6ES7414-3EM06-0AB0 安装调试

运行模式
CPU的F程序和故障安全信号模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。
使用差异分析和测试信号，信号模板可以监视输出和输入信号。
CPU通过常规的自检、监测和逻辑命令以及程序定时检测，检查运行的正确性。 此外，通过申请信号进行检测。
当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。
F 运行版授权
CPU 417-4H必须装在F运行授权才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。
编程
S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。 通过诸如STEP 7编程工具编写非故障安全用户程序。
S7 F 系统选件包
"S7 F Systems" 软件包用来编写故障安全程序。 软件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系统运行必须将下列软件包装载到PG或PC：
STEP 7 V5.1 以上
CFC V5.23 或新版本
S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的选件)
功能块通过CFC从F库中进行调用，并为包含安全功能的F程序互连。
设计
CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特点:
功能强大的处理器：
CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.75 µs。
CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和数据各使用 144 KB);
CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和数据各使用 256 KB);
快速 RAM 用于执行部分用户程序
灵活扩展：
536 个数字量以及 4096 个模拟量输入/输出。
MPI多点接口：
通过 MPI，可将多 32 个站连成简单网络，数据传输速率高达 12 Mbit/s。CPU 可与通讯总线（C 总线）和 MPI 的站之间建立多 16 个连接。
模式选择开关：
波动开关设计。
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。可以对输入数目进行设定。
实时时钟：
日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
存储卡：
用于扩展内置的装载存储器。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：
内置装载存储器的容量显著提高，因此，基本上不需要存储器卡。
CPU 412-2 还具有：
PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/DP 接口：
通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
SITOP – 可靠的 24-V 电源
机器与设备的运行需要使用可靠、恒定的电源。SITOP 稳压电源质量优异，性能可靠，可确保在工业环境中以及楼宇管理系统中使用时达到很高的安全性。除了能提供稳定的 24 V 电压外，它们还可提供其他输出电压。即使输入电压变化很大，也可以很高的准确度保持输出电压稳定。这样，就可在众多应用中使用初级开关电源，以便为灵敏电子系统直至需要高达 40 A 电流的负载供电。
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、条形码阅读器、识别系统
机械手控制装置
打印机
可变接口：
通过可更换的接口模块，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。
编程设备
PC
SIMATIC HMI 人机界面系统
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 包括以下组件：
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。
每个控制器有两个同步模块，用于通过光缆连接两个设备。
每个控制器 1 个 CPU 412-5H、1 个 CPU 414-5H、1 个 CPU 416-5H 或 1 个 CPU 417-5H。
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。
电源接线PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断**过10ms或电源下降**过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
3.接地良好的接地是保证PLC可*工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能*近PLC
4.直流24V接线端使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。
每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。
5.输入接线PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能**过两只。另外，输入接线还应特别注意以下几点：
（1）输入接线一般不要**过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。
（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。
6.输出接线
（1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。
（2）输出端接线分为立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
（3）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。
（4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。
（5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

PLC的发展趋势
1、功能向增强化和化的方向发展，针对不**业的应用特点，开发出化的PLC产品。以此来提高产品的性能和降低产品的成本，提高产品的易用性和化水平。
2、规模向小型化和大型化的方向发展，小型化是指提高系统可靠性基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场，应用的规模从几十点扩展到上千点，应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3、系统向标准化和开放化方向发展，以个人计算机为基础，在WINOOWs平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。
通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便地将PLC接入其它系统[2]。
PLC的功能特点
PLC的功能  随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展，PLC的功能日益增多。它不仅能实现单机控制，而且能实现多机制；不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理等，其主要功能如下：
1、开关量逻辑控制
这是PLC的基本的功能。PLC具有强大的逻辑运算能力，它提供了与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制，常用于取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令，可实现定时、计数功能，其定时值和计数值既可由用户在编程时设定，也可用数字拨码开关来设定，其值可进行在线修改，操作十分灵活方便。
2、模拟量控制
在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等，通过使用这些模块，把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理；而CPU处理的数字结果，经D/A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。
3、闭环过程控制
使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。配置PID控制单元或模块，对控制过程中某一变量（如速度、温度、电流、电压等）进行PID控制。
4、定时、定位、计数控制
PLC具有定时控制的功能，它为用户提供了若干个定时器，定时器的时间可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现定时或延时控制。定位控制是PLC不可缺少的控制功能之一。PLC提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种需求的定位控制。PLC具有计数控制的功能，它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现计数控制。、 5、顺序（步进）控制
在工业控制中，选用PLC实现顺序控制，可以采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图进行设计，可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。
6、网络通信
现代PLC具有网络通信的功能，它既可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。PLC通过RS232接口可与各种RS232设备进行通信。PLC还可与其它智能控制设备（如变频器、数控装置）实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统，可提高交流电动机的自动化控制水平。
7、数据处理
现代PLC具有数算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表[2]。

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

插入的一个CPU315-2DP，作为主站；一个CUP317-2作为从站，并且使用317-2的*个端口MPI/DP端口配置成DP口来实现和315-2DP的通讯。然后分别对每个站进行硬件组态：先对从站CPU317-2进行组态：将317的*个端口MPI/DP端口组态为PROFIBUS类型，并且创建一个不同于CPU自带DP口的PROFIBUS网络，设定地址。在操作模式页面中，将其设置为DPSLAVE模式，并且选择“Test,commissioning,routing”，是将此端口设置为可以通过PG/PC在这个端口上对CPU进行，以便于我们在通讯链路上进行程序。下面的地址用默认值即可。
然后选择Configuration页面，创建数据交换映射区。这里我们创建了2个映射区，图中的红色框选区域在创建时是灰色的，包括上面的图中的Partner部分创建时也是空的，在主站组态完毕并编译后，才会出现图中所示的状态。由于我们这里只是演示程序，所以创建的交换区域较小。组态从站之后，再组态主站。插入CPU时，不需要创建新的PROFIBUS网络，选择从站建立的*二条（也就是准备用来进行通讯的MPI/DP端口创建的那条）PROFIBUS网络即可。组态好其它硬件，确认CPU的DP口处于主站模式，从窗口右侧的硬件列表中的已组态的站点中选择CPU31X，拖放到主站的PROFIBUS总线上，
这时会弹出链接窗口，选择以组态的从站，点击Connect按钮，然后进入Configuration页面，可以看到前面在从站中设定的映射区域，逐条进行编辑（Edit…），确认主从站之间的对应关系。主站的输入对应从站的输出，主站的输出对应从站的输入。至此，硬件的组态完成，将各个站的组态信息下载到各自的CPU中
在程序中插入数据区DB1，前面我们只建立了2个字（2Word）的映射区，于是我们建立如下内容的DB1，为了查看的方便，DB1的前半部分作为接收数据的存储区，后半部分用作发送数据的存储区。在317和315中我们插入同样的DB1，然后分别在OB1中编写通讯程序。其中，程序的LADDR地址，对应的是硬件的映射区组态时本站的LocalAddr中的地址，从站的LocalAddr我们组态的是0，对应的PartnerAddr也就是主站的地址是4。需要注意的是这里的地址是需要用16进制的格式来表示的，我们组态时是用10进制表示的。
完成之后，我们在各站中插入OB82、OB86、OB122等程序块，这些是为了保证当通讯的一方掉电时，不会导致另一方的停机。完成之后，将所有的程序分别下载到各自的CPU中，个站切换到运行状态，通过PLC功能，设定数据之后，我们的结果如下：上面的表格内容为主站315的数据，下面的是从站317的数据。可以看到，两个站都分别将各自的DBB4—DBB7数据发送出去并被另一方成功接收后存储在各自的DBB0—DBB3中。验证中，我们将一个站的CPU切换到STOP状态，可以看到，另一个站的CPU硬件SF指示灯报警，但PLC正常运行不停机。待该站恢复之后，报警自动消失。
SNMP（简单网络管理协议）是用于以太网网络基础结构诊断的标准化协议。 在办公设置和自动化工程中，许多不同制造商的设备均支持以太网上的 SNMP。 基于 SNMP 的应用程序和使用 PROFINET 的应用程序可同时在同一网络上运行。
SNMP OPC 服务器的组态集成在 STEP 7 硬件组态应用程序中。 可以直接传输 STEP 7 项目中已完成组态的 S7 模块。 作为 STEP 7 的替代，也可使用 NCM PC（包含在 SIMATIC NET CD 上）来执行组态。 所有以太网设备均可通过它们的 IP 地址和/或 SNMP 协议 (SNMP V1) 进行检测并传送到组态。
使用配置文件 MIB_II_V10。
基于 SNMP 的应用程序与使用 PROFINET 的应用程序可同时在同一网络上运行。
提示
MAC 地址
在 SNMP 诊断期间，从 FW V5.1 开始 ifPhysAddress 参数将显示下列 MAC 地址：
接口 1（PN 接口）= MAC 地址（在 CPU 的前面板上）
接口 2（端口 1）= MAC 地址 + 1
接口 3（端口 2）= MAC 地址 + 2
人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成MMC(ManMachineCommunication)包括：OP(Operationpanel)单元，MMC,MCP(MachineControlPanel)三部分。MMC实际上就是一台计算机，有自己立的CPU,还可以带硬盘，带软驱；OP单元正是这台计算机的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。
（1）、MMC(Man Machine communication)
常用的MMC有两种：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘；而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PCUNIT)是为配合西门子新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70,PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱；PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWSNT的。PCU的软件被称作HMI。
HMI有分为两种：嵌入式HMI和HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式HMI,而PCU50和PCU70则装载HMI。
（2）OP(Operation pannel)
OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031为常用。
（3）、MCP(Machine control pannel)
MCP是为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。
对于SINUMERIK840D应用了MPI（MultiplePointInterface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI（OperatorPanelInterface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。
2. NCU(Numerical control unit)数控单元
SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（NumenricalControlunit）单元（在810D中称为CCU（compactcontrolunit））：控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COMCPU板.一个PLCPU板和一个DRIVE板组成.
根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12轴)，NCU573.2(31轴)等若干种，同样，NCU单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATICPLCPU芯片，包括相应的数控软件和PLC控制软件，并且带有MPI或Profibus接口，RS232接口，手轮及测量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU单元很薄，所有的驱动模块均排列在其右侧。
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