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S7-400冗余控制器

两种总线形式的**型冗余控制器

说明

SIMATICS7-400 PNH系统可以根据具体应用需求量身定制：性能可扩展、**的冗余度可灵活组态，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余连接I/O设备，或者通过PROFIBUS连接I/O设备，实现工厂级通信。无论何种应用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程环境中，进行便捷而有效的编程和组态。

应用

■ 避免控制器故障引起的停机。主要用于生产、能源、供水系统、机场助航照明、编组站系统等领域。

■ 避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重启成本。主要用于行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域。

■ 在工厂或机器停机时保护工厂、工件和材料。主要用于炉子、半导体、船舶等领域。

■ 无监督和维修人员亦能保障正常运行。主要用于污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域。

效益

简单、的工程组态

与在标准系统中一样，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 编程语言进行编程。可以很容易的把程序从标准系统迁移到冗余系统中，反之亦然。当加载程序时，它会自动传送到两个冗余控制器中。使用 STEP 7，可以对特定冗余功能和配置进行参数设置。

出色的诊断和模块较换优势  

■  利用集成的自我诊断功能，系统可以提前检测故障和发送信号，避免故障对生产过程产生影响。这样可以有针对性地替换故障组件，加快维修进程。

■   可以在系统运行过程中对所有组件进行热插拔。较换一个 CPU 后，当前的所有程序和数据可以自动重新装载。

■   即使在系统运行过程中，也可以修改程序（例如，程序块的修改和重新装载），较改配置（例如，增加或删减 DP从站或模块）以及改变 CPU 的内存分配。

设计和功能

根据统计数字表明，所有自动化组件（无论是机械式、机电式，还是电子式）都会出现故障。因此，工厂维护和工厂改造也就必不缺少。在实际应用中，期待**的可用性是不现实的。
通过西门子 SIMATIC S7-400H，能够大限度地降低生产故障机率，大化生产率。

SIMATIC S7-400H 具有以下功能：

■ 出现故障时，能够无扰切换

■ 集成故障检测功能；提前检测故障，避免影响生产过程

■ 在线维护，即可在工厂运行期间，较换故障组件

■ 组态较改，即可在工厂运行期间，进行工厂扩容

■ 自动事件同步

■ 高可用性通信

■ 冗余连接I/O 设备

S7-400 标准控制器

要求严格任务用的控制器

说明

有一系列从入门级CPU直到**CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以提**。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间，可缩短机器的循环周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存储器，地址范围，连接数量和执行时间。十款款标准的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 总线接口。

应用

S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间，缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。

S7 - 400好用于整体协调各种设备，控制低级别的系统。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。

在S7- 400的许多器件也可用于较端环境条件下的SIPLUS版本。

效益

由于采用各种级别的CPU，S7-400可以灵活扩展升级；I/O能力几乎是无限的。

强大的CPU允许集成新的功能，无需额外硬件投资，例如处理质量数据，用户友好的诊断，到较高层次的MES解决方案或通过总线系统的高速通讯。

可以以模块化的方式构建S7 - 400，有各种用于集中配置和分布式结构的模块，以实现处理备件方面的低成本。

在操作过程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在运行中配置）。另外在工作时还可以删除和插入信号模块（热插拔）。这使得很容易扩展系统或出现故障时替换模块。

项目的完整数据存储包括CPU上的符号和注释，简化了服务和维护过程。

可以将安全技术和标准自动化集成到一个单一的S7- 400控制器，可以通过S7- 400的冗余结构增加设备的可用性。

S7- 400的许多器件也可用于外部环境条件SIPLUS版本，例如：扩展温度范围（-25+60°C）和在恶劣环境/冷凝条件下使用。

S7- 400的高速背板总线确保集中式I/ O模块的高速通讯。

设计和功能

模块化

S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接插入CPU集成的DP接口，允许多条通讯线路的**运行。例如，把一根总线用于HMI通讯和编程任务，一根总线用于**运动控制，一根总线用于普通I / O现场总线通讯。
此外，也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况，可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要，也可以使用通讯处理器（CP）。

设计

设计一个S7 - 400系统基本上包括机架，电源，和*处理单元。它可以以一个模块化的方式安装和扩展。所有的模块都可以自由地放置在左侧插入的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。信号模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于*扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置。
在集中式扩展中，额外安装机架直接连接到*控制器。

除了标准的安装机架，也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件，紧固**，重量轻25％左右。

多值计算

多值计算，也就是在一个S7- 400*控制器中的几个CPU的同时操作，为用户提供不同的益处：

可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如，在技术复杂的任务中，如开环控制，可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的，用于此目的本地输入/输出。
有些任务也可以从每个多值计算方式中断开，一个CPU处理关键时间的处理任务，另一个处理非关键时间的任务。
在多值计算操作中，所有的CPU的运行行为像一个CPU，也就是说，当一个CPU进入STOP状态，其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外，CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。

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是工业实践中较为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业
压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。
JT-02-350压力传感器正确安装方法：
(1) 通过适当的仪表， 在普通大气压和标准温度条件下，核实压力传感器的频率反应值。
(2) 核实压力传感器的编码与相应的频率反应信号的正确性。
2. 确定具体安装位置
为了确定压力传感器的编号和具体安装位置， 需按充气网的各个充气段来考虑。
(1) 压力传感器必须沿着线缆进行安装， 安装在线缆接头处。
(2) 每条线缆装设压力传感器不少于4个， 靠近电话局的两个压力传感器， 相距不应大干200m。
(3) 每条线缆的始端和末端分别安装1个。
(4) 每条线缆的分支点应装1个， 如果两个分支点相距较近(小于100 m)，可只装1个。
(5) 线缆敷设方式(架空、地下)改变处应装1个
(6) 对无分支的线缆， 因垒线的线缆程式*， 压力传感器的安装隔距不大干500m， 并使其总数不少于4个。
(7) 为了便于确定压力传感器故障点， 除在起点安装压力传感器外，距起点150~200m处，还要另外安装1个当然在设计中， 一定要考虑经济与技术的因素， 在不需要安装压力传感器的地方，则应不必安装。
JT-02-350应用于液压系统
压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。在典型的行走机械和工业液压中，如果设计时没有考虑到这样的工况，任何压力传感器很快就会被破坏。需要使用抗冲击的压力传感器，压力传感器实现抗冲击主要有2中方法，一种是换应变式芯片，另一种方法是外接盘管，一般在液压系统中采用*种方法，主要是因为安装方便。此外还有一个原因是压力

　另一个亮点是针对Sinamics G驱动产品系列的向导指引型验收测试。结合支持Simatic S7-1500高级控制器的CPU新，采用2D到4D运动学的操作功能现在可以在TIA博途中轻松地进行编程、模拟和调试，譬如Cartesian龙门架、卷取机、Scara机器人和Delta拾取机器人等。　　另一个亮点是针对Sinamics G驱动产品系列的向导指引型验收测试。结合支持Simatic S7-1500高级控制器的CPU新，采用2D到4D运动学的操作功能现在可以在TIA博途中轻松地进行编程、模拟和调试，譬如Cartesian龙门架、卷取机、Scara机器人和Delta拾取机器人等。　　TIA博途V15还提供机器人功能。库卡和安川等机器人制造商已将其数据块库用于在TIA博途中进行机器人编程。日本电装（Denso）和瑞士史陶比尔（Stubli）等其他制造商计划在不久的将来发布数据块库。这样，控制和机器人的发展更加紧密，而TIA博途则能带来从工程到机器人操作等各环节的整体解决方案。

所有 CPU 均具有坚固、紧凑的塑料机壳。在前面板上的部件有：

• 状态和故障 LED
• 模式选择开关
• MPI 端口

CPU 还具有以下配置：

• SIMATIC 微型存储卡（MMC 卡）插槽；
  MMC 卡替代集成的装载存储器，因此是操作*品。
• 使用前连接器连接到集成的 I/O 端口（仅限紧凑型 CPU）
• 连接 PROFIBUS 总线(仅限于DP型CPU)
• RS 422/485 的连接（仅 PtP CPU）

SIMATIC S7-300 CPU 具有高性能、所需空间小以及的维护成本，因此提高了性价比。

• 高处理速度；
  例如，在 CPU 315-2 DP 中，位运算时，0.05 μs；浮点运算时，0.45 μs，
  在 CPU 319-3 PN/DP 中，位运算时，0.004 μs；浮点运算时，0.04 μs
• 扩展数量
• 作为装载存储器的 SIMATIC 微型存储卡（MMC）：
  可在微型存储卡中存储一个完整的项目，包括符号和注释。RUN 模式下也可以进行读/写操作。这样可以降低服务成本
• 无需电池即可在 MMC 上备份 RAM 数据

西门子上海一级代理商 西门子一级代理商西门子中国总代理

西门子股份公司是的技术企业，创立于1847年，业务遍及200多个国家，专注于电气化、自动化和数字化领域。

西门子自1872年进入中国，140余年来以创新的技术、的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持，并以出众的品质和令人信赖的可靠性、的技术成就、不懈的创新追求，确立了在中国市场的地位。2014财年（2013年10月1日至2014年9月30日），西门子在中国的总营收达到64.4亿欧元，拥有超过32000名员工，20个研发中心、77家运营企业*。西门子已经发展成为中国社会和经济不可分割的一部分，并竭诚与中国携手合作，共同致力于实现可持续发展

勇担责任

致力于符合道德规范的、负责任的行为

西门子努力满足一切法律和道德要求，并且，只要可能，我们还努力超越这些要求。我们的责任是按照的职业和道德标准和惯例来开展业务：公司绝不容忍任何不合规的行为。

我们在“勇担责任"方面的原则堪称我们制定业务决策的指南针。我们还必须鼓励我们的商业伙伴、供应商和其他利益相关者遵循同样高的道德标准。

追求

取得的业绩和运营成果。

追求，是我们在每个业务都将尽力实现的目标。我们根据公司愿景制定这一远大目标，并在其指引下提供优异的质量及超越客户需求的解决方案。一直如此。

追求还意味着吸引市场上秀的人才。我们将帮助这些人才掌握获得成功所需的各种技能，给他们提供发挥潜力的机会。我们致力于营造一种高绩效企业文化。

追求不仅仅关系到我们今天所做的一切，它还要求我们找到一条持续改善的道路。这需要我们灵活、积极地迎接变革，从而确保我们能够牢牢把握新的

• Overview

  S7-300

  • 模块化微型 PLC 系统，满足中、小规模的性能要求
  • 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
  • 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活
  • 操作方便，设计简单，不含风扇
  • 任务增加时可顺利扩展
  • 大量的集成功能，使它功能非常强劲

  S7-300F

  • 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求
  • 基于 S7-300
  • 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
  • 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信
  • 标准模块另外也可用于非安全相关应用

  S7-300

  SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

  模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

  SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

  • 特殊机械，
  • 纺织机械，
  • 包装机械，
  • 一般机械设备制造，
  • 控制器制造，
  • 机床制造，
  • 安装系统，
  • 电气与电子工业及相关产业。

  多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

  SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

  • 具有高电磁兼容性和抗震性，可限度地用于工业领域。

  S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

  S7-300F 满足下列安全要求：

  • 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
  • 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
  • 类别 1 - 4 符合 EN 954-1

  另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

  S7-300

  一般步骤

  S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

  一个系统包含下列组件：

  • CPU：
    不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
  • 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
  • 用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
  • 用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

  根据要求，也可使用下列模块：

  • 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
  • 接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
    通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
  • SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
    适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

  设计

  简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

  • 安装模块：
    只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
  • 集成的背板总线： 
    背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
  • 模块采用机械编码，更换极为容易：
    更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
  • 现场证明可靠的连接：
    对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
  • TOP 连接：
    为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
  • 规定的安装深度：
    所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
  • 无插槽规则:
    信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

  扩展

  若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

  • 中央控制器和3个扩展机架可连接32个模块：
    总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
  • 通过接口模板连接：
    每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。
    • 通过 IM 365 扩展：
      1 个扩展装置扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。
    • 通过 IM 360/361 扩展：
      3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的距离为 10m。
  • 单独安装：
    对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。
  • 灵活的安装选项：
    CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以限度满足空间要求。

  通信

  S7-300 具有不同的通信接口：

  • 连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
  • 用于点到点连接的通信处理器
  • 多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
    是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

  PROFIBUS DP进行过程通信

  SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

  从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

  以下设备可作为主站连接：

  • SIMATIC S7-300
    （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC S7-400
    （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC C7 
    （通过带 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
  • SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308
  • SIMATIC 505

  出于性能原因，每条线路上连接的主站不得超过 2 个。

  以下设备可作为从站连接：

  • ET 200 分布式 I/O 设备
  • S7-300，通过 CP 342-5
  • CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
  • C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
  • 现场设备

  虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

  通过 PROFINET IO 进行过程通信

  SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

  从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

  可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

  • SIMATIC S7-300
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • SIMATIC ET 200
    （使用配备 PROFINET 接口的 CPU）
  • SIMATIC S7-400
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

  可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

  • ET 200 分布式 I/O 设备
  • ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
  • SIMATIC S7-300
    （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
  • 现场设备

  通过 AS-Interface 进行过程通信

  S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

  更多信息，请参见通信处理器。

  通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

  通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

  • 20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）
  • RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）
  • RS 422/RS 485

  可以连接以下设备：

  • SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
  • 打印机
  • 机器人控制
  • 扫描器，条码阅读器，等

  特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

  使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

  MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

  • MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
  • 全局数据：
    “全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。 
    例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
  • 内部通信总线(C-bus)：
    CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
  • 功能强大的通信技术：
    • 多达 32 个 MPI 节点。
    • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
    • 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
    • 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
  • 灵活的组态选项：
    可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的化调整。例如，任意两个MPI节点之间可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

  通过 CP 进行数据通信