上海诗幕自动化设备有限公司
西门子1M字节内存卡6ES79521KK000AA0 质量保障
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产品描述

系列S7-400 是否进口 产品认证CE 结构形式:模块 安装方式:现场安装 功能:PLC/CPU 品牌西门子
介绍了针对西门子S7-300/400系统供电设计的一般原则,详细介绍了针对CPU电源、机架电源、模块工作电源、传感器电源的设计原则,给出了详细的处理措施,另外还对S7-300/400 110模块的接线的一些注意事项进行了汇总,希望通过本文档,能给用户以工程实施的帮助和。
工业现场严重的干扰,会通过工控机电源对工控系统造成严重危害,供电系统设计的好坏直接影响到控制系统的可靠性。对于应用PLC的工控系统,在设计供电系统时应考虑下列因素:供电与接地系统的合理设计;电源系统的抗干扰性;外部设备失电时不应影响P LC的供电,控制系统不允许断电的场合供电电源的冗余等.西门子S7-300/400系列可编程控制器是为工业控制设计的,对于S7-300/400来说,电源系统一般会设计到三种电源类型:CPU电源,模块工作电源,传感器电源,如何合理布局三种电源对系统的工作稳定性至关重要,合理的电源设计才能保证整个系统的可靠.
介绍了针对西门子S7-300/400系列可编程控制器的抗干扰措施,从系统设计阶段(包括硬件和软件方面)及系统安装阶段详细分析了抗干扰措施的方法和步骤,希望能给使用S7-300/400系列可编程控制器用户入门。
西门子S7-300/400系列可编程控制器是为工业控制设计的,在设计和制造过程中SIEMENS采取了多层次抗干扰措施,使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳定性和可靠性很高,S7-300/400平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算机技术的发展,S7-300/400的功能也越来越强,使用越来越方便,因此在工业控制系统中使用日益广泛。但是,产品的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提,还必须在设计和安装S7-300/400系统过程中采用相应的措施,才能保证系统可靠工作.在S7-300/400使用现场的情况往往比较复杂,常常存在各种不同配电、控制及驱动设备,各个设备之间控制电缆的铺设也很接近,这就造成了干扰的产生。电网的波动、大功率用电设备电缆线及其本身产生的电磁斜波,另外一些自然环境如闪电等都会对S7-300/400的正常工作造成影响。
PLC容量的选择步骤与原则PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。   (一)I/O点数的选择PLC平均的I/O点的价格还比较高,因此应该合理选用PLC的I/O点的数量,在控制要求的前提下力争使用的I/O点少,但必须留有一定的裕量。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出的实际需要,再加上10%~15%的裕量来确定。   (二)存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC的功能有关,而且还与功能实现的、程序编写水平有关。一个有的程序员和一个初学者,在完成同一复杂功能时,其程序量可能相差25%之多,所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。   PLC的I/O点数的多少,在很大程序上反映了PLC的功能要求,因此可在I/O点数确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加20%~30%的裕量。存储容量(字节)=开关量I/O点数×10+模拟量I/O通道数×100另外,在存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选择。
为了实现Step 7与 CPU的通讯,先要确保CP443-1与安装了Step 7的电脑之间的物理连接。
打开“SIAMATIC Manager” > “Options” > “Set PG/PC Interface…”可以将PG/PC接口设置成ISO Ind Ethernet 方式。如果使用的电脑安装了1613网卡,可以将PG/PC接口设置为1613的ISO通讯方式,如果使用的电脑中只装有普通的网卡,就选择普通网卡的ISO的通讯方式,如下图:本实验中选择的是Broadcom的普通以太网卡连接作为PG/PC物理通讯接口。
电源模块 (PS):用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。
CPU:配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号,这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口,多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理大型的配置。此外,在一个控制器中的多重计算模式下,多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间,可实现较短机器循环时间。
用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)
通信处理器 (CP),例如,用于总线连接和端到点连接
功能模块 (FM):用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。
根据具体要求,也可使用下列模块:
接口模块 (IM):用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的控制器可带有多 21 个扩展单元运行。
SIMATIC S5 模块:在相关 SIMATIC S5 扩展单元中,可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外,在 S5 EU 或者直接在 CC 中(使用适配器)都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。
若用户需要在应用中使用一个以上控制器时,则可以对 S7-400 进行扩展:
多 21 个扩展单元:可将多 21 个扩展单元 (EU) 连接到控制器 (CC)。
接口模块 (IM) 的连接:通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中,相关的接收 IM 插到下游 EU 中可将多 6 个发送 IM 插到 CC 中(其中多 2 个带 5-V 电源),并可将多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送 IM 均有 2 个接口,每个接口用于连接 1 条线路。可将多 4 个 EU(不带 5-V 电源)或 1 个 EU(带 5-V 电源)连接到发送 IM 的每个接口。
电源模块的固定插槽:必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的左侧。
通过 C 总线进行的数据交换受限制:通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU(EU 1 至 EU 6)之间进行。
集中扩展:建议用于小型配置和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。
CC 和一个 EU 之间的线路距离:1.5 m(带 5 V 电源)、3 m(不带 5 V 电源)。
通过 EU 进行分布式扩展:建议在面积很大工厂内采用,其中,多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
CC 和一个 EU 之间的线路距离:对于 S7 EU,约 100 m;对于 S5 EU 约 600 m。
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每个控制器两个同步 模块 ,用于通过光缆连接两个设备。 每个控制器 1 个 CPU 412-3H、1 个 CPU 414-4H 或 1 个 CPU 417-4H。 控制器中具有 S7-400 I/O 模块 。 UR1/UR2/ER1/ER2 扩展单元和/或带有I/O 模块 的 ET 200M 分布式 I/O 设备。 重要的功能始终采用冗余型设计。 I/O可以组态为常规可用性型和switched型。 常规可用I/O(单边组态) 在单边组态中,I/O 模块 为单通道设计,仅能由两个控制器中的一个来寻址。单边I/O 模块 可以插接 一个控制器和/或 扩展单元/分布式I/O设备 . 在I/O寻址设备工作正常的情况下,从单边读入的信息始终可以被两个控制器使用。在出现故障的情况下,受到影响的控制器的I/O 模块 将会停止工作。 单边组态用于: 不需要很高可用性的工厂部分。 连接基于用户程序的冗余 I/O。此时,系统必须具有一种对称设计。 增加可用性(倒换型配置) 在switched组态中,I/O 模块 为单通道设计,但是其寻址工作是由两个控制器通过冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O 模块 仅能插接 一个ET 200M分布式I/O设备 . 至控制器的连接通过PROFIBUS DP实现。此时,switched ET 200M连接至两个子单元上。 I/O 的冗余性 3.1版以及更高版本的操作系统均支持冗余I/O。 冗余 I/O 模块 以冗余方式成对配置。使用冗余I/O可以实现可用性的大化,因为这种工作模式能够容忍一个CPU、PROFIBUS或者信号 模块 出现故障。 配置选项 可进行下列配置: 针对单侧 DP 从站采用冗余 I/O 针对切换式 DP 从站采用冗余 I/O 适宜的 I/O 模块 彼此冗余的 模块 的类型必须相同,且采用相同的设计(例如,均为集中式或者均为分布式)。插槽不强制规定。不过,出于可用性原因,建议在不同的站中使用。关于可以使用哪些 模块 ,请咨询用户支持部门或者参考相关手册。 FM 和 CP 的冗余 这两种不同的组态都可以以冗余方式使用功能 模块 (FM)和通信处理机(CP): 切换冗余设计: 功能 模块 (FM)/通信处理机(CP)可以成双地连接至单个ET 200M或者一个switched ET 200M。 双通道冗余设计: 功能 模块 (FM)/通信处理机(CP)可以插接两个子单元或者子单元所连接的扩展单元(参见单边组态)
此时可以不同方式取得 模块 的冗余性: 由用户编程: 在功能 模块 和SIMATIC通信处理机上,总体上说,用户可以对其冗余功能进行编程。识别出主动 模块 ,当检测到可能出现故障时启动切换操作。所需要的程序与用于配有冗余FM/CP的单个CPU的程序相一致: 由操作系统直接支持。 对于SIMATIC NET-CP 443-1,冗余由操作系统直接支持。详细信息,参见下面的“通信”。 S7-400 F/FH 故障安全型 S7-400 F/FH自动化系统可以根据需求进行不同的组态: S7-400 F的单通道单侧I/O 工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件: 1 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 许可证。 1 PROFIBUS DP 连接线。 ET 200M,配有IM 153-2。 故障安全信号 模块 ,非冗余型。 在发生故障的情况下,I/O不可用。故障安全信号 模块 为被动型。 单通道switched I/O,用于 S7-400 FH 工厂需要使用故障安全型控制器。对于 CPU 需要容错
需要下列部件: 2 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 许可证。 2 根 PROFIBUS DP 连接线。 1 个 ET 200M ,带 2 个 IM 153-2 (冗余)。 故障安全信号 模块 ,非冗余型。 在CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线出现故障的情况下,控制器仍然保持可用状态。在故障安全信号 模块 或者ET 200M出现故障的情况下,I/O不再可以使用。故障安全信号 模块 为被动型。 冗余switched I/O,用于 S7-400 FH 工厂需要使用故障安全型控制器。在CPU侧和I/O侧,必须实现容错功能。需要下列部件: 2 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 许可证。 2 根 PROFIBUS DP 连接线。 2 个 ET 200M ,带 2 个 IM 153-2 (冗余)。 故障安全信号 模块 ,冗余型。 CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线、故障安全信号 模块 或者ET 200M出现故障的情况下,控制器仍然保持可用状态
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技术规范
商品编号6ES7417-5HT06-0AB0CPU417-5H PN/DP,32MB,用于 S7-400H/F/FH一般信息 产品名称CPU 417-5H PN/DP硬件产品型号1固件版本V6.0工程组态方式 ● 编程软件包STEP 7 V5.5 SP2(带 HF1)及以上版本CiR - 在 RUN 模式下组态 CiR 同步时间,基本负载60 msCiR 同步时间,每个 I/O字节从站的时间0 μs电源电压 额定值 (DC)● 24 VDC-;通过系统电源供电输入电流 从背板总线 5 VDC,典型值1.6 A从背板总线 5 VDC, 值1.9 A从背板总线 24 VDC, 值150 mA;每个 DP 接口 150 mA从接口 5 V DC, 90 mA;在每个 DP 接口处功耗 功耗,典型值7.5 W存储器 存储器类型其它工作存储器 ● 集成32 MB● 集成(用于程序)16 MB● 集成(用于数据)16 MB● 可扩展-装载存储器 ● 可扩展 FEPROM√;带存储卡(FLASH)● 可扩展 FEPROM, 64 MB● 集成 RAM, 1 MB● 可扩展 RAM√● 可扩展 RAM, 64 MB后备 ● 提供√● 带电池√;所有数据● 无电池-电池 后备电池 ● 备份电流,典型值180 μA;在 40°C 温度下有效● 后备电流, 1,000 μA● 后备时间,长模块数据手册中提供了条件和影响因素● CPU 外部备份电压进给5 V DC 到 15 V DCPU 处理时间 位操作时,典型值7.5 ns字操作时,典型值7.5 ns**数运算时,典型值7.5 ns浮点数运算时,典型值15 nsCPU 块 DB ● 数量16,000;数值范围:1 - 16000● 大小64 KBFB ● 数量8,000;数值范围:0 - 7999● 大小64 KBFC ● 数量8,000;数值范围:0 - 7999● 大小64 KBOB ● 数量见“指令表”● 大小64 KB● 空循环 OB 的数量1; OB 1● 时间报警 OB 的数量8; OB 10-17● 延时报警 OB 的数量4; OB 20-23● 循环中断 OB 数9; OB 30-38● 过程报警 OB 的数量8; OB 40-47● DPV1 报警 OB 的数量3; OB 55-57● 启动 OB 的数量2; OB 100, 102● 异步错误 OB 的数量9; OB 80-88● 同步错误 OB 的数量2; OB 121, 122嵌套深度 ● 每个优先级24● 在一个错误 OB 中附加2计数器、定时器及其保持性 S7 计数器 ● 数量2 048保持性 — 可调节√— 下限0— 上限2 047— 预置Z 0 - Z 7计数范围 — 下限0— 上限999IEC 计数器 ● 数量不限(只取决于 RAM 容量)S7 定时器 ● 数量2 048保持性 — 可调节√— 下限0— 上限2 047— 预置无保持定时器时间范围 — 下限10 ms— 上限9,990 sIEC 定时器 ● 提供√● 类型SFB● 数量不限(只取决于 RAM 容量)数据区及其保持性 保持数据区域总共总工作存储器和装入存储器(带有备用电池)标志 ● 数量16 384 字节● 可保持√● 预设保持性MB 0 - MB 15● 时钟存储器数量8; (1个存储字节)数据块 ● 数量16,000;数值范围:1 - 16000● 大小64 KB本地数据 ● 可调节, 64 KB● 预置32 KB地址区 I/O 地址区 ● 输入16 KB● 输出16 KB其中分布式 — MPI/DP 接口,输入2 kbyte— MPI/DP 接口,输出2 kbyte— DP 接口,输入8 KB— DP 接口,输出8 KB— PROFINET接口,输入8 KB— PROFINET 接口,输出8 KB过程映像 ● 输入,可调16 KB● 输出,可调16 KB● 默认输入1,024 字节● 默认输出1,024 字节● 一致性数据。
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PROFIBUS DP进行过程通讯 通过 S7-400 -CPU的集成式PROFIBUS DP接口(可选),可以连接SIMATIC S7-400 并将其作为带有PROFIBUS DP接口的主站。 以下均可以连接为PROFIBUS DP上的主站: SIMATIC S7-400 (CPU, CP 443-5) SIMATIC S7-300 (CPU, CP 342-5 DP 或 CP 343-5) SIMATIC C7(通过配有PROFIBUS DP接口的C7,或者PROFIBUS DP CP) SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,带IM 308 带 PROFIBUS DP 接口的 S5-95U 带 PROFIBUS DP 接口的 SIMATIC 505 尽管配有STEP 7的PG/PC或者OP是总线上的主站,但它们仅使用也部分地通过PROFIBUS DP运行的PG和OP功能。 以下设备可作为从站连接: 分布式 I/O 设备,例如 ET 200 现场设备 SIMATIC S7-200, S7-300 C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP SIMATIC S7-400 (只有通过 CP 443-5) 使用多点接口 (MPI) 进行数据通讯 多点接口(MPI)是集成于SIMATIC S7-400 的CPU内部的一种通信接口。 它用于 编程和参数化 人机界面接口,和 建立涉及到对等通信伙伴的简单网络拓扑 可选择的连接选项: MPI 可以实现同时连接 32 个节点: PGs/PCs HMI 系统 S7-200 (作为从站) S7-300 S7-400 C7 通讯连接: S7-400 CPU可以同时建立多达96个连接(取决于的CPU型号): 至节点, 至相关C总线(内部通信总线,见后文)上的C总线节点(例如通信处理机), 至通过通信处理机连接的节点,例如工业以太网节点。此外,通信处理机必须为C总线节点。 内部通讯总线(C-bus); 使用 S7-400 的C总线,通过MPI或DP接口,可以寻址配有C总线接口的通信处理机和功能 模块 。这可以从编程设备直接访问在 C 总线上连接的 模块 。通过接口 模块 可以将 C 总线多转到 6 个扩展单元。 MPI 的性能数据: 多 32 个 MPI 节点 数据传输速率高达12 Mbit 灵活的安装选项: 可靠的组件用于建立 MPI 通讯: 不**PROFIBUS和“distributed I/O”产品系列的总线电缆、总线连接器和 485中继器(12 Mbit)。 使用这些组件,可以根据需求实现设计的优化调整。例如,任意两个MPI节点之间多可以开启9个中继器,以桥接更大的距离。 DP主站: 还可将 S7-400 的 MPI 作为 DP 主站组态
此后,多可以连接32个大传输速率为12 Mbit的DP从站。据此,编程功能和人机界面功能得以保留下来 使用通信处理机的数据通信(点对点) 使用CP 441通信处理机,可以建立功能强大的点对点连接。 多种连接选件:例如,可以连接以下设备: PC SIMATIC S57 工业PC 其他供应商提供的 PLC 扫描仪、条形码阅读器、识别系统 机器人控制 打印机 可变接口: 可更换接口 模块 ,据此可以使用不同的传输介质进行通信: 20 mA (TTY) 232C (V.24) 422/485 通过 CP(PROFIBUS 或工业以太网)的数据通讯 通过CP 443-x通信处理机,可以将SIMATIC S7-400 连接至PROFIBUS和工业以太网总线系统。 例如,可以连接以下设备: SIMATIC S7-200 (通过 PROFIBUS) SIMATIC S7-300 SIMATIC S7-400 SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H 编程器 PC 机 SIMATIC HMI 人机界面系统 数控装置 机器人控制 工业PC 驱动控制器 其它厂商设备 S7-400 H SIMATIC S7-400 H 由以下部件组成: 2 个控制器: 2 个单的 UR1/UR2 控制器,或一个分隔式控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。
运行模式
连接到 FM 458-1 DP
EXM 438-1 通过内部总线直接连接到 FM 458-1 DP 基本模块。这意味着 FM 458-1 DP 可以以快的速度访问 I/O。 SIMATIC 机架只提供电源, 不进行数据传输。 通过所组态的功能块进行 I/O 访问。
组态
用 CFC 进行组态而不是编程
FM 485-1 DP 使用的 STEP 7 和 CFC 软件工具进行组态,该组态工具也用于对 SIMATIC S7-400 控制器进行编程。
CFC 基于 Windows,易学易用。 CFC 可以通过 D7-SYS 扩展软件包进行扩展,该软件包含有功能块以及优化的操作系统。
用LED指示灯进行诊断:
LED说明
SF点亮情况:○1硬件故障;○2编程错误;○3参数赋值错误;○4计算错误;○5定时器错误;○6存储器错误○7电池故障或无后备电池;○8I/O故障/错误(*于外部I/O);○9通讯故障
BATF点亮情况:当无后备电池,后备电池故障或没有充电时点亮.
注意:当连接充电电池时该灯点亮,其原因是充电电池不能对用户程序进行后备.
STOP当CPU不处理用户程序时点亮当CPU申请存储器复位时闪烁.
西门子PLCCPU复位
注意:CPU复位进行的活动:
1.CPURAM中和负载存储器中的整个用户程序(不包括EPROM负载存储器)。
2.CPU保持数据。
3.CPU测试本身的硬件。
4.如已插入存储器卡.则CPU将存储器中有关的内容复制到RAM。
步骤复位CPU存储器
1将钥匙开关拔至STOP位置
2将钥匙开关拔至MRES位置,直至STOP指示灯亮几秒并保持点亮(持续3秒)
3在3秒钟内,必须将开关拨回MRES位置并保持住,直至STOP指示灯闪烁(2HZ)。
当CPU完全复位,STOP指示灯停止闪烁并保持点亮。此时,CPU已对存储器复位
集成式 24 V 编码器/负载电源:
用于直接连接传感器和编码器。 用 180 mA 时,它也可用作负载电源。
2种型号:
带多种电源和控制电压
内置数字量输入/输出:
6个输入和 4 个输出。
1 个通讯接口:
可选
作为 PPI接口,用于编程功能、HMI 功能(TD 200、OP),S7-200 内部 CPU / CPU 通信(9.6/19.2/187.5 kbps),或作为 MPI从站,用于和 MPI 主站(S7-300 / -400、OP、TD、按钮板)进行数据交换。
用户可编程接口(FreePort),带中断能力,用于和非西门子设备进行串行数据交换,例如在 ASCII 协议下、波特率为 1.2/2.4/4.8/9.6/19.2/38.4/57.6/115.2 Kbit/s时,可将 PC / PPI 电缆用作为 RS 232/ RS 485 适配器。
中断输入:
对过程信号的上升沿或下降沿作出高速响应
高速计数器:
4 个高速计数器(30 kHz), 可通过参数设置使能和复位输入,具有2个单的输入端,可同时用作增/减计数器;或者可以连接2个具有90°相差的增量编码器。
仿真器(可选):
用于集成输入的仿真和用户程序的检验。
模拟电位计:
1 个模拟电位计,可在日常工作中用作一个设定值计数器,例如设定时间。
脉冲输出:
2 个高频脉冲输出 ( 20 kHz);
可用于定位任务,驱动变频电机和步进电机。
实时时钟(可作为可选模块连接):
例如用于给报文加时间标记、纪录机器运行时间或用于基于时间的过程控制。
EEPROM 子模块(选件):
用于保存完整的 STEP 7-Micro/WIN 用户程序及其它文档。
用于支持数据记录功能和配方管理。
允许快速修改程序(即使没有编程器)和其它程序归档。
通过电池提供长时间后备:
可将存储时间提高到200天。无电池模块时,用户数据(如存储器位状态、数据块、定时器和计数器)通过内部的超级电容进行保护,大约 5 天。可以保存用户程序(免维护)。电池模块插入存储器子模块插槽中
http://www.absygs.com

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