西门子SM422数字量模块
S7-400H
SIMATIC S7-400H 包括以下组件:
2 个*控制器:
2 个单独的 UR1/UR2 *控制器,或一个分隔式*控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。
每个*控制器有两个同步模块,用于通过光缆连接两个设备。
每个*控制器 1 个 CPU 412-5H、1 个 CPU 414-5H、1 个 CPU 416-5H 或 1 个 CPU 417-5H。
*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。
*功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。
通常可用的 I/O(单侧配置)
在单侧配置中,I/O 模块具有单通道设计,仅由两个*控制器中的一个来寻址。单侧 I/O 模块可插到*控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。
在 I/O 寻址设备工作正常的情况下,从单侧读入的信息始终提供给两个*控制器。发生故障时,受影响的*控制器的 I/O 模块将停止工作。
单侧配置用于:
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,必须对系统进行对称设置。
高可用性(切换式配置)
在切换式配置中,I/O 模块采用单通道设计,但它们将由两个*控制器通过冗余 PROFIBUS DP 来寻址。在切换式配置中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。
西门子SM422数字量模块西门子SM422数字量模块
通过 PROFIBUS DP 连接到*控制器。
I/O 冗余
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**程度的可用性,因为通过这种方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。
可进行实现以下配置:
单侧 DP 从站采中采用冗余 I/O
切换式 DP 从站采用冗余 I/O
适宜的 I/O 模块
相互冗余的模块必须为同一类型和设计形式(例如,均为集中式或均为分布式)。不对插槽进行规定。不过,出于可用性原因,建议在不同的站中使用。关于可以使用的模块,请咨询系门子客户支持部门或参阅相关手册。
FM 和 CP 冗余
功能模块 (FM) 和通信处理器 (CP) 可在两种不同配置中使用:
切换式冗余配置:
可以双重连接 FM/CP 以将 ET 200M 或一个交换式 ET 200M 分离。
双通道冗余配置:
可将 FM/CP 插到两个子单元中或插到与子单元相连的扩展单元中(参见单侧配置)。
此时可以不同方式实现模块冗余:
由用户编程:
在功能模块和 SIMATIC 通信处理器上,通常可由用户对冗余功能进行编程。将会确定主动模块并检测可能的故障以执行切换。所需的程序与配有冗余 FM/CP 的单个 CPU 的程序一致。
由操作系统直接提供支持。
对于 SIMATIC NET-CP 443-1,操作系统直接支持冗余。有关详细信息,请参见“通信”下面的内容。
S7-400F/FH
故障安全型 S7-400F/FH 自动化系统可根据需求进行不同配置:
单通道、单侧 I/O,用于 S7-400F
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 个 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 许可证。
1 条 PROFIBUS DP 总线。
带有 IM 153-2 的 ET 200M。
故障安全信号模块,采用非冗余设计。
发生故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
单通道、切换式 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧需要有容错功能。需要下列部件:
2 个 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 许可证。
2 条 PROFIBUS DP 总线。
1 个 ET 200M ,带 2 个 IM 153-2(冗余)。
故障安全信号模块,采用非冗余设计。
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线出现故障,控制器仍保持可用。在故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
冗余、切换式 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧和 I/O 侧需要容错功能。需要下列部件:
2 个 CPU 414-4H/417-4H,含 F-Runtime 许可证。
2 条 PROFIBUS DP 总线。
2 个 ET 200M,带 2 个 IM 153-2(冗余)。
故障安全信号模块,冗余设计。
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线、故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自动化系统中,也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全模块在同一个 ET 200M 中一起使用。
通信
*控制器和 ET 200M 之间的安全相关通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 实现的。通过专门开发的 PROFIBUS 行规 PROFIsafe,可在标准数据报文中传输与安全功能相关的用户数据。无需附加的硬件组件,如安全总线。所需的软件既可以作为操作系统的扩展功能集成在硬件组件中,也可作为经过认证的软件块装载到 CPU 中。
带有隔离模块的安全等级
在 ET 200M 中隔离模块具有以下优点:
可以使用铜质总线电缆来建立 PROFIBUS DP 总线。没有必要使用光纤电缆。
每个 IM 153-x 都可以使用。
在一个 ET 200M 中,可以混合使用安全模式下的故障安全信号模块和 S7-300 标准模块。
若需要取得安全等级 SIL 2,则无需使用隔离模块。
多重计算:
多个 CPU 在一个 S7-400 *控制器中同时运行。
多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如,可将复杂的技术任务(如开环控制、计算或通信)进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。
模块化:
通过功能*的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口,可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如,这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外,还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
工程组态和诊断:
结合使用 SIMATIC 工程组态工具,可极为地对 S7-400 进行组态和编程,尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此,可以使用**语言(如 SCL)以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。
产品目录 ST 70:
有关 SIMATIC S7-200 的更多信息,请参见产品目录 ST 70:
http://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/catalog/en/simatic_st70_chap03_english_2015.pdf
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SIMATIC S7-1200 控制器用于处理机械设备制造和工厂建造中的开环和闭环控制任务。
由于具有模块化的紧凑型设计,同时又具有高性能,SIMATIC S7-1200 适用于广泛的自动化应用。其应用范围从取代继电器和接触器,一直延伸到网络中以及分布式结构内的复杂自动化任务。
S7-1200 在先前出于经济原因而开发电子装置的领域中日益得到应用。
例如,应用的例子包括:
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SIMATIC S7-1200 系列包括以下模块:
机械特性
设备特性
S7-400H
具有冗余设计的高可用性自动化系统。
用于具有很高故障安全要求的应用:
重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。
冗余设计的集中功能
提高 I/O 的可用性:切换式 I/O 配置
也可使用具有标准可用性的 I/O:单侧配置
热后备:发生故障时,自动切换到备用设备。
包含 2 个单独机架或一个分隔式*机架的配置
通过冗余 PROFIBUS DP 或系统冗余 PROFINET I/O 来连接切换式 I/O。
S7-400F/FH
故障安全型自动化系统,适用于具有很高安全要求的工厂
符合相关标准的安全要求(IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4)
如果需要,也可通过冗余设计来实现容错
不对安全相关 I/O 进行额外接线
通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 实现安全通信
基于带有故障安全模块的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
适用于非安全相关应用的标准模块也可以在自动化系统中使用
隔离模块用于在一个 ET 200M 的安全模式下组合使用故障安全模块和标准模块。
产品目录 ST 70
在产品目录 ST 70 中也可找到有关 SIMATIC S7-400 的信息:
http://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/catalog/en/simatic_st70_chap06_english_2013.pdf
Area of application
S7-400
SIMATIC S7-400 是中端到性能范围内功能*的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力,并具有**的通信和网络功能,可以简便实现分布式结构,用户操作十分方便,因此成为中端到性能范围内要求极为苛刻的任务的理想解决方案。
SIMATIC S7-400 的应用领域包括:
汽车工业,如装配线
机械设备制造,包括机械设备制造
仓储技术
钢铁工业
楼宇管理系统
发电和配电
造纸和印刷领域
木材加工
食品和饮料领域
过程工程,如水务和污水处理
化工和石化领域
仪表和控制
包装机械
制药工业
由于具有多种性能等级的 CPU,并有具备大量用户友好的功能的广泛模块,用户可以根据具体情况执行其自动化任务。
任务扩展时,可通过附加模块随时对控制器进行扩展,成本不会很高。
SIMATIC S7-400 是一种通用控制器:
具有很高电磁兼容性以及抗冲击性和抗振性,因此拥有*的工业适用性。
可以带电连接和断开各模块。
S7-400H
在自动化技术的许多领域中,对自动化系统的可用性(从而故障安全性)的需求在不断提高。在许多领域中,设备停机会产生*的成本。此时,只有冗余系统才能满足可用性要求。
容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时,也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域:
控制器发生故障后重启会产生很高费用的过程(通常在过程工业中)。
停产的代价十分高昂的过程。
涉及贵重材料的过程(例如在制药工业中)。
无人监视的应用
涉及较少维护人员的应用
订货数据
关于 S7-400H 组件的订货数据,请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
S7-400F/FH
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计:
S7-400F:
故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下,生产过程会切换到安全状态并中断。
S7-400FH:
故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下,冗余控制部分将发挥作用,继续控制生产过程。
通过另外使用标准模块,可以建立一个全集成控制系统,可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
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:
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。
SIMATIC S7-400H 由以下部件组成:
zui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
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信号模块可以连接到CPU的右侧,进一步扩展数字或模拟输入/输出能力。CPU 1212C接受两个,CPU1214C接受八个信号模块。
大量不同的数字量和模拟量模块可提供每种任务所需的输入/输出。数字量和模拟量模块在通道数目、电压和电流范围、隔离、诊断和报警功能等方面有所不同。 对于在此列举的所有模块系列,SIPLUS 部件也可应用在扩展温度范围 -25 - +60℃ 以及腐蚀性环境/冷凝环境中。
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通过增加一个信号板,可以在控制器上增加数字或模拟I/O来满足您的需求。
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集成PROFINET接口
SimaticS7-1200的新CPU固件2.0版本支持与作为Profinet IO控制器的Profinet IO设备之间的通信。通过集成的Web服务器,可以通过CPU调用信息,通过标准网络浏览器处理数据,也可以在运行时间从用户程序中对数据进行归档。
利用已建立的TCP/IP标准,SIMATIC S7-1200集成的PROFINET接口可用于编程或者与HMI设备和额外的控制器之间的通信。作为PROFINET IO控制器,SIMATIC S7-1200现在支持与PROFINET IO设备之间的通信。
该接口包含一个具有自动交叉功能的抗噪声的RJ45连接器,它支持以太网网络,其数据传输速率高达10/100 Mbit/s。
与第三方设备之间的通讯
在SIMATIC S7-1200上采用集成PROFINET接口可以实现与其他制造商生产的设备之间的无缝集成。利用所支持的本地开放式以太网协议TCP/IP和TCP上的ISO,可以与多个第三方设备进行连接和通讯。
这种通信能力与集成工程系统SIMATIC STEP 7 Basic支持的标准T-Send/T-Receive说明共同配置,为您在设计您的自动化解决方案中提供更高水平的灵活性。
简易通讯模块
在SIMATIC S7-1200的CPU上zui多可以增加3个通讯模块。
RS485和RS232通讯模块适用于串行、基于字符的点到点连接。在SIMATIC STEP 7 Basic工程系统内部已经包含了USS驱动器协议以及Modbus RTU主、从协议的库函数。
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通过PROFIBUS实现的快速现场总线通讯-现场总线标准
由于S7-1200和现场总线标准PROFIBUS之间zui近的连接-反应迅速的*网络-,在将来会实现现场级至控制级之间的统一通讯。这是我们小型自动化领域中一种zui重要的要求。
有两个将S7-1200连接到PROFIBUS的新通讯模块(CM)。作为DP从站,zui多可以与DP Master CP 1243-5连接16个现场设备,例如作为分散的外围设备ET 200单元。S7-1200具有CM 1242-5 的DP从站的功能,因此,可连接到任何其他DP主站。通过背板总线轻松地将两个模块连接到左侧的CPU。
连网简单
为了减少布线和提供zui大的连网灵活性, CSM 1277小型交换机模块可用于配置统一或者混合网络-采用线型、树型或星型拓扑结构。CSM 1277是一个4端口非管理型交换机,允许您将SIMATIC S7-1200与zui多三个额外的设备相连接。
远程控制应用简单
新的通讯处理器CP 1242-7能够通过网络或互联网从一个集线器实现对分布式S7-1200单元的监测和控制。
SIMATIC STEP 7 Basic 的设计理念是直观、易学和易用。这种设计理念可以使您在工程组态中实现zui率。一些智能功能,例如直观的编辑器、拖放功能和“InliSense”(智能检测)工具,可让您的工程组态进行的更加迅速。
这款新软件的体系结构源于对未来创新的不断追求,西门子在软件开发领域已经有很多年的经验,因此 SIMATIC STEP 7 的设计是以未来为导向的。
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一个通用工程组态框架
STEP 7 Basic(包括 WinCC Basic)包含以任务为导向、智能和直观的编辑器,使其成为编程控制器和组态 HMI 基本面板的一个通用工程组态框架。新的集成工程组态系统 SIMATIC STEP 7 Basic 为您提供了直观而快速的工程组态功能,用于编程和调试全面的自动化解决方案。
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支持新用户和专业人员
我们保证 SIMATIC STEP 7 使用简便,不管你是刚接触工程组态还是已经有多年常规使用经验。对初学者来说,工程组态易学易用;对专业人员来说,工程组态快速。
不同的用户可以从两种不同的视图类型中进行选择 — 选择自己的视图。使用门户视图,您一眼便能看到自动化项目的所有任务。这就意味着,将会为初学者提供一个以任务为导向的用户指南,以及*的完满足其自动化任务需求的编辑器。使用项目视图时,整个项目以项目树状目录的形式分层显示,实现了对所有编辑器、参数和项目数据的快速、直观的访问,确保工程组态以对象为导向。初学者和专业人员均能够快速、地完成工程组态任务。
.
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:
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
.
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zui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:
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):
此时可以不同方式取得模块的冗余性:
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容错通讯
带有容错通信功能的SIMATIC提供了一种新的通信类型,该通信类型具有以下特点:
容错通讯目前由 S7-400H(冗余和非冗余配置)和 PC 所支持。对于 PC 来说,需要使用 Redconnect 软件包(参见“SIMATIC NET 通讯系统”)。
取决于对可用性的需求,可以使用不同的组态选项:
运行模式
CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要附加功能:
冗余原理
S7-400H的工作符合“热备份”模式的主动冗余原理(支持故障发生时的无重启自动切换功能)。根据该原理,在*运行期间,两个子单元都处于工作状态。当故障发生时,未出现故障的设备将独立地接管过程控制。
为了确保平稳的控制接管,必须通过*控制器链路实现高速、可靠的数据交换。
在控制转移期间,设备自动地使用
这意味着,这两个设备的更新操作始终*一样,并可以在出现故障时独立地继续执行控制功能。
I/O 工作于冗余模式时,其结果将是:
对于无重启切换,必须实现两个子单元的同步。
S7-400H采用“事件驱动同步”技术。
同步操作伴随着导致两个子单元内部状态出现差异的每个事件而进行。这些事件的发生情况例如有:
同步由操作系统自动完成,程序编制期间无需处理。
自检
S7-400H 可执行大量自检。这涉及到以下部分的检测工作:
每个检测到故障都将被报告。
启动时自检
启动时,每个子单元都会完整地执行全部自检功能。
循环工作期间的自检
完整的自检需要多个循环。每个循环仅执行一小部分的自检,因此,施加至物理控制器上的负荷很小。
组态、编程
S7-400H 的编程与 S7-400 相类似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。
对 S7-400H 进行编程需要使用 STEP 7 V5.2。
I/O模块的组态
硬件组态时,用户必须通过HW Config明确地指出彼此相互冗余的模块。这仅需指出需要工作于冗余模式的模块和需要作为“冗余伙伴”的第二个模块。在用户程序中,程序编制时使用地址zui低的那个模块。第二个地址对用户来说不可见,无论是冗余还是非冗余I/O,控制部分的编程工作都*相同。与非冗余I/O*的差别是,冗余I/O程序有两个块库中的功能块(RED_IN 和 RED_OUT),且在用户程序的起始和结束部分调用这两个功能块。
自STEP 7 V5.3起,该库作为标准组件已经集成在STEP 7中。