西門子CPU416-3PN/DP

SIMATIC S7-400，CPU416F-3 PN/DP *處理器，帶： 內存 11.2 MB， （5.6 MB 代碼，5.6 MB 數據）， 接口： 第 1 個 MPI/DP 接口 12 MBIT/S， 第 2 個以太網/PROFINET 接口， 第 3 個 SS IFM 模塊接口，可插拔 可隨軟件包使用 S7 分布式安全從 V5.4 起

SIMATIC S7-400

西門子S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。SIMATIC S7-400PLC的主要特色為：*的處理速度、強大的通訊性能和的CPU資源裕量。

產品特點

S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據需要組合成不同的系統。當控制系統規模擴大或升級時，只要適當地增加一些模板，便能使系統升級和充分滿足需要。  

功能強大的PLC，適用于中高性能控制領域

解決方案滿足復雜的任務要求

功能分級的CPU以及種類齊全的模板，總能為其自動化任務找到佳的解決方案

實現分布式系統和擴展通訊能力都很簡便，組成系統靈活自如

用戶友好性強，操作簡單，免風扇設計

隨著應用的擴大，系統擴展無任何問題

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設備有限公司（西門子分銷商）

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功能

容錯通訊

帶有容錯通信功能的SIMATIC提供了一種新的通信類型，該通信類型具有以下特點：

• 可用性更高：
  發生故障時，憑借其多達4個的冗余連接，可以繼續通信。必要的切換工作對于用戶來說是透明的。

• 工作簡單；
  容錯處理對于用戶也是透明的。可使用用于標準通訊的用戶程序，無需修改。冗余功能的定義僅需在參數化階段就可以完成。

容錯通訊目前由 S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 所支持。對于 PC 來說，需要使用 Redconnect 軟件包（參見“SIMATIC NET 通訊系統”）。

取決于對可用性的需求，可以使用不同的組態選項：

• 單一總線或冗余總線。

• 線型拓撲和環型拓撲總線。

運行模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系統可自主執行 S7-400H 的所有必要附加功能：

• 數據交換

• 故障響應（控制轉換給備用設備）

• 兩個子設備的同步

• 自檢

冗余原理

S7-400H的工作符合“熱備份”模式的主動冗余原理（支持故障發生時的無重啟自動切換功能）。根據該原理，在*運行期間，兩個子單元都處于工作狀態。當故障發生時，未出現故障的設備將獨立地接管過程控制。

為了確保平穩的控制接管，必須通過*控制器鏈路實現高速、可靠的數據交換。

在控制轉移期間，設備自動地使用

• 相同的用戶程序

• 相同的數據塊

• 相同的過程圖像內容

• 相同的數據，例如定時器、計數器、位存儲單元等

這意味著，這兩個設備的更新操作始終*一樣，并可以在出現故障時獨立地繼續執行控制功能。

I/O 工作于冗余模式時，其結果將是：

• 在*的工作期間，兩個模塊均處于工作狀態，即，在存在冗余輸入的情況下，例如通過兩個模塊讀入的共用傳感器（也可以設置兩個傳感器）的信號，會對其結果進行比較，以將*性的值提供給用戶以進一步處理。對于冗余輸出來說，由用戶程序計算出的值通過兩個模塊來輸出。

• 如果出現了故障，例如輸入模塊中有一個或者兩個均出現了故障，則不再尋址故障模塊，且對故障進行報告處理，此后，僅使用未出現故障的模塊繼續工作。聯機修理工作完成之后，又可以尋址兩個模塊。

對于無重啟切換，必須實現兩個子單元的同步。

S7-400H采用“事件驅動同步”技術。

同步操作伴隨著導致兩個子單元內部狀態出現差異的每個事件而進行。這些事件的發生情況例如有：

• 直接訪問 I/O

• 中斷、報警

• 更新用戶時間，或

• 使用通信功能更改數據。

同步由操作系統自動完成，程序編制期間無需處理。

自檢

S7-400H 可執行大量自檢。這涉及到以下部分的檢測工作：

• *控制器的連接。

• CPU

• 處理器/ASIC

• 存儲器

每個檢測到故障都將被報告。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整地執行全部自檢功能。

循環工作期間的自檢

完整的自檢需要多個循環。每個循環僅執行一小部分的自檢，因此，施加至物理控制器上的負荷很小。

組態、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 相類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對 S7-400H 進行編程需要使用 STEP 7 V5.2。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能較為強大的 PLC。它可以成功實現全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業和過程工業系統解決方案的自動化平臺，其主要特點是具有模塊化的結構并擁有性能儲備。通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現場總線。另外，還可以實現額外需要的與 MES/ERP 系統或 Internet 的連接。結合使用 SIMATIC 工程組態工具，可極為 地對 S7-400 進行組態和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態圖和工藝圖的圖形化組態工具。 CP341模塊是西門子S7—3001400系列PLC中的串行通訊模塊。該模塊具有1個串行通訊口(RS232C或 TTY或RS485／422)，RS422／485的通訊較大距離位1200m。支持以下協議ASCII，ModbusRTU遠程終端，Data Highway(DF1協議)，電氣接口為15針D型孔接頭。可以使用這種通訊模塊實現S7300／400與其它串行通訊設備的數據交換。例如打印機、掃描儀、儀表、Modbus主從站、Data Highway站、變頻器。USS站等。CP341模塊可以同時與多臺串行通訊設備進行通訊。如同時連接多個變頻器、連接多個智能儀表等。如果采用RS422／485 modbus RTU通訊方式，需要在發送的數據包中包括站號、數據區、讀寫指令等信息。供CP341模塊所連接的從站設備鑒別數據包是發給哪個站的。以及該數據包是對那個數據區進行的讀或寫的功能。
西門子PLC模塊CPU416-3PN/DP

 Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準，有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程。如回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄等。它制定了消息域格式和內容的公共格式。MODBUS為單主站網絡協議，所以系統中只能夠有一個Modbus主站，所有通信都由它發出并且只能夠實現主站和從站的數據交換，從站之間不能進行數據交換，Modbus可支持247個之多的遠程從屬控制器。但實際所支持的從機數要由所用通信設備決定。采用這個系統。各PC可以和中心主機交換信息而不影響各PC執行本身的控制任務。CP341插人MODBUS主站Dongle(狗)或插入從站Dongle，就可以作為MODBUS主站。或者作為MODBUS從站。在ModBus系統中有兩種傳輸模式編碼可選擇，一種模式是ASCIi(美國信息交換碼)，另一種模式是RTU(遠程終端設備)，由這兩種模式定義這兩種傳輸模式與從機PC通信的能力是同等的。選擇時應視所用ModBus主機而定。每個ModBus系統只能使用一種模式。不允許兩種模式混用。 

2 RTU幀結構使用RTU模式，消息發送至少要以3．5個字符時間的停頓間隔開始。在相同的網絡波特率下采用多個的字符時間，這是容易實現的。傳輸的*一個域是設備地址，可以使用的傳輸字符是十六進制的0...9，A...F。網絡設備不斷偵測網絡總線，包括停頓間隔時間內。當*一個域(地址域)接收到后，每個設備都進行解碼以判斷是否發往自己的，在后一個傳輸字符之后，一個至少3．5個字符時間的停頓標定了消息的結束．一個新的消息可在此停頓后開始。整個消息幀必須作為一連續的流轉輸，如果在幀完成之前有超過1．5個字符時間的停頓時間，接收設備將刷新不完整的消息并假定下一字節是一個新消息的地址域。同樣地，如果一個新消息在小于3．5個字符時間內接著前個消息開始，接收的設備將認為它是前一消息的延續，這將導致一個錯誤，因為在后的CRC域的值不可能是正確的。

SIMATIC S7-400H 
概述

• 有冗余設計的容錯自動化系統

• 在容錯技術下用于需要高可靠性的場合：再啟動或停機將會造成較大損失的生產領域；需要少量管理和維護的工廠。

• 冗余的*功能

• 加強I/O的可用性：可切換I/O的配置

• 也可應用常規的I/O：單邊配置

• 熱備：在故障事件發生時自動地切換到備用單元

• 2個單獨的或一個分隔的*機架配置

• 連接到冗余PROFIBUS -DP上的可切換I/O。

應用 
在許多自動化領域中，要求容錯和高可靠性的自動化系統的應用越來越多。特別是在某些領域，停機將帶來巨大的經濟損失。在這種情況下，只有冗余系統才能滿足高可靠性的要求。

高可靠性的SIMATIC S7-400H能充分滿足這些要求。它能連續運行，即使控制器的某些部件由于一個或幾個故障而失效也不受影響。由于SIMATIC S7-400H具有很高的可用性，它特別適合于以下的應用領域：

• 控制器發生故障后再啟動的費用十分昂貴（一般在過程控制工業）

• 如發生停機，將會造成重大的經濟損失

• 過程控制中包含有貴重的材料（如制藥工業）

• 無人管理的應用場合。

• 需減少維護人員的場合。

SIMATIC S7-400F/FH 
概述

• 安全型自動化系統適合于需要高安全性要求的設備

• 遵守SIL3至IEC 61508，AK6至DIN V19250和Cat 4到EN 954-1的安全要求。

• 如果需要，可通過冗余設計達到容錯功能。

• 安全式I/O沒有附加的連線：通過帶PROFIS安全曲線的PROFIBUS-DP的安全通訊

• 以S7-400H和ET 200M為基礎，包括安全型模板。

• 標準模板可在非安全型的自動化系統中應用

應用 
SIMATIC S7-400F/FH安全型自動化系統可用在有著安全性要求的工廠。它的控制過程（如果直接關閉）不會對人或環境產生損壞。S7-400F/FH有2種基本型：

S7-400F/FH適應于具有下列安全型要求的場合：

另外，S7-400F/FH可以使用標準模板，以及安全型模板，這樣可以配置一個*型集成控制系統。用在無安全性要求以及部分安全性要求的工廠中。整個工廠可以用相同的標準工具進行配置和編程。

• 編程和參數設置

• 控制與視以及

• 靈活的配置選擇

• 作為DP主站

• 在同等通訊伙伴間建立簡單的網絡結構

• 多種連接能力：MPI支持多32個站點的同時連接

• 通訊連接，S7-400 CPU可同時建立多64個站的連接

• 多32個MPI節點， 數據傳輸率大為12M bit/s。

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