大量功能可支持用户对 S7-400 进行编程、调试和维护:
SIMATIC S7-400 符合以下国内和国际标准:
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:
通信
CPU 和通信处理器支持以下通信类型:
数据通信
SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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 |
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无外部辅助电压 |
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无内部辅助电压 |
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熔断器烧断 |
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模块中的参数不正确 |
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时间看门够脱落 |
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EPROM 故障 |
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RAM 故障 |
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硬件中断丢失 |
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模拟量输入模块 |
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诊断消息 |
可能的故障原因 |
无外部负载电压 |
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组态/参数设置错误 |
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共模错误 |
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断线 |
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低于量程下限 |
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高于量程上限 |
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模拟量输出模块 |
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诊断消息 |
可能的故障原因 |
无外部负载电压 |
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组态/参数设置错误 |
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对 M 短路 |
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断线 |
|
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。
容错通信
进行高可用性通信时,SIMATIC 将提供以下功能:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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。
S7-400F/FH 满足下列安全要求:
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。
CPU 317-2 DP 具有大容量程序存储器.它可用于集中式I/O结构,也适用于分布式自动化结构。例如,可在生产线上作为一个中央控制器使用,或作为机床控制器使用。
它可以佳地使用SIMATIC工程工具,例如:
另外,CPU 为采用软件来实现一些简单的工艺任务提供了一个理想的平台,例如:
通过使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以实现扩展过程诊断。
CPU 317-2 DP 安装有:
CPU 319-3 PN/DP是快速的S7-300 CPU,具有大容量程序存储器.除了用于集中式I/O外,还可用于分布式自动化结构中。例如,用于生产线上的集中控制器或具有高速处理的机床控制器。
其程序框架特别适用于使用SIMATIC工程工具,例如:
因此,该CPU特别适用于通过软件实现的技术功能任务,例如:
通过使用 SIMATIC S7-PDIAG 加强过程诊断能力。
通过CPU内置的通讯设备,无需其它组件即可实现网络自动化解决方案.
CPU 319-3 PN/DP 装配有:
S7-400F/FH 满足下列安全要求:
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 运行版授权
CPU 417-4H必须装在F运行授权才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。
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:
特殊功能块通过CFC从F库中进行调用,并为包含安全功能的F程序互连。
SIMATIC PM 1207 单相负载电源(PM = 电源模块)带输入电压范围自动选择功能。其设计和功能佳适用于 SIMATIC S7-1200 PLC。 它可通过 24 V 输入向 CPU 供电,以及向信号模块和与模块连接的 24 V 负载供电。 通过全面认证(如 UL、ATEX 或 GL),可以通用。
SIMADYN D系 统 特 点:
全数字
多微机处理,高精度, 高动态性能
模块化: 软、硬件可自由组合
自由图形配置, 用 D7-ES 软件
高可信度: > 10 年的经验
通用性 (全集成自动化)
与 SIMATIC S7软、硬件兼容
多种通讯: Industrial Ethernet, PROFIBUS
> 循环处理 极强的循环处理能力
> 采样时间短 短100μs
> 运算时间短 PI 控制仅需10/2.5 μs
>的操作系统 固定时隙100/25 μs
>闭环控制 采用功能块技术
>丰富的功能块库 300 个不同的功能块
>多处理器 每个机架可支持8个CPU
> 自由图形配置和调试 任务方案
> 基于STEP 7的配置工具软件 统一的软件工具
> 操作系统 Win 95/98/NT4.0 对外部硬,软件环境的要求简单
SIMADYN D模块化硬件特点:
特点:
? 机架种类: 6, 12,24 槽
? 快速并联背板总线(4μs/16 bit)
? 每机架可插8 个CPU
? 每个CPU可带 8 个增量型
编码器
? 每个PM5 CPU 有两个型
编码器接口
CPU 1512C-1 PN 是紧凑型 CPU,用于非连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。
CPU 1512C-1 PN 具有 5 点模拟量输入;通过这些输入,可以记录压力或温度等模拟过程信号。其中 4 点个输入可用于电流或电压测量,1 点输入可用于电阻测量。
CPU 上的集成模拟量输出将 16 位数字值转换为电流或电压并输出到过程。例如,它们适合控制比例阀。
借助于 32 点集成式数字量输入,可在控制器上直接记录来自设备的 24 V DC 信号。
32 点集成式数字量输出可以切换 24 V DC 电压,从而将内部信号从控制器传送到设备。
集成的计数器可记录速度高达 100 kHz 的信号并直接在控制器中分析计数器状态或当前速度,无需使用附加模块。速度可以频率或周期的形式输出,或以用户归一化速度的形式输出。
CPU 的运动控制功能可将计数器用作实际位置值,将模拟量输出用作速度设定值输出。另外,CPU 通过易组态的块提供全面控制功能,以及通过标准化 PLC-open 块 提供连接至驱动器的能力。
CPU 1512C-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系统(PROFINET 智能设备)。集成式 PROFINET IO IRT 接口设计为双端口交换机以便在系统中设立总线型拓扑。
CPU 1512C-1 PN 具有:
不同性能范围的标准 CPU 可用于 SIMATIC S7-400:
CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特点:
CPU 412-2 还具有:
S7-200系列 PLC的数据存储器寻址
在S7-200PLC中所处理数据有三种,即常数、数据存贮器中的数据和数据对象中的数据。
1.常数及类型
在S7-200的指令中可以使用字节、字、双字类型的常数,常数的类型可指定为十进制、
十六进制(6#7AB4)、二进制(2#10001100)或ASCII字符(‘SIMATIC’)。PLC不支持数据类型的处理和检查,因此在有些指令隐含规定字符类型的条件下,必须注意输入数据的格式。
2.数据存贮器的寻址
(1)数据地址的一般格式 数据地址一般由二个部分组成,格式为:Aal.a2。其中:A区域代码(I,Q,M,SM,V),al字节首址,a2位地址(0~7)。例如I10.1表示该数据在I存储区10号地址的第1位。
(2)数据类型符的使用 在使用以字节、字或双字类型的数据时,除非所用指令已隐含有规定的类型外,一般都应使用数据类型符来指明所取数据的类型。数据类型符共有三个,即B(字节),W(字)和D(双字),它的位置应紧跟在数据区域地址符后面。例如对变量存贮器有VBl00、VW100、VDl00。同一个地址,在使用不同的数据类型后,所取出数据占用的内存量是不同的。
3.数据对象的寻址
数据对象的地址基本格式为:An,其中A为该数据对象所在的区域地址。A共有6种:T(定时器),C(计数器),HC(高速计数器),AC(累加器),AIW(模拟量输入),AQW(模拟量输出)。