西门子控制器模块CPU416F-2 量大从优

S7-400 PNH CPU的同步模块分为两种，一种用于长10m 的 FOC patch 光纤，另一种用于长10km 的单模全双工 LC/LC 光纤（9/125 μ）。
冗余系统的同步光纤分为1m、2m、10m 和10km 四种。同步速率达到400Mbps。
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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。
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。

西门子CPU312C 安装有：
微处理器
处理器处理每个二进制指令的时间达到 200 - 400 ns。
扩展存储器;
与执行相关的程序组件的 32 KB 高速 RAM（相当于约 10 K 指令）可以为用户程序提供足够的空间；
SIMATIC 微型存储卡（ 4 MB）作为程序的装载存储器,还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。
灵活的扩展能力;
多达 8 个模块,（1排结构）
MPI多点接口：
集成的 MPI 接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备,PC,OP 的 6 条连接。在这些连接中,始终为编程器和 OP 分别预留一个连接。通过“全局数据通讯”,MPI可以用来建立多16个CPU组成的简单网络。
内置输入/输出;
10个数字量输入(均可用于报警处理)和6个数字量输出,用于将过程信号连接到 CPU 312C。
S7-400 PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。
编程和工程工具 编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
人机界面软件 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于级的WinCC。
SIMATIC 操作员面板正面的防护等级为 IP66/NEMA 4，具有较高的电磁兼容性 (EMC) 和的抗振性，适合在条件恶劣的工业环境中的机器设备级使用。由于其安装深度浅，设计紧凑，固定式操作面板设备可以安装在任何地方，即使在空间有限的地方也可照常安装。对于分布式组态，还可以提供防护等级为 IP65/NEMA 4 的设备。
移动型面板以其坚固、耐冲击的设计和防护等级 IP 65，尤其适用于工业应用。它们重量轻，具有人机工程学设计，因此操作简便、容易。
只需一套工程工具，即可胜任所有应用
SIMATIC WinCC（TIA 博途）是一种工具，用于统一组态所有 SIMATIC 人机界面面板以及基于 PC 的系统。如有要求可提供其它型号。使用 ProTool 进行组态，简单而又。*编程知识。
一旦生成了组态，可以简便地将它们用于整个产品系列键盘只需组态，*编程。
完全集成的自动化的元件
西门子通过全集成自动化理念，“一站式”提供全面、模块化且相互匹配的自动化解决方案组件，而全集成自动化是世界上为的自动化解决方案之一。SIMATIC WinCC (TIA Portal) 是全集成自动化概念不可分隔的一部分。这提供了性的优势。由于组态/编程、数据管理与通信具有上的统一性，对自动化解决方案进行组态的成本被大大降低。
各种自动化系统的开放性
尽管面板可被统一地集成到 SIMATIC 系统中，但它们也可用于连接到众多不同厂商的 PLC。标准供货范围内包含有综合系列驱动程序。
创新性的操作员控制和监视
SIMATIC 人机界面面板方便创新的操作员控制和监视，坚固耐用、稳定、简单。尤其是在舒适型面板上，标准硬件和软件接口（例如，MMC/SD 卡、USB、以太网、PROFINET、PROFIBUS DP、Visual Basic 脚本或客户特定的 ActiveX 控件）为办公环境提供了更大的灵活性和开放性。
S5的用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，当然强烈的电磁干扰也会引起程序出错。
有EPROM存储卡及插槽的PLC恢复程序就相当简单，将EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能解决问题;没有EPROM子卡的用户就要利用PG的联机功能将正确的程序发送到PLC上
当系统在上电状态下检测不到单元通讯时，报光纤故障。功率单元控制电源是否正常(正常时，绿色指示灯亮)，否则更换功率单元;功率单元以及控制器的光纤连接头是否脱落，光纤是否折断。 但是在光伏电站里，太阳能光伏电池组件，局部的阴影、不同的倾斜角度及面向方位、污垢、不同的老化程度、细小的裂缝以及不同光电板的不同温度等容易造成系统失配导致输出效率下降的弊端，进而导致整体的输出功率大幅降低，因此这也成为集中式逆变器难以解决的问题。为了解决这一问题，近年来出现即“微逆变器”及“微型转换器”新架构。既在每个太阳能电池模块配备微型逆变电源，通过对各模块的输出功率进行优化，使得整体的输出功率化。

技术发展动向
1. 产品规模向大、小两个方向发展
大：  I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描
速度高速化。
小：  由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。
2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛
3. 不断加强通讯功能
4. 新器件和模块不断推出用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。
工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。
通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展
根据具体要求，也可使用下列模块：
在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。
用于将 SIMATIC S7-1500 连接到 120/230 VAC 电源的负载电源模块 (PM)。
接口模块用于连接基于 S7-1500 的分布式 I/O。
设计
简单的设计使得 SIMATIC S7-1500 十分灵活，便于维护。
集成背板总线：
集成的背板总线；背板总线集成在模块上。模块通过 U 形连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。可以节省安装时间。
模块组装在 S7-1500 安装导轨上：
具有各种长度，包括切割至定长的型号。由于具有集成式 DIN 导轨，可以卡装广泛的标准部件，如附加端子、小型断路器或小型继电器。
性能可靠，接线方便：
I/O 信号是通过统一的 40 针前连接器来连接的。信号模块和前连接器之间具**械编码，可防止因意外的错误插入而对电路造成破坏。
为了对前连接器进行简单接线，可将该连接器置于“预接线位置”。在此位置上，插头尚未与模块电路接触。此位置还可用于在运行过程中进行改动。用户可借助于前盖内侧的一个印制电缆连接图进行连接。
前连接器作为带螺钉型端子或推入式端子的型号提供。两个型号都可以连接线芯截面积为 0.252?~ 1.5 mm2（AWG 24 ~ AWG 16）的导线。
另外，数字量信号模块可通过 TOP Connect 进行系统接线。通过 TOP Connect，可以快速而清晰地连接到现场的传感器和执行器，并可在控制柜中进行简便接线。
对于模拟量模块，可以直接在模块上进行屏蔽；随模块提供了一个屏蔽连接套件，*工具即可进行安装。
设备特定标签：
标签条可用于 SIMATIC S7-1500 的信号模块。可使用标准激光打印机来打印这些 DIN A4 标签纸上的标签。可以从 TIA Portal 进行自动打印，而*重新输入符号或地址。通过这些标签条的设计形式，可为通道或诊断显示 1:1 分配标签。如果前盖打开，则诊断显示到端子的这种 1:1 分配会保留。
可变和可扩展的站配置：
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。
大配置包括带有 31 个模块（30 个模块 + 1 个电源）的 CPU。在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，需要由电源 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。
尺寸紧凑：
的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等化模块。
5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化
有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有的PLC指令系统。
6. 发展容错技术
采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。
7.追求软硬件的标准化。

直流调速系统装置故障处理和维修的方法
（一）直观法
通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象，利用人的手、眼、耳、鼻等感官来寻找原因，认真观察系统的各个部分，将故障缩小到一定范围。例机加一车间XKA2140×80数控龙门铣床，起动主轴旋转时主轴所带的附件铣头不动，6RA27直流调速装置系统也无异常，观察故障现象发现主轴电机也正常旋转，因此怀疑主轴电动机与主轴箱Ⅰ轴传动轴间的连轴节损坏，拆开发现由于连轴节磨损严重，从而使主轴箱Ⅰ轴传动轴轴端磨损，产生相对滑动，更换新的连轴节及主轴箱Ⅰ轴传动轴后故障即可消除。
（二）自诊断功能法
6RA27直流调速装置系统都设计有的自诊断程序的功能，随时监视系统的工作状态及整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即显示报警内容或用发光二极管指示故障的起因，然后结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。例如总装车间5×8数控龙门铣床，机床送电一切正常后起动主轴，主轴不动，经观察故障现象发现西门子6RA27直流调速装置显示屏显示F04报警，其报警内容为“缺相。在有调节器释放信号时（在端子64）主电路块熔断或控制电路电源被切断。”检查装置保险未损坏，装置前端主接触器上端电压正常，下端电压缺一相，拆开主接触器发现主接触器一触点接触不好造成电源缺相，更换主接触器后故障即可解除。
（三）参数检查法
6RA27直流调速装置系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床不能正常工作，出现故障。由于外界的因素或误操作等，都会引起机床参数的丢失或变化，通过核对参数，就能排除故障。
（四）互换法
所谓互换法就是在分析出故障大致范围的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到一定范围。
例如机加一车间CH5240D主轴不动作，6RA27直流调速装置系统显示黑屏，经检查可能是由于电源板故障造成的，换上备用板后，显示屏显示数值主轴运转正常。在备件板的更换中要注意以下问题：更换任何备件都必须在断电情况下进行，在更换备件板上一定要记录下原有的设定开关的设定状态，1或0（on或off）并将新板按同样的状态设定。
（五）假设法
在修理机床时，有不少故障是由于外部条件不满足，没有输入信号造成的，这时可以给它一个信号看工作是否正常，如果能正常工作，就可检查此信号缺失的原因。
例如西门子6RA27系列全数字化晶闸管直流调速装置端子63为“脉冲释放”信号、端子64为“调节器释放”信号、端子72为系统“准备好/故障”信号，这三个信号是相互联系、相互制约着使用，由于外部条件未满足，从而造成端子63、端子64触点无法闭合，端子72有信号输出产生报警，此时可人为将端子63、端子64触点闭合，观查端子72输出信号是否正常（正常为0状态），由此可以判断是直流调速装置故障还是外部条件未满足，从而确定诊断方向，提高维修效率。
（六）关键点的维修
根据机床操作者对故障现象的描述，结合维修手册相关内容的解释与说明以及自己的维修工作经验的积累、故障经常发生的地方等要素来分析确定故障产生的原因，找到产生的原因，故障就迎刃而解了。
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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