Automation and Drives 新 SIMATIC S7-400 性能全面提升!!

新一代S7-400 CPU 广泛适用于制造业和过程工业 功能最强大的PLC S7-400 2004年8月隆重推出 新一代！ 全球市场占有率第一 中国市场占有率第一，高达35％ 制造业/过程工业通用自动化控制平台 全集成自动化先进理念的控制核心 西门子功能最强大的高端PLC In order that the S7-400 be able to fulfill the sophisticated demands placed on high-end automation equipment in future, it was completely revamped. In the process, the primary features and capabilities of the PLC were improved in the SIMATIC in such a way and to such a degree that our customers can continue to rely and depend on the S7-400 in the foreseeable future. New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC S7- 400/PROFIBus/CBA 马 笑 潇 产 品 经 理 SIMATIC S7- 400/PROFIBus/CBA 西 门 子 （中 国 ）有 限 公 司 自 动 化 与 驱 动 集 团 自 动 化 系 统 部 电 话 ：010－64721888－5282 传 真 ：010－64739213 E_mail: xiaoxiao.ma@siemens.com Http: //www.ad.siemens.com.cn New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Horizontal and vertical Integration of + distributed intelligence 全集成自动化 – 西门子自动化的核心 ERP 企业资源规划 架构 Business modelling factory MES 制造执行系统 200： TIA goes MES Enterprise asset management Industrial Framework open for all Plant maintenance management Dispatch Tracing and tracking 1998: T.I.A. incl.Drives and Low Voltage Control Systems 2000: UMC Universal Motion Control Automation 自动化 HMI Horizontal and vertical Integration of Networks - Communication - Data management - Config/Prog CNC, PLC, DCS TIA TIA Sensors, actuators + distributed intelligence Component based Automation Totally Integrated Automation is the core of our range of automation products and systems. And this system continues to develop. With “TIA goes MES” the automation level merges into the production control level. Vertical IT integration is the buzzword. The SIMOTION Motion Control system and the integration of drives and switchgear expand the range to cover a broad base. And with Component Based Automation, TIA takes a further consistent step towards the modularization of automation solutions. 过程自动化 工厂自动化 机械自动化 2001: T.I.A. with Distributed Intelligence 1996: T.I.A. for Discrete Manufacturing and Process Automation New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

TIA 的新内涵 全集成自动化 Enterprise resource planning (ERP) Manufacturing execution systems (MES) MES solutions Control 生产生命周期 Installation and commissioning Design and engineering Modernization and upgrade Operation Maintenance Totally Integrated Automation combines your goals with Siemens technology and products. Whether in process, discrete or hybrid industries: Totally Integrated Automation is a unique, common solution platform for all sectors and provides: A consistent platform for the entire production line – from inbound logistics via process and discrete production stages to outbound logistics. A system-oriented engineering environment, consistent and open communication as well as intelligent diagnostic possibilities. Inbound logistics Process 工作流 Discrete Outbound logistics New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Siemens提供自动化领域全球1/6的研发投入 SIMATC PLC 提供长期的投资保护 ... e.g. SIMATIC S5/S7 and R&D investment by A&D Market entry 1979 Market entry 1994 Estimate end 2015 36 years SIMATIC S5 Migration possibility SIMATIC S7 Siemens A&D 2000 2001 2002 And here are 2 examples to demonstrate the reliability of Siemens as your partner, also in the future. SIMATIC S5 and SIMATIC S7 We can look back on 36 years of Simatic, the worldwide number 1 for PLCs. Siemens A&D takes the subject of innovation very seriously. We have continuously increased our investments for R&D in absolute terms, despite the difficult economic situation. R&D as % of sales 466 5.8 % 498 5.6 % 511 5.9 % Employees excluding Germany 54,200 30,200 54,200 29,200 51,200 28,000 Siemens提供自动化领域全球1/6的研发投入 (in millions of euros) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC PLC : TIA的控制核心 S7-200: S7-300 PLC SIMATIC C7 S7-400 PLC 小者，无坚不摧 S7-300 PLC 强者，先机在握 SIMATIC C7 合者，卓然出众 S7-400 PLC 王者，独步天下 SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

S7-400 PLC 概述 标准S7-400 S7-400 H 硬件冗余系统 S7-400 F/FH 系统 广泛适用于过程工业和制造业 新一代 S7－400 CPUs 标准S7-400 S7-400 H 硬件冗余系统 S7-400 F/FH 系统 广泛适用于过程工业和制造业 大数据量的处理能力 协调整个生产系统 支持等时模式 灵活，自由的系统扩展 支持带电热插拔 不停机添加/修改分布式I/O 尤其适用于过程工业 降低故障停机成本 双机热备，避免停机时间 无人职守运行 双CPU切换时间低于100 毫秒 先进的事件同步冗余机制 基于S7-400H冗余系统 实现对人身，机器和环境的最高安全性 符合EN 954 (高达安全等级4)安全规范 标准程序与故障安全程序在一块CPU中同时运行 The S7-400 is normally used to perform high-speed or data-intensive tasks. It's reproducibiity is excellent, i.e. there is little fluctuation. Irregular communication or test routines are executed without a measurable effect on the PLC cycle. In situations involving extremely complex applications, as many as four CPUs can be operated in parallel in the same subrack. The number of I/O channels is often in the thousands. As higher-order coordinating control unit and interface to the master computer, the S7-400 is normally equipped with one or more Ethernet cards. A high level of availability is guaranteed by even the standard system, in part through module replacement during operation (hot swapping). Based on standard controllers The S7-400H, as a high-availability (redundant) member of the S7-400 family, is a PLC which drastically reduces the risk of production downtimes. Thanks to its high-availability structure, the S7-400H is perfect for applications in which failures and downtimes must be largely avoided. High availability is achieved thanks to two parallel CPUs, redundant PROFIBUS DP lines, redundant I/O and redundant communication. In the event of a failure, switching is bumpless, i.e. the standby CPU takes over the control of the process at the point of interruption and without any loss of information. The CPU 414H and 417H CPUs are available for use in high-availability systems. Fail-safe SIMATIC S7-400F controllers assume or remain in a safe state the moment a fault occurs, thereby ensuring the highest level of safety for human, machine, environment and process. The safety functions are executed by the safety program in the CPU in conjunction with fail-safe I/O modules. Standard I/O and fail-safe I/O may be present in the same system. High-availability CPUs 414H/FH and 417H/FH are available for use in process automation, CPU 416F for use in production engineering. New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

S7- 400 广阔的应用领域 S7-400 - 全集成自动化控制平台广泛适用于制造业和过程控制领域 新一代 S7－400 CPUs New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 全系列CPU处理速度整体提高3－70倍 412-1 0.1 0,4 bis 0.4 0.3 1.0 1,7-7,8 412-2 0,6 414-2 0.06 0,24 bis 0.24 0.18 0.6 1,0-4,6 414-3 0,36 1,0-4,7 416-2 0.04 0,16 bis 0.16 0.12 0,7-3,1 416-3 0,24 417-4 0.03 0.12-0.18 0.09 0.51-2.3 CPU 类型 最快指令执行时间 (µs) 定点数加法 浮点数乘法 浮点数除法 浮点数加法 浮点数数乘法 复杂算术功能 0.40 to 0.60 0.24 to 0.36 0.16 to 0.24 1.70 to 7.80 1.02 to 4.68 0.68 to 3.12 新一代 S7－400 CPUs OB1主程序循环时间降低 4倍以上 等时模式下显著的性能增强 OB 61-64 循环周期更快 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 显著增强的控制性能 组合指令执行时间比较 （Load/Transfer/Add） 新一代 S7－400 CPUs New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 显著增强的通讯性能 通讯性能提高体现在 通讯对象 (类型及数目) 通讯接口 (MPI, DP 及背板总线) 通讯指令 通讯协议 新一代 S7－400 CPUs 网络响应时间大大缩短 数据吞吐量加倍 即使CPU已处于高负荷运行， 通讯数据吞吐量也会显著提高 现场级通讯连接性能显著提高 等时模式下更短的循环周期 数据吞吐量更大，通讯响应时间大大缩短 与管理层/人机界面垂直集成 控制器间数据通讯 CP 443-1 高级通讯处理器集成 4个以太网接口整体 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 通讯链接数目 新一代 S7－400 CPUs New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 显著增加的工作内存 工作内存(程序与数据内存) [K字节] 新一代 S7－400 CPUs 20,000 20,000 Previous + additional = new memory 5,600 2,800 2,800 144 256 512 1,400 1,400 无需内存扩展 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 充足的定时器/计数器 新一代 S7－400 CPUs New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 其它技术改进 模式选择开关 (取代了钥匙开关) 新的扩展DP主站模块 Designations on the CPU: "RUN", "STOP" and "MRES". When status is requested, "RUN-P" is output. 新的扩展DP主站模块 推出全新版本 与以前版本不兼容 graduated concept: Information can now be read out with menu command "Target System –> Save Service Data" and stored on two files. You can then mail these files to Customer Support. In rare cases, a complete memory dump is also required. 新一代 S7－400 CPUs New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— 兼容性 STEP 7 最新版本 兼容性 新CPU需用STEP7 V5.2 SP1, Hotfix 3 及 Hardware Update 或更新版本 (STEP 7 V5.2 SP1 HF3 HSP) 许多功能只有STEP 7 V5.3 或更新版本支持 Trace functionality 简捷的CiR (Configuration in RUN) 定时器组态(timer configuration) 兼容性 新CPU完全替代旧CPU， 新老CPU保持零部件兼容 老CPU在与新CPU并存3个月后将淘汰 新一代 S7－400 CPUs New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全面升级的S7-400PLC —— S7-400 CPU 的技术指标 新一代 S7－400 CPUs 性能升级 价格不变! 类型 内存 指令处理 通讯接口 I/O 计数器/定时器 PLC 412-1 412-2 144KB 256KB from 100ns MPI/DP PROFIBUS-DP PLC 414-2 414-3 512KB 1.4MB from 60ns MPI/DP PROFIBUS-DP PLC 416-2 416-3 2.8MB 5.6MB from 40ns MPI/DP PROFIBUS-DP PLC 417-4 20MB from 30ns MPI/DP PROFIBUS-DP The slide shows the new line of CPUs. The new CPUs will have the exact same list prices as the old CPUs, greatly improving the price-performance ratio. Sufficient digital and analog inputs/outputs possible 2048 / 2048 2048 / 2048 2048 / 2048 2048 / 2048 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

新功能(CiR) 尤其适用于过程工业 运行中修改组态（CiR） 运行时自由修改分布式I/O 的 系统硬件配置（增加删除从站） 应用于 生产不能停机的过程工业 启动成本很高的生产线 用户利益 节约时间，低成本的生产线改进 无需特殊的启动程序 高度的柔性生产线 新功能 Prerequisites: S7-400 FW V3.1, STEP7 V5.2 Applications for CiR – Configuration in Run – are industrial plants with non-stop requirements, continuous processes which must not be halted or interrupted, and production plants with high restart costs. CiR enables non-reacting expansion and optimization of plants with distributed I/O while the plant is in operation. Plant modifications can thus be completed quickly and cost-effectively. Modifications in RUN mode permit an extremely flexible response to changes in and optimization of industrial processes. Even plants which have no non-stop requirements can shorten the time otherwise needed for modification and reconfiguration, since plants modified in RUN mode need not be reinitialized or resynchronized because of changes in the hardware configuration. The following changes can be made to a plant's hardware configuration during operation: Addition or removal of PROFIBUS DP-/PA slaves. Addition, removal, reparameterization or I/O modules in the ET200M I/O system. CiR is possible only for distributed I/O. All S7-400 standard CPUs as well as standalone high-availability S7-400H CPUs can be used. H-CiR is available for redundant H systems. CiR is possible using the following DP masters: CPU via integrated interfaces, CP443-5 ext (beginning version V5.0), module IF964-DP. 不停机系统改进 车间和过程优化 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

CiR的应用条件 CiR S7-400 PLCs 414-4-1H 417-4-1H ET 200M DP-Slave F-Module CiR 支持分布式I/O 模块的 重新参数化: CiR S7-400 PLCs 414-4-1H 417-4-1H 新功能 CPU 41x 的MPI/DP-集成接口 CPU41x-2集成DP接口 IF 964-DP 接口模块 CP443-5 扩展的外部 DP 接口 ET 200M DP-Slave F-Module PA-Slave 可添加、移走的模块范围 General condition: CPU handles a DP line via integrated interfaces or CP443-5 ext (V5.0) or IF. CiR can be used with all DP masters. However, these must already exist in the initial configuration! Reparameterization works for all modules that receive data blocks over the C1 channel, i.e. all S7(V1) slaves (e.g. ET200M). New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

新功能—等时模式 尤其适用于生产加工业 将 SIMATIC自动化解决方案连接到 等时的 PROFIBUS网络 用户程序I/O访问同步 一致的输入和数据传输 过程映像全部数据具有逻辑上 和时间上的关系 应用： 运动控制、回路调节 新功能 Prerequisites: S7-400 FW V3.1, STEP7 V5.2 Because they entail lower costs – less cabling, easier installation - distributed automation solutions are assuming increasing significance. Production processes and machining processes are getting faster and faster, and demands for precision are growing. Applications for isochrone mode: motion control, synchronous operation, closed-loop control, software-based cam control, multipoint measurement, rotational speed and flow measurement The user program is synchronized with the I/O, i.e. all procedures are chronologically coordinated. All input data are acquired at a defined point in time, and output data become effective at a defined point in time as well. The processing of all input and output data is equidistant, i.e. input data are always read in at specific intervals, and output data are always output at specific intervals. All input and output data are transferred in consistent form, i.e. all data in the process image belong together both logically and chronologically. High-speed time-based procedures in which reproducibility plays a decisive role can also be automated with distributed I/O. 高速处理又能安全控制 具有可重复性，定义的分布式 I/O过程响应时间 连续操作机械显著提高了控制和定位精度 大大提高了生产力 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

新功能 等时模式 Ti To System cycle ET 200S ET 200M CPU Many cycles non-coordinated T1: Read input signal T2: ET 200 backplane bus T3: PROFIBUS-DP T4: CPU program scan cycle T5: PROFIBUS-DP T6: ET 200 backplane bus T7: Issue output signal New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

等时模式循环周期 新功能 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

S7-400 PLC系统构成 S7-400 CPU SIMATIC 软件 I/O 模块 SIMATIC 人机界面 电源 SIMATIC 网络 机架 S7-400 远程I/O ET200 FM 功能 模块 IM接口 模块 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

轻松简单的模板安装 鲁棒、可靠的模板插接 前连接器机械自锁定连接技术（Self-coding） 全部模板统一使用48针前连接器 TOP 连接技术 防止仪表极性接反 通过预制电缆 模板的全部参数均通过软件设定， 没有DIP/DIL开关 带电热插拔 机架 /电源 – 对全部CPU通用，即使配置多CPU工作，减少配件 扩展机架价格低廉 模板无插槽规则限制 高密度模板配置，节约空间 标准S7－400也可以选用冗余电源 机架接地方便 单槽宽、双槽宽均适用 安装 A universal subrack for Central controller Expansion unit suitable for 19“ cabinets The self-coding front connector is available in the following versions: Universal terminal in screw-type technology Fast and easy in spring-mounted technology In Crimp technology for series New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

电源模板 电源模板 (PS) PS 405 4A PS 407 4A PS 405 10A PS 405 red. 10A 电 源 PS 405 10A PS 405 red. 10A PS 405 20 A PS 407 10A PS 407 red. 10A PS 407 20 A LEDs FMR 按钮 (故障信息复位） 备用开关 电池盒 电池指示开关 电压选择开关 3-相电源连接器 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

电源模板的特色 特性 高效率 无风扇运行 一个或两个电池用于后备CPU中设定的RAM和可编程的模板 便捷的 LEDs 指示运行和故障状态: 5 VDC , 24 VDC 正常 电池（或电池组）空，错误的安装或缺损 电池总线电压过低 内部故障 导通电流限制符合NAMUR 推荐值 输出短路保护 电磁兼容性符合 EN50081-2/EN50082-2 电 源 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 2 6

电源模板一览表 模板类型 输入电压 输出电压 最大输出电流 后备电池 模板宽度 (占槽位数) PS 407 4A 120/230 VAC switchable 5 VDC 24 VDC 4A 0.5A 1 25 mm (1) PS 407 10A 10A 1A 2 50 mm (2) PS 407 20A 85/264 VAC 20A 75 mm (3) PS 405 4A 19.2/30 VDC PS 405 10A PS 405 20A 88/300 VAC 19.2/72 VDC 电 源 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 3 7

电源模板技术规格 输入/输出间电隔离 输入极性保护 输入瞬间电流最大5倍于额定输入电流 5 VDC 时基本负载: 100 mA ： PS 405 4A 和 PS407 4A 200 mA ： PS 405 10A / 20A 和 PS 407 10A / 20A 5 VDC and 24 VDC 输出短路保护 故障事件发生时，监视信号输出至CPU 电源缓冲时间: ~20 ms (依型号而定) 模板安装槽位: 1 (左侧) 电 源 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 8 12

电源模板 电池后备 后备电池 两节电池后备机理 单槽宽模板 (4A) 1个备份电池 2或3槽宽模板 (10/20A) 2个备份电池 电 源 后备电池 单槽宽模板 (4A) 1个备份电池 2或3槽宽模板 (10/20A) 2个备份电池 两节电池后备机理 安装两个电池时，每次一个电池起作用。当第一个电池空时，第二个电池被激活. 益处: 第二节电池立即起作用。当更换电池时，没有数据丢失的风险. 电量不足的电池首先被用完。 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 9 13

- 机架的种类 2 Seg. Variants UR ... Universal Rack 通用机架 类型 CR 2 ER 2 UR 1 UR 2 18 插槽数 10 + 8 9 P 总线 K 总线 - 本地 P 总线分隔 2 Seg. 机 架 Variants UR ... Universal Rack 通用机架 CR ... Segmented Central Rack 分隔中央机架 ER ... Extension Rack 扩展机架 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 9 11

S7-400的机架 正常 集成 I/O总线 集成通讯总线 分隔机架 两段P 总线 共用集成K总线 控制器I/O独立，不同步 可共用电源 P bus (parallel) K bus (serial) o P bus Segment 1 Segment 2 K bus (serial) 机 架 正常 集成 I/O总线 集成通讯总线 分隔机架 两段P 总线 共用集成K总线 控制器I/O独立，不同步 可共用电源 两个控制器共用一个开关柜、 节约成本 I/O bus segment 1 I/O bus segment 2 Segmented mounting rack Common communications bus New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 10 12

安装–扩展机架 有ER 1、ER 2 两种扩展机架 有以下限制: 无 K 总线功能 相对中央机架，P-总线功能要弱些 机 架 有ER 1、ER 2 两种扩展机架 有以下限制: 无 K 总线功能 相对中央机架，P-总线功能要弱些 无中断(过程或中断报警) 不能向模板提供 24V 电源 模板没有电池备分功能 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 13 15

模板安装 只有两条简单规则: PS 接收 IM 电源模块置槽号1（最左槽） 接收 IM 置最右槽（18 或 9） 机 架 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5 o New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 14 16

安装 – 接地 接地与准接地（quasi ungrounded）操作可设 对于非隔离模板可以连接5V(logic)地和24V 电源地 机 架 接地与准接地（quasi ungrounded）操作可设 对于非隔离模板可以连接5V(logic)地和24V 电源地 o RC element 连接安装机架 Galvanic 连接 5V(logic) 地 24V 电源地连接点 连接机架地 (mounting rail) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 15 17

无限制的扩展 统一的多通道 I/O 模块可供选择 (集中和分布式) 对于机架距离不远，不需要额外电源 采用直接I/O 访问，可以实现立即读 更少的模块 机 架 扩 展 对于机架距离不远，不需要额外电源 Reduction in required modules 采用直接I/O 访问，可以实现立即读 系统响应时间与集中机架I/O基本一致 When should S7-400 expansion units be used, and when should Profibus-DP expansions be used? The S7-400 possesses a very fast and powerful backplane bus. The central controller (CC) and the expansion units (EU) are connected to this fast backplane bus using the expansion interface modules (IM). If the central controller is already completely full, fast I/O modules as well as communications and function modules can also be used in the expansion unit. This is possible in the control cabinet and also over distances of up to 100 m! Depending on the type of expansion interface module, the expansion unit is also supplied with power over short distances. This is not possible with Profibus-DP! The receiver IMs also have an input for backup supplies should it be necessary to replace the central power supply. When using the S7-400 expansion interface modules, you can solve all automation tasks using one packaging system. A decisive saving in spare parts! You can also use maximum I/O packaging densities in distributed units! S5 扩展机架也可与S7-400一起工作 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

S7-400的机架扩展特性 机 架 扩 展 IM 463-2 IM 460-3/4 IM 460-1 IM 460-0 CC Max. 6 IM per CC 集中式扩展, 到第1个EU的线长 1.5m 无电源 PS IM 461-1 IM 460-0 IM 460-3/4 IM 460-1 IM 463-2 Central cabinet EU IM 461-3/4 分布式扩展, 电缆长 102 m / 605 m,每条扩展线最多 4 EU EU S5 IM 314 S7-400 IM 461-0 集中式扩展, 可达 5 m, 每条扩展线最多 4 EU New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

接口模块 21 个扩展机架中, 最多有 6 个具有K 总线 * 当使用FMs, CPs 及M7需注意  采用中继器可达10 公里 机 架 扩 展 21 个扩展机架中, 最多有 6 个具有K 总线 * 当使用FMs, CPs 及M7需注意  采用中继器可达10 公里 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 19 19

信号模板 (SM) -对各种通用信号都适合的模板 信号模板可用于所有的通用信号 --> 可连接任何工业领域的通用信号 带中断和诊断功能的信号模板 --> 可以更加快速的响应和定位故障 预接线技术使得安装/维护简单化 --> 螺钉型/弹簧型/簧片端子 简单,快速的模板更换 --> 甚至可以在CPU运行过程中更换模板 高密度 --> 节省空间 I/O信号模板 模块化设计 热插拔模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

输入/输出模板 (SM) 基本特性 模拟量信号类型 U, I, R, TC, RTD 模拟量值通过量程模块设定并接入模板, 软 件组态或连线 48针前连接器，螺钉型、弹簧型和簧片型连 接 前连接器带电插拔时保护输入输出 高性能模板功能包括 过程中断 诊断中断 软件组态，无需硬件设定 线性化用于 PT 100 和热电偶 无需CPU转换 I/O信号模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 33 37

输入/输出模板 (SM) 模块等级 标准信号模板 带过程中断和诊断能力的模板 低成本 I/O 无过程中断或诊断/诊断中断能力 使用软件对硬件设定进行配置(通过系统功能块进行配置） 带过程中断和诊断能力的模板 过程中断 数字量模板: 输入信号上升沿/下降沿触发 通道选择可组态 模拟量模板: 超过或低于设定的限幅值 诊断功能/诊断中断能力 全面详尽的诊断 (诊断字节 1 - 4) 特殊通道诊断位 (诊断字节 5 .....) 替代值功能 I/O信号模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 35 39

数字量信号模板 -适用于所有的应用 数字量输入 数字量输出 5 - 138 V DC 5 - 264 V AC 电压范围 电流范围 通道数 传感器 诊断能力 Ex(i)* 数字量输入 24 - 60 V AC/DC 80 - 264 V DC 74 - 264 V AC ------ 16, 32 Switches 2-wire BEROs etc. Type A Type B No Yes NAMUR/Ex(i) 数字量输出 5 - 138 V DC 5 - 264 V AC 0.5/1/2 A 8, 16, 32 Electronic/relay Type A Type B No Yes NAMUR/Ex(i) I/O信号模板 (* via ET 200M) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

数字量I/O 模板的LED 指示灯 状态指示 LEDs, 绿色, 数字 I/Os 出错指示 LEDs, 红色 DI: 状态指示 LEDs 在 I/O 侧 DO: 状态指示 LEDs 在逻辑侧 出错指示 LEDs, 红色 模板带过程中断和诊断 内部错误 外部错误 标准 AC 模板 ‘保险丝断' ‘电源失效' I/O信号模板 421 - 1BL00 - 0AA0 DI 32xDC24V X 2 3 4 Internal Fault (Blown Fuse) External fault (Missing Supply) Status New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 20 24

信号模板– 数字量输入选择一览表 (SM 421) I/O信号模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 29

信号模板 – 数字量输出选择一览表 (SM 422) I/O信号模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 32

模拟量信号模板 -适用于所有的应用 电压范围 电流范围 通道数量 传感器 分辨率 转换时间 诊断* 特殊特性 模拟量输入 +/- 80 mV ... +/- 10 V +/- 20 mA, 4 ... 20 mA, and others 8, 16 Pt 100, Pt 1000, Ni 100, 热电偶 13 ... 16 bit incl. sign 0.05 ... 100 ms Type A Type B No Yes NAMUR/Ex(i) 模拟量输出 0 ... 10 V, ... +/- 10 V +/- 20 mA, 4 ... 20 mA, and others 8 --- 12 bit incl. sign 0.4 ... 1 ms Type A Type B No Yes NAMUR/Ex(i) I/O信号模板 (* via ET 200M) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

模拟量 I/O 模板 (SM) 设定量程模块 通过量程模块设定测量范围 每一块模板允许有不同的分配方式存在 量程模块是无源的 ->无需补偿 每一个量程模块设定两I/O通道 -> 模板具有高度的灵活性和多样性 I/O信号模板 量程模块 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 34 38

模拟量 I/O 模板选择一览表 I/O信号模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 44

输入/输出模板 (SM) 客户利益 适当的 I/O 用于所有的需求 增强的性能 带诊断的 I/Os 将使工厂的停机时间减至最小. 无需模板即可简单设定测量范围和测量类型 组态和寻址通过STEP7 软件进行 设定参数存储在CPU中，因而易于模板更换 对于模拟量I/O 模板可以进行基于通道的激活/失效设定 I/O信号模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 32 36

点到点通讯处理器-专用接口 CP441-1/CP441-2 简单而灵活 编程器, PC 机械人 控制器 光电设备 打印机 SIMATIC S5 以及其他厂商PLC 扫描仪, 条码阅读器, 信息识别系统 称重系统, 控制器 S7-400 串口通讯 1 或 2 接口,可达 76 kbit/s 不同的物理传输接口 RS 232C (V.24) 20 mA (TTY) RS 422/485 (x.27) 标准的或用户定义的协议 标准协议ASCII, 3964(R), RK 512, Printer New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

功能模板针对所有的技术功能- 需要时正确选择 执行快速的控制任务 需要高精度和再现性 连接特殊的传感器和执行器 按照工艺习惯配置工艺任务. 功能模板 计数/测量, 凸轮控制 , 定位控制, 闭环控制 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

计数模板 FM450-1 计数模板 FM 450-1 为S7-400特殊开发 高速计数任务的首选，计数范围可达500KHz 两个计数通道, 可设一个加计数一个减计数. 增量编码器获得频率信号，独立的门控信号 测定脉冲方向并将实际值和可选的基准制作比较 功能模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

定位模板 FM451 经济的定位方式,用于快速移动/爬行速度驱动 三个独立的轴 可连接位置编码器 通过接触器控制，每个轴 4个输出 增量型编码器 5 V 信号, 24 V 信号 绝对值编码器 通过接触器控制，每个轴 4个输出 快速形成，爬行速度 向前，向后 直接输入 (每个轴4 DI) 参考点切换 (增量型编码器) 接近参考点时换向 设置外部启动 功能模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

凸轮控制 FM452 单通道 128 凸轮 ，32 条轨迹 集成在模板上的数字量输出 16点 低成本 机械凸轮控制器的经济可靠的替代方案 集成在模板上的数字量输出 16点 低成本 机械凸轮控制器的经济可靠的替代方案 高度的灵活性 运行中可以修改凸轮参数 可连接各种凸轮 极快的速度 20 µs 响应时间 高精度和再现性 功能模板 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

回路控制器 FM-455 用于连续的、步进或脉冲的控制 通用的应用 温度,压力, 流量和液位控制 高精度的控制器结构 PID 算法 模糊控制算法 后备能力 CPU 故障时仍能继续运行 两种控制类型 FM455C 连续控制器 FM455S 步进或脉冲控制器 功能模板 Technical slides New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

维护 - 与其它事情一样简单 减少维护时间 应用程序替换非常的简单,无需编 程设备 模板替换简单,可靠,无需编程设备 存储器卡 更新设备 维护 - 与其它事情一样简单 应用程序替换非常的简单,无需编 程设备 存储器卡 更新设备 使用 Teleservice 远程装载 模板替换简单,可靠,无需编程设备 中央数据存储在 CPU 中 CPU 设定新插入的模板参数 允许在运行中更换模板 减少维护时间 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

多CPU并行工作 全部CPU共用一个I/O总线和通讯总线，运行状态切换保持同 步. 复杂任务可以均匀分配给最多 4个 CPU分别执行. Common communications bus Common I/O bus 多CPU并行工作 全部CPU共用一个I/O总线和通讯总线，运行状态切换保持同 步. 复杂任务可以均匀分配给最多 4个 CPU分别执行. 多CPU并行工作显著扩展了系统资源(存储器, 标志位，定时器， 计数器等) 实时要求处理任务可以从非实时任务中分离出来 (例如：将一 个高速的开环控制从一个高速的闭环控制中分离出来) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 11 13

+ S7-400 存储器的概念 工作内存分为: 代码段 数据段 MC RAM Load memory Work memory CPU Range of MCs: Flash EPROM 64MB 32MB 16 MB 8 MB 4 MB 2 MB 1 MB 256 KB 64 KB RAM 16MB 8MB 4MB CPU CPU417 20 MB + MC to be plugged in Integrated Integrated RAM On board Load memory Work memory New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 14 13 14 13 14 15 15 14 14

装载与工作内存原理 用户内存包含: 存储卡上的装载内存 CPU上的高速工作内存 Load memory Work memory S7-400工作原理 用户内存包含: 存储卡上的装载内存 RAM or flash EPROM 不同容量可供选择 CPU上的高速工作内存 只包含装载内存中与程序执行有关的程序块 CPU-integrated Plug-in memory card execution-relevant FB x OB y SDB Load memory Work memory New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 15 14 15 14 15 16 16 15 15

装载存储器 装载存储器包含用户程序 CPU上集成的装载存储器(RAM) 存储卡被监视 全部的完整程序块(OBs, FBs, FCs, DBs, SDBs) CPU上集成的装载存储器(RAM) 仅用于CPU 测试目的 当采用闪存卡（Flash memory card）时，用于重新加载和更正程序块 (必须) RAM 或 flash F-EPROM 存储卡被监视 系统 RUN时，移走或插入 停机时更换或调电过程中 S7-400工作原理 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 16 15 15 16 16 17 17 16 16

S7-400的系统结构 CPU FM FM CP SM PG OP AS User memory MPI Backplane bus Com- muni- cations Pro- cess sect- ion K bus P bus PROFIBUS master FM FM CP SM DP ET200 PG Stand. slave OP New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 35 35 35 43 47 47

结构化编程 FC OB1 FB SFC 操作系统 SFB OBs 其它 S7-400工作原理 目录 页码 IEC 1131 标准........................................................................................................................................ 2-3 SIMATIC 管理器下的项目结构................................................................................................................. 4 STEP7的块 .............................................................................................................................................. 5 块的组成部分............................................................................................................................................ 6 块的结构 .............................................................................................................................................. 7 结构化编程 .............................................................................................................................................. 8 利用局部数据进行控制............................................................................................................................. 9 局部变量 .............................................................................................................................................. 10 临时变量 .............................................................................................................................................. 11 局部数据堆栈的大小 .............…............................................................................................................. 12 块所需要的局部数据区的长度 ............................................................................................................ 13 程序所占用的局部数据区的总长度 ................................................................................................... 14 练习1.1: 使用临时变量.................................………….......................................................................... 15 示例：故障信息指示.............................................................................................................................. 16 可以分配参数的块 ................................................................................................................................. 17 定义形式参数 ......................................................................................................................................... 18 编辑一个可分配参数的块 ...................................................................................................................... 19 调用一个分配了参数的块 .................................................................................................................... 20 在块调用时使用EN/ENO参数 .....................................……….............................................................. 21 练习1.2-3: FC块................................................................................................................................. 22-23 FB块................................................... ................................................................................................... 24 用FB实现的故障信息显示 ............................…….................................................................................. 25 生成背景数据块 ......................................…............................................................................................ 26 多重背景模型 ........................................................................................................................................ 27 练习1.4-5: FB块............................................................................................................................... 28-29 插入/删除块的参数可能遇到的问题 ........................……………............................................................ 30 调用被修改过的块时应做的更正 ..............................……...................................................................... 31 练习1.6-7:风扇监控功能的扩展........................................................................................................ 32-33 练习1.8: 识别变量的类型..................................................................................................................…34 总结: 块的调用 .............................…………………................................................................................ 35 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Work on different system capacities 主循环(OB 1) S7-400工作原理 OB 1 读入 PII Work on different system capacities Call OB1 - BE 事件驱动的中断 (OB 10 ...) 输出 PIQ New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 21 20 20 21 20 20 19 22 22

Time-delay interrupts Time-of-day interrupts Muli-computing interrupt OB块的优先级 运行优先级 异步故障/错误 OB 80 .. 87 过程中断 Process interrupts OB 40 .. 47 看门狗中断 Watchdog interrupts OB 30 .. 38 时间延迟中断 Time-delay interrupts OB 20 .. 23 日时钟中断 Time-of-day interrupts OB 10 .. 17 多CPU中断 Muli-computing interrupt OB 60 主循环 Free cycle OB 1 S7-400工作原理 优先级增加 (缺省设置) 优先级可改变 固定优先级 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 20 19 19 20 34 34 33 21 21

集成的通讯: Multipoint Interface (MPI) 每个 CPU均集成MPI口 传输速率: 12 Mbit/s 多达32 接点 (PG/PC, OP 及 S7) 每个CPU 高达 44个动态连接 PG/OP功能 全局数据 基本S7 通讯 扩展的 S7通讯 低成本的通讯，无需附加硬件 集成的通讯 集成的通讯 MPI 可达50m (未用中继器) S7-400 OP Programming device S7-300 PC New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 3 3

集成的通讯: PROFIBUS-DP 接口Interface CPUs (41x-2DP, 417-4) 集成 PROFIBUS-DP 接口 远程 I/O 通讯速率可达12 Mbit/s 可连96个连接 光纤可达 23.8 km 通讯功能 PG/OP functions PROFIBUS-DP ET 200M (Slave) ET 200B/L (Slave) S7-400 (Master) ET 200U (Slave) PG (Master) OP (Master) ET 200X (Slave) PROFIBUS-DP 集成的通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 4 4

S7 通讯 类型 I 单向通讯(One-way communications) 双向通讯 (Two-way communications) 只有本地CPU才具有通讯程序块 本地CPU 有FB，用户程序调用 远程的通讯对象，由系统处理通讯任务 双向通讯 (Two-way communications) 通讯双方都具有通讯程序块 程序块构成了逻辑连接的两个端点 集成的通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 15 19 19

S7 通讯 类型 2 集成的通讯 1个连接 PUT SFB 操作系统 通讯程序仅在一方执行 AG_SEND FB AG_RCV FB 通讯程序在双方执行 通讯程序在双方执行 通讯对象 通讯对象 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 18 18 18 20 20 16

MPI 组态示例 MPI 接口 PLC 通过MPI 连接 通过MPI连接PG PLC 通过MPI 连接 通过MPI连接OP 集成的通讯 S7-400 S7-400 S7-300 PLC 通过MPI 连接 通过MPI连接PG PLC 通过MPI 连接 通过MPI连接OP Introduction The multi-point interface (MPI) replaces today's PG interface. In the automation system there is only one central PG connection which facilitates access to programmable modules such as the FM. For this reason the MPI is looped through as communication bus in the backplane bus. Connection option The special advantage is that several devices can establish a communication connection to the CPU simultaneously. This can mean, for example, parallel operation of a programming device, an HMI device and connection to another automation system. This facilitates transparent networking as a replacement for SINEC L1. The number of connecting cables which can be established simultaneously depends on the CPU. With the S7-400, the maximum number of parallel, active communication connections is: CPU412 - 16 nodes, CPU414 - 32 nodes and CPU 416 - 64 nodes. New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 13 13 32 36 36 13

通讯传输介质/协议 FMS TCP/IP DP MAP 3.0 S5/S7 compatible communications 集成的通讯 FMS TCP/IP 标准通讯 DP MAP 3.0 S5/S7 compatible communications S7 communications SIMATIC 通讯 S7 basic comm. Global data MPI Profibus Ethernet New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 16 16 16 16 16 12

全局数据通讯 特性 I. 全局数据通讯（Global data communications） 适用于小数据量 (S7-300: 约. 20 字节; S7-400: 约. 30-60 字节 ) 循环控制 广播式 (数据发送，数据发送没有确认) 发送/接受的数据通过数据表参数化 (没有程序) 通讯通过CPU的MPI接口处理 并且通过S7-400的K总线在 CPU之间通讯 Global data New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 21 21 21 28 28 24

S7 基本通讯 特性 S7 基本通讯 小规模到中等规模数据量(S7-300/400：约. 70 字节) 事件驱动的程序块调用; 单侧或双侧调用程序块 通讯程序块(SFCs) 不占用用户程序，因为SFC集成在PLC的操作系统中 定义哪个模块相互通讯的连接被直接分配到通讯程序块 只能通过CPU的MPI接口处理 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 25 25 25 26 26 22

S7 基本通讯 功能块 (SFCs) S7-Communication New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 23 27 27

S5-兼容通讯 特性 S5-兼容通讯 事件驱动的程序块调用; 双侧调用并参数化程序块 中等规模的数据量 (约. 240字节) CP的程序块 (FCs;FBs)必须加载到程序块 通过CPs (PROFIBUS; Industrial Ethernet)执行此功能 定义哪个模块相互通讯的连接必须在STEP7中参数化 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 20 24 24

S7 通讯 通讯块SFBs I S7-Communication New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 18 22 22

S7 通讯 通讯块SFBs II S7-Communication New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 19 23 23

S7 通讯 特性 S7 扩展通讯 中等规模到大数据量 (约. 220 字节/460 字节/64 K字节 ) 事件驱动的程序块调用; 单侧或双侧调用程序块 通讯程序块(SFBs) 不占用用户程序，因为SFC集成在PLC的操作系统中 通过CPU的MPI接口和CPs (PROFIBUS; Industrial Ethernet)执行此功能 定义哪个模块相互通讯的连接必须在STEP7中参数化 S7-Communication New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 17 21 21

标准通讯 特性 标准通讯 中等规模数据量 (约. 240 字节) 事件驱动的程序块调用; 单侧或双侧调用并参数化程序块 CP的程序块 (FCs;FBs)必须加载到程序块 由CPs (PROFIBUS; Industrial Ethernet)执行此功能 定义哪个模块相互通讯的连接必须在STEP7中参数化 S7-Communication New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 21 25 25

MPI 特点 最多可连接32 个 MPI站点 每个CPU 的活动/动态连接数 传输速率：达12 Mbit / s 相邻MPI站点最大传输距离 412 16 connections 413 32 connections 414 44 connections 416 44 connections 传输速率：达12 Mbit / s 相邻MPI站点最大传输距离 50 m (未加中继器) 1100 m (带两个中继器) 9100 m (10 个中继器) 23.8 km (通过光纤, 16 个星形耦合器或OLM(光纤链路模块) 物理接口: RS 485 Components: Cable, PROFIBUS connectors MPI New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 14 14 14 37 37 33

MPI 可连接设备 MPI 接口可连以下设备: 优点 编程器 (PGs) SIMATIC HMI 操作员面板 (OPs) 其它 SIMATIC PLCs 优点 一个编程器可以连接多个不同的PLC，进行编程和参数化 无需附加其它硬件即可实现与其它S7 PLC的通讯 对全局数据通讯，仅需要参数化即可 系统通讯的软件已集成到CPU中 MPI New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 15 15 15 38 38 34

PROFIBUS-DP 接口 可连设备 带DP接口的CPU(活动的 DP主站) 可连接的DP 从站 412-1 via MPI/DP-interface 41X-2 via MPI/DP- and DP- interface 41X-3 via MPI/DP-, DP- and one DP- interface option 417-4 via MPI/DP-, DP- and two DP- interface options 被动的从站或更多的DP主站可通过PROFIBUS-DP 现场总线连接 可连接的DP 从站 ET 200M (分布式远程站，采用 S7-300 的I/O模块) S7-300 作为智能从站 (CPU 315-2 with L2-DP connection) ET 200 B ET200 S 其它标准 DP从站 其它S7-DP 主站 (编程器等, ...) OP（只有在DP口上运行MPI功能） DP New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 28 28 28 40 40 36

Profibus 优点 优点 可以不中断总线更换从站 高度可用性（组态冗余） 数据安全性强 标准消息帧结构 较少的接线成本 易于修正/扩展 DP New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 30 30 30 42 42 38

Profibus 特点 特点 符合 EN 50 170 Vol. 2 规范 最多 125 站点 (采用S7-400 CPU最多96个站点) 令牌环传递总线访问机制，DP采用主从方式 传输速率：12 Mbits/s 传输介质：双绞线或光纤 宽泛的自动化部件可连接到现场总线 覆盖范围十分广泛 对于SIMATIC S7 和 M7 可通过总线对主站和从站编程 自动检测从站的传输速率 开放的系统; 可连接非西门子现场设备 清晰的架构; 纯粹的过程相关的组态 DP New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information 31 31 31 43 43 39

STEP 7 V5.3 SIMATIC Software 最新版STEP 7的特点 Step 7 V5.3 SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

新版改进 新版STEP 7 V5.3 于2004年2月份正式发布 专业版于4月份 发布，取代了2002年12月发布的 STEP 7 V5.2. STEP 7 V5.3主要在以下方面进行了功能改进： 采用全新的浮动授权方式(Floating License) 集成对ProfiNet 以太网的支持(CPU 317-2 PN/DP，ET200 PN STEP 7集成以太网驱动 CPU直接通过以太网实现S7-Communication 集成冗余选件包(H-Option),不再需要额外授权 在 PG 接口中对新CPUs进行FirmWare 升级 Step 连接Internet ：在硬件组态HW 和 NetPro中直接连接FAQs 和产品信息 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

自动化控制器发展的新趋势 现场设备的智能化提升控制系统的本地计算能力 PC机将更多参与自动化控制任务 ProfiBus 通讯 PLC PLC PC 智能型现场控制单元 PLC PC 1990 2000 2010 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

自动化系统发展的新趋势 智能化采用分步式控制架构 ProfiBus 通讯 Central previously Distributed today tomorrow New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

自动化系统工程的新趋势 IT 技术越来越多融入自动化控制中 从ERP到现场级的纵向通讯集成 开放标准的使用 – 面向部件 Ethernet Automation system Field level ERP IT 技术越来越多融入自动化控制中 ProfiBus 通讯 从ERP到现场级的纵向通讯集成 开放标准的使用 – 面向部件 – MS Office 应用 – XML, OPC, COM/DCOM, Active X技术 Interfaces New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

分布式意味着... 一根现场总线替代了大量的分散独立的连接电缆 显著的节省接线、电缆桥架，端子等费用... 更详细的诊断信息 快速的维护、维修，减小停机时间 节省时间和成本 ProfiBus 通讯 费用 距离 集中式 分布式 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Profibus: 现场总线技术和市场的领导者 全世界的市场占有率第一 中国唯一现场总线国家标准JB-T10308.3-2001 开放并且标准化IEC 61158/EN 50170 超过250家设备制造商提供超过2,000种现场设备 超过10,000,000个安装节点 所有器件都经由第三方认证，从而保证可靠性 全球超过1100个会员单位，分布在各大洲 www.profibus.com ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Profibus 的技术特点 传输速率最低 9.6 kbit/s，最高12 Mbit/s 铜缆技术支持9.6网络规模，光纤网络规模超过100公里 网络介质包括：屏蔽双绞线，塑料和玻璃光纤，无线传输，红外线传 输和导轨滑环技术 ... 线性拓扑、环型拓扑、星型拓扑、树型拓扑 支持网络冗余，提高系统可靠性 主从机制保证系统的确定性、可重复性和稳定性 单个网络节点的接入和断开对网络没有影响 单个节点的故障对系统通讯没有影响 网络节点的地址设定与总线拓扑结构无关  系统升级和拓展是无需改动原有系统配置 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS工业现场总线的发展历史 2001 Founding of 22nd regional PROFIBUS User Organisation 2000 CERN becomes the 1000th member of PROFIBUS International 1999 Founding of PROFIBUS Competence Center 1998 Deutsche Shell AG becomes the 200th member of PNO 1995 Founding of PROFIBUS International 1992 PROFIBUS goes international (Switzerland, USA, ...) "Field bus" development/joint project leads to founding of the PROFIBUS User Organisation e.V. 工业现场总线与 CBA &PRofiNet New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS技术发展 2003 PROFIsafe established into the market 2002 PROFIBUS becomes International Standard (IEC 61158 + IEC 61784) 2000 100,000 PROFIBUS devices in process automation 1999 Profile for safety technology - PROFIsafe 1998 Profile for process automation - PROFIBUS PA 1997 More than 1 million PROFIBUS devices installed Profile for variable-speed drives PROFIdrive 1996 PROFIBUS becomes European Standard (EN 50170) 1995 1st application in process automation (PA) 1991 PROFIBUS becomes German Standard (DIN 19245) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS国际组织 More than 1.200 members worldwide Manufacturers Distributors Consultants Integrators End users Institutes Continuos Growth of Members 1.000 500 Finland: 37 Sweden: 79 Germany: 264 Czech Republic: 11 Denmark: 21 Norway: 43 Russia: 5 Slovakia: 14 United Kingdom: 64 Netherlands: 67 Belgium 27 95 96 97 98 99 00 01 02 France 18 Switzerland : 96 USA : 125 Italy: 54 Japan: 65 Korea: 37 South-East Asia: 22 More than 1.200 members worldwide China 128 Southern Africa: 11 Brazil: 23 Australia/New Zealand: 9 Reference: http://www.profibus.com New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS技术协议 PROFIBUS Specific Application Profiles II PA PA PA V2.0 and V3.0 V2.0 and V3.0 V2.0 and V3.0 for Process Field Devices PA Devices for for SEMI SEMI PA Devices PA Devices Remote I/O SEMI SEMI PROFIdrive PROFIdrive Ident Ident PROFIdrive PROFIdrive Ident Ident Weighing & Dosage Weighing & Dosage Encoder Encoder Weighing & Dosage Weighing & Dosage Encoder Encoder RIO RIO RIO Common Application Profiles I PROFIsafe, Time Stamp, Redundancy, etc. One uniform Transmission Protocol IEC 61158/61784 IEC 61158/61784 Integration Technologies Universal Descriptions GSD, EDD PROFIBUS Transmission Technology Electrical RS 485 RS 485-IS (Intrinsically Safe) Optical Glass Single Mode Glass Multi Mode PCF / Plastic Bus powered MBP-IS: Manchester Bus Powered (Intrinsically Safe) New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

主要现场总线的应用比较 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

主要现场总线的应用比较 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

应用领域 单元级的数据通讯 现场级的高速数据通讯 高速、同步模式满足驱动技术的要求 适用于危险区（防爆区） 故障安全领域 (PROFIsafe) 与工业以太网集成(PROFInet) 满足制造业自动化和流程工业自动化的所有应用 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全集成自动化的系统总线 与工业以太网和ASI以及EIB一起构成全集成自动化的基础 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

全集成自动化的系统总线 全系列集成PROFIBUS-DP接口，包括： 可变程序控制器, 分布式I/O, 现场设备, 人机界面, 驱动设备, .... STEP7提供简单的配置环境 集中式控制系统和分布式系统一致性的编程环境 单一的软件平台 无需额外的培训费用 支持 PROFIBUS DP路由 集成系统诊断的功能 FastConnect技术提供了一致性的接线方式 可访问设备的状态信息 即使在运行当中也能实施诊断 自动发送诊断信息到人机界面系统 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

“热插拔”技术 PROFIBUS 分布式设备的技术发展 满足快速维修、维护的要求 减小设备的停机时间 设备上无需I/O点备份，减小投资 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS 分布式设备的技术发展 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

“分布式智能”技术 PROFIBUS 分布式设备的技术发展 主机和总线崩溃时，各单元仍然运转 高实时性应用 部署CBA技术，单元化、模块化机器 “分布式智能”技术 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS 分布式设备的技术发展 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

“电机启动器”技术 PROFIBUS 分布式设备的技术发展 减小庞大的电机控制柜的尺寸 对电机控制回路实现“热插拔” 精确诊断电机运行状态，预维护检修 “电机启动器”技术 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS 分布式设备的技术发展 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS 分布式设备的技术发展 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

按“位”模块化技术 PROFIBUS 分布式设备的技术发展 小I/O点数应用场合，成本压力 纯数字量应用场合，成本压力 OEM控制系统的精确配置 按“位”模块化技术 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

按“位”模块化技术 PROFIBUS 分布式设备的技术发展 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

“功能模块”分布式技术 PROFIBUS 分布式设备的技术发展 计数器，防爆应用 运动控制、串行通信、脉冲输出 安全集成、通道诊断 CPU 功能度、电动机控制、集成变频器模块 “功能模块”分布式技术 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFIBUS 分布式设备的技术发展 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200完美的分布式解决方案 IP20 防护等级，电柜安装方式 IP67 防护等级 无电柜安装方式 低成本 多功能 模块化 紧凑型 本质安全应用 机器人 ProfiBus 通讯 ET 200L ET 200S ET 200X ET 200L-SC ET 200M ET 200eco ET 200B ET 200R ET 200iS New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 IP20 防护等级，电柜安装方式 ET 200L / ET 200L-SC Up to 1.5 Mbit/s 小型化和低成本 紧凑型和按位模块化 ET 200B 精巧, 紧凑性 面向小型机械 ET 200M 模块化 与S7-300模块兼容，多功能 支持冗余的网络拓扑 集成故障安全技术 (PROFIsafe) 可应用危险2区（Ex Zone 2） ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 IP20 防护等级，电柜安装方式 ET 200S 按位模块化，精确配置 多功能 (负载馈电器, 工艺模块, CPU,等.) 集成故障安全技术 (PROFIsafe, SIGUARD) 最大支持64个模块 可应用于危险2区 Ex Zone 2. 94/9/EG (ATEX 100a) ET 200iS HART 协议 本质安全 (Ex i) 可应用于危险1区 Ex Zone 1, 连接来自危险0区的传感器和执行器 Zone 0. 94/9/EG (ATEX 100a) ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 IP67 防护等级 无电柜安装方式 ET 200X 模块化扩展 多功能 (负载馈电器, 气动模块, CPU, 等.) ET 200eco 紧凑型 低成本 支持数字量输入输出 ET 200R 直接安装于机器人 铝制外壳 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 集成PLC功能度 从规划到投产 – 更迅速 系统控制程序由多个CPU并行处理，系统效率提高 现场信号直接在本地处理和运算，提高响应速度 节省空间，分布式方案无需庞大的控制电柜 各个CPU独立运行提高整个工厂的可靠性 各个工艺单元可以独立调试，减小安装调试周期 ProfiBus 通讯 从规划到投产 – 更迅速 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 CBA “基于组件的自动化” From planning to production - faster 是实施模块化工厂和应用的全新的自动化理念 ProfiBus 通讯 简单的模块化 通过分布式智能对工厂和生 产线优化 图形化组态通讯连接 对于工艺组件的连接和通讯更简单 From planning to production - faster New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 with integral safety technology PROFIsafe for PROFIBUS DP Profile for transmitting safety-related signals A single bus line for standard and safety communication! Can be combined with the field devices of several manufacturers ProfiBus 通讯 With SIMATIC, this means Failsafe CPUs Failsafe I/O modules and motor starters for ET 200S or ET 200M Easy programming with the STEP 7 option package New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 在防爆区的定位 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

SIMATIC ET 200 Ex certificates to 94/9/EG (ATEX100a) ET 200iS : the intrinsically-safe I/O II 2 G EEx de [ia/ib] IIC/IIB T4 Installation up to Zone 1, sensors/actuators to Zone 0 ET 200M Intrinsically-safe modules II 3 (2) G EEx nA [ib] IIC T4 Non-intrinsically-safe modules II 3 G EEx nA II T3 or T4 or T5 or T6 Installation up to Zone 2, sensors/actuators to Zone 0 ET 200S II 3 G EEx nA II T4 or T5 ProfiBus 通讯 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

TIA 完全的冗余解决方案 Management level Process level Field level S7-400的冗余方案 Clients Parallel redundancy Server Parallel redundancy With archive-matching PC network/terminal bus Fault-tolerant communication Ethernet Media redundancy Process level H CPUs Hot stand-by SW redundancy Warm stand-by Redundant power supply ET 200M Field level Redundant PROFIBUS Redundant IM 153 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

S7–400H 硬件冗余 Hidden redundancy Transparent programming (programming same as for non- redundant systems) Standard system parameterization Standard handling All SIMATIC programming languages can be used without restriction Platform for F and FH systems S7-400的冗余方案 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

无缝的CPU主备切换时间 切换时间 何时切换 < 100ms，通常20ms 切换期间输出保持 没有信息、报警或中断的损失 Master 失效 电源 机架 同步模块 同步电缆 CPU DP string or DP slave 接口模块失效，不必切换 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

自动事件同步——最先进的冗余机制 Synchronization procedure Event synchronization No Cycle synchronization Time synchronization Command synchronization Subcontroller A Subcontroller B Subcontroller A Subcontroller B Subcontroller A Subcontroller B Subcontroller A Subcontroller B New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

S7-400的软件冗余 定位 应用 低成本的冗余解决方案 适合全部S7-31x-2DP CPUs 从CPU 313C-2DP 或更新 到CPU 417-4 包括混合 应用 适合于主站与备用站切换秒级允许时间的过程应用 示例应用: 水处理过程 冷却水循环过程 许多行业中控制与监控 温度和液位 运输流量控制 (例如. 隧道) 采集测量数据 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

软件冗余的工作机理 Stand-by Master 接收并评估主机的状态数据 执行非冗余用户程序 冗余用户程序未被执行 读入输入信息 送出冗余和非冗余输出信息 Master 读取并评估备用机的状态数据 执行冗余部分用户程序 发送状态数据到主机 发送冗余数据到备用机 S7-400的冗余方案 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Connection to redundant components MPI, PROFIBUS DP, Ethernet S7-400的冗余方案 Connection to redundant components Master controller Back-up controller Non-redundant area Non-redundant area ET 200M with 2 x IM 153-2 Redundancy area Active bus Passive bus New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

I/O冗余 New: redundant I/O S7-400的冗余方案 Redundant communication Redundant controller New: redundant I/O PROFIBUS DP Redundant PROFIBUS Sensor/control element Redundant IM New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

什么是PROFInet PROFInet是源自PROFIBUS 现场总线国际标准组织 (PI) 的开放的自动化总线标准 PROFInet 使用TCP/IP 协议和 IT标准 PROFInet实现自动化技术与实时以太网技术的统一 PROFInet能够无缝集成其他现场总线系统 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

PROFInets总线亮点 Nutzen: 在充分考虑原有系统投资的基础上实施创新 使用以太网和IT标准 彻底模块化进一步节省工程和调试费用 集成原有现场总线系统从而保护投资 在充分考虑原有系统投资的基础上实施创新 Nutzen: New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

CBA 的实现方案 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Plant wide Engineering approved Installation Integration of existing 工业自动化对以太网应用的特殊要求 High Availability PROFInet Plant wide Engineering Quick Reaction Times 工业自动化 Industrial Automation Efficient Network and Device Diagnostics Industrial approved Installation Integration of existing Plants Configurable Access Protection Safety approved Applications New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

Connection technology PROFInet certification Distributed IO PROFIsafe PROFInet PROFIdrive Network manage- ment PROFInet Core Team PROFInet certification Device description Security Web integration 50个不同的公司70多位专家分成10个工作组进行架构研发 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

产品推出计划 2004年8月 2004下半年 2005 新CPU与现有CPU是零部件兼容的 无需改动程序或设计文档即可享受增强的性能 集成PROFInet接口的 S7-400 CPU PROFInet – CP 带 PROFInet I/O 新一代S7-400 CPU CP 443-1 高级通讯处理器开始供货 The new CPUs have compatible spare parts. The existing CPUs will therefore be phased out after a short overlap period of about three months. In June of 2004, CbA, and most importantly PROFInet I/O, will be possible with the S7-400. This is made possible by an update of the CP 443-1 Advanced firmware. By the end of 2004, in all probability, there will be two new CPUs in the S7-400. S7-400 CPUs with PROFInet interface represent an expansion of the CPU product line! Probable communication protocols: PROFInet and PROFInet I/O; S7-communication; PG/OP services; The following versions will be available: CPU 414-2/1 (2xDP / 1xPN) Same quantity framework as –2 CPU (512kB main memory) CPU 416-2/1 (2xDP / 1xPN) Same quantity framework as –2 CPU (2.8MB main memory) The list price has not yet been set. The innovated F-CPUs will be launched at the same time as the standard CPUs in March 2004. The new H-CPUs will be coming in April 2004. Background: The new CPUs have spare parts compatible with the current S7-400 CPUs. However, a new hardware concept poses the restriction that the DP modules will not be replaced with modules whose spre parts are compatible. No program modifications are required to convert to the new CPUs. As was successfully introduced some time ago for the S7-300, the new CPUs will be equipped with a toggle switch (instead of a keylock switch). 2004年8月 2004下半年 2005 New SIMATIC S7-400 Firmware Version 4.0; Technical Information

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