西门子S7-400PLC模块控制器模块CPU412-3H 安装调试

CPU412-1和CPU412-2 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： 高 65536 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。
西门子CPU416 性能范围内的高性能 CPU 适用于对性能要求很高的工厂 CPU 416-3 PN/DP 中集成了 PROFINET 功能
西门子CPU417-4具有： 功能强大的处理器： CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.018µs 。 30 MB RAM（其中程序和数据各使用 15 MB）； 用于执行用户程序的快速 RAM。 灵活扩展： 多达 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。 MPI 多点接口： 通过 MPI，可在高达 12 Mbit/s 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 44 个连接。 注意： 如果同时使用 PROFIBUS DP 接口和 MPI 接口，则只能将以下总线连接器与 MPI 接口相连： 带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0 不带插口：6ES7 972-0BA42-0XA0 模式选择开关： 拨动开关设计。 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区中，用于进行诊断（可扩展）。 实时时钟： 在 CPU 的诊断消息后面附加日期和时间。 存储卡： 用于对集成的装载存储器进行扩展。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）。 PROFIBUS 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）。 混合组态： SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。
门子PLC S7-400H系统
西门子PLC的冗余系统是指当系统中的一台CPU发生故障时，冗余系统自动切换到*二台备用的CPU上继续运行程序而不会导致系统中断。典型的西门子PLC冗余系统是西门子PLC S7-400H系统，它的硬件配置包括下面几部分：
1. PS407电源
西门子PLC S7-400H系统包含2个PS407电源，由于是冗余系统具有2个CPU，因此同样需要2个PS407为系统提供电源；
2. CPU
西门子PLC S7-400H系统包含2个西门子PLC 400系列的CPU，用来实现一主一备的配置，这样就可以保证系统在任何时候都至少有一个CPU保持在工作状态；
3. 机架
西门子PLC S7-400H系统包含1个机架，用来放置所有西门子PLC 400系列的模块；
4. 存储卡
西门子PLC S7-400H系统包含2个存储卡，分别用来保存2个西门子PLC S7-400CPU中的程序；
5. 同步单元
西门子PLC S7-400H系统包含2对同步单元，它们的作用是完成程序和数据备份，当主CPU在运行时，里面的程序和数据会通过同步模块复制到备用CPU中。因此，当系统从主CPU切换到备用CPU时，系统中的程序和数据可以保持一致性，从而保证了系统的稳定运行；
6. 通讯单元
西门子PLC S7-400H系统包含2个通讯模块CP443-1，用户通过它们来实现主、从CPU与其他设备，例如：上位机等之间进行的数据交换工作。
以下具有分级性能的 SIPLUS S7-400 标准 CPU 可用于恶劣环境条件下的各种应用：
SIPLUS S7-400 CPU 412-2
适用于中端性能小型工厂的标准 CPU。
SIPLUS S7-400 CPU 414-3
适用于在程序范围、处理速度和通信方面具有额外要求的中等规模工厂的标准 CPU。
SIPLUS S7-400 CPU 416-3
适用于具有性能要求的工厂的标准 CPU。
SIPLUS S7-400 CPU 417-4
适用于具有严格性能要求的工厂的标准 CPU。
SIPLUS S7-400 标准 CPU 适合在以下环境条件下使用：
宽环境温度范围：-25°C 至 +60/+70 °C
需要较高抗化学、机械和生物负荷的性能和抗盐雾性能的场合
安装海拔高度增加
总线连接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 网络组件的 PROFIBUS 接口（9 针 Sub-D 接口）中。
可使用 4 个端子在插头中连接进入和离开的 PROFIBUS 电缆。
通过从外部清晰可见的便于接触的开关，可以连接总线连接器中集成的总线端接器（不适用于 6ES7 972-0BA30-0XA0）。在此过程中，连接器中的进线和出线总线电缆是分开的（隔离功能）。
必须在 PROFIBUS 网段的两端进行这种连接。
提供有各种类型的总线连接器，可优化用于连接的设备：
总线连接器具有轴向电缆引出线（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP，传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的总线端接电阻
带垂直电缆引出线的总线连接器（90°）；
这种接头采用垂直电缆引出线（有或没有编程器接口），数据传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的终端电阻。传输速率为 3、6 或12 Mbit/s 时，在带编程器接口的总线接头和编程器之间，需要使用 SIMATIC S5/S7 连接电缆。
有 30°电缆引出线的总线接头（经济型），无编程器接口，数据传输速率大为 1.5 Mbit/s，无集成的总线端接电阻。
PROFIBUS 快速连接 RS485 总线接头（90°或 180°电缆引出线），传输速率大为 12Mbit/s，采用绝缘刺破技术可实现快速简单安装（用于硬线和软线）。
PPI协议是为S7-400开发的通信协议。S7-400 CPU的通信口（Port 0、Port 1）均支持PPI通信协议。S7-400 CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备与其他RS-485网络*。
1 网络读写（NETR/NETW）指令介绍
网络读写指令一般用于S7-400 CPU之间的PPI网络通信。PPI通信前要保证PPI网络上的所有站点都应当有各自不同的网络地址，否则通信不会正常进行。另外，网络读写指令进行编程和应用时要注意以下几点：
1) 在程序中可以使用任意条网络读写指令，但是在同一时刻，多只能有8条网络读写指令被激活；
2) 每条网络读写指令可以从远程站点读取/写入多16个字节的信息；
3) 使用NETR/NETW指令向导可以编辑多24条网络读写指令，其核心是使用顺序控制指令，这样在任一时刻只有一条NETR/NETW指令有效；
4) 每个CPU的端口只能配置一个网络读写指令向导。
2 网络读写指令向导组态 2.1 硬件连接
电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。Q1的栅受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当Q1截止时，变压器通过DDRRC3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC根据输出电压和电流时刻调整着⑥脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收回路。推挽式功率变换电路：Q1和Q2将轮流导通。有驱动变压器的功率变换电路：T2为驱动变压器。

计算机系统
采用DELL商用计算机，运行西门子WINCC组态软件，采用模式运行一个条码扫描软件，由工艺人员在组态软件上设定货架的每个货位所要求摆放的吸盘的条码存储于计算机内，操作人员每次需要入库，出库吸盘时只需扫描相应的条码，按下出库，入库的按钮计算机将自动的判断该条码所对应的吸盘在货架的货位同时通知控制计算机完成出库入库操作。
控制器
为了节约空间以及安全考虑，货架的**层没有堆放货物，堆垛机安装于货架的*二层之上，因此对于入库操作，工人通过叉车将货物托盘放置于提升机构上，由提升机构将货物提升到货架的*二层，同时堆垛机在*二层货物进出口处等待提升机构，然后从提升机构中取出货物按计算机系统的要求放置货物于的货位中。
堆垛机控制系统
由于堆垛机为一个活动部件可以在货架的X,Y,Z方向做任意的运动，进行货物的存取，因此堆垛机与控制器的数据交换将成为一个难点，为了解决这个难题，系统采用了PHOENIX公司提供的INTERBUS无线红外传输解决方案。在堆垛机的X轴方向上安装一个红外发射装置，在堆垛机上安装一个接收装置从而解决了上述矛盾，因此在无论堆垛机运行到为止都可以实时的与控制器进行数据传输。
在*一个实例中，SIMATIC S7-400 用于制造工艺中的创新性系统解决方案，特别是用于汽车工业，一般机械工程，特别是机械制造和机器的连续生产 (OEM)，以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程
作为一种多用的自动化系统，S7-400 是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。
对于由于环境条件限制需要的坚固性的应用，我们可以提供SIPLUS 较端设备。
特别是在后期加工工艺上，S7-400 可以用于以下行业：
西门子6ES7412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存代理商
兼容性
SIMATIC 软件系统平台和办公系统兼容。
SIMATIC 软件提高生产率
面向工作的工具
这些工具易于使用并针对每一种应用场合进行了优化。
可多次使用的程序部件
完整的程序组件存储在库中，并且在后续项目中只需拷贝过来即可。
并行处理
将一个系统细分成多个项目，允许您将处理分配给不同人员。
集成式诊断功能减少了停机时间并降低了于此相关的成本。
S7-400
• 中端到性能范围内功能强大的 PLC
• 可满足要求较为苛刻的任务的解决方案
• 的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行更佳调整
• 可实现分布式结构，适用十分灵活
• 连接方便
• 更优通信和联网功能
• 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 控制器中同时运行。
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，可较为地对 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、状态图和工艺图的图形化组态工具。

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。

S7-400H 容错自动化系统中使用
可通过 F 运行版授权作为具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相关系统中使用
组合了 MPI/PROFIBUS DP-主接口，
带有 2 个用于同步模块的连接插槽
Area of application
CPU 412–3H 可用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400 F/FH。 它可建立故障容错 S7-400H 系统。 也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。 内置的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
Design
CPU 412-5H 拥有：
功能强大的处理器：
CPU 处理每条二进制指令的时间小于 31.25 ns。
1 MB RAM（512 KB 用于程序，512 KB 用于数据）；
装载存储器用于存储 S7-400H F/FH 自动化系统的用户程序和参数设置数据；高速 RAM 用于用户程序的顺控相关部分
存储卡：
用于扩展内置装载存储器。除程序本身之外，装载存储器中所含的信息还包括 S7-400H F/FH 的组态数据，这就是要在存储器中占据双倍空间的原因。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。
提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在断开电源时保存数据）。
灵活的扩展选件：
多达 131,072 点数字量和 81,932 点模拟量输入/输出。
组合 MPI/PROFIBUS DP 接口：
MPI 可用来建立一个 32 个节点的简单网络，数据传输速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以与通信总线（C 总线）上的节点和 MPI 上的节点建立多 64 个连接。
PROFIBUS-DP主站接口能够被用来建立一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。对用户来说，分布式 I/O 作为集中式 I/O 来处理（相同的组态、编址和编程）。
PROFIBUS DP 接口：
通过 PROFIBUS DP 接口，可以实现冗余、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 作为集中式 I/O 来处理（相同的组态、编址和编程）。
PROFINET 接口，带 2 个端口（交换机）：
支持系统冗余和 MRP（介质冗余协议）
模式选择开关：
拨动开关设计。
诊断缓冲区：
后的 120 个报警和中断事件保存在一个环形缓冲区中，用于进行诊断。
实时时钟：
CPU 提供带日期和时间的诊断报告。
CPU 416-5H 可用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。它可建立故障容错 S7-400H 系统。也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。
内置的 PROFIBUS-DP 接口使它能够作为主站直接连接到 PROFIBUS-DP 现场总线。
基于带交换机功能的内置 PROFINET 接口，提供 2 个可外部访问的 PROFINET 端口。这样，可实现线性或环形结构。
CPU 用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH
可在高可用性 S7-400H 系统中使用
可结合故障安全 S7-400F/FH 系统中的 F-Runtime 授权和 F 兼容 CPU 使用
带有集成 PROFIBUS DP 主站接口
带有 2 个用于同步模块的插槽
CPU 417-5H 是用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400 F/FH 的功能**强大的 CPU， 可以用于实现 S7-400H 高可用性系统。也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。
通过内置 PROFIBUS-DP 接口，还可使它作为主站，直接连接到 PROFIBUS-DP 现场总线。
基于带交换机功能的内置 PROFINET 接口，提供 2 个可外部访问的 PROFINET 端口。这样，可实现总线性或环形结构。
SIMATIC HMI 为应用领域广泛的大型机器和设备的操作员控制提供可以满足不同要求的不同解决方案。因此，SIMATIC WinCC flexible 可视化软件的 Sm@rtAccess 选件允许 HMI 设备（如面板、瘦客户端和 PC）通过 PROFINET/以太网在全厂范围内访问当前过程值和所有相关工作站的本地屏幕图像。
·         SIMATIC HMI 软件提供了用于从本地操作员站，通过 Internet 进行诊断、维护和远程控制的适宜功能。
·         作为远程操作员站，由于 SIMATIC 瘦客户端连接到 PROFINET/以太网，所以可在控制室或办公室中提供机器层面板功能，另一方面，它们还可以直接为机器提供 SIMATIC WinCC 或办公或 IT 功能。
·         在基于 PC 的应用中，SIMATIC 平板监视器承担 PC 操作单元的功能（如 SIMATIC 机架式 PC 或箱式 PC），大距离可达到 30 m。
·         不单单是人机界面
·         操作系统为Windows CE的多功能面板综合了性质迥然不同的两方面的优点另一方面是具有通常PC所具备的灵活性。除传统的人机界面功能外，控制功能等其它自动化功能可同时得到执行。对于基于 PC 的自动化系统，SIMATIC Panel PC 是一紧凑型的自动化平台 – 嵌入式型号较其紧凑和坚固，并无须维护。
·         全集成自动化（TIA）的优点
·         西门子的全集成自动化是世界范围内为成功的自动化概念，它提供了先前不为人们所知的节约潜力。TIA的显著特点是完全集成减少了接口数量，结构清晰。这样可以降低工程自动化解决方案中要求的时间和成本以及提高可用性。
·         与其它的SIMATIC部件一起，SIMATIC HMI也支持正在运行中的系统和过程诊断您就可以直接从WinCC激活STEP 7诊断，以进行从电路图一直到PLC程序的全面错误诊断。SIMATIC 维护站使系统的自动化技术维护信息可视化 – 从控制器和网络组件到开关设备、保护设备、控制装置和驱动系统。这可以随时提供明确的自动化状态概况。
S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。
S7-400
中端到性能范围内功能强大的 PLC
可满足要求较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调整
可实现分布式结构，适用十分灵活
连接方便
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 控制器中同时运行。
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，可较为地对 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、状态图和工艺图的图形化组态工具。
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