西門子CPU模塊 1516TF-3 PN/DP

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。同時創建了前后一致的部分過程圖像。

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。

如果某個診斷消息處于激活狀態（例如“無傳感器輸入"），則模塊會發起一個診斷中斷（若已經為該診斷消息設置了參數，則僅在相應的參數化過程之后才會產生中斷）。CPU會中斷用戶程序或較低優先級任務的執行，并接下來執行相關的診斷中斷塊（OB 82）。通過硬件中斷可以監控過程信號，并且，可以觸發針對信號變化的響應。

西門子CPU模塊 1516TF-3 PN/DP

SIMATIC S7-400 有多個型號：
S7-400：
中、**性能的功能強大的 PLC，具有模塊化結構和免風扇的設計。
S7-400H：
采用冗余設計的容錯自動化系統，適用于故障安全型應用。
S7-400F/FH：
采用冗余設計的故障安全自動化系統，也具備高可用性。
S7-400
S7-400 自動化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。
系統包含下列組件：
電源模塊 (PS)：
用于將 SIMATIC S7-400 連接到 120/230 V AC 或 24 V DC 電源電壓。
CPU：
配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范圍。根據具體型號，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，多可以連接 125 個PROFIBUS DP 從站。可以將多 256 個 PROFINET IO 設備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理較大型的配置。此外，在一個*控制器中的多重計算模式下，多個 CPU 可以協同工作以提**。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應時間，可實現較短機器循環時間。
用于數字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號模塊 (SM)
通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點連接
功能模塊 (FM)：
用于完成計數、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務的*模塊。
根據具體要求，也可使用下列模塊：
接口模塊 (IM)：
用于連接*控制器和擴展單元。SIMATIC S7-400 的*控制器可帶有多 21 個擴展單元運行。
SIMATIC S5 模塊：
在相關 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 中（使用適配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模塊。
擴展
若用戶需要在應用中使用一個以上*控制器時，則可以對 S7-400 進行擴展：
多 21 個擴展單元：
可將多 21 個擴展單元 (EU) 連接到*控制器 (CC)。
接口模塊 (IM) 的連接：
通過發送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發送 IM 插到 CC 中，相關的接收 IM 插到下游 EU 中可將多 6 個發送 IM 插到 CC 中（其中多 2 個帶 5-V 電源），并可將多 1 個 IM 插到 EU 中。每個發送 IM 均有 2 個接口，每個接口用于連接 1 條線路。可將多 4 個 EU（不帶 5-V 電源）或 1 個 EU（帶 5-V 電源）連接到發送 IM 的每個接口。
電源模塊的固定插槽：
必須始終將電源模塊插在 CC 和 EU 中的左側。
通過 C 總線進行的數據交換受限制：
通過 C 總線進行的數據交換只能在 CC 和 6 個 EU（EU 1 至 EU 6）之間進行。
集中擴展：
建議用于小型配置和機器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
CC 和后一個 EU 之間的線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
通過 EU 進行分布式擴展：
建議在面積很大工廠內采用，其中，多個 EU 位于各個位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
CC 和后一個 EU 之間的線路距離：對于 S7 EU，約 100 m；對于 S5 EU 約 600 m。

 硬件中斷
可以監控過程信號，并且可通過過程中斷觸發對信號變化的響應。
數字量輸入模塊：
根據具體參數設置，該模塊可在信號狀態變化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上為每個通道組觸發硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低**級任務的處理，并處理相關過程中斷塊（例如，OB 40）。信號模塊可以每個通道緩沖一個中斷。
模擬量輸入模塊：
通過設置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數字化測量值與這些限值進行比較。若測量值違反其中任何一個限值，就會觸發硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低**級任務的處理，并處理相關過程中斷塊（例如，OB 40）。若限值**/**過量程/欠量程值，則不進行進行比較。
S7-400H
容錯通信
進行高可用性通信時，SIMATIC 將提供以下功能：
較高可用性：
發生故障時，通信可通過多 4 個冗余連接繼續進行。
操作簡便；
高可用性對用戶來說并不是透明的。可以并經過任何改動而采用標準通信的用戶程序。冗余功能僅在參數設置階段進行定義。
S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容錯通信。在 PC 上，需要安裝 Redconnect 程序包（參見“SIMATIC NET 通信系統"）。
根據具體可用性要求，可使用不同組態選項：
單一總線或冗余總線。
總線型拓撲或環型拓撲總線。
操作模式
CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系統可自主執行 S7-400H 的所有必要額外功能：
數據交換
故障響應（故障轉移至備用設備）
兩個子單元的同步
自檢
冗余原理
S7-400H 按“熱備份"模式下的主動冗余原理工作（發生故障時執行無反應的自動切換）。根據該原理，在*運行期間，兩個子單元都處于激活狀態。發生故障時，未發生故障的設備*自接管過程控制。
為確保平穩接管，必須通過*控制器鏈路實現高速、可靠的數據交換。
在故障轉移期間，設備會自動保留：
相同的用戶程序
相同的數據塊
相同的過程映像內容
相同的內部數據，如定時器、計數器、位存儲器等
這意味著，這兩個設備始終保持在新狀態，并且可以在出現故障時*立地繼續執行控制。
采用冗余 I/O 操作時，這會帶來以下結果：
在*的運行期間，兩個模塊均處于激活狀態，例如在采用冗余輸入時，將通過兩個模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個傳感器）的信號，對結果進行比較并提供給用戶以作為用于進一步處理的統一值。采用冗余輸出時，由用戶程序計算的值通過兩個模塊進行輸出。
發生故障時（例如，兩個輸入模塊之一出現故障），不再對有故障的模塊尋址，發生故障信號，僅未受影響的模塊繼續運行。在線進行修復之后，將再次對兩個模塊尋址。
同步
為了實現無反應切換，需要對兩個子單元進行同步。
S7-400H 遵循“時間驅動的同步"工作原理。
每當子單元中發生可能導致不同內部狀態的事件時，都會執行同步操作，例如在發生以下事件時：
直接訪問 I/O
中斷、報警
較新用戶時間
通過通信功能修改數據
同步是通過操作系統自動進行的，可在編程階段將其忽略。
自檢
S7-400H 可執行大量自檢。自檢涉及以下方面：
*控制器的連接
*處理單元
處理器/ASIC
存儲器
報告每個檢測到的故障。
啟動時自檢
啟動時，每個子單元都會完整執行全部自檢功能。
循環操作期間的自檢
完整的自檢分布在多個循環中。每個循環僅執行一小部分自檢，因此，實際控制器所承受的負荷不是很大。
組態、編程
S7-400H 的編程與 S7-400 類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。
對 S7-400H 編程需要使用 STEP 7 V5.2。
I/O 模塊的組態
硬件組態時，用戶必須通過 HW Config **相互形成冗余的模塊。只需**要在冗余模式下運行的模塊以及要作為“冗余伙伴"的**個模塊。在用戶程序中，應訪問具有地址的模塊。**個地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程相同。與非冗余 I/O 之間的差別是塊庫中的兩個函數塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結束處調用這兩個函數塊。
在 STEP 7 V5.3 或較高版本中，該庫已作為標準庫集成到 STEP 7 中。
S7-400H
S7-400F/FH 滿足下列安全要求：
要求等級 AK 1 至 AK 6，根據 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
安全要求等級 SIL 1 至 SIL 3，根據 IEC 61508
Cat1 至 Cat4，根據 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號模塊中。
信號模塊通過差異分析和測試信號注入來監控輸出和輸入信號。
通過定期自檢、命令測試以及按時間順序執行的邏輯程序執行檢查，CPU 可檢查控制器的運行是否正常。此外，通過狀態監視 (sign-of-life) 請求，還可以檢查 I/O 狀況。
若在系統中診斷出故障，則將系統切換到安全狀態。
F-Runtime 許可證
必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運行 S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 都需要一份許可證。
編程
S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來創建。
S7 F Systems 可選軟件包
編程安全相關的程序段時，需要使用可選軟件包“S7 F Systems"。該軟件中包括創建 F 程序所需的全部函數和塊。
對于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調用來 F 庫中的**函數塊并進行互連。使用 CFC 可以簡化工廠的組態和編程工作，由于工廠范圍內具有統一的表示形式，也將簡了驗收測試。無需使用額外工具，程序員就可以專注于安全相關應用程序。