STEP 7结合SIMATIC Manager中央工具用于项目中与软件相关的操作，不仅关系到单CPU，也关系到整个工厂，与解决方案中包括多少控制器、驱动器和HMI设备无关。使用STEP 7可以确保整个项目中的数据保持一致。STEP 7既包括设备的硬件配置，又包括模块的参数化，所以不需要再进行硬件设置。STEP 7包括3种基本语言，分别是语句表（STL）、梯形图（LAD）和功能块图（FBD）。STEP 7还可以实现联网CPU之间参数数据的高速传输。

由于通常用于执行大型程序，S7-400还包括**语言和基于STEP 7的图形工程工具，可用S7-SCL、S7-GRAPH、S7-HiGraph及CFC等语言进行编程

S7-400有很强的通信功能，CPU模块集成了MPl和DP通信接口，有PROFIBUS-DP和工业以太网的通信模块以及点对点通信模块。通过PROFIBUS-DP或AS-i现场总线，可以周期性地自动交换I/O模块的数据（过程映像数据交换）。在自动化系统之间，PLC与计算机和HMI（人机接口）站之间均可以交换数据，数据通信可以周期性地自动进行或基于事件驱动，由用户程序块调用。

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模拟量输入模块在模块通电前或模块参数设置完成后第一次转换之前，上溢出时其模拟值为7FFFH，下溢出时模拟值为8000H。上、下溢出时SF指示灯闪烁，有诊断功能的模块可以产生诊断中断。

（2）模拟量输入模块测量范围的设置

模拟量输入模块的输入信号种类用安装在模块侧面的量程卡（或称为量程模块）来设置。量程卡插入输入模块后，如果量程卡上的标记C与输入模块上的标记相对，则量程卡被设置在C位置。模块出厂时，量程卡预设在B位置。用STEP 7设置量程时可以看到该量程对应的量程卡的位置，用户应正确地设置量程卡，否则将会损坏模拟量输入模块。

以模拟量输入模块6ES7 331-7KF02-0AB0为例，量程卡的B位置包括4种电压输入，C位置包括5种电流输入，D位置的测量范围只有4～20mA，其余21种温度传感器、电阻测量或电压测量的测量范围均应选择A位置。使用STEP 7中的硬件组态功能可以进一步确定测量范围。各位置对应的测量方法和测量范围都印在模拟量模块上。

（3）将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量

转换时应考虑变送器的输入/输出量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与A/D转换后的数字之间的比例关系。下面以连接电压/电流传感器的模拟量输入模块（6ES7 331-7HF0X-0AB0）为例，介绍模拟量输入模块。

电源模块安装在DIN导轨的插槽1上，紧靠在CPU或扩展机架IM 361的左侧，用电源连接器连接到CPU或IM 36l上。这里以PS 307电源模块为例对电源模块进行相关介绍。

PS 307电源模块可以将AC 120/230V电压转换为DC 24V电压，可以为S7-300、传感器和执行器供电，输出电流有2A、5A或10A 3种。

S7-400的主要特色为极高的处理速度、强大的通信性能和卓越的CPU资源裕量。S7-400可以与SIMATIC组态工具配套使用，从而进行高效率的配置和编程，尤其是应用于工程量较大的自动化解决方案中，例如**语言SCL以及用于顺序控制、状态图和面向工艺的图形组态工具等。S7-400能够保存整个项目数据，包括CPU的符号和说明等，有助于便捷地进行检修和维护。此外，功能强大的集成系统的诊断功能可以增强控制器的实用性，并提高其工作效率。为此，S7-400增加了可以设置的过程诊断功能，可以据此分析过程问题，从而减少停机时间，并进一步提高生产效率。

1.3.1　整体设计

S7-400自动化系统采用模块化设计，通常包括一个机架（CR）、一个电源（PS）、一个信号模块（SM）和一个CPU，。它所具有的模块的扩展和配置功能使其能够按照不同的需求灵活组合。模块能带电插拔，且具有很高的电磁兼容性、抗冲击和耐震动性能，因而能*大限度地满足各种工业标准

中央处理单元（CPU）：有多种CPU可供用户选择，有些带有内置的PROFIBUS-DP接口，用于各种性能范围。一个中央控制器可包括多个CPU，以加强其性能。

·各种信号模板（SM）：用于数字量输入和输出（DI/DO）以及模拟量输入和输出（AI/AO）。

·通信模板（CP）：用于总线连接和点到点的连接。

·功能模板（FM）：专门用于计数、定位、凸轮控制等任务。

根据用户需要还需提供以下部件。

·接口模板（IM）：用于连接CPU和扩展单元。SIMATIC S7-400的中央控制器*多能连接21个扩展单元。

SIMATIC S5模板：SIMATIC S5-155U、SIMATIC S5-135U和SIMATIC S5-155U的所有I/O模板都可和相应的SIMATIC S5扩展单元一起使用。另外，专用的IP和WF模板可用于SIMATIC S5扩展单元，也可直接用于中央控制器（通过适配器盒）。

如果用户需要比中央控制器更多的功能，S7-400还可以扩展。S7-400*多可有21个扩展单元，这21个扩展单元（EU）都可以连接到中央控制器。中央控制器和扩展单元通过发送IM和接收IM连接。中央控制器*多可插入6个发送IM，每个扩展单元可容纳1个接收IM。每个发送IM有2个接口，每个接口*多可支持4个扩展单元。

一台S7-400中央控制器中可以运行多CPU，意味着S7-400的整体性能可以被分解。例如控制、计算或通信可以分离并分配给不同的CPU，每个CPU可赋予其本地的I/O，使不同的功能彼此分工运行。例如一个CPU完成实时处理功能，而另一个CPU完成非实时处理功能。在多CPU模式下，所有CPU如同一个CPU那样联合运行，也就是说如有一个CPU为STOP（停机）模式，则所有其他CPU也同时停机。同步调用可以使多个CPU在运行每一条指令时能彼此协调动作，同时通过“全局数据”机制使CPU之间的数据传输以非常高的速率进行。

S7-400系列CPU的出色之处不仅表现为极短的响应时间，更有极大的性能裕量，即使需要同时进行通信或出现意想不到的负荷，仍可获得非常短的响应时间。换句话说即可以实现特定的响应时间，例如输出信号对输入信号变化的响应。

S7-400系列CPU的智能诊断系统可连续监测系统和过程的功能性，记录错误和特定系统事件（CPU“黑匣子”），并提供附加诊断报文添加选项。诊断功能可确定模板的信号记录（对于数字量模板）或模拟处理（对于模拟量模板）功能是否正常。如果出现诊断报文事件（例如编码器掉电），模板将触发一个诊断中断。然后，CPU中断用户程序的执行，执行相应的诊断中断块。过程中断意味着过程信号可以被监视，并可对信号变化触发响应

S7-400的组态和编程基于STEP 7。对于S7-400，需要使用HW升级补丁的STEP 7 V5.2 SP1HF3或STEP 7 V5.3来组态编程，STEP 7为自动化项目的用户提供从组态到启动、测试以及维护等所有阶段的功能。