通過 CP 441 通信處理器，可以實現功能強大的點到點連接。

• 可連接各種設備，例如：

• PC

• SIMATIC S5/S7

• 工業 PC

• 其它廠商的 PLC

• 掃描儀、讀碼器、識別系統

• 機械手控制裝置

• 打印機

• 可變接口：
  通過可更換的接口模塊，可以使用不同傳輸介質進行通信：

• 20 mA (TTY)

• RS 232C (V.24)

• RS 422/485

通過 CP（PROFIBUS 或工業以太網）實現數據通信

通過 CP 443-x 通信處理器，可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業以太網總線系統。

例如包括：

• SIMATIC S7-200（通過 PROFIBUS）

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

• 編程設備

• PC

• SIMATIC HMI 操作員控制和監視系統

• 數控裝置

• 機械手控制裝置

• 工業 PC

• 驅動控制裝置

• 其它廠商的設備

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下組件組成：

• 2 個中央控制器：
  2 個單獨的 UR1/UR2 中央控制器，或一個分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個區域。

• 每個中央控制器有 2 個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設備。

• 每個中央控制器 1 個 CPU 412-5H、1 個 CPU 414-5H、1 個 CPU 416-5H 或 1 個 CPU 417-5H。

• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。

• UR1/UR2/ER1/ER2 擴展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設備。

中央功能采用冗余設計。可將 I/O 組態為常規可用性型和切換型。

普通型 I/O（單側組態）

在單側組態中，I/O 模塊為單通道設計，并且僅由兩個中央控制器中的一個進行尋址。單側 I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴展單元/分布式 I/O 設備中。

如果尋址 I/O 的設備正常工作，則從一側讀取的信息始終可供兩個中央控制器使用。發生故障時，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。

使用單側組態：

• 不需要很高可用性的工廠部分。

• 連接基于用戶程序的冗余I/O。此時，系統必須對稱設置。

高可用性（網管型組態）

在網管型組態中，I/O 模塊為單通道設計，但由兩個中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 尋址。在網管型組態中運行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設備中。

通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。

I/O 冗余

冗余 I/O 模塊成對冗余組態。使用冗余 I/O 可以實現極大的可用性，因為通過這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現故障。

支持以下組態：

• 單側 DP 從站采用冗余 I/O

• 網管型 DP 從站采用冗余 I/O

合適的 I/O 模塊

相互冗余的模塊必須為同一類型和設計形式（例如，均為集中式或均為分布式）。對插槽沒有規定。但是，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關于可以使用的模塊，請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關手冊。

FM 和 CP 冗余

功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可以在兩種不同的組態中冗余使用：

• 網管型冗余組態：
  FM/CP 可以雙重連接到單獨的 ET 200M 或一個網管型 ET 200M。

• 雙通道冗余組態：
  可將 FM/CP 插到兩個子單元中或插到與子單元相連的擴展單元中（參見單側組態）。

模塊冗余以不同的方式實現：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和 SIMATIC CP 上，冗余功能通常可由用戶編程。確定活動模塊并檢測可能的故障以啟動切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個 CPU 的程序一致。

• 操作系統直接支持。
  對于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統直接支持冗余。有關詳細信息，請參見“通信”部分。

S7-400F/FH

故障安全型 S7-400F/FH 自動化系統可根據需求進行不同組態：

單通道、單側 I/O，用于 S7-400F

工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：

• 1 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。

• 1 條 PROFIBUS DP 總線。

• 帶有 IM 153-2 的 ET 200M。

• 故障安全信號模塊，采用非冗余設計。

發生故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。

單通道、網管型 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側需要有容錯功能。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。

• 2 條 PROFIBUS DP 總線。

• 1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。

• 故障安全信號模塊，采用非冗余設計。

若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號模塊或 ET 200M 出現故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。

冗余、網管型 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側和 I/O 側需要容錯功能。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。

• 2 條 PROFIBUS DP 總線。

• 2 個 ET 200M，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。

• 故障安全信號模塊，冗余設計。

在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號模塊或 ET 200M 出現故障時，控制器仍保持可用。

在 S7-400F/FH 自動化系統中，也可以使用標準模塊。這些設備不能與故障安全模塊在同一個 ET 200M 中一起使用。

通信

中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 實現的。通過專門開發的 PROFIBUS 行規 PROFIsafe，可以在標準數據幀中傳輸帶有安全功能的用戶數據。無需附加的硬件組件，如專用安全總線。所需的軟件既可以作為一個操作系統的擴展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個軟件模塊裝載到 CPU 中。

安全保護裝置的安全等級

在 ET 200M 中使用安全保護裝置具有以下優勢：

• 可以使用銅質總線電纜來建立 PROFIBUS DP 總線。沒有必要使用光纖電纜。

• 每個 IM 153-x 都可以使用。

• 在一個 ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信號模塊和 S7-300 標準模塊。

安全等級達到 SIL 2 時，無需使用安全保護裝置。

S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調試和維護：

• 高速指令執行。

• 用戶友好的參數分配

• 人機界面：
  S7-400 的操作系統中集成了用戶友好的 OCM 服務。

• 診斷功能和自檢：
  CPU 的智能診斷系統可連續檢查系統功能并記錄錯誤和特定系統事件。

• 密碼保護。

• 模式開關。

• 系統功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內和國際標準：

• CE 認證

• UL 認證

• CSA 認證 或 cULus 認證

• FM 認證

• ATEX 認證

• C-Tick、EMC 標記，適用于澳大利亞和新西蘭

• IEC 61131-2

• 船級社的船用認證

• ABS（美國船級社）

• BV（法國船級社）

• DNV（挪威船級社）

• GL（德國勞氏船級社）

• LRS（英國勞氏船級社）

• Class NK（日本船級社）

有關詳細信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統 S7-400 模塊技術規格》。

設計

S7-400 系統可方便地構建為模塊化系統。S7-400 的一個突出特點是其無需風扇即可穩定運行，支持信號模塊熱插拔。

S7-400 設計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝十分簡單。

• 背板總線集成在安裝機架中。

• 模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆

• 成熟可靠的連接技術

• TOP Connect 連接方式：
  通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進行預接線。

• 規定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應該嵌入到模塊內并通過蓋板來保護。

• 最小限度的插槽規則

通信

CPU 和通信處理器支持以下通信類型：

• 過程通信；
  通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進行循環尋址（交換過程映像）。從循環執行級調用過程通信

• 數據通信；
  在自動化系統之間或 HMI 與多個自動化系統之間
  進行數據交換。數據通信可循環進行，或在發生特定事件時通過塊從用戶程序調用。

數據通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數據通信機制：

• 通過全局數據通信 (GD) 實現聯網的 CPU 之間的數據包循環交換。

• 通過通信功能進行事件驅動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現網絡連接。

全局數據 (GD)

通過使用“全局數據通信”服務，聯網的 CPU 可以通過 MPI 相互循環交換數據（最多 16 個 GD 包，GD 包的最大大小為每個循環各含 64 字節）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數據/位存儲器/過程映像。若網絡上連接有 S7-300，則數據交換限制為最大 22 字節。全局數據通過 MPI 進行通信。使用 STEP 7 中的 GD 表進行組態。在分段式 CR2 安裝機架中，兩個 CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。

通信功能

通過系統內集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信服務。

這些服務包括：

• 通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進行的 S7 基本通信。

• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網進行的 S7 通信。

通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設備之間的通信服務。

這些服務包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的 S5 兼容通信。

• 通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的標準通信（通過 PROFIBUS/工業以太網進行的開放式用戶通信）。

與全局數據不同的是，必須建立通信連接才能實現通信功能。

集成到 IT 環境中

通過 S7-400，可方便地將現代 IT 環境與自動化環境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實現下列功能：

• 使用任何 HTML 工具創建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對象。

• 使用標準瀏覽器并通過這些 Web 頁面監控 S7-400。

• 通過 FC 調用，從S7-400 的用戶程序發送電子郵件。

• 由于 TCP/IP 的 WAN 功能，支持遠程編程，即使通過電話網絡（如 ISDN），也支持。

帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服務器。因此，可以使用標準 Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：

• CPU 常規信息

• 診斷緩沖區的內容

• 變量表

• 變量狀態

• 模塊狀態

• 消息

• 有關工業以太網的信息

• OUC 連接診斷

• PROFINET 節點拓撲

• 通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數據和用戶數據

Web 服務器機制中提供有數據安全機制，可以使用用戶權限并支持 HTTPS 協議。

等時同步模式

通過等時同步模式系統功能，可通過連接到等時同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環，以實現：

• 分布式信號采集

• 信號傳輸

• 程序執行

創建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創建了前后一致的部分過程圖像。

借助于恒定總線周期時間和分布式 I/O 同步信號處理，S7-400 可確保精確重現定義的的過程響應時間。

提供了大量支持等時同步模式系統功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域內的要求苛刻的任務。

在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-400 還將開辟高速處理操作的重要領用領域，并可實現最高精度和可重現性。這意味著可在提供優良且恒定的質量的同時提高產量。

在運行模式下更改硬件組態（運行時組態，CiR）

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉期間可以實現硬件組態的更改，不會影響生產的進行。選項包括：

• 增加分布式 I/O 節點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）

• 在 ET 200M I/O 系統中增加模塊并重新設置參數。

CiR（即運行時組態）功能可在設備運行期間實現設備擴展和轉換，從而降低設備調試和重新裝備的時間。此外，通過該系統功能，還可以靈活響應工藝的變化（例如，工藝的優化），因為不必因硬件組態發生改變而將設備初始化或同步。

模塊的診斷和過程監控

SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：

• 監控信號采集（診斷）

• 監控來自過程的信號（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統可用來確定模塊的信號采集（對于數字量模塊）或者模擬量處理（對于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區分可參數化和不可參數化的診斷消息：

• 可參數化的診斷消息：
  僅當通過適當參數設置啟用之后，才會發送診斷消息。

• 不可參數化的診斷消息：
  這些消息是自動發送的，即與參數設置無關。

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