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上海騰樺電氣設(shè)備有限公司

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上海騰樺電氣設(shè)備有限公司，成立于2018年3月，注冊500萬，是一家從事技術(shù)設(shè)備銷售的公司。主要從事工業(yè)自動化產(chǎn)品銷售和系統(tǒng)集成的高新技術(shù)企業(yè)

長期與德國SIMATIC（西門子）.瑞士ABB.美國羅克韋爾（AB).法國施耐德.美國霍尼韋爾.美國艾默生合作。

公司有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊，銷售團(tuán)隊，公司成員150于人.為客戶提供專業(yè)的技術(shù)支持，產(chǎn)品資料，售后。

在工控領(lǐng)域，公司以精益求精的經(jīng)營理念，從產(chǎn)品、方案到，致力于塑造一個“行業(yè)專家”品牌，以實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

• CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用這些 CPU，可為具有較高安全要求的工廠構(gòu)建一個故障安全自動化系統(tǒng)。

  通過 CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作為一個主站或從站，直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。

  在通過 IF 964-DP 接口模塊連接 CPU 416F-3 PN/DP 的情況下，可以連接另外一個 DP 主站系統(tǒng)。

  通過使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實現(xiàn)了交換機(jī)功能。它提供了可從外部接觸到的兩個 PROFINET 端口。這意味著，除分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，也可通過新型 S7-400 控制器實現(xiàn)總線型結(jié)構(gòu)。

  注：
  只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

  故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口，連接到 IF 964-DP，和/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實現(xiàn)安全通信。

  兩種 CPU 都具有：

  • 高性能的處理器：
    CPU 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時間僅為 0.03 μs 。
  • CPU 416F-2：8 MB 主存儲器（程序或數(shù)據(jù)各占用 4 MB）；
    CPU 416F-3 PN/DP：11.2 MB 主存儲器（程序或數(shù)據(jù)各 5.6 MB）；
    快速主存儲器用于對于執(zhí)行十分重要的用戶程序部分。
  • 靈活擴(kuò)展能力：
    多 262144 點數(shù)字量和 16384 點模擬量輸入/輸出。
  • MPI 多點接口：
    通過 MPI，可在高達(dá) 12 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含多 32 個站的簡單網(wǎng)絡(luò)。CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立多 44 個連接。
  • 模式選擇開關(guān)：
    撥位按鈕設(shè)計
  • 診斷緩存：
    后的 120 個錯誤和中斷事件出于診斷目的而保存在一個環(huán)形緩存中�？梢詫斎霐�(shù)目進(jìn)行設(shè)定。
  • 實時時鐘：
    CPU 的診斷報警帶有日期和時間標(biāo)記。
  • 存儲卡：
    用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲器。RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零電壓下也可保存數(shù)據(jù)）。
  • MPI/DP 組合接口和內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
    通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。從用戶的角度來看，分布式 I/O 的處理與集中式 I/O 的處理是相同的（相同的組態(tài)、編址和編程）。
    混合安裝：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作為符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。

  CPU 416F-3 PN/DP 還具有：

  • 子模塊接口：
    使用 IF 964-DP 接口模塊，可連接到一個另外的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。
  • 帶 2 個端口（交換機(jī)）的 PROFINET 接口
    • PROFINET IO，可連接 256 個 IO 設(shè)備
    • PROFINET CBA

  故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口，連接到 IF 964-DP，和/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實現(xiàn)安全通信。

  
  

S7-200系列 PLC的存儲器空間

S7-200 PLC的存儲器空間大致分為三個空間，即程序空間、數(shù)據(jù)空間和參數(shù)空間。

1．程序空間

該空間主要用于存放用戶應(yīng)用程序，程序空間容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU中的RAM區(qū)與內(nèi)置EEPROM上都有程序存儲器，但它們互為映像，且空間大小一樣。

2．?dāng)?shù)據(jù)空間

該空間的主要部分用于存放工作數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)存儲器，另外有一部分作寄存器使用稱為數(shù)據(jù)對象。

（1）數(shù)據(jù)存儲器 它包括變量存儲器（V），輸入信號緩存區(qū)（輸入映象存儲器I），輸出信號緩沖區(qū)（輸出映象存儲區(qū)Q），內(nèi)部標(biāo)志位存儲器（M）又稱內(nèi)部輔助繼電器，特殊標(biāo)志位存儲器（SM）。除特殊標(biāo)志位外，其他部分都能以位、字節(jié)、和雙字的格式自由讀取或?qū)懭搿?/span>

變量存儲器（V）是保存程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，所有的V存儲器都可以存儲在存儲器區(qū)內(nèi)，其內(nèi)容可在與EEPROM或編程設(shè)備雙向傳送。

輸入映象存儲器（I）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對應(yīng)于一個數(shù)字量輸入結(jié)點。在每個掃描周期開始，PLC依次對各個輸入結(jié)點采樣，并把采樣結(jié)果送入輸入映象存儲器。PLC在執(zhí)行用戶程序過程中，不再理會輸入結(jié)點的狀態(tài)，它所處理的數(shù)據(jù)為輸入映象存儲器中的值。

輸出映象存儲器（Q）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對應(yīng)于一個數(shù)字輸出量結(jié)點。PLC在執(zhí)行用戶程序的過程中，并不把輸出信號隨時送到輸出結(jié)點，而是送到輸出映象存儲器，只有到了每個掃描周期的末尾，才將輸出映象寄存器的輸出信號幾乎同時送到各輸出結(jié)點。使用映象寄存器優(yōu)點：①同步地在掃描周期開始采樣所有輸入點，并在掃描的執(zhí)行階段凍結(jié)所有輸入值；②在程序執(zhí)行完后再從映象寄存器刷新所有輸出點，使被控系統(tǒng)能獲得更好穩(wěn)定性；⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度，使程序執(zhí)行的更快；④I/O點只能以位為單位存取，但映象寄存器則能以位、字節(jié)、雙字進(jìn)行存取。因此，映象寄存器提供了更高的靈活性。另外對控制系統(tǒng)中個別I/O點要求實時性較高的情況下，可用直接I/O指令直接存取輸入/輸出點。

內(nèi)部標(biāo)志位（M）又稱內(nèi)部線圈（內(nèi)部繼電器等），它一般以位為單位使用，但也能以字、雙字為單位使用。內(nèi)部標(biāo)志位容量根據(jù)CPU型號不同而不同。

特殊標(biāo)志位（SM）用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量和有關(guān)控制信息，特殊標(biāo)志位分為只讀區(qū)和可寫區(qū)，具體劃分隨CPU不同而不同。

（2）數(shù)據(jù)對象  數(shù)據(jù)對象包括定時器、計數(shù)器、高速計數(shù)器、累加器、模擬量輸入/輸出。

定時器類似于繼電器電路中的時間繼電器，但它的精度更高，定時精度分為lms，10ms和100ms三種，根據(jù)精度需要由編程者選用。定時器的數(shù)量根據(jù)CPU型號不同。

計數(shù)器的計數(shù)脈沖由外部輸入，計數(shù)脈沖的有效沿是輸入脈沖的上升沿或下降沿，計數(shù)的方式有累加1和累減1兩種方式。計數(shù)器的個數(shù)同各CPU的定時器個數(shù)。

高速計數(shù)器與一般計數(shù)器不同之處在于，計數(shù)脈沖頻率更高可達(dá)2kHz/7kHz，計數(shù)容量大，一般計數(shù)器為16位，而高速計數(shù)器為32位，一般計數(shù)器可讀可寫，而高速計數(shù)器一般只能作讀操作。

在S7-200CPU中有4個32位累加器，即AC0～AC3，用它可把參數(shù)傳給子程序或任何帶參數(shù)的指令和指令塊。此外，PLC在響應(yīng)外部或內(nèi)部的中斷請求而調(diào)用中斷程序時，累加器中的數(shù)據(jù)是不會丟失的，即PLC會將其中的內(nèi)容壓入堆棧。因此，用戶在中斷程序中仍可使用這些累加器，待中斷程序執(zhí)行完返回時，將自動從堆棧中彈出原先的內(nèi)容，以恢復(fù)中斷前累加器的內(nèi)容。但應(yīng)注意，不能利用累加器作主程序和中斷子程序之間的參數(shù)傳遞。

模擬量輸入/輸出可實現(xiàn)模擬量的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，而PLC所處理的是其中的數(shù)字量。

3．參數(shù)空間

用于存放有關(guān)PLC組態(tài)參數(shù)的區(qū)域，如保護(hù)口令、PLC站地址、停電記憶保持區(qū)、軟件濾波、強(qiáng)制操作的設(shè)定信息等，存貯器為EEPROM。

• 用于開發(fā) S7-1500 軟件控制器的可動態(tài)加載的函數(shù)庫：
  • 借助于 C/C++ 編程語言實現(xiàn)函數(shù)庫。
  • 在 Windows 中或在軟件控制器的實時運行環(huán)境中執(zhí)行庫函數(shù)。
  • 從 PLC 程序直接調(diào)用函數(shù)。
• 供貨范圍內(nèi)包括實時庫函數(shù)的開發(fā)環(huán)境：
• 使用 MS Visual Studio 開發(fā) Windows 庫函數(shù)。
• 自動創(chuàng)建用于調(diào)用庫函數(shù)的函數(shù)塊。
• 通過導(dǎo)入將函數(shù)塊簡便集成在 STEP 7 中。
• 無需專門的語言知識，即可在控制器中方便地使用庫函數(shù)。

SIMATIC ODK 1500S 可為開發(fā) Windows 以及 S7-1500 軟件控制器的實時庫函數(shù)提供支持。典型應(yīng)用包括：

• Windows 庫應(yīng)用程序
  • 與數(shù)據(jù)庫接口
  • 與 Office 應(yīng)用程序等 Windows 程序通信
  • 連接到與應(yīng)用相關(guān)的可視化軟件
  • 實現(xiàn)特定領(lǐng)域的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如 PV02、IEC 61850 等
  • 訪問 Windows 文件系統(tǒng)，例如，用特定文件格式進(jìn)行訪問
• 實時庫應(yīng)用程序
  • 將現(xiàn)有 C/C++ 算法集成到控制任務(wù)中。
  • 實現(xiàn)閉環(huán)控制器或算法

西門子已經(jīng)為基于 PC 的自動化開發(fā)了豐富的相關(guān)硬件和軟件組件。

重點：可通過 SIMATIC WinAC 實現(xiàn)基于 SIMATIC PC 的控制，而 SIMATIC WinAC 是一種開放、靈活和可靠的控制器，可用于實現(xiàn)基于 PC 的自動化解決方案。

在 PC 上的單一平臺上，可以執(zhí)行所有自動化任務(wù)，如開環(huán)/閉環(huán)控制、HMI 和運動控制。除了典型的 PLC 任務(wù)之外，無論在哪必須處理 PC 應(yīng)用程序，基于 PC 的自動化都是您的。

SIMATIC 基于 PC 的控制

• 擴(kuò)展了基于 PC 控制器的 SIMATIC S7 控制器家族
• 當(dāng)數(shù)據(jù)處理，通訊，可視化，工藝和控制必須在單個 PC 上實現(xiàn)以節(jié)省空間和提高性能時

型號

• SIMATIC WinAC 軟件 PLC 
  用于需要高靈活性和集成能力的任務(wù)
• SIMATIC WinAC ODK 
  可實現(xiàn)工藝任務(wù) PC 解決方案與 PLC 靈活高性能地結(jié)合。

特性：

• 在安裝有 Windows XP Professional SP2 的標(biāo)準(zhǔn) PC 上運行。
• 編碼和 SIMATIC S7 兼容
  使用 SIMATIC 工業(yè)軟件編程，創(chuàng)建的程序還可用于 SIMATIC S7。
• 使用與辦公應(yīng)用集成的標(biāo)準(zhǔn)接口
• 用于解決方案指定的工藝硬件和軟件集成的開放式接口

SIMODRIVE POSMO-西門子伺服驅(qū)動器

S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進(jìn)行編程、調(diào)試和維護(hù)：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數(shù)分配
• 人機(jī)界面：
  S7-400 的操作系統(tǒng)中集成了用戶友好的 OCM 。
• 診斷功能和自檢：
  CPU 的智能診斷系統(tǒng)可連續(xù)檢查系統(tǒng)功能并記錄錯誤和特定系統(tǒng)事件。
• 密碼保護(hù)。
• 模式選擇開關(guān)
• 系統(tǒng)功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)：

• CE 標(biāo)志
• UL
• CSA 或 cULus
• FM
• ATEX
• C-Tick、EMC 標(biāo)記，適用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 船級社的船用
  • ABS（美國船級社）
  • BV（法國船級社）
  • DNV（挪威船級社）
  • GL（德國勞氏船級社）
  • LRS（英國勞氏船級社）
  • Class NK（日本船級社）

有關(guān)詳細(xì)信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統(tǒng) S7-400 模塊技術(shù)規(guī)格》。

設(shè)計

S7-400 系統(tǒng)可方便地構(gòu)建為模塊化系統(tǒng)。S7-400 的突出特點是不帶風(fēng)扇，運行可靠，支持信號模塊的熱插拔。

S7-400 設(shè)計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝十分簡單。
• 背板總線集成在安裝機(jī)架中。
• 模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆
• 成熟可靠的連接技術(shù)
• TOP Connect 連接方式：
  通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進(jìn)行預(yù)接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應(yīng)該嵌入到模塊內(nèi)并通過蓋板來保護(hù)。
• 小限度的插槽規(guī)則

通信

CPU 和通信處理器支持以下通信類型：

• 過程通信；
  通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進(jìn)行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級調(diào)用過程通信
• 數(shù)據(jù)通信；
  在自動化系統(tǒng)之間或 HMI 與多個自動化系統(tǒng)之間
  進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信可循環(huán)進(jìn)行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調(diào)用。

數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：

• 通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信 (GD) 實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的 CPU 之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 通過通信功能進(jìn)行事件驅(qū)動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

全局?jǐn)?shù)據(jù) (GD)

通過 MPI 以及“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，聯(lián)網(wǎng)的 CPU 可以相互循環(huán)交換數(shù)據(jù)（多可達(dá) 16 個 GD 數(shù)據(jù)包，每個循環(huán)的大 GD 數(shù)據(jù)包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數(shù)據(jù)/位存儲器/過程映像。若網(wǎng)絡(luò)上連接有 S7-300，則數(shù)據(jù)交換限制為大 22 字節(jié)。全局?jǐn)?shù)據(jù)通信可通過 MPI 來實現(xiàn)�？墒褂� STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機(jī)架中，兩個 CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。

通信功能

通過系統(tǒng)內(nèi)集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信。

這些包括：

• 通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進(jìn)行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S7 通信。

通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設(shè)備之間的通信。

這些包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的開放式用戶通信）。

與全局?jǐn)?shù)據(jù)不同的是，必須建立通信連接才能實現(xiàn)通信功能。

集成到 IT 環(huán)境中

通過 S7-400，可方便地將現(xiàn)代 IT 環(huán)境與自動化環(huán)境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實現(xiàn)下列功能：

• 使用任何 HTML 工具創(chuàng)建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對象。
• 使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調(diào)用，從S7-400 的用戶程序發(fā)送電子郵件。
• 由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可進(jìn)行遠(yuǎn)程編程，甚至可通過電話網(wǎng)（如ISDN）。

帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此，可以使用標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：

• CPU 常規(guī)信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關(guān)工業(yè)以太網(wǎng)的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點拓?fù)?
• 通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)

可通過使用用戶權(quán)限并支持 HTTPS 協(xié)議在 Web 器內(nèi)提供安全機(jī)制。

等時同步模式

通過等時同步模式系統(tǒng)功能，可通過連接到等時同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)，以實現(xiàn)：

• 分布式信號采集
• 信號傳輸
• 程序執(zhí)行

創(chuàng)建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建一致的部分過程圖像。

借助于恒定總線周期時間和分布式 I/O 同步信號處理，S7-400 可確保精確重現(xiàn)定義的的過程響應(yīng)時間。

提供了大量支持等時同步模式系統(tǒng)功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域內(nèi)的要求苛刻的任務(wù)。

在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-400 還將開辟高速處理操作的重要領(lǐng)用領(lǐng)域，并可實現(xiàn)高精度和可重現(xiàn)性。這意味著可在提供佳且恒定的質(zhì)量的同時提高產(chǎn)量。

在運行模式下更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉(zhuǎn)期間可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會影響生產(chǎn)的進(jìn)行。選項包括：

• 增加分布式 I/O 節(jié)點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
• 在 ET 200M I/O 系統(tǒng)中增加模塊并重新設(shè)置參數(shù)。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設(shè)備運行期間實現(xiàn)設(shè)備擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換，從而降低設(shè)備調(diào)試和重新裝備的時間。此外，通過該系統(tǒng)功能，還可以靈活響應(yīng)工藝的變化（例如，工藝的），因為不必因硬件組態(tài)發(fā)生改變而將設(shè)備初始化或同步。

模塊的診斷和過程監(jiān)控

SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：

• 監(jiān)控信號采集（診斷）
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號采集（對于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和不可參數(shù)化的診斷消息：

• 可參數(shù)化的診斷消息：
  僅當(dāng)通過適當(dāng)參數(shù)設(shè)置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
• 不可參數(shù)化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數(shù)設(shè)置無關(guān)。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會觸發(fā)一個診斷中斷（如果已為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)診斷中斷塊 (OB 82)。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且可以觸發(fā)對信號變化的響應(yīng)。

根據(jù)模塊類型的不同，提供了各種不同診斷消息：

硬件中斷

可以監(jiān)控過程信號，并且可通過過程中斷觸發(fā)對信號變化的響應(yīng)。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)具體參數(shù)設(shè)置，該模塊可在信號狀態(tài)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(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)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(shè)置上限值和下限值，可以定義工作范圍。模塊將數(shù)字化測量值與這些限值進(jìn)行比較。若測量值違反其中任何一個限值，就會觸發(fā)硬件中斷。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務(wù)的處理，并處理相關(guān)過程中斷塊（例如，OB 40）。若限值高于/低于過量程/欠量程值，則不進(jìn)行進(jìn)行比較。

S7-400H

容錯通信

進(jìn)行高可用性通信時，SIMATIC 將提供以下功能：

• 更高可用性：
  發(fā)生故障時，通信可通過多 4 個冗余連接繼續(xù)進(jìn)行。
• 操作簡便；
  高可用性對用戶來說并不是透明的�？梢圆⒔�(jīng)過任何改動而采用標(biāo)準(zhǔn)通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設(shè)置階段進(jìn)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(tǒng)”）。

根據(jù)具體可用性要求，可使用不同組態(tài)選項：

• 單一總線或冗余總線。
• 總線型拓?fù)浠颦h(huán)型拓?fù)淇偩�。

操作模式

CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要額外功能：

• 數(shù)據(jù)交換
• 故障響應(yīng)（故障轉(zhuǎn)移至備用設(shè)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(fā)生故障時執(zhí)行無反應(yīng)的自動切換）。根據(jù)該原理，在無故障運行期間，兩個子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時，未發(fā)生故障的設(shè)備獨自接管過程控制。

為確保平穩(wěn)接管，必須通過中央控制器鏈路實現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會自動保留：

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過程映像內(nèi)容
• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時器、計數(shù)器、位存儲器等

這意味著，這兩個設(shè)備始終保持在新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時，這會帶來以下結(jié)果：

• 在無故障的運行期間，兩個模塊均處于激活狀態(tài)，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(jié)果進(jìn)行比較并提供給用戶以作為用于進(jìn)一步處理的統(tǒng)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(jìn)行輸出。
• 發(fā)生故障時（例如，兩個輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號，僅未受影響的模塊繼續(xù)運行。在線進(jìn)行修復(fù)之后，將再次對兩個模塊尋址。

同步

為了實現(xiàn)無反應(yīng)切換，需要對兩個子單元進(jìn)行同步。

S7-400H 遵循“時間驅(qū)動的同步”工作原理。

每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時，都會執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報警
• 更新用戶時間
• 通過通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過操作系統(tǒng)自動進(jìn)行的，可在編程階段將其忽略。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：

• 中央控制器的連接
• 中央處理單元
• 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(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)操作期間的自檢

完整的自檢分布在多個循環(huán)中。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實際控制器所承受的負(fù)荷不是很大。

組態(tài)、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(tài)

硬件組態(tài)時，用戶必須通過 HW Config 指定相互形成冗余的模塊。只需指定要在冗余模式下運行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問具有低地址的模塊。第二個地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程完全相同。與非冗余 I/O 之間的差別是塊庫中的兩個函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標(biāo)準(zhǔn)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(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508
• Cat1 至 Cat4，根據(jù) 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(jiān)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(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請求，還可以檢查 I/O 狀況。

若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。

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(tǒng)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(chuàng)建。

S7 F Systems 可選軟件包

編程安全相關(guān)的程序段時，需要使用可選軟件包“S7 F Systems”。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊。

對于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來 F 庫中的專用函數(shù)塊并進(jìn)行互連。使用 CFC 可以簡化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡了驗收測試。無需使用額外工具，程序員就可以完全專注于安全相關(guān)應(yīng)用程序。

• 用于串行通信連接的模塊，根據(jù)接口類型、協(xié)議和性能進(jìn)行定標(biāo)
• 具有不同物理傳輸特性的 4 個型號：
  • 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
• 支持的協(xié)議
  • Freeport：適用于通用通信的用戶可設(shè)置報文格式
  • 3964(R) 可提高傳輸可靠性
  • Modbus RTU 主站
  • Modbus RTU 從站
  • USS，通過指令實現(xiàn)

可通過通信模塊與外部通信伙伴連接以交換數(shù)據(jù)。由于有大量參數(shù)設(shè)置選項，可以針對通信伙伴靈活調(diào)整控制。
Modbus RTU 主站可為多 30 個 Modbus 從站創(chuàng)建一個 Modbus RTU 網(wǎng)絡(luò)。

可為您提供下列通訊模板：

• CM PtP RS232 BA；
  帶有 RS232 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 USS；9 針 Sub D 連接器，高 19.2 Kbit/s，1 KB 幀長度，2 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS232 HF；
  帶有 RS232 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 Modbus RTU；9 針 Sub D 連接器，高 115.2 Kbit/s，4 KB 幀長度，8 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS422/485 BA；
  帶有 RS422 和 RS485 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R) 和 USS；15 針 Sub D 插座，高 19.2 Kbit/s，1 KB 幀長度，2 KB 接收緩沖區(qū)
• CM PtP RS422/485 HF；
  帶有 RS422 和 RS485 接口的通信模塊，適用于協(xié)議 Freeport、3964(R)、USS 和 Modbus RTU；15 針 Sub D 插座，高 115.2 Kbit/s，4 KB 幀長度，8 KB 接收緩沖區(qū)

西門子S7-200網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)置和元件選擇

S7-200的端口是不隔離的，如果想使網(wǎng)絡(luò)隔離，應(yīng)考慮使用RS-485中繼器或者EM277。

注意：

●具有不同電位的互聯(lián)設(shè)備有可能導(dǎo)致不希望的電流流過連接電纜。

●這種不希望的電流可能導(dǎo)致通訊失敗或者設(shè)備損壞。

●要確保用通訊電纜連接的所有設(shè)備有相同的參考電位，或者彼此隔離，來避免產(chǎn)生這種不希望的電流。

為網(wǎng)絡(luò)確定通訊距離、通訊速率和電纜類型

網(wǎng)段的大長度取決于兩個因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設(shè)備是需要隔離。當(dāng)接地點之間的距離很遠(yuǎn)時，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機(jī)械的負(fù)載電流也能導(dǎo)致地電位的不同。

表1 網(wǎng)絡(luò)電纜的大長度

1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的大距離為50m。測量該距離時，從網(wǎng)段的第一個節(jié)點開始。到網(wǎng)段的后一個節(jié)點。

在網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器

RS-485中繼器為網(wǎng)段提供偏壓電阻和終端電阻。目的是為了：

●增加網(wǎng)絡(luò)的長度：在網(wǎng)絡(luò)中使用一個中繼器可以使網(wǎng)絡(luò)的通訊距離擴(kuò)展50m。如果使用兩個中繼器而且中間沒有其他節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)的通訊距離按照所使用的波特率擴(kuò)展一個網(wǎng)段的長度。在一個串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，多可以使用9個中繼器。但網(wǎng)絡(luò)的長度不能超過9600m.

●為網(wǎng)絡(luò)增加設(shè)備：在9600的波特率下。50米距離之內(nèi)，一個網(wǎng)段多可以連接32個設(shè)備，使用一個中繼器允許在網(wǎng)絡(luò)上增加32個設(shè)備。

●在不同的網(wǎng)段之間電隔離：如果不同的網(wǎng)段具有不同的地電位，將他們隔離會提高網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量。

一個中繼器在網(wǎng)絡(luò)中被算作網(wǎng)段的一個節(jié)點，但沒有被指定站地址。

                      圖1帶有中繼器的網(wǎng)絡(luò)

選擇網(wǎng)絡(luò)電纜

S7-200 網(wǎng)絡(luò)使用RS-485標(biāo)準(zhǔn)，是用雙絞線電纜。在一個網(wǎng)段上可以連接32個設(shè)備。

表2 網(wǎng)絡(luò)電纜的通用指標(biāo)