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概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个面向过程工程的系统解决方案自动化平台，模块化设计，性能高。

S7-400

中端到**性能范围内功能强大的 PLC

可满足要求为苛刻的任务的解决方案

全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行佳调整

可实现分布式结构，适用十分灵活

连接方便

优通信和联网功能

操作方便，设计简单，不含风扇

任务增加时可顺利扩展

多重计算：
多个 CPU 在一个 S7-400 *设备中同时运行。
多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。

模块化：
通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。

工程组态和诊断：
结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用**语言（如 SCL）以及用于顺序控制系统、状态图和工艺图的图形化组态工具。

S7-400H

标配采用 保形涂层 (G3)，可增强对环境影响的抵抗力

具有冗余设计的高可用性自动化系统。

用于具有很高故障安全要求的应用：
重新启动成本很高、停产代**昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。

冗余设计的集中功能

提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置

也可作为标准 I/O 使用：单侧配置

通过 STEP 7 可与通用可扩展的 SIMATIC ET 200SP HA I/O 系统一起使用

热备用：发生故障时，可自动切换到备用设备。

包含 2 个单独机架或一个分隔式*设备的配置

通过冗余 PROFIBUS DP 或系统冗余 PROFINET I/O 来连接切换式 I/O。

S7-400F/FH

故障安全型自动化系统，科提高工程的安全需求

符合相关标准的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）

如果需要，也可通过冗余设计来实现容错

*对安全 I/O 进行额外接线

通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信

基于带有故障安全模块的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O

标准模块可应用在自动化系统的非故障安全型应用场合

隔离模块用于在一个 ET 200M 的安全模式下组合使用故障安全模块和标准模块。

应用

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到**性能范围内功能强大的 PLC。

SIMATIC S7-400 具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力，并具有全面的通信和网络功能，可以简便实现分布式结构，用户操作十分方便，因此成为中端到**性能范围内要求为苛刻的任务的理想解决方案。

SIMATIC S7-400 的应用领域包括：

汽车工业，如装配线

机械设备制造，包括**机械设备制造

仓储技术

钢铁工业

楼宇管理系统

发电和配电

造纸和印刷领域

木材加工

食品和饮料领域

过程工程，如水务和污水处理

和石化领域

仪表和控制

包装机械

制药工业

由于具有多种性能等级的 CPU，并有具备大量用户友好的功能的广泛模块，用户可以根据具体情况执行其自动化任务。

任务扩展时，可通过附加模块随时对控制器进行扩展，成本不会很高。

SIMATIC S7-400 是一种通用控制器：

具有很高电磁兼容性以及抗冲击性和抗振性，因此拥有高的工业适用性。

可以带电连接和断开各模块。

S7-400H

在自动化技术的许多领域中，对自动化系统的可用性（从而故障安全性）的需求在不断提高。在许多领域中，设备停机会产生高的成本。此时，只有冗余系统才能满足可用性要求。

容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时，也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域：

控制器发生故障后重启会产生很高费用的过程（通常在过程工业中）。

停产的代价十分高昂的过程。

涉及贵重材料的过程（例如在制药工业中）。

无人监视的应用

涉及较少维护人员的应用

订货数据

关于 S7-400H 组件的订货数据，请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计：

S7-400F：
故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，生产过程会切换到安全状态并中断。

S7-400FH：
故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，冗余控制部分将发挥作用，继续控制生产过程。

通过另外使用标准模块，可以建立一个全集成控制系统，可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

设计

SIMATIC S7-400 有多个型号：

S7-400：
功能强大的中**内 PLC，无风扇设计。

S7-400H：
采用冗余设计的容错自动化系统，适用于故障安全型应用。

S7-400F/FH：
采用冗余设计的故障安全自动化系统，也具备高可用性。

S7-400

S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。

系统包含下列组件：

电源模块 (PS)：
用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。

CPU：
配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号，这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理大型的组态。此外，在一个中央控制器中的多重计算模式下，多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间，可实现较短机器循环时间。

用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)

通信处理器 (CP)，用于总线链路和点对点连接。

功能模块 (FM)：
用于计数、定位和输出凸轮控制等高要求任务的*。

根据具体要求，也可使用下列模块：

接口模块 (IM)：
用于连接中央控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可带有多 21 个扩展单元运行。

SIMATIC S5 模块：
SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块均可在相关的 SIMATIC S5 扩展单元中寻址。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用适配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。

扩展

如果用户的自动化应用需要多个中央控制器，则可以扩展 S7-400：

多 21 个扩展单元：
可将多 21 个扩展单元 (EU) 连接到中央控制器 (CC)。

接口模块 (IM) 的连接：
通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中，相关的接收 IM 插到下游 EU 中可将多 6 个发送 IM 插到 CC 中（其中多 2 个带 5-V 电源），并可将多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送 IM 均有 2 个接口，每个接口用于连接 1 条线路。可将多 4 个 EU（不带 5-V 电源）或 1 个 EU（带 5-V 电源）连接到发送 IM 的每个接口。

电源模块的固定插槽：
必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的左侧。

通过 C 总线进行的数据交换受限制：
通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU（EU 1 至 EU 6）之间进行。

集中扩展：
建议用于小型组态和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。

CC 和后一个 EU 之间的大线路距离：1.5 m（带 5 V 电源）、3 m（不带 5 V 电源）。

通过 EU 进行分布式扩展：
建议在面积很大工厂内采用，其中，多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。

CC 和后一个 EU 之间的大线路距离：对于 S7 EU，约 100 m；对于 S5 EU 约 600 m。

注意 将 S5 扩展单元分布式连接到：
IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可将以下S5 EU 连接到 S7-400：

EG 183U

EG 185U

EG 186U

ER 701-2

ER 701-3

ET 200 的分布式扩展：
建议用于面积很大的工厂。通过 CPU 的 PROFIBUS DP 接口，可以连接含有多 125 个总线节点的总线。CC 与总线上后一个节点之间的大距离：23 km（使用光缆）。

S7-400 通信

SIMATIC S7-400 具有不同的通信选项：

组合多点 MPI 接口和 DP 主站，可集成到所有 CPU 中：
用于同时连接编程器/PC、HMI 系统、S7-200 和 S7-300 系统以及其它 S7-400 系统。

附加 PROFIBUS DP 接口，可集成到多个 CPU 中，用于经济、高效地连接分布式 I/O 系统，例如 ET 200。

PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口，用于连接到分布式 I/O 系统或与其它控制器和 PC 系统通信。

通信处理器，用于连接到 PROFIBUS 总线系统和工业以太网。

通信处理器，用于功能强大的点到点连接。

通过 PROFIBUS DP 进行过程通信

通过 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口（可选），可将 SIMATIC S7-400 作为主站连接到 PROFIBUS DP。

以下设备均可作为 PROFIBUS DP 上的主站进行连接：

SIMATIC S7-400（CPU、CP 443-5）

SIMATIC S7-300 （CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5）

SIMATIC C7（通过配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通过 PROFIBUS DP CP）

虽然配有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但它们仅使用也部分通过PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。

以下设备可作为从站连接：

分布式 I/O 设备，例如 ET 200

现场设备

SIMATIC S7-200、S7-300

C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP

SIMATIC S7-400（仅通过 CP 443-5）

通过多点接口 (MPI) 实现数据通信

多点接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400 的 CPU 中的通信接口。

它用于：

编程和参数设置

操作员控制和监视

建立涉及对等通信伙伴的简单网络拓扑

可选择的连接选项：
MPI 可以实现多 32 个节点的同时连接：

编程器/PC

HMI 系统

S7-200（作为从站）

S7-300

S7-400

C7

内部通信总线（C 总线）；
通过 S7-400 的 C 总线以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口，可以寻址带有 C 总线接口的通信处理器和功能模块。这样就可以从编程器直接访问 C 总线上连接的模块。通过接口模块，可将多 6 个扩展单元连接到 C 总线。

MPI 的性能数据：

多 32 个 MPI 节点

速率高达 12 Mbps

灵活的安装选件：
使用性能可靠的组件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器 (12 Mbps)。
可使设计能够佳地适应要求。例如，任意两个 MPI 节点之间多可以串入 9 个中继器以连接大距离。

DP 主站：
也可将 S7-400 的 MPI 组态为 DP 主站。然后可以连接多达 32 个 DP 从站，传输速率高 12 Mbps。从而保留编程功能和人机界面功能。

通过 CP 实现数据通信（点到点）

通过 CP 441 通信处理器，可以实现功能强大的点到点连接。

可连接各种设备，例如：

PC

SIMATIC S5/S7

工业 PC

其它厂商的 PLC

扫描仪、读码器、识别系统

机械手控制装置

打印机

可变接口：
通过可换的接口模块，可以使用不同传输介质进行通信：

20 mA (TTY)

RS 232C (V.24)

RS 422/485

通过 CP（PROFIBUS 或工业以太网）实现数据通信

通过 CP 443-x 通信处理器，可以将 SIMATIC S7-400 连接至 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

例如包括：

SIMATIC S7-200（通过 PROFIBUS）

SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-400

SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

编程设备

PC

SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统

数控装置

机械手控制装置

工业 PC

驱动控制装置

其它厂商的设备

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下组件组成：

2 个中央控制器：
2 个单独的 UR1/UR2 中央控制器，或一个分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。

每个中央控制器有 2 个模块，用于通过光缆连接两个设备。

每个中央控制器 1 个 CPU 412-5H、1 个 CPU 414-5H、1 个 CPU 416-5H 或 1 个 CPU 417-5H。

中央控制器中具有 S7-400 I/O 模块。

UR1/UR2/ER1/ER2 扩展单元和/或带有 I/O 模块的 ET 200M 分布式 I/O 设备。

*功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。

普通型 I/O（单侧组态）

在单侧组态中，I/O 模块为单通道设计，并且仅由两个中央控制器中的一个进行寻址。单侧 I/O 模块可插到中央控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。

如果寻址 I/O 的设备正常工作，则从一侧读取的信息始终可供两个中央控制器使用。发生故障时，受影响的中央控制器的 I/O 模块将停止工作。

使用单侧组态：

不需要很高可用性的工厂部分。

连接基于用户程序的冗余I/O。此时，系统必须对称设置。

高可用性（网管型组态）

在网管型组态中，I/O 模块为单通道设计，但由两个中央控制器通过冗余 PROFIBUS DP 寻址。在网管型组态中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。

通过 PROFIBUS DP 连接到中央控制器。

I/O 冗余

冗余 I/O 模块成对冗余组态。使用冗余 I/O 可以实现大的可用性，因为通过这种方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。

支持以下组态：

单侧 DP 从站采用冗余 I/O

网管型 DP 从站采用冗余 I/O