性的关键因素。

通过 SIMATIC TOP connect 系统电缆连接技术，可简便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠连接。

使用 TIA Selection Tool，只需点击鼠标，即可组态从 SIMATIC S7 模块到 I/O 的连接。程序会自动检查合理性，并生成所选连接组件的部件列表，随后就可以在西门子工业产品网上商城中进行订购。

两种布线形式可用于十分广泛的控制柜设计：

模块化连接

单独插入每个组件。

该系统包括：

• 前连接器模块
• 连接电缆
• 连接模块，分为以下三种：基本模块、信号模块、功能模块。

从而可以几乎排除连接错误，并将安装费用降到低。可系统性地连接 SIMATIC 系统。电缆按米销售，并且电缆经过预组装或者可方便地进行组装，从而显著降低连接电缆的组装开销。

完全模块化连接设计（以 16 通道为例）

柔性连接

包括：

• 前连接器采用螺钉式或压接式触点
• 单芯前连接器
• 单芯线符合 UL/CSA 标准。

蓝色单芯线上有编号，分别连接到控制柜内的各个元件上。单芯线上的编号与前连接器的针脚编号对应。

与常规单一布线方式相比，组装成本节约 50%，因为固定各个线芯时，已在接头上对它们进行过检查。

因此，无需对每个模块多达两倍的 46 个线芯进行复杂的预组装。

SM 1234 模拟量输入/输出允许使用模拟量输入/输出。

这为用户提供了下列优势：

• 佳适应性：
  使用模拟和数字扩展模块，用户可以使其控制器佳地满足更加复杂的任务要求
• 传感器和执行器的直接连接
  高达 14 位的分辨率加符号位和不同的输入/输出范围允许在没有附加放大器的情况下连接传感器和执行器
• 灵活性：
  如果任务后续有所扩展，可以升级控制器。更新用户程序非常简单。

SM 1234 模拟量输入/输出信号模块具有与基本设备相同的设计特点。

• 安装在 DIN 导轨上：
  模块安装在右侧 CPU 旁边的导轨上，相互电气、机械地连接，并且通过滑块机构连接到 CPU。
• 直接安装：
  水平或垂直安装在 DIN 导轨上或使用集成插片直接安装在控制柜中。

• 温度记录方便，精确度高
• 可以使用 7 种通用型号的热电偶
• 另外，也可测量低电平模拟信号 (±80 mV)。
• 对现有装置改装非常容易

热电偶模块 SM 1231 的结构特点和其他 S7-1200 系列模块的相同：

• 安装在 DIN 导轨上：
  将模块卡装到 CPU 右侧的导轨上，互相连接以后再通过集成背板总线连接到 CPU 12xx。
• 直接安装：
  通过钻孔，可将模块直接螺栓安装到墙壁上。在易受剧烈振动的场合建议采用这种安装方式。
• 热电偶：
  可以使用 4 种类型的 J、K、T、E、R、S 和 N 型热电偶。无需放大器即可直接连接到模块上。
• 安装位置：
  为了实现大的测量和重复精度，应将热电偶模块安装在温度变化较小的位置。

不同的量程:
J、K、T、E、R、S 和 N 型热电偶；模拟量信号记录 ±80mV。

开路检查。

冷端补偿：
避免了热电偶和模之间连接处由于接触电压导致的故障；记录模拟信号 (±80 mV) 时将自动禁止补偿。

温度单位：
温度测量单位可以用 ℃ 或 ℉。

Monitor V6.2带50个客户机 WinCC Audit V7.0 6AV6 371-1DV07-0AX0 SIMATIC WinCC /Audit RT V7.0 6AV6 371-1DV17-0AX0 SIMATIC WinCC /Audit RC V7.0

西门子S7系统PLC的符号编程基础介绍

一、系统存储区

S7的系统存储区集成在CPU中，不能被扩展。系统存储区根据功能分为不同的区域供用户使用。在用户程序中使用相应的指令可以在相应的地址区内直接对数据进行寻址。

1．输入过程暂存区（I）

2．输出过程暂存区（Q）

3．位存储区（M）

4．外部输入输出（PI/PQ）

5．计时器（T）

6．计数器（C）

7．数据块（DB）

8．局部数据（L）

二、地址寻址

什么是地址寻址？

1.位寻址

2.字节寻址

3.字寻址

4.双字寻址

三、符号地址寻址

1.       全局符号

在符号编辑器中定义的符号。

2.       局部符号

局部符号是在程序块中变量申明区中定义，定义的对象也只限于本块的块参数、静态数据和临时数据等，且所定义的符号只在本程序块中有效。

标准 CPU

• 用于 SIMATIC S7-1500 的标准 CPU：
  CPU 1511-1 PN、CPU 1513-1 PN、CPU 1515-2 PN、CPU 1516-3 PN/DP、CPU 1517-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP
• 用于 SIMATIC S7-1500 的故障安全 CPU：
  CPU 1511F-1 PN、CPU 1513F-1 PN、CPU 1515F-2 PN、CPU 1516F-3 PN/DP、CPU 1517F-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP

• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域
• 

  标准 CPU

  功能	CPU 1511-1 PN	CPU 1513-1 PN	CPU 1515-2 PN	CPU 1516-3 PN/DP	CPU 1517-3 PN/DP	CPU 1518-4 PN/DP
  程序用工作存储器，集成	150 KB	300 KB	500 KB	1 MB	2 MB	4 MB
  数据用工作存储器，集成	1 MB	1.5 MB	3 MB	5 MB	8 MB	20 MB
  装载存储器	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入	通过 SIMATIC 存储卡插入
  显示屏对角尺寸	3.45 cm	3.45 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm
  命令执行时间
  位运算	0.06 μs	0.04 μs	0.03 μs	0.01 μs	0.002 μs	0.001 μs
  字运算	0.072 μs	0.048 μs	0.036 μs	0.012 μs	0.003 μs	0.002 μs
  定点运算	0.096 μs	0.064 μs	0.048 μs	0.016 μs	0.003 μs	0.002 μs
  浮点运算	0.384 μs	0.256 μs	0.192 μs	0.064 μs	0.012 μs	0.006 μs
  位存储器、定时器、计数器
  S7 计数器/定时器	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048
  IEC 计数器	无限制（仅受工作存储器限制）
  IEC 定时器	无限制（仅受工作存储器限制）
  位存储器	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB
  I/O 地址范围
  输入	32 kB；（所有输入都在过程映像中）
  输出	32 kB；（所有输入都在过程映像中）
  运动
  轴数	多 6 台	多 6 台	多 30 台	多 30 台	多 96 台	多 128 台
  通信
  PtP	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）
  PROFINET	√（通过 CM）	√（通过 CM）	1x PN（并通过 CM）	1x PN（并通过 CM）	1x PN（并通过 CM）	2 x PN（并通过 CM）
  PROFINET IO IRT	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT（2 端口交换机）	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT （2 端口交换机）	1 x PN IO IRT（2 端口交换机）
  PROFIBUS	√（通过 CM）	√（通过 CM）	√（通过 CM）	1 x DP（并通过 CM）	1 x DP（并通过 CM）	1 x DP（并通过 CM）
  Web 器	√	√	√	√	√	√

  
  

6ES7 972-0CB20-0XA0	USB接口编程适配器（USB接口编程电缆）
6ES7 972-0CB35-0XA0	TS适配器II 用于调制解调器远程
6ES7 972-0CC35-0XA0	TS适配器II 用于ISDN 远程
6GK1 561-1AA01	CP5611网卡(PCI总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP)
6GK1 562-1AA00	CP5621网卡(PCIe总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP)
6GK1 551-2AA00	CP5512网卡(PCMCIA总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP,笔记本电脑用，32BIT)
6GK1 561-3AA01	CP5613网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站)
6GK1 561-3FA00	CP5613光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站
6GK1 561-4AA01	CP5614网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)
6XV1 830-0EH10	PROFIBUS通讯电缆
6XV1 820-5AH10	光纤电缆(米)
6XV1 820-5BH50	光纤电缆 含BFOC (5米)
6XV1 820-5BT10	光纤电缆 含BFOC (100米)
6GK1 901-0DA20-0AA0	BFOC接头（每包20只）
6ES7 901-0BF00-0AA0	5米MPI电缆
6ES7 901-1BF00-0XA0	RS232电缆

SB 1232 模拟量输出信号板允许使用模拟量输出。

这为用户提供了下列优势：

• 佳适应性：
  在空间有限的情况下，或只需要少数附加输入/输出的情况下，可以使用信号板。通过信号板可以对 S7-1200 CPU 进行模块化扩展。这不会增加控制器所需的安装空间。
• 传感器和执行器的直接连接
  高达 14 位的分辨率和不同的输出范围允许在没有附加放大器的情况下连接执行器。
• 灵活性：
  如果任务后续有所扩展，可以升级控制器。更新用户程序非常简单。

信号板直接插到每个 S7-1200 CPU 前面的插座中。

• 安装：
  信号板直接插到 SIMATIC S7-1200 CPU 中，因此可以电气、机械地连接到 CPU。
• CPU 的安装尺寸保持不变。
• 由于所有信号板均配备可拆卸的连接端子（“独立接线”），所以更换方便

LOGO!使用非常简单：

• 36 种不同功能：
  用于电气工程的基本功能(例如：与、或)以及特殊功能(例如：计数器，闭锁继电器，PI 控制器)。
• 只需通过键盘或PC软件将所存储的功能进行作何，即可轻松进行编程。
• 通过可选的程序模块，可以简单、方便地复制控制程序。

LOGO!8:

• 38/43 种不同功能：集成基本功能(例如：与、或)和特殊功能(例如：计数器，闭锁继电器，PI 控制器)。
• 通过可选的程序模块或使用标准 CF/微型 CF 卡，可以简单、方便地复制切换程序

LOGO! 提供大的灵活性和通用性：

• 通过按键可方便、灵活地重新链接功能。无需耗时的接线。
• 可选择在PC机上操作：
  通过 PC 创建、仿真、在线测试和归档控制程序，包括归档选项
• • 节省空间的基本类型
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、20 (16) 点数字量输出、8 点模拟量输入和 8 (2) 点模拟量输出
  • 可选择连接 LOGO!TD 文本显示（可连接到所有 LOGO!0BA6 和 0BA7 基本型）；LOGO!TDE 可与 LOGO! 连接8 或更高

  LOGO! 的新改进8

  • 所有基本单元都配有集成 Web 器
  • 外壳宽度与 LOGO! 相同 0BA6 (4 MW)
  • 所有基本单元都带有以太网接口，用于与 LOGO!、SIMATIC 控制器、SIMATIC 面板和 PC 通信
  • 采用标准微型 CF 卡

  LOGO!0BA7 型号：

  • 以太网接口，用于与 SIMATIC 控制器、SIMATIC 面板以及 PC 进行通讯
  • 可组网多达 8 个 LOGO! 设备
  • 标准 CF 卡或 SIMATIC 存储卡的使用

  LOGO! 0BA6:

  • 继电器输出，高输出电流 10A(不适于 LOGO!24).
  • 集成了可参数设计背光的显示区(4x12字符)。
  • 集成了操作员控制面板。
  • 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
  • 用于防复制和专有技术保护的可选程序模块。
  • 可选电池模块和组合电池/程序模块，2 年后备集成实时时钟。
  • 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
  • 8个数字量输入，4个数字量输出。
  • 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
  • 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、16 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 点模拟量输出。
  • 用于连接到 LOGO!TD 文字显示屏。
  • 每个用户程序多 200 个函数块

  LOGO!0BA7:

  • 以太网接口（取代以前系列的串行编程接口）
  • 继电器输出，输出电流大为 10A
  • 集成了可参数设计背光的显示区(4x12字符)。
  • 集成了操作员控制面板。
  • 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
  • 标准 SD 卡或 SIMATIC 存储卡可选
  • 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
  • 备份集成的实时时钟 20 天。
  • 8个数字量输入，4个数字量输出。
  • 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
  • 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、16 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 点模拟量输出。
  • 用于连接到 LOGO!TD 文字显示屏。

  LOGO!8:

  • 以太网端口
  • 继电器输出，输出电流大为 10A
  • 背光可参数化集成显示区（6 x 16 个字符，3 种背光颜色）。
  • 集成了操作员控制面板。
  • 内置EEPROM存储器，用于控制程序和设定值
  • 可选的标准微型 CF 卡
  • 内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
  • 备份集成的实时时钟 20 天。
  • 8个数字量输入，4个数字量输出。
  • 对于DC12/24V型号，4个输入作为模拟量输入(0-10V)；也可作为数字量输入。
  • 4个输入可用来高速计数，高5KHz(只针对于直流型)。
  • 扩展模块连接接口，多可编址 24 点数字量输入、20 点数字量输出、8 点模拟量输入和 8 点模拟量输出。
  • 连接 LOGO!TDE 通过以太网。

S7-400

大量功能可支持用户对 S7-400 进行编程、调试和维护：

• 高速指令执行。
• 用户友好的参数分配
• 人机界面：
  S7-400 的操作系统中集成了用户友好的 OCM 。
• 诊断功能和自检：
  CPU 的智能诊断系统可连续检查系统功能并记录错误和特定系统事件。
• 密码保护。
• 模式选择开关
• 系统功能

SIMATIC S7-400 符合以下国内和国际标准：

• CE 标志
• UL 认证
• CSA 认证 或 cULus 认证
• FM 认证
• ATEX 认证
• C-Tick、EMC 标记，适用于澳大利亚和新西兰
• IEC 61131-2
• 船级社的船用认证
  • ABS（美国船级社）
  • BV（法国船级社）
  • DNV（挪威船级社）
  • GL（德国劳氏船级社）
  • LRS（英国劳氏船级社）
  • Class NK（日本船级社）

有关详细信息，请参见手册《S7-400 自动化系统 S7-400 模块技术规格》。

设计

S7-400 系统可方便地构建为模块化系统。S7-400 的突出特点是不带风扇，运行可靠，支持信号模块的热插拔。

S7-400 设计简洁，使用灵活，操作极为方便：

• 模块安装十分简单。
• 背板总线集成在安装机架中。
• 模块更换简单，不会将模块相互混淆
• 成熟可靠的连接技术
• TOP Connect 连接方式：
  通过 1 芯到 3 芯接头和螺钉型或弹簧型端子进行预接线。
• 规定的安装深度：
  所有接头和连接器都应该嵌入到模块内并通过盖板来保护。
• 小限度的插槽规则

通信

CPU 和通信处理器支持以下通信类型：

• 过程通信；
  通过总线（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）对 I/O 模块进行循环寻址（交换过程映像）。从循环执行级调用过程通信
• 数据通信；
  在自动化系统之间或 HMI 与多个自动化系统之间
  进行数据交换。数据通信可循环进行，或在发生特定事件时通过块从用户程序调用。

数据通信

SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制：

• 通过全局数据通信 (GD) 实现联网的 CPU 之间的数据包循环交换。
• 通过通信功能进行事件驱动型通信。

通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。

全局数据 (GD)

通过 MPI 以及“全局数据通信”，联网的 CPU 可以相互循环交换数据（多可达 16 个 GD 数据包，每个循环的大 GD 数据包大小为 64 字节）。例如，CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300，则数据交换限制为大 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中，两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。

通信功能

通过系统内集成的块，可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信。

这些包括：

• 通过 MPI 和 PROFIBUS S7 进行的 S7 通信。
• 通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。

通过可加载的块，可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信。

这些包括：

• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通信。
• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通信（通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通信）。

与全局数据不同的是，必须建立通信连接才能实现通信功能。

集成到 IT 环境中

通过 S7-400，可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以实现下列功能：

• 使用任何 HTML 工具创建自己的 Web 页面。方便地将 S7-400 的过程变量分配给 HTML 对象。
• 使用标准浏览器并通过这些 Web 页面监控 S7-400。
• 通过 FC 调用，从S7-400 的用户程序发送电子邮件。
• 由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可进行远程编程，甚至可通过电话网（如ISDN）。

带有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此，可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-400 站的信息：

• CPU 常规信息
• 诊断缓冲区的内容
• 变量表
• 变量状态
• 模块状态
• 消息
• 有关工业以太网的信息
• OUC 连接诊断
• PROFINET 节点拓扑
• 通过用户定义的 Web 页面显示过程数据和用户数据

可通过使用用户权限并支持 HTTPS 协议在 Web 器内提供安全机制。

等时同步模式

通过等时同步模式系统功能，可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环，以实现：

• 分布式信号采集
• 信号传输
• 程序执行

创建自动化解决方案，以恒定间隔时间（恒定总线周期时间）来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建一致的部分过程图像。

借助于恒定总线周期时间和分布式 I/O 同步信号处理，S7-400 可确保精确重现定义的的过程响应时间。

提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件，可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。

在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-400 还将开辟高速处理操作的重要领用领域，并可实现高精度和可重现性。这意味着可在提供佳且恒定的质量的同时提高产量。

在运行模式下更改硬件组态（运行时组态，CiR）

通过 SIMATIC S7-400，在工厂运转期间可以实现硬件组态的更改，不会影响生产的进行。选项包括：

• 增加分布式 I/O 节点（PROFIBUS DP 或 PA 从站）
• 在 ET 200M I/O 系统中增加模块并重新设置参数。

CiR（即运行时组态）功能可在设备运行期间实现设备扩展和转换，从而降低设备调试和重新装备的时间。此外，通过该系统功能，还可以灵活响应工艺的变化（例如，工艺的），因为不必因硬件组态发生改变而将设备初始化或同步。

模块的诊断和过程监控

SIMATIC S7-400 的众多输入/输出模块具有智能功能：

• 监控信号采集（诊断）
• 监控来自过程的信号（硬件中断）

诊断

智能诊断系统可用来确定模块的信号采集（对于数字量模块）或者模拟量处理（对于模拟量模块）是否正常工作。在诊断分析中，必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息：

• 可参数化的诊断消息：
  仅当通过适当参数设置启用之后，才会发送诊断消息。
• 不可参数化的诊断消息：
  这些消息是自动发送的，即与参数设置无关。

如果某个诊断消息处于激活状态（例如，“无传感器输入”），则该模块会触发一个诊断中断（如果已为该诊断消息设置了参数，则仅在相应的参数设置之后才会触发中断）。CPU 将中断用户程序或低优先级任务的处理，并处理相关诊断中断块 (OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号，并且可以触发对信号变化的响应。

根据模块类型的不同，提供了各种不同诊断消息：

数字量输入/输出模块
诊断消息	可能的故障原因
无传感器电源	传感器电源过载 传感器电源对 M 短路
无外部辅助电压	模块无电源电压 L+
无内部辅助电压	模块无电源电压 L+ 内部模块熔断器有故障
熔断器烧断	内部模块熔断器有故障
模块中的参数不正确	传输到模块的参数不正确
时间看门够脱落	定期出现高电磁干扰 模块有故障
EPROM 故障	定期出现高电磁干扰 模块有故障
RAM 故障	定期出现高电磁干扰 模块有故障
硬件中断丢失	硬件中断到来的速度超过 CPU 的处理能力

模拟量输入模块
诊断消息	可能的故障原因
无外部负载电压	模块无负载电压 L+
组态/参数设置错误	传输到模块的参数不正确
共模错误	输入 (M-) 和测量电路的参考电位 (MANA) 之间的电位差 UCM 过高
断线	传感器电路的电阻过高 模块和传感器之间的线路中断 通道未切换（断开）
低于量程下限	输入值低于前量程值，此故障的可能原因是 量程 4 - 20 mA、1 - 5 V： 传感器极性接反； 选择的量程不正确 其它量程： 选择的量程不正确
高于量程上限	输入值超出过量程值

模拟量输出模块
诊断消息	可能的故障原因
无外部负载电压	模块无负载电压 L+
组态/参数设置错误	传输到模块的参数不正确
对 M 短路	输出过载 输出 QV 对 MANA 短路
断线	执行器电阻过高 模块和执行器之间的线路中断 通道未使用（断开）

硬件中断

可以监控过程信号，并且可通过过程中断触发对信号变化的响应。

• 数字量输入模块：
  根据具体参数设置，该模块可在信号状态变化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上为每个通道组触发硬件中断。CPU 中断用户程序或低优先级任务的处理，并处理相关过程中断块（例如，OB 40）。信号模块可以每个通道缓冲一个中断。
• 模拟量输入模块：
  通过设置上限值和下限值，可以定义工作范围。模块将数字化测量值与这些限值进行比较。若测量值违反其中任何一个限值，就会触发硬件中断。CPU 中断用户程序或低优先级任务的处理，并处理相关过程中断块（例如，OB 40）。若限值高于/低于过量程/欠量程值，则不进行进行比较。

S7-400H

容错通信

进行高可用性通信时，SIMATIC 将提供以下功能：

• 更高可用性：
  发生故障时，通信可通过多 4 个冗余连接继续进行。
• 操作简便；
  高可用性对用户来说并不是透明的。可以并经过任何改动而采用标准通信的用户程序。冗余功能仅在参数设置阶段进行定义。

S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容错通信。在 PC 上，需要安装 Redconnect 程序包（参见“SIMATIC NET 通信系统”）。

根据具体可用性要求，可使用不同组态选项：

• 单一总线或冗余总线。
• 总线型拓扑或环型拓扑总线。

操作模式

CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要额外功能：

• 数据交换
• 故障响应（故障转移至备用设备）
• 两个子单元的同步
• 自检

冗余原理

S7-400H 按“热备份”模式下的主动冗余原理工作（发生故障时执行无反应的自动切换）。根据该原理，在无故障运行期间，两个子单元都处于激活状态。发生故障时，未发生故障的设备独自接管过程控制。

为确保平稳接管，必须通过中央控制器链路实现高速、可靠的数据交换。

在故障转移期间，设备会自动保留：

• 相同的用户程序
• 相同的数据块
• 相同的过程映像内容
• 相同的内部数据，如定时器、计数器、位存储器等

这意味着，这两个设备始终保持在新状态，并且可以在出现故障时独立地继续执行控制。

采用冗余 I/O 操作时，这会带来以下结果：

• 在无故障的运行期间，两个模块均处于激活状态，例如在采用冗余输入时，将通过两个模块读取共用传感器（也可以是两个传感器）的信号，对结果进行比较并提供给用户以作为用于进一步处理的统一值。采用冗余输出时，由用户程序计算的值通过两个模块进行输出。
• 发生故障时（例如，两个输入模块之一出现故障），不再对有故障的模块寻址，发生故障信号，仅未受影响的模块继续运行。在线进行修复之后，将再次对两个模块寻址。

同步

为了实现无反应切换，需要对两个子单元进行同步。

S7-400H 遵循“时间驱动的同步”工作原理。

每当子单元中发生可能导致不同内部状态的事件时，都会执行同步操作，例如在发生以下事件时：

• 直接访问 I/O
• 中断、报警
• 更新用户时间
• 通过通信功能修改数据

同步是通过操作系统自动进行的，可在编程阶段将其忽略。

自检

S7-400H 可执行大量自检。自检涉及以下方面：

• 中央控制器的连接
• 中央处理单元
• 处理器/ASIC
• 存储器

报告每个检测到的故障。

启动时自检

启动时，每个子单元都会完整执行全部自检功能。

循环操作期间的自检

完整的自检分布在多个循环中。每个循环仅执行一小部分自检，因此，实际控制器所承受的负荷不是很大。

组态、编程

S7-400H 的编程与 S7-400 类似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

对 S7-400H 编程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O 模块的组态

硬件组态时，用户必须通过 HW Config 指定相互形成冗余的模块。只需指定要在冗余模式下运行的模块以及要作为“冗余伙伴”的第二个模块。在用户程序中，应访问具有低地址的模块。第二个地址不向用户显示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的编程完全相同。与非冗余 I/O 之间的差别是块库中的两个函数块（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用户程序的开始处和结束处调用这两个函数块。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，该库已作为标准库集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 满足下列安全要求：

• 要求等级 AK 1 至 AK 6，根据 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等级 SIL 1 至 SIL 3，根据 IEC 61508
• Cat1 至 Cat4，根据 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号模块中。

信号模块通过差异分析和测试信号注入来监控输出和输入信号。

通过定期自检、命令测试以及按时间顺序执行的逻辑程序执行检查，CPU 可检查控制器的运行是否正常。此外，通过状态监视 (sign-of-life) 请求，还可以检查 I/O 状况。

若在系统中诊断出故障，则将系统切换到安全状态。

F-Runtime 许可证

必须将 F-Runtime 许可证加载到 CPU 上以运行 S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 都需要一份许可证。

编程

S7-400F/FH 的编程方式与其它 SIMATIC S7 系统的编程方式相同。非故障安全工厂部分的用户程序可用成熟可靠的编程工具（如 STEP 7）来创建。

S7 F Systems 可选软件包

编程安全相关的程序段时，需要使用可选软件包“S7 F Systems”。该软件中包括创建 F 程序所需的全部函数和块。

对于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 调用来 F 库中的专用函数块并进行互连。使用 CFC 可以简化工厂的组态和编程工作，由于工厂范围内具有统一的表示形式，也将简了验收测试。无需使用额外工具，程序员就可以完全专注于安全相关应用程序。