西门子6ES7421-1BL01-0AA0 

SIMATIC S7-400，数字输入 SM 421，电位隔离 32 DE；24V DC

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(SIEMENS)上海非俗工控自动化设备有限公司（西门子分销商）

颜家钊（销售工程师）185 7050 2115 （24小时）

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西门子S7-400

产品简介

西门子S7-400PLC，SIMATICS7-400PLC的主要特色为：*的处理速度、强大的通讯性能和的CPU资源裕量。
　　S7-400系列plc功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到佳的解决方案，实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如，用户友好性强，操作简单，免风扇设计。随着应用的扩大，系统扩展无任何问题。

概述

• 具有冗余设计的高可用型自动化系统。
• 用于具有很高故障安全要求的应用：
  重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要视且维护选项较少的过程。
• 冗余的集功能。
• 提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置。
• 也可作为标准 I/O 使用：单侧配置。
• 热备用：发生故障时，可自动切换到备用设备。
• 采用两个独立机架或一个分开的*机架的配置
• 通过冗余 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 来连接切换式 I/O。

应用

在自动化技术的许多领域中，有关可用性、自动化系统故障安全的要求一直在提高。在许多领域，设备停机可能造成极为高昂的费用。这里，只有冗余系统才能满足其可用性要求。

SIMATIC S7-400H 所具有的容错性可以满足这些要求。即使在一个或多个故障导致部分控制器失灵时也能继续运行。因此实现了其可用性，这样 SIMATIC S7-400H 及其适合用于以下应用领域：

• 控制器故障后，过程重新启动将会导致很高成本（通常在过程工业中）。
• 停机时间很宝贵的过程。
• 涉及贵重材料的过程（例如在制药工业中）。
• 无人监管的应用。
• 涉及减少维护人员的应用。

订货数据

S7-400H 部件订货数据可在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块找到。

设计

SIMATIC S7-400H 由以下部件组成：

• 2 个*控制器：
  2 个单独的 UR1/UR2 *控制器，或一个分隔式*控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。
• 每个*控制器两个同步模块，用于通过光缆连接两个设备。
• 每个*控制器 1 个 CPU 412-3H、1 个 CPU 414-4H 或 1 个 CPU 417-4H。
• *控制器中具有 S7-400 I/O 模块。
• UR1/UR2/ER1/ER2 扩展单元和/或带有I/O模块的 ET 200M 分布式 I/O 设备。

zui重要的功能始终采用冗余型设计。

I/O可以组态为常规可用性型和switched型。

常规可用I/O（单边组态）

在单边组态中，I/O模块为单通道设计，仅能由两个*控制器中的一个来寻址。单边I/O模块可以插接

• 一个*控制器和/或
• 扩展单元/分布式I/O设备

.

在I/O寻址设备工作正常的情况下，从单边读入的信息始终可以被两个*控制器使用。在出现故障的情况下，受到影响的*控制器的I/O模块将会停止工作。

单边组态用于：

• 不需要很高可用性的工厂部分。
• 连接基于用户程序的冗余 I/O。此时，系统必须具有一种对称设计。

增加可用性（倒换型配置）

在switched组态中，I/O模块为单通道设计，但是其寻址工作是由两个*控制器通过冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模块仅能插接

• 一个ET 200M分布式I/O设备

.

至*控制器的连接通过PROFIBUS DP实现。此时，switched ET 200M连接至两个子单元上。

I/O 的冗余性

3.1版以及更高版本的操作系统均支持冗余I/O。

冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余I/O可以实现可用性的zui大化，因为这种工作模式能够容忍一个CPU、PROFIBUS或者信号模块出现故障。

功能

容错通讯

带有容错通信功能的SIMATIC提供了一种新的通信类型，该通信类型具有以下特点：

• 可用性更高：
  发生故障时，凭借其多达4个的冗余连接，可以继续通信。必要的切换工作对于用户来说是透明的。
• 工作简单；
  容错处理对于用户也是透明的。可使用用于标准通讯的用户程序，无需修改。冗余功能的定义仅需在参数化阶段就可以完成。

容错通讯目前由 S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 所支持。对于 PC 来说，需要使用 Redconnect 软件包（参见“SIMATIC NET 通讯系统”）。

取决于对可用性的需求，可以使用不同的组态选项：

• 单一总线或冗余总线。
• 线型拓扑和环型拓扑总线。

运行模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要附加功能：

• 数据交换
• 故障响应（控制转换给备用设备）
• 两个子设备的同步
• 自检

冗余原理

S7-400H的工作符合“热备份”模式的主动冗余原理（支持故障发生时的无重启自动切换功能）。根据该原理，在*运行期间，两个子单元都处于工作状态。当故障发生时，未出现故障的设备将独立地接管过程控制。

为了确保平稳的控制接管，必须通过*控制器链路实现高速、可靠的数据交换。

在控制转移期间，设备自动地使用

• 相同的用户程序
• 相同的数据块
• 相同的过程图像内容
• 相同的内部数据，例如定时器、计数器、位存储单元等

这意味着，这两个设备的更新操作始终*一样，并可以在出现故障时独立地继续执行控制功能。

I/O 工作于冗余模式时，其结果将是：

• 在*的工作期间，两个模块均处于工作状态，即，在存在冗余输入的情况下，例如通过两个模块读入的共用传感器（也可以设置两个传感器）的信号，会对其结果进行比较，以将*性的值提供给用户以进一步处理。对于冗余输出来说，由用户程序计算出的值通过两个模块来输出。
• 如果出现了故障，例如输入模块中有一个或者两个均出现了故障，则不再寻址故障模块，且对故障进行报告处理，此后，仅使用未出现故障的模块继续工作。联机修理工作完成之后，又可以寻址两个模块。

对于无重启切换，必须实现两个子单元的同步。

S7-400H采用“事件驱动同步”技术。

同步操作伴随着导致两个子单元内部状态出现差异的每个事件而进行。这些事件的发生情况例如有：

• 直接访问 I/O
• 中断、报警
• 更新用户时间，或
• 使用通信功能更改数据。

同步由操作系统自动完成，程序编制期间无需处理。

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