S7-400基础知识介绍

西门子S7-400可编程序控制器S7-400的组件组件功能机架用于安放模板，提供工作电压和通过背板总线连接模板，提供各个模块间机械和电气的联系供电模块将线侧交流230V电压转换为直流5V和24V操作电压供各个模块中央处理模块CPU运行用户程序，与其他CPU和编程器进行通讯存储卡存储用户程序和参数IF964-DP接口模块通过Profibus电缆与远程I/O模块连接信号模块为数字模拟信号提供输入输出端口IM接口模块与其他S7-400机架进行互连PG电缆连接CPU和编程设备RS485中继器总线传输信号放大编程设备组态编程调试PLC机架中央机架CRS7-400系统中插有中央处理模块CPU的机架。扩展机架ER扩展机架和中央机架的连接需要IM接口模块，并且这样的IM接口模块需要成对使用。中央机架CR和扩展机架ER的连接本地连接远程连接发送IM模块IM460-0IM460-1IM460-3IM460-4接收IM模块IM461-0IM461-1IM461-3IM461-4每链路扩展机架ER最大连接数4144最远连接距离5m1.5m102.25m605m5V电源传输需要最大电流传输5A通讯总线传输有无有无S7-400系统中都有哪些机架机架槽位数应用特点UR118CRER可用于所有的模块UR29CRERER118ERs用于信号模块（SMs），接收IM模块，供电模块ER29CR218CR用于除接收IM模块外的所有模块CR34CR用于除接收IM模块外的所有模块UR2-H2×9CRER用于除发送IM模块外的所有模块S7-400系统的扩展方法通过机架扩展通过远程I/O模块扩展使用可以作为主站的PLC系统；使用输入输出模块ET200系列作为从站；使用所有可以作为从站的设备。通过网络扩展使用CPEthernet扩展系统到IndustrialEthernetsubnet；使用CPProfibus扩展系统到ProfibusDPsubnet；使用集成的MPI接口扩展系统到MPIsubnet；使用集成的ProfibusDP接口扩展系统到ProfibusDPsubnet。S7-400系统的编址S7-400系统在运行用户程序的过程中需要对信号模块的输入、输出数据进行存取，以便完成对实际生产过程的监视和控制。为了达到这个目的，需要使用户程序中的数据逻辑地址和该数据的实际物理存取地址一一对应。因此，我们有必要对400系统进行编址操作。逻辑地址的确定逻辑地址仅出现在用户程序中，逻辑地址的命名只要符合编程的合法性并使编程者容易记忆就可以。编址的步骤S7-400系统编址步骤主要有两步：确定现场过程信号的占位情况，即物理地址的确定；在编程环境中，将逻辑地址与物理地址进行关联。注意如果你的PLC系统在组态时仅使用了中央机架CR，而没有扩展ER机架，那么你也可以使用系统的默认编址！信号模块的默认地址根据机架的槽位分布确定在下面的例子中我们将假设数字信号模块插在第12槽在下面的例子中我们将假设模拟信号模块插在第6槽数字信号模块的默认地址默认地址＝（槽位号-1）×4模拟信号模块的默认地址默认地址＝（槽位号-1）×64+512例：插在第12号槽位的数字信号模块的默认地址应该是：（12-1）×4＝44。例：插在第6号槽位的模拟信号模块的默认地址应该是：（6-1）×64+512＝832。模块中信号通道的默认地址假设图中的信号模块：数字输入信号模块位于第12号槽位“44”为计算的该模块默认地址4个字节，每字节8位，共32个信号通道假设图中的信号模块：模拟输入信号模块位于第6号槽位“832”为计算的该模块默认地址8个字，共8个信号通道S7-400系统的供电模块PLC供电由UPS（不间断电源）提供。S7-400供电模块通过背板总线向400系统的模块供电。供电模块将网侧电压转换为5V和24V直流工作电压。供电模块的输出电流为4A、10A和20A三种。传感器执行器需要的负载电压单独提供。PS405和PS407供电模块三针电源连接器网络电压选择器开关电池监视开关后备电池部件输出电压通断开关故障确认按钮电源模块供电状态和内部故障LED指示电源模块的更换断开电源模板的电源。取出电源模板。将新电源模板安装到机架槽位1。至少等待1分钟，然后再接通电源。电源模块后备电池后备电池功能1、当PLC外部电源发生故障时，参数设置和存储器内容(RAM)将通过背板总线备份到CPU和存储卡中。2、系统上电后，后备电池可以对CPU执行重启。后备时间最长后备时间取决于后备电池的容量以及在基板上的后备电流。后备电流是指当电源关闭时，所插入的后备模板的电流及电源模板所需要的电流的总和。CPU416-3外形图CPU416-3INFEXTFBUS1FBUS2FIFM1FFRCERUNSTOPRUNSTOPMRESCOVERX1MPI/DPX1MPI/DP+-IF1模块名，版本号订货号等CPU工作状态指示灯工作模式选择开关MPI/DP接口DP接口外接5～15V直流电源工作模式指示存储卡插槽接口模块插槽面板盖CPU416-3工作状态显示LEDCOLORMeaningINTFRed内部错误EXTFRed外部错误FRCEYellowActiveforcereqRUNGreen运行模式STOPYellow停机模式BUS1FRedMPI/DP接口总线错误BUS2FRedDP接口总线错误IFM1FRedIF接口错误典型的S7-400系列PLC上CPU的模式转换开关有RUN-P、RUN、STOP和MRES四种方式。CPU上的存储卡存储卡CPU模块标志点存储器卡分为两种•RAM卡：用RAM卡可以扩展CPU装载存储器的容量。•FLASH卡：在没有后备电池的情况下，其内容也不会丢失。S7-400系统的信号模块数字和模拟的信号模块SM电源模块PSCPU信号模块SM数字信号输入模块SM421数字信号输出模块SM422模拟信号输入模块SM431模拟信号输出模块SM432信号模块SM数字信号输入模块SM421特性•32点输入，所有的输入通道共地。•额定负载电压：24VDC。•适用于开关和2/3/4线制接近开关(BERO；IEC61131，类型2)。•LED状态指示灯指示过程状态。应用•外部过程发送的数字信号电平转换成S7-400内部的信号电平。•模板适合于连接开关或接近开关。信号模块SM特性•32点输出，隔离为1组32通道。•每8个通道一组进行供电。•输出电流：0.5A。•额定负载电压：24VDC。•能通过状态LED指示系统状态（即使没插入前连接器）。应用•数字量输出模板将S7-400的内部信号电平转换成过程所需要的外部信号电平。•模板适合于连接如电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电机启动器等装置。数字信号输出模块SM422信号模块SM模拟信号输入模块SM431应用•模拟量输入模板将从过程来的模拟量信号转换成S7-400内部处理用的数字量信号。•电压和电流传感器、热电偶、电阻器和热电阻可作为传感器连接到S7-400。特性•快速A/D转换，特别适用于高速动态处理。•8点输入，可测量电压/电流。•4点输入，用于测量电阻。•无量程选择限制。•14位分辨率。•供电电压：只有连接2线变送器时需要24VDC。•模拟部分与CPU隔离。•通道间及通道与中央接地点间的最大共模电压为8VAC。信号模块SM模拟信号输出模块SM432应用•模拟量输出模板将从S7-400来的数字量转换为过程用的模拟量信号，信号的大小为（4-20mA）。特性•8路输出。•每个输出通道均可编程为电压输出和电流输出。•13位分辨率。•模拟部分与CPU隔离。•通道间及通道与中央接地点间的最大共模电压为3VDC。数字信号的输入原理DIL数据总线MinL+/L1Mex/N外部开关量信号如按钮，接近开关，位置传感器等信号在电气上隔离，实际传输采用光电耦合DOL数据总线MinL+/L1M/N外部指示灯，电磁阀等开关量执行器信号在电气上隔离，实际传输采用光电耦合数字信号的输出原理ET200系列远程I/O模块ET200系列I/O模块在S7-400系统中作为信号模块SM的延伸。其功能与信号模块SM相似，一般的配置形式如下：······IM接口模块负载电源模块信号输入输出模块S7-400系统网络配置S7-400系统为了实现工艺控制功能，需要很多控制器和数据采集设备协同工作，各个控制器间的数据交换是通过网络连接实现的。这一点对实现现代化的工业控制很重要。西门子PLC的通讯方式主要有以太网通讯方式，PROFIBUS通讯方式，MPI通讯方式和PPI通讯方式。其中，以太网通讯采用的是TCP/IP协议。CP通讯模块扩展DP网络接口CP443-5扩展工业以太网络接口CP443-1CP443-5接口模块应用：扩展连接S7-400系统到PROFIBUS网络。网络：可组态到MPI/DP网络。接口：9针SUB-D。安装：直接安装在400机架，单模数。CP443-5外形状态指示操作模式转换开关DP接口INTFEXTFRUNSTOPCP443-1接口模块应用：扩展连接S7-400系统到工业以太网。网络：可组态到以太网。接口：8针RJ-45TP接口/15针sub-D接口。安装：直接安装在400机架，单模数。CP443-1外形状态指示模块盖板工作模式选择开关8针RJ-45TP接口15针AUI接口INTFEXTFFDXLINKTXDRXDFASTRUNSTOPMAC地址为每个网络节点分配MPI地址和最高MPI地址（或DP地址）。每次向网络中加入新的节点时，必须首先切断该节点的供电。使网络中的所有节点处于同一行，包括PG和OP（调试和维修时可以采用分支连接）。如果网络节点超过其最大容量，则必须使用RS485中继器连接不同的网段。所有网段中必须至少包括1个DP主站和1个DP从站。浮地网段和接地网段的互连必须采用RS485中继器。一个网段的两端需要连入终段电阻。网络配置的原则网络节点类型MPIPROFIBUSDP编程设备（PG）操作面板（OP）HMIS7-400S7-300编程设备（PG）操作面板（OP）（不推荐使用）ProfibusDP主站设备ProfibusDP从站设备节点数量在同一网段，我们可以连接的最大节点数量如下：MPIPROFIBUSDP321PG接口（预留）1271主站（预留）1PG（预留）125从站或其他主站默认的MPI地址节点默认地址（MPI）默认最大地址编程设备（PG）031操作面板（OP）131CPU231MPI地址的编址一般是从3开始至最大地址。网络传输速率和距离传输速率最大电缆长度（网段内）187.5kbps50m19.2kbps50m12Mbps50mMPI网络中，网段电缆的传输速率和允许长度如下：DP网络中，网段电缆的传输速率和允许长度如下：传输速率最大电缆长度（网段内）9.6～187.5kbps1000m500kbps400m1.5Mbps200m3～12Mbps100mMPI网络配置图S7-400PGS7-300S7-400S7-400OPOPPG用于调试和维护，分支连接，默认地址0ProfibusDP网络配置图S7-400OPET200ET200ET200PGPG用于调试和维护，分支连接，默认地址0S7-400编程语言在STEP7编程中，OB块是组织块，FB块是功能块。在西门子PLC中，对于输入模拟量信号的最大数值对应的是27648。在数据类型里，INT是整型，DINT是双整型。编程语言有三种，分别为FBD（功能块图）、STL（语句表）、LAD（梯形图）。使用step7下装程序时,先联机后使用菜单中的download命令来完成。在西门子PLC中，如PIW512代表模拟量输入点。