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7-400冗余控制器

1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號

2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)

的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行

在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。

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要通過“嚴(yán)格”的檢驗(yàn)程序，以可編程控制器（PLC）產(chǎn)品為例，在整個生產(chǎn)過程中針對該類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測節(jié)點(diǎn)就超過20個。視覺檢測是數(shù)字化工廠特有的質(zhì)量檢測方法，相機(jī)會拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像作比對，一點(diǎn)小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。對比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多。”
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■ 出現(xiàn)故障時(shí)，能夠無擾切換
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■ 自動事件同步
■ 高可用性通信
■ 冗余連接I/O 設(shè)備
S7-400標(biāo)準(zhǔn)控制器
S7-400 標(biāo)準(zhǔn)控制器
說明
有一系列從入門級CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量結(jié)構(gòu);多個CPU可以在一個多值計(jì)算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間，可縮短機(jī)器的循環(huán)周期。
不同的CPU具有不同性能，例如，工作存儲器，地址范圍，連接數(shù)量和執(zhí)行時(shí)間。十款款標(biāo)準(zhǔn)的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。
應(yīng)用
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(shí)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)
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
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(shí)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(shí)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(shí)替換模塊。
項(xiàng)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。
設(shè)計(jì)和功能
模塊化
S7 - 400的一個重要特點(diǎn)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(shí)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(shí)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(jì)
設(shè)計(jì)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(jiān)固設(shè)計(jì)。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(jì)算
多值計(jì)算，也就是在一個S7- 400中央控制器中的幾個CPU的同時(shí)操作，為用戶提供不同的益處：
可通過多值計(jì)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(jì)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(jì)算方式中斷開，一個CPU處理關(guān)鍵時(shí)間的處理任務(wù)，另一個處理非關(guān)鍵時(shí)間的任務(wù)。
在多值計(jì)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(shí)現(xiàn)更簡單和快速的升級
通過一個系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫保護(hù)（例如沒有從PC器件下載到CPU）
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。
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。
S7-400 信號模塊
SIMATIC S7-400 信號模塊
描述
信號模塊是控制器進(jìn)行過程操作的接口。許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項(xiàng)任務(wù)的要求，準(zhǔn)確提供輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)量、電壓和電流范圍、電絕緣、診斷和警報(bào)功能等方面都存在著差別。S7-400 信號模塊不僅是能夠在中央機(jī)架擴(kuò)展，而且可以通過 PROFIBUS DP 連接到 S7-400 中央控制器。支持熱插拔，這使更換模塊變得極其簡單。
設(shè)計(jì)和功能
安裝簡便
通過前連接器連接傳感器/執(zhí)行器。更換模塊后，只需將前連接器插入相同類型的新模塊中，并保留原來的布線。前連接器帶自動編碼功能可避免發(fā)生錯誤。S7-400 也可以檢測前連接器是否已插入。
快速連接
SIMATIC TOP 連接使連接變得更加簡單、快速。可使用預(yù)先裝配的帶有單個電纜芯的前連接器，和帶有前連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統(tǒng)。
高組裝密度
模塊中為數(shù)眾多的通道實(shí)現(xiàn)了節(jié)省空間的設(shè)計(jì)。例如，可使用帶有 16 至 32 個數(shù)字通道和 8 至 16 個模擬通道的模塊。
簡單參數(shù)設(shè)置
使用 STEP 7 對這些模塊進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置，并且不需要進(jìn)行不便的轉(zhuǎn)換設(shè)置。數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會自動傳輸?shù)饺履K，避免發(fā)生任何設(shè)置錯誤。使用新模塊時(shí)，無需進(jìn)行軟件升級?？筛鶕?jù)需要復(fù)制組態(tài)信息，例如用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器。
診斷、中斷
許多模塊還會監(jiān)控信號采集（診斷）和從過程（過程中斷，例如邊沿檢測）中傳回的信號。這樣便可對過程中出現(xiàn)的錯誤（例如斷線或短路）以及任何過程事件（例如數(shù)字量輸入時(shí)的上升沿或下降沿）立刻做出反應(yīng)。使用 STEP 7，即可輕松對控制器的響應(yīng)進(jìn)行編程。在數(shù)字量輸入模塊上，每個模塊可以觸發(fā)多次中斷。
S7-400 功能模板
功能模板
描述：
多種S7-400 系列 功能模板可以進(jìn)行模塊定制來滿足最多變的任務(wù)。
除了帶有集成功能和接口的 CPU，還有豐富的采用 S7-400 設(shè)計(jì)的特殊模塊供技術(shù)使用。
應(yīng)用范圍
木材、玻璃、石料和金屬加工
包裝機(jī)械
印刷
一般機(jī)器制造
機(jī)床
紡織機(jī)
橡膠和塑料行業(yè)
工廠
效益
高等級的精度和動態(tài)響應(yīng)
帶有豐富功能的專用和通用模塊
不涉及 CPU，因?yàn)楣δ鼙４嬖诿總€模塊的固件里
快速的響應(yīng)時(shí)間（確定性的動態(tài)響應(yīng)）
使用組態(tài)工具進(jìn)行工程組態(tài)，集成到 STEP 7 中
設(shè)計(jì)和功能
功能模塊是能夠執(zhí)行技術(shù)任務(wù)并因此降低 CPU 負(fù)荷的智能模塊。它們可以使用在需要高等級的精度和動態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用中。
S7-400 通訊處理器

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