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產品名稱：SIMATIC S7-1500 工藝模塊
產品型號：175818-973
出品單位：貝恩斯特
訂購：

SIMATIC S7-1500 工藝模塊

概述

• 一般信息
• 特性和客戶收益
• 技術數據

一般信息

工藝模塊中具有硬件級的信號處理功能，可對各種傳感器進行快速計數、測量和位置記錄。

SIMATIC S7-1500 CPU 中已集成有運動控制和高速計數器之類的工藝功能，可通過 STEP 7 進行操作。

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特性和客戶收益

• 在高速計數和測量任務中，可快速進行信號預處理

• 可接入定位增量式編碼器和 SSI 值編碼器

• SIMATIC STEP 7 V12 中集成有直觀高效的用戶組態界面

• 采用工藝對象，提高了編程效率

• 對內部/外部結果和計數器值采用不同的過程報警，實現快速響應

• CPU 處于 STOP 模式下，也可對模塊操作進行組態

• 可在 S7-1500 CPU 中集中操作，也可在 ET 200MP I/O 系統中進行分布式操作

訂貨號】

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SIMATIC S7-400
CPU
功能
? 塊保護：
用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。（也可通過鑰匙
開關設置）
? 集成的 HMI 服務：
用戶只需為 HMI 設備定義數據源和目的地。這些數據通過系
統周期地以及自動地進行傳輸。
? 集成的通訊功能:
－ PG/OP 通訊
－ 全局數據通訊
－ S7 基本通訊
－ S7 通訊
可組態的屬性
STEP 7 工具中的“硬件配置"可用來對 S7-400 系統中包括 CPU
在內的硬件進行屬性和響應設置。
? 多點接口（MPI）：
－ 定義站地址。
－ 啟動/循環響應特性
－ 定義zui大的掃循環描時間和通訊負載
? 地址分配：
I/O 模板編址
? 保持范圍：
定義具有保持特性的位存儲器、計數器、定時器、數據塊和
時鐘存儲器的數量
? 過程映像，局部數據的大小
? 診斷緩存區的長度
? 保護級：
設置程序和數據的訪問權限。
? 系統診斷：
定義診斷報文的范圍，以及處理的范圍
? 監視器中斷：
定義周期時間
信息指示功能
? 狀態和故障指示燈：
用 LED 指示內部和外部故障，以及運行狀態，如 RUN（運
行）、STOP（停止）、重新啟動（Restart）、和測試功能等
? 測試功能：
PG 可用來顯示程序執行過程中的信號狀態，可以單獨修改過程
變量，讀取棧存儲器的內容，單步執行程序以及禁止部分程序的
運行
? 信息功能：
編程器可向用戶提供：有關存貯器容量，CPU 運行模式，以及工
作存儲器和裝載存儲器的信息。
通訊
通過 PROFIBUS DP 進行*控制器和 ET200 故障安全模塊之
間的安全通訊和標準通訊。通過特別開發的 PROFIBUS 行規
PROFIsafe，可以在標準數據報文中傳輸帶有安全功能的用戶數
據。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。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
個軟件插件裝載到 CPU 中。
運行模式
F CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中和包含在故障安全信號
模塊中。
信號模塊通過差異分析監視輸入和輸出信號。
CPU 通過自檢、指令測試和順序程序流控制來監視 PLC 的正確運
行。此外，通過請求信號檢查 I/O。
如果系統診斷出一個錯誤，則隨后轉入安全狀態。
運行 CPU 416F-2 時需要一個 F 運行*。
編程
CPU 416F-2 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。通過諸
如 STEP 7 編程工具創建非安全相關的用戶程序。
SIMATIC S7 分布式安全選件包
STEP 7 選件包“S7 F Distributed Safety"用來編寫安全相關的程
序。選件包中包括所有用來創建 F 程序的所有功能和塊。
帶有安全功能的F 程序鏈接在 F-FBD 或 F-LAD 或使用 F 庫中的特殊
功能塊。由于具有統一的、各供應商可統一采用的以及經過測試
的編程軟件，使用 F-FBD 或 F-LAD 可以簡化工廠的規劃和編程。
無須使用其他工具，程序員就可以對安全相關的應用進行組態。

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SIMATIC S7-400
CPU
S7-400H 概述
? 采用冗余配置的容錯自動化系統
? 適用于具有高故障安全要求的應用
適用于重新啟動成本較高、停產代價高昂以及僅需要很少監控
和維護的應用
? 冗余集中功能
? 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
? 也可使用標準可用性 I/O：單邊配置
? 熱后備：發生故障時，無反應地自動切換到后備設備
? 采用 2 個單獨控制器或一個分離式*控制器的配置
? 通過冗余 PROFIBUS-DP 來連接切換式 I/O
應用
在許多自動化領域中，對自動化系統的可用性和故障安全程度的
需求越來越高。特別是在工廠停產將造成巨大損失的領域中。在
這種情況下，只有冗余系統才符合所需的可用性標準。
高可用性 SIMATIC S7-400H 可以滿足這些要求。即使在一個或多
個故障導致部分系統失靈的情況下，也能照常繼續運行。由于具有
*的可用性，因此 SIMATIC S7-400 H 特別適合于下列應用：
? 控制器發生故障后，過程的重新啟動會帶來很高成本的場合
（通常在工業過程中）
? 停產會帶來高昂成本的過程
? 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業中）
? 無人監管的應用
? 涉及較少維護人員的應用
設計
SIMATIC S7-400H 包含下列組件：
? 2 個*控制器：
2 個單獨的*控制器（UR1/UR2），或者是分為兩個部分的分
離式*控制器（UR2-H）。
? 每個*控制器具有兩個同步模塊，用于通過光纖電纜來連接
兩個控制器
? 每個*控制器具有 1 個 CPU 412-3H、CPU 414-4H 或 CPU
417-4H
? *控制器中具有 S7-400 I/O 模塊
? UR1/UR2/ER1/ER2 擴展機架和/或帶有 I/O 模塊的分布式 ET
200M I/O 設備
集中功能總是冗余的。
I/O 可以是標準可用性 I/O 或切換式 I/O。
標準可用性（單側配置）
在單側配置中，I/O 模塊有一個單獨通道，它們僅由兩個*控制器
中的一個進行尋址。 單通道模塊可以：
? 插入到*控制器和/或
? 插入到擴展機架/分布式 I/O 中
只要對 I/O 進行尋址的控制器功能正常，則從一個通道讀取的信息可
供兩個*控制器使用。發生故障時，屬于出現故障控制器的 I/O 模
塊將不能工作。
使用單側配置：
? 用于不需要增加可用性的工廠部分
? 用于連接基于用戶程序的冗余 I/O 。為此，必須對系統進行對稱配置。
高可用性（切換式配置）
在切換式配置中，I/O 模塊具有一個通道，但可通過冗余 PROFIBUSDP
由兩個*控制器進行尋址。可以對切換式 I/O 模塊進行插拔
? 僅在 ET 200M 分布式 I/O 站中
與*控制器的連接通過 PROFIBUS DP 來完成。切換式 ET 200M
與兩個子單元相連。
I/O 的冗余性
3.1 或以上版本的操作系統支持 I/O 冗余性。
冗余 I/O 模塊是成對配置的。使用冗余 I/O 可確保獲得*的可用
性，因為可以實現 CPU、PROFIBUS 或信號模塊的容錯。
配置方法
可進行下列配置：
? 針對單側 DP 從站采用冗余 I/O
? 針對切換式 DP 從站采用冗余 I/O
兼容 I/O 模塊
冗余模塊必須為相同類型和配置（例如，兩個模塊必須都是集中式或
分布式)。沒有對插槽進行規定。但是，出于可用性原因，建議使用不
同的站。請咨詢客戶支持部門或參閱手冊，以確定可以使用的模塊。
功能模塊和通訊模塊冗余性
功能模塊（FM）和通訊模塊（CP）可用于兩種不同的冗余配置中：
? 切換式冗余配置：
可將 FM/CP 插入單獨的 ET 200M 中，或成對插入到一個切換式
ET 200M 中。
? 雙通道冗余配置：
可將 FM/CP 插入到兩個子單元中，或插入與這些子單元相連的擴
展設備中（參見單側配置）。
可以通過不同的方式來實現模塊的冗余性：
? 由用戶編程：
對于功能模塊和 SIMATIC 通訊模塊，冗余功能一般可由用戶進行編
程。可以當前使用的模塊并對故障進行檢測以進行切換。所需
的程序與帶有冗余 FM/CP 的非冗余 CPU 的程序類似。
? 由操作系統直接支持：
通過 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統可直接支持冗余功能。有
關詳細信息，請參見“通訊"。

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SIMATIC S7-400
設備需要帶安全性保護的 PLC 控制，CPU 一側需要采用容錯技
術，配置如下：
? 帶 F 運行時間許可證可證的 2 個CPU412-3H/414-4H/417-4H
? 2 條 PROFIBUS-DP 線
? 帶 2 個 IM 153-2 FO（冗余式）的 2 個 ET 200M
? 冗余設計的安全型信號模板
S7-400FH 的冗余切換式 I/O
綜述
如果 CPU、IM153-2FO、PROFIBUS-DP，安全型信號模板或 ET
200M 出現故障，PLC 可以繼續運行。
在 S7-400F/FH 自動化系統中也可以使用標準模板，但它們不能和
ET 200M 一起使用。
圖：冗余切換式 I/O 的配置
總體技術規范
保護等級IP 20
環境溫度 0 ~ 60 ?C
相對濕度 5 ~ 95 %，無凝結
大氣壓 860 ~ 1080 hPa
電磁兼容 EG Directive 89/336/EWG；
? Per EN 50082-2（噪聲抑制），
Testing per：IEC 61000-4-2，
IEC61000-4-4，IEC61000-4-3
IEC61000-4-6，IEC61000-4-5
抑制干擾符合 EN 50081-2，極限
制符合 EN 55011，A 級，第 1 組
總體技術規范
機械公差
? 震動測試 IEC 68，Part2 ~ 6/10 ~ 58 Hz；
連續振幅 0.075 mm；
58 ~ 150 Hz；恒定加速度 1 g；
? 碰撞測試 IEC 68，Part 2 ~ 27/半正弦
碰撞 15 g（峰值），持續 11 ms

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SIMATIC S7-400
功能
CPU
? 塊保護：
用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。
? 集成的 HMI 服務:
用戶只需為 HMI 設備定義數據源和目的地。這些數據通過系
統周期地以及自動地進行傳輸。
? 集成的通訊功能：
－ PG/OP 通訊
－ 全局數據通訊
－ S7 標準通訊
－ S7 通訊
可編程的屬性
STEP 7 工具中的“硬件配置"可用來對 S7-400 系統中包括 CPU
在內的硬件進行屬性和響應設置。
? 多點接口 MPI：
－ 定義節點地址
－ 啟動/循環響應特性
－ 定義zui大的掃描時間和通訊負載
? 地址分配：
I/O 模板編址
? 保持區域：
定義具有保持特性的位存儲器、計數器、定時器、數據塊和
時鐘存儲器的數量
? 過程映像，局部數據的大小
? 診斷緩存區的長度
? 保護級：
設置程序和數據的訪問權限
? 系統診斷：
定義診斷報文的范圍，以及處理的范圍
? 監視器中斷：
定義周期時間
顯示和信息功能
? 狀態和故障指示燈：
用 LED 指示指示內部和外部故障，以及運行狀態，如 RUN
（運行），STOP（停止），啟動和測試功能等
? 測試功能：
PG 可用來顯示程序執行過程中的信號狀態，可以單獨修改過程
變量，讀取棧存儲器的內容，單步執行程序以及禁止部分程序的
運行。
? 信息功能：
編程器可向用戶提供：有關存貯器容量，CPU 運行模式，以及工
作存儲器和裝載存儲器的信息。

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SIMATIC S7-400
? 功能強大的 SIMATIC S7-400 CPU
? 可用在高性能范圍中zui復雜的裝置
? 有 2 個 IF 模塊插槽
CPU 417 概述
CPU
CPU 417-4 是功能強大的 SIMATIC S7-400 CPU 集成的
PROFIBUS-DP 接口使它能夠作為主站或從站直接連接到
PROFIBUS-DP 現場總線。
可通過 IF 964-DP 接口子模板連接 2 個 DP 主站系統。
注意：
只能使用 6ES7 964-2AA04-0AB0 接口模板。
應用
設計
CPU 417-4 裝配有：
? 高性能的處理器：
CPU 處理每條二進制指令時間小于 0.018 微秒。
? 30 MB RAM（程序和數據各 15 MB）；
高速 RAM 用于執行程序
? 靈活的擴展能力：
zui大 262144 個數字量，16384 個模擬量 I/O
? 多點接口 MPI：
用 MPI，能夠建立zui多 32 個站的簡單網絡，其數據傳輸速率
zui大為 12Mbit/s。CPU 與通訊總線（C 總線）和 MPI 上的zui
多 44 個節點進行連接。
注意：
當同時操作 PROFIBUS DP 和 MPI 接口時，只有下列總線連接器
可以連接到 MPI 上：
－ 帶 1 個插座：6ES7 972-0BB41-0XA0
－ 無插座：6ES7 972-0BA41-0XA0
? 模式選擇開關：
微動開關。
? 診斷緩沖區：
zui后的 120 個故障和中斷事件保存在一個環形緩沖器中，用于
進行診斷。（可擴展）
? 實時時鐘：
CPU 診斷報文具有日期標簽和時間標簽。
? 存儲卡：
用于擴展內置的裝載存儲器。在裝載存貯區中的信息，除了程序
外，還包括 S7-400 的組態數據。因此，它需要將近兩倍的存儲
空間。其結果是：
? 內置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。
提供 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于保持性存儲）。
? PROFIBUS DP 接口
PROFIBUS DP 主站接口能夠被用來建立一個高速的分布式自動化系
統，并且使得操作大大簡化。對用戶來說，分布式 I/O 單元可作為
一個集中式單元來處理（相同的組態、編址和編程）。
組合式配置：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 可以作為 PROFIBUS 主
站符合 EN 50 170 規范。
注意：
當同時操作 PROFIBUS DP 和 MPI 接口時，只有下列總線連接器
可以連接到 MPI 上：
－ 帶 1 個插座：6ES7 972-0BB41-0XA0
－ 無插座：6ES7 972-0BA41-0XA0
? 兩個附加插槽：
可通過 IF 964-DP 接口子模板連接 2 個 PROFIBUS DP 主站系統。

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? 故障安全型自動化系統，可提高工程的安全需求
? 性能范圍內的高性能 CPU
? 帶 2 個接口（1xDP/MPI，1xDP）
? 安全性滿足 SIL 3（IEC 61508）、AK6（DIN V 19250）和
Cat.4（EN 954-1）
? 只通過 1 個 CPU 就可以解決標準和與安全相關的控制任務
? 允許多 CPU 模式
? 采用 PROFIsafe 規范，通過 PROFIBUS DP 與分布式 I/O 站進行
安全通訊
? 分布式故障安全 I/O 模塊既可以通過內置的 PROFIBUS DP 接
口進行連接，也可以通過通訊模板（CP443-5 Ext. 和 CP443-
1Adv.）進行連接
? 標準模塊的集中式和分布式使用，可滿足于故障安全無關的
應用
CPU 416F-2 支持建立一個故障安全自動化系統，以滿足不斷增
長的安全需要，特別適用于生產功能。
分布式故障安全 I/O 模塊既可以通過內置的 PROFIBUS DP 接
口進行連接，也可以通過通訊模板（CP443-5 Ext.和 CP443-1
Adv.）進行連接 采用 PROFIsafe 規范，通過 PROFIBUS DP 進行
安全通訊。
CPU 裝配有：
? 功能強大的處理器：
CPU 處理每條二進制指令時間小于 0.08 微秒。
? 2.8 MB RAM（其中，程序和數據各使用 1.4 MB）；
用于執行用戶程序的快速 RAM。
? 靈活擴展：
zui多 262144 點數字量和 16384 點模擬量輸入/輸出。
? MPI 多點接口：
通過 MPI，可簡便地將zui多 32 個站連成網絡，數據傳輸速率
高達 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之
間建立zui多 44 個連接。
? 模式選擇開關：
設計為鑰匙開關。通過轉動模式選擇開關而限制用戶數據的
訪問權。
? 診斷緩沖區：
zui近的 120 個故障和中斷事件可存儲在環形緩沖區中以便進
行診斷，可設置條目的數量。
? 實時時鐘：
日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面
? 存儲卡：
用于擴展內置的裝載存儲器。存儲在裝載存儲器中的信息包
括 S7-400 參數數據以及程序，因此需要 2 倍的存儲空間。其
結果是：
? 內置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲
卡。提供 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于保持性存儲）
? PROFIBUS DP 接口：
通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現分布式自動化組態，
從而提高了速度，便于使用。對用戶來說，分布式 I/O 單元可
作為一個集中式單元來處理（相同的組態、編址和編程）。
組合式設計：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 可以作為 PROFIBUS
主站符合 EN 50 170 規范。
分布式故障安全 I/O 模塊既可以通過內置的 PROFIBUS DP 接
口進行連接，也可以通過通訊模板（CP443-5 Ext.和 CP443-1
Adv.）進行連接采用 PROFIsafe 規范，通過 PROFIBUS DP 進行
安全通訊。

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? 塊保護：
用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。
? 集成的 HMI 服務：
用戶只需為 HMI 設備定義數據源和目的地。這些數據通過系統
周期地以及自動地進行傳輸。
? 集成的通訊功能：
－ PG/OP 通訊
－ 全局數據通訊
－ S7 標準通訊
－ S7 通訊
可組態的屬性
STEP 7 工具中的“硬件配置"可用來對 S7-400 系統中包括 CPU
在內的硬件進行屬性和響應設置。
? 多點接口 MPI：
－ 定義節點地址
－ 啟動/循環響應特性
－ 定義zui大的掃描時間和通訊負載
? 地址分配：
I/O 模板編址
? 保持區域：
定義具有保持特性的位存儲器、計數器、定時器、數據塊和時
鐘存儲器的數量
? 過程映像，局部數據的大小
? 診斷緩存區的長度
? 保護級：
設置程序和數據的訪問權限
? 系統診斷：
定義診斷報文的范圍，以及處理的范圍
? 監視器中斷：
定義周期時間
? 組態
報告功能
? 狀態和故障指示燈：
用 LED 指示指示內部和外部故障，以及運行狀態，如 RUN（運
行），STOP（停止），啟動和測試功能等
? 測試功能：
PG 可用來顯示程序執行過程中的信號狀態，可以單獨修改過程
變量，讀取棧存儲器的內容，單步執行程序以及禁止部分程序的
運行。
? 信息功能：
編程器可向用戶提供：有關存貯器容量，CPU 運行模式，以及工
作存儲器和裝載存儲器的信息。