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工業(yè)總線系統

SIMATIC NET 培養(yǎng)集成完整解決方案所需的所有部件，并支持下列總線系統：

工業(yè)以太網（IEEE 802.3 和 802.11 WLAN）– 區(qū)域網絡連接的國際標準是占有 90% 以場份額的局域網環(huán)境中的首要網絡標準。通過工業(yè)以太網，可在分布很廣的區(qū)域內構建功能強大的通訊網絡。

國際標準 PROFINET (IEC 61158/61784) 使用了工業(yè)以太網，可實現直至現場級的實時通訊，也可將企業(yè)級集成進來。由于全面利用了現有 IT 標準，PROFINET 還在工業(yè)以太網上實現同步運動控制應用、高效跨廠商工程組態(tài)和機器與設備的高可用性。PROFINET 支持分布式自動化和控制器之間的通訊，可實現故障安全應用。

PROFIBUS (IEC 61158/61784) – ?的布線系統國際標準。?μ????￡它是僅有的一種可用于在生產應用和過程應用中進行通訊的現場總線。

AS-Interface (IEC 62026-2/EN 50295) – 可替代電纜束的國際標準連接技術，可通過兩線制總線非常經濟地將傳感器和執(zhí)行器連接在一起。

IO 鏈路 –
用于智能化連接現場級到 MES 級的傳感器和執(zhí)行器的標準。

全球標準 KNX/EIB （EN 50090、ANSI EIA 776）是實現樓宇自動化的基礎。

網絡轉換通過控制器或鏈路實現。可以從工廠的任何位置執(zhí)行組態(tài)和診斷。

您的要求

您想快速推出新產品嗎？您想迅速靈活地響應市場需求，減少轉換時間從而縮短產品的時間嗎？您想提高產品的生產效率、降低生產成本嗎？還有，您想充分利用工廠和機器的生產能力，并盡可能減少停機時間嗎？

這些目標，只有您工廠內所有的機器都能彼此完美協同運作，才能實現。因此，您需要開放的、集成的自動化通訊——無論在公司內還是公司外。通過確保實現下列條件來避免隔離的自動化和信息技術解決方案：

• 從執(zhí)行器/傳感器層級到公司管理層的信息流動連續(xù)無縫
• 任何地方均可獲取信息
• 不同工段之間的高速數據交換
• 工廠范圍組態(tài)簡便，診斷效率高
• 集成的安全功能，可防止未經授權的訪問
• 通過相同的連接實現故障安全和標準通訊

我們提供

用于自動化解決方案的一個重要構建塊就是通訊網絡。SIMATIC NET（工業(yè)用聯網技術）代表為數眾多的模塊，面向工業(yè)設計，用于有效完成通訊任務：

• 用于不同的自動化領域。
• 用于整個工作流中
• 用于整個工廠生命周期
• 用于所有部門

SIMATIC NET 提供的解決方案，不僅充分利用了以太網的優(yōu)點，而且還簡化了集成現場總線系統。有力的例證包括：

• 開拓工業(yè)以太網的現場級
• 從現場級到公司管理層級的全面集成
• 采用無線移動通信，實現先進的解決方案
• IT 技術的集成

全球潮流

許多年以來，分布式的解決方案在全球的重要性不斷增強。分布式工廠結構可以減少安裝、維護和診斷成本。這需要智能化設備在現場運作，并通過網絡彼此連接。若實現擴展安裝及連接不同的系統，開放性和靈活性十分重要。為此，多個國際委員為總線系統制定了許多標準。

S7-400

大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調試和維護：

• 高速指令執(zhí)行。
• 用戶友好的參數分配
• 人機界面：
  S7-400 的操作系統中集成了用戶友好的 OCM 。
• 診斷功能和自檢：
  CPU 的智能診斷系統可連續(xù)檢查系統功能并記錄錯誤和特定系統事件。
• 密碼保護。
• 模式選擇開關
• 系統功能

SIMATIC S7-400 符合以下國內和國際標準：

• CE 標志
• UL 認證
• CSA 認證 或 cULus 認證
• FM 認證
• ATEX 認證
• C-Tick、EMC 標記，適用于澳大利亞和新西蘭
• IEC 61131-2
• 船級社的船用認證
  • ABS（美國船級社）
  • BV（法國船級社）
  • DNV（挪威船級社）
  • GL（德國勞氏船級社）
  • LRS（英國勞氏船級社）
  • Class NK（日本船級社）

有關詳細信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統 S7-400 模塊技術規(guī)格》。

設計

S7-400 系統可方便地構建為模塊化系統。S7-400 的突出特點是不帶風扇，運行可靠，支持信號模塊的熱插拔。

S7-400 設計簡潔，使用靈活，操作極為方便：

• 模塊安裝十分簡單。
• 背板總線集成在安裝機架中。
• 模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆
• 成熟可靠的連接技術
• TOP Connect 連接方式：
  通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進行預接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有接頭和連接器都應該嵌入到模塊內并通過蓋板來保護。
• 小限度的插槽規(guī)則

通信

CPU 和通信處理器支持以下通信類型：

• 過程通信；
  通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進行循環(huán)尋址（交換過程映像）。從循環(huán)執(zhí)行級調用過程通信
• 數據通信；
  在自動化系統之間或 HMI 與多個自動化系統之間
  進行數據交換。數據通信可循環(huán)進行，或在發(fā)生特定事件時通過塊從用戶程序調用。

數據通信

SIMATIC S7-400 擁有不同的數據通信機制：

• 通過全局數據通信 (GD) 實現聯網的 CPU 之間的數據包循環(huán)交換。
• 通過通信功能進行事件驅動型通信。

通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現網絡連接。

全局數據 (GD)

通過 MPI 以及“全局數據通信”，聯網的 CPU 可以相互循環(huán)交換數據（多可達 16 個 GD 數據包，每個循環(huán)的大 GD 數據包大小為 64 字節(jié)）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數據/位存儲器/過程映像。若網絡上連接有 S7-300，則數據交換限制為大 22 字節(jié)。全局數據通信可通過 MPI 來實現。可使用 STEP 7 來執(zhí)行組態(tài)。在分段式 CR2 安裝機架中，兩個 CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。

通信功能

通過系統內集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信。

這些包括：

• 通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進行的 S7 通信。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網進行的 S7 通信。

通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設備之間的通信。

這些包括：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網進行的 S5 兼容通信。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網進行的標準通信（通過 PROFIBUS/工業(yè)以太網進行的開放式用戶通信）。

與全局數據不同的是，必須建立通信連接才能實現通信功能。

集成到 IT 環(huán)境中

通過 S7-400，可方便地將現代 IT 環(huán)境與自動化環(huán)境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實現下列功能：

• 使用任何 HTML 工具創(chuàng)建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對象。
• 使用標準瀏覽器并通過這些 Web 頁面監(jiān)控 S7-400。
• 通過 FC 調用，從S7-400 的用戶程序發(fā)送電子郵件。
• 由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可進行遠程編程，甚至可通過電話網（如ISDN）。

帶有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此，可以使用標準 Web 瀏覽器讀出 S7-400 站的信息：

• CPU 常規(guī)信息
• 診斷緩沖區(qū)的內容
• 變量表
• 變量狀態(tài)
• 模塊狀態(tài)
• 消息
• 有關工業(yè)以太網的信息
• OUC 連接診斷
• PROFINET 節(jié)點拓撲
• 通過用戶定義的 Web 頁面顯示過程數據和用戶數據

可通過使用用戶權限并支持 HTTPS 協議在 Web 器內提供安全機制。

等時同步模式

通過等時同步模式系統功能，可通過連接到等時同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)，以實現：

• 分布式信號采集
• 信號傳輸
• 程序執(zhí)行

創(chuàng)建自動化解決方案，以恒定間隔時間（恒定總線周期時間）來捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建一致的部分過程圖像。

借助于恒定總線周期時間和分布式 I/O 同步信號處理，S7-400 可確保精確重現定義的的過程響應時間。

提供了大量支持等時同步模式系統功能的組件，可用來處理運動控制、測量值采集和高速控制等領域內的要求苛刻的任務。

在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-400 還將開辟高速處理操作的重要領用領域，并可實現高精度和可重現性。這意味著可在提供佳且恒定的質量的同時提高產量。

在運行模式下更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）

通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉期間可以實現硬件組態(tài)的更改，不會影響生產的進行。選項包括：

• 增加分布式 I/O 節(jié)點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
• 在 ET 200M I/O 系統中增加模塊并重新設置參數。

CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設備運行期間實現設備擴展和轉換，從而降低設備調試和重新裝備的時間。此外，通過該系統功能，還可以靈活響應工藝的變化（例如，工藝的），因為不必因硬件組態(tài)發(fā)生改變而將設備初始化或同步。

模塊的診斷和過程監(jiān)控

SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：

• 監(jiān)控信號采集（診斷）
• 監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）

診斷

智能診斷系統可用來確定模塊的信號采集（對于數字量模塊）或者模擬量處理（對于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數化和不可參數化的診斷消息：

• 可參數化的診斷消息：
  僅當通過適當參數設置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
• 不可參數化的診斷消息：
  這些消息是自動發(fā)送的，即與參數設置無關。

如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會觸發(fā)一個診斷中斷（如果已為該診斷消息設置了參數，則僅在相應的參數設置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (OB 82)。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且可以觸發(fā)對信號變化的響應。

SIMATIC S7-400 可采用具有不同性能級別的各種 CPU：

• CPU 412-1、CPU 412-2 和 CPU 412-2 PN：
  用于中等性能的小型工廠。
• CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP：
  用于具有對編程、處理速度和通信有額外要求的中等規(guī)模工廠。
• CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP：
  在高端性能范圍內具有較高要求的工廠。
• CPU 417-4 DP：
  在高端性能范圍內具有極嚴格要求的工廠。
• CPU 412-5H、CPU 414-5H、CPU 416-5H 和 CPU 417-4H：
  用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP：
  用于構建故障安全型自動化系統，適用于具有較高安全要求的工廠。

所有 CPU 裝在帶集成的控制單元和顯示單元的塑料外殼中。 相同的單元具有相同的功能。

前面板上有：

• LED指示燈: 
  用于狀態(tài)和故障指示。
• 波動開關： 
  用于選擇運行模式。
• 存儲器卡插槽（擴展裝載存儲器）
• 組合 MPI/DP 端口。
• 內置 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
• 電池插座： 
  用于后備電池的外部供電。

除 CPU 412-1 處理器外，所有 CPU 具有：

• PROFIBUS DP 接口: 
  用于連接分布式 I/O。根據組態(tài)的不同，也可用于與 OP 或 PG/PC 的通訊。

CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以連接 PROFINET。 每個模板有一個雙口的 PROFINET 接口。

高端 CPU 還具有：

• PROFIBUS DP 接口模板備用插槽： 
  用于鏈接其他 DP 網絡。

此外，CPU 按照其性能進行分級：例如RAM、地址區(qū)大小、可裝載塊的數量以及處理時間。

在生產工程中，針對分布式故障安全應用而特別開發(fā)了SIMATIC S7故障安全型CPU和故障安全信號模塊SIMATIC ET200S、ET200pro、ET200eco和ET200M。 故障安全I/O具有模塊化結構，只有在實際需要時才能使用安全技術。 新系統替換了傳統的機電部件，例如：

• 可自由編程，可安全地將傳感器連接到執(zhí)行器
• 可選擇地安全關斷執(zhí)行器
• 在一個站中可采用故障安全模塊和標準模塊混合安裝結構
• 單總線理念；
  通過一個總線(PROFIBUS DP、PROFINET)可以傳送故障安全信號和標準信號

全集成自動化(TIA)

安全技術(安全集成)是全集成自動化的一個組件，它提供全集成的安全自動化和標準自動化(SIMATIC S7)。

當今，標準自動化(傳統的PLC)和安全自動化(機電結構)是彼此分開的，這兩種自動化正成長為一個統一的、集成的整體系統。

西門子作為一個自動化技術完整提供商，可以提供全面的自動化系統。

防爆型模塊可作為自動化系統的相關部件在化工廠中使用。 它們可用于檢測儀表及設備控制。

應用領域：

• 化工/石化工業(yè)
• 煤氣工業(yè)
• 遠洋技術
• 運輸（如油罐，油罐車）
• 汽車工業(yè)（如噴漆車間）
• 供電，配電等
• 電站
• 專門的機械工程（如印刷機，工業(yè)清潔機）

這些模塊不可以在有爆炸危險的區(qū)域使用，除非有其他保護裝置保護（例如密封機殼）。

該模塊被認證為可以連接在有爆炸危險的 1 區(qū)和 2 區(qū)里設置的本質安全傳感器和執(zhí)行器。

該模塊可用于：

• 在 SIMATIC S7-300 可編程控制器中
• 在遠程 ET 200 M I/O 裝置中，可作為所有 SIMATIC S5/S7/505 可編程控制器的分布式 I/O 及作為所有 PROFIBUS-DP 網絡的標準從站