6ES7 405-0RA01-0AA0

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西门子S7-400H系列PLC的CPU有三个系列的固件版本，分别是V4.0，V4.5和V6.0。它们固件版本升级的方式有两种，下面分别介绍一下：

1. 西门子S7-400H系列PLC，CPU V4.0系列

（1）将西门子S7-400H系列PLC的CPU断电；

（2）在断电情况下，从CPU上拔出flash卡；

（3）从西门子*下载升级所需固件版本的软件，如CPU414-4H，需要从V4.0.3升级到V4.0.6，需要下载V4.0.6对应的固件版本软件包。

（4）将flash卡插入读卡器；

（5）将读卡器连接到PC，并从PC安装第（3）步下载的需要升级到的固件版本软件包。

（6）将flash卡从读卡器中取出，并重新在断电情况下插入CPU。

（7）将CPU上电，此时CPU的固件版本已升级到V4.0.6版本。

2. 西门子S7-400H系列PLC，CPU V4.5或CPU V6.0系列

（1）从西门子*下载升级所需固件版本的软件，如CPU414-4H，需要从V4.5.2升级到V4.5.6，需要下载V4.5.6对应的固件版本软件包。

（2）在CPU上电情况下，即CPU正常工作时；在PC上安装第（1）步下载的需要升级到的固件版本软件包。

（3）打开STEP7软件，在“硬件组态”中，选择固件版本升级后的CPU，在线下载硬件组态，即可完成。

综上所述，西门子S7-400H系列PLC固件版本升级时，如果CPU是V4.0系列，则需要离线方式通过读卡器进行固件版本升级；如果CPU是V4.5或V6.0系列，则可以通过在线方式直接进行固件版本升级。在升级过程中，用户可以遵循上述步骤进行设置

西门子S7-400PLC电源电池介绍

1.监控电池开关选择及作用

以下适用于带一块备用电池的电源模块：

• BATT开关位置
  电池是被监控的。如果背板总线上检测到低电压，BAF指示灯点亮。OB81在CPU中被调用。
• OFF 开关位置
  备用电池不被监控。如果正在使用的电池处于良好工作状态，在此设置下发生电源故障的情况下它也用作备用。

以下适用于带两块备用电池的电源模块：

• 2 BATT开关位置
  两块电池均被监控。如果背板总线上检测到低电压，BAF指示灯点亮。OB81在CPU中被调用。
• 1 BATT开关位置
  只有左侧的电池(叫做BATT.1)被监控。 如果背板总线上检测到低电压，BAF指示灯点亮。OB81在CPU中被调用。
  但是，如果插入了第二块电池，在*块电池出现故障的情况下它也用作备用。
• OFF开关位置
  备用电池不被监控。如果正在使用的电池处于良好工作状态，在此设置下发生电源故障的情况下它也用作备用。  
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2.电池报警及复位

监控开关选择后 ,当电池故障出现报警,BAF指示灯亮,并且CPU外部故障灯亮,就提示需要检查电池或更换.更换电池后,BAF指示灯还亮,需要按下FMR(故障消息复位)后,报警消失.

 

3.电池休眠后激活

S7-400CPU使用的是锂电池(锂/亚硫酰氯)。锂电池在长期放置的情况下会生成钝化膜，处于自保护和自休眠状态,这个特性会直接影响备用电池的功能。这种情况下，当系统电源接通时，CPU会提示错误信息。后备电池在电源模块通电的情况下会被去钝化，将锂电池放入S7-400的电源单元清除锂电池的钝化膜。这个过程需要几分钟的时间。当钝化膜被清除且锂电池达到其额定电压时，可以使用FMR按钮来确认电源模块的错误信息。

由于锂电池的存储时间通常不可推测，推荐以下步骤去除钝化膜： 
●在电池舱中放入备用电池(组)。 
●用FMR按钮确认电源单元的所有电池故障信息。 
●如果无法确认电池故障，等几分钟后再试。 
●如果依然无法确认电池故障，拔出电池(组)正负极短路,并将它们短路1秒到3秒，大电流激活,●注意短路时间不要超过3秒。 
●重新插入电池(组)并用FMR按钮再次尝试确认。 
●当所显示的电池故障信息消失后，电池(组)可以准备使用。 

●如果所显示的电池故障信息不消失，则电池(组)没电。 

通讯

SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信类型：

• 过程通讯：
  对于通过总线（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）实现循环寻址的I/O模块（互换过程图像）。从循环执行层调用过程通讯。
• 数据通讯：
  用于自动化系统间或多个自动化系统与HMI之间的数据交换。数据通信循环地进行，也可以基于事件驱动通过块由用户程序发起。

STEP 7的操作界面极为友好，显著地简化了用户的通信功能组态工作。

数据通讯

SIMATIC S7-300拥有不同的数据通信机制：

• 使用MPI，通过全局数据通信，实现联网CPU之间的数据包循环交换。
• 借助通信功能，与其它伙伴完成事件驱动型通信。网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。

全局数据

借助“全局数据通信”服务，联网CPU彼此之间可以循环地交换数据（最多可达8 GD 数据包，每周期22个字节）。据此，可以实现，例如，某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。只能通过 MPI 进行全局数据交换。组态通过STEP 7的GD表完成。

通讯功能

使用系统已经集成的块，可以建立S7/C7伙伴之间的通信服务。

这些服务是：

• 通过 MPI 进行 S7 基本通讯。
• 通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网的 S7 通讯。
  S7-300 可以用于：
  • 用作服务器时，使用MPI、C总线和PROFIBUS
  • 用作服务器或客户端时，使用集成式PROFINET接口

使用reloadable块，可以建立与S5伙伴和非西门子设备之间的通信服务。

这些服务是：

• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通讯。
• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯（非西门子系统）。

与全局数据不同的是，对于通信功能，必须为其建立通信连接。

集成到 IT 领域中

借助自动化工程组态，使用S7-300，可以更加方便地接入现代化的信息技术世界。使用CP 343-1 Advanced，可以实现以下信息技术功能：

• IP 路由；
  借助IP访问列表，将IP V4报文以不低于Gigabit的速度转发至受控PROFINET接口。
• WEB 服务器；
  使用标准浏览器，可以浏览大至30 MB可自由定义的HTML网页；通过FTP处理自己的文件系统中的数据
• 标准诊断页；
  无需额外工具，就可以在工厂内完成插装在安装机架上的所有模块的快速诊断工作。
• E-mail；
  直接从用户程序中发送认证电子邮件。电子邮件客户端设计有通知功能，可以在控制程序中直接通知用户。
• 通过 FTP 进行通讯；
  大多数操作系统平台都可以使用的开放协议
• 设计有30 MB RAM文件系统，可以用作动态数据的中间存储器。

S7-300 PROFINET CPU集成有Web服务器。因此，标准Web浏览器可以读出S7-300站中的信息：

• CPU 一般信息
• 诊断缓冲区的内容
• 变量表
• 标签状态
• 模块的状态
• 报文
• 工业以太网的相关信息
• PROFINET 节点的拓扑结构

等时模式

使用系统功能“同步模式”，可以同步耦合

• 分布式信号采集、
• PROFIBUS 信号传输和
• 程序执行

总线周期时间的程序运行。

创建了自动化解决方案，可以以固定间隔时间（常量总线周期时间）捕捉并处理输入和输出信号。同时创建了前后*的部分过程图像。

借助常量总线周期时间和分布式I/O同步信号处理技术，S7-300确保可以精确地重现规定的过程响应时间。

为同步模式系统功能提供了极为丰富的支持组件，可以处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域的苛刻任务。

在分布式自动化解决方案中，目前的SIMATIC S7-300开始涉足重要的高速加工处理应用领域，并确保可以获得最高的精度和可重现性。这意味着可以以稳定的优质产品不断地扩大生产数量。

模块的诊断和过程监视

SIMATIC S7-300的大量输入/输出模块都具有智能功能：

• 信号采用的监控（诊断）。
• 监控来自过程的信号（硬件中断）。

诊断

诊断功能可以用来判断模块的信号采集（针对数字量模块）或者模拟量处理（针对模拟模块）是否工作于*状态。在诊断分析中，必须区分可参数化和非参数化诊断消息：

• 可参数赋值的诊断报文：
  仅由合适的设定参数启用之后才会发出诊断消息。
• 不可参数赋值的诊断报文：
  这些消息的发出是一个常规事件，即该过程与参数化无关。

如果某个诊断消息处于激活状态（例如“无传感器输入”），则模块会发起一个诊断中断（若已经为该诊断消息设置了参数，则仅在相应的参数化过程之后才会产生中断）。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行，并接下来执行相关的诊断中断块（OB 82）。
    

2.1.3 PLC的发展趋势

1、功能向增强化和专业化的方向发展，针对不同行业的应用特点，开发出专业化的PLC产品。以此来提高产品的性能和降低产品的成本，提高产品的易用性和专业化水平。

2、规模向小型化和大型化的方向发展，小型化是指提高系统可靠性基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场，应用的规模从几十点扩展到上千点应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。

3、系统向标准化和开放化方向发展，以个人计算机为基础，在windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便地将PLC接入其它系统[2]。



PLC的功能特点

2.2.1 

PLC的功能

随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展，PLC的功能日益增多。它不仅能实现单机控制，而且能实现多机群控制；不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理等，其主要功能如下：

1、开关量逻辑控制

这是PLC的zui基本的功能。PLC具有强大的逻辑运算能力，它提供了与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制，常用于取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令，可实现定时、计数功能，其定时值和计数值既可由用户在编程时设定，也可用数字拨码开关来设定，其值可进行在线修改，操作十分灵活方便。

2、模拟量控制

在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等，通过使用这些模块，把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理；而CPU处理的数字结果，经D/A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。

3、闭环过程控制

使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。配置PID控制单元或模块，对控制过程中某一变量（如速度、温度、电流、电压等）进行PID控制。

4、定时、定位、计数控制

PLC具有定时控制的功能，它为用户提供了若干个定时器，定时器的时间可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现定时或延时控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种需求的定位控制。PLC具有计数控制的功能，它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现计数控制。



5、顺序（步进）控制

在工业控制中，选用PLC实现顺序控制，可以采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图进行设计，可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。

6、网络通信

现代PLC具有网络通信的功能，它既可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。PLC通过RS232接口可与各种RS232设备进行通信。PLC还可与其它智能控制设备（如变频器、数控装置）实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统，可提高交流电动机的自动化控制水平。

7、数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表[2]。

2.2.2 

PLC的特点

1、通用性强、灵活性好、功能齐全

PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。同时，由于PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变PLC的硬件，只需改变程序，改变控制逻辑，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此，灵活性和扩展性都很好。

2、可靠性高、抗*力强

为了确保PLC在恶劣的工业环境下能可靠的工作。在设计中强化了PLC的抗*力，使之能抗诸如电噪声、电源波动、振动、电磁干扰等的干扰。PLC能承受电网电压的变化，可直接由交流市电供电，直接取自电控箱电源。即使在电源瞬间断电的情况下，仍可正常工作。PLC在设计、生产过程中除了对元器件严格筛选外，硬件和软件还采用屏蔽、滤波。光电隔离和故障诊断、自动恢复等措施，有的PLC还采用了冗余技术等，进一步增强了PLC的可靠性。

3、编程简单、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形图语言进行编程，这种梯形图是与继电器控制电路图相呼应的，形式简单、直观性强，广大电气人员容易接受。用梯形图编程出错率比汇编语言低得多。梯形图、流程图、语句表之间可以有条件的相互转换，使用极其方便。

4、模块化结构、安装简单、调试方便

PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等均采用模块化结构设计，由机架和电缆将各模块连接起来，由于配置灵活，使扩展、维护更加方便。另外，PLC的接线十分方便，只需将输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC的输入端子相连，将接受控制的执行元件（接触器、电磁阀等）与输出端子相连即可。调试工作大部分是室内调试，用模拟开关模拟输入信号，其输入状态和输出状态可以观察PLC上相应的发光二极管，可以根据它进行测试、排错和修改

西门子S7-300/400系列PLC常见故障诊断与排除方法

在运行过程中，S7-300系列PLC运行错误通常是由于硬件故障或损坏而造成的。SIMATICS7硬件的LED具有诊断功能。这些LED可以使用3种颜色：绿色LED表示正常运行(例如通电时)，黄色LED表示特殊的运行状态(例如强制时)，红色LED表示出错(例如总线出错)。LED闪亮也表示一个特殊的事件(例如存储器复位)。

1.CPU模块的故障诊断与排除

所有CPU上的LED状态、故障及排除方法如表1和表2所示。表中“×”表示该状态与当前CPU的功能无关。

2.数字量模块的故障诊断与排除

—些数字量模块可以通过SF故障指示灯指示故障。当通过数字量模块触发诊断信息时，SF指示灯点亮。当故障排除后，故障指示灯熄灭。不管CPU处于何种运行状态，若发生外部故障时(例如传感器电源短路)，SF指示灯也点亮。表3列出了数字量模块“SF”LED指示的故障现象及排除方法。

S7-400系列PLC的故障诊断与排除

1.电源模块的故障诊断与排除

用户通过观察S7-400电源模块的前面板上的“INTF”、“DC5V”和“DC24V”LED的状态，可知晓电源模块故障和备用电池故障，见表4。

2.CPU模块的故障诊断与排除

S7-400系列PLC CPU模块面板上的“RUN”和“STOP”LED指示当前CPU的模式，而“INTF”、“EXTF”和“FRCE”LED用于指示用户程序运行期间的故障，见表5。表中“×”表示与LED状态无关。

S7-400系列PLC CPU模块面板上“BUS1F”、“BUS2F”和“BUSSF” LED指示与MPI/DP、PROFIBUS DP和PROFINETI/O接口关联的错误，见表6。

对于CPU41X-3和CPU417-4而言，其面板的“IFM1F”和“IFM2F” LED用于指示与存储器子模块接口相关的错误，见表7。

3.数字量模块的故障诊断与排除

S7-400系列PLC数字量模块“INTF”LED(内部故障指示)和“EXTF”LED(外部故障指示)亮时表示相应的故障，其故障诊断与排除方法见表8。

4.模拟置输入模块的故障诊断与排除

S7-400系列PLC模拟量输入模块“INTF”LED和“EXTF”LED亮时表示相应的故障，其故障诊断与排除方法见表9。

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