1、S7-400PLC的硬件 劉美俊 S7-400是功能強大的PLC，它具有功能分級的CPU以及種類齊全、綜合性能強的模塊，具有強大的擴展通訊能力，可實現分布式系統，因此廣泛應用于中高性能的控制領域。SIMATIC S7-400 PLC同樣采用模塊化設計,一個系統除包含電源模塊（PS）、中央處理單元（CPU）、信號模塊（SM）、通信處理器（CP）、功能模塊（FM）等 S7-400 PLC還有多種通訊方式，如MPI（多點接口），它集成在所有CPU內；可同時連接編程器和個人計算機、HMI系統、S7-300系統、M7系統和其他S7-400系統；S7-400還可通過通訊處理器連接到PROFIBUS和工業以

2、太網，用于功能強大的點對點鏈接。目前，西門子公司還推出了用于需要高可靠性場合，有冗余設計的容錯自動化系統S7-400H。 裝有S7-400模塊的基板 CR與ER的連接方式有局部連接和遠程連接兩種在連接ER和CR時，必須遵循下述規則:（1）在S7-400系列中，每個CR最多可接21個ER。（2）每個ER需分配一個用以識別它的號碼，并用接收IM上的編碼開關設定。號碼的范圍是121,且各ER的號碼不能重復。（3）在一個CR中最多可插6個發送IM，且其中帶5V電源傳送的IM不能超過2個。（4）在連接到一個發送IM的鏈路中最多只能有4個不帶5V電源發送的ER，或1個帶5V電源發送的ER。（5）連接電纜的

3、長度不能超過相應的連接方式所規定的長度，如表 所示（6）通過通信總線作數據交換的范圍限定在7個基板之內，即主基板與16號ER之間。 連接CR與ER的電纜的最大長度 電源模塊通過背板總線向S7-400提供DC5V和DC24V電源，輸出電流額定值有4A、10A和20A。它們不為信號模塊提供負載電壓。PS405的輸入為直流電壓，PS407的輸入為直流電壓或交流電壓。 如果使用兩個型號為PS407 10AR或PS405 10AR的電源模塊，可以在安裝基板上安裝冗余電源，對于可靠性要求較高的系統，建議進行冗余設計。 交流輸入型電源模塊技術參數 CPU模塊 S7-400有7種CPU，S7-400H有兩種C

4、PU。CPU412-l和CPU412-2用于中等性能的經濟型中小型系統，集成的MPI接口允許PROFIBUS-DP總線操作。CPU412-2有兩個PROFIBUSDP接口。CPU414-2和CPU414-3具有中等性能，適用于對程序規模、指令處理速度及通信要求較高的場合。CPU417-4DP適用于最高性能要求的復雜場合，有兩個插槽供IF接口模塊(串口)使用。CPU417H用于S7-400H容錯控制PLC。 通過IF964DP接口子模塊，CPU414-3和CPU416-3可以擴展一個PROFIBUS-DP接口，CPU417-4可以擴展兩個PROFIBUSDP接口。除了CPU412-1之外，集成的

5、DP接口使CPU可作PROFIBUS-DP的主站。 SM421共有十多種規格可供選擇，單個模塊最大輸出點數為32點。 數字量輸出模塊SM422有7種規格可供選擇，輸出可以是DC24V晶體管驅動、AC120/230V雙向晶閘管驅動、繼電器觸點輸出等，單個模塊最大輸出點數為32點。 S7-400信號模塊的編址 S7-400信號模塊的地址是在STEP7中用硬件組態工具將模塊配置到基板（機架）時自動生成的。系統根據同類模塊所在的基板號和在基板中的插槽號按從小到大的順序自動連續分配地址，用戶可以修改模塊的起始地址。每個8點、16點和32點數字量模塊分別占用1個、2個和4個字節地址。例如假設32點數字量輸

6、入模塊各輸入點的地址為I44.0I47.7，模塊內各點的地址從上到下順序排列。其中I44.0對應的接線端子在最上面，I47.7對應的接線端子在最下面。 S7-400的模擬量模塊默認的起始地址從512開始，每個模擬量輸入，輸出占2B(l個字)，同類模塊的地址按順序連續排列。模塊內最上面的通道使用模塊的起始地址。例如某8通道模擬量輸出模塊的起始地址為832，從上到下各通道的地址分別為QW832，QW834，QW846。 S7-400PLC信號模塊默認地址的實例 FM453定位模塊 FM453是智能的三通道模塊，用于寬范的定位任務。它可以控制3個獨立的伺服電動機或步進電機，以高時鐘頻率控制機械運動，

7、用于簡單的點到點定位到對響應、精度和速度有極高要求的復雜運動控制。從增量式或絕對式編碼器輸入位置信號，步進電動機作執行器時可以不用編碼器。控制伺服電動機時輸出-10+10V模擬信號，控制步進電動機時輸出的是脈沖和方向信號。每個通道有6點數字量輸入，4點數字量輸出。 FM453具有下列特殊功能:長度測量、變化率限制、運行中設置實際值、通過高速輸入使定位運動起動或停止 通訊模塊 S7-400具有很強的通信功能，CPU模塊集成有MPI和DP通信接口，有PROFIBUS-DP和工業以太網的通信模塊，以及點對點通信模塊。通過PROFIBUS-DP或AS-I現場總線，可以周期性自動交換I/O模塊的數據（過

8、程映像數據交換）。在自動化系統之間、PLC與計算機和HMI（人機界面）站之間，均可以交換數據。數據通信可以周期性地自動進行或基于事件驅動，由用戶程序塊調用 CP441-1和CP441-2通過點對點鏈接，進行高速大容量串行數據交換，其中CP441-1有一個可變接口，用于簡單的點對點鏈接；CP441-2有兩個可變接口，用于高性能的點對點鏈接， CP443-5基本型是用于PROFIBUS-FMS現場總線系統的SIMATIC S7-400通訊處理模塊，它通過背板總線與鄰近的S7-400相鏈接，當使用SEND/RECIVE或S7功能時，不存在槽位規則，CP443-5基本型提供以下S7通訊服務：與S7-3

9、00和S7-400 PLC通訊；和編程器（PG功能）通訊；和PC機，例如CP5412（A2）和S7-5412軟件包，CP5511/5611和SOFTNET軟件包通訊；以及與人機接口設備（OP）通訊。 CP443-5擴展型是成本優化的SIMATIC S7-400通訊處理器，用于PROFIBUS總線系統，它提供PROFIBUS-DP、S7通訊和SEND/RECEIVE服務，它作為DP主站運行，符合EN50170，它完全獨立地處理數傳輸，而且允許連接從站，如CP342-5作為DP從站，ET200作為分布式I/O系統的DP從站等。CP443-5擴展型使S7-400能連接到PROFIBUS-DP。 接口

10、模塊 S7-400PLC的集中式標準擴展連接 集中式標準擴展方式具有如下特點: 中央控制單元與擴展單元間用IM460-0/IM461-0接口模塊連接； 擴展接口模塊IM460-0/IM461-0間同時連接PLC的并行I/0連接總線 (P總線)與通信總線(C總線); 中央控制單元最大能安裝6個IM460-0模塊; 每個IM460-0模塊帶有2個相同的擴展接口，2接口均可通過468-1連接電纜與擴展單元的接口模塊IM461-0連接; 擴展單元的接口模塊IM461-0具有輸入與輸出2個接口，第 1擴展單元的輸入接口通過468-1連接電纜與中央單元的接口模塊 IM460-0連接;輸出接口可以與其他擴展單元接口模塊IM461-0的輸入接口進行“串聯”式連接; 擴展單元的最大“串聯”擴展級數為4級，最后一個IM461-0模塊的輸出接口上應安裝461-0“終端連接器”; 采用1個IM460-0接口模塊的最多擴展單元連接數為8個;但整個PLC最大可以連接的擴展單元數量為21個; 擴展單元安裝模塊的功能不受限制; IM460-0接口模塊不提供DC5V電源，擴展單元必須單獨安裝PS電源模塊; 擴展單元與中央控制單元的距離不能超過3m。分布式PLC擴展 分布式PLC控制擴展系統用于系統規模較大、控制對象分散、PLC的中央控制