上海诗幕自动化设备有限公司
西门子SM421 质保一年
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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
S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能强大的 PLC。通过它,可以使用全集成自动化 (TIA),实现佳的自动化解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台。它灵活的模块化结构和高度的性能裕量,使 S7-400 比所有其它的 PLC 远为优越。
S7-400
功能强大的PLC,满足中、高性能要求。
要求苛刻的任务的解决方案。
品种齐全的模块和性能分级的 CPU,佳适应自动化任务。
通过简单实施分布式结构可实现灵活的使用;操作简单的连接方法。
佳的通讯和网络连接选件。
方便用户和简易的无风扇设计。
当控制任务增加时,可自由扩展。
多CPU运行:
多个 CPU 在一个 S7-400 控制器中同时运行。
通过多处理器计算扩大 S7-400 的整体性能。例如,复杂的任务可以分解为各种技术,如开环控制、计算或通讯,并分配给不同的 CPU。每个 CPU 可赋与其本地的 I/O。
模块化:
功能强大的 S7-400 背板总线和可以直接连接到 CPU 的通讯接口可以实现许多通讯线路的高性能操作。例如,这允许把一条通讯线路用于 HMI 和编程任务,一条通讯线路用于高性能和等距运动控制组件,一条通讯线路用于普通 I/O 现场总线。还可以执行额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
工程和诊断:
尤其是在使用采用高性能工程组件的大量自动化解决方案时,使用 SIMATIC 工程工具可以极为有效地组态和编程 S7-400。
S7-400H
采用冗余设计的容错自动化系统。
适合对故障安全要求很高的应用。
满足重启动费用高、昂贵的停机、极少的以及很少的维护的过程应用。
冗余的集功能。
提高 I/O 的可用性:网管型 I/O 配置。
也可作为标准 I/O 使用:单边配置。
热后备:发生故障时,可自动切换到备用设备。
采用 2 个立机架或一个分开的机架进行配置
经过冗余 PROFIBUS-DP 来连接切换的 I/O。
S7-400F/FH
故障安全型自动化系统,大大提高了工厂生产过程的安全性
符合 IEC 61508 SIL3、DIN V 19250 AK6 和 EN 954-1 Cat.4 等安全要求。
如果需要,也可通过冗余设计而实现容错
安全相关的 I/O 不增加接线:
通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全通讯
基于带有故障安全模块的 S7-400H 和 ET 200M
标准模块可以使用在自动化系统的非故障安全型应用场合
隔离模块,用于在一个 ET 200M 的安全模式中组合使用故障安全型模块和标准模块。
SIMATIC S7-400 是一个通用的控制器:
具有高电磁兼容性和抗震性,可大限度地用于工业领域。
可带电连接、断开模块。
S7-400H
在自动化技术的许多领域中,有关可用性、自动化系统故障安全的要求一直在提高。在许多领域,设备停机可能造成极为高昂的费用。这里,只有冗余系统才能满足其可用性要求。
SIMATIC S7-400H 所具有的容错性可以满足这些要求。即使在一个或多个故障导致部分控制器失灵时也能继续运行。因此实现了其可用性,这样 SIMATIC S7-400H 及其适合用于以下应用领域:
控制器故障后,过程重新启动将会导致很高成本(通常在过程工业中)。
停机时间很宝贵的过程。
涉及贵重材料的过程(例如在制药工业中)。
无人的应用。
涉及减少维护人员的应用。
订货数据
S7-400H 部件订货数据可在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块找到。
S7-400F/FH
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制,因此不会对人身、环境造成损害。S7-400F/FH 具有两种基本设计:
S7-400F:
故障安全自动化系统。如果在控制系统中发生故障,生产过程就转移到安全状态,并中断。
S7-400FH:
故障安全容错自动化系统。如果在控制系统中发生故障,冗余控制系统部分将发生作用,并继续控制生产过程。
使用附加标准模块可以创建一个全集成的控制系统,在非安全相关和安全相关任务共存工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
PLC及其程序设计
2.1 SIMATIC S5-115U硬件组成及编程概要
可编程序控制器SIMATIC S5-115U采用标准的模块式结构,电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上,并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板,输入、输出模件和存储器的精细分级,使得这种装置具有较强的配置适应能力;通过通讯处理器和局部网,可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。
SIMATIC S5-115U的编程语言是STEP5,有3种表达方法,即控制系统流程图CSF,梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL接近于机器内部的控制程序,功能也比前两种方法丰富得多,因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。
STEP5的大特点是采用了结构化编程方法,并提供大量标准功能块如乘功能块FB242、通讯功能块FB244等,使得编程工作大大简化,而且所编程序条理清晰,易于读懂、修改和测试,这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。
要完成复杂任务,可以把整个程序分成一个个立的程序块,STEP5有5种块类型,即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB),其中组织块(OB)用以管理用户程序,形成了操作系统和控制程序之间的接口,所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能,这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的,也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送,用到这些功能时可以直接调用这些功能块。
将通过背板总线和基本连接器,由安装在机架左侧插槽中的电源模块为插入机架的模块
提供所需的工作电压(5 V 用于逻辑控制器,24 V 用于接口模块)。
对于本地连接,还可通过 IM 460-1/IM 461-1 接口模块为 ER 供电。
发送 IM 460-1 两个接口中的各个接口多可通过 5 A 的电流,即多可为本地连接中的
每个 ER 提供 5 A 的电流。
I/O 总线
I/O 总线是并行背板总线,设计用于快速交换 I/O 信号。 每个机架均有一条 I/O 总线,对
信号模块的过程数据进行时间要求严格的访问均通过 I/O 总线进行。)
通讯总线(C 总线)
通讯总线(C 总线)是串行背板总线,设计用于快速交换与 I/O 信号相应的大量数据。 除机
架 ER1 和 ER2 外,其余每个机架均有一条通讯总线。
带有 I/O 总线和通讯总线的机架
下图显示了带有 I/O 总线和通讯总线的机架。每个插槽中都有 I/O 总线和通讯总线连接
器。 交付机架时,这些连接器由外盖加以保护。
分段 CR
属性
“分段”特性与 CR 的组态相关。 在非分段 CR 中,I/O 总线是连续的,且所有 18 个或 9 个
插槽互连在一起;而在分段 CR 中,I/O 总线由两个 I/O 总线段组成。
分段 CR 具有以下重要特性:
● 通讯总线是连续的(全局),而 I/O 总线分为两个 I/O 总线区段,分别有 10 个和 8 个插
槽。
使用电源装置时,要确保次级线圈不与保护接地导线连接。
24 VDC 电源过滤
在使用未接地组态的电池为 S7-400 供电时,必须为 24 VDC 电源提供干扰抑制。 请使用
西门子电源电缆过滤器,例如 B84102-K40。
隔离监视
如果双重故障可导致安装进入危险状态,则必须提供隔离监视。
未接地操作实例
只有已组态带本地连接的 S7-400,并且在 CR 中将整个安装接地,才可在未接地组态中
操作 ER。
西门子SM421
PLC的发展趋势
1、功能向增强化和化的方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出化的PLC产品。以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和化水平。
2、规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3、系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在WINOOWs平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。
通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统[2]。
PLC的功能特点
PLC的功能  随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展,PLC的功能日益增多。它不仅能实现单机控制,而且能实现多机制;不仅能实现逻辑控制,还能实现过程控制、运动控制和数据处理等,其主要功能如下:
1、开关量逻辑控制
这是PLC的基本的功能。PLC具有强大的逻辑运算能力,它提供了与、或、非等各种逻辑指令,可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制,常用于取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令,可实现定时、计数功能,其定时值和计数值既可由用户在编程时设定,也可用数字拨码开关来设定,其值可进行在线修改,操作十分灵活方便。
2、模拟量控制
在工业生产过程中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块,如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等,通过使用这些模块,把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理;而CPU处理的数字结果,经D/A转换成模拟量去控制被控设备,以完成对连续量的控制。
3、闭环过程控制
使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制,而且还可以进行闭环控制。配置PID控制单元或模块,对控制过程中某一变量(如速度、温度、电流、电压等)进行PID控制。
4、定时、定位、计数控制
PLC具有定时控制的功能,它为用户提供了若干个定时器,定时器的时间可以由用户在编写程序时设定,也可以用拨盘开关在外部设定,实现定时或延时控制。定位控制是PLC不可缺少的控制功能之一。PLC提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块,以实现各种需求的定位控制。PLC具有计数控制的功能,它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定,也可以用拨盘开关在外部设定,实现计数控制。、 5、顺序(步进)控制
在工业控制中,选用PLC实现顺序控制,可以采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图进行设计,可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。
6、网络通信
现代PLC具有网络通信的功能,它既可以对远程I/O进行控制,又能实现PLC与计算机之间的通信,从而构成“集中管理,分散控制”的分布式控制系统,实现工厂自动化。PLC通过RS232接口可与各种RS232设备进行通信。PLC还可与其它智能控制设备(如变频器、数控装置)实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统,可提高交流电动机的自动化控制水平。
7、数据处理
现代PLC具有数算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表[2]。
西门子SM421
直流调速系统装置故障处理和维修的方法
(一)直观法
通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象,利用人的手、眼、耳、鼻等感官来寻找原因,认真观察系统的各个部分,将故障缩小到一定范围。例机加一车间XKA2140×80数控龙门铣床,起动主轴旋转时主轴所带的附件铣头不动,6RA27直流调速装置系统也无异常,观察故障现象发现主轴电机也正常旋转,因此怀疑主轴电动机与主轴箱Ⅰ轴传动轴间的连轴节损坏,拆开发现由于连轴节磨损严重,从而使主轴箱Ⅰ轴传动轴轴端磨损,产生相对滑动,更换新的连轴节及主轴箱Ⅰ轴传动轴后故障即可消除。
(二)自诊断功能法
6RA27直流调速装置系统都设计有的自诊断程序的功能,随时监视系统的工作状态及整个系统的软、硬件性能,一旦发现故障则会立即显示报警内容或用发光二极管指示故障的起因,然后结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位,而且还有排除的方法提示。例如总装车间5×8数控龙门铣床,机床送电一切正常后起动主轴,主轴不动,经观察故障现象发现西门子6RA27直流调速装置显示屏显示F04报警,其报警内容为“缺相。在有调节器释放信号时(在端子64)主电路块熔断或控制电路电源被切断。”检查装置保险未损坏,装置前端主接触器上端电压正常,下端电压缺一相,拆开主接触器发现主接触器一触点接触不好造成电源缺相,更换主接触器后故障即可解除。
(三)参数检查法
6RA27直流调速装置系统发现故障时应及时核对系统参数,系统参数的变化会直接影响到机床的性能,甚至使机床不能正常工作,出现故障。由于外界的因素或误操作等,都会引起机床参数的丢失或变化,通过核对参数,就能排除故障。
(四)互换法
所谓互换法就是在分析出故障大致范围的情况下,利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分,从而把故障范围缩小到一定范围。
例如机加一车间CH5240D主轴不动作,6RA27直流调速装置系统显示黑屏,经检查可能是由于电源板故障造成的,换上备用板后,显示屏显示数值主轴运转正常。在备件板的更换中要注意以下问题:更换任何备件都必须在断电情况下进行,在更换备件板上一定要记录下原有的设定开关的设定状态,1或0(on或off)并将新板按同样的状态设定。
(五)假设法
在修理机床时,有不少故障是由于外部条件不满足,没有输入信号造成的,这时可以给它一个信号看工作是否正常,如果能正常工作,就可检查此信号缺失的原因。
例如西门子6RA27系列全数字化晶闸管直流调速装置端子63为“脉冲释放”信号、端子64为“调节器释放”信号、端子72为系统“准备好/故障”信号,这三个信号是相互联系、相互制约着使用,由于外部条件未满足,从而造成端子63、端子64触点无法闭合,端子72有信号输出产生报警,此时可人为将端子63、端子64触点闭合,观查端子72输出信号是否正常(正常为0状态),由此可以判断是直流调速装置故障还是外部条件未满足,从而确定诊断方向,提高维修效率。
(六)关键点的维修
根据机床操作者对故障现象的描述,结合维修手册相关内容的解释与说明以及自己的维修工作经验的积累、故障经常发生的地方等要素来分析确定故障产生的原因,找到产生的原因,故障就迎刃而解了。
西门子SM421
S7-400H 容错自动化系统中使用
可通过 F 运行版授权作为具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相关系统中使用
组合了 MPI/PROFIBUS DP-主接口,
带有 2 个用于同步模块的连接插槽
Area of application
CPU 412–3H 可用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400 F/FH。 它可建立故障容错 S7-400H 系统。 也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。 内置的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
Design
CPU 412-5H 拥有:
功能强大的处理器:
CPU 处理每条二进制指令的时间小于 31.25 ns。
1 MB RAM(512 KB 用于程序,512 KB 用于数据);
装载存储器用于存储 S7-400H F/FH 自动化系统的用户程序和参数设置数据;高速 RAM 用于用户程序的顺控相关部分
存储卡:
用于扩展内置装载存储器。除程序本身之外,装载存储器中所含的信息还包括 S7-400H F/FH 的组态数据,这就是要在存储器中占据双倍空间的原因。其结果是:
内置的装载存储器不能满足大程序量的要求,因此需要存储卡。
提供有 RAM 和 FEPROM 卡(FEPROM 用于在断开电源时保存数据)。
灵活的扩展选件:
多达 131,072 点数字量和 81,932 点模拟量输入/输出。
组合 MPI/PROFIBUS DP 接口:
MPI 可用来建立一个 32 个节点的简单网络,数据传输速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以与通信总线(C 总线)上的节点和 MPI 上的节点建立多 64 个连接。
PROFIBUS-DP主站接口能够被用来建立一个高速的分布式自动化系统,并且使得操作大大简化。对用户来说,分布式 I/O 作为集中式 I/O 来处理(相同的组态、编址和编程)。
PROFIBUS DP 接口:
通过 PROFIBUS DP 接口,可以实现冗余、分布式自动化组态,从而提高了速度,便于使用。对用户来说,分布式 I/O 作为集中式 I/O 来处理(相同的组态、编址和编程)。
PROFINET 接口,带 2 个端口(交换机):
支持系统冗余和 MRP(介质冗余协议)
模式选择开关:
拨动开关设计。
诊断缓冲区:
后的 120 个报警和中断事件保存在一个环形缓冲区中,用于进行诊断。
实时时钟:
CPU 提供带日期和时间的诊断报告。
CPU 416-5H 可用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。它可建立故障容错 S7-400H 系统。也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。
内置的 PROFIBUS-DP 接口使它能够作为主站直接连接到 PROFIBUS-DP 现场总线。
基于带交换机功能的内置 PROFINET 接口,提供 2 个可外部访问的 PROFINET 端口。这样,可实现线性或环形结构。
CPU 用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH
可在高可用性 S7-400H 系统中使用
可结合故障安全 S7-400F/FH 系统中的 F-Runtime 授权和 F 兼容 CPU 使用
带有集成 PROFIBUS DP 主站接口
带有 2 个用于同步模块的插槽
CPU 417-5H 是用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400 F/FH 的功能**强大的 CPU, 可以用于实现 S7-400H 高可用性系统。也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。
通过内置 PROFIBUS-DP 接口,还可使它作为主站,直接连接到 PROFIBUS-DP 现场总线。
基于带交换机功能的内置 PROFINET 接口,提供 2 个可外部访问的 PROFINET 端口。这样,可实现总线性或环形结构。
广泛 SIMATIC 软件:它们能够为自动化项目每个阶段提供所需的正确工具以及
SIMATIC 家族的所有成员: 这些成员现在已经不仅仅是可编程控制器。
·         达到透明,并降低成本SIMATIC HMI 人机界面系统
·         人机界面或简称为 HMI,可将自动化系统与操作员的不同要求联系在一起。
·         人机界面用来管理过程并优化机器与系统的运行以及可用性和生产率。
·         所有部件源于同一来源
·         凭借 SIMATIC HMI,西门子自动化与驱动集团可以为操作员控制和监视的多方面任务提供全系列创新、低成本的产品和系统:从用于人机界面的操作员面板和可视化软件,直到用于过程可视化中众多不同要求的可缩放的SCADA系统对于的要求,可提供适应性佳的产品,如非常坚固耐用的 HMI 设备,具有全面保护,可安装在支撑臂/底座上,或带有不锈钢前面板的操作员面板,适用于食品与饮料行业。当然,个性化、客户的需求也能得到满足.
·         地集成在自动化的世界里
·         SIMATIC HMI 产品具有开放性、标准化的硬件和软件接口,可随时集成到生产层、自动化层和管理层。它们可与市场上的几乎所有PLC进行连接;组态和可视化软件为多语言版本,甚至包含由表意字构成的语言,因此,它们可毫无阻碍地在世界范围内加以实施。
·         借助工厂智能系统提高产品透明性
·         工厂智能是通过智能化利用信息,来改进企业的运作流程,通过工厂智能,来降低成本,改善质量,避免废品,充分利用生产实施,并通过进一步分析,提率,改善赢利能力。由于 WinCC 集成有 Historian 软件,可以采集重要的生产数据,WinCC 将是佳解决方案。通过智能功能和工具,可以对这些数据加以处理,用于决策分析,随时随地提供给企业操作人员、工厂管理人员或公司其它人员。
·         在 WinCC 的基本系统内,提供有丰富的显示和评估功能,例如用于消息和测量值归档的统计功能。IT 和商务集成 WinCC 选件,以及通过工厂智能优化生产来说,关键性因素是标准接口和功能强大的显示、分析和评估工具。
·         集成到万维网
·         SIMATIC HMI在工厂范围以及全球范围内将Web转变为一个控制台。通过WinCC/Web Navigator,您可以通过因特网或企业内部网络对工厂进行和运行。可作为坚固的客户端被集成,它们可同时在自动化级与控制台之间提供一个链接通过无线LAN或移动电话连接,您可以使用便携式PC、数据管理器或便携式网络浏览器(WebPads)随后,每个用户都可以获得过程、维护或管理信息。在设备级,众多操作员面板为远程操作提供支持,例如,它们可作为自动化级与控制台之间的连接,并用于通过网络进行维护和诊断。
·         对于机器操作和,所谓的 Sm@rtClients 和服务器概念便于在工厂范围内访问变量和图像,分布式操作员站以及通过 Internet(配套 SIMATIC 面板)可进行远程操作和诊断。
·         可追溯性和简便验证
·         SIMATIC HMI 软件,带 FDA 选件,可为机械和设备提供有力支持,以符合产品和工艺流程的高质量要求,包括生产产品和工艺。这些选件不但可使工厂认证更容易,而且还可就这些工业领域的各种要求作出令人信服和全面的回答。可满足食品,饮料和制药工业的 FDA (食品和药物管理局) 21 CFR Part 11 中所规定的高质量要求 asp。
·         增强工厂的实用性
·         所有操作员面板和面板式 PC 从一开始就是为在苛刻的工业条件下运行而设计的。冗余过程可视化系统可确保工厂在运行中获得很高的可用性。
·         分布式操作员控制理念
http://www.absygs.com

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