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S7-200系列PLC编程器的使用示例

Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
   在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
 1.步进，伺服脉冲定位控制。
  在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这   个功能。
  首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉   冲个数存放在SMD72中，
  
  下面是控制字节的说明： 
Q0.0 Q0.1 控制字节说明 
 SM67.0  SM77.0  PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值 
 SM67.1  SM77.1  PWM更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值 
 SM67.2  SM77.2  PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数 
 SM67.3  SM77.3  PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值 
 SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新 
 SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=单段操作，1=多段操作 
 SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM 
 SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许 
  这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为  16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对  Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
   还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的 控制字，再启动PLS即可，程序如下：

2.高速计数功能。
   西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
   启动高速计数功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 
 SM37.1  SM47.1  启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 
 SM37.2  SM47.2  正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 
 SM37.3  SM47.3  计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 
 SM37.7  SM47.7  HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 

  参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序 如下：

同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序 如下：

３． PID回路控制功能。
  西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
  在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。

S7-200PLC四则运算指令介绍

表4-20  四则运算指令

名称	指令格式 （语句表）	功能	操作数寻址范围
加法指令	+I IN1，OUT	两个16位带符号整数相加，得到一个16位带符号整数。 执行结果：IN1+OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1+IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是AIW和常数
	+D IN1，IN2	两个32位带符号整数相加，得到一个32位带符号整数。 执行结果：IN1+OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1+IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是HC和常数
	+R IN1，OUT	两个32位实数相加，得到一个32位实数。 执行结果：IN1+OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1+IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以常数
减法指令	-I IN1，OUT	两个16位带符号整数相减，得到一个16位带符号整数。 执行结果：OUT-IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1-IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是AIW和常数
	-D IN1，OUT	两个32位带符号整数相减，得到一个32位带符号整数。 执行结果：OUT-IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1-IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是HC和常数
	-R IN1，OUT	两个32位实数相加，得到一个32位实数。 执行结果：OUT-IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1-IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以常数
乘法指令	*I IN1，OUT	两个16位符号整数相乘，得到一个16整数。 执行结果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是AIW和常数
	MUL IN1，OUT	两个16位带符号整数相乘，得到一个32位带符号整数。 执行结果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD和常数 OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD
	*D IN1，OUT	两个32位带符号整数相乘，得到一个32位带符号整数。 执行结果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是HC和常数
	*R IN1，OUT	两个32位实数相乘，得到一个32位实数。 执行结果：IN1*OUT=OUT（在LAD和FBD中为：IN1*IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是常数
除法指令	/I IN1，OUT	两个16位带符号整数相除，得到一个16位带符号整数商，不保留余数。 执行结果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW， T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是AIW和常数
	DIV IN1，OUT	两个16位带符号整数相除，得到一个32位结果，其中低16位为商，高16位为结果。 执行结果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD和常数 OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD
	/D IN1，OUT	两个32位带符号整数相除，得到一个32位整数商，不保留余数。 执行结果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是HC和常数
	/R IN1，OUT	两个32位实数相除，得到一个32位实数商。 执行结果：OUT/IN1=OUT（在LAD和FBD中为：IN1/IN2=OUT）	IN1，IN2，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN1和IN2还可以是常数
数学函数指令	SQRT IN，OUT	把一个32位实数（IN）开平方，得到32位实数结果（OUT）	IN，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是常数
	LN IN，OUT	对一个32位实数（IN）取自然对数，得到32位实数结果（OUT）
	EXP IN，OUT	对一个32位实数（IN）取以e为底数的指数，得到32位实数结果（OUT）
	SIN IN，OUT	分别对一个32位实数弧度值（IN）取正弦、余弦、正切，得到32位实数结果（OUT）
	COS IN，OUT
	TAN IN，OUT
增减指令	INCB OUT	将字节无符号输入数加1 执行结果：OUT+1=OUT（在LAD和FBD中为：IN+1=OUT）	IN，OUT：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是常数
	DECB OUT	将字节无符号输入数减1 执行结果：OUT-1=OUT（在LAD和FBD中为：IN-1=OUT）
	INCW OUT	将字（16位）有符号输入数加1 执行结果：OUT+1=OUT（在LAD和FBD中为：IN+1=OUT）	IN，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是AIW和常数
	DECW OUT	将字（16位）有符号输入数减1 执行结果：OUT-1=OUT（在LAD和FBD中为：IN-1=OUT）
	INCD OUT	将双字（32位）有符号输入数加1 执行结果：OUT+1=OUT（在LAD和FBD中为：IN+1=OUT）	IN，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是HC和常数
	DECD OUT	将字（32位）有符号输入数减1 执行结果：OUT-1=OUT（在LAD和FBD中为：IN-1=OUT）

6ES7-468-1BB50-0AA0 Monitor V6.2带25个客户机 6AV6 371-1DN07-0DX0 WINCC Option Data 6ES7-468-1BB50-0AA0

SINAMICS S120 驱动系统使用说明书（一）

S120 V/f控制模式介绍

SIMATIC ET 200S 故障安全型 CPU：

• SIMATIC IM 151-7 F-CPU
• SIMATIC IM 151-8 F PN/DP CPU
• SIPLUS 型号
  • 用于 SIMATIC ET 200S、带有集成故障安全 CPU 的接口模块
  • 带 DP/MPI 接口
  • 用于构建故障安全型自动化系统，提高工厂的安全性
  • 根据标准 IEC 61508、IEC 62061 的标定，高可符合 SIL 3 安全要求；根据标准 13849.1 的规定，可符合 PL e 的安全要求。
  • 故障安全 I/O 模块可通过 DP 主站模块 (PROFIsafe) 连接在分布式配置中
  • ET200S PROFIsafe 的安全保护 I/O 模块可以集中连接。
  • 支持没有安全保护功能的标准模块

IM 151-7 F-CPU接口模块包括:

• 微处理器; 每条二进制指令的处理时间为100 ns
• 128 KB RAM
• 可以进行高度的模块化扩展, 因而具有大的灵活性; 在必要的时候,多可以混合连接 63个 I/O 模块 (电源模块, 电子模块, 工艺模块和 电动机起动器模块)
• 组合的多点接口 PG, OP/DP, 通过 RS 485 (铜质的 9-针 sub-D 插座) 可配置为 DP 的从站或 MPI
• 为了保护应用程序不致被没有授权的人员访问,设有密码
• 诊断缓冲器,可以存储 100 个先前发生的故障和运行中断事件
• SIMATIC MMC
  • 没有电池, 无须进行数据备份的维护工作
  • 程序备份 (装载存储器)
  • 通过MMC可以进行微程序(软件)的刷新
  • MMC卡上装有外部装载存储器
• 通过MMC进行软件的刷新
• 设有硬件时钟; 可以提供CPU的诊断信息帧,并记录日期和时间
• 集成的通讯功能:
  • 编程器/OP 通讯
  • PROFIBUS DP 从站/MP
• 作为器的基本通讯功能 (利用 I-Put/I-Get, S7-CPUs 通过PROFIBUS总线从IM 151-7 F CPU接口模块访问数据 )
• TeleService(远程)

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。

西门子S7-400PLC 6ES7407-0KA02-0AA0

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：

• 用SCL编程
• 用S7-GRAPH进行顺序控制编程

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：

• 简单的运动控制
• 使用 STEP 7 块或运行软件“标准/模块化PID控制” 来实现闭环控制任务的解决方案

通过使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以实现扩展过程诊断。

CPU 317-2 DP 安装有：

• 微处理器;
  处理器处理每条二进制指令执行时间约为 25 ns，每条浮点数运行指令约为 160ns。CPU 317-2 DP 具有极高的字指令、双字指令和 32 位定点数指令处理速度。
• 1 MB 工作存储器（相当于约 340 K 指令）；
  与程序组件执行相关的大容量工作存储器为用户程序提供了充分的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡（大为 8 MB）也允许将可以项目（包括符号和注释）保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理。
• 灵活的扩展能力;
  多达 32 个模块，（4排结构）
• MPI/DP 组合接口；
  个 MPI/DP 集成接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 32 条连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过MPI和“全局数据通讯”可以对32个CPU进行简单组网。
  该接口可以从 MPI 接口重新设置为 DP 接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。
• PROFIBUS DP 接口:
  CPU 317-2 DP 第2个内置接口是一个纯粹的 PROFIBUS DP 接口，可用作 DP 主站或 DP 从站。可以组建一个高速的、易于处理的分布式自动化结构。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程)。在该接口上，PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行．
  全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
  限制:两个接口不能同时作为从站来运行。

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：

• 用SCL编程
• 用 S7-GRAPH 进行顺序控制编程

因此，该CPU特别适用于通过软件实现的技术功能任务，例如：

• 用Easy Motion Control实现运动控制
• 用STEP 7块或标准／模块化PID控制实时软件解决闭环控制任务

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：

• 通过附加的ERTEC 400 ASIC实现多处理器系统，满足PROFINET通讯
• 极高的处理性能和通讯性能
• 2 MB RAM(可存储约 680 K 条指令)；
  通过扩展RAM执行用户程序，可以显著提高用户程序的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡（大为 8 MB）也允许将可以项目（包括符号和注释）保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理。
• 灵活的扩展能力;
  多达 32 个模块，（4排结构）
• MPI/DP 组合接口；
  第1个内置 DP 接口可以多同时建立 32 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。
  MPI 可以通过“全局数据通讯”与多32个CPU组建简单的网络。
  该接口可从MPI接口重新设置为DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
• DP 接口；
  第2个内置 DP 接口可以多同时建立 32 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。
  DP接口可作为DP主站或DP从站使用。在该接口上，PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行．全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
• 以太网接口；
  CPU 319-3 PN/DP 的第 3 个集成接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口，带有双端口交换机。它支持下列协议：
  • S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据通讯
  • PG/OP 通讯，用于通过 STEP 7 进行编程、调试和诊断
  • 与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯
  • 在PROFINET上实现开放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通讯
  • SIMATIC NET OPC-Server用于与其它控制器以及CPU自带的I/O设备进行通讯

CP443-5 扩展通信处理器是 PROFIBUS 总线系统的 SIMATIC S7-400 所需的模块。

它减轻了 CPU 的通信任务，并可进行进一步的附加连接。

通过通信模块实现的 S7-400 通信选项：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充当 PROFIBUS-DP 主站
• 与编程部件、操作器接口系统的通信
• 与其他 SIMATIC S7 系统进行通信。
• 与 SIMATIC S5 可编程控制器的通信；
• 可运行的的 CP 数目取决于所使用的 CPU 的性能范围和通信。

Functions