若要提高供电的冗余能力,每个子系统可以采用冗余供电的方式。在这种情况下需使用PS40710AR电源模块,其额定电压为AC120/230V,输出电流为10A。
SIMATICS7系统的有的I/O模块都可以在S7-400H中使用。I/O模块可以插入到中央控制器、扩展机架或分布式I/O站。I/O模块可按下列方式配置:
①常规单通道单路I/O配置 两个子系统中只有一个有一套I/O模块(单通道),它们可以在一个中央控制器中,或者是分布式的I/O站。I/O模块只能被该子系统访问,读出的I/O信息提供给两个中央控制器。如果出现故障,属于故障控制器的I/O模块退出运行。
②单通道切换式配置 单通道切换式配置的I/O模块是单通道设计,两个中央控制器都可以通过冗余的PROFIBUS-DP网络访问I/O模块,切换式I/O模块只能在ET-200M远程I/O站中。
③双通道I/O模块容错冗余配置 系统中有两套相同的容错冗余配置的I/O模块,每一个子系统都可以访问这两套I/O模块。
④FM和CP的冗余 功能模块(FM)和通信处理器(CP)有两种冗余配置方法:
a.可切换的冗余配置:FM和CP分别插到可切换的ET200中。
b.双通道冗余配置:FM和CP分别插到两个子单元或两个单元的扩展设备中
⑤通信 S7-400H可以使用系统总线(例如工业以太网)或点对点通信,从简单的线性网络结构到冗余式双光缆环路。S7的通信功能完全支持PROFIBUS或工业以太网的容错通信。
CPU417-4H是SIMATICS7-400H和S7-400F/FH**能*强的CPU,可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后,可以作为S7-400F/FH容错自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
(3)后备电池 S7-400的电源模块有一个电池盒,可以装1~2个后备电池。这些电池是选件。
模拟量输入/输出模块包括用于S7-400的模拟量输入/输出。通过这些模块,能将模拟量传感器和执行器连接到SIMATICS7-400。使用模拟量输入/输出模块能给用户提供优化的适配性能,能连接各种不同类型的模拟量传感器和执行器。
模拟量输入/输出模块的机械结构有以下特点。
①紧凑的设计。坚固的塑料外壳包括标签条可插入到前盖板内(根据使用手册复制),覆盖薄膜可单独订购。
②容易安装。将模块挂在机架上,拧紧螺钉即可,安装方便。
③接线方便。模块通过前连接器接线。初次插入前连接器时,应嵌入一个编码元件,这样前连接器只能插入到有相同电压范围的模块中。更换模块时,前连接器能保持完整的接线状态,能用于相同类型的新模块。
(1)模拟量输入模块 模拟量输入模块将从过程来的模拟量信号转换成S7-400内部处理用的数字量信号。电压/电流传感器、热电偶、电阻器和热电阻可作为传感器连接到S7-200。
(2)模拟量输出模块 模拟量输出模块SM432只有一个型号(6ES7432-IHF00-0AB0)。输出点数为8,额定负载电压24VDC,输出电压范围为-10~10V,0~10V和1~5V;输出电流范围为-20~20mA。
1.7 其他模块
(1)FM453定位模块 FM453可以控制3个独立的伺服电动机或步进电动机,以高时钟频率控制机械运动,用于简单的点到点定位到对响应、精度和速度又极高要求的复杂运动控制。从增量式或**式编码器输入位置信号,步进电动机作为执行器时可以不用编码器。每个通道有6点数字量输入和4点数字量输出。FM453具有长度测量、变化率限制、运行中设置实际值、通过高速度输入使定位运动启动或停止等特殊功能。
如果已经装入后备电池,则在电源发生故障时,参数设置和存储器内容将通过背板总线备份到CPU和可编程模块中。电池电压必须在允许的范围内。在上电后,后备电池可以对CPU执行重启动。电源模块和后备模块均可监视电池电压。
一些电源模块有容纳两个电池的电池盒。如果用两个电池,并将开关拨到2BATT,则电源模块将两个电池中的一个定义为后备电池。当电池充足时该设置始终有效;当后备电池放完电后,则系统将另一个电池切换到后备方式。后备电池的状态也存储在电源故障的事件中。
后备电池的*长后备时间取决于后备电池的容量以及在基板上的后备电流。后备电流是指当电源关闭时,所插入的后备模块的电流及电源模块所需要的电流的总和。【例1-1】 计算对于一个具有PS4074A和CPU417-4的中央机架的后备时间。
后备电池容量为1.9A·h,电源的*大后备电流(包括电源关闭时自己所需的电流)为100μA,CPU417-4典型的后备电流为75μA,当计算后备时间时,因在电源打开时后备电池也会受影响,额定能力将低于****。
一个具有63%额定容量的电池具有:后备时间=1.9A·h×0.63÷(100+75)μA=(1.197÷175)×1000000=6840h,得出*大后备时间为285天。
BATT1F/BATT2F指示灯(用于电池1和电池2)激活。
电压选择开关:用来选择主要的工作电压(120V AC或230V AC),由其自身的外壳保护。
FM458-1DP应用模块 FM458-1DP是自由组态闭环控制设计的,包含有300个功能块的库函数和CFC连续功能图图形化组态软件,带有PROFIBUS-DP接口。FM458-1DP的基本模块可以执行计算、开环和闭环控制,通过扩展模块可以对I/O和通信进行扩展。
(3)S5智能I/O模块 S5智能I/O模块可以用于S7-400,配置专门设计的适配器后,可以直接插入S7-400。可以使用IP242B计数器模块,IP244温度控制模块,WF705位置解码器模块,WF706定位及位置测量和计数器模块,WF707凸轮控制器模块,WF721和WF723A、WFT23B、WF T23C定位模块。
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智能I/O模块的优点是能完全独立地执行实时任务,减轻了CPU的负担,使CPU能将精力完全集中于更**的开环或闭环控制任务上。
(1)S7-400H的使用场合 在许多生产领域中,要求容错和高度可靠性的应用越来越多,某些领域由于故障引起的停机将会带来重大的经济损失,西门子的高可靠性S7-400H容错PLC已有成千上万台在实际中使用,可以满足高度可靠性的要求。S7-400H特别适合于在下列场合使用:
①停机将会造成重大的经济损失;
②过程控制系统发生故障后再启动的费用十分昂贵;
③某些使用贵重的原材料的过程控制(例如制药工业)会因突发的停机而产生废品;
④无人管理的场合或需要减少维修人员的场合。
西门子的S7 SoftwareRedundancy(软件冗余性)可选软件可以在S7-300和S7-400标准系统上运行。生产过程出现故障时,在几秒内切换到替代系统,可以用于水厂水处理系统或交通流量系统等场合。
S7-400H是按冗余方式设计的,主要器件都是双重的,可以在事件发生后继续使用备用的器件。设计成双重器件的有中央处理器CPU、电源模块以及连接两个中央处理器的硬件。用户可以自行决定系统中是否需要更多的双重器件,以增强设备的冗余性。
(2)S7-400H的结构 S7-400H由两个子系统组成,典型的结构是使用分为两个区(每个区9个槽)的机架UR2H,每个区可以视为一个中央控制器,也可以使用两个独立的中央控制器(即中央机架)UR1/UR2。每个中央控制器有一块有容错功能的CPU414-4H或CPU417-4H,一块PS407电源模块。
同步子模块用于连接两个中央处理器,它们放置在中央处理器内部,并由光缆互连。每个中央控制器上有S7I/O模块,中央控制器也可以有扩展机架或ET200M分布式I/O。中央功能总是冗余配置的,I/O模块可以是常规配置、切换型配置或冗余配置。