西门子CPU417-5H中央处理器

概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能最为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 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，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。

S7-400

• 中端到高端性能范围内功能强大的 PLC
• 可满足要求极为苛刻的任务的解决方案
• 模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行*调整
• 可实现分布式结构，适用十分灵活
• 连接方便
• *通信和联网功能
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 多重计算：
  多个 CPU 在一个 S7-400 中央控制器中同时运行。
  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。
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• 模块化：
  通过功能强大的 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，可极为高效地对 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。

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中央机架的配置
• 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。

应用

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范围内功能强大的 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，因此成为中端到高端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，包括专用机械设备制造
• 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，因此拥有极高的工业适用性。
• 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，设备停机会产生极高的成本。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。

设计

SIMATIC S7-400 有多个型号：

• S7-400：
  中、高端性能的功能强大的 PLC，具有模块化结构和免风扇的设计。
• S7-400H：
  采用冗余设计的容错自动化系统，适用于故障安全型应用。
• S7-400F/FH：
  采用冗余设计的故障安全自动化系统，也具备高可用性。

S7-400

S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。

系统包含下列组件：

• 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，最多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将最多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理极大型的配置。此外，在一个中央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专业模块。

根据具体要求，也可使用下列模块：

• 接口模块 (IM)：
  用于连接中央控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可带有最多 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。

扩展

若用户需要在应用中使用一个以上中央控制器时，则可以对 S7-400 进行扩展：

• 最多 21 个扩展单元：
  可将最多 21 个扩展单元 (EU) 连接到中央控制器 (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 中可将最多 6 个发送 IM 插到 CC 中（其中最多 2 个带 5-V 电源），并可将最多 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。可将最多 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 中的最左侧。
• 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。

产品应用：
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。

产品设计：
功能强大的处理器： CPU处理每条二进制指令的时间小于7.5 ns。
32 MB RAM（16 MB 用于程序，16 MB 用于数据）：
用于 S7-400H 自动化系统的用户程序和组态数据的装载存储器；高速主存储器，用于与过程相关的用户程序的子程序。
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 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262,144 点数字量和16,384 点模拟量输入/输出。
MPI多点接口： 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。
注：当同时使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口时，只能将下列总线连接器连接到 MPI 接口：
带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
不带插口： 6ES7 972-0BA42-0XA0
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 个报景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。
PROFIBUS DP 接口：
通过带 PROFIBUS DP 主站接口的 CPU 417-4H，可迅速建立起操作方便的分布式自动化系统。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）。

产品功能：
块保护：
用户程序使用密码保护，可防止非法访问。(也可通过钥匙开关设置)。
集成的 HMI 服务:
用户只能规定HMI设备的源数据地址和目标数据地址。这些数据通过系统周期地以及自动地进行传输。
集成的通讯功能：
PG/OP通讯
扩展通讯(简单、高可用性通讯)
可组态的属性
STEP 7“硬件配置”工具和安装的 S7-400H 选件包用来组态包括CPU在内的S7-400H的特性和响应，例如：
多点接口MPI：
定义节点地址
启动/循环响应特性
定义大的扫描时间和通讯负载。
地址分配：
I/O模板编址
保持区域：
定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟存储器的数量
保护级：
设置程序和数据的访问权限。
系统诊断：
定义诊断报文的范围，以及处理的范围
监视器中断：
定义周期时间
H站的配置
安全相关功能
F-运行授权用来编译故障安全F用户程序，并在CPU上运行程序。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。 包括 2 张 T?V 贴纸。
报告功能
状态和故障指示灯：
用LED指示指示内部和外部故障，以及运行状态，如 RUN（运行）、STOP（停止）、“主站”模式、冗余故障和测试功能等
测试功能：
PG可用来显示程序执行过程中的信号状态，可以单独修改过程变量，读取栈存储器的内容，单步执行程序以及禁止部分程序的运行。
信息功能：
编程器可向用户提供：有关存贮器容量，CPU 运行模式，以及工作存储器和装载存储器的信息。

以下系统包括一个以独立模式运行的 CPU（如 417-5H），基于该系统可计算出一个参考因子，该因子定义了带有中央 I/O 的其它系统的系统 MTBF 与基准相比较的倍数。

处于单机模式的容错CPU

不同机架中的冗余CPU

西门子CPU417-5H中央处理器

为了正确处理容错站的特性，SIMATIC管理器显示和编辑系统的方式与S7-400标准站的方式不同，其区别如下：

• 在离线视图中，只在容错站的CPU0下显示S7程序。 在 CPU1 下看不到任何 S7 程序。
• 在线视图中，S7 程序显示在两个 CPU 下，且在两个位置上都可对其进行选择。

通信功能

对于用于建立在线连接的编程设备(PG)功能(例如下载和删除块)，即使功能影响冗余链接上的整个系统，也必须选择两个CPU中的一个。

• 冗余模式中，在一个中央处理单元中修改的数据可影响冗余链接上的其它CPU。
• 在没有冗余链接(也就是在单模式下)时修改的数据初仅影响所处理的CPU。 在下一次链接和更新期间，主CPU将这些块应用到备用CPU。 例外情况： 更改组态后不会应用新块。 这时由用户负责装载块。

所有S7-400系列CPU装在带集成的控制单元和显示单元的塑料外壳中。 相同的单元具有相同的功能。
前面板上有：
LED指示灯: 
用于状态和故障指示。
波动开关： 
用于选择运行模式。
存储器卡插槽（扩展装载存储器）
组合 MPI/DP 端口。
内置 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
电池插座： 
用于后备电池的外部供电。
除 CPU 412-1 处理器外，所有 CPU 具有：
PROFIBUS DP 接口: 
用于连接分布式 I/O。根据组态的不同，也可用于与 OP 或 PG/PC 的通讯。
CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以连接 PROFINET。 每个模板有一个双口的 PROFINET 接口。
高端 CPU 还具有：
PROFIBUS DP 接口模板备用插槽： 
用于链接其他 DP 网络。
此外，CPU 按照其性能进行分级：例如RAM、地址区大小、可装载块的数量以及处理时间。

SIEMENS 模块 6AR1302-0AF00-0AA0
SIEMENS 模块 6AR1302-0AE00-0AA0
SIEMENS 模块 6ES7211-0AA23-0XB0
SIEMENS 模块 6ES7211-0BA23-0XB0
SIEMENS 适配器 "6ES7972-OBA11-0XA0 升级型号
6ES7972-0BA12-0XA0"
SIEMENS 传感器 6GT2600-0AA00已停产代替型号为6GT2600-0AA10
SIEMENS 电机 1FT6064-6AF71-4FG2
SIEMENS PLC模块 6ES7953-8LJ11-0AA0升级型号6ES7953-8LJ20-0AA0
SIEMENS 触摸屏 6AV6643-0CD01-1AX1
SIEMENS 电源 6ES7307-1EA00-0AA0
SIEMENS 数字输入模块 6ES7321-1BL00-0AA0
SIEMENS 数字输出模块了 6ES7322-1BL00-0AA0
SIEMENS MMC 6ES7953-8LJ20-0AA0
SIEMENS 前连接器 6ES7392-1AM00-0AA0
SIEMENS PC适配器 6ES7972-0CB20-0XA0
SIEMENS 网络连接器 6ES7972-0BA50-0XA0
SIEMENS 网络连接器带编程口 6ES7972-0BB50-0XA0
SIEMENS 网络连接器带编程口 6ES7214-1BD23-0XB0
SIEMENS 适配器 6ES7274-1XH00-0XA0
SIEMENS 软启动器 3RW4436-6BC44
SIEMENS PLC模块 6ES7313-6CF03-0AB0
SIEMENS PLC模块 6ES7354-1AH01-0AE0
SIEMENS PLC模块 6ES7 214-1AD23-0XB8
SIEMENS PLC模块 6SE7216-2BD23-0XB8
SIEMENS 变频器显示面板 6SE6400-0BP00-0AA0
SIEMENS CBP2 6SE7090-0XX84-0FF5
SIEMENS 功率接口板 6SE7041-8EK85-0HA0
SIEMENS 接口板 6SE6400-1PB00-0AA0
SIEMENS CBP2通讯模块 6SX7010-0FF05
SIEMENS CUVC模板 6SE7090-0XX84-0AB0
SIEMENS SE25模板 6SD2280-0AA1
SIEMENS 模板 6SE7 031-6FG84-1JC2停产无替代
SIEMENS 接口背板 6SE7090-0XX84-1CE0
SIEMENS SCB2通讯板 6SE7090-0XX84-0BD1
SIEMENS 模块 6SE322-1HH01-0AE0 确认是否6ES7322-1HH01-0AA0
SIEMENS 模块 6SE350-1AH03-0AE0 确认是否 6ES7350-1AH03-0AE0
SIEMENS 通讯模块 6SL3040-0MA00-0AA1
SIEMENS 通讯板 6SE7090-0XX84-0FJ0
SIEMENS 整流单元 6SE7041-0EH85-0AA0
SIEMENS 变频器 6SE6440-2UD32-2DA1
SIEMENS 模块 6ES7144-1FB31-0XB0 
SIEMENS PLC模块 6ES7144-1GB41-0XB0 
SIEMENS PLC模块 6ES7144-1JB31-0XB0 
SIEMENS PLC模块 6ES7145-1GB31-0XB0 
SIEMENS PLC模块 6ES7141-1BF12-0XB0 
SIEMENS CPU模块 6ES7216-2AD22-0XB0
SIEMENS CPU模块 6GK7343-1EX10-0XE0
SIEMENS CPU模块 6ES7216-2BD23-0XB0
SIEMENS PLC模块 6ES7145-4FF00-0AB0
SIEMENS PLC模块 6ES7144-4GF00-0AB0
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SIEMENS PLC模块 6ES7144-4JF00-0AB0