西门子SM421数字量模块

SIMATIC S7-400，数字输出 SM 422，电位隔离 16 个数字输出；24V DC，2A

• SIMATIC S7-400

   

西门子S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。SIMATIC S7-400PLC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。

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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）

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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。

S7-400F/FH
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。

400 CPU中的Local data设置不当会导致什么问题？
回答：Local data顾名思义为本地数据，在西门子控制器中有一部分内存空间被设置为L区间，它被用于控制器在运行程序时存储临时数据。由于编写FB/FC程序的需要和OB中调用功能块结构的不同，不同的OB由于调用不同的FB/FC，因此所需的Local data的大小各不相同（被调用的FB/FC将占用当前调用他的OB块的Local Data资源）。在控制器硬件组态中的CPU属性设置中，Memory选项卡用于设置Local data的分配。如果相应OB块实际运行所需的Local data大于硬件组态中所设置的Local Data大小，那么相应的程序将无法运行，CPU将报告INTF错误，甚至更为严重的情况下CPU可能会停止运行。但如果盲目将Local Data的分配设置过大，将会浪费一部分宝贵的CPU内存空间。
S7 300CPU中的Local data不可修改，每个优先级固定设置为256 bytes，S7 400的Local data则可以人为修改。由此可以看出正确设置S7400 CPU的Local Data的大小非常重要。在控制器硬件组态中CPU属性? Memory选项卡的Local Data区域用于设置基于优先级的Local Data（如下图所示）：

Pic1: Local Data的分配

在PCS7组态的项目中，在编译CFC程序后，系统将会自动计算各OB块所需的Local Data大小，可以通过交叉索引（Chart reference data ? Local data，如下图所示）查询到。

Pic2: Chart reference data ? Local data

而普通的由用户采用Step7编程方式编写的程序，程序功能块及OB块各自的调用结构由用户自行控制，需要在编写完整个程序之后自行计算。
在手动计算Local Data时，需要获取如下信息：
1. 各OB块、FB块、FC块各自独立运行时所需的Local Data大小
可以通过如下方式查询到：在Block文件夹中选择相应功能块，右键 属性? General - Part2中即可查看到，如下图所示：

Pic3: 功能块所需的Local Data

注：嵌套调用时，上一级功能块将不会计算其嵌套调用的FB/FC所需的Local data大小；在上图中将不会累加嵌套功能块所需的Local data大小；

2. 整个程序的调用结构（Call structure）
由于功能块不会计算其嵌套调用的功能块所需到Local data大小，因此为了后计算整个OB所需到Local Data，必须了解整个程序的调用结构。打开任何一个功能块，点击左侧的Call Structure即可查询到，如下图所示；

Pic4: 程序调用结构

3. 当前程序下所使用的所有OB的优先级
由于CPU属性设置中的Local Data分配基于优先级进行设置，因此需要查看所有当前程序使用的OB块的中断优先级，打开硬件组态中CPU属性查看，如下图所示；

Pic5: 查看OB的优先级

获得所有上述信息后，即可计算当前程序所需的Local data大小。假设当前项目下使用的功能块及OB块上述相关信息如下表所示：

OB的调用关系如上图Pic4所示。根据调用结构计算，单独运行各OB块时所需的Local data如下：
OB1： OB1 + Max(Sum(FB1,FC1), FC1) ＝26＋Max(Sum(100,400), 400)＝526
OB35： OB35 + Sum(FB1,FC1) ＝26＋Sum(100,400)＝526
OB121： OB121＝20
OB122： OB122＝20
终CPU属性中Local data的设置如下：
优先级 1 所需Local Data大小至少为526 ＋ 20 ＋ 20 ＝ 566 bytes；
优先级12所需的Local Data大小至少为526 ＋ 20 ＋ 20 ＝ 566 bytes；
注：为什么上述优先级1和12中需要加入 两个20呢，因为程序运行的任何位置都有可能会执行OB121、OB122，所以需要加上OB121和OB122所需的本地数据。PCS7中（Pic2所示）进行各优先级所需Local data大小计算时已经自动加入了这部分的大小。
具体的计算法则可以归纳为一下几点：

1. 从内往外，从低往高；
即：基于程序的调用结构，从低层、内层逐步往上、往外计算；
2. 同级取大，内外求和；
即：程序调用结构中，同层FB/FC中所需的Local data取各所需Local data中的大值；某一优先级所需的Local Data大小取所有相同优先级OB所需的Local Data的大值；上下调用层级各自所需Local Data需求和；
3. 结果叠加OB121（编程错误）、OB122（I/O读取错误）；
即：终计算出的某优先级所需的Local data大小需要叠加上OB121、OB122所需的Local data；

产品参数

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能***为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。

S7-400

• 中端到性能范围内功能强大的 PLC

• 可满足要求极为苛刻的任务的解决方案

• 全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行调整

• 可实现分布式结构，适用十分灵活

• 连接方便

• ***优通信和联网功能

• 操作方便，设计简单，不含风扇

• 任务增加时可顺利扩展

• 多重计算：
  多个 CPU 在一个 S7-400 *控制器中同时运行。
  多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。

• 模块化：
  通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。

• 工程组态和诊断：
  结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可极为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用高级语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。

产品介绍

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到性能范围内功能强大的 PLC。

SIMATIC S7-400 具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力，并具有全面的通信和网络功能，可以简便实现分布式结构，用户操作十分方便，因此成为中端到性能范围内要求极为苛刻的任务的理想解决方案。

SIMATIC S7-400 的应用领域包括：

• 汽车工业，如装配线

• 机械设备制造，包括机械设备制造

• 仓储技术

• 钢铁工业

• 楼宇管理系统

• 发电和配电

• 造纸和印刷领域

• 木材加工

• 食品和饮料领域

• 过程工程，如水务和污水处理

• 化工和石化领域

• 仪表和控制

• 包装机械

• 制药工业

由于具有多种性能等级的 CPU，并有具备大量用户友好的功能的广泛模块，用户可以根据具体情况执行其自动化任务。

任务扩展时，可通过附加模块随时对控制器进行扩展，成本不会很高。

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。

S7-400H

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。

S7-400F/FH

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。

产品类型

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

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*型的配置。此外，在一个*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专业模块。

根据具体要求，也可使用下列模块：

• 接口模块 (IM)：
  用于连接*控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的*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*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*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：
  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***后一个 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***后一个 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。

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