西门子海东PLC模块总代理商

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SIMATIC ET 200 分布式I/O

　　PROFIBUS 协议的优点在于：

　　● PROFIBUS 通讯速率快，高可达12 MB/s，8 个节点的网络的总线循环时间快可至0.2 ms，尤其适合于高实时性和高动态响应要求的应用。

　　● 每个总线节点的单帧大数据传输长度可达244B，通讯效率高。当与驱动装置、机器人、PLC等进行整个参数的传输时能确保在一个数据帧内完成，从而确保设备启动的性和快速响应能力。

　　● 网络中如有一处节点发生故障，不影响网络中其它节点的正常工作，且网络无需重新初始化，从而避免了短时的通讯中断。

　　● 支持总线型、星型、环形、树型等网络拓扑结构，适用于各种工业现场布局和特殊工艺要求。

　　● 网络规模大，采用光纤可构建100 公里范围的工业网络。

　　● 特有的两线传输和**技术，有效**，实现佳的S 磁兼容性。

　　● PROFIBUS提供强大的级故障诊断能力，从总线的任意一点可通过PROFIBUS-DP 进行诊断、编程、和控制。采用PROFIBUS诊断中继器可以实时定位故障发生点和在线监控通讯负荷，并可通过人机界面即时显示。

　　● 符合IEC 61158-3 Ed 2 和EN 50170 。

　　● 能以1 μs 度的实现等时的DP 循环周期。

　　● 在操作中/ 停止DP 从站。

　　使用SIMATIC S7-400/300 控制器和ET 200 系列远程I/O 所构成的基于现场总线的集成解决方案，用户可以大可能的兼容性和通讯一致性。

　　● 可以使用统一的用户数据模型和协调一致的数据资源，多个之间数据传输的复杂性、通讯瓶颈和发生错误的可能性? 可以使用统一的编程、组态和诊断工具，工程师的工作量和培训费用支出。

　　● 使用 STEP 7配置和参数化不需要额外的，统一的通讯组件和内置的多种功能强大的通讯功能块能够替代繁重、复杂的通讯编程工作

　　● 西门子S7-400+ET 200方案可以实现的CIR (运行中修改、添加分布式I/O) 功能，实现生产的高度柔性化和可用性。

　　西门子分布式 I/O 的技术特点：

　　西门子CPU模块6ES7400-0HR50-4AB0

　　● 可提供全系列适用不同应用的I/O 类型，各种应用: ET 200M(模块化高密度型)、ET 200S (按位模块化、高度可扩展型)、ET 200L(紧凑型)、ET 200pro/eco (IP65/67高防护等级、无柜式设计)、ET 200R(机器人)。

　　● 抗振动性能优越，即使IP20防护等级的ET 200抗振指标也高达5 g，远远超出同类I/O 的指标。

　　● 耐酸性好。

　　● 高性能的I/O模块支持热拔特性，减小故障停机时间。

　　● ET 200S 和ET 200pro 支持连接电机启动器、变频器和气动元件模块，实现分布式驱动配置。

　　● 丰富的技术功能模块，支持串行通讯，高速计数，脉冲发生等功能。

　　● 强大的诊断能力，支持诊断。站级，模板级和通道级。每一个输入输出通道都支持短路，断线诊断和保护功能。诊断功能的直接目的是在发生或者将要发生故障的情况下，帮助工程技术人员和工程师迅速发现、分析和排除故障。西门子的分布式I/O 设备具有强大的诊断能力。

SIMATIC S7-400 是一种通用控制器：

具有很高电磁兼容性以及抗冲击性和抗振性，因此拥有*的工业适用性。

可以带电连接和断开各模块。

在自动化技术的许多领域中，对自动化系统的可用性（从而故障安全性）的需求在不断提高。在许多领域中，设备停机会产生*的成本。此时，只有冗余系统才能满足可用性要求。

容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时，也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域：

控制器发生故障后重启会产生很高费用的过程（通常在过程工业中）。

停产的代价十分高昂的过程。

涉及贵重材料的过程（例如在制药工业中）。

无人监视的应用

涉及较少维护人员的应用

订货数据

关于 S7-400H 组件的订货数据，请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计：

S7-400F：故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，生产过程会切换到安全状态并中断。

S7-400FH：故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，冗余控制部分将发挥作用，继续控制生产过程。

通过另外使用标准模块，可以建立一个全集成控制系统，可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

SIMATIC S7-400 有多个型号：

S7-400：中、性能的功能强大的 PLC，具有模块化结构和免风扇的设计。

S7-400H：采用冗余设计的容错自动化系统，适用于故障安全型应用。

S7-400F/FH：采用冗余设计的故障安全自动化系统，也具备高可用性。

S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。

系统包含下列组件：

电源模块 (PS)：用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。

CPU：配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号，这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理极大型的配置。此外，在一个中央控制器中的多重计算模式下，多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间，可实现较短机器循环时间。

用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)

通信处理器 (CP)，例如，用于总线连接和端到点连接

功能模块 (FM)：用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。

根据具体要求，也可使用下列模块：

接口模块 (IM)：用于连接中央控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可带有多 21 个扩展单元运行。

SIMATIC S5 模块：在相关 SIMATIC S5 扩展单元中，可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用适配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。

扩展

若用户需要在应用中使用一个以上中央控制器时，则可以对 S7-400 进行扩展：

多 21 个扩展单元：可将多 21 个扩展单元 (EU) 连接到中央控制器 (CC)。

接口模块 (IM) 的连接：通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中，相关的接收 IM 插到下游 EU 中可将多 6 个发送 IM 插到 CC 中（其中多 2 个带 5-V 电源），并可将多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送 IM 均有 2 个接口，每个接口用于连接 1 条线路。可将多 4 个 EU（不带 5-V 电源）或 1 个 EU（带 5-V 电源）连接到发送 IM 的每个接口。

电源模块的固定插槽：必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的左侧。

通过 C 总线进行的数据交换受限制：通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU（EU 1 至 EU 6）之间进行。

集中扩展：建议用于小型配置和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。

CC 和一个 EU 之间的线路距离：1.5 m（带 5 V 电源）、3 m（不带 5 V 电源）。

通过 EU 进行分布式扩展：建议在面积很大工厂内采用，其中，多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。

CC 和一个 EU 之间的线路距离：对于 S7 EU，约 100 m；对于 S5 EU 约 600 m。

注意 将 S5 扩展单元分布式连接到：IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可将以下S5 EU 连接到 S7-400：

EG 183U

EG 185U

EG 186U

ER 701-2

ER 701-3

连接类型

（总）电缆长度

本地链路，具有 5-V 电源，通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现

1.5 m

本地链路，无 5-V 电源，通过 IM 460-0 和 IM 461-0 实现

5 m

远程链路，通过 IM 460-3 和 IM 461-3 实现

102.25 m

远程链路，通过 IM 460-4 和 IM 461-4 实现

605 m

ET 200 的分布式扩展：建议用于面积很大的工厂。通过 CPU 的 PROFIBUS DP 接口，可以连接含有多 125 个总线节点的总线。CC 与总线上一个节点之间的距离：23 km（使用光缆）。

SIMATIC S7-400 具有不同的通信选项：

组合了多点接口和 DP 主站，集成在所有CPU 中：用于同时连接编程器/PC、HMI 系统、S7-200 和 S7-300 系统以及其它 S7-400 系统。

附加 PROFIBUS DP 接口，集成在多个 CPU 中，用于经济实用连接分布式 I/O 系统（例如，ET 200）。

PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口，用于连接到分布式 I/O 系统或与其它控制器和 PC 系统通信。

通信处理器，用于连接到 PROFIBUS 总线系统和工业以太网。

通信处理器，用于功能强大的点到点连接。

通过 PROFIBUS DP 进行过程通信

通过 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口（可选），可将 SIMATIC S7-400 作为主站连接到 PROFIBUS DP。

以下设备均可作为 PROFIBUS DP 上的主站进行连接：

SIMATIC S7-400（CPU、CP 443-5）

SIMATIC S7-300 （CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5）

SIMATIC C7（通过配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通过 PROFIBUS DP CP）

虽然配有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但它们仅使用也部分通过PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。

以下设备可作为从站连接：

分布式 I/O 设备，例如ET 200

现场设备

SIMATIC S7-200、S7-300

C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP

SIMATIC S7-400（仅通过 CP 443-5）

通过多点接口 (MPI) 实现数据通信

多点接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。

它用于：

编程和参数设置

HMI

建立涉及对等通信伙伴的简单网络拓扑

可选择的连接选项：MPI 可以实现多 32 个节点的同时连接：

编程器/PC

HMI 系统

S7-200（作为从站）

S7-300

S7-400

C7

内部通信总线（C 总线）；通过 S7-400 的 C 总线以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口，可以寻址带有 C 总线接口的通信处理器和功能模块。这样就可以从编程器直接访问 C 总线上连接的模块。通过接口模块，可将多 6 个扩展单元连接到 C 总线。

MPI 的性能数据：

多 32 个 MPI 节点

数据传输速率高达 12 Mbps

灵活的安装选件：使用性能可靠的组件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”产品系列中的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器 (12 Mbps)。可通过组件实现调整以满足具体要求。例如，任意两个 MPI 节点之间多可以串入 9 个中继器以连接更大距离。

DP 主站：也可将 S7-400 的 MPI 配置为 DP 主站。随后可以连接多 32 个传输速率为 12 Mbps 的 DP 从站。从而保留编程功能和人机界面功能。

通过 CP 实现数据通信（点到点）

通过 CP 441 通信处理器，可以实现功能强大的点到点连接。

通信

CPU 和通信处理器支持以下通信类型：

过程通信；通过总线（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）对 I/O 模块进行循环寻址（交换过程映像）。从循环执行级调用过程通信

数据通信；在自动化系统之间或 HMI 与多个自动化系统之间进行数据交换。数据通信可循环进行，或在发生特定事件时通过块从用户程序调用。

数据通信

SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制：

通过全局数据通信 (GD) 实现联网的 CPU 之间的数据包循环交换。

通过通信功能进行事件驱动型通信。

通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。

全局数据 (GD)

通过 MPI 以及“全局数据通信”服务，联网的 CPU 可以相互循环交换数据（多可达 16 个 GD 数据包，每个循环的 GD 数据包大小为 64 字节）。例如，CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300，则数据交换限制为 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中，两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。

通信功能

通过系统内集成的块，可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。

这些服务包括：

通过 MPI 和 PROFIBUS S7 进行的 S7 通信。

通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。

通过可加载的块，可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。

通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通信。

通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通信（通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通信）。

与全局数据不同的是，必须建立通信连接才能实现通信功能。

集成到 IT 环境中

通过 S7-400，可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以实现下列功能：

使用任何 HTML 工具创建自己的 Web 页面。方便地将 S7-400 的过程变量分配给 HTML 对象。

使用标准浏览器并通过这些 Web 页面监控 S7-400。

通过 FC 调用，从S7-400 的用户程序发送电子邮件。

由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可进行远程编程，甚至可通过网（如ISDN）。

带有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服务器。因此，可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-400 站的信息：

CPU 常规信息

诊断缓冲区的内容

变量表

变量状态

模块状态

消息

有关工业以太网的信息

OUC 连接诊断

PROFINET 节点拓扑

通过用户定义的 Web 页面显示过程数据和用户数据

可通过使用用户权限并支持 HTTPS 协议在 Web 服务器内提供安全机制。

等时同步模式

通过等时同步模式系统功能，可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环，以实现：

分布式信号采集

信号传输

程序执行

创建自动化解决方案，以恒定间隔时间（恒定总线周期时间）来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建*的部分过程图像。

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（1）安装机架UR2-H。
（2）在机架上安装PS407电源模块，在电池槽内放入2块锂电池，拨码拨到2BATT。
（3）设置冗余CPU的机架号，安装冗余CPU到机架。
CPU V3版本，通过同步子模板上的开关设置；
CPU V4以上版本，通过CPU 背板上的开关设置；
本实例中的CPU为6ES7 414-4HJ04-0AB0 机架号设置在CPU的背面，将左手边CPU的机架号设为0（拨码拨到下方），右手边CPU的机架号设为1（拨码拨到上方），CPU通电后此机架号生效。
（4）将同步子模板插到CPU前面板的两个IF插槽中，并固定。
（5）连接同步光缆。
将两个位于上部的同步子模板相连；
将两个位于下部的同步子模板相连；
在打开电源或启动系统之前要确保CPU的同步光缆已经连接，同步光纤的连接如图2所示。

图2 S7-400H 同步光纤的连接

（6）安装CP443-1以太网网卡。同时利用网线将2个安装好的CP443-1以太网网卡以及安装有Step 7或者PCS 7的电脑连接到一个交换机上，完成硬件互联。
（7）通电后CPU自检查。
CPU**次通电时，将执行一次RAM 检测工作，约需10分钟。这段时间内CPU 不接收通过通讯接口传来的数据，并且STOP LED 灯闪烁。如果有备用电池，再次通电时不再做此项检查工作。
（8）启动CPU，将CPU拨码拨到RUN状态，此刻两CPU保持STOP。

2.2硬件组态
1．首先双击“SIMATIC Manager”图标，打开SIMATIC Manager并新建一个S7-400H的单项目，在项目中插入一个“SIMATIC H Station”，插入结束，左侧树形目录下会出现一个“SIMATIC H Station(1)”，操作如下图所显示。

图3 插入一个400H站

2．点中SIMATIC H Station(1) 后，双击右侧“Hardware”组态硬件进入HW Config编辑器。
?在组态中添加两个UR2-H的机架，添加路径为：SIMATIC 400 > RACK-400 > UR2-H(6ES7 400-2JA00-0AA0)
?分别在两个机架中添加PS407电源模块，路径为：SIMATIC 400 > PS-400 > PS 407 10A(6ES7 407-0KR02-0AA0)

图4 在硬件组态中为400H站添加机架和电源模块

?分别在两个机架中添加CPU单元，添加路径为：SIMATIC 400 > CPU 400 > CPU 400-H > CPU 414-4H > 6ES7 414-4HJ04-0AB0 > V4.0，在添加CPU的过程中，需要为CPU上集成的DP接口设置地址并且创建所归属的Profibus DP总线，如下图所示：

图5 创建Profibus DP网络

为CPU 414-4H CPU添加同步模块（所选择同步模块的距离类型要保持一致），如下图所示：

图6 添加同步模块

同理，以一样的方式为Rack1添加CPU。
?分别在两个机架中添加CP443-1以太网通讯模块，路径：SIMATIC 400 > CP-400 > Industrial Ethernet > CP 443-1 > 6GK7 443-1EX11-0xE0 > V2.6；
为CP 443-1设置参数，创建并选择“Ethernet(1)”；
勾选“Set MAC address/use ISO protocol”，并且为该网卡设置MAC地址（网卡出厂预设MAC地址可以在CP网卡上看到），同时取消选择“IP protocol is being used”项。如图7所示：

图7 　CP443-1修改MAC参数

以同样的方式，为Rack 1添加CP443-1并设置 MAC地址，选择子网“Ethernet(1)”。

图8 硬件组态结束后的结构

利用以上步骤就完成了硬件的组态，或者也可以先组态好Rack0及所需插入的所有模块，然后将其拷贝，生成Rack1及其所需插入的所有模块，在此操作中请注意修改新生成的Profibus网络参数以及Ethernet网络参数，设置方法请参考前文叙述。