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多层软件结构

通过 SIMOTION，带有众多不同机器的运动任务可轻松、统一地执行。

为了方便任务的执行，一个非常特别的多层软件结构被选择作为运行系统。所有 SIMOTION 设备都提供了 PLC 功能等基本功能，带有符合标准 IEC 61131-3 的一个指令集。用户可使用随附的工艺包和函数库来扩展基本功能。

可扩展的功能

工艺包、函数库和运行系统的多层结构相结合，可将 SIMOTION 的功能加以扩展。

可伸缩

• 具有功能级别
• 具有广泛功能的软件模块和技术功能包

使用灵活

• 由于使用集成、可自由编程的 PLC，因此符合 IEC 61131-3 标准
• 可无限使用的技术功能包
• 通过一个综合指令集和符合 PLCopen 标准的功能块而具有广泛功能
• 可运转伺服、矢量、步进和液压驱动器
• 能够将各种技术功能包和功能库组合在一起

可扩展

• 由于功能库中的标准功能

技术功能包

每个技术功能包都为相关技术提供了完整功能。例如，运动控制功能包提供了用于精确定位运动的所有功能（包括凸轮系统）。

它还负责处理与驱动器之间进行的设定点和实际值循环交换，包括位置控制、运动曲线的计算、运动的删除和超控、归位功能、编码器切换、轴的释放、状态信息，等等。

除运动控制工艺包（包括定位、同步操作、输出凸轮和路径插补）之外，还提供了用于其他技术的功能包，如温度控制。

功能库

功能库提供了标准功能

• 用于集成专用 I/O 模块（如计数器模块、通信模块、AS-Interface）
• 用于扩展系统功能（如闭环控制器）

模块化用户功能也可存储为库，以便在项目中以标准形式执行。

Overview

• 用于简便、快捷地对S7-400模板进行接线

可提供下列内容：

• 前连接器： 
  更换模板时无需重新接线
• TOP 连接： 
  用于快速、无故障地连接传感器和执行器，连接距离可达30m
• Flexible(柔性)连接： 
  可以快速、直接地将SIMATIC S7-400连接到控制柜中的每个控制单元上

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基本功能性

CF 卡上提供有 SIMOTION D 的基本功能，并可加电时加载。基本功能包括：

• SIMOTION 运行系统
  • 符合 IEC61131 的带集中语言的用户可编程序
  • 各种程序执行方式（循环、顺序、事件驱动）
  • PLC 和算术功能
  • 通讯和管理功能
  • 运动控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驱动个控制软件
  • SIMOTION D410-2：
    电流/转速控制（基于 CU310-2，固件版本 V4.x），适用于多 1 个伺服轴、1 个矢量轴或 1 个 V/f 轴
  • SIMOTION D4x5-2：
    多 6 个伺服轴、6 个矢量轴或 12 个 V/f 轴的电流/转速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），馈电闭环控制（调节型电源模块）
• 测试及诊断工具

如果需要，此基本功能可通过可加载的技术软件包进行扩展。

位置控制的驱动器运动控制

• 集成变频调速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率单元可通过 DRIVE-CLiQ 接口进行连接；对于 SIMOTION D410-2，也可通过集成的 PM-IF 接口进行连接。
• 带数字设定值接口的驱动:
  SIMOTION D 通过带 PROFI 驱动装置的 PROFIBUS DP／PROFINET 输入输出，使位置控制动作可控制具有数字设定点接口。
• 带模拟量设定点接口的驱动，例如，用于改装或液压应用：
  使用 ADI 4（ 4 轴模拟驱动接口）或 IM 174（ 4 轴接口模块）模块，可连接带模拟量 ± 10V 整定值接口的变频调速柜。IM 174 同样可连接带脉冲方向接口连接的步进电机。
  所有模块均连接 PROFIBUS DP下述装置可连接一个 ADI 4 或 IM 174 模块：
  • 4个驱动装置
  • 4 编码器
  • 数字量输入和输出

SIMOTION 技术功能包

SIMOTION 的一个特性就是，它的基本功能可通过装载技术功能包来扩展，如：

• 带技术功能的运动控制：
  • POS－－定位
  • GEAR－－同步操作／电子驱动装置
  • CAM－－凸轮
  • PATH – 路径插补（不适用于 D410-2）
• 温度控制器– TControl
• DPM – 直接产品运动
• MIIF – 多用途信息接口

由于技术功能具有模块化许可，仅需支付实际将会使用的部分。

性能

硬件支持的浮点运算能够有效使用复杂运算功能。

快速指令执行在中等到高等性能中开辟了全新的应用可能性。

配置／参数确定／编程

SIMOTION SCOUT是一个有效且用户界面友好的工程工具。它是从配置和参数化，到编程，再到测试及诊断的所有工程步骤的集成系统。提示、使用对话框以及向导的图形操作提示，以及用于编程的，基于测试的图形语言，显著减少了熟悉及练习时间。

操作员控制和监视 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持与 HMI 设备进行用户友好的数据交换的通讯。

操作员控制与监视可使用 TP（触摸面板）、OP（操作员面板）或 MP（多功能面板）等 SIMATIC HMI 设备来完成。

这些设备可通过 PROFIBUS、工业以太网或 PROFINET 接口与 SIMOTION D 相连，并可使用 WinCC flexible 进行组态。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一个 SIMOTION 通道，作为标准，在 WinCC DVD 上提供。

由于具有 SIMATIC NET 通信软件，可于从其它基于 Windows 的人机界面（HMI）系统访问一个开放的、标准的 OPC 接口。

SIMOTION IT 维护和诊断功能

SIMOTION IT 为 SIMOTION D 提供了一个集成 Web 器，可在该器上存储用户专用 Web 页面等。

可对控制单元变量进行读写访问。通过 Java Script 或 Applet，也可在 Web 页面中执行有效的操作与显示功能，这些功能可在一个带有因特网浏览器的客户端 PC 上执行。

处理及数据通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持过程与数据通讯。

带 IRT 的 PROFINET IO，用于运动控制应用。除了循环时钟同步，短 250 μs 的周期时间以及安全相关的通信接口 (PROFIsafe)、PROFINET 接口（SIMOTION D 控制单元上）也支持介质冗余 (MRP/MRPD)。

提供有 SIMOTION SCOUT 工程师站，用于用户友好的通讯组态和诊断。

Safety Integrated 功能

利用 SINAMICS S120 的集成安全功能，SIMOTION D 可提供切实有效的人员与机器保护。

目前提供有以下集成安全功能，可用于集成 SINAMICS S120 变频调速柜：（术语符合 IEC 61800-5-2）

• 安全扭矩断开（STO）
• 可靠制动控制（SBC）
• 安全停止 1 (SS1)
• 安全停止 2 (SS2)
• 安全操作停止
• 安全限速（SLS）
• 安全速度监控（SSM）
• 安全方向 (SDI)

激活集成安全功能

可通过以下方法来激活集成安全功能：

• 通过控制单元和电源单元上的端子 (D4x5-2:仅 STO、SBC、SS1）
• 通过 TM54F 终端模块上的端子
• 通过 PROFINET/PROFIBUS with PROFIsafe。

安全集成功能通过电子设备实现，因此与带外部实现监控功能的解决方案相比，具有较短的响应时间。

通过 PROFIsafe 激活集成安全功能

通过“PROFINET with PROFIsafe”或“PROFIBUS with PROFIsafe”安全通讯，激活集成安全功能。使用一个通过 PROFINET 或 PROFIBUS 连接的 F-CPU（如 SIMATIC S7-300 F-CPU），即可实现控制（F 逻辑）。

将集成安全功能从 SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制单元传送至以下变频器：

• SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 上的集成 SINAMICS S120 变频调速柜
• SIMOTION CX32-2 扩展控制器上的变频调速柜
• 通过 PROFIBUS 连接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制单元上的变频调速柜
• 通过 PROFINET 连接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制单元上的变频调速柜（在此情况下，必须通过 PROFINET 来连接 F-CPU）

注意

若要了解可能的拓扑、轴数量结构以及相应组件的详细信息，请与当地的西门子销售办事处联系。

有关详细信息，请参见《 SIMOTION D 调试手册》以及 SINAMICS 文档。

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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。

• 用于串行通信连接的模块，根据接口类型、协议和性能进行定标
• 具有不同物理传输特性的 4 个型号：
  • RS 232C, 大 19.2 kbit/s
  • RS 232C，高 115.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 19.2 Kbit/s
  • RS 422/RS 485，高 115.2 Kbit/s
• 支持的协议
  • Freeport：适用于通用通信的用户可设置报文格式
  • 3964(R) 可提高传输可靠性
  • Modbus RTU 主站
  • Modbus RTU 从站
  • USS，通过指令实现

可通过通信模块与外部通信伙伴连接以交换数据。由于有大量参数设置选项，可以针对通信伙伴灵活调整控制。
Modbus RTU 主站可为多 30 个 Modbus 从站创建一个 Modbus RTU 网络。

可为您提供下列通讯模板：

• CM PtP RS232 BA；
  带有 RS232 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R) 和 USS；9 针 Sub D 连接器，高 19.2 Kbit/s，1 KB 帧长度，2 KB 接收缓冲区
• CM PtP RS232 HF；
  带有 RS232 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R) 和 Modbus RTU；9 针 Sub D 连接器，高 115.2 Kbit/s，4 KB 帧长度，8 KB 接收缓冲区
• CM PtP RS422/485 BA；
  带有 RS422 和 RS485 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R) 和 USS；15 针 Sub D 插座，高 19.2 Kbit/s，1 KB 帧长度，2 KB 接收缓冲区
• CM PtP RS422/485 HF；
  带有 RS422 和 RS485 接口的通信模块，适用于协议 Freeport、3964(R)、USS 和 Modbus RTU；15 针 Sub D 插座，高 115.2 Kbit/s，4 KB 帧长度，8 KB 接收缓冲区

西门子S7-200网络的通讯设置和元件选择

S7-200的端口是不隔离的，如果想使网络隔离，应考虑使用RS-485中继器或者EM277。

注意：

●具有不同电位的互联设备有可能导致不希望的电流流过连接电缆。

●这种不希望的电流可能导致通讯失败或者设备损坏。

●要确保用通讯电缆连接的所有设备有相同的参考电位，或者彼此隔离，来避免产生这种不希望的电流。

为网络确定通讯距离、通讯速率和电缆类型

网段的大长度取决于两个因素：隔离（用RS-485中继器）和波特率。但连接具有不同电位的设备是需要隔离。当接地点之间的距离很远时，有可能具有不同的地电位。即使距离较近，大型机械的负载电流也能导致地电位的不同。

表1 网络电缆的大长度

 

波特率	非隔离CPU口1	有中继器的CPU口或者EM277
9.6K到187.5K	50m	1000m
500k	不支持	400m
1M到1.5M	不支持	200m
3M到12M	不支持	100m

1 如果不是用隔离端和中继器，允许的大距离为50m。测量该距离时，从网段的第一个节点开始。到网段的后一个节点。

在网络中使用中继器

RS-485中继器为网段提供偏压电阻和终端电阻。目的是为了：

●增加网络的长度：在网络中使用一个中继器可以使网络的通讯距离扩展50m。如果使用两个中继器而且中间没有其他节点，网络的通讯距离按照所使用的波特率扩展一个网段的长度。在一个串联网络中，多可以使用9个中继器。但网络的长度不能超过9600m.

●为网络增加设备：在9600的波特率下。50米距离之内，一个网段多可以连接32个设备，使用一个中继器允许在网络上增加32个设备。

●在不同的网段之间电隔离：如果不同的网段具有不同的地电位，将他们隔离会提高网络的通讯质量。

一个中继器在网络中被算作网段的一个节点，但没有被指定站地址。

  

 

 

 

 

 

                      图1带有中继器的网络

选择网络电缆

S7-200 网络使用RS-485标准，是用双绞线电缆。在一个网段上可以连接32个设备。

表2 网络电缆的通用指标

技术指标	描述
电缆类型	屏蔽双绞线
回路阻抗	≤115Ω/Km
有效电容	30pF/m
标称阻抗	大约135Ω-160Ω（频率=3MHz-20MHz）
衰减	0.9Db/100m(频率=200KHz)
导线截面积	0.3mm2-0.5mm2
电缆直径	8mm±0.5mm

SIMATIC S7-400 可采用具有不同性能级别的各种 CPU：

• CPU 412-1、CPU 412-2 和 CPU 412-2 PN：
  用于中等性能的小型工厂。
• CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP：
  用于具有对编程、处理速度和通信有额外要求的中等规模工厂。
• CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP：
  在高端性能范围内具有较高要求的工厂。
• CPU 417-4 DP：
  在高端性能范围内具有极严格要求的工厂。
• CPU 412-5H、CPU 414-5H、CPU 416-5H 和 CPU 417-4H：
  用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP：
  用于构建故障安全型自动化系统，适用于具有较高安全要求的工厂。

所有 CPU 装在带集成的控制单元和显示单元的塑料外壳中。 相同的单元具有相同的功能。

前面板上有：

• LED指示灯: 
  用于状态和故障指示。
• 波动开关： 
  用于选择运行模式。
• 存储器卡插槽（扩展装载存储器）
• 组合 MPI/DP 端口。
• 内置 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
• 电池插座： 
  用于后备电池的外部供电。

除 CPU 412-1 处理器外，所有 CPU 具有：

• PROFIBUS DP 接口: 
  用于连接分布式 I/O。根据组态的不同，也可用于与 OP 或 PG/PC 的通讯。

CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以连接 PROFINET。 每个模板有一个双口的 PROFINET 接口。

高端 CPU 还具有：

• PROFIBUS DP 接口模板备用插槽： 
  用于链接其他 DP 网络。

此外，CPU 按照其性能进行分级：例如RAM、地址区大小、可装载块的数量以及处理时间。

存储器概念

所有 S7-400 CPU 均具有两种类型的存储器。工作存储器的细分可将性能提高一倍。当一个标准处理器需要访问其 RAM 至少两次时，S7-400 专用处理器可在一个循环周期中同时访问代码存储器和数据存储器。因此，数据总线和代码总线也是独立的。工作存储器的容量取决于从精细分级的 CPU 系列中所选取的适合的 CPU。

对于小型和中等程序，集成式负载内存 (RAM) 就足够了。对于较大的程序，可通过插入内存卡来增加装载内存。插入式闪存卡可用于在不使用电池的情况下进行性存储。

6ES7332-5HF00-0AB0 SIMATIC S7-300

西门子STEP 7中的块编程的重要知识点

一、块的作用和分类

二、组织块

l  启动组织块

l  循环的程序执行组织块

l  定期的程序执行组织块

l  事件驱动的程序执行组织块

各种组织块的作用、功能。

三、功能FC和功能块FB

二者的功能、使用上的区别。

四、系统功能SFC和系统功能块SFB

二者的功能、使用上的区别。

五、背景数据块和共享数据块

二者的功能、使用上的区别。

六、STEP7的程序结构

l  线性程序结构

l  分块程序结构

l  结构化程序结构

七、三种编程语言

l  梯形图LAD（Ladder Logic Programming Language）

l  语句表STL（Statement List Programming Language）

l  功能图FBD（Function Block Diagram Programming Language）