西门子S7-400PLC通讯处理器模块CP441-2 品质保证

西门子近日扩展了其TIA博途工程软件平台，发布了TIA博途V14 SP1，融入一系列全新实用功能，显著缩短工程组态时间。TIA博途V14 SP1的创新亮点是对其它系统更具开放性，可利用Eplan、TIA Selection Tool或其它CAE（计算机工程）系统等工程软件，通过AutomationML（自动化标记语言），来实现标准化双向工程数据交换。利用TIA博途Openness编程界面的全新功能，可实现对包括故障安全对象等硬件组态的自动处理。这样，用户可以对冗余功能进行自动工程组态，大幅缩短开发时间，减少错误率。
TIA博途工程软件平台是西门子的一个“接入点”，以实现数字化企业概念下的自动化，以及设计数字化进程中的自动化解决方案。在TIA博途V14 SP1版本中，对Openness功能进行了扩展，以实现工作流程的全面数字化。例如，使用虚拟控制器Simatic S7-PLCSIM Advanced，即可在开发早期阶段对控制器功能进行测试，并结合仿真机器模型，进行虚拟调试。
从V14 SP1和V13 SP2版本起，TIA博途工程软件平台都支持Windows 10操作系统，从满足了用户对操作系统的多样化要求。利用TIA博途V14 SP1中的全新密码API接口，可保护针对知识、写入和复制操作的密码，以进行简便的集中管理。通过该接口，还可使用加密狗，实现应用软件或安全认证概念的密码管理系统。用于机器和工厂诊断的软件选件Simatic ProDiag也进行了扩展，融入了条件分析功能以进行有的放矢地故障排查。这样，可使用HMI PLC代码查看器，可视化显示故障的状态，从而更地确定故障根本原因。Step 7工程工具中，机器制造商现在可使用全新的单块比较功能来进行快速编辑，例如，可在离线/离线或在线/离线操作中直接从项目导航区域对各个块进行详细比较。
SIMATIC S7-400可采用具有不同性能级别的各种CPU：
CPU 412-1、CPU 412-2 和 CPU 412-2 PN：用于中等性能的小型工厂。
CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP：用于具有对编程、处理速度和通信有额外要求的中等规模工厂。
CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP：在性能范围内具有较高要求的工厂。
CPU 417-4 DP：在性能范围内具有较严格要求的工厂。
CPU 412-5H、CPU 414-5H、CPU 416-5H 和 CPU 417-4H：用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP：用于构建故障安全型自动化系统，适用于具有较高安全要求的工厂。
所有 CPU 装在带集成的控制单元和显示单元的塑料外壳中。 相同的单元具有相同的功能。
前面板上有：LED指示灯，用于状态和故障指示；波动开关，用于选择运行模式。
存储器卡插槽（扩展装载存储器）
组合MPI/DP 端口。
内 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
电池插座： 用于后备电池的外部供电。
除CPU 412-1处理器外，所有CPU具有：
PROFIBUS DP 接口: 用于连接分布式 I/O。根据组态的不同，也可用于与 OP 或 PG/PC 的通讯。CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以连接 PROFINET。 每个模板有一个双口的 PROFINET 接口。
 CPU 还具有PROFIBUS DP接口模板备用插槽： 用于链接其他 DP 网络。
此外，CPU 按照其性能进行分级：例如RAM、地址区大小、可装载块的数量以及处理时间。
PLC及其程序设计
2.1 SIMATIC S5-115U硬件组成及编程概要
可编程序控制器SIMATIC S5-115U采用标准的模块式结构，电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上，并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板，输入、输出模件和存储器的精细分级，使得这种装置具有较强的配置适应能力；通过通讯处理器和局部网，可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。
SIMATIC S5-115U的编程语言是STEP5，有3种表达方法，即控制系统流程图CSF，梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL接近于机器内部的控制程序，功能也比前两种方法丰富得多，因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。
STEP5的大特点是采用了结构化编程方法，并提供大量标准功能块如乘功能块FB242、通讯功能块FB244等，使得编程工作大大简化，而且所编程序条理清晰，易于读懂、修改和测试，这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。
要完成复杂任务，可以把整个程序分成一个个立的程序块，STEP5有5种块类型，即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB)，其中组织块(OB)用以管理用户程序，形成了操作系统和控制程序之间的接口，所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能，这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的，也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送，用到这些功能时可以直接调用这些功能块。
将通过背板总线和基本连接器，由安装在机架左侧插槽中的电源模块为插入机架的模块
提供所需的工作电压(5 V 用于逻辑控制器，24 V 用于接口模块)。
对于本地连接，还可通过 IM 460-1/IM 461-1 接口模块为 ER 供电。
发送 IM 460-1 两个接口中的各个接口多可通过 5 A 的电流，即多可为本地连接中的
每个 ER 提供 5 A 的电流。
I/O 总线
I/O 总线是并行背板总线，设计用于快速交换 I/O 信号。 每个机架均有一条 I/O 总线，对
信号模块的过程数据进行时间要求严格的访问均通过 I/O 总线进行。)
通讯总线(C 总线)
通讯总线(C 总线)是串行背板总线，设计用于快速交换与 I/O 信号相应的大量数据。 除机
架 ER1 和 ER2 外，其余每个机架均有一条通讯总线。
带有 I/O 总线和通讯总线的机架
下图显示了带有 I/O 总线和通讯总线的机架。每个插槽中都有 I/O 总线和通讯总线连接
器。 交付机架时，这些连接器由外盖加以保护。
分段 CR
属性
“分段”特性与 CR 的组态相关。 在非分段 CR 中，I/O 总线是连续的，且所有 18 个或 9 个
插槽互连在一起；而在分段 CR 中，I/O 总线由两个 I/O 总线段组成。
分段 CR 具有以下重要特性：
● 通讯总线是连续的(全局)，而 I/O 总线分为两个 I/O 总线区段，分别有 10 个和 8 个插
槽。
使用电源装置时，要确保次级线圈不与保护接地导线连接。
24 VDC 电源过滤
在使用未接地组态的电池为 S7-400 供电时，必须为 24 VDC 电源提供干扰抑制。 请使用
西门子电源电缆过滤器，例如 B84102-K40。
隔离监视
如果双重故障可导致安装进入危险状态，则必须提供隔离监视。
未接地操作实例
只有已组态带本地连接的 S7-400，并且在 CR 中将整个安装接地，才可在未接地组态中
操作 ER。

(SFB37AR_SEND)数量16调试功能测试组件状态是各个步骤是停止点数量4状态/控制变量状态/控制是变量输入/输出端、标记、DB、设备输入/输出端、计时器、计数器变量数量，大值70强制强制是强制，变量输入/输出、标记、输入/输出变量数量，大值256诊断缓冲器存在是条目数量，大值3200可调整是已预设120组态组态软件STEP7是编程操作备用装置参见操作列表箝位层8在过程映像中持续存取数据是系统功能(SFC)参见操作列表系统功能组件(SFB)参见操作列表编程语言KOP是FUP是AWL是SCL是CFC是GRAPH是HiGraph®是同时间活动的SFC数量RD_REC8WR_REC8WR_PARM8PARM_MOD1WR_DPARM2DPNRM_DG8RDSYSST8DP_TOPOL1同时间活动的SFB数量RD_REC8WR_REC8技术保护用户程序保护/密码保护是尺寸宽度50mm高度290mm深度219mm重量重量，约990g6ES7412-3HJ14-0AB0CPU412-3H;512KB程序内存/256KB数据内存6ES7414-4HM14-0AB0CPU414-4H;冗余热备CPU2.8MBRAM6ES7417-4HT14-0AB0CPU417-4H;冗余热备CPU30MBRAM6ES7400-0HR00-4AB0412H系统套件包括2个CPU、1个H型机架、2个电源、2个1M存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS40710A)6ES7400-0HR50-4AB0412H系统套件包括2个CPU、1个H型机架、2个电源、2个1M存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS40510A)6ES7412-1XJ05-0AB0CPU412-1,144KB程序内存/144KB数据内存6ES7412-2XJ05-0AB0CPU412-2,256KB程序内存/256KB数据内存6ES7414-2XK05-0AB0CPU414-2,512KB程序内存/512KB数据内存6ES7414-3XM05-0AB0CPU414-3,1.4M程序内存/1.4M数据内存1个IF模板插槽6ES7414-3EM05-0AB0CPU414-3PN/DP1.4M程序内存/1.4M数据内存1个IF模板插槽6ES7416-2XN05-0AB0CPU416-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存6ES7416-3XR05-0AB0CPU416-3,5.6M程序内存/5.6M数据内存1个IF模板插槽6ES7416-3ER05-0AB0CPU416-3PN/DP5.6M程序内存/5.6M数据内存1个IF模板插槽6ES7416-2FN05-0AB0CPU416F-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存6ES7416-3FR05-0AB0CPU416F-3PN/DP,5.6M程序内存/5.6M数据内存6ES7417-4XT05-0AB0CPU417-4,15M程序内存/15M数据内存内存卡6ES7955-2AL00-0AA02X2M字节RAM6ES7955-2AM00-0AA02X4M字节RAM6ES7952-0AF00-0AA064K字节RAM6ES7952-1AH00-0AA0256K字节RAM6ES7952-1AK00-0AA01M字节RAM6ES7952-1AL00-0AA02M字节RAM6ES7952-1AM00-0AA04M字节RAM6ES7952-1AP00-0AA08M字节RAM6ES7952-1AS00-0AA016M字节RAM6ES7952-1AY00-0AA064M字节RAM6ES7952-0KF00-0AA064K字节FLASHEPROM6ES7952-0KH00-0AA0256K字节FLASHEPROM6ES7952-1KK00-0AA01M字节FLASHEPROM6ES7952-1KL00-0AA02M字节FLASHEPROM6ES7952-1KM00-0AA04M字节FLASHEPROM6ES7952-1KP00-0AA08M字节FLASHEPROM6ES7952-1KS00-0AA016M字节FLASHEPROM6ES7952-1KT00-0AA032M字节FLASHEPROM6ES7952-1KY00-0AA064M字节FLASHEPROM开关量输入模板6ES7421-7BH01-0AB0开关量输入模块(16点,24VDC)中断6ES7421-1BL01-0AA0开关量输入模块(32点,24VDC)6ES7421-1EL00-0AA0开关量输入模块(32点,120VUC)6ES7421-1FH20-0AA0开关量输入模块。

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。
PLC及其体系结构2.1plc的定义plc称为可编程序控制器，它是按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品，是一种数字运算操作的电子计算机。 　　它是将逻辑运算，顺序控制，时序和计数以及算术运算等控制程序，用一串指令的形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟，数字等输入输出部件，对生产设备和生产进行控制的装置。2.2plc的发展历程1969年dec公司按照gm（美国通用汽车公司）的要求研制了上台plc并且在gm公司成功的应用。 　　此后公司使plc商品化。plc是设计出来用于同继电器产品竞争并逐步取代了的继电器。plc作为一种工业计算机，经历了以下几个发展的历程。1969－1972为阶段，是plc的初期阶段，在该阶段的各厂家的plc差别很大、没有统一的硬件和、功能简单、性强，硬件主要以分离元件为主，体积较大、性能较差、可靠性不高。 　　1972-为*段，在该阶段plc逐步演化为一种的工业计算机，可靠性大大，成本大幅度，面向的梯形图和语句表语言面世，逐步向化过渡，这些都为plc的普及奠定了基础。1981-至今，iec正式发表了plc的，各厂家的plc都向规范化发展。 　　梯形图、语句表、sfc语言已经成熟，同时还有和编程语言的接口，其存储能力、运算速度、对模拟量的处理功能已经大大加强，现在的大中型plc已经具有以前dcs所“特有”的经典pid算法、斜坡函数、自适应算法、模糊控制等算法。 　　2.3plc特点和功能（1）plc的主要特点。plc的特点是：工作可靠、运行速度快、积木式结构、组合灵活、良好的兼容性、程序编制及生成简单、丰富、网络功能强。（2）plc的主要功能。plc能很好的完成工业实时顺序控制、条件控制、记数控制、步进控制等功能；能够完成模/数（a/d）、数/模（d/a）转换、数据处理、通讯联网、实时等功能。 　　多年的实践表明，plc耐用、可靠，是专为工厂设计的，具有根据工作要求加固的元件，实时扫描实践及故障诊断功能，故障排除简便，深得用户偏爱。plc如此可靠的原因是一个可执行继电器逻辑、顺序功能图、功能块、结构文本、命令目录或其组合的实时核心或操作。 　　若出现故障，其内置安全装置能保持机械受损，且能保持有序、有预见的顺序。2.4plc的发展趋势有快的逻辑运算和强的逻辑控制、顺序控制能力，在离散控制中有的可靠性，方便简单易学的编程，使其在以离散为主的工业自动化领域中有的地位。 　　随着软plc(softplc)控制组态技术的诞生与进一步完善和发展，安装有softplc组态和基于工业pc控制的市场份额正在逐步增长，这些事实使plc供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在plc的技术发展与方面做出更加开放的高姿态。 　　**工业计算机控制领域，围绕开放与再开放控制、开放式控制、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有plc，但这种趋势也许不会继续发展下去。对于控制来讲，这是plc控制器的核心，plc供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具，而且对于工业用户得非常积。 　　随着plc、dcs和ipc（工业现场控制用计算机）之间的竞争逐步加强，各plc厂家正在逐步将dcs所特有的控制功能逐步移植到plc中，使其在控制领域能够与dcs进行竞争，这方面plc已经取得了很大的成果。 　　此外，开放式通信网络技术也了突破，其结果是将plc融入更加开放的工业控制行业。（6）控制和功能。为了生产的需要,各plc厂家也在其上了，通过与其plc的实时通讯采集现场数据并通过相应的完成生产所需要的功能。
1. PROFIBUS DP之一：带DP口的主/从
带DP口的主/从设计十分灵活，它允许用CPU中不同的数据区域来储存DP数据。对数据区域的选择取决于CPU的类型和应用。映像区，位存储器以及数据块都可用于DP输入，输出数据。
映像是的数据分配。在CPU的映像中须有充分的空间为DP保留一个连续的输入区域和一个连续的输出区域。这可能受配置中映像大小和模块数量的。
位存储器与映像相同，这个区域适合于DP的全局存储。例如，如果映像可利用的空间(没有被模块占据的空间)不够用，则可以使用位存储区。
数据块也可以用来存储DP在有关的DP数据区只被一个程序调用时使用这种存储。
F      建立S7-300 PLC主站的硬件组态（带DP口）：双击“X2/DP”栏或“CP342-5”栏，在对话框内选中“DP-Master”
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