西門子6ES7431-1KF20-0AB0詳細介紹

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上海君俞自動化科技有限公司

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創新工業，知其道，用其妙。
對于制造業和過程工業以及樓宇自動化領域的難題，西門子始終有解決之道。 我們基于全集成自動化 (TIA) 技術的驅動和自動化解決方案在各種行業中得到了廣泛的應用， 包括制造業、過程工業 以及各種建筑。西門子可為用戶提供自動化、驅動和低壓開關技術以及工業軟件，從豐富的標準產品到整體的解決方案，無所不包。 工業軟件可以讓用戶的整個價值鏈達到最優，貫穿產品的設計開發、生產銷售以及售后服務的整個過程。 我們的電氣和機械部件能夠為整個驅動鏈提供集成技術，從聯軸器到齒輪箱、從電機到控制和驅動解決方案，非常全面，可應用于所有工業領域。 我們的全集成能源管理 (TIP) 技術平臺可對能源的輸送提供強有力的解決方案。西門子出色的產品質量樹立了業界標桿。 對環保的高要求是我們環境管理的目標，我們始終貫徹執行。 從產品設計初期，我們便對產品可能對環境造成的影響進行考量， 因而我們的產品符合 RoHS（有害物質限令）標準。 同樣地，我們的生產環境通過了 DIN EN ISO 14001 認證。但對于西門子而言，環境保護不只是這些，它還意味著我們要充分利用有價值的資源。 我們的節能型驅動產品便是有力證明，它們可以節約高達 60% 的能源。敬請了解西門子自動化與驅動解決方案為您帶來的機遇， 從中發現經濟有效的解決之道。攜手西門子，提高您的競爭力。

西門子S7-400PLC，SIMATICS7-400PLC的主要特色為：極高的處理速度、強大的通訊性能和卓越的CPU資源裕量。S7-400系列plc中功能分級的CPU以及種類齊全的模板，總能為其自動化任務找到最佳的解決方案，實現分布式系統和擴展通訊能力都很簡便，組成系統靈活自如，用戶友好性強，操作簡單，免風扇設計。隨著應用的擴大，系統擴展無任何問題。一、機型的選擇S7-400PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據需要組合成不同的專用系統。當控制系統規模擴大或升級時，只要適當地增加一些模板，便能使系統升級和充分滿足需要。S7-400系列PLC的功能逐步升級的多種級別的CPU，帶有各種用戶友好功能的種類齊全的功能模板，使用戶能夠構成最佳的解決方案，滿足自動化的任務要求。 當控制任務變得更加復雜時，任何時候控制系統都可以逐步升級，而不必過多的添加額外的模板。S7-400自動化系統采用模塊化設計。它所具有的模板的擴展和配置功能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合。一個系統包括：電源模板，中央處理單元(CPU)，各種信號模板(SM)，通訊模板(CP)，功能模板(FM)，接口模板(IM)，SIMATICS5模板。
(一)西門子PLC S7-300的類型西門子PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類;按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型西門子PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統;模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。
(二)輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點;可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。
(三)存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術的發展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。

(四)冗余功能的選擇1.控制單元的冗余(1)重要的過程單元：CPU(包括存儲器)及電源均應1B1冗余。(2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統、2重化或3重化冗余容錯系統等。2.I/O接口單元的冗余(1)控制回路的多點I/O卡應冗余配置。(2)重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3)根據需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。二、控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現場總線、工業以太網)通信處理器。三、輸入輸出(I/O)點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。四、存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數(16位為一個字)，另外再按此數的25%考慮余量。三、小結綜上所述，用戶可以在使用西門子PLC S7-300系列時，參考本文提供的內容進行配置，從而設計出完整合理的自動化控制系統，并保證其穩定運行。如果需要更多的了解西門子PLC及其模塊的相關用法，請聯系我們，我們會更好的提供相關技術支持。

一、硬件區別：
（1）最主要地區別就是S7-300更模塊化了，S7-200系列是整體式的，CPU模塊、I/O模塊和電源模塊都在一個模塊內，稱為CPU模塊；而S7-300系列的，從電源，I/O，CPU都是單獨模塊的。但是這么說容易讓人誤解200系列不能擴展，實際上200系列也可以擴展，只不過買來的CPU模塊集成了部分功能，一些小型系統不需要另外定制模塊，200系列的模塊也有信號、通信、位控等模塊。 （2）200系列的對機架沒有什么概念，稱之為導軌；為了便于分散控制，300系列的模塊裝在一根導軌上的，稱之為一個機架，與中央機架對應的是擴展機架，機架還在軟件里反映出來。 （3）200系列的同一機架上的模塊之間是通過模塊正上方的數據接頭聯系的；而300則是通過在底部的U型總線連接器連接的。 （4）300系列的I/O輸入是接在前連接器上的，前連接器再接在信號模塊上，而不是I/O信號直接接在信號模塊上，這樣可以更換信號模塊而不用重新接線。 （5）300系列2DP的部分CPU帶有profibus接口。 硬件的區別，一句話：西門子PLC系統越大智能化越高，越方便維護。

3　本系統軟件
掌握體系在WIN98環境下運行，組態軟件為STEP7 V5。0及Kingview5。0。
體系運用組態軟件Kingview5。0的驅動順序與下位S7－300PLC進行數據通信，包含數據采集和發送數據或指令；下位S7－300PLC則通過MPI卡與上位盤算機替換數據，每一個驅動順序都是一個COM對象，這種方法使通信順序和組態軟件形成一個完全的體系，保障了體系高效力地運行。
4    完結語
該體系自投運以來，在消費正常的狀況下，熱值穩固在6。0左右、壓力穩固在13。5Kpa左右，完全滿意了用戶的請求，同時變頻運行于30～40Hz左右，泄放閥個別處于封閉的狀況，大大增添了泄放煤氣量和凈焦煤氣量，到達了預期的平安消費、進步產品德量、節能降耗的目標。體系的掌握思緒和方法非常新鮮、奇特，是太鋼乃至全國各大鋼廠均未采取過，這些奇特的掌握方法為一切鋼廠的煤氣混雜加壓站供給了新思緒，也為節能、降耗的完成建立了典范。工業自動化就是工業生產中的各種參數為控制目的，實現各種過程控制，在整個工業生產中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進行生產工作，即稱為工業自動化生產，而使工業能進行自動生產之過程稱為工業自動化。工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自動化過程的方法和技術。它是涉及機械、微電子、計算機、機器視覺等技術領域的一門綜合性技術。工業革命是自動化技術的助產士。正是由于工業革命的需要，自動化技術才沖破了卵殼，得到了蓬勃發展。同時自動化技術也促進了工業的進步，如今自動化技術已經被廣泛的應用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術等領域，成為提高勞動生產率的主要手段。工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術，包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。 工業自動化技術作為20世紀現代制造領域中最重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業還是追求靈活、柔性和定制化企業，都必須依靠自動化技術的應用。 自動化系統本身并不直接創造效益，但它對企業生產過程起著明顯的提升作用：

（1）提高生產過程的安全性；

（2）提高生產效率；

（3）提高產品質量；

（4）減少生產過程的原材料、能源損耗。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能最為強大的 PLC。它可以成功實現全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業和過程工業系統解決方案的自動化平臺，其主要特點是具有模塊化的結構并擁有性能儲備。

S7-400

• 中端到高端性能范圍內功能強大的 PLC
• 可滿足要求極為苛刻的任務的解決方案
• 全面的模塊和各種性能等級 CPU 可針對具體自動化任務進行最佳調整
• 可實現分布式結構，適用十分靈活
• 連接方便
• 最優通信和聯網功能
• 操作方便，設計簡單，不含風扇
• 任務增加時可順利擴展
• 多重計算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 中央控制器中同時運行。
  多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配。例如，可將復雜的技術任務（如開環控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU。可以為每個 CPU 分配自己的 I/O。
• 模塊化：
  通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現場總線。另外，還可以實現額外需要的與 MES/ERP 系統或 Internet 的連接。
• 工程組態和診斷：
  結合使用 SIMATIC 工程組態工具，可極為高效地對 S7-400 進行組態和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態圖和工藝圖的圖形化組態工具。

S7-400H

• 具有冗余設計的高可用性自動化系統。
• 用于具有很高故障安全要求的應用：
  重新啟動成本很高、停產代價高昂、幾乎不需要監視且維護選項較少的過程。
• 冗余設計的集中功能
• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
• 也可使用具有標準可用性的 I/O：單側配置
• 熱后備：發生故障時，自動切換到備用設備。
• 包含 2 個單獨機架或一個分隔式中央機架的配置
• 通過冗余 PROFIBUS DP 或系統冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動化系統，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關標準的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過冗余設計來實現容錯
• 不對安全相關 I/O 進行額外接線
• 通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 實現安全通信
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 適用于非安全相關應用的標準模塊也可以在自動化系統中使用
• 隔離模塊用于在一個 ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標準模塊。

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能最為強大的 PLC。它可以成功實現全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業和過程工業系統解決方案的自動化平臺，其主要特點是具有模塊化的結構并擁有性能儲備。

SIMATIC S7-400 有多個型號：

• S7-400：
  中、高端性能的功能強大的 PLC，具有模塊化結構和免風扇的設計。
• S7-400H：
  采用冗余設計的容錯自動化系統，適用于故障安全型應用。
• S7-400F/FH：
  采用冗余設計的故障安全自動化系統，也具備高可用性。

S7-400

S7-400 自動化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。

系統包含下列組件：

• 電源模塊 (PS)：
  用于將 SIMATIC S7-400 連接到 120/230 V AC 或 24 V DC 電源電壓。
• CPU：
  配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范圍。根據具體型號，這些 CPU 也可以帶有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，最多可以連接 125 個PROFIBUS DP 從站。可以將最多 256 個 PROFINET IO 設備連接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可處理極大型的配置。此外，在一個中央控制器中的多重計算模式下，多個 CPU 可以協同工作以提高性能。這些 CPU 處理速度快且具有確定性響應時間，可實現較短機器循環時間。
• 用于數字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號模塊 (SM)
• 通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點連接
• 功能模塊 (FM)：
  用于完成計數、定位和凸輪控制等要求苛刻的任務的專業模塊。

根據具體要求，也可使用下列模塊：

• 接口模塊 (IM)：
  用于連接中央控制器和擴展單元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可帶有最多 21 個擴展單元運行。
• SIMATIC S5 模塊：
  在相關 SIMATIC S5 擴展單元中，可以尋址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有輸入/輸出模塊。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用適配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模塊。

擴展

若用戶需要在應用中使用一個以上中央控制器時，則可以對 S7-400 進行擴展：

• 最多 21 個擴展單元：
  可將最多 21 個擴展單元 (EU) 連接到中央控制器 (CC)。
• 接口模塊 (IM) 的連接：
  通過發送和接收 IM 來連接 CC 和 EU。發送 IM 插到 CC 中，相關的接收 IM 插到下游 EU 中可將最多 6 個發送 IM 插到 CC 中（其中最多 2 個帶 5-V 電源），并可將最多 1 個 IM 插到 EU 中。每個發送 IM 均有 2 個接口，每個接口用于連接 1 條線路。可將最多 4 個 EU（不帶 5-V 電源）或 1 個 EU（帶 5-V 電源）連接到發送 IM 的每個接口。
• 電源模塊的固定插槽：
  必須始終將電源模塊插在 CC 和 EU 中的最左側。
• 通過 C 總線進行的數據交換受限制：
  通過 C 總線進行的數據交換只能在 CC 和 6 個 EU（EU 1 至 EU 6）之間進行。
• 集中擴展：
  建議用于小型配置和機器上的控制柜。也可以提供 5-V 電源。
  • CC 和最后一個 EU 之間的最大線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
• 通過 EU 進行分布式擴展：
  建議在面積很大工廠內采用，其中，多個 EU 位于各個位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
  • CC 和最后一個 EU 之間的最大線路距離：對于 S7 EU，約 100 m；對于 S5 EU 約 600 m。
• 注意 將 S5 擴展單元分布式連接到：
  IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可將以下S5 EU 連接到 S7-400：
  • EG 183U
  • EG 185U
  • EG 186U
  • ER 701-2
  • ER 701-3