S7-400
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力，并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能，可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，用戶操作十分方便，因此成為中端到高端性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。
SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：
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汽車工業(yè)，如裝配線
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機(jī)械設(shè)備制造，包括專用機(jī)械設(shè)備制造
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倉儲(chǔ)技術(shù)
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鋼鐵工業(yè)
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樓宇管理系統(tǒng)
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發(fā)電和配電
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造紙和印刷領(lǐng)域
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木材加工
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食品和飲料領(lǐng)域
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過程工程，如水務(wù)和污水處理
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化工和石化領(lǐng)域
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儀表和控制
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包裝機(jī)械
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制藥工業(yè)
由于具有多種性能等級(jí)的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動(dòng)化任務(wù)。
任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展，成本不會(huì)很高。
SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：
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具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有極高的工業(yè)適用性。
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可以帶電連接和斷開各模塊。
S7-400H
在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中，設(shè)備停機(jī)會(huì)產(chǎn)生極高的成本。此時(shí)，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。
容錯(cuò)型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí)，也能繼續(xù)運(yùn)行。通過以這種方式實(shí)現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：
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控制器發(fā)生故障后重啟會(huì)產(chǎn)生很高費(fèi)用的過程（通常在過程工業(yè)中）。
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停產(chǎn)的代價(jià)十分高昂的過程。
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涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。
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無人監(jiān)視的應(yīng)用
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涉及較少維護(hù)人員的應(yīng)用
訂貨數(shù)據(jù)
關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請(qǐng)參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。
S7-400F/FH
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對(duì)立即停機(jī)不會(huì)給人員或環(huán)境帶來危險(xiǎn)的過程進(jìn)行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì)：
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S7-400F：
故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產(chǎn)過程會(huì)切換到安全狀態(tài)并中斷。
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S7-400FH：
故障安全和高可用性自動(dòng)化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產(chǎn)過程。
通過另外使用標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以建立一個(gè)全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉?biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。
SIMATIC S7-400 有多個(gè)型號(hào)：
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S7-400：
中、高端性能的功能強(qiáng)大的 PLC，具有模塊化結(jié)構(gòu)和免風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。
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S7-400H：
采用冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于故障安全型應(yīng)用。
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S7-400F/FH：
采用冗余設(shè)計(jì)的故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)，也具備高可用性。
S7-400
S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。
系統(tǒng)包含下列組件：
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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。
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CPU：
配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范圍。根據(jù)具體型號(hào)，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，最多可以連接 125 個(gè)PROFIBUS DP 從站。可以將最多 256 個(gè) PROFINET IO 設(shè)備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理極大型的配置。此外，在一個(gè)中央控制器中的多重計(jì)算模式下，多個(gè) CPU 可以協(xié)同工作以提高性能。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應(yīng)時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)較短機(jī)器循環(huán)時(shí)間。
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用于數(shù)字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)
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通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點(diǎn)連接
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功能模塊 (FM)：
用于完成計(jì)數(shù)、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務(wù)的專業(yè)模塊。
根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：
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接口模塊 (IM)：
用于連接中央控制器和擴(kuò)展單元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可帶有最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元運(yùn)行。
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SIMATIC S5 模塊：
在相關(guān) SIMATIC S5 擴(kuò)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(kuò)展
若用戶需要在應(yīng)用中使用一個(gè)以上中央控制器時(shí)，則可以對(duì) S7-400 進(jìn)行擴(kuò)展：
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最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元：
可將最多 21 個(gè)擴(kuò)展單元 (EU) 連接到中央控制器 (CC)。
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接口模塊 (IM) 的連接：
通過發(fā)送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發(fā)送 IM 插到 CC 中，相關(guān)的接收 IM 插到下游 EU 中可將最多 6 個(gè)發(fā)送 IM 插到 CC 中（其中最多 2 個(gè)帶 5-V 電源），并可將最多 1 個(gè) IM 插到 EU 中。每個(gè)發(fā)送 IM 均有 2 個(gè)接口，每個(gè)接口用于連接 1 條線路?？蓪⒆疃?4 個(gè) EU（不帶 5-V 電源）或 1 個(gè) EU（帶 5-V 電源）連接到發(fā)送 IM 的每個(gè)接口。
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電源模塊的固定插槽：
必須始終將電源模塊插在 CC 和 EU 中的最左側(cè)。
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通過 C 總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換受限制：
通過 C 總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換只能在 CC 和 6 個(gè) EU（EU 1 至 EU 6）之間進(jìn)行。
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集中擴(kuò)展：
建議用于小型配置和機(jī)器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
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CC 和最后一個(gè) EU 之間的最大線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
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通過 EU 進(jìn)行分布式擴(kuò)展：
建議在面積很大工廠內(nèi)采用，其中，多個(gè) EU 位于各個(gè)位置?？梢允褂?S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
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CC 和最后一個(gè) EU 之間的最大線路距離：對(duì)于 S7 EU，約 100 m；對(duì)于 S5 EU 約 600 m。
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注意 將 S5 擴(kuò)展單元分布式連接到：
IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可將以下S5 EU 連接到 S7-400：
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EG 183U
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EG 185U
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EG 186U
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ER 701-2
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ER 701-3
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連接類型
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最大（總）電纜長(zhǎng)度
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本地鏈路，具有 5-V 電源，通過 IM 460-1 和 IM 461-1 實(shí)現(xiàn)
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1.5 m
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本地鏈路，無 5-V 電源，通過 IM 460-0 和 IM 461-0 實(shí)現(xiàn)
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5 m
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遠(yuǎn)程鏈路，通過 IM 460-3 和 IM 461-3 實(shí)現(xiàn)
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102.25 m
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遠(yuǎn)程鏈路，通過 IM 460-4 和 IM 461-4 實(shí)現(xiàn)
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605 m
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ET 200 的分布式擴(kuò)展：
建議用于面積很大的工廠。通過 CPU 的 PROFIBUS DP 接口，可以連接含有最多 125 個(gè)總線節(jié)點(diǎn)的總線。CC 與總線上最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最大距離：23 km（使用光纜）。
S7-400 通信
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項(xiàng)：
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組合了多點(diǎn)接口和 DP 主站，集成在所有CPU 中：
用于同時(shí)連接編程器/PC、HMI 系統(tǒng)、S7-200 和 S7-300 系統(tǒng)以及其它 S7-400 系統(tǒng)。
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附加 PROFIBUS DP 接口，集成在多個(gè) CPU 中，用于經(jīng)濟(jì)實(shí)用連接分布式 I/O 系統(tǒng)（例如，ET 200）。
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PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口，用于連接到分布式 I/O 系統(tǒng)或與其它控制器和 PC 系統(tǒng)通信。
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通信處理器，用于連接到 PROFIBUS 總線系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)。
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通信處理器，用于功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
通過 PROFIBUS DP 進(jìn)行過程通信
通過 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口（可選），可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。
以下設(shè)備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進(jìn)行連接：
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SIMATIC S7-400（CPU、CP 443-5）
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SIMATIC S7-300 （CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5）
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SIMATIC C7（通過配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通過 PROFIBUS DP CP）
雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但它們僅使用也部分通過PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG 和 OP 功能。
以下設(shè)備可作為從站連接：
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分布式 I/O 設(shè)備，例如ET 200
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現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
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SIMATIC S7-200、S7-300
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C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP
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SIMATIC S7-400（僅通過 CP 443-5）
通過多點(diǎn)接口 (MPI) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
多點(diǎn)接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于：
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編程和參數(shù)設(shè)置
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HMI
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建立涉及對(duì)等通信伙伴的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
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可選擇的連接選項(xiàng)：
MPI 可以實(shí)現(xiàn)最多 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)連接：
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編程器/PC
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HMI 系統(tǒng)
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S7-200（作為從站）
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S7-300
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S7-400
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C7
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內(nèi)部通信總線（C 總線）；
通過 S7-400 的 C 總線以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口，可以尋址帶有 C 總線接口的通信處理器和功能模塊。這樣就可以從編程器直接訪問 C 總線上連接的模塊。通過接口模塊，可將最多 6 個(gè)擴(kuò)展單元連接到 C 總線。
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MPI 的性能數(shù)據(jù)：
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最多 32 個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)
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數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 12 Mbps
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靈活的安裝選件：
使用性能可靠的組件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”產(chǎn)品系列中的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器 (12 Mbps)。
可通過組件實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整以滿足具體要求。例如，任意兩個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)之間最多可以串入 9 個(gè)中繼器以連接更大距離。
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DP 主站：
也可將 S7-400 的 MPI 配置為 DP 主站。隨后可以連接最多 32 個(gè)最大傳輸速率為 12 Mbps 的 DP 從站。從而保留編程功能和人機(jī)界面功能。
通過 CP 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信（點(diǎn)到點(diǎn)）
通過 CP 441 通信處理器，可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
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可連接各種設(shè)備，例如：
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PC
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SIMATIC S5/S7
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工業(yè) PC
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其它廠商的 PLC
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掃描儀、條形碼閱讀器、識(shí)別系統(tǒng)
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機(jī)械手控制裝置
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打印機(jī)
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可變接口：
通過可更換的接口模塊，可以使用不同傳輸介質(zhì)進(jìn)行通信：
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20 mA (TTY)
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RS 232C (V.24)
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RS 422/485
通過 CP（PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
通過 CP 443-x 通信處理器，可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
例如包括：
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SIMATIC S7-200（通過 PROFIBUS）
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SIMATIC S7-300
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SIMATIC S7-400
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SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
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編程設(shè)備
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PC
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SIMATIC HMI 人機(jī)界面系統(tǒng)
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數(shù)控裝置
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機(jī)械手控制裝置
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工業(yè) PC
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驅(qū)動(dòng)控制裝置
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其它廠商的設(shè)備
S7-400H
SIMATIC S7-400H 包括以下組件：
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2 個(gè)中央控制器：
2 個(gè)單獨(dú)的 UR1/UR2 中央控制器，或一個(gè)分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個(gè)區(qū)域。
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每個(gè)中央控制器有兩個(gè)同步模塊，用于通過光纜連接兩個(gè)設(shè)備。
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每個(gè)中央控制器 1 個(gè) CPU 412-5H、1 個(gè) CPU 414-5H、1 個(gè) CPU 416-5H 或 1 個(gè) CPU 417-5H。
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中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
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UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備。
中央功能采用冗余設(shè)計(jì)?？蓪?I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。
通?？捎玫?I/O（單側(cè)配置）
在單側(cè)配置中，I/O 模塊具有單通道設(shè)計(jì)，僅由兩個(gè)中央控制器中的一個(gè)來尋址。單側(cè) I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴(kuò)展單元/分布式 I/O 設(shè)備中。
在 I/O 尋址設(shè)備工作正常的情況下，從單側(cè)讀入的信息始終提供給兩個(gè)中央控制器。發(fā)生故障時(shí)，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
單側(cè)配置用于：
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不需要很高可用性的工廠部分。
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連接基于用戶程序的冗余I/O。此時(shí)，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)稱設(shè)置。
高可用性（切換式配置）
在切換式配置中，I/O 模塊采用單通道設(shè)計(jì)，但它們將由兩個(gè)中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中。
通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模塊以冗余方式成對(duì)配置。使用冗余 I/O 可以實(shí)現(xiàn)最高程度的可用性，因?yàn)橥ㄟ^這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號(hào)模塊出現(xiàn)故障。
可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)以下配置：
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單側(cè) DP 從站采中采用冗余 I/O
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切換式 DP 從站采用冗余 I/O
適宜的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類型和設(shè)計(jì)形式（例如，均為集中式或均為分布式）。不對(duì)插槽進(jìn)行規(guī)定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊，請(qǐng)咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關(guān)手冊(cè)。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用：
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切換式冗余配置：
可以雙重連接 FM/CP 以將 ET 200M 或一個(gè)交換式 ET 200M 分離。
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雙通道冗余配置：
可將 FM/CP 插到兩個(gè)子單元中或插到與子單元相連的擴(kuò)展單元中（參見單側(cè)配置）。
此時(shí)可以不同方式實(shí)現(xiàn)模塊冗余：
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由用戶編程：
在功能模塊和 SIMATIC 通信處理器上，通?？捎捎脩魧?duì)冗余功能進(jìn)行編程。將會(huì)確定主動(dòng)模塊并檢測(cè)可能的故障以執(zhí)行切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個(gè) CPU 的程序一致。
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由操作系統(tǒng)直接提供支持。
對(duì)于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統(tǒng)直接支持冗余。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見“通信”下面的內(nèi)容。
S7-400F/FH
故障安全型 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)需求進(jìn)行不同配置：
單通道、單側(cè) I/O，用于 S7-400F
工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯(cuò)。需要下列部件：
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1 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
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1 條 PROFIBUS DP 總線。
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帶有 IM 153-2 的 ET 200M。
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故障安全信號(hào)模塊，采用非冗余設(shè)計(jì)。
發(fā)生故障時(shí)，I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
單通道、切換式 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)需要有容錯(cuò)功能。需要下列部件：
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2 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
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2 條 PROFIBUS DP 總線。
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1 個(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2（冗余）。
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故障安全信號(hào)模塊，采用非冗余設(shè)計(jì)。
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí)，I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
冗余、切換式 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需要容錯(cuò)功能。需要下列部件：
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2 個(gè) CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
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2 條 PROFIBUS DP 總線。
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2 個(gè) ET 200M，帶 2 個(gè) IM 153-2（冗余）。
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故障安全信號(hào)模塊，冗余設(shè)計(jì)。
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí)，控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)中，也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊。這些設(shè)備不能與故障安全模塊在同一個(gè) ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關(guān)通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)的。通過專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe，可在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳輸與安全功能相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。無需附加的硬件組件，如專用安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可作為經(jīng)過認(rèn)證的軟件塊裝載到 CPU 中。
帶有隔離模塊的安全等級(jí)
在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)：
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可以使用銅質(zhì)總線電纜來建立 PROFIBUS DP 總線。沒有必要使用光纖電纜。
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每個(gè) IM 153-x 都可以使用。
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在一個(gè) ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信號(hào)模塊和 S7-300 標(biāo)準(zhǔn)模塊。
若需要取得安全等級(jí) SIL 2，則無需使用隔離模塊。
