1、S7-400PLC的硬件 劉美俊 S7-400是功能強(qiáng)大的PLC，它具有功能分級(jí)的CPU以及種類(lèi)齊全、綜合性能強(qiáng)的模塊，具有強(qiáng)大的擴(kuò)展通訊能力，可實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)，因此廣泛應(yīng)用于中高性能的控制領(lǐng)域。SIMATIC S7-400 PLC同樣采用模塊化設(shè)計(jì),一個(gè)系統(tǒng)除包含電源模塊（PS）、中央處理單元（CPU）、信號(hào)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(diǎn)接口），它集成在所有CPU內(nèi)；可同時(shí)連接編程器和個(gè)人計(jì)算機(jī)、HMI系統(tǒng)、S7-300系統(tǒng)、M7系統(tǒng)和其他S7-400系統(tǒng)；S7-400還可通過(guò)通訊處理器連接到PROFIBUS和工業(yè)以

2、太網(wǎng)，用于功能強(qiáng)大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接。目前，西門(mén)子公司還推出了用于需要高可靠性場(chǎng)合，有冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)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(yuǎn)程連接兩種在連接ER和CR時(shí)，必須遵循下述規(guī)則:（1）在S7-400系列中，每個(gè)CR最多可接21個(gè)ER。（2）每個(gè)ER需分配一個(gè)用以識(shí)別它的號(hào)碼，并用接收IM上的編碼開(kāi)關(guān)設(shè)定。號(hào)碼的范圍是121,且各ER的號(hào)碼不能重復(fù)。（3）在一個(gè)CR中最多可插6個(gè)發(fā)送IM，且其中帶5V電源傳送的IM不能超過(guò)2個(gè)。（4）在連接到一個(gè)發(fā)送IM的鏈路中最多只能有4個(gè)不帶5V電源發(fā)送的ER，或1個(gè)帶5V電源發(fā)送的ER。（5）連接電纜的

3、長(zhǎng)度不能超過(guò)相應(yīng)的連接方式所規(guī)定的長(zhǎng)度，如表 所示（6）通過(guò)通信總線(xiàn)作數(shù)據(jù)交換的范圍限定在7個(gè)基板之內(nèi)，即主基板與16號(hào)ER之間。 連接CR與ER的電纜的最大長(zhǎng)度 電源模塊通過(guò)背板總線(xiàn)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(hào)模塊提供負(fù)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(gè)型號(hào)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(duì)于可靠性要求較高的系統(tǒng)，建議進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。 交流輸入型電源模塊技術(shù)參數(shù) 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(jīng)濟(jì)型中小型系統(tǒng)，集成的MPI接口允許PROFIBUS-DP總線(xiàn)操作。CPU412-2有兩個(gè)PROFIBUSDP接口。CPU414-2和CPU414-3具有中等性能，適用于對(duì)程序規(guī)模、指令處理速度及通信要求較高的場(chǎng)合。CPU417-4DP適用于最高性能要求的復(fù)雜場(chǎng)合，有兩個(gè)插槽供IF接口模塊(串口)使用。CPU417H用于S7-400H容錯(cuò)控制PLC。 通過(guò)IF964DP接口子模塊，CPU414-3和CPU416-3可以擴(kuò)展一個(gè)PROFIBUS-DP接口，CPU417-4可以擴(kuò)展兩個(gè)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(guī)格可供選擇，單個(gè)模塊最大輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)。 數(shù)字量輸出模塊SM422有7種規(guī)格可供選擇，輸出可以是DC24V晶體管驅(qū)動(dòng)、AC120/230V雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)、繼電器觸點(diǎn)輸出等，單個(gè)模塊最大輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)。 S7-400信號(hào)模塊的編址 S7-400信號(hào)模塊的地址是在STEP7中用硬件組態(tài)工具將模塊配置到基板（機(jī)架）時(shí)自動(dòng)生成的。系統(tǒng)根據(jù)同類(lèi)模塊所在的基板號(hào)和在基板中的插槽號(hào)按從小到大的順序自動(dòng)連續(xù)分配地址，用戶(hù)可以修改模塊的起始地址。每個(gè)8點(diǎn)、16點(diǎn)和32點(diǎn)數(shù)字量模塊分別占用1個(gè)、2個(gè)和4個(gè)字節(jié)地址。例如假設(shè)32點(diǎn)數(shù)字量輸

6、入模塊各輸入點(diǎn)的地址為I44.0I47.7，模塊內(nèi)各點(diǎn)的地址從上到下順序排列。其中I44.0對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)端子在最上面，I47.7對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)端子在最下面。 S7-400的模擬量模塊默認(rèn)的起始地址從512開(kāi)始，每個(gè)模擬量輸入，輸出占2B(l個(gè)字)，同類(lèi)模塊的地址按順序連續(xù)排列。模塊內(nèi)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(hào)模塊默認(rèn)地址的實(shí)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(wù)。它可以控制3個(gè)獨(dú)立的伺服電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，以高時(shí)鐘頻率控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)，

7、用于簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)定位到對(duì)響應(yīng)、精度和速度有極高要求的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制。從增量式或絕對(duì)式編碼器輸入位置信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作執(zhí)行器時(shí)可以不用編碼器。控制伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)輸出-10+10V模擬信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)輸出的是脈沖和方向信號(hào)。每個(gè)通道有6點(diǎn)數(shù)字量輸入，4點(diǎn)數(shù)字量輸出。 FM453具有下列特殊功能:長(zhǎng)度測(cè)量、變化率限制、運(yùn)行中設(shè)置實(shí)際值、通過(guò)高速輸入使定位運(yùn)動(dòng)起動(dòng)或停止 通訊模塊 S7-400具有很強(qiáng)的通信功能，CPU模塊集成有MPI和DP通信接口，有PROFIBUS-DP和工業(yè)以太網(wǎng)的通信模塊，以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模塊。通過(guò)PROFIBUS-DP或AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，可以周期性自動(dòng)交換I/O模塊的數(shù)據(jù)（過(guò)

8、程映像數(shù)據(jù)交換）。在自動(dòng)化系統(tǒng)之間、PLC與計(jì)算機(jī)和HMI（人機(jī)界面）站之間，均可以交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信可以周期性地自動(dòng)進(jìn)行或基于事件驅(qū)動(dòng)，由用戶(hù)程序塊調(diào)用 CP441-1和CP441-2通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接，進(jìn)行高速大容量串行數(shù)據(jù)交換，其中CP441-1有一個(gè)可變接口，用于簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接；CP441-2有兩個(gè)可變接口，用于高性能的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接， CP443-5基本型是用于PROFIBUS-FMS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的SIMATIC S7-400通訊處理模塊，它通過(guò)背板總線(xiàn)與鄰近的S7-400相鏈接，當(dāng)使用SEND/RECIVE或S7功能時(shí)，不存在槽位規(guī)則，CP443-5基本型提供以下S7通訊服務(wù)：與S7-3

9、00和S7-400 PLC通訊；和編程器（PG功能）通訊；和PC機(jī)，例如CP5412（A2）和S7-5412軟件包，CP5511/5611和SOFTNET軟件包通訊；以及與人機(jī)接口設(shè)備（OP）通訊。 CP443-5擴(kuò)展型是成本優(yōu)化的SIMATIC S7-400通訊處理器，用于PROFIBUS總線(xiàn)系統(tǒng)，它提供PROFIBUS-DP、S7通訊和SEND/RECEIVE服務(wù)，它作為DP主站運(yùn)行，符合EN50170，它完全獨(dú)立地處理數(shù)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(tǒng)的DP從站等。CP443-5擴(kuò)展型使S7-400能連接到PROFIBUS-DP。 接口

10、模塊 S7-400PLC的集中式標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展連接 集中式標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展方式具有如下特點(diǎn): 中央控制單元與擴(kuò)展單元間用IM460-0/IM461-0接口模塊連接； 擴(kuò)展接口模塊IM460-0/IM461-0間同時(shí)連接PLC的并行I/0連接總線(xiàn) (P總線(xiàn))與通信總線(xiàn)(C總線(xiàn)); 中央控制單元最大能安裝6個(gè)IM460-0模塊; 每個(gè)IM460-0模塊帶有2個(gè)相同的擴(kuò)展接口，2接口均可通過(guò)468-1連接電纜與擴(kuò)展單元的接口模塊IM461-0連接; 擴(kuò)展單元的接口模塊IM461-0具有輸入與輸出2個(gè)接口，第 1擴(kuò)展單元的輸入接口通過(guò)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(kuò)展單元接口模塊IM461-0的輸入接口進(jìn)行“串聯(lián)”式連接; 擴(kuò)展單元的最大“串聯(lián)”擴(kuò)展級(jí)數(shù)為4級(jí)，最后一個(gè)IM461-0模塊的輸出接口上應(yīng)安裝461-0“終端連接器”; 采用1個(gè)IM460-0接口模塊的最多擴(kuò)展單元連接數(shù)為8個(gè);但整個(gè)PLC最大可以連接的擴(kuò)展單元數(shù)量為21個(gè); 擴(kuò)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(kuò)展單元必須單獨(dú)安裝PS電源模塊; 擴(kuò)展單元與中央控制單元的距離不能超過(guò)3m。分布式PLC擴(kuò)展 分布式PLC控制擴(kuò)展系統(tǒng)用于系統(tǒng)規(guī)模較大、控制對(duì)象分散、PLC的中央控制