S7-400系列PLC的硬件组成

2017-03-01

S7-400系列PLC的硬件组成

模块的尺寸为25(宽)×290(高)×210(深)mm。

电源CPUI/O模块

机架图2-18 S7-400模块式PLC图2-15 S7-400 PLC

CCP

SCP

U IIIIIIMMMMMM123456

EUI/O

…

EUI/OI

MII/OCP, FMM…

集中式扩展方式适用于小型配置或一个控制柜中的系统。CC和EU的最大距离为1.5m(带5V电源)或3m(不带5V电源)。分布式扩展适用于分布范围广的场合，CC与最后一个EU的最大距离为100m(S7 EU)或600m(S5 EU)。

用ET 200分布式I/O可以进行远程扩展，用于分布范围很广的系统。通过CPU中的PROFIBUS-DP接口，最多连接125个总线节点。使用光缆时CC和最后一个节点的距离为23km。 …IMII/OCP, FMMI/OIMI/OIM

S7-400的特点

(1)运行速度高，S7 416执行一条二进制指令只要0.08s。

(2)存储器容量大，例如CPU 417-4的RAM可以扩展到16MB，装载存储器(FEPROM或RAM)可以扩展到64MB。

(3)I/O扩展功能强，可以扩展21个机架，S7 417-4最多可以扩展262144个数字量I/O点和16384个模拟量I/O。

(4)有极强的通信能力，集成的MPI能建立最多32个站的简单网络。大多数CPU集成有PROFIBUS-DP主站接口，用来建立高速的分布式系统, 通信速率最高12M bit/s。

(7)集成的HMI服务，只需要为HMI服务定义源和目的地址，自动传送信息。

机架与接口模块

(1)通用机架UR1/UR2

(2)中央机架，CR2是18槽,一个电源模块和两个CPU模块。 CR3是4槽的中央机架，有I/O总线和通信总线。

图机架与总线

(3)扩展机架ER1/ER2

ER1和ER2是扩展机架，分别有18槽和9槽，只有I/O总线。

(4)UR2-H机架

UR2-H机架用于在一个机架上配置一个完整的S7-400H冗余系

统，每个均有自己的I/O。两个电源模块和两个冗余CPU模块。 2.5.3 S7-400的通信功能

MPI、PROFIBUS-DP、工业以太网或AS-i现场总线，周期性自动交换I/O模块的数据。或基于事件驱动，由用户程序块调用。 2.5.4 冗余设计的容错自动化系统S7-400H

Rack 0

Rack 1

ET 200M

PROFIBUS-DP

冗余控制系统

S7 Software Redundancy(软件冗余性)可选软件在S7-300和S7-400标准系统上运行。生产过程出现故障时，在几秒内切换到替代系统。

S7-400H主要器件都是双重的：CPU、电源模块以及连接两个CPU的硬件„„

使用分为两个区(每个区9个槽)的机架UR2H，或两个独立的UR1/UR2。CPU 414-4H或CPU 417-4H，一块PS 407电源模块。同步子模块用于连接两个CPU，由光缆互连。

每个CC上有S7 I/O模块，也可以有扩展机架或ET 200M分布式I/O。中央功能总是冗余配置的，I/O模块可以是常规配置、切换型配置或冗余配置。可以采用冗余供电的方式。

S7-400H可以使用系统总线或点对点通信，支持PROFIBUS或工业以太网的容错通信。

3.S7-400H冗余控制PLC的工作原理

S7-400H采用“热备用”模式的主动冗余原理，在发生故障时，无扰动地自动切换。

两个控制器使用相同的用户程序，接收相同的数据，两个控制器同步地更新内容，任意一个子系统有故障时，另一个承担全部控制任务。

安全型自动化系统S7-400F/FH

(1)S7-400F：安全型自动化系统，出现故障时转为安全状态，并执行中断。

(2)S7-400FH：安全及容错自动化系统，如果系统出现故障，生产过程能继续执行。

S7-400F/FH使用标准模块和安全型模块，整个工厂用相同的标准工具软件来配置和编程。

PRFISafe PROFIBUS规范允许安全型功能的数据和标准报文帧一起传送。

多CPU处理

S7-400中央机架上最多4个具有多CPU处理能力的CPU同时运行。这些CPU自动地、同步地变换其运行模式。

适用场合：程序太长，存储空间不够，系统可以分。通过通信总线，CPU彼此互连。

输入/输出模块

S7-400的信号模块地址是在STEP 7中自动生成的。用户可以修改。

S7-400的模拟量模块起始地址从512开始，同类模块的地址按顺序连续排列。

表2-5 模块地址举例

表2-6 S7-300与S7-400性能比较接近的功能模块

ET 200分布式I/O

基于PROFIBUS-DP现场总线的分布式I/O。I/O传送信号到CPU只需ms级。

只需要很小的空间，能在非常严酷的环境(例如酷热、严寒、强压、潮湿或多粉尘)中使用。

(1)电机启动器：异步电机的单向或可逆启动，7.5kW，最大电流40A，一个站可以带6个电机启动器。 (2)气动系统：ET 200X用于阀门控制。 (3)变频器

(4)智能传感器：光电式编码器或光电开关等与使用ET 200S进行通信。

(5)安全技术：在冗余设计的容错控制系统或安全自动化系统中使用。包括紧急断开开关，安全门的监控以及众多与安全有关的电路。

有ET 200S故障防止模块、故障防止CPU和PROFISafe协议。

ET 200的分类

(1) ET 200S是分布式I/O系统。

(2) ET 200M是模块化的分布式I/O，采用S7-300全系列模块，最多8个模块。

ET 200M户外型温度范围-25C到+60C。 (3) ET 200is是本质安全系统，适用于有爆炸危险的区域。 (4) ET 200X：IP65/67的分布式I/O，相当于CPU 314，可用于有粉末和水流喷溅的场合。

(5) ET 200eco是经济实用的I/O，IP67。 (6) ET 200R适用于机器人，能抗焊接火花的飞溅。

(7) ET 200L是小巧经济的分布式I/O，像明信片大小的I/O模块。

(8) ET 200B：整体式的一体化分布式I/O。

S7-400系列PLC的硬件组成

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