西门子S7-400SM421模块DI16点120/230VUC 质保一年

S7-400系统可方便地构建为模块化系统。S7-400的**特点是不带风扇，运行可靠，支持信号模块的热插拔。S7-400 设计简洁，使用灵活，操作较为方便：模块安装十分简单。背板总线集成在安装机架中。模块更换简单，不会将模块相互混淆。成熟可靠的连接技术。TOP Connect连接方式：通过1芯到3芯接头和螺钉型或弹簧型端子进行预接线。规定的安装深度：所有接头和连接器都应该嵌入到模块内并通过盖板来保护。小限度的插槽规则。
西门子工业信息安全运营中心今天在苏州正式启用，工业信息安全服务体系正式发布。西门子中国研究院苏州院的工业安全负责客户的数字化工厂及产线，识别客户面临的网络安全威胁、及时提醒用户，并且协调主动应对措施。
西门子工业信息安全运营中心的使命是保护客户的数字化资产和基础设施。其服务包括持续工业安全、安全评估与咨询、事件应急以及安全托管等。西门子的安全一旦发现潜在高危风险，便会尽早警示客户采取行动，并与客户合作制定主动应对措施，并实现了复杂网络和安全攻击场景的可视化。随着“工业4.0”、“中国制造2025”的快速推进，智能制造和数字化转型已延伸至所有生产过程中，增加了各行各业的安全风险，关键的工业基础设施已成为重要的攻击目标。新发布的西门子工业信息安全服务体系，能够协助行业客户尽早识别层出不穷且不断变化的安全威胁，及时进行风险控制，防止它们进一步危及关键资产与生产过程。
作为西门子中国研究院苏州院的重点研发方向之一，同时作为西门子中国创新中心计划的重点研究领域之一，西门子工业信息安全运营中心从2016年9月投入使用以来一直稳步发展，成功支持西门子数字化工厂提升信息安全水平。此外，运营中心还通过了严格的ISO 27001认证审核，获得**的第三方检测认证机构TüV南德意志集团颁发的认证证书。今天，西门子工业信息安全运营中心也正式加入西门子**工业信息安全网络，与在德国慕尼黑、葡萄牙里斯本和美国米尔福德等地的工业信息安全运营中心协同工作。
随着西门子中国创新中心计划的推出，西门子吸引了众多来自中国大学的毕业生。团队由这些人才和经验丰富的工业安全组成。为强化学习能力和应用实践能力，团队成员参加了安全培训，并取得相关安全资质证书。
近年来，西门子中国研究院在本地的研发投入显著增加，并侧重于数字化和创新领域，促进公司不断发展，推动中国经济转型。2016财年（2015年10月1日至2016年9月30日），西门子在中国拥有4500多名研发人员，20个研发中心以及**过11000项有效**和专利申请。
西门子S7-400的CPU和通信处理器支持以下通信类型：
过程通信：通过总线（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）对 I/O 模块进行循环寻址（交换过程映像）。从循环执行级调用过程通信。
数据通信：在自动化系统之间或 HMI 与多个自动化系统之间进行数据交换。数据通信可循环进行，或在发生特定事件时通过块从用户程序调用。
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。
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。
为了避免其他设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。
当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。
2.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。

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。

关于西门子S7-400组件的订货数据，请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
S7-400F/FH：
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计：
S7-400F：
故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，生产过程会切换到安全状态并中断。
S7-400FH：
故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，冗余控制部分将发挥作用，继续控制生产过程。
通过另外使用标准模块，可以建立一个全集成控制系统，可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
S7-400：
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件：
电源模块 (PS)：用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。
CPU：配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号，这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理较大型的配置。此外，在一个控制器中的多重计算模式下，多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间，可实现较短机器循环时间。
用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)
通信处理器 (CP)，例如，用于总线连接和端到点连接
功能模块 (FM)：用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。
根据具体要求，也可使用下列模块：
接口模块 (IM)：用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的控制器可带有多 21 个扩展单元运行。
SIMATIC S5 模块：在相关 SIMATIC S5 扩展单元中，可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用适配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。
SIMATIC S7-400有多个型号：
S7-400：
Power PLC，用于中、性能应用，并采用模块化、免风扇设计。
S7-400H:
容错型自动化系统使用冗余设计，可以用于故障安全型应用。
S7-400F/FH:
故障安全自动化系统也使用冗余设计，同样具备容错能力。
S7-400
S7-400自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以立地组合使用。
一个系统包含下列组件：
电源模块(PS)：
用于将120/230 V AC 或 24 V DC电源连接至SIMATIC S7-400。
CPU：
针对各种性能范围，都可以提供集成有PROFIBUS DP接口的不同CPU。视型号的不同，也可以为它们配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口，***多可以连接125个PROFIBUS DP从站。PROFINET接口***多可以连接256个PROFINET IO设备。SIMATIC S7-400的所有CPU 可以处理较为大型的组态。此外，在单个控制器的多值计算模式下，多个CPU可以协同工作，据此，可以进一步提高系统的性能。这些CPU 处理速度较快，具备确定性的响应时间，因此，其机器周期时间较短。
信号模板（SM），用于数字量（DI/DO）和模拟量（AI/AO）的输入/输出。
用于连接总线和点对点连接的通讯处理器 (CP)。

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
SINAMICS G150站地址设置及硬件组态
SINAMICS G150的PROFIBUS DP站地址设置有两种方法：
（1）通过CU320控制单元上DIP拨码开关，设置站地址，有效地址值为1….126，设定方法如表1所示，将DIP开关拨“ON”处，多个开关激活，将有效位进行加法运算， 1+4+32=37，表示站地址是37，注意：通过拨码开关改变地址时应断掉SINAMICS G150 电源，否则，改的站地址是无效的。
表1 DIP开关设定PROFIBUS DP地址
（2） 在拨码开关全部拨到OFF或ON状态，可以利用参数P918设置站地址。
S7-300/400的硬件组态，在硬件组态中设定的SINAMICS G150站地址应与SINAMICS G150 实际的站地址一致，本例中采用站地址是6。
硬件组态
3 通讯报文设置
SINAMICS G150有多种报文结构进行选择，详细描述请参考：SINAMICS_G150_operating-instructions手册，
报文结构是999为用户自定义报文，当用户选择此报文结构时，SINAMICS G150的起、停控制位等需自己做关联。此时必须将PLC控制请求置1（P854=1）。
注意：在做S7-300/400硬件组态时，需要配置报文结构，STEP7中的报文设置，配置结束后进行编译保存；然后，打开STARTER，核对报文结构是否一致，STARTER软件中报文的设置，若不一致需在STARTER软件中打开“configuration”做调整后点击“Transfer to HW config”按钮
STEP7中的报文设置
STARTER软件中报文设置
4 用PROFIBUS DP总线对SINAMICS G150起、停及速度控制
S7-300/400 PLC通过PROFIBUS DP周期性通讯方式将控制字1和主设定值发送至SINAMICS G150 ，当组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，在S7-300/400 中可用“MOVE” 指令和功能块SFC14和SFC15进行数据传送。
下面分别采用“MOVE” 指令进行数据传送和调用SFC14和SFC15系统功能块进行数据传送加以说明。
例程文件名为：“G150_DP控制字、主给定值的发送及状态字和实际频率读出程序.rar”，链接： G150_DP1.rar
注:程序中选择标准报文1
1、采用“MOVE” 指令进行数据传送：
（1）在例程中，在变量表“SINAMICS G150 start_up”中，分别强制M1.0、M1.1为1；
（2）通过MW2发送控制字1，**写入047E，然后写入047F，SINAMICS G150 开始运行，如停止SINAMICS G150 ，发送047E，使SINAMICS G150 停止运行
在PLC中，可以将基本数据类型或复合数据类型组合在一起生成以下的数据类型：
(1)数组(ARRAY) 将一组同类型的数据组合在一起，形成一个单元。
(2)结构(STRUCT) 将一组不同类型的数据组合在一起，形成一个单元。
(3)字符串(STRING) 包含了多254个字符(CHAR)的一维数组。
(4)时间和日期(DATE_AND_TIME) 用于存储年、月、日、小时、分钟、秒钟、毫秒和星期，占用8个字节，用BCD格式保存，星期天的代码为1，星期一到星期六的代码为2～7。
(5)用户定义的数据类型UDT( User-Defind Data Types) 由用户将基本数据类型和复合数据类型组合在一起，形成新的数据类型。
参数类型是为在逻辑块（子程序）之间传递参数的形参定义的数据类型。
(1) TIMER（定时器）和COUNTER（计数器）  执行逻辑块时需要使用的定时器和计数器，对应的实参是定时器和计数器的编号，如T3、C8。
(2) BLOCK（块）  一个块用于输入或输出，参数声明决定了使用的块的类型，例如FB、FC或DB等（块的应用可参见本书*7章中对程序结构的说明）。块参数类型的实参应为同类型的块的地址（如FB2）或符号名（如“FAN”）。
(3) POINTER（指针）  指针指向一个变量的地址，即用地址作为实参。如P#M23.0是指向M23.0的双字地址指针。
(4) ANY用于实参的数据类型未知或可以使用任意类型的数据，占10个字节。
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