6ES7 421-1EL00-0AA0

作為SIMATIC過程控制器系列的一部分，S7- 400被設(shè)計(jì)用于制造和過程自動(dòng)化領(lǐng)域的系統(tǒng)解決方案。這個(gè)過程控制器是數(shù)據(jù)密集型任務(wù)，特別是典型過程工業(yè)的理想選擇。高處理速度和高確定性的響應(yīng)時(shí)間能夠確保對(duì)制造業(yè)高速加工中的短機(jī)器循環(huán)周期。

西門子S7-400 PLC  6ES7 421-1FH20-0AA0

S7-400冗余控制器

兩種總線形式的創(chuàng)新型冗余控制器

說明

SIMATICS7-400 PNH系統(tǒng)可以根據(jù)具體應(yīng)用需求量身定制：性能可擴(kuò)展、的冗余度可靈活組態(tài)，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余連接I/O設(shè)備，或者通過PROFIBUS連接I/O設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)通信。無論何種應(yīng)用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程環(huán)境中，進(jìn)行便捷而有效的編程和組態(tài)。

應(yīng)用

■ 避免控制器故障引起的停機(jī)。主要用于生產(chǎn)、能源、供水系統(tǒng)、機(jī)場助航照明、編組站系統(tǒng)等領(lǐng)域。

■ 避免因工廠故障造成數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致的高昂重啟成本。主要用于行李處理、高架倉庫、跟蹤和追溯等領(lǐng)域。

■ 在工廠或機(jī)器停機(jī)時(shí)保護(hù)工廠、工件和材料。主要用于爐子、半導(dǎo)體、船舶等領(lǐng)域。

■ 無監(jiān)督和維修人員亦能保障正常運(yùn)行。主要用于污水處理廠、隧道、船閘、樓宇系統(tǒng)等領(lǐng)域。

效益

簡單、高效的工程組態(tài)

與在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中一樣，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 編程語言進(jìn)行編程。可以很容易的把程序從標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)中，反之亦然。當(dāng)加載程序時(shí)，它會(huì)自動(dòng)傳送到兩個(gè)冗余控制器中。使用 STEP 7，可以對(duì)特定冗余功能和配置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

出色的診斷和模塊更換優(yōu)勢  

■  利用集成的自我診斷功能，系統(tǒng)可以提前檢測故障和發(fā)送信號(hào)，避免故障對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響。這樣可以有針對(duì)性地替換故障組件，加快維修進(jìn)程。

■   可以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)所有組件進(jìn)行熱插拔。更換一個(gè) CPU 后，當(dāng)前的所有程序和數(shù)據(jù)可以自動(dòng)重新裝載。

■   即使在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，也可以修改程序（例如，程序塊的修改和重新裝載），更改配置（例如，增加或刪減 DP從站或模塊）以及改變 CPU 的內(nèi)存分配。

設(shè)計(jì)和功能

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，所有自動(dòng)化組件（無論是機(jī)械式、機(jī)電式，還是電子式）都會(huì)出現(xiàn)故障。因此，工廠維護(hù)和工廠改造也就必不缺少。在實(shí)際應(yīng)用中，期待的可用性是不現(xiàn)實(shí)的。
通過西門子 SIMATIC S7-400H，能夠大限度地降低生產(chǎn)故障機(jī)率，生產(chǎn)率。

SIMATIC S7-400H 具有以下功能：

■ 出現(xiàn)故障時(shí)，能夠無擾切換

■ 集成故障檢測功能；提前檢測故障，避免影響生產(chǎn)過程

■ 在線維護(hù)，即可在工廠運(yùn)行期間，更換故障組件

■ 組態(tài)更改，即可在工廠運(yùn)行期間，進(jìn)行工廠擴(kuò)容

■ 自動(dòng)事件同步

■ 高可用性通信

■ 冗余連接I/O 設(shè)備

S7-400 標(biāo)準(zhǔn)控制器

要求嚴(yán)格任務(wù)用的控制器

說明

有一系列從入門級(jí)CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量結(jié)構(gòu);多個(gè)CPU可以在一個(gè)多值計(jì)算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間，可縮短機(jī)器的循環(huán)周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存儲(chǔ)器，地址范圍，連接數(shù)量和執(zhí)行時(shí)間。十款款標(biāo)準(zhǔn)的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。

應(yīng)用

S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。高處理速度和確定性的響應(yīng)時(shí)間，縮短高速機(jī)械制造業(yè)設(shè)備控制的循環(huán)周期。

S7 - 400用于整體協(xié)調(diào)各種設(shè)備，控制低級(jí)別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來保證的。

在S7- 400的許多器件也可用于環(huán)境條件下的SIPLUS版本。

S7-400 的成功應(yīng)用如下：

1. 汽車工業(yè)
2. 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備制造包括定制的機(jī)械設(shè)備制造
3. 倉儲(chǔ)系統(tǒng)
4. 建筑工程
5. 鋼鐵行業(yè)
6. 發(fā)電和配電
7. 造紙和印刷業(yè)
8. 木工
9. 紡織業(yè)
10. 醫(yī)藥制品
11. 食品和飲料行業(yè)
12. 處理工程，例如水和廢水處理設(shè)施
13. 化工和石化

效益

由于采用各種級(jí)別的CPU，S7-400可以靈活擴(kuò)展升級(jí)；I/O能力幾乎是無限的。

強(qiáng)大的CPU允許集成新的功能，無需額外硬件投資，例如處理質(zhì)量數(shù)據(jù)，用戶友好的診斷，到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。

可以以模塊化的方式構(gòu)建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結(jié)構(gòu)的模塊，以實(shí)現(xiàn)處理備件方面的低成本。

在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在運(yùn)行中配置）。另外在工作時(shí)還可以刪除和插入信號(hào)模塊（熱插拔）。這使得很容易擴(kuò)展系統(tǒng)或出現(xiàn)故障時(shí)替換模塊。

項(xiàng)目的完整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包括CPU上的符號(hào)和注釋，簡化了服務(wù)和維護(hù)過程。

可以將安全技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化集成到一個(gè)單一的S7- 400控制器，可以通過S7- 400的冗余結(jié)構(gòu)增加設(shè)備的可用性。

S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本，例如：擴(kuò)展溫度范圍（-25+60°C）和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。

S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。

設(shè)計(jì)和功能

模塊化

S7 - 400的一個(gè)重要特點(diǎn)是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運(yùn)行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù)，一根總線用于高性能運(yùn)動(dòng)控制，一根總線用于普通I / O現(xiàn)場總線通訊。
此外，也可以實(shí)現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況，可對(duì)S7 – 400進(jìn)行集中擴(kuò)展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實(shí)現(xiàn)分布式擴(kuò)展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一個(gè)S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機(jī)架，電源，和中央處理單元。它可以以一個(gè)模塊化的方式安裝和擴(kuò)展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無風(fēng)扇的堅(jiān)固設(shè)計(jì)。信號(hào)模塊可以熱插拔。一個(gè)多層面的模塊范圍可用于中央擴(kuò)展以及具有ET200的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡單配置。
在集中式擴(kuò)展中，額外安裝機(jī)架直接連接到中央控制器。

除了標(biāo)準(zhǔn)的安裝機(jī)架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機(jī)架。這些鋁機(jī)架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

多值計(jì)算

多值計(jì)算，也就是在一個(gè)S7- 400中央控制器中的幾個(gè)CPU的同時(shí)操作，為用戶提供不同的益處：

可通過多值計(jì)算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中，如開環(huán)控制，可以將計(jì)算機(jī)或通訊分割和分配給不同的CPU每個(gè)CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。
有些任務(wù)也可以從每個(gè)多值計(jì)算方式中斷開，一個(gè)CPU處理關(guān)鍵時(shí)間的處理任務(wù)，另一個(gè)處理非關(guān)鍵時(shí)間的任務(wù)。
在多值計(jì)算操作中，所有的CPU的運(yùn)行行為像一個(gè)CPU，也就是說，當(dāng)一個(gè)CPU進(jìn)入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個(gè)CPU的動(dòng)作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外，CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過高速的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊機(jī)制。

數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器

從精細(xì)分級(jí)的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲(chǔ)區(qū)的大小。集成裝載存儲(chǔ)器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對(duì)于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲(chǔ)卡增大裝載內(nèi)存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

從工程工作站通過網(wǎng)絡(luò)更新固件實(shí)現(xiàn)更簡單和快速的升級(jí)
通過一個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫保護(hù)（例如沒有從PC器件下載到CPU）
通過讀取存儲(chǔ)卡的序列號(hào)獲得保護(hù)，因此，保證了程序只與特定的存儲(chǔ)卡一起運(yùn)行

集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級(jí)PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊。

SIMATIC S7-400 信號(hào)模塊

描述

信號(hào)模塊是控制器進(jìn)行過程操作的接口。許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項(xiàng)任務(wù)的要求，準(zhǔn)確提供輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)量、電壓和電流范圍、電絕緣、診斷和警報(bào)功能等方面都存在著差別。S7-400 信號(hào)模塊不僅是能夠在中央機(jī)架擴(kuò)展，而且可以通過 PROFIBUS DP 連接到 S7-400 中央控制器。支持熱插拔，這使更換模塊變得極其簡單。

設(shè)計(jì)和功能

安裝簡便

通過前連接器連接傳感器/執(zhí)行器。更換模塊后，只需將前連接器插入相同類型的新模塊中，并保留原來的布線。前連接器帶自動(dòng)編碼功能可避免發(fā)生錯(cuò)誤。S7-400 也可以檢測前連接器是否已插入。

快速連接

SIMATIC TOP 連接使連接變得更加簡單、快速。可使用預(yù)先裝配的帶有單個(gè)電纜芯的前連接器，和帶有前連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統(tǒng)。

高組裝密度

模塊中為數(shù)眾多的通道實(shí)現(xiàn)了節(jié)省空間的設(shè)計(jì)。例如，可使用帶有 16 至 32 個(gè)數(shù)字通道和 8 至 16 個(gè)模擬通道的模塊。

簡單參數(shù)設(shè)置

使用 STEP 7 對(duì)這些模塊進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置，并且不需要進(jìn)行不便的轉(zhuǎn)換設(shè)置。數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)饺履K，避免發(fā)生任何設(shè)置錯(cuò)誤。使用新模塊時(shí)，無需進(jìn)行軟件升級(jí)。可根據(jù)需要復(fù)制組態(tài)信息，例如用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器。

診斷、中斷

許多模塊還會(huì)監(jiān)控信號(hào)采集（診斷）和從過程（過程中斷，例如邊沿檢測）中傳回的信號(hào)。這樣便可對(duì)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（例如斷線或短路）以及任何過程事件（例如數(shù)字量輸入時(shí)的上升沿或下降沿）立刻做出反應(yīng)。使用 STEP 7，即可輕松對(duì)控制器的響應(yīng)進(jìn)行編程。在數(shù)字量輸入模塊上，每個(gè)模塊可以觸發(fā)多次中斷。

S7-400 功能模板

描述：

多種S7-400 系列 功能模板可以進(jìn)行模塊定制來滿足多變的任務(wù)。

除了帶有集成功能和接口的 CPU，還有豐富的采用 S7-400 設(shè)計(jì)的特殊模塊供技術(shù)使用。

應(yīng)用范圍

1. 木材、玻璃、石料和金屬加工
2. 包裝機(jī)械
3. 印刷
4. 一般機(jī)器制造
5. 機(jī)床
6. 紡織機(jī)
7. 橡膠和塑料行業(yè)
8. 工廠

效益

1. 高等級(jí)的精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)
2. 帶有豐富功能的和通用模塊
3. 不涉及 CPU，因?yàn)楣δ鼙４嬖诿總€(gè)模塊的固件里
4. 快速的響應(yīng)時(shí)間（確定性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)）
5. 使用組態(tài)工具進(jìn)行工程組態(tài)，集成到 STEP 7 中

設(shè)計(jì)和功能

功能模塊是能夠執(zhí)行技術(shù)任務(wù)并因此降低 CPU 負(fù)荷的智能模塊。它們可以使用在需要高等級(jí)的精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用中。

S7-400 通訊處理器

描述

通訊處理器用于將 S7-400 連接到不同的總線系統(tǒng)/通訊網(wǎng)絡(luò)，也用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。

作為總線系統(tǒng)的替代品，借助通訊處理器 (CP) 實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接功能非常強(qiáng)大且成本較低。當(dāng)僅要將幾個(gè) (RS 485) 設(shè)備連接到 SIMATIC S7 時(shí)，與總線系統(tǒng)相比，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的優(yōu)勢是極為明顯的。

通訊處理器也能夠輕松地將第三方系統(tǒng)連接至 SIMATIC S7-400 系統(tǒng)中。由于 CP 具有很高的靈活性，因此可以執(zhí)行不同的物理傳輸介質(zhì)、傳輸速度，甚至是自定義的傳輸協(xié)議。對(duì)每一個(gè) CP 都有一個(gè)組態(tài)包。組態(tài)包中帶有電子手冊、參數(shù)化屏幕表單和用于 CPU 和 CP 之間通訊的標(biāo)準(zhǔn)功能塊。組態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)塊中并在 CPU 中備份。因此，在更換模塊后，新模塊馬上就可以使用。

借助S7-400 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路模塊，針對(duì)不同的物理傳輸介質(zhì)，只需要插入相關(guān)的接口子模塊，而無需外部轉(zhuǎn)換器。

1. 應(yīng)用
2. 通訊模塊允許將 SIMATIC S7-400 連接到以下位置（舉例）：
3. SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 PLC 和許多其它制造商的系統(tǒng)
4. PC、編程設(shè)備和 HMI 設(shè)備
5. 現(xiàn)場設(shè)備
6. 掃描儀和條形碼識(shí)別器
7. 測量系統(tǒng)
8. 秤重設(shè)備

S7-400 產(chǎn)品附件

安裝機(jī)架

機(jī)架設(shè)計(jì)為壁掛式，可以安裝在框架內(nèi)，或者安裝在機(jī)柜內(nèi)。它有以下功能：為模板提供機(jī)械支持、為模板提供電源、通過背板總線將各個(gè)模板連接在一起。

配置SIMATIC S7-400有多種形式的機(jī)架：

- UR1 和 UR2，用于中央控制器和擴(kuò)展但愿

- CR2，用于有分割的中央控制器

- ER1 和 ER2，用于有信號(hào)模板的擴(kuò)展單元

- UR2-H，用于冗余系統(tǒng)

電源模板

電源模板用于轉(zhuǎn)換220V AC或24V DC，通過背板總線向S7-400 提供5V DC和24V DC。采用冗余電源時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和容錯(cuò)系統(tǒng)可作為*安全系統(tǒng)運(yùn)行。

- 發(fā)光二極管用于指示內(nèi)部故障，5V、24V及后備電池

- 一個(gè)故障確認(rèn)按鈕

- 輸出電壓的通斷開關(guān)

- 一個(gè)后備電池安裝部件

- 一個(gè)電池監(jiān)視開關(guān)

- 一個(gè)系統(tǒng)電壓選擇開關(guān)

存儲(chǔ)卡

在S7-400 CPU中可以使用的存儲(chǔ)卡有兩種：一種是RAM卡，用于只需要擴(kuò)展CPU集成的裝載存儲(chǔ)器，并且需要經(jīng)常修改程序的狀況；另一種是FEPROM卡，用于需要在存儲(chǔ)卡上存儲(chǔ)用戶程序，即使掉電程序也不會(huì)丟失，或者在CPU之外使用擴(kuò)展卡。

為了滿足應(yīng)用需求，RAM卡和FEPROM卡大存儲(chǔ)容量均達(dá)到64M。

電池

對(duì)于使用RAM擴(kuò)展裝載內(nèi)存的用戶，可以通過使用后備電池，使CPU在斷電情況下保持用戶程序。

IF-964 PROFIBUS DP 模板

每個(gè)S7-400 CPU 可以插入一個(gè)或者兩個(gè)IF-964 接口模板，用于連接PROFIBUS DP 作為主站，通過9針Sub-D 插座連接，傳輸速率達(dá)到9.6 kbit/s 到12Mbit/s。

接口模板

S7-400 系統(tǒng)擴(kuò)展支持本地?cái)U(kuò)展和遠(yuǎn)程擴(kuò)展兩種方式。根據(jù)擴(kuò)展方式的不同，選用的接口模板、連接電纜、傳輸距離也有所不同。

- 集中式擴(kuò)展，長距離3m，采用 IM460-0 和 IM461-0

- 集中式擴(kuò)展，長距離1.5m，采用 IM460-1 和 IM461-1

- 分布式擴(kuò)展，遠(yuǎn)距離100m，采用 IM460-3 和 IM461-3