西門子CPU模塊6ES7416-2XN05-0AB0

西門子CPU模塊6ES7416-2XN05-0AB0

設(shè)計(jì)和功能

模塊化

S7 - 400的一個重要特點(diǎn)是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運(yùn)行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務(wù)，一根總線用于高性能運(yùn)動控制，一根總線用于普通I / O現(xiàn)場總線通訊。
此外，也可以實(shí)現(xiàn)另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯(lián)網(wǎng)的需要。根據(jù)任務(wù)情況，可對S7 – 400進(jìn)行集中擴(kuò)展或分布式配置。附加設(shè)備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實(shí)現(xiàn)分布式擴(kuò)展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

設(shè)計(jì)一個S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機(jī)架，電源，和中央處理單元。它可以以一個模塊化的方式安裝和擴(kuò)展。所有的模塊都可以自由地放置在左側(cè)插入的電源旁邊。S7- 400具有無風(fēng)扇的堅(jiān)固設(shè)計(jì)。信號模塊可以熱插拔。一個多層面的模塊范圍可用于中央擴(kuò)展以及具有ET200的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡單配置。設(shè)計(jì)

在集中式擴(kuò)展中，額外安裝機(jī)架直接連接到中央控制器。

除了標(biāo)準(zhǔn)的安裝機(jī)架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機(jī)架。這些鋁機(jī)架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

多值計(jì)算

多值計(jì)算，也就是在一個S7- 400中央控制器中的幾個CPU的同時操作，為用戶提供不同的益處：

可通過多值計(jì)算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術(shù)復(fù)雜的任務(wù)中，如開環(huán)控制，可以將計(jì)算機(jī)或通訊分割和分配給不同的CPU每個CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。

有些任務(wù)也可以從每個多值計(jì)算方式中斷開，一個CPU處理關(guān)鍵時間的處理任務(wù)，另一個處理非關(guān)鍵時間的任務(wù)。

在多值計(jì)算操作中，所有的CPU的運(yùn)行行為像一個CPU，也就是說，當(dāng)一個CPU進(jìn)入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個CPU的動作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調(diào)調(diào)用。此外，CPU之間的數(shù)據(jù)交換通過高速的全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊機(jī)制。

數(shù)據(jù)/程序存儲器

從精細(xì)分級的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲區(qū)的大小。集成裝載存儲器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲卡增大裝載內(nèi)存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

從工程工作站通過網(wǎng)絡(luò)更新固件實(shí)現(xiàn)更簡單和快速的升級

通過一個系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)額外的寫保護(hù)（例如沒有從PC器件下載到CPU）

通過讀取存儲卡的序列號獲得保護(hù)，因此，保證了程序只與特定的存儲卡一起運(yùn)行
集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)問數(shù)據(jù)記錄，例如控制級PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊。

Both CPUs are equipped with the following:

• Powerful processor: 
  The CPUs achieve instruction execution times as low as 0.03 µs per binary instruction.
• CPU 416-2: 5.6 MB RAM (of which 2.8 MB each for program and data); 
  CPU 416-3: 11.2 MB RAM (of which 5.6 MB each for program and data); 
  CPU 416-3 PN/DP: 11.2 MB RAM (of which 5.6 MB each for program and data); 
  fast RAM for parts of the user program relevant to execution.
• Flexible expansion: 
  Up to 262144 digital and 16384 analog inputs/outputs.
• Multi-point interface MPI: 
  With the MPI it is possible to establish simple networking of max. 32 stations at a data transmission rate of up to 12 Mbit/s. The CPUs can establish up to 44 connections to stations of the communications bus (C bus) and the MPI.
• Mode selector switch: 
  Designed as toggle switch.
• Diagnostics buffer: 
  The last 120 fault and interrupt events are retained in a ring buffer for diagnostic purposes. The number of entries can be parameterized.
• Real-time clock: 
  The date and time are appended to diagnostic messages of the CPU.
• Memory card: 
  For expansion of the integrated load memory. RAM and FEPROM cards (FEPROM for retentive storage) are available
• Combined MPI/DP interface and integrated PROFIBUS DP interface (CPU 416-2 and CPU 416-3): 
  The PROFIBUS DP master interface allows a distributed automation configuration offering high speed and ease of use. From the user's point of view, the distributed I/O is treated as central I/O (same configuring, addressing and programming). 
  Mixed configuration: SIMATIC S5 and SIMATIC S7 as PROFIBUS master according to EN 50170.

CPU 416-3 and CPU 416-3 PN/DP also include:

• A module slot: 
  An additional PROFIBUS DP master system can be connected via the IF 964-DP interface module.

CPU 416-3 PN/DP additionally includes:

• PROFINET interface with 2 ports (switch):
  • PROFINET I/O, 256 IO devices connectable
  • PROFINET CBA

6ES7 421-7BH01-0AB0    開關(guān)量輸入模塊(16點(diǎn),24VDC)中斷
6ES7 421-1BL01-0AA0    開關(guān)量輸入模塊(32點(diǎn),24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0    開關(guān)量輸入模塊(32點(diǎn),120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0    開關(guān)量輸入模塊(16點(diǎn),120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0    開關(guān)量輸入模塊(16點(diǎn),24V到60VUC)
開關(guān)量輸出模板    
6ES7 422-1BH11-0AA0    開關(guān)量輸出模塊(16點(diǎn),24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0    32點(diǎn)輸出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0    32點(diǎn)輸出，24VDC,0.5A,中斷
6ES7 422-1FH00-0AA0    16點(diǎn)輸出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0    16點(diǎn)輸出，繼電器，5A
模擬量模塊    
6ES7 431-0HH00-0AB0    16路模擬輸入，13位
6ES7 431-1KF00-0AB0    8路模擬輸入，13位，隔離
6ES7 431-1KF10-0AB0    8路模擬輸入，14位，隔離，線性化
6ES7 431-1KF20-0AB0    8路模擬輸入，14位，隔離
6ES7 431-7QH00-0AB0    16路模擬輸入，16位，隔離
6ES7 431-7KF00-0AB0    8路模擬輸入，16位，隔離，熱電偶
6ES7 431-7KF10-0AB0    8路模擬輸入，16位，隔離，熱電阻
6ES7 432-1HF00-0AB0    8路模擬輸出，13位，隔離

 西門子CPU模塊6ES7416-2XN05-0AB0

編程，參數(shù)設(shè)置

S7 -400®H 象 S7 -400® 一樣編程。所有可用的 STEP® 7 功能都可使用。

S7 -400^®H 編程需要使用 STEP® 7 V5. 1 。

S7 -400^®H 選件包

基本上， S7 - 400®H 的配置與用于 S7 -400® 的程序并無不同，例如

• 建立項(xiàng)目和站
• 配置硬件和網(wǎng)絡(luò)
• 把系統(tǒng)數(shù)據(jù)裝入目標(biāo)系統(tǒng)

需要 S7 -400®H 選件包來配置與 S7 -400 結(jié)構(gòu)不同的 S7 -400®H 結(jié)構(gòu)。對于安裝，必須安裝 STEP® 7 標(biāo)準(zhǔn)包 V.5. 1 或更高的版本。

Overview

• 故障安全的自動化系統(tǒng)，可滿足高度安全要求
• 符合安全要求，可達(dá) SIL 3（IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn)）、AK6（DIN V 19250 標(biāo)準(zhǔn)） 以及4 類標(biāo)準(zhǔn)（EN 954-1 標(biāo)準(zhǔn)）
• 如果需要，也可通過冗余設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)容錯
• 故障安全 I/O 不增加接線：
  通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全通訊
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和 ET 200M
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可應(yīng)用在自動化系統(tǒng)的非故障安全型應(yīng)用場合
• 隔離模板，用于在一個 ET 200M 的安全模式中故障安全和標(biāo)準(zhǔn)模塊的組合使用。

Area of application

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全型自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求很高設(shè)備中。 它控制著各種過程，如果直接停機(jī)，這些過程也不會對人員或環(huán)境構(gòu)成威脅。 S7–400 F/FH 有兩種基本型號：

• S7-400F: 
  故障安全型自動化系統(tǒng)。 如果在控制系統(tǒng)中發(fā)生出錯，生產(chǎn)過程就轉(zhuǎn)移到安全狀態(tài)，并中斷。
• S7-400FH: 
  故障安全型和故障容錯型自動化系統(tǒng)。 如果在某個控制系統(tǒng)中發(fā)生出錯，則冗余控制機(jī)構(gòu)被激活，使得生產(chǎn)過程繼續(xù)下去。

使用其它的標(biāo)準(zhǔn)模塊，可是使其建立一個對故障安全和非故障安全都能進(jìn)行控制的全集成控制系統(tǒng)。 使用相同的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序?qū)φ麄€系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和編程。

Design

S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行不同的組態(tài)：

S7-400F的單通道單側(cè)I/O

此系統(tǒng)需要一個故障安全的 PLC。 但是不一定是容錯的。 需要下列部件：

• 1 個 CPU 414-4H/417-4H，帶 F 運(yùn)行*
• 1 條 PROFIBUS-DP 線路
• ET 200M ，帶 IM 153-2
• 無冗余設(shè)計(jì)的故障安全信號模塊

當(dāng)發(fā)生故障時，可以訪問 I/O。 故障安全信號模塊鈍化。

單通道，S7-400FH 有可切換的 I/O

此系統(tǒng)需要一個故障安全的 PLC。 對于 CPU 需要容錯。 需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，帶 F 運(yùn)行*
• 2 條 PROFIBUS-DP 線路
• 1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2 (冗余)。
• 無冗余設(shè)計(jì)的故障安全信號模塊

當(dāng)一個 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS-DP 發(fā)生故障時，PLC 可繼續(xù)工作。 當(dāng)故障安全信號模塊或者 ET 200M 發(fā)生故障時，I/O 不再使用。 故障安全信號模塊鈍化。

S7-400FH 有冗余切換的 I/O

此系統(tǒng)需要一個故障安全的 PLC。 CPU 和 I/O 需要是容錯的。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，帶 F 運(yùn)行*
• 2 條 PROFIBUS-DP 線路
• 2 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2 (冗余)。
• 冗余設(shè)計(jì)的故障安全信號模塊

如果CPU、IM 153-2、PROFIBUS-DP、故障安全信號模塊或 ET 200M 發(fā)生故障，此 PLC 繼續(xù)可用。

在S7-400F/FH自動化系統(tǒng)中也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模板。 但是不能與ET 200M一起使用。

通訊

*控制器和ET200M之間通過PROFIBUS DP進(jìn)行故障安全通訊和標(biāo)準(zhǔn)通訊。 經(jīng)過特殊開發(fā)，PROFISafe PROFIBUS 可以在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報文楨中進(jìn)行安全功能的數(shù)據(jù)通訊。 需要諸如特殊安全總線的其它硬件組件。 所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的一個擴(kuò)展軟件集成在硬件組件中，也可以作為一個認(rèn)證的軟件塊裝載到CPU中。

帶隔離模板的安全等級

在ET200M中使用隔離模板具有以下優(yōu)勢：

• PROFIBUS DP組態(tài)使用銅總線電纜。 不需要光纖電纜。
• 可使用任何 IM 153-X
• 在安全模式中故障安全信號模塊的混合運(yùn)行，以及在一個ET 200M中S7-300標(biāo)準(zhǔn)模塊的混合運(yùn)行

如果達(dá)到SIL2安全等級，則不需要隔離模塊。

Functions

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 等級需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等級 1 to 4 to EN 954-1

運(yùn)行模式

CPU的F程序和故障安全信號模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差異分析和測試信號，信號模板可以監(jiān)視輸出和輸入信號。

CPU通過常規(guī)的自檢、監(jiān)測和邏輯命令以及程序定時檢測，檢查運(yùn)行的正確性。 此外，通過申請信號進(jìn)行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個故障時，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

F 運(yùn)行版*

CPU 417-4H必須裝在F運(yùn)行*才能運(yùn)行S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 系統(tǒng)需要 1 個*。

編程

S7-400F/FH 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。 通過諸如STEP 7編程工具編寫非故障安全用戶程序。

S7 F 系統(tǒng)選件包

"S7 F Systems" 軟件包用來編寫故障安全程序。 軟件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系統(tǒng)運(yùn)行必須將下列軟件包裝載到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC V5.23 或新版本
• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的選件)

應(yīng)用
S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。高處理速度和確定性的響應(yīng)時間，縮短高速機(jī)械制造業(yè)設(shè)備控制的循環(huán)周期。
S7 - 400用于整體協(xié)調(diào)各種設(shè)備，控制低級別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來保證的。
在S7- 400的許多器件也可用于環(huán)境條件下的SIPLUS版本。