CPU412-2和CPU414-3适用于中等性能应用范围中有较高要求的场合。它们满足对程序规模和指令处理速度的更高要求。集成的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU414-3有一条额外的DP线,可用IF964-DP接口子模块进行连接。
CPU416-2和CPU416-3是功能强大的SIMATIC S7-400系列PLC的CPU。集成的PROFIBUS-DP接口,使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU416-3有一条额外的DP线,可用IF964-DP接口子模块进行连接。
CPU417-4是SIMATIC S7-400中央处理单元中能强大的。集成的PROFIBUS-DP接口,使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。通过IF964-DP接口子模块进一步连接两条DP线。
CPU414-4H用于SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH,可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后,可以作为安全型S7-400F/FH自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
CPU417-4H是SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH中能强的CPU,可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后,可以作为S7-400F/FH容错自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
(1)S7-400 CPU模块的共同特性
①S7-400有一个中央机架,可连接21个扩展机架,使用UR1和UR2机架的多CPU处理多安装4个CPU。每个中央机架多使用6个IM,通过适配器在中央机架上可以连接6块S5模块。
②实时钟功能:CPU有后备时钟、8个小时计数器和8个时钟存储器位,有日期时间同步功能,同步时在PLC内和MPI上可以作为主站和从站。
③S7-400有IEC定时器/计数器(SFB类型),每一优先级嵌套深度24级,在错误OB中附加2级。S7指令功能可以处理诊断报文。
④测试功能:可以测试I/O、位操作、DB(数据块)、分布式I/O、定时器和计数器;可以强制I/O、位操作和分布式I/O。有状态和单步执行功能,调试程序可以设置断点。
⑤FM和CP的块数只受槽的数量和通信的连接量的限制。S7-400可以与编程器和OP(操作面板)通信,有全局数据通信功能。在S7通信中,可以作服务器和客户机,分别为PG(编程器)和OP保留了一个连接。
⑥CPU模块内置的个通信接口的功能。个通信接口可以作为MPI和DP的主站。
作为MPI接口时,可以与编程器和OP通信,可以用作路由器。全局通信的GD数据包大为64KB。S7标准通信每个作业的用户数据大为76B,S7通信每个作业的用户数据大为64B。S7标准通信每个作业的用户数据大为8KB。内置各通信接口大传输速率为12Mbit/s。
作为DP主站时,可以与编程器和OP通信,支持点对点通信功能,除了S7-412外,都具有全局通信,S7基本通信功能。多支持32个DP从站,多支持512个插槽。大地址区为2KB,每个DP从站大可用数据为244B输入和244B输出。
⑦CPU模块内置的第二个通信接口的功能。第二个通信模块接口可以用作DP主站和点对点连接。作为DP主站时,可以与编程器和OP通信,支持内部节点通信。每个DP从站大可用数据为244B输入和244B输出。
S7-400的电源模块的任务是通过背板总线,向机架上的其他模块提供工作电压。它们不为信号模块提供负载电压。
S7-400的电源模块用于S7-400系统安装基板的封装设计,它通过自然对流冷却,带AC-DC编码的电源电压的插入式连接,具有短路保护功能。具有两个输出电压的监视,且两个输出电压(5V DC和24V DC)共地。如果其中一个电压故障,则向CPU发送故障信号。S7-400的电源模块通过背板总线对CPU及可编程模块的参数设置和存储器内容(RAM)进行后备。此外,后备电池可以对CPU热启动。电源模块和后备模块都能监视电池电压。
(2)冗余电源模块 如果使用两个型号为PS 40710A R(6ES7 407-0KB00-0AA0,输入电压85~264V AC或88~300V DC,输出电压5V DC/10A和24V DC/1A)或PS 405 10A R(6ES7 405-0KR00-0AA0,输入电压19.2~72V DC,输出电压5V DC/10A和24V DC/1A)的电源模块,可以在安装基板上安装冗余电源。如果需要提高PLC的可靠性,特别是工作在一个不可靠的电源系统中时,应进行冗余设计,建立一个冗余的电源时,可以将一个电源模块插入机架的插槽1和插槽3。可以插入尽量多的模块。但所有这些模块只能由一个电源模块供电,换句话说,在冗余运行状态下,所有模块只能消耗10A电流。
S7-400的冗余电源具有以下特性。电源模块提供一个符合NAMUR的接通闭合限制器。当一个电源模块故障时,其他的每个电源模块均能向整个基板供电,因此不会停止工作。整个系统工作时可以更换每个电源模块,当插拔模块时不会影响系统运行。每个电源模块均具有监视功能,当发生故障时将发送故障信息。一个电源模块的故障不会影响其他正常工作的电源模块的电压输出。当每个电源模块有两个电池时,其中一个必须是冗余电池。如查每个电源模块只有一个电池,则不能进行冗余后备,因为冗余时需要两个电池都工作。通过插拔中断登记电源模块的故障(默认值为STOP),如果只在CR2的第二个段中使用,当电源模块故障时,不发送任何报告。如果插入两个电源模块但只有一个上电,则上电时将发生1min的启动延时。
(3)后备电池 S7-400的电源模块有一个电池盒,可以装1~2个后备电池。这些电池是选件。
如果已经装入后备电池,则在电源发生故障时,参数设置和存储器内容将通过背板总线备份到CPU和可编程模块中。电池电压必须在允许的范围内。此外,在上电后,后备电池可以对CPU执行重启动。电源模块和后备模块均可监视电池电压。
一些电源模块有容纳两个电池的电池盒。如果用两个电池,并将开关拨到2BATT,则电源模块将两个电池中的一个定义为后备电池。当电池充足时该设置始终有效;当后备电池放完电后,则系统将另一个电池切换到后备方式。后备电池的状态也存储在电源故障的事件中。
后备电池的长后备时间取决于后备电池的容量以及在基板上的后备电流。后备电流是指当电源关闭时,所插入的后备模块的电流及电源模块所需要的电流的总和。【例1-1】 计算对于一个具有PS407 4A和CPU417-4的中央机架的后备时间。
后备电池容量为1.9A·h,电源的大后备电流(包括电源关闭时自己所需的电流)为100μA,CPU417-4典型的后备电流为75μA,当计算后备时间时,因在电源打开时后备电池也会受影响,所以额定能力将低于。
一个具有63%额定容量的电池具有:后备时间=1.9A·h×0.63÷(100+75)μA=(1.197÷175)×1000000=6840h,得出大后备时间为285天。
BATT1F/BATT2F指示灯(用于电池1和电池2)激活。
电压选择开关:用来选择主要的工作电压(120V AC或230V AC),由其自身的外壳保护。
1.5 数字量模块
数字量模块将二进制过程信号连接到S7-400,通过这些模块,能将数字传感器和执行器连接到SIMATIC S7-400。使用数字量输入/输出模块可以提供用户优化的适配性能,模块的任意组合使任务恰好其分地适配输入/输出模块的数量,以避免多余的投资。紧凑的设计。坚固的塑料外壳包括有绿色LED指示输出信号状态;一个红色LED指示内部和外部故障或出错;有内装的诊断能力;指示的故障如保险丝熔断和负载电压掉电等;标签条插入到前盖板内(增加标签条数量包括在供货内,根据使用手册复制);覆盖薄膜可单独订购。容易安装。将模块挂在机架上,拧紧螺钉安装,非常方便。接线方便。模块通过插入前连接器接线,初次插入前连接器时,应嵌入一个编码元件,这样前连接器只能插入到有相同电压范围的模块中;更换模块时,前连接器能保持完整的接线状态,因此能用于相同类型的新模块。
(1)数字量输入模块 数字量输入模块将外部过程发送的数字信号电平转换成S7-400内部的信号电平。模块适合于连接开关或2线BERO接近开关。
(2)数字量输出模块 数字量输出模块将S7-400的内部信号电平转换成过程所需要的外部信号电平。模块适合于连接如电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电机启动器等装置。
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1.6 模拟量模块
模拟量输入/输出模块包括用于S7-400的模拟量输入/输出。通过这些模块,能将模拟量传感器和执行器连接到SIMATIC S7-400。使用模拟量输入/输出模块能给用户提供优化的适配性能,因此能连接各种不同类型的模拟量传感器和执行器。
模拟量输入/输出模块的机械结构有以下特点。
①紧凑的设计。坚固的塑料外壳包括标签条可插入到前盖板内(根据使用手册复制),覆盖薄膜可单独订购。
②容易安装。将模块挂在机架上,拧紧螺钉即可,安装方便。
③接线方便。模块通过前连接器接线。初次插入前连接器时,应嵌入一个编码元件,这样前连接器只能插入到有相同电压范围的模块中。更换模块时,前连接器能保持完整的接线状态,因此能用于相同类型的新模块。
(1)模拟量输入模块 模拟量输入模块将从过程来的模拟量信号转换成S7-400内部处理用的数字量信号。电压/电流传感器、热电偶、电阻器和热电阻可作为传感器连接到S7-200。
(2)模拟量输出模块 模拟量输出模块SM432只有一个型号(6ES7 432-IHF00-0AB0)。输出点数为8,额定负载电压24V DC,输出电压范围为-10~10V,0~10V和1~5V;输出电流范围为-20~20mA。
1.7 其他模块
(1)FM453定位模块 FM453可以控制3个独立的伺服电动机或步进电动机,以高时钟频率控制机械运动,用于简单的点到点定位到对响应、精度和速度又极高要求的复杂运动控制。从增量式或式编码器输入位置信号,步进电动机作为执行器时可以不用编码器。每个通道有6点数字量输入和4点数字量输出。FM453具有长度测量、变化率限制、运行中设置实际值、通过高速度输入使定位运动启动或停止等特殊功能。
(2)FM458-1DP应用模块 FM458-1DP是自由组态闭环控制设计的,包含有300个功能块的库函数和CFC连续功能图图形化组态软件,带有PROFIBUS-DP接口。FM458-1DP的基本模块可以执行计算、开环和闭环控制,通过扩展模块可以对I/O和通信进行扩展。