西門子主機CPU317-2DP

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• SIMATIC S7-300 一種通用型PLC，能適合自動化工程中的各種應用場合,，尤其是在生產制造工程中的應用,。模塊化、無排風扇結構,、易于實現(xiàn)分布式的配置,、以及用戶易于掌握等 特點,，使得在以下工業(yè)部門中實施各種控制任務時，成為一種既經濟又切合實際的解決方案S7－300 是由各種模塊部件所組成,，各模塊能以各種不同方法組合在一起,。這標明可將控制體系設計成完整契合運用的須要。除了模塊之外,，用戶其余所須要的就是一種 DIN 規(guī)范導軌,。各模塊裝置在導軌上，并用螺絲固定,。這種構造既牢靠又電磁兼容,。背板總線集成在各模塊上，通過將總線銜接器插在模塊機殼的面前,，使背板總線 聯(lián)成一體,。zui多8個模板可一起裝在一個機架上（中心控制器÷ 擴展單元）。

• 西門子主機CPU317-2DP

CPU 的品種有各種不同性能層次的CPU 可供控制器運用,。從規(guī)模普遍的基礎功用 （指令履行,，I÷O 讀寫，通過MPI 和CP模塊的通信）,，集勝利能和集成I÷O 模塊,，到普遍的通信選項，因而總能有一種CPU 能滿足用戶的須要,。指 令集S7－300的指令集蘊含350多條指令,，包含普通STEP 5和TISOFT 的操 作指令。附加的功用不只省時又省存儲器,，例如二進制解決和32 位浮 點運算,。在一切的順序塊中（FC，F(xiàn)B,，OB）能運用整個指令,。 集成體系功用能供給，例如,，中止解決和診斷信息這樣一類的功用,。因為它們是集成在操作體系中，因而也省了很多RAM 空間,。一般來說,，對于初次使用PLC的用戶或者是用于控獨立設備(單機控制)的場合，配套日本產的PLC產品,，相對來說性能價格比有一定的優(yōu)勢,，入門也較 容易。對于系統(tǒng)規(guī)模較大,、網絡通信功能要求高,、開放性好的分布式PLC控制系統(tǒng),，遠程I/O控制系統(tǒng)，歐美生產的PLC可以為網絡通信功能的發(fā)揮提供一定 的便利,。當然,，產品的與,、價格等因素也是選擇PLC時所必須考慮的問題,。在PLC生產廠家確定后，PLC的型號主要決定于控制系統(tǒng)的技術要 求,，在滿足設備控制要求的前提下,，必須考慮生產成本。從技術的角度考慮,，以下指標是選擇PLC型號時應引起注意的問題,。

S7-300 具有不同的通信接口：

連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網總線系統(tǒng)的通信處理器,。用于點到點連接的通信處理器多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中,；是一種經濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC,、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng),。PROFIBUS DP進行過程通信SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng),，并且使得操作大大簡化,。從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài),，編址及編程）,。以下設備可作為主站連接：SIMATIC S7-300（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）SIMATIC S7-400（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

SIMATIC C7 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,，帶IM 308SIMATIC 505出于性能原因,，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。以下設備可作為從站連接：ET 200 分布式 I/O 設備S7-300,，通過 CP 342-5CPU 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/DPC7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636現(xiàn)場設備雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站,，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能,。通過 PROFINET IO 進行過程通信SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng),。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化,。從用戶的角度來看,，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）,?？蓪⑾铝性O備作為 IO 控制器進行連接：SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）SIMATIC ET 200使用配備 PROFINET 接口的 CPU）SIMATIC S7-400使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）可將下列設備作為 IO 設備進行連接：ET 200 分布式 I/O 設備ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPUSIMATIC S7-300使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）現(xiàn)場設備通過 AS-Interface 進行過程通信S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設備（AS-Interface 從站）,。更多信息，請參見通信處理器,。通過 CP 或集成接口（點對點）進行數(shù)據(jù)通信

通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口,，可經濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協(xié)議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）

• RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）

• RS 422/RS 485

可以連接以下設備：

SIMATIC S7,、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)打印機機器人控制掃描器,，條碼閱讀器，等特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內,。使用多點接口 (MPI) 進行數(shù)據(jù)通信MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口,。它可用于簡單的網絡任務。MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC,、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）,、S7-300 和 S7-400。全局數(shù)據(jù)：全局數(shù)據(jù)通信"可以在聯(lián)網的 CPU 間周期性地進行數(shù)據(jù)交換,。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù),，每個數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時有 16 個 CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）,。

例如,，可以允許一個 CPU 訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進行全局數(shù)據(jù)通信,。內部通信總線(C-bus)：CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線,。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址

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可以監(jiān)控過程信號,，并且可通過過程中斷觸發(fā)對信號變化的響應,。

• 數(shù)字量輸入模塊：
  根據(jù)具體參數(shù)設置，該模塊可在信號狀態(tài)變化的上升沿,、下降沿或上升沿和下降沿上為每個通道組觸發(fā)硬件中斷,。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關過程中斷塊（例如,，OB 40）,。信號模塊可以每個通道緩沖一個中斷。

• 模擬量輸入模塊：
  通過設置上限值和下限值,，可以定義工作范圍,。模塊將數(shù)字化測量值與這些限值進行比較。若測量值違反其中任何一個限值,，就會觸發(fā)硬件中斷,。CPU 中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關過程中斷塊（例如,，OB 40）,。若限值高于/低于過量程/欠量程值，則不進行進行比較,。

S7-400H

容錯通信

進行高可用性通信時，SIMATIC 將提供以下功能：

• 更高可用性：
  發(fā)生故障時,，通信可通過zui多 4 個冗余連接繼續(xù)進行,。

• 操作簡便；
  高可用性對用戶來說并不是透明的,?？梢圆⒔涍^任何改動而采用標準通信的用戶程序。冗余功能僅在參數(shù)設置階段進行定義,。

S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容錯通信,。在 PC 上，需要安裝 Redconnect 程序包（參見“SIMATIC NET 通信系統(tǒng)"）,。

根據(jù)具體可用性要求,，可使用不同組態(tài)選項：

• 單一總線或冗余總線,。

• 總線型拓撲或環(huán)型拓撲總線。

操作模式

CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要額外功能：

• 數(shù)據(jù)交換

• 故障響應（故障轉移至備用設備）

• 兩個子單元的同步

• 自檢

冗余原理

S7-400H 按“熱備份"模式下的主動冗余原理工作（發(fā)生故障時執(zhí)行無反應的自動切換）,。根據(jù)該原理,，在*運行期間，兩個子單元都處于激活狀態(tài),。發(fā)生故障時,，未發(fā)生故障的設備獨自接管過程控制。

為確保平穩(wěn)接管,，必須通過*控制器鏈路實現(xiàn)高速,、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在故障轉移期間,，設備會自動保留：

• 相同的用戶程序

• 相同的數(shù)據(jù)塊

• 相同的過程映像內容

• 相同的內部數(shù)據(jù),，如定時器、計數(shù)器,、位存儲器等

這意味著,，這兩個設備始終保持在狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制,。

采用冗余 I/O 操作時,，這會帶來以下結果：

• 在*的運行期間，兩個模塊均處于激活狀態(tài),，例如在采用冗余輸入時,，將通過兩個模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個傳感器）的信號，對結果進行比較并提供給用戶以作為用于進一步處理的統(tǒng)一值,。采用冗余輸出時,，由用戶程序計算的值通過兩個模塊進行輸出。

• 發(fā)生故障時（例如,，兩個輸入模塊之一出現(xiàn)故障）,，不再對有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號,，僅未受影響的模塊繼續(xù)運行,。在線進行修復之后，將再次對兩個模塊尋址,。

同步

為了實現(xiàn)無反應切換,，需要對兩個子單元進行同步。

S7-400H 遵循“時間驅動的同步"工作原理,。

每當子單元中發(fā)生可能導致不同內部狀態(tài)的事件時,，都會執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時：

• 直接訪問 I/O

• 中斷,、報警

• 更新用戶時間

• 通過通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過操作系統(tǒng)自動進行的,，可在編程階段將其忽略,。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：

• *控制器的連接

• *處理單元

• 處理器/ASIC

• 存儲器

報告每個檢測到的故障,。

啟動時自檢

啟動時,，每個子單元都會完整執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)操作期間的自檢

完整的自檢分布在多個循環(huán)中,。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢,，因此，實際控制器所承受的負荷不是很大,。

組態(tài),、編程

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

對 S7-400H 編程需要使用 STEP 7 V5.2,。

I/O 模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時，用戶必須通過 HW Config 相互形成冗余的模塊,。只需要在冗余模式下運行的模塊以及要作為“冗余伙伴"的第二個模塊,。在用戶程序中，應訪問具有zui低地址的模塊,。第二個地址不向用戶顯示,，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程*相同。與非冗余 I/O 之間的*差別是塊庫中的兩個函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT）,，需要在用戶程序的開始處和結束處調用這兩個函數(shù)塊,。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標準庫集成到 STEP 7 中,。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 至 AK 6,，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801

• 安全要求等級 SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508

• Cat1 至 Cat4,，根據(jù) EN 954-1

操作模式

S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中,，并包含在故障安全信號模塊中。

信號模塊通過差異分析和測試信號注入來監(jiān)控輸出和輸入信號,。

通過定期自檢,、命令測試以及按時間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運行是否正常,。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請求,，還可以檢查 I/O 狀況,。

若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài),。

F-Runtime 許可證

必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運行 S7-400F/FH,。每個 S7-400F/FH 都需要一份許可證,。

編程

S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來創(chuàng)建,。

S7 F Systems 可選軟件包

編程安全相關的程序段時,，需要使用可選軟件包“S7 F Systems"。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊,。

對于包含安全功能的 F 程序,，可使用 CFC 調用來 F 庫中的函數(shù)塊并進行互連。使用 CFC 可以簡化工廠的組態(tài)和編程工作,，由于工廠范圍內具有統(tǒng)一的表示形式,，也將簡了驗收測試。無需使用額外工具,，程序員就可以*專注于安全相關應用程序,。