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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。

可连接各种设备，例如：

PC

SIMATIC S5/S7

工业 PC

其它厂商的 PLC

扫描仪、条形码阅读器、识别系统

机械手控制装置

打印机

可变接口：通过可更换的接口模块，可以使用不同传输介质进行通信：

20 mA (TTY)

RS 232C (V.24)

RS 422/485

通过 CP（PROFIBUS 或工业以太网）实现数据通信

通过 CP 443-x 通信处理器，可以将 SIMATIC S7-400 连接至 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

例如包括：

SIMATIC S7-200（通过 PROFIBUS）

SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-400

SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H

编程设备

PC

SIMATIC HMI 人机界面系统

数控装置

机械手控制装置

工业 PC

驱动控制装置

其它厂商的设备

SIMATIC S7-400H 包括以下组件：

2 个中央控制器：2 个单独的 UR1/UR2 中央控制器，或一个分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。

每个中央控制器有两个同步模块，用于通过光缆连接两个设备。

每个中央控制器 1 个 CPU 412-5H、1 个 CPU 414-5H、1 个 CPU 416-5H 或 1 个 CPU 417-5H。

中央控制器中具有 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。

中央功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。

通常可用的 I/O（单侧配置）

在单侧配置中，I/O 模块具有单通道设计，仅由两个中央控制器中的一个来寻址。单侧 I/O 模块可插到中央控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。

在 I/O 寻址设备工作正常的情况下，从单侧读入的信息始终提供给两个中央控制器。发生故障时，受影响的中央控制器的 I/O 模块将停止工作。

单侧配置用于：

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，必须对系统进行对称设置。

高可用性（切换式配置）

在切换式配置中，I/O 模块采用单通道设计，但它们将由两个中央控制器通过冗余 PROFIBUS DP 来寻址。在切换式配置中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。

通过 PROFIBUS DP 连接到中央控制器。

I/O 冗余

冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余 I/O 可以实现程度的可用性，因为通过这种方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。

可进行实现以下配置：

单侧 DP 从站采中采用冗余 I/O

切换式 DP 从站采用冗余 I/O

适宜的 I/O 模块

相互冗余的模块必须为同一类型和设计形式（例如，均为集中式或均为分布式）。不对插槽进行规定。不过，出于可用性原因，建议在不同的站中使用。关于可以使用的模块，请咨询系门子客户支持部门或参阅相关手册。

FM 和 CP 冗余

功能模块 (FM) 和通信处理器 (CP) 可在两种不同配置中使用：

切换式冗余配置：可以双重连接 FM/CP 以将 ET 200M 或一个交换式 ET 200M 分离。

双通道冗余配置：可将 FM/CP 插到两个子单元中或插到与子单元相连的扩展单元中（参见单侧配置）。

此时可以不同方式实现模块冗余：

由用户编程：在功能模块和 SIMATIC 通信处理器上，通常可由用户对冗余功能进行编程。将会确定主动模块并检测可能的故障以执行切换。所需的程序与配有冗余 FM/CP 的单个 CPU 的程序*。

由操作系统直接提供支持。对于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系统直接支持冗余。有关详细信息，请参见“通信”下面的内容。

故障安全型 S7-400F/FH 自动化系统可根据需求进行不同配置：

单通道、单侧 I/O，用于 S7-400F

工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件：

1 个 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。

1 条 PROFIBUS DP 总线。

带有 IM 153-2 的 ET 200M。

故障安全信号模块，采用非冗余设计。

发生故障时，I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。

单通道、切换式 I/O，用于 S7-400FH

工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧需要有容错功能。需要下列部件：

2 个 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。

2 条 PROFIBUS DP 总线。

1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2（冗余）。

故障安全信号模块，采用非冗余设计。

若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线出现故障，控制器仍保持可用。在故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时，I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。

冗余、切换式 I/O，用于 S7-400FH

工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧和 I/O 侧需要容错功能。需要下列部件：

2 个 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。

2 条 PROFIBUS DP 总线。

2 个 ET 200M，带 2 个 IM 153-2（冗余）。

故障安全信号模块，冗余设计。

在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线、故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时，控制器仍保持可用。

在 S7-400F/FH 自动化系统中，也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全模块在同一个 ET 200M 中一起使用。

通信