S7-400/S7-400H/S7-400F/FH

S7-400

• Мощные программируемые котроллеры для построения систем управления средней и высокой степени сложности.
• Решение практически любых задач управления.
• Широкий спектр модулей и широкая гамма центральных процессоров для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи.
• Высокая гибкость, обеспечиваемая простотой использования систем распределенного ввода-вывода и мощными коммуникационными возможностями.
• Удобство обслуживания, работа с естественным охлаждением.
• Гибкие возможности расширения по мере развития объекта управления, поддержка технологии CiR (Configuration in Run).

S7-400H

• Программируемые контроллеры с резервированной структурой, обеспечивающие высокую надежность функционирования системы управления.
• Для применения в областях, предъявляющих повышенные требования к надежности функционирования системы управления.
• Резервирование всех основных функций.
• Высокий коэффициент готовности системы ввода-вывода, обеспечиваемый применением переключаемых и резервированных конфигураций системы ввода-вывода.
• Возможность использования стандартных конфигураций систем ввода-вывода.
• Горячее резервирование: автоматическое безударное переключение на резервный блок в случае отказа ведущего бока.
• Конфигурации на основе двух стандартных или одной специализированной монтажной стойки.
• Использование резервированных сетей PROFIBUS DP для построения переключаемых конфигураций системы ввода-вывода.

S7-400F/FH

• Системы автоматизации для построения систем противоаварийной защиты (систем ПАЗ).
• При необходимости: использование резервированных структур, повышающих надежность функционирования системы управления.
• Без использования дополнительных работ на монтаж цепей ввода-вывода систем автоматики безопасности: применение высоко надежной связи через PROFIBUS DP с использованием профиля PROFISafe.
• Базируется на использовании компонентов S7-400H и станций распределенного ввода-вывода ET 200M с модулями систем безопасного управления (F-модулями), станций ET 200S PROFIsafe и ET 200eco PROFIsafe.
• Одновременная поддержка функций противоаварийной автоматики и функций стандартного управления.

 

http://www.siemens.com/automation/simatic/ftp/st70/html_76/st70k4_e.pdf

http://www.automation-drives.ru/s7-400 

 

 

 

Область применения

S7-400/S7-400H/S7-400F/FH

S7-400

SIMATIC S7-400 - это мощный программируемый контроллер для решения задач автоматизации средней и высокой степени сложности.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, гибкие возможности расширения, мощные коммуникационные возможности, простая интеграция в распределенные структуры управления, удобная конструкция делают программируемый контроллер SIMATIC S7-400 незаменимым для построения систем средней и высокой степени сложности.

Основные области применения SIMATIC S7-400:

• Автомобильная промышленность (например, сборочные линии).
• Машиностроение. 
• Складское хозяйство. 
• Металлургия. 
• Системы автоматизации зданий. 
• Энергетика. 
• Бумажная промышленность и типографии. 
• Деревообработка. 
• Пищевая промышленность и производство напитков. 
• Системы водоснабжения. 
• Химическая промышленность и нефтехимия. 
• Упаковочные машины. 

Наличие центральных процессоров различной производительности и широкой гаммы сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей позволяет максимально адаптировать контроллер к требованиям решаемых задач.

В любой момент времени системы управления на основе S7-400 могут быть расширены с минимальными затратами на приобретение оборудования и выполнение всего комплекса инженерных работ.

Программируемый контроллер SIMATIC S7-400 имеет универсальное назначение:

• Эксплуатация в промышленных условиях, высокая стойкость к электромагнитным, ударным и вибрационным воздействиям
• "Горячая" замена модулей без отключения питания контроллера.

 

SIMATIC S7-400 отвечает требованиям множества международных и национальных стандартов:

• ГОСТ, DIN, EN, IEC
• Сертификат UL.
• Сертификат CSA.
• FM класс 1, раздел 2; группы A, B, C и D; температурная группа T4 (≤135 °C).
• Морские сертификаты 
  • Российского Регистра Морского Судоходства,
  • American Bureau of Shipping,
  • Bureau Veritas,
  • Des Norske Veritas,
  • Germanischer Lloyd,
  • Lloyds Register of Shipping.
• Сейсмостойкости.

S7-400H

Резервированный контроллер для автоматизации производств, в которых остановка производственного процесса связана с большими материальными потерями.

SIMATIC S7-400H способен продолжать свою работу при появлении одного или нескольких отказов в системе управления и ориентирован на построение систем управления:

• процессами с высокой стоимостью перезапуска из-за отказа контроллера (в основном в перерабатывающей промышленности),
• процессами с высокой стоимостью простоя,
• процессами с высокой стоимостью используемых материалов (например, фармацевтическая промышленность),
• необслуживаемыми процессами, 
• предприятиями с ограниченным количеством обслуживающего персонала.

Данные для заказа

Данные для заказа компонентов систем автоматизации S7-400H можно найти в разделах "S7-400/S7-400H/S7-400F/FH".

S7-400F/FH

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400F/FH предназначены для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. При появлении нештатных ситуаций такие системы выполняют перевод части или всего защищаемого оборудования в безопасные состояния, обеспечивая надежную защиту обслуживающего персонала и окружающей природной среды. Контроллеры выпускаются в двух базовых вариантах:

• S7-400F: Обычная система противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. При срабатывании защитных устройств обеспечивает перевод технологического оборудования в безопасные состояния и остановку процесса.
• S7-400FH: Резервированная система противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. При обнаружении ошибок в работе системы автоматизации включает резервные секции и продолжает управление процессом производства. При срабатывании защитных устройств обеспечивает перевод технологического оборудования в безопасные состояния и остановку процесса.

Наряду с задачами противоаварийной защиты и обеспечения безопасности, программируемые контроллеры S7-400F/FH способны решать и стандартные задачи управления. В системе ввода-вывода этих контроллеров допускается использовать смешанный состав модулей стандартного назначения, F- и PROFIsafe модулей. Программирование и конфигурирование всей системы выполняется с использованием одного и того же набора инструментальных средств.

 

Дизайн

S7-400/S7-400H/S7-400F/FH

SIMATIC S7-400 выпускается в нескольких версиях:

• S7-400: Универсальный модульный программируемый контроллер для решения задач автоматизации средней и высокой степени сложности, работающий с естественным охлаждением.
• S7-400H: Резервированный программируемый контроллер для построения систем автоматизации повышенной надежности.
• S7-400F/FH: Обычные и резервированные контроллеры для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности.

S7-400

Программируемые контроллеры S7-400 имеют модульную конструкцию. Они могут комплектоваться широким набором модулей различного назначения, которые используются в любых сочетаниях друг с другом.

Система включает в свой состав:

• Модули блоков питания (PS): для подключения SIMATIC S7-400 к сети переменного тока напряжением ~120/230 В или к сети постоянного тока напряжением =24 В.
• Модули центральных процессоров (CPU): Контроллер может комплектоваться центральными процессорами различной производительности. Все CPU оснащены встроенными интерфейсами PROFIBUS DP. Некоторые типы процессоров дополнительно оснащены встроенным интерфейсом PROFINET. К одному интерфейсу PROFIBUS допускается подключать до 125 ведомых устройств PROFIBUS DP. К одному интерфейсу PROFINET может быть подключено до 256 приборов ввода-вывода. Все CPU SIMATIC S7-400 способны обслуживать исключительно большие конфигурации контроллера. Для увеличения производительности в базовую стойку контроллера допускается установка до 4 центральных процессоров.
• Сигнальные модули (SM) для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.
• Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к промышленным сетям и установки PtP соединений.
• Функциональные модули (FM): Для решения задач скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и т.д.

При необходимости в составе системы могут использоваться:

• Интерфейсные модули (IM): для подключения к одной базовой стойке S7-400 до 21 стойки расширения.
• Модули SIMATIC S5: S7-400 способен обращаться к модулям ввода-вывода SIMATIC S5, установленным в монтажных стойках SIMATIC S5-115U/-135U/-155U. Модули IP и WF могут устанавливаться как в стойки расширения SIMATIC S5, так и в базовую стойку контроллера S7-400 с использованием специальных адаптеров.

Расширение 

Для размещения большого количества модулей базовая стойка контроллера S7-400 может быть дополнена необходимым количеством стоек расширения:

• Стойки расширения: К одной базовой стойке контроллера S7-400 может быть подключено до 21 стойки расширения.
• Интерфейсные модули (IM): Базовая стойка и стойки расширения обмениваются данными через передающие и приемные интерфейсные модули. Передающие интерфейсные модули устанавливаются в базовую стойку контроллера. К ним подключается один или несколько последовательно включенных приемных интерфейсных модулей, размещенных в стойках расширения. В базовую стойку допускается устанавливать до 6 интерфейсных модулей, из которых не более двух интерфейсных модулей с поддержкой цепи питания =5 В. В каждую стойку расширения устанавливается только один приемный интерфейсный модуль. Каждый передающий оснащен двумя интерфейсами для подключения линий расширения. К одному интерфейсу передающего модуля может быть подключено до 4 стоек расширения со своими блоками питания или одна стойка расширения, получающая питание =5 В от базовой стойки контроллера и не имеющая собственного блока питания.
• Фиксированные места для блоков питания: Блоки питания S7-400 должны устанавливаться в крайние левые слоты базовой стойки или стойки расширения.
• Ограничения на обмен данными через C шину: Через внутреннюю C шину может выполняться обмен данными между базовой стойкой контроллера и не более, чем 6 стойками расширения (EU 1 ... EU 6).
• Централизованное расширение: Рекомендуется для небольших конфигураций с размещением базовой стойки и стоек расширения на небольших удалениях друг от друга. Питание модулей стойки расширения может выполняться от собственного блока питания или через передающий интерфейсный модуль базовой стойки.
  • Максимальная длина линии связи между базовой стойкой и последней стойкой расширения может составлять: 1.5 м с поддержкой цепи питания =5 В, 3 м без поддержки цепи питания =5 В.
• Удаленные стойки расширения: Рекомендуется для конфигураций контроллера, в которых расстояние между базовой стойкой контроллера и его стойками расширения достигает несколько сот метров.
  • максимальная длина линии связи между базовой стойкой и последней стойкой расширения в линии может достигать: 100 м для стоек расширения S7-400, 600 м для стоек расширения S5.
• Замечание  для подключения к S7-400 стоек расширения S5: В базовую стойку S7-400 устанавливается интерфейсный модуль IM 463-2. В стойках расширения S5 устанавливается интерфейсный модуль IM 314. К S7-400 допускается подключение следующих типов стоек расширения S5:
  • EG 183U
  • EG 185U
  • EG 186 U
  • ER 701-2
  • ER 701-3
• Система распределенного ввода-вывода на основе ET 200: Рекомендуется для систем управления с размещением ее компонентов на больших площадях и больших удалениях друг от друга. Системы распределенного ввода-вывода на основе сети PROFIBUS DP позволяют подключать к одному интерфейсу центрального процессора до 125 ведомых DP устройств. При использовании стеклянного оптического кабеля расстояние между базовой стойкой контроллера и последней станцией PROFIBUS DP в линии может достигать 23 км.

Интерфейсные модули	Максимальная длина линии связи
IM 460-1 и IM 461-1	1.5 м, питание модулей стойки расширения от базовой стойки контроллера
IM 460-0 и IM 461-0	5 м
IM 460-3 и IM 461-3	102.25 м

Промышленная связь 

SIMATIC S7-400 поддерживает множество вариантов организации промышленной связи:

• Комбинированный интерфейс MPI/DP с поддержкой функций ведущего DP устройства, встроенный в каждый центральный процессор: Для одновременного подключения компьютеров/ программаторов, приборов и систем человеко-машинного интерфейса, программируемыми контроллерами S7-200, S7-300 и S7-400.
• Дополнительные интерфейсы PROFIBUS DP, встроенные в целый ряд CPU, для рентабельного подключения к системам распределенного ввода-вывода. Например, со станциями ET 200.
• Встроенный интерфейс PROFINET в целом ряде центральных процессоров для подключения к системе распределенного ввода-вывода, а также обмена данными с другими контроллерами или компьютерами.
• Коммуникационные процессоры для подключения к сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet.
• Коммуникационные процессоры для установки PtP соединений.

Связь с процессом через PROFIBUS DP

Для выполнения функций ведущего DP устройства  SIMATIC S7-400 может подключаться к сети PROFIBUS DP через встроенные интерфейсы центральных процессоров или через коммуникационный процессор CP 443-4 Extended.

Функции ведомых DP устройств способны выполнять:

• Станции ET 200
• Приборы полевого уровня. 
• Программируемые контроллеры S7-200 и S7-300.
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400, подключенные к сети через коммуникационный процессор CP 443-5 Extended.

Обмен данными через MPI

Интерфейс MPI встроен во все типы CPU программируемого контроллера SIMATIC S7-400.

Он находит применение:

• для программирования и настройки параметров контроллера;
• для построения простейших сетевых структур, объединяющих до 32 сетевых узлов;
• для организации обмена данными:
  • с компьютерами/ программаторами;
  • с приборами и системами человеко-машинного интерфейса;
  • с программируемыми контроллерами S7-200 (только сервер),
  • с программируемыми контроллерами S7-300,
  • с программируемыми контроллерами S7-400.
• для установки коммуникационных соединений:
  • с сетевыми узлами MPI,
  • с модулями, подключенными к внутренней C шине S7-300/ S7-400 (например, с коммуникационными процессорами),
  • с сетевыми узлами, подключенными через коммуникационные процессоры (например, с узлами Industrial Ethernet через коммуникационный процессор и C шину контроллера),
  • один контроллер S7-400 способен выполнять одновременную поддержку до 64 соединений. 
• для обмена данными через внутреннюю C шину:коммуникационные и функциональные модули с интерфейсом подключения к внутренней C шине могут адресоваться через встроенный интерфейс MPI или PROFIBUS DP центрального процессора. Это позволяет выполнять непосредственный доступ с программатора к приборам, подключенным к C шине. Через внутреннюю C шину контроллера можно получать доступ к модулям до 6 стоек расширения.
• производительность MPI:
  • подключение до 32 MPI узлов,
  • скорость обмена данными до 12 Мбит/с.
• гибкие варианты монтажа: Для монтажа сетей MPI могут использоваться сетевые кабели, соединители и повторители RS 485 из спектра сетевых компонентов для PROFIBUS.Например, за счет последовательного соединения до 9 повторителей RS 485 расстояние между двумя соседними узлами MPI может быть существенно увеличено.
• ведущее DP устройство: Интерфейс MPI центрального процессора S7-400 может настраиваться на работу в режиме ведущего DP устройства. К этому интерфейсу можно подключить до 32 ведомых DP устройств со скоростью обмена данными до 12 Мбит/с. Через этот же интерфейс могут подключаться приборы и системы человеко-машинного интерфейса, выполняться операции программирования, конфигурирования и диагностики контроллера.

Обмен данными через PtP соединения

Высокопроизводительные непосредственные (PtP - Point-to-Point) могут устанавливаться через коммуникационный процессор CP 441.

• PtP соединения могут устанавливаться:
  • с офисными или промышленными компьютерами, 
  • с программируемыми контроллерами SIMATIC S5/S7,
  • с контроллерами других производителей,
  • со сканерами, считывателями кодов, системами идентификации,
  • с системами управления роботами,
  • с принтерами. 
• Типы интерфейсов: CP 441 может комплектоваться съемными модулями последовательных интерфейсов следующих типов:
  • 20 мА токовая петля (TTY),
  • RS 232C (V.24),
  • RS 422/485.

Обмен данными через CP (PROFIBUS или Industrial Ethernet)

SIMATIC S7-400 может подключаться к сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet через коммуникационные процессоры CP 443-x.

Обмен данными может поддерживаться:

• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-200 (через PROFIBUS),
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300,
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-400,
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S5-115U/H, S5-135U, S5-155U/H,
• с программаторами 
• с промышленными и офисными компьютерами, 
• с приборами и системами человеко-машинного интерфейса,
• с системами цифрового управления,
• с системами управления роботами,
• с приводами,
• с приборами других производителей.

S7-400H

SIMATIC S7-400H состоит из следующих компонентов:

• 2 базовых блока: На двух монтажных стойках UR1/UR2 или на одной монтажной стойке UR2-H с двумя изолированными сегментами внутренней шины.
• 2 синхронизирующих модуля на центральный процессор для соединения базовых блоков оптическими кабелями.
• 1 центральный процессор CPU 412-3H, CPU 414-4H или CPU 417-4H на базовый блок.
• Модули ввода-вывода S7-400.
• Стойки расширения UR1/UR2/ER1/ER2 и/ или станции ET 200M со своими наборами модулей ввода-вывода.

Резервирование всех основных функций на уровне операционной системы центральных процессоров.

Контроллеры способны обслуживать односторонние и переключаемые конфигурации системы ввода-вывода.

Односторонние конфигурации ввода/ вывода

В односторонней конфигурации доступ к модулям ввода/ вывода имеет только один базовый блок контроллера. Модули ввода/ вывода могут устанавливаться:

• в один из базовых блоков контроллера и/ или 
• в стойки расширения и/ или станции ET 200 односторонней системы ввода/ вывода. 

Информация, считываемая через один канал, становится доступной центральным процессорам обоих базовых блоков. В случае отказа центрального процессора, обслуживающего одностороннюю систему ввода/ вывода, или нарушении связи с этой системой  доступ к соответствующим модулям ввода/ вывода становится невозможным.

Односторонние конфигурации ввода/ вывода находят применение для обслуживания:

• Отдельных частей предприятия, не предъявляющих повышенных требований к надежности системы управления.
• Резервированных входов/ выходов, поддерживаемых программой пользователя. В этом случае система ввода-вывода должна иметь симметричную конфигурацию.

Переключаемые конфигурации ввода/ вывода

В переключаемой конфигурации модули ввода/ вывода подключаются к базовым блокам контроллера через резервированную сеть PROFIBUS DP. Модули ввода/ вывода устанавливаются в станции ET 200M/ ET 200iSP, подключаемы к обеим линиям резервированной сети PROFIBUS DP.

Резервирование каналов ввода/ вывода

Резервирование каналов ввода/ вывода поддерживается H-CPU с операционной системой от V3.1 и выше.

Для резервирования каналов ввода/ вывода отдельные сигнальные модули конфигурируются как резервированные пары модулей. При использовании рекомендованных в руководстве по S7-400H сигнальных модулей обслуживание резервированной системы ввода-вывода поддерживается на уровне операционной системы центральных процессоров. Обслуживание резервированных каналов ввода-вывода на базе других сигнальных модулей должно поддерживаться программой пользователя.

Возможные конфигурации

Резервированные модули ввода/ вывода могут устанавливаться:

• в станции ET 200M односторонних систем ввода/ вывода,
• в станции ET 200M переключаемых систем ввода/ вывода.

Состав модулей

Модули, образующие резервированную пару, должны иметь одинаковый тип и конструкцию. Они могут устанавливаться в монтажные стойки контроллера и/ или в станции ET 200M. Порядок размещения резервированных модулей в монтажных стойках контроллера/ станции ET 200M. Для повышения надежности функционирования системы распределенного ввода/ вывода сигнальные модули резервированной пары рекомендуется размещать в разных станциях ET 200M. Рекомендуемый состав сигнальных модулей для построения резервированных каналов ввода/ вывода можно найти в руководстве по S7-400H.

Резервирование функциональных модулей и коммуникационных процессоров

Для резервирования функциональных модулей (FM) и коммуникационных процессоров (CP) могут использоваться две конфигурации:

• Переключаемая резервированная конфигурация: Резервированные модули FM/CP устанавливаются в две отдельные или в одну переключаемую станцию ET 200M.
• Двухканальная переключаемая конфигурация: Модули FM/CP устанавливаются в оба базовых блока или в две стойки расширения, подключенные к разным базовым блокам.

Поддержка резервированных структур ввода/ вывода обеспечивается двумя способами:

• На уровне программы пользователя: В программе пользователя выделяется активный модуль FM/ CP сбой в работе которого должен вызывать переключение на резервный модуль. Технология программирования аналогична разработке программы стандартного CPU S7-400, работающего с резервированными модулями FM/ CP.
• На уровне операционной системы H-CPU. Резервированная работа коммуникационных процессоров CP 443-1 поддерживается операционной системой H-CPU.

S7-400F/FH

В зависимости от конкретных требований системы противоаварийной защиты и обеспечения безопасности S7-400F/FH могут иметь различные конфигурации:

Одноканальные односторонние конфигурации ввода/ вывода для S7-400F

Поддержка функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Отсутствие резервированных CPU. Необходимый набор компонентов:

• Один центральный процессор CPU 412-3H/CPU 414-4H/ CPU 417-4H с F-Runtime лицензией.
• Одна линия PROFIBUS DP.
• Станции ET 200M, по одному интерфейсному модулю IM 153-2 на станцию.
• F модули ввода/ вывода.

В случае отказа доступ к входам и выходам становится невозможным. F-модули ввода/ вывода переходят в пассивные состояния.

Одноканальные переключаемые конфигурации ввода/ вывода для S7-400FH

Поддержка функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Резервирование на уровне CPU. Необходимый набор компонентов:

• Два центральных процессора CPU 412-3H/ CPU 414-4H/ CPU 417-4H с F-Runtime лицензией.
• Две линии PROFIBUS DP.
• Станции ET 200M, по два интерфейсных модуля IM 153-2 на станцию.
• F модули ввода/ вывода.

В случае отказа CPU, интерфейсного модуля IM 153-2 или линии PROFIBUS DP система остается в работоспособном состоянии. В случае отказа сигнального модуля или станции ET 200M доступ к каналам ввода/ вывода прекращается. F модули переходят в пассивные состояния.

Резервированные переключаемые конфигурации ввода/ вывода для S7-400FH

Поддержка функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Резервирование на уровне CPU и системы ввода/ вывода. Необходимый набор компонентов:

• Два центральных процессора CPU 412-3H/ CPU 414-4H/ CPU 417-4H с F-Runtime лицензией.
• Две линии PROFIBUS DP.
• Станции ET 200M, по два интерфейсных модуля IM 153-2 на станцию.
• Резервированные F модули ввода/ вывода.

В случае отказа CPU, интерфейсного модуля IM 153-2, линии PROFIBUS DP, F-модуля или станции ET 200M система остается работоспособной.

В системах автоматизации S7-400F/FH могут использоваться и модули ввода/ вывода стандартного назначения. Стандартные и F модули не должны устанавливаться в одну станцию ET 200M.

Промышленная связь

Стандартный т PROFIsafe обмен данными между программируемым контроллером и станциями ET 200M выполняется через сеть PROFIBUS DP. Для надежного обмена данными между компонентами распределенной системы противоаварийной защиты и обеспечения безопасности через PROFIBUS разработан специальный профиль PROFIsafe. Дополнительных аппаратных компонентов для построения такой системы не требуется. Необходимое программное обеспечение интегрировано в аппаратные компоненты или загружается в CPU в виде сертифицированного программного блока.

Класс безопасности с изолирующим модулем

Применение изолирующего модуля в станциях ET 200M позволяет:

• Выполнять непосредственное подключение ET 200M к электрическим каналам связи PROFIBUS DP. Применение оптических каналов связи становится ненужным.
• Использовать в ET 200M интерфейсные модули IM 153-x любых модификаций.
• Использовать в ET 200M смешанный состав стандартных и F модулей.

В системах обеспечения безопасности до уровня SIL 2 изолирующий модуль не нужен.

 

Функции

S7-400/S7-400H/S7-400F/FH

S7-400

Основные особенности поддержки пользователя на этапах программирования, выполнения пуско-наладочных работ и обслуживания программируемых контроллеров S7-400:

• Скоростное выполнение инструкций.
• Удобная настройка параметров 
• Человеко-машинный интерфейс: Удобные OCM службы, интегрированные в операционную систему центральных процессоров S7-400.
• Диагностические функции и самодиагностика: Интеллектуальная диагностическая система центральных процессоров выполняет непрерывный мониторинг функционирования системы, регистрирует ошибки и специфичные системные события.
• Парольная защита.
• Переключатель выбора режимов работы.
• Системные функции.

SIMATIC S7-400 соответствует требованиям целого ряда международных и национальных стандартов:

• ГОСТ, DIN, EN, IEC.
• Сертификат UL.
• Сертификат CSA.
• FM класс 1, раздел 2; группы A, B, C и D; температурная группа T4 (≤135 °C).
• Морские сертификаты: 
  • Российского Регистра Морского Судоходства,
  • American Bureau of Shipping,
  • Bureau Veritas,
  • Des Norske Veritas,
  • Germanischer Lloyd,
  • Lloyds Register of Shipping,
• Допустимый диапазон температур 0° ... 60 °C.
• Сейсмостойкость 

Конструкция 

Программируемый контроллер S7-400 имеет модульную конструкцию с произвольным порядком размещения модулей в монтажных стойках. Он способен работать с естественным охлаждением и обеспечивает поддержку "горячей" замены модулей во время работы.

S7-400 отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

• Простая установка модулей.
• Внутренняя шина, встроенная в монтажные стойки.
• Простая и безошибочная замена модулей, обеспечиваемая применением технологии механического кодирования фронтальных соединителей.
• Проверенная временем технология соединений.
• TOP Connect: Модульная система соединений для ускорения монтажа шкафов управления.
• Одинаковая монтажная глубина всех модулей.
• Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках контроллера.

Промышленная связь 

Центральные и коммуникационные процессоры S7-400 способны поддерживать следующие виды связи:

• Связь с процессом;для циклического обмена данными с компонентами систем распределенного ввода-вывода на основе сетей AS-Interface, PROFIBUS DP и PROFINET.
• Обмен данными;для обмена данными между системами автоматизации, компьютерами, программаторами и HMI станциями. Обмен данными может выполняться циклически или запускаться из программы пользователя путем вызова программных блоков при появлении соответствующих событий.

Обмен данными

SIMATIC S7-400 обеспечивает поддержку различных механизмов обмена данными:

• Циклический обмен пакетами глобальных данных между сетевыми центральными процессорами.
• Событийно управляемый обмен данными с использованием коммуникационных функций.

Обмен данными может выполняться через сети MPI, PROFIBUS или PROFINET.

Обмен глобальными данными  

В сети MPI центральные процессоры S7-400 способны выполнять циклический обмен пакетами глобальных данных (до 16 пакетов глобальных данных, до 64 байт на пакет за цикл). Этот механизм позволяет одному CPU получать доступ к данным, бита памяти, области отображения процесса другого CPU. Если в сети присутствует хотя бы один контроллер S7-300, то размер пакета глобальных данных ограничивается 22 байтами. Обмен глобальными данными поддерживается только в сети MPI. Конфигурирование системы связи выполняется с помощью таблицы глобальных данных пакета STEP 7. В монтажных стойках CR2 с сегментированной внутренней шиной два центральных процессора могут обмениваться пакетами глобальных данных через внутреннюю C шину.

Коммуникационные функции  

Обмен данными с программируемыми контроллерами S7/C7 может поддерживаться программными блоками, интегрированными в операционную систему центральных процессоров.

Эти блоки позволяют использовать для обмена данными:

• Базовые функции S7 связи в сетях MPI и PROFIBUS.
• Функции S7 связи в сетях MPI, PROFIBUS и PROFINET/Industrial Ethernet, а также при обмене данными через C шину контроллера.

Обмен данными с программируемыми контроллерами S5 и контроллерами других производителей поддерживается на уровне загружаемых программных блоков.

Эти блоки позволяют использовать для обмена данными:

• Функции S5-совместимой связи в сетях PROFIBUS и Industrial Ethernet.
• Стандартные функции связи (обмен данными с контроллерами других производителей) в сетях PROFIBUS и Industrial Ethernet.

Для использования коммуникационных функций должны устанавливаться коммуникационные соединения.

Интеграция в мир информационных технологий (IT)

Коммуникационный процессор CP 443-1 Advanced позволяет легко интегрировать S7-400 в мир IT технологий. Он обеспечивает поддержку:

• Собственных  Web страниц, разработанных с помощью любых инструментальных средств HTML. Переменные контроллера S7-400 легко совмещаются с HTML объектами.
• Мониторинга S7-400 через Web страницы с использованием стандартного Web браузера.
• Рассылки e-mail сообщений из программы пользователя путем вызова FC.
• Дистанционного программирования S7-400 через WAN на основе TCP/IP или через телефонную сеть (например, ISDN).

Центральные процессоры S7-400 с встроенным интерфейсом PROFINET оснащены встроенным Web сервером, через который можно получать доступ к чтению данных контроллера с помощью стандартного Web браузера. Это позволяет:

• Получать общую информацию о CPU. 
• Просматривать содержимое буфера диагностических сообщений.
• Просматривать таблицу переменных.
• Получать состояния тегов
• Получать информацию о состоянии модулей. 
• Просматривать сообщения. 
• Получать информацию о сети Industrial Ethernet.
• Просматривать топологию сетевых узлов PROFINET.

Изохронный режим 

Изохронный режим позволяет синхронизировать

• процессы сбора данных в системе распределенного ввода/ вывода,
• процессы передачи данных через сеть PROFIBUS и
• выполнение программы контроллера.

с целью получения постоянного времени цикла сети PROFIBUS.

Получение входных сигналов и вывод выходных сигналов производится через одинаковые интервалы времени. Одновременно формируются консистентные частичные изображения процесса.

Постоянное время цикла сети PROFIBUS в сочетании с синхронной обработкой сигналов системы распределенного ввода/ вывода позволяют получать прецизионную повторяемость и получение строго определенных времен реакции контроллера на появление различных событий.

Широкий спектр компонентов, поддерживающих изохронный режим, позволяет создавать высокоточные распределенные системы управления перемещением, информационно-измерительные системы, системы скоростного управления и т.д.

В распределенных системах управления контроллер SIMATIC S7-400 может использоваться теперь для построения систем скоростной обработки данных, обеспечивающих получение максимальной точности и повторяемости результатов. Такие системы позволяют увеличивать объемы выпускаемой продукции с получением оптимального уровня ее качества.

Изменение аппаратной конфигурации во время работы (Configuration in RUN, CiR)

Программируемый контроллер SIMATIC S7-400 позволяет вносить изменения в аппаратную конфигурацию работающей системы управления. Технология CiR позволяет:

• добавлять ведомые устройства в системы распределенного ввода/ вывода на основе сетей PROFIBUS DP или PROFIBUS PA,
• добавлять новые или изменять параметры настройки имеющихся модулей станций ET 200M.

Технология CiR снижает затраты на развитие существующих или поэтапный ввод в эксплуатацию новых предприятий.

Диагностика и мониторинг модулей

Многие модули программируемого контроллера SIMATIC S7-300 обеспечивают поддержку широкого набора функций, существенно упрощающих эксплуатацию системы управления. Эти функции позволяют выполнять:

• Мониторинг процесса сбора сигналов (диагностика).
• Мониторинг значений сигналов процесса (аппаратные прерывания).

Диагностика

Диагностика может использоваться на этапах получения и распознавания (для дискретных модулей) или аналоговой обработки сигналов (для аналоговых модулей) исправно работающих модулей. При появлении ошибок модули способны формировать соответствующие диагностические сообщения, которые можно разделить на настраиваемые и не настраиваемые:

• Настраиваемые диагностические сообщения:Передаются только в случае наличия разрешения на передачу в параметрах настройки.
• Не настраиваемые сообщения:Передаются в любом случае, независимо от параметров настройки.

Если диагностическое сообщение активировано (например, "No sensor supply”), то модуль формирует диагностическое прерывание (для настраиваемых диагностических сообщений прерывание формируется в соответствии с выполненными настройками). Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя или задач более низкого приоритета и выполняет обработку соответствующего прерывания (OB 82).

Набор формируемых диагностических сообщений зависит от типа модуля:

Модули ввода/вывода дискретных сигналов
Диагностическое сообщение	Возможные причины появления ошибок
No sensor supply (отсутствует напряжение питания датчика)	Перегрузка в цепи питания датчика  Короткое замыкание цепи питания на шину M
No external auxiliary voltage (отсутствует внешнее вспомогательное напряжение)	На модуле отсутствует напряжение питания L+
No internal auxiliary voltage (отсутствует внутреннее вспомогательное напряжение)	На модуле отсутствует напряжение питания L+ Перегорел внутренний предохранитель
Fuse blown (перегорел предохранитель)	Перегорел внутренний предохранитель
Incorrect parameters in module (ошибочные параметры настройки модуля)	В модуль загружены ошибочные параметры настройки
Time monitoring addressed (срабатывание сторожевого таймера)	Периодическое воздействие сильных электромагнитных помех  Неисправность модуля
EPROM fault (отказ EPROM)	Периодическое воздействие сильных электромагнитных помех Неисправность модуля
RAM fault (отказ RAM)	Периодическое воздействие сильных электромагнитных помех Неисправность модуля
Hardware interrupt lost (потеря аппаратного прерывания)	Аппаратные прерывания следуют с такой частотой, что CPU не успевает их обрабатывать

Модули ввода аналоговых сигналов
Диагностическое сообщение	Возможные причины появления ошибок
No external load voltage (отсутствует внешнее напряжение питания)	На модуле отсутствует напряжение питания L+
Configuring/parameterization errors (ошибки конфигурирования/ настройки)	В модуль загружены ошибочные параметры настройки
Common mode error (недопустимое значение синфазного сигнала)	Напряжение UCM между точками M- и MANA слишком велико
Wirebreak (обрыв цепи)	Слишком высокое сопротивление цепи подключения датчика  Обрыв линии между модулем и датчиком  Канал не скоммутирован (разомкнут)
Measuring range low limit violated (значение параметра ушло за нижнюю границу диапазона)	Возможные причины:  Диапазоны 4 ... 20 мА, 1 ... 5 В:неправильная полярность подключения датчика;неправильный выбор предела измерения  Другие диапазоны:неправильный выбор предела измерения
Measuring range high limit violated (значение параметра ушло за верхнюю границу диапазона)	Значение параметра ушло за верхнюю границу диапазона

Модули вывода аналоговых сигналов
Диагностическое сообщение	Возможные причины появления ошибок
No external load voltage (отсутствует внешнее напряжение питания)	На модуле отсутствует напряжение питания L+
Configuring/parameterization errors (ошибки конфигурирования/ настройки)	В модуль загружены ошибочные параметры настройки
Short-circuit to M (короткое замыкание на шину М)	Перегрузка выхода  Короткое замыкание цепи QV на шину MANA
Wirebreak (обрыв цепи)	Слишком большое сопротивление цепи подключения исполнительного устройства  Обрыв линии между модулем и исполнительным устройством  Канал не используется (разомкнут)

Аппаратные прерывания

Мониторинг значений входных сигналов и формирование сигналов аппаратных прерываний позволяет существенно снижать время реакции контроллера на появление различных событий.

• Модули ввода дискретных сигналов: В зависимости от параметров настройки модуль способен формировать сигналы аппаратных прерываний по нарастающему, спадающему или по обоим фронтам входного дискретного сигнала. Сигналы аппаратных прерываний могут формироваться для каждой группы входов. По этому сигналу центральный процессор прекращает выполнение программы пользователя и задач более низкого приоритета и переходит к обработке сигнала аппаратного прерывания (OB 40). Сигнальный модуль способен сохранять одно прерывание на канал.
• Модули ввода аналоговых сигналов: Параметры настройки модулей ввода аналоговых сигналов определяют вид измеряемой величины, а также верхний и нижний предел рабочего диапазона. Текущие результаты аналого-цифрового преобразования сравниваются с допустимыми пределами изменения сигнала. При выходе измеряемого параметра за допустимые пределы операции сравнения прекращаются и  модуль формирует сигнал аппаратного прерывания. По этому сигналу центральный процессор прекращает выполнение программы пользователя и задач более низкого приоритета и переходит к обработке сигнала аппаратного прерывания (OB 40).

S7-400H

Промышленная связь 

Работа S7-400H в системах промышленной связи характеризуется следующими показателями:

• Повышенная надежность: В случае возникновения отказа связь может поддерживаться через резервные соединения. Таких соединений может быть до 4. Необходимые переключения выполняются без вмешательства пользователя.
• Удобство использования;Высокая надежность системы связи является прозрачной для пользователя. Программы для стандартных вариантов связи могут быть использованы без всяких изменений в резервированной системе. Функции резервированных каналов связи должны быть определены только на этапе настройки параметров.

S7-400H способен поддерживать обмен данными с другими контроллерами S7-400H, стандартными системами автоматизации, обычными или резервированными компьютерными станциями. Для обмена данными между S7-400H и резервированной компьютерной станции программное обеспечение последней должно быть дополнено пакетом Redconnect.

В зависимости от требований, предъявляемых к системе связи, обмен данными может производиться:

• Через обычную или резервированную сеть.
• Через сеть с магистральной или кольцевой топологией.

Режимы работы

Весь набор дополнительных функций S7-400H поддерживается на уровне операционной системы центральных процессоров CPU 417-4H, CPU 414-4H и CPU 412-3H:

• Обмен данными. 
• Формирование реакций на ошибки.
• Синхронизация субблоков контроллера.
• Самодиагностика. 

Принципы резервирования 

Основным принципом построения резервированного контроллера S7-400H является принцип "горячего" резервирования с поддержкой безударного автоматического переключения на резервный блок в случае отказа ведущего блока. При отсутствии отказов оба базовых блока контроллера находятся в активном состоянии. В случае возникновения отказа все функции управления принимает на себя исправный базовый блок контроллера.

Для гарантированного безударного включения резерва между базовыми блоками контроллера выполнено оптическое синхронизирующее соединение.

Это позволяет обоим базовым блокам работать:

• с одной и той же программой пользователя, 
• с одними и теми же блоками данных, 
• с одним и тем же содержимым области отображения процесса, 
• с одними и теми же внутренними данными (таймерами, счетчиками, битами памяти и т.д.).

В силу сказанного оба базовых блока контроллера постоянно находятся в одинаковых состояниях и готовы продолжать управление процессом при появлении ошибок в работе системы.

Применительно к резервированной системе ввода/ вывода это означает следующее:

• Во время нормальной работы все модули резервированных пар находятся в активном состоянии. Поступающие входные сигналы сравниваются между собой и передаются в программу для дальнейшей обработки. Сформированные управляющие воздействия выводятся на исполнительные устройства через резервированные пары модулей вывода.
• В случае появления отказа обращение к отказавшему модулю прекращается, формируется сообщение об ошибке, связь с процессом поддерживается через исправный модуль резервированной пары. После замены неисправного модуля центральные процессоры начинают обращаться к обоим модулям резервированной пары.

Синхронизация 

Для безударного включения резерва оба базовых блока контроллера должны работать синхронно.

В S7-400H поддерживается механизм событийной синхронизации базовых блоков.

С этой целью операции синхронизации выполняются в моменты:

• прямого доступа к входам/ выходам,
• появления прерываний и аварийных сообщений,
• обновления пользовательских времен, 
• модификации данных коммуникационными функциями.

Операции синхронизации поддерживаются операционной системой центральных процессоров, выполняются автоматически и не требуют программирования пользователем.

Самодиагностика 

S7-400H поддерживает широкий спектр функций самодиагностики. Диагностике подвергается:

• Синхронизирующая связь между базовыми блоками контроллера.
• Центральные процессоры.
• Микропроцессоры и специализированные интегральные микросхемы.
• Память.

О любой выявленной проблеме формируется отчет.

Самодиагностика во время запуска  

Во время запуска после включения питания все функции самодиагностики выполняются в полном объеме.

Самодиагностика во время работы  

Во время работы в каждом цикле выполнения программы выполняется только часть функций самодиагностики. Полный комплекс функций самодиагностики выполняется за несколько циклов программы. Это позволяет снизить времена циклов выполнения программы.

Конфигурирование и программирование

S7-400H программируется по аналогии с контроллерами S7-400. В программе могут использоваться все функции STEP 7.

Инструментальные средства работы с S7-400H включены в комплект поставки STEP 7 от V5.3 и выше.

Конфигурирование модулей ввода/вывода

В процессе конфигурирования аппаратуры пользователь должен задать резервированные пары модулей. Для этого должны использоваться модули, поддерживающие операции резервирования. В ходе конфигурирования указывается основной и резервный модуль. В программе пользователя используется только наименьший адрес резервированной пары модулей. Адрес второго модуля остается скрытым для пользователя. Написание программы для обычных и резервированных каналов ввода/ вывода становится абсолютно одинаковым. Единственным отличием для обычных каналов ввода/ вывода является использование двух библиотечных блоков (RED_IN и RED_OUT). Первый должен вызываться в начале, второй - в конце программы пользователя.

Библиотека необходимых функциональных блоков интегрирована в STEP 7 от V5.3 и выше.

S7-400F/FH

S7-400F/FH находят применение для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности, отвечающих требованиям:

• Классов безопасности AK 1 ... AK 6 по DIN V 19250/DIN V VDE 0801.
• Уровней безопасности SIL 1 ... SIL 3 по IEC 61508.
• Категорий безопасности 1 ... 4 по EN 954-1.

Режимы работы

Функции обеспечения безопасности S7-400F/FH распределены между F секцией программы центрального процессора и F/ PROFIsafe модулями системы ввода/ вывода.

Сигнальные модули выполняют мониторинг входных и выходных сигналов, проверяют их на соответствие друг другу, используют для проверки работоспособности испытательные сигналы.

Центральный процессор проверяет правильность функционирования системы, выполняя функции самодиагностики, проверкой результатов выполнения команд, логики и хронологии выполнения программы. Дополнительно он проверяет работоспособность системы ввода/ вывода путем посылки тестовых сигналов.

При обнаружении ошибок в работе системы все оборудование переводится в безопасные состояния.

F-Runtime лицензия

F-Runtime лицензия должна загружаться в центральные процессоры S7-400F/FH. Для каждого контроллера S7-400F/FH нужна одна такая лицензия.

Программирование

S7-400F/FH программируются теми же способами, что и другие системы SIMATIC S7. Для программирования стандартных задач управления могут использоваться все возможности пакета STEP 7.

Опциональный пакет S7 F Systems

Опциональный пакет "S7 F Systems" необходим для программирования функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности (разработки F секции программы). Пакет содержит библиотеку функций и функциональных блоков для F секции программы. Для разработки F секции программы на компьютере/ программаторе должны быть установлены:

• STEP 7 от V5.1
• CFC от V5.23
• S7-SCL от V5.1 SP 1
• S7 H Systems V5.1 (опция для S7-400FH)

Разработка F секции программы выполняется на языке CFC с использованием программых блоков пакета S7 F Systems. Использование языка CFC позволяет заменить трудоемкие операции классического программирования удобными и наглядными операциями графического проектирования системы противоаварийной защиты и обеспечения безопасности.

 

Технические данные

S7-400/S7-400H/S7-400F/FH

 

Основные технические характеристики
Степень защиты	IP 20
Диапазон рабочих температур:
Для горизонтальной установки	0 … 60 °C
Для вертикальной установки	0 … 40 °C
Относительная влажность	5 … 95%, без конденсата
Атмосферное давление	795 … 1080 гПа
Электромагнитная совместимость	Соответствует требованиям German EMC Legislation
	по EN 50082-2 (устойчивость к шумам), испытания по: IEC 801-2, ENV 50140, IEC 801-4, ENV 50141,
	IEC 801-5;
	Наводки по EN 50081-2, испытания по EN 55011, класс A, группа 1
Механические воздействия:
Вибрация	IEC 68, часть 2-6/10 … 58 Гц; постоянная амплитуда 0.075 мм;
	58 … 150 Гц;
	Постоянное ускорение 1 g;
	Длительность вибраций: 10 частотных циклов по каждой из трех взаимоперпендикулярных осей
Ударные нагрузки	IEC 68, часть 2-27/ полусинусоидальное:
	Пиковая ударная нагрузка 15 g, длительностью 11мс

 

 

 

 

Дальнейшая информация

S7-400/S7-400H/S7-400F/FH

Брошюры

Информационные материалы для загрузки можно найти в Internet по адресу:

http://www.automation.siemens.com/infocenter