西门子S7-400模块6ES7416-3XR05-0AB0 品质保证

S7-400 CPU 的 MPI/DP 接口在出厂时会被设置为
MPI 接口且分配地址 2。
属性
MPI 表示用于 PG/OP 连接或用于 MPI 子网上的通信的 CPU 接口。
所有 CPU 上的默认波特率将设置为 187.5 kbps，且特率为 12 Mbps。 请确保使用的网络电缆支持预设的波特率。
CPU 通过 MPI 接口自动广播其组态的总线参数（例如波特率）。 这样，例如编程设备就可以提供正确的参数并自动连接到 MPI 子网。 总线参数与 CPU 中设置的总线参数不同的节点无法在 MPI 子网上运行。
时间同步
可通过 CPU 的 MPI 接口同步时间。 CPU 可以为主站或从站。
作为 PROFIBUS DP 接口的 MPI 接口
还可以将 MPI 组态成 PROFIBUS DP 接口。用户可以在 STEP 7 的 HW Config 中相应编辑 MPI 参数。此组态允许您设置 DP 网段（多包括 32 个从站）。
DI（Digital Input）开关量输入，
亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器，如水流开关、风速开关、压差开关等，将高/低电平（相当于开关）两种状态输入到控制器，控制器将其转换为数字量1或0，进而对其进行逻辑分析和计算，这种控制器通道即为DI通道。
DO（Digital Output）开关量输出，
亦称数字量输出，它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平，通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作，也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI（Analogy Input）模拟量输入，
模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输。
AO（Analogy Output）模拟量输出，
模拟量输出的信号是电压（如0~5V、0~10V间的电压）或电流（如0~10mA间的电流），其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
通过 MPI 以及“全局数据通信”服务，联网的 CPU 可以相互循环交换数据（多可达 16 个 GD 数据包，每个循环的大 GD 数据包大小为 64 字节）。例如，CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300，则数据交换限制为大 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中，两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块，可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括：
通过 MPI 和 PROFIBUS S7 进行的 S7 通信。
通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。
通过可加载的块，可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
这些服务包括：
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通信。
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通信（通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通信）。
与全局数据不同的是，必须建立通信连接才能实现通信功能。
416F-2, *处理器，带： 内存 5.6 MB， （2.8 MB 代码，2.8 MB 数据）， 1. 接口 MPI/DP 12 MBIT/S， * 2 个 PROFIBUS DP 接口 可随软件包使用 分布式安全自 V5.2+SP2 版起
中低端紧凑型控制器
大规模集成，节省空间，功能强大
具有出色的实时性能和功能强大的通信选件：
带有集成 PROFINET IO 接口的控制器，可与 SIMATIC 控制器、HMI、编程设备和其它自动化组件进行通信
所有 CPU 都可用于单机模式、网络以及分布式结构
安装、编程和操作为简便
集成式 Web 服务器，带有标准和用户特定 Web 页面
数据记录功能，用于归档用户程序的运行数据
强大的集成工艺功能，如计数、测量、闭环控制和运动控制
集成数字量和模拟量输入/输出
灵活的扩展设备
可直接用于控制器的信号板卡
可通过 I/O 通道对控制器进行扩展的信号模块
附件，如电源、开关模块或 SIMATIC 存储卡等
每个控制器两个同步 模块 ，用于通过光缆连接两个设备。 每个控制器 1 个 CPU 412-3H、1 个 CPU 414-4H 或 1 个 CPU 417-4H。 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。 重要的功能始终采用冗余型设计。 I/O可以组态为常规可用性型和switched型。 常规可用I/O（单边组态） 在单边组态中，I/O 模块 为单通道设计，仅能由两个控制器中的一个来寻址。单边I/O 模块 可以插接 一个控制器和/或 扩展单元/分布式I/O设备 . 在I/O寻址设备工作正常的情况下，从单边读入的信息始终可以被两个控制器使用。在出现故障的情况下，受到影响的控制器的I/O 模块 将会停止工作。 单边组态用于： 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，系统必须具有一种对称设计。 增加可用性（倒换型配置） 在switched组态中，I/O 模块 为单通道设计，但是其寻址工作是由两个控制器通过冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O 模块 仅能插接 一个ET 200M分布式I/O设备 . 至控制器的连接通过PROFIBUS DP实现。此时，switched ET 200M连接至两个子单元上。 I/O 的冗余性 3.1版以及更高版本的操作系统均支持冗余I/O。 冗余 I/O 模块 以冗余方式成对配置。使用冗余I/O可以实现可用性的大化，因为这种工作模式能够容忍一个CPU、PROFIBUS或者信号 模块 出现故障。 配置选项 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 适宜的 I/O 模块 彼此冗余的 模块 的类型必须相同，且采用相同的设计（例如，均为集中式或者均为分布式）。插槽不强制规定。不过，出于可用性原因，建议在不同的站中使用。关于可以使用哪些 模块 ，请咨询用户支持部门或者参考相关手册。 FM 和 CP 的冗余 这两种不同的组态都可以以冗余方式使用功能 模块 （FM）和通信处理机（CP）： 切换冗余设计： 功能 模块 （FM）/通信处理机（CP）可以成双地连接至单个ET 200M或者一个switched ET 200M。 双通道冗余设计： 功能 模块 （FM）/通信处理机（CP）可以插接两个子单元或者子单元所连接的扩展单元（参见单边组态）
此时可以不同方式取得 模块 的冗余性： 由用户编程： 在功能 模块 和SIMATIC通信处理机上，总体上说，用户可以对其冗余功能进行编程。识别出主动 模块 ，当检测到可能出现故障时启动切换操作。所需要的程序与用于配有冗余FM/CP的单个CPU的程序相一致： 由操作系统直接支持。 对于SIMATIC NET-CP 443-1，冗余由操作系统直接支持。详细信息，参见下面的“通信”。 S7-400 F/FH 故障安全型 S7-400 F/FH自动化系统可以根据需求进行不同的组态： S7-400 F的单通道单侧I/O 工厂需要使用故障安全型控制器。*容错。需要下列部件： 1 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。 1 PROFIBUS DP 连接线。 ET 200M，配有IM 153-2。 故障安全信号 模块 ，非冗余型。 在发生故障的情况下，I/O不可用。故障安全信号 模块 为被动型。 单通道switched I/O，用于 S7-400 FH 工厂需要使用故障安全型控制器。对于 CPU 需要容错
需要下列部件： 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。 2 根 PROFIBUS DP 连接线。 1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。 故障安全信号 模块 ，非冗余型。 在CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线出现故障的情况下，控制器仍然保持可用状态。在故障安全信号 模块 或者ET 200M出现故障的情况下，I/O不再可以使用。故障安全信号 模块 为被动型。 冗余switched I/O，用于 S7-400 FH 工厂需要使用故障安全型控制器。在CPU侧和I/O侧，必须实现容错功能。需要下列部件： 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。 2 根 PROFIBUS DP 连接线。 2 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。 故障安全信号 模块 ，冗余型。 CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线、故障安全信号 模块 或者ET 200M出现故障的情况下，控制器仍然保持可用状态

S7-400
功能强大的PLC，满足中、高性能要求。
要求苛刻的任务的解决方案。
品种齐全的模块和性能分级的 CPU，佳适应自动化任务。
通过简单实施分布式结构可实现灵活的使用；操作简单的连接方法。
佳的通讯和网络连接选件。
方便用户和简易的无风扇设计。
当控制任务增加时，可自由扩展。
多CPU运行：
多个 CPU 在一个 S7-400 控制器中同时运行。
通过多处理器计算扩大 S7-400 的整体性能。例如，复杂的任务可以分解为各种技术，如开环控制、计算或通讯，并分配给不同的 CPU。每个 CPU 可赋与其本地的 I/O。
模块化：
功能强大的 S7-400 背板总线和可以直接连接到 CPU 的通讯接口可以实现许多通讯线路的高性能操作。例如，这允许把一条通讯线路用于 HMI 和编程任务，一条通讯线路用于高性能和等距运动控制组件，一条通讯线路用于普通 I/O 现场总线。还可以执行额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
工程和诊断：
尤其是在使用采用高性能工程组件的大量自动化解决方案时，使用 SIMATIC 工程工具可以较为有效地组态和编程 S7-400。为此，提供有可语言（如 SCL）、用于顺序控制的图形工程工具、状态图和技术功能图。
S7-400H
采用冗余设计的容错自动化系统。
适合对故障安全要求很高的应用。
满足重启动费用高、昂贵的停机、较少的以及很少的维护的过程应用。
冗余的集功能。
提高 I/O 的可用性：网管型 I/O 配置。
也可作为标准 I/O 使用：单边配置。
热后备：发生故障时，可自动切换到备用设备。
采用 2 个立机架或一个分开的机架进行配置
经过冗余 PROFIBUS-DP 来连接切换的 I/O。
S7-400F/FH
故障安全型自动化系统，大大提高了工厂生产过程的安全性
符合 IEC 61508 SIL3、DIN V 19250 AK6 和 EN 954-1 Cat.4 等安全要求。
如果需要，也可通过冗余设计而实现容错
安全相关的 I/O 不增加接线:
通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全通讯
基于带有故障安全模块的 S7-400H 和 ET 200M
标准模块可以使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 的安全模式中组合使用故障安全型模块和标准模块。
PLC的安装PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度**过0~50℃的范围；
（2）相对湿度**过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；
（3）太阳光直接照射；
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如、硫化氢等；
（5）有打量铁屑及灰尘；
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10~55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；
（7）**过10g（重力加速度）的冲击。
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境**过55C，要安装电风扇，强迫通风。

数字化加工生产对计算机设计（CAD）、计算机生产（CAM）以及数控机床（CNC）的全过程提出了更高的要求，其中重要的是将CAD/CAM信息无差错地转换为数控程序。而这正是目前在机床的数字化加工中使用频繁的CAD-CAM-CNC工艺链条（如图4）。借助于“数字化双胞胎，西门子对工件的设计和编程集成关联CAD/CAM-CNC工序链，集成VNCK虚拟机床仿真工件加工过程，可以实现虚拟调试，缩短机床调试时间，降低调试过程中机床碰撞或损坏的风险，提高机床在用户端的生产力。
值得一提的是，西门子840Dsl数控系统具有高度的开放性和灵活性，用户不仅可以自行定义不同的参数和操作界面，而且，在机床加工制造的过程中，系统还能够采集零件与加工信息，并将这些信息反馈回制造执行系统中，从而形成一个信息的闭环。
“在加工过程中，功能简单的数据比较容易实现，但是我们需要更进一步的数据价值。”王道华坦言：“只有将NC程序、名称、代码等数据都实时上传并生成数据库，我们才能有针对性的开发相应的分析软件，得出每个工序的成本、效率等信息，进而优化加工节拍。”
事实上，西门子840D sl系列解决方案还能够进一步扩展，从立的自动化加工岛到整套的网络加工系统，使立加工站的零件流实现自动化乃至全面的生产规划和控制，从而优化和原料管理及维护，以达到较高的生产效率。
2018年，GMU在国产五轴加工中心的市场推广已全面推开，相信埃弗米和西门子的联手，将为各类复杂零件、模具等铣削加工用户带去全新的加工体验。
制造业是立国之本，而机床行业作为制造业的基础，其发展往往也会对其他行业产生“蝴蝶效应”。在数字化浪潮的推动下，机床行业如何抓住先机进一步挖掘数字化带来的巨大潜能？
在下周开幕的在十六届中国国际机床展览会（CIMT2019）上，以“机床数字化制造——正当时！”为主题的西门子展台，将给你一个满意。
划重点，现场，你将可以
·         目击西门子如何基于数字化平台，例如MindSphere、工业边缘计算平台、数控系统数据采集与分析平台等， 推进机床行业全价值链的数字化
·         体验MindSphere现场连接来自机床厂商的数十台设备，实时采集并分析机床数据，以提供优化建议
·         和柯马机器人玩一玩，感受如何借助Sinumerik Run MyRobot /Direct Control实现数控系统与机器人的直接集成
·         同时，时间了解新鲜热辣的新品——针对标准型机床市场的新一代Sinumerik 828数控系统。
数字化是不**业机床客户提升生产力的首要因素，在为期六天的展会上，西门子将展示持续升级的机床行业数字化企业解决方案，以及其为机床制造商和机床用户挖掘数字化带来的巨大潜能。
基于数字化平台，实现机床行业全价值链的数字化
西门子能够借助其全面解决方案，在虚拟世界中对机床用户的实际工艺链进行仿真设计，创建机床制造全价值链数字化双胞胎，涵盖产品设计、生产规划、生产工程、生产制造和数字化服务。
（西门子为机床用户和机床制造商提供涵盖全价值链的数字化解决方案 ）
西门子为机床行业提供的数字化企业解决方案依托于一系列集成、统一的开放式数字化平台：
•  西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere能够帮助机床行业客户充分利用基于云的数字化优势。
•  西门子工业边缘计算（Siemens Industrial Edge）平台支持在机床端直接完成本地高性能数据处理，并将其集成到相关的自动化解决方案之中。在这个平台中，西门子专为机床行业的边缘计算应用提供了Sinumerik Edge平台，可在机床运行过程中实现高频的数据处理，并与自动化解决方案相集成。
•  西门子数控系统数据采集与分析平台（Sinumerik Integrate）可以实现对机床生产车间的生产管理、加工性能分析、机床状态等功能，而且提供了标准的数据接口，能够将机床集成到制造执行系统（MES）和企业资源管理系统（ERP）等生产IT中，从而发挥工厂内数据处理的各种优势。
在展会现场，西门子将数十台来自机床厂商的设备连接到了MindSphere，让观众直观感受数字化平台的力量。
数控系统与机器人的直接集成
在展会现场，西门子将展示Sinumerik数控系统与柯马机器人的直接集成。借助Sinumerik Run MyRobot /Direct Control解决方案，西门子机床数控系统能够将机器人直接集成到生产环境中，利用Sinumerik数控系统来控制机器人，*额外的机器人控制器便可让机器人集成到生产过程中，实现方便灵活的上下料、搬运，乃至直接加工。
通过机器人与机床数控系统的直接集成，机器人可以获取所有可用的数控系统功能。

PROFIBUS DP进行过程通讯 通过 S7-400 -CPU的集成式PROFIBUS DP接口（可选），可以连接SIMATIC S7-400 并将其作为带有PROFIBUS DP接口的主站。 以下均可以连接为PROFIBUS DP上的主站： 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，或者PROFIBUS DP CP） SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308 带 PROFIBUS DP 接口的 S5-95U 带 PROFIBUS DP 接口的 SIMATIC 505 尽管配有STEP 7的PG/PC或者OP是总线上的主站，但它们仅使用也部分地通过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 (只有通过 CP 443-5) 使用多点接口 (MPI) 进行数据通讯 多点接口（MPI）是集成于SIMATIC S7-400 的CPU内部的一种通信接口。 它用于 编程和参数化 人机界面接口，和 建立涉及到对等通信伙伴的简单网络拓扑 可选择的连接选项： MPI 可以实现同时连接 32 个节点： PGs/PCs HMI 系统 S7-200 (作为从站) S7-300 S7-400 C7 通讯连接： S7-400 CPU可以同时建立多达96个连接（取决于的CPU型号）： 至节点， 至相关C总线（内部通信总线，见后文）上的C总线节点（例如通信处理机）， 至通过通信处理机连接的节点，例如工业以太网节点。此外，通信处理机必须为C总线节点。 内部通讯总线(C-bus); 使用 S7-400 的C总线，通过MPI或DP接口，可以寻址配有C总线接口的通信处理机和功能 模块 。这可以从编程设备直接访问在 C 总线上连接的 模块 。通过接口 模块 可以将 C 总线多转到 6 个扩展单元。 MPI 的性能数据： 多 32 个 MPI 节点 数据传输速率高达12 Mbit 灵活的安装选项： 可靠的组件用于建立 MPI 通讯： 不低于PROFIBUS和“distributed I/O”产品系列的总线电缆、总线连接器和 485中继器（12 Mbit）。 使用这些组件，可以根据需求实现设计的优化调整。例如，任意两个MPI节点之间多可以开启9个中继器，以桥接更大的距离。 DP主站： 还可将 S7-400 的 MPI 作为 DP 主站组态
此后，多可以连接32个大传输速率为12 Mbit的DP从站。据此，编程功能和人机界面功能得以保留下来 使用通信处理机的数据通信（点对点） 使用CP 441通信处理机，可以建立功能强大的点对点连接。 多种连接选件：例如，可以连接以下设备： PC SIMATIC S57 工业PC 其他供应商提供的 PLC 扫描仪、条形码阅读器、识别系统 机器人控制 打印机 可变接口： 可更换接口 模块 ，据此可以使用不同的传输介质进行通信： 20 mA (TTY) 232C (V.24) 422/485 通过 CP（PROFIBUS 或工业以太网）的数据通讯 通过CP 443-x通信处理机，可以将SIMATIC S7-400 连接至PROFIBUS和工业以太网总线系统。 例如，可以连接以下设备： SIMATIC S7-200 (通过 PROFIBUS) SIMATIC S7-300 SIMATIC S7-400 SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H 编程器 PC 机 SIMATIC HMI 人机界面系统 数控装置 机器人控制 工业PC 驱动控制器 其它厂商设备 S7-400 H SIMATIC S7-400 H 由以下部件组成： 2 个控制器： 2 个单的 UR1/UR2 控制器，或一个分隔式控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。
PLC的功能及应用领域
PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。
1.PLC的功能
PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，具有可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用及维护方便等一系列的优点，因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用，成为现代工业控制的支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。根据PLC的特点，可以将其功能形式归纳为以下几种类型。
（1）开关量逻辑控制
PLC具有强大的逻辑运算能力，可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。这是PLC的较基本也较广泛的应用领域，它取代了传统的继电器接触器的控制。
（2）模拟量控制
PLC中配置有A/D和D/A转换模块。A/D模块能将现场的温度、压力、流量、速度等模拟量转换变为数字量，再经PLC中的微处理器进行处理（微处理器处理的只能是是数字量），然后进行控制；或者经D/A模块转换后变成模拟量，然后控制被控对象，这样就可实现PLC对模拟量的控制。
（3）过程控制
现代大中型的PLC一般都配备了PID控制模块，可进行闭环过程控制。当控制过程中某一个变量出现偏差时，PLC能按照PID算法计算出正确的输出，进而控制调整生产过程，把变量保持在整定值上。目前，许多小型PLC也具有PID控制功能。
（4）定时和计数控制
PLC具有很强的定时和计数功能，它可以为用户提供几十甚至上百、上千个定时器和计数器。其计时的时间和计数值可以由用户在编写用户程序时任意设定，也可以由操作人员在工业现场通过编程器进行设定，进而实现定时和计数的控制。如果用户需要对频率较高的信号进行计数，可以选择高速计数模块。
（5）顺序控制
在工业控制中，可采用PLC步进指令编程或用移位寄存器编程来实现顺序控制。
（6）数据处理
现代的PLC不仅能进行算术运算、数据传送、排序及查表等操作，而且还能进行数据比较、数据转换、数据通信、数据显示和打印等，它具有很强的数据处理能力。
（7）通信和联网
现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS-232或RS-485接口，可进行远程I/O控制。多台PLC彼此间可以联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间可以实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或的通信协议完成程序和数据的转移。
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