S7-400电源模板6ES7405-0DA02-0AA0
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CPU
S7-400H
66 西门子 ST 70·2007 年
概述
• 采用冗余配置的容错自动化系统
• 适用于具有高故障安全要求的应用
适用于重新启动成本较高、停产代价高昂以及仅需要很少和维
护的应用
• 冗余集能
• 提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置
• 也可使用标准可用性 I/O：单边配置
• 热后备：发生故障时，无反应地自动切换到后备设备
• 采用 2 个单独控制器或一个分离式中央控制器的配置
• 通过冗余 PROFIBUS-DP 来连接切换式 I/O
应用
在许多自动化领域中，对自动化系统的可用性和故障安全程度的需
求越来越高。特别是在工厂停产将造成巨大损失的领域中。在这种
情况下，只有冗余系统才符合所需的可用性标准。
高可用性 SIMATIC S7-400H 可以满足这些要求。即使在一个或多
个故障导致部分系统失灵的情况下，也能照常继续运行。由于具有
极高的可用性，因此 SIMATIC S7-400 H 特别适合于下列应用：
• 控制器发生故障后，过程的重新启动会带来很高成本的场合（通常
在工业过程中）
• 停产会带来高昂成本的过程
• 涉及贵重材料的过程（例如在制药工业中）
• 无人的应用
• 涉及较少维护人员的应用
设计
SIMATIC S7-400H 包含下列组件：
• 2 个中央控制器：
2 个单独的中央控制器 (UR1/UR2)，或者是分为两个部分的分离
式中央控制器 (UR2-H)。
• 每个中央控制器具有两个同步模块，用于通过光纤电缆来连接两
个控制器
• 每个中央控制器具有 1 个 CPU 412-3H、CPU 414-4H 或 CPU
417-4H
• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模块
• UR1/UR2/ER1/ER2 扩展机架和/或带有 I/O 模块的分布式 ET
200M I/O 设备
集能总是冗余的。
I/O 可以是标准可用性 I/O 或切换式 I/O。
标准可用性（单侧配置）
在单侧配置中，I/O 模块有一个单独通道，它们仅由两个中央控制器
中的一个进行寻址。 单通道模块可以：
• 插入到中央控制器和/或
• 插入到扩展机架/分布式 I/O 中
只要对 I/O 进行寻址的控制器功能正常，则从一个通道读取的信息
可供两个中央控制器使用。发生故障时，属于出现故障控制器的 I/ O
模块将不能工作。
使用单侧配置：
• 用于不需要增加可用性的工厂部分
• 用于连接基于用户程序的冗余 I/O 。为此，必须对系统进行对称
配置。
高可用性（切换式配置）
在切换式配置中， I/O 模块具有一个通道，但可通过冗余
PROFIBUS-DP 由两个中央控制器进行寻址。可以对切换式 I/O 模
块进行插拔
• 仅在 ET 200M 分布式 I/O 站中
与中央控制器的连接通过 PROFIBUS DP 来完成。切换式 ET 200M
与两个子单元相连。
I/O 的冗余性
3.1 或以上版本的操作系统支持 I/O 冗余性。
冗余 I/O 模块是成对配置的。使用冗余 I/O 可确保获得极高的可用
性，因为可以实现 CPU、PROFIBUS 或信号模块的容错。
配置方法
可进行下列配置：
• 针对单侧 DP 从站采用冗余 I/O
• 针对切换式 DP 从站采用冗余 I/O
兼容 I/O 模块
冗余模块必须为相同类型和配置（例如，两个模块必须都是集中式或分
布式)。没有对插槽进行规定。但是，出于可用性原因，建议使用不同
的站。请咨询客户支持部门或参阅手册，以确定可以使用的模块。
功能模块和通讯模块冗余性
功能模块(FM)和通讯模块(CP)可用于两种不同的冗余配置中：
• 切换式冗余配置：
可将 FM/CP 插入单独的 ET 200M 中，或成对插入到一个切换式
ET 200M 中。
• 双通道冗余配置：
可将 FM/CP 插入到两个子单元中，或插入与这些子单元相连的扩
展设备中（参见单侧配置）。
可以通过不同的方式来实现模块的冗余性：
• 由用户编程：
对于功能模块和 SIMATIC 通讯模块，冗余功能一般可由用户进行
编程。 可以当前使用的模块并对故障进行检测以进行切换。 所
需的程序与带有冗余 FM/CP 的非冗余 CPU 的程序类似。
• 由操作系统直接支持：
通过 SIMATIC NET-CP 443-1, 操作系统可直接支持冗余功能。 有
关详细信息，请参见“通讯”。
概述
•SIMATIC S7-400 /S7-400H 的基本机械框架
•用于安装模块、为模块提供工作电压并通过背板总线连接模块
•有若干型号，用于配置中央控制器的扩展机架
应用
机架构成SIMATIC S7-400 基本机械机构。它们执行以下任务：
•给模块提供机械支持
•给模块提供电源
•通过背板总线将各个模块连接在一起
机架的设计具有墙装式、框架安装式和机柜安装式。
SIMATIC S7-400可以安装多种机架。
UR1（通用机架）
•用于配置中央控制器和扩展单元
•多可安装18个模板
•也适用于S7-400H
UR2（通用机架）
•用于配置中央控制器和扩展单元
•多可安装9个模板
•也适用于S7-400H
•也提供铝制机架
CR2（机架）
•用于配置中央控制器
•多用于 18 个模块
•分段机架：
用于运行两个独立的 S7-400 CPU (无S7-400多CPU模式)，通过背板总线(C总线)进行CPU之间的通讯。 两个CPU可以具有局部地址，可以具有单独的I/O模板(分段的P总线)。
CR3（机架）
•用于配置中央控制器
•适用于分布式自动化任务，多支持4个模板
UR2-H
•用于在一个单机架结构上建立一个完整的S7-400H系统
•同样适用于S7-400H:
运行两个独立的CPU，各CPU带有自己独立的I/O(各自的P总线和C总线)
•也可作为扩展单元使用
•多可安装18个模板
•也提供铝制机架
ER1（扩展机架）
•用于经济型的扩展单元的配置
•多用于 18 个带有限功能性的模块
•也适合用于 S7-400®H
ER2（扩展机架）
•用于经济型的扩展单元的配置
•多用于 9 个带有限功能性的模块
•也适用于S7-400H
设计
包括所有机架：
•安装导轨带有用于固定模块的螺丝以及用于安装机架的侧面开口
•塑料件用作将模块回转到位时的导向件
•用于连接保护导体的接头
•带插入式连接器的背板总线
用于中央控制器的 UR1
•18 个单宽度插槽
•总是需要：电源模块 (PS) 和一个 CPU
•可集中式扩展（长 5 m）和进行分布式配置（长 600m）
•扩展时需要下列部件：- 接口模块（发送 IM）；多可插入 6 个接口模块。
•多可连接 21 个扩展单元
用于中央控制器的 UR2
•9 个单宽度插槽
•总是需要：电源模块 (PS) 和一个 CPU
•可集中式扩展（长 5 m）和进行分布式配置（长 600m）
•扩展时需要下列部件：- 接口模块（发送 IM）；多可插入 6 个接口模块。
•多可连接 21 个扩展单元
用于中央控制器的 CR2
•18 个单宽度插槽；2 段，带 8 或 10 个插槽
•总是需要：电源模块 (PS) 和 2 个 CPU
•可集中式扩展（长 5 m）和进行分布式配置（长 600m）
•扩展时需要下列部件：- 接口模板（发送 IM）。多可插入 6 个接口模块。
•多可连接 21 个扩展单元。
•可并排运行 2 个 CPU，分别带自己的 I/O：
2 个 P 总线段，带有 10 或 8 个插槽，用于 1 个 CPU，每个带有自己的 I/O
•C 总线吞吐量：可从两个段来寻址 C 总线节点。
用于中央控制器的 CR3
•4 个单宽度插槽
•总是需要：电源模块 (PS) 和一个 CPU
•可集中式扩展（长 5 m）和进行分布式配置（长 600m）
•扩展时需要下列部件：- 接口模块（发送 IM）；多可插入 2 个接口模块。
•多可连接 16 个扩展单元
•C 总线和 P 总线吞吐量
CPU
S7-400
22 西门子 ST 70·2007 年
功能（续）
诊断和过程
许多 SIMATIC S7-400 的输入/输出模块具有智能功能：
• 监视信号(诊断)
• 监视过程信号(硬件中断)
诊断
一个职能诊断系统可以确定是否正确进行信号获取(数字量模板)或
模拟量处理(模拟量模板)。评估诊断时，必须区分可编程的和不可编
程的诊断报文：
• 可参数赋值的诊断报文：
如果设置了相关参数，则只能发送诊断报文
• 不可参数赋值的诊断报文：
这些报文通常无需参数即可发送。
如果出现诊断报文(例如：“变送器电源掉电”)，则模块触发一个诊
断报警(如果诊断报文是可编程的，则会调用相应程序)。CPU 将中断
用户程序的执行或中断低优先级的中断，来处理相应的诊断报警块
(OB82)。硬件中断可用来检视过程信号。
不同类型模板具有不同的诊断报文：
数字量输入/输出模板
诊断报文 故障/错误可能产生的原因
无编码器电源 • 编码器电源过载
• 编码器电源与 M 短路
无外部电压 • 模块无 L+ 电压
无内部电压 • 模块无 L+ 电压
• 内部模块保险丝故障
保险丝烧断 • 内部模块保险丝故障
模块参数错误 • 向模块传送的参数错误
错误 • 高电磁干扰
• 模块故障
EPROM 故障 • 高电磁干扰
• 模块故障
RAM 故障 • 高电磁干扰
• 模块故障
硬件中断丢失 • 硬件中断的连续性太快，CPU 无法处理
模拟量输入模块
诊断报文 故障/错误可能产生的原因
无外部负载电压 • 模块无 L+ 负载电压
组态/参数错误 • 向模块传送的参数错误
共模故障 • 测量电路(MANA)的输入(M-)和参考电势
之间的电势差 UCM 太高。
断线 • 编码器连接的阻抗太高
• 模块和传感器之间断线
• 通道未连接(开路)
量程下溢 • 输入值低于下限，可能的故障原因是
• 量程 4 至 20mA，1 至 5V:
传感器极性接反；
量程选择错误
• 其它量程：
量程选择错误
超量程 • 输入值超上限
•模式选择开关：
拨位开关设计。
•诊断缓冲区：
后的 120 个故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中，用于进行诊断（可扩展）。
•实时时钟：
CPU 的诊断报警带有日期和时间标记。
•存储卡：
用于扩展内置装载存储器。存储在装载存储器中的信息包括 S7‑400 参数数据以及程序，因此需要 2 倍的存储空间。其结果是：- 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。
可使用 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 卡用于保持性存储）。
本公司销售西门子PLC、触摸屏、变频器、SIOTP电源、伺服数控备件等各系列产品，原装、质量为本愿交西门子工控系列产品长期合作伙伴。
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