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西門子PLC編程單元CPU416F-2
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1)電源(PS)
電源模塊提供了機(jī)架和CPU內(nèi)部的供電電源,置于1號機(jī)架的位置。
(2)中央處理器(CPU)
CPU存儲并處理用戶程序,為模塊分配參數(shù),通過嵌入的MPI總線處理編程設(shè)備和PC、模塊、其它站點之間的通訊,并可以為進(jìn)行DP主站或從站操作裝配一個集成的DP接口。置于2號機(jī)架。
(3)接口模塊(IM)
接口模塊將各個機(jī)架連接在一起。不同型號的接口模塊可支持機(jī)架擴(kuò)展或PROFIBUS DP連接。置于3號機(jī)架,沒有接口模塊時,機(jī)架位置為空。
(4)信號模塊(SM)
通常稱為I/O(輸入/輸出)模塊。測量輸入信號并控制輸出設(shè)備。信號模塊可用于數(shù)字信號和模擬信號,還可用于進(jìn)行連接,如傳感器和啟動器的連接。
(5)功能模塊(FM)
用于進(jìn)行復(fù)雜的、重要的但獨立于CPU的過程,如:計算、位置控制和閉環(huán)控制。
(6)通訊處理器(CP)
模塊化的通訊處理器通過連接各個SIMATIC站點,如:工業(yè)以太網(wǎng),PROFIBUS或串行的點對點連接等。
后三個模塊在機(jī)架上可以任意放置,系統(tǒng)可以自動分配模塊的地址。
需要說明的是,每個機(jī)架最多只能安裝8個信號模塊、功能模塊或通訊模塊。如果系統(tǒng)任務(wù)超過了8個,則可以擴(kuò)展機(jī)架(每個帶CPU的中央機(jī)架可以擴(kuò)展3個機(jī)架)。 
   各個模塊的性能具體如下:
(1)電源模塊(PS)
電源模塊用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V AC電源。
    S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。高處理速度和確定性的響應(yīng)時間,縮短高速機(jī)械制造業(yè)設(shè)備控制的循環(huán)周期。
S7 - 400最好用于整體協(xié)調(diào)各種設(shè)備,控制低級別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來保證的。
在S7- 400的許多器件也可用于極端環(huán)境條件下的SIPLUS版本。
S7-400 的成功應(yīng)用如下:
汽車工業(yè)
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備制造包括定制的機(jī)械設(shè)備制造
倉儲系統(tǒng)
建筑工程
鋼鐵行業(yè)
發(fā)電和配電
造紙和印刷業(yè)
木工
紡織業(yè)
醫(yī)藥制品
食品和飲料行業(yè)
處理工程,例如水和廢水處理設(shè)施
化工和石化
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效益
由于采用各種級別的CPU,S7-400可以靈活擴(kuò)展升級;I/O能力幾乎是無限的。
強(qiáng)大的CPU允許集成新的功能,無需額外硬件投資,例如處理質(zhì)量數(shù)據(jù),用戶友好的診斷,到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。
可以以模塊化的方式構(gòu)建S7 - 400,有各種用于集中配置和分布式結(jié)構(gòu)的模塊,以實現(xiàn)處理備件方面的低成本。
在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置(在運(yùn)行中配置)。另外在工作時還可以刪除和插入信號模塊(熱插拔)。這使得很容易擴(kuò)展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時替換模塊。
項目的完整數(shù)據(jù)存儲包括CPU上的符號和注釋,簡化了服務(wù)和維護(hù)過程。
可以將安全技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自動化集成到一個單一的S7- 400控制器,可以通過S7- 400的冗余結(jié)構(gòu)增加設(shè)備的可用性。
S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本,例如:擴(kuò)展溫度范圍(-25+60°C)和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。
S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。
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設(shè)計和功能
模塊化
S7 - 400的一個重要特點是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口,允許多條通訊線路的高性能運(yùn)行。例如,把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù),一根總線用于高性能運(yùn)動控制,一根總線用于普通I / O現(xiàn)場總線通訊。
此外,也可以實現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況,可對S7 – 400進(jìn)行集中擴(kuò)展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實現(xiàn)分布式擴(kuò)展。如果需要,也可以使用通訊處理器(CP)。
設(shè)計
設(shè)計一個S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機(jī)架,電源,和中央處理單元。它可以以一個模塊化的方式安裝和擴(kuò)展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無風(fēng)扇的堅固設(shè)計。信號模塊可以熱插拔。一個多層面的模塊范圍可用于中央擴(kuò)展以及具有ET200的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡單配置。
在集中式擴(kuò)展中,額外安裝機(jī)架直接連接到中央控制器。
除了標(biāo)準(zhǔn)的安裝機(jī)架,也提供9槽和18槽鋁合金安裝機(jī)架。這些鋁機(jī)架可以很高地耐受不利環(huán)境條件,緊固耐用,重量輕25%左右。
多值計算
多值計算,也就是在一個S7- 400中央控制器中的幾個CPU的同時操作,為用戶提供不同的益處:
可通過多值計算共享的S7 - 400的整體性能。例如,在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中,如開環(huán)控制,可以將計算機(jī)或通訊分割和分配給不同的CPU每個CPU分配給自己的,用于此目的本地輸入/輸出。
有些任務(wù)也可以從每個多值計算方式中斷開,一個CPU處理關(guān)鍵時間的處理任務(wù),另一個處理非關(guān)鍵時間的任務(wù)。
在多值計算操作中,所有的CPU的運(yùn)行行為像一個CPU,也就是說,當(dāng)一個CPU進(jìn)入STOP狀態(tài),其他的也停止。幾個CPU的動作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外,CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過高速的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊機(jī)制。
數(shù)據(jù)/程序存儲器
從精細(xì)分級的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲區(qū)的大小。集成裝載存儲器(RAM)足以滿足中小型企業(yè)方案。對于大型程序,通過插入RAM或FEPROM存儲卡增大裝載內(nèi)存(64 KB到64 MB)。
特殊功能
S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能:
從工程工作站通過網(wǎng)絡(luò)更新固件實現(xiàn)更簡單和快速的升級
通過一個系統(tǒng)功能實現(xiàn)額外的寫保護(hù)(例如沒有從PC器件到CPU)
通過讀取存儲卡的序列號獲得保護(hù),因此,保證了程序只與特定的存儲卡一起運(yùn)行
集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)上訪問數(shù)據(jù)記錄,例如控制級PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊。

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