河北西门子授权代理商PLC

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SIMATICS7-400 PLC是具有的PLC，采用模块化无风扇设计，坚固，易于扩展，通信能力强大，适用于对可靠性要求的大型复杂的控制系统，如图0-11所示。

  S7-400有很强的通信功能，CPU模块集成有MPI和DP通信接口，另有PROFIBUS-DP、工业以太网的通信模块，以及点对点通信模块。通过PROFIBUS-DP 或AS-i现场总线，可以周期性地自动交换I/O模块的数据。

  S7-400的模块插座焊在机架中的总线连接板上，模块插在模块插座上，有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下所有的模块，可以扩展一个或数个机架，各机架之间用接口模块和通信电缆交换信息。

  S7-400提供了多种级别的CPU模块和种类的通用功能模块，使用户能根据需要组成不同的系统。S7-400 采用模块化设计，性能范围宽广的不同模块可以灵活组合，扩展十分方便。可以扩展多达300个模块，背板总线集成在模块内，没有插槽限制，支持多处理器计算(在中央机架上可以使用多达4个CPU)。模块具有很高的电磁兼容性和抗冲击、耐振动性能，并可带电插拔。

  图0-11 S7-400 PLC

  1. S7-400家族

  S7-400有多种不同型号的CPU：CPU412-1、412-2、414-2、414-3、416-2、416-3，以及417-4 等，分别适用于不同等级的控制要求。

  CPU 412-1和 CPU412-2用于中等性能的经济型中小型项目，集成的MPI允许PROFIBUS-DP总线操作。CPU412-2有两个PROFIBUS-DP接口。

  CPU 412-2和CPU412-3具有中等性能，适用于对程序规模，指令处理速度及通信要求较高的场合。CPU 417-4 DP适用于要求的复杂场合，有两个插槽供 IF接口模块(串口)使用。CPU 417H 用于S7-400H容错控制PLC。

  通过TF964 DP适用于要求的复杂场合，有两个插槽供IF接口模块(串口)使用。CPU 417-4 可以扩展两个PROFIBUS-DP接口。

  除了CPU412-1之外，集成的DP接口使CPU可作PROFIBUS-DP的主站。表0-4列出了几种有典型S7-400PLC的CPU技术规范。

  表0-4 几种S7-400PLC的CPU技术规范

  2. S7-400PLC基本结构

  S7-400 PLC由机架、电源模块(PS)、中央处理单元(CPU)、数字量输入/输出(DL/DO)模块、模拟量输入/输出(AI/AO)模块、通信处理器(CP)、功能模块(FM)和接口模块(IM)组成，如图0-12所示。DI/DO模块和AI/AO模块统称为信号模块(SM)。

  图0-12 S7-400基本结构

PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。

（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。

（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。

（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。

（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。

（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计经过反复测试。修改，直到满足要求为止。

（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。

传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。