西门子控制系统介绍1
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●
CPU： 中央处理器 CPU：
■ 普通CPU 普通CPU ■ 内置PROFIBUS-DP接口的CPU 内置PROFIBUS-DP接口的CPU PROFIBUS 接口的
●
各种类型模块： 各种类型模块：
■ SM I/O模块 I/O模块 ■ IM 接口模块 ■ FM 功能模块
●
电源模块 PS407（120/230VAC）： 120/230VAC）
SIMATIC S7-400的I/O模块
• I/O模块可用于所有的通用信号 模块可用于所有的通用信号
可连接在任何地方
• 带中断和诊断功能的 模块 带中断和诊断功能的I/O模块
可以更加快速的响应
• 预接线技术使得安装/维护简单化 预接线技术使得安装/
螺钉型/弹簧型前连接器
• 简单,快速的模块更换 简单,
各种模块在不同底板中的应用
底板 模块 PS CPU CP 发送IM 接收IM SM
UR1，UR2 UR1，UR2 （作中央底板用） （作扩展底板用） ER1， ER2
UR2-H
CR
● ● ● ● ●
● ● ● ●
● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ●
●
● ●
SIMATIC S7-400的电源模块
SIMATIC S7-400的底板
• 底板的作用：
安装各种模块（如：PS，CPU，CP， I/O 模块等） 提供背板总线：I/O总线；通讯总线 通过背板总线实现各模块之间的数据和 信号交换 电源模块所提供5VDC和24VDC通过背 板总线供给各模块
SIMATIC S7-400的底板
• 底板的类型： 通用型 UR：UR1，UR2，UR2-H 中央底板型CR：CR2 扩展底板型ER：ER1，ER2
0.5/1/2A 8,16,32 电子式/继电器 ---
取决于具体的模块 取决于具体的模块
Namur/Ex(i) Namur/Ex(i)
*via ET200M
SIMATIC S7-400的模拟量模块
模拟量输入 电压范围 +/- 80 mV...10V 电流范围 +/- 20mA,4 ～ 20mA 点数/块 8,16 Pt100,Pt1000,Ni100, 传感器 TC：B,R,S,T,E,J,K, (包括线性化) N,U,L 诊断 取决于具体的模块 特殊性* Ex(i)
SIMATIC S7-400为控制系统中的一员
高性能 中大规模 S7-400
面向生产制造和 工艺过程 高性能的PLC 高性能的
低端 中等规模 S7-300 微型 PLC S7-200 + 编程设备 + STEP 7 编程软件 + 通讯 + HMI人机界面
SIMATIC S7-400的优点
• 简 单
S7-400 S7-300 S7-200
SIMATIC S7 控制器适用于自动化控制的每个领域
SIMATIC S7-400
S7-400面向生产制造和工 艺过程的高性能的PLC系统
SIMATIC S7-400介绍内容
• 简介 • S7-400的组成 • 底板 • 电源模块 • CPU • 各种类型模块 • 设计的灵活性
• 电源模块的特点：
具有电池后备功能。当掉电时，所有的参数设 置和内存里的内容由电池保持。 • 在前面板上有运行和故障指示灯。
•
SIMATIC S7-400的电源模块
SIMATIC S7-400的电源模块
型号 输入电压 输出电压/电流 功耗 诊断功能 外形尺寸mm PS 407-0DA 120/230VAC 5/24VDC，4A/0.5A 20W 有 25×290×217 PS 407-0KA/0KR 120/230VAC 5/24VDC，10A/1A 29.7W 有 50×290×217 PS 407-0RA 120/230VAC 5/24VDC，20A/1A 30W 有 75×290×217
– 集成到每一款CPU中 – 可以重新设置为DP主站接口
PG (Master) OP (Master) S7-400 (Master )
• HMI服务用于连接OP/OS HMI服务用于连接OP/OS 服务用于连接
– 不需要额外的编程 – 使CPU负载尽可能减小
ET 200U (Slave) ET 200M (Slave) ET 200X (Slave) ET 200B/L (Slave)
甚至可以在运转过程中更换模块
• 高度的集成
节省空间
SIMATIC S7-400的数字量模块
数字量输入 数字量输出
24ຫໍສະໝຸດ Baidu60VAC/DC 5～138VDC 5～264VAC 电压范围 80～264VDC 74～264VAC
电流范围 --16，32 点数/块 传感器 诊断 Ex(i)* Switches 2-wireBEROs
• CPU中运行的程序：
1. 操作系统 2. 用户程序
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• 操作系统的任务：
处理CPU再启动。 刷新过程映象的输入部分及将输出部分送出。 执行用户程序。 检测中断并执行中断程序。 检测并处理错误。 管理内存。 与操作员站、工程师站及其它设备通讯。
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• 用户程序的任务：
执行用户所规定的控制任务。 指定CPU重新启动后的初始值。 CPU 处理过程数据（如AI，AO，DI，DO等）。 处理程序运行过程中干扰。
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• CPU程序执行顺序：
SIMATIC S7-400 CPU的测试和诊断功能
• 系统诊断
– 从CPU到I/O具有故障诊断功能 – CPU内部服务(例如:带时间标签的错误信息)
• 过程诊断: 过程诊断:
– 在程序级监视关键的过程信号 – 使用 S7-PDIAG / ProAgent可简单的指定参数 – CPU可以自动产生消息并提供给S7 HMI 因此维护人员可以很块的诊断出问题所在
SIMATIC S7-400 CPU的参数设置
• 用STEP7 可以对全部S7-400进行软件参数化 可以对全部S7 400进行软件参数化 S7无需跳线/开关设置 校验参数设置数据的合理性 对个别数值单独参数化,如转换时间
• 模块
– 从 I/O 到控制系统有很宽的适用范围 – 从 H-和 F-技术到过程 I/O
• 设计的灵活性
有集中式,分布式,远程等多种设计方式
• SIMATIC 通讯
将工厂/设备连接在一起
• SIMATIC 人机界面
工艺过程/设备状态的窗口
• STEP 7
使组态,编程,文档编制更加容易
SIMATIC S7-400的组成
SIMATIC S7-400 CPU –满足不同性能的要求
CPU
– 性能指标简表 – CPU的作用 – 通讯
SIMATIC S7-400 CPU 一览
CPU CPU CPU CPU 412412-1 413413-1 414414-1 416416-1 指示灯 存储卡 412CPU 412-2DP 414CPU 414-2DP CPU 416-2DP 416-
◆ 4A ◆ 10A/冗余 10A/冗余 ◆ 20A
●
CP： 通讯模块 CP：
◆ 用于PROFIBUS CP443-5 用于PROFIBUS CP443◆ 用于工业以太网 CP443-1 CP443◆ 用于点对点通讯 CP441-1/2 CP441-
●
底板： 底板：
■ 9槽UR2、ER2，18槽UR1、CR1、ER1 UR2、ER2，18槽UR1、CR1、 ■ 冗余的UR2-H 冗余的UR2UR2
– 无槽位限制 – 软件参数化,无需硬件开关跳线
• 耐用
– 无风扇运行 – 模板热插拔
• 强大的通讯能力
– 集成的通讯接口 – 集成的通讯功能和服务用于HMI和诊断 – 可连接电话和internet
• 快速高性能
– 多处理器
SIMATIC S7-400的特点
• CPU
满足不同性能的要求,根据不同的应用场合选择适当的处理器
SIMATIC S7-400 CPU的作用
•
1. 2. 3.
CPU内存分配： 装载存储器：用于储存用户程序，可扩展。 工作存储器：用于运行用户程序，内置。 系统存储器：用于输入/输出变量，中间变 量，数据块，计时器，计数器，块堆栈， 中断堆栈及暂存变量区，可扩展。
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• S7 通讯功能 • 低成本的通讯无需额外的硬件
PROFIBUSDP
S7-300
SIMATIC S7-400的模块介绍
各种类型模块： 各种类型模块：
■ SM I/O模块 I/O模块 ■ IM 接口模块 ■ FM 功能模块
CP： 通讯模块 CP：
◆ 用于PROFIBUS CP443-5 用于PROFIBUS CP443◆ 用于工业以太网 CP443-1 CP443◆ 用于点对点通讯 CP441-1/2 CP441-
CPU运行/停止 选择开关
MPI接口
MPI/Profibus-DP接口
Profibus-DP接口
SIMATIC S7-400 CPU性能指标简表
CPU 412-1 程序/数据存储器 程序 数据存储器 指令 DI/DO AI/AO 指令执行时间 位存储区 定时器/计数器 定时器 计数器 通讯接口 2x48kB 16 K 8K 512 from 0,2µs 4K 256 / 256 MPI/DP PROFIBUS DP 412-2 2x72kB 24 K 414-2 42 K 16K 1K 8K 256 / 256 MPI/DP PROFIBUSDP IFM SS CPU 414-3 128 K 32K 2K from 0,1µs 416-2 265 K 32K 4K from 0,08µs 16K 512 / 512 MPI/DP PROFIBUS DP 2x128kB 2x384KB CPU 416-3 2x2MB *) 660 K 128K 8K from 0,1µs 16K 512 / 512 MPI PROFIBUS DP 2 IFM SS 530 K 64K 2x0,8MB 2x1,6MB CPU 417-4
• 所有S7-400参数化数据存储在CPU中 所有S7-400参数化数据存储在CPU中 S7 参数化数据存储在CPU
更换模块无需重新进行参数化设置 CPU校验S7-400配置和模块设置
SIMATIC S7-400 CPU集成了MPI/PROFIBUS-DP 接口
• MPI/DP 接口 (12 Mbit/s)
西门子控制系统的组成
SIMATIC 控制器 SIMATIC 分布式 分布式I/O
Components 工业控制软件 Components SIMATIC
SIMATIC 人机对话接口 SIMATIC 工业 工业PC SIMATIC 工业控制网络 Components
Components
SIMATIC S7 控制器家族
• 电源模块的特点：
• • • • • •
采用封闭结构的模块设计，安装在底板上。 插入式的AC/DC供电连接。 保护级别：IP20。 两种输出电压：5VDC和24VDC，并公用一个地。 监视两个输出电压，如其中一个发生故障，该 模块输出一个报错信号给CPU。 具有输出短路保护功能。
SIMATIC S7-400的电源模块
SIMATIC S7-400的底板
底板
UR1 UR2 UR2-H CR1 ER1 ER2
槽数
18 9 18 18 18 9
背板总线
I/O总线，通讯总线 I/O总线，通讯总线
应用
CR或 ER
冗余 分段I/O总线，分段通讯总线 系统 分段的 分段I/O总线，通讯总线 CR
有限制的I/O总线 有限制的I/O总线 ER
SIMATIC S7-400的底板
• 背板总线：
1. I/O总线：并行的背板总线，用于作高 速的I/O信号交换。通过I/O总线，各种 I/O模块的过程数据得到实时处理。 2. 通讯总线：串行的背板总线，用于作大 量的并行式I/O信号的高速交换，如各 种通讯、功能模块等与CPU之间的数据 交换。
SIMATIC S7-400的底板
*) expandable up to each 10MB
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• CPU的作用：
整个控制系统的核心 储存和运行操作系统程序 储存和运行用户程序 与各种功能模块及I/O模块进行数据交换 进行实时的连续及顺序控制（如PID控制，泵和 电机的启停等用户所需的控制） 6. 完成自诊断，接收各种模块的诊断信息。 1. 2. 3. 4. 5.
CPU： 中央处理器 CPU：
■ 普通CPU 普通CPU ■ 内置PROFIBUS-DP接口的CPU 内置PROFIBUS-DP接口的CPU PROFIBUS 接口的
●
各种类型模块： 各种类型模块：
■ SM I/O模块 I/O模块 ■ IM 接口模块 ■ FM 功能模块
●
电源模块 PS407（120/230VAC）： 120/230VAC）
SIMATIC S7-400的I/O模块
• I/O模块可用于所有的通用信号 模块可用于所有的通用信号
可连接在任何地方
• 带中断和诊断功能的 模块 带中断和诊断功能的I/O模块
可以更加快速的响应
• 预接线技术使得安装/维护简单化 预接线技术使得安装/
螺钉型/弹簧型前连接器
• 简单,快速的模块更换 简单,
各种模块在不同底板中的应用
底板 模块 PS CPU CP 发送IM 接收IM SM
UR1，UR2 UR1，UR2 （作中央底板用） （作扩展底板用） ER1， ER2
UR2-H
CR
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SIMATIC S7-400的电源模块
SIMATIC S7-400的底板
• 底板的作用：
安装各种模块（如：PS，CPU，CP， I/O 模块等） 提供背板总线：I/O总线；通讯总线 通过背板总线实现各模块之间的数据和 信号交换 电源模块所提供5VDC和24VDC通过背 板总线供给各模块
SIMATIC S7-400的底板
• 底板的类型： 通用型 UR：UR1，UR2，UR2-H 中央底板型CR：CR2 扩展底板型ER：ER1，ER2
0.5/1/2A 8,16,32 电子式/继电器 ---
取决于具体的模块 取决于具体的模块
Namur/Ex(i) Namur/Ex(i)
*via ET200M
SIMATIC S7-400的模拟量模块
模拟量输入 电压范围 +/- 80 mV...10V 电流范围 +/- 20mA,4 ～ 20mA 点数/块 8,16 Pt100,Pt1000,Ni100, 传感器 TC：B,R,S,T,E,J,K, (包括线性化) N,U,L 诊断 取决于具体的模块 特殊性* Ex(i)
SIMATIC S7-400为控制系统中的一员
高性能 中大规模 S7-400
面向生产制造和 工艺过程 高性能的PLC 高性能的
低端 中等规模 S7-300 微型 PLC S7-200 + 编程设备 + STEP 7 编程软件 + 通讯 + HMI人机界面
SIMATIC S7-400的优点
• 简 单
S7-400 S7-300 S7-200
SIMATIC S7 控制器适用于自动化控制的每个领域
SIMATIC S7-400
S7-400面向生产制造和工 艺过程的高性能的PLC系统
SIMATIC S7-400介绍内容
• 简介 • S7-400的组成 • 底板 • 电源模块 • CPU • 各种类型模块 • 设计的灵活性
• 电源模块的特点：
具有电池后备功能。当掉电时，所有的参数设 置和内存里的内容由电池保持。 • 在前面板上有运行和故障指示灯。
•
SIMATIC S7-400的电源模块
SIMATIC S7-400的电源模块
型号 输入电压 输出电压/电流 功耗 诊断功能 外形尺寸mm PS 407-0DA 120/230VAC 5/24VDC，4A/0.5A 20W 有 25×290×217 PS 407-0KA/0KR 120/230VAC 5/24VDC，10A/1A 29.7W 有 50×290×217 PS 407-0RA 120/230VAC 5/24VDC，20A/1A 30W 有 75×290×217
– 集成到每一款CPU中 – 可以重新设置为DP主站接口
PG (Master) OP (Master) S7-400 (Master )
• HMI服务用于连接OP/OS HMI服务用于连接OP/OS 服务用于连接
– 不需要额外的编程 – 使CPU负载尽可能减小
ET 200U (Slave) ET 200M (Slave) ET 200X (Slave) ET 200B/L (Slave)
甚至可以在运转过程中更换模块
• 高度的集成
节省空间
SIMATIC S7-400的数字量模块
数字量输入 数字量输出
24ຫໍສະໝຸດ Baidu60VAC/DC 5～138VDC 5～264VAC 电压范围 80～264VDC 74～264VAC
电流范围 --16，32 点数/块 传感器 诊断 Ex(i)* Switches 2-wireBEROs
• CPU中运行的程序：
1. 操作系统 2. 用户程序
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• 操作系统的任务：
处理CPU再启动。 刷新过程映象的输入部分及将输出部分送出。 执行用户程序。 检测中断并执行中断程序。 检测并处理错误。 管理内存。 与操作员站、工程师站及其它设备通讯。
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• 用户程序的任务：
执行用户所规定的控制任务。 指定CPU重新启动后的初始值。 CPU 处理过程数据（如AI，AO，DI，DO等）。 处理程序运行过程中干扰。
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• CPU程序执行顺序：
SIMATIC S7-400 CPU的测试和诊断功能
• 系统诊断
– 从CPU到I/O具有故障诊断功能 – CPU内部服务(例如:带时间标签的错误信息)
• 过程诊断: 过程诊断:
– 在程序级监视关键的过程信号 – 使用 S7-PDIAG / ProAgent可简单的指定参数 – CPU可以自动产生消息并提供给S7 HMI 因此维护人员可以很块的诊断出问题所在
SIMATIC S7-400 CPU的参数设置
• 用STEP7 可以对全部S7-400进行软件参数化 可以对全部S7 400进行软件参数化 S7无需跳线/开关设置 校验参数设置数据的合理性 对个别数值单独参数化,如转换时间
• 模块
– 从 I/O 到控制系统有很宽的适用范围 – 从 H-和 F-技术到过程 I/O
• 设计的灵活性
有集中式,分布式,远程等多种设计方式
• SIMATIC 通讯
将工厂/设备连接在一起
• SIMATIC 人机界面
工艺过程/设备状态的窗口
• STEP 7
使组态,编程,文档编制更加容易
SIMATIC S7-400的组成
SIMATIC S7-400 CPU –满足不同性能的要求
CPU
– 性能指标简表 – CPU的作用 – 通讯
SIMATIC S7-400 CPU 一览
CPU CPU CPU CPU 412412-1 413413-1 414414-1 416416-1 指示灯 存储卡 412CPU 412-2DP 414CPU 414-2DP CPU 416-2DP 416-
◆ 4A ◆ 10A/冗余 10A/冗余 ◆ 20A
●
CP： 通讯模块 CP：
◆ 用于PROFIBUS CP443-5 用于PROFIBUS CP443◆ 用于工业以太网 CP443-1 CP443◆ 用于点对点通讯 CP441-1/2 CP441-
●
底板： 底板：
■ 9槽UR2、ER2，18槽UR1、CR1、ER1 UR2、ER2，18槽UR1、CR1、 ■ 冗余的UR2-H 冗余的UR2UR2
– 无槽位限制 – 软件参数化,无需硬件开关跳线
• 耐用
– 无风扇运行 – 模板热插拔
• 强大的通讯能力
– 集成的通讯接口 – 集成的通讯功能和服务用于HMI和诊断 – 可连接电话和internet
• 快速高性能
– 多处理器
SIMATIC S7-400的特点
• CPU
满足不同性能的要求,根据不同的应用场合选择适当的处理器
SIMATIC S7-400 CPU的作用
•
1. 2. 3.
CPU内存分配： 装载存储器：用于储存用户程序，可扩展。 工作存储器：用于运行用户程序，内置。 系统存储器：用于输入/输出变量，中间变 量，数据块，计时器，计数器，块堆栈， 中断堆栈及暂存变量区，可扩展。
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• S7 通讯功能 • 低成本的通讯无需额外的硬件
PROFIBUSDP
S7-300
SIMATIC S7-400的模块介绍
各种类型模块： 各种类型模块：
■ SM I/O模块 I/O模块 ■ IM 接口模块 ■ FM 功能模块
CP： 通讯模块 CP：
◆ 用于PROFIBUS CP443-5 用于PROFIBUS CP443◆ 用于工业以太网 CP443-1 CP443◆ 用于点对点通讯 CP441-1/2 CP441-
CPU运行/停止 选择开关
MPI接口
MPI/Profibus-DP接口
Profibus-DP接口
SIMATIC S7-400 CPU性能指标简表
CPU 412-1 程序/数据存储器 程序 数据存储器 指令 DI/DO AI/AO 指令执行时间 位存储区 定时器/计数器 定时器 计数器 通讯接口 2x48kB 16 K 8K 512 from 0,2µs 4K 256 / 256 MPI/DP PROFIBUS DP 412-2 2x72kB 24 K 414-2 42 K 16K 1K 8K 256 / 256 MPI/DP PROFIBUSDP IFM SS CPU 414-3 128 K 32K 2K from 0,1µs 416-2 265 K 32K 4K from 0,08µs 16K 512 / 512 MPI/DP PROFIBUS DP 2x128kB 2x384KB CPU 416-3 2x2MB *) 660 K 128K 8K from 0,1µs 16K 512 / 512 MPI PROFIBUS DP 2 IFM SS 530 K 64K 2x0,8MB 2x1,6MB CPU 417-4
• 所有S7-400参数化数据存储在CPU中 所有S7-400参数化数据存储在CPU中 S7 参数化数据存储在CPU
更换模块无需重新进行参数化设置 CPU校验S7-400配置和模块设置
SIMATIC S7-400 CPU集成了MPI/PROFIBUS-DP 接口
• MPI/DP 接口 (12 Mbit/s)
西门子控制系统的组成
SIMATIC 控制器 SIMATIC 分布式 分布式I/O
Components 工业控制软件 Components SIMATIC
SIMATIC 人机对话接口 SIMATIC 工业 工业PC SIMATIC 工业控制网络 Components
Components
SIMATIC S7 控制器家族
• 电源模块的特点：
• • • • • •
采用封闭结构的模块设计，安装在底板上。 插入式的AC/DC供电连接。 保护级别：IP20。 两种输出电压：5VDC和24VDC，并公用一个地。 监视两个输出电压，如其中一个发生故障，该 模块输出一个报错信号给CPU。 具有输出短路保护功能。
SIMATIC S7-400的电源模块
SIMATIC S7-400的底板
底板
UR1 UR2 UR2-H CR1 ER1 ER2
槽数
18 9 18 18 18 9
背板总线
I/O总线，通讯总线 I/O总线，通讯总线
应用
CR或 ER
冗余 分段I/O总线，分段通讯总线 系统 分段的 分段I/O总线，通讯总线 CR
有限制的I/O总线 有限制的I/O总线 ER
SIMATIC S7-400的底板
• 背板总线：
1. I/O总线：并行的背板总线，用于作高 速的I/O信号交换。通过I/O总线，各种 I/O模块的过程数据得到实时处理。 2. 通讯总线：串行的背板总线，用于作大 量的并行式I/O信号的高速交换，如各 种通讯、功能模块等与CPU之间的数据 交换。
SIMATIC S7-400的底板
*) expandable up to each 10MB
SIMATIC S7-400 CPU的作用
• CPU的作用：
整个控制系统的核心 储存和运行操作系统程序 储存和运行用户程序 与各种功能模块及I/O模块进行数据交换 进行实时的连续及顺序控制（如PID控制，泵和 电机的启停等用户所需的控制） 6. 完成自诊断，接收各种模块的诊断信息。 1. 2. 3. 4. 5.