Обзор

SIMATIC S7-400 – это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации средней и высокой степени сложности. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Модификации контроллеров

SIMATIC S7-400

Мощные программируемые котроллеры для построения систем управления средней и высокой степени сложности. Решение практически любых задач управления. Широкий спектр модулей и широкая гамма центральных процессоров для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи. Высокая гибкость, обеспечиваемая простотой использования систем распределенного ввода-вывода и мощными коммуникационными возможностями. Удобство обслуживания, работа с естественным охлаждением. Гибкие возможности расширения по мере развития объекта управления.

SIMATIC S7-400H

Программируемые контроллеры с резервированной структурой, обеспечивающие высокую надежность функционирования системы управления. Резервирование всех основных функций на уровне операционной системы центральных процессоров. Высокий коэффициент готовности, обеспечиваемый применением переключаемых конфигураций системы ввода-вывода. Возможность использования стандартных конфигураций систем ввода-вывода. Горячее резервирование: автоматическое безударное переключение на резервный блок в случае отказа ведущего бока. Конфигурации на основе двух стандартных или одной специализированной монтажной стойки. Использование резервированных сетей PROFIBUS DP для повышения надежности функционирования системы распределенного ввода-вывода.

SIMATIC S7-400F/FH

Построение систем автоматики безопасности и противоаварийной защиты (систем ПАЗ). Использование обычных или резервированных структур ввода-вывода, повышающих надежность функционирования системы управления. Снижение затрат на монтаж цепей ввода-вывода автоматики безопасности. Применение высоко надежной связи через PROFIBUS DP или PROFINET IO с использованием профиля PROFISafe. Использование базовых компонентов S7-400H, станций распределенного ввода-вывода ET 200M с F-модулями, а также станций ET 200S PROFIsafe, ET 200pro PROFIsafe, ET 200eco PROFIsafe. Возможность применения смешанных структур ввода-вывода, включающих в свой состав стандартные модули, F-модули и модули PROFIsafe.

SIPLUS S7-400/S7-400H/S7-400F/S7-400FH

Программируемые контроллеры, ориентированные на работу в атмосфере с содержанием агрессивных примесей и аэрозолей. Некоторые модули этой серии сохраняют работоспособность в диапазоне температур от -25 до +60°C.

Функциональные модули для SIMATIC S7-400

• Коммуникационный процессор CP 440 для PtP связи
• Коммуникационные процессоры CP 441-1 и CP 441-2 для PtP связи
• Коммуникационный процессор CP 443-1 для Industrial Ethernet
• Коммуникационный процессор CP 443-1 Advanced для Industrial Ethernet/ Internet/ PROFINET
• Коммуникационный процессор CP 443-5 Basic для PROFIBUS FMS
• Коммуникационный процессор CP 443-5 Extended для PROFIBUS DP
• Монтажная стойка базового блока CR2
• Монтажная стойка базового блока CR3
• Стойка расширения ER1
• Стойка расширения ER2
• Модуль расширения EXM 438-1
• Коммуникационные модули EXM 448/ EXM 448-1/ EXM 448-2
• Модуль скоростного счета FM 450-1
• Модуль позиционирования FM 451
• Модуль электронного командоконтроллера FM 452
• Модуль позиционирования FM 453
• Модули автоматического регулирования FM 455
• Функциональный модуль FM 458-1 DP
• Интерфейсные модули IM 460-0/IM 461-0
• Интерфейсные модули IM 460-1/IM 461-1
• Интерфейсные модули IM 460-3/IM 461-3
• Интерфейсный модуль IM 463-2
• Интерфейсные модули IM 467/IM 467FO
• Модули PS 405 и PS 407
• Интерфейсные модули SB, SU
• Соединительные кабели SC6
• Стойки расширения SIMATIC S5
• Модульные соединители SIMATIC TOP Connect
• Модуль вывода аналоговых сигналов SM 432
• Универсальная монтажная стойка UR1
• Универсальная монтажная стойка UR2-H
• Универсальная монтажная стойка UR2

Сертификаты и одобрения

SIMATIC S7-400 отвечает требованиям целого ряда национальных и международных стандартов:

• Сертификат соответствия и метрологический сертификат Госстандарта России. Текущие версии сертификатов размещены в Internet: www.siemens.ru/ad/as
• DIN, EN, IEC, UL, CSA, FM класс 1, раздел 2, группы A, B, C и D, температурная группа T4 (до 134 °C).

Морские сертификаты:

• American Bureau of Shipping,
• Bureau Veritas,
• Des Norske Veritas,
• Germanischer Lloyd,
• Lloyds Register of Shipping.

Назначение

SIMATIC S7-400 – это мощный программируемый контроллер для построения систем управления средней и высокой степени сложности. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, гибкие возможности расширения, мощные коммуникационные возможности, простота создания распределенных систем управления и удобство обслуживания делают SIMATIC S7-400 идеальным средством для решения практически любых задач автоматизации. Основными областями применения SIMATIC S7-400 являются: машиностроение; автомобильная промышленность; складское хозяйство; технологические установки; системы измерения и сбора данных; текстильная промышленность; упаковочные машины и линии; производство контроллеров; автоматизация машин специального назначения; автоматизация непрерывных производств.

Несколько типов центральных процессоров различной производительности и широкий спектр модулей с множеством встроенных функций существенно упрощают разработку систем автоматизации на основе SIMATIC S7-400.

Если алгоритмы управления становятся более сложными и требуют применения дополнительного оборудования, контроллер позволяет легко нарастить свои возможности установкой дополнительного набора модулей.

Программируемый контроллер SIMATIC S7-400H разработан для построения систем автоматического управления, отличающихся повышенной надежностью функционирования. Наличие резервированной структуры позволяет продолжать работу в случае возникновения одного или нескольких отказов в его компонентах. Как правило, такие системы управляют производствами, простой которых вызывает большие экономические потери.

Благодаря своей высокой надежности SIMATIC S7-400H может использоваться:

• в системах с высокими затратами на перезапуск производства в случае отказа контроллера;
• в системах с высокой стоимостью простоя;
• в системах управления обработкой ценных материалов (например, в фармацевтической промышленности);
• в системах без постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала;
• в системах с небольшим количеством обслуживающего персонала.

Программируемые контроллеры S7-400F/FH предназначены для построения систем автоматики безопасности и противоаварийной защиты, в которых возникновение отказов не влечет за собой появление опасности для жизни обслуживающего персонала и не приводит к загрязнению окружающей природной среды. Контроллеры выпускаются в двух модификациях:

• S7-400F: система противоаварийной защиты, в которой возникновение отказов приводит к переводу технологического оборудования в безопасные состояния и остановке производственного процесса.
• S7-400FH: резервированная система противоаварийной защиты, аналогичная по своему назначению контроллеру S7-400F

На основе программируемых контроллеров S7-400F/FH могутсоздаваться системы противоаварийной защиты, отвечающие требованиям:

• классов безопасности AK1…AK6 по DIN V 19250/ DIN V VDE 0801;
• уровней безопасности SIL 1…SIL 3 по IEC 61508;
• категорий безопасности 1…4 по EN 954-1.

В системах, построенных на основе программируемых контроллеров S7-400F/FH, допускается комбинированное применение компонентов F-систем с компонентами стандартного исполнения. Такие системы способны выполнять функции стандартного управления по отношению к одной и функции автоматики безопасности и противоаварийной защиты по отношению к другой части технологического оборудования. Для проектирования и обслуживания стандартных и F-систем используется единый набор промышленного программного обеспечения.

Конструкция

SIMATIC S7-400 является универсальным контроллером. Он отвечает жестким требованиям промышленных стандартов, обладает высокой степенью электромагнитной совместимости, высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам. Установка и замена модулей контроллера, а также подключенных к нему станций систем распределенного ввода-вывода может производиться без отключения питания (“горячая замена”).

S7-400 имеет модульную конструкцию. Он может комплектоваться широким спектром модулей, устанавливаемых в монтажных стойках в любом порядке. Система включает в свой состав:

• Модули блоков питания (PS): используются для подключения SIMATIC S7-400 к источникам питания =24/ 48/ 60/120/ 230 В или ~120/ 230 В.
• Модули центральных процессоров (CPU): в составе контроллера могут использоваться центральные процессоры различной производительности. Все центральные процессоры оснащены встроенными интерфейсами MPI и PROFIBUS DP, некоторые модели – встроенным интерфейсом PROFINET. При необходимости, в базовом блоке контроллера может быть использовано до 4 центральных процессоров.
• Сигнальные модули (SM): для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.
• Коммуникационные модули (CP): для организации последовательной передачи данных через PtP интерфейс, построения систем распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP и PROFINET IO, обмена данными через промышленные сети PROFIBUS, PROFINET и Industrial Ethernet, а также через Internet.
• Функциональные модули (FM): для решения типовых задач управления, к которым можно отнести скоростной счет, позиционирование, автоматическое регулирование и т.д.

При необходимости в составе S7-400 могут быть использованы:

• Интерфейсные модули (IM): для построения систем локального и распределенного ввода-вывода.
• Модули SIMATIC S5: все модули ввода-вывода контроллеров SIMATIC S5-115U/-135U/-155U могут устанавливаться в соответствующие стойки расширения SIMATIC S5. Кроме того, модули специального назначения IP и WF могут использоваться как в стойках SIMATIC S5, так и в базовом блоке контроллера SIMATIC S7-400. В последнем случае подключение модулей к внутренней шине контроллера S7-400 выполняется через адаптер.

Простота конструкции S7-400 существенно повышает его эксплуатационные характеристики:

• Простота установки модулей. Модули устанавливаются в свободные разъемы монтажных стоек и фиксируются в рабочих положениях винтами. Фиксированные места занимают только блоки питания и некоторые интерфейсные модули.
• Внутренняя шина, встроенная в монтажные стойки. Во все монтажные стойки встроена параллельная шина (Р-шина) для скоростного обмена данными с сигнальными и функциональными модулями. Все стойки, за исключением ER1 и ER2 имеют последовательную коммуникационную шину (К-шину) для скоростного обмена большими объемами данных с функциональными модулями и коммуникационными процессорами.
• Механическое кодирование фронтальных соединителей, исключающее возможность возникновения ошибок при замене модулей.
• SIMATIC TOP Connect: система 1-, 2- и 3-проводных соединителей с терминальными блоками, оснащенными контактами с винтовыми зажимами или пружинными контактами, существенно упрощающая и ускоряющая выполнение монтажных работ.
• Фиксированная монтажная глубина: все фронтальные соединители и соединительные проводники располагаются в специальных отсеках модулей и закрываются защитными дверцами. Все модули имеют одинаковую монтажную глубину.
• Свободное размещение модулей в разъемах всех монтажных стоек контроллера без ограничений на порядок их размещения.

Система ввода-вывода

Система ввода-вывода программируемого контроллера S7-400 может включать в свой состав две части: систему локального и систему распределенного ввода-вывода. Система локального ввода-вывода образуется модулями, устанавливаемыми в монтажные стойки контроллера, а также монтажные стойки SIMATIC S5. В простейшем случае эта система включает в свой состав только модули, установленные в базовый блок контроллера.

Применение системы локального ввода-вывода рекомендуется в случаях размещения базового блока и стоек расширения на небольших расстояниях друг от друга, например, в одном или рядом стоящих шкафах управления. Стойки расширения, не получающие напряжения питания от передающего интерфейсного модуля, должны комплектоваться собственными модулями блоков питания.

При построении систем локального ввода-вывода на основе монтажных стоек S7-400 и S5 должны выполняться следующие правила: Система ввода-вывода содержит один базовый блок и несколько стоек расширения. Базовым блоком является монтажная стойка, в которой установлен центральный процессор контроллера. Каждый базовый блок может содержать не более 6 передающих интерфейсных модулей (IM); не более двух из этих модулей могут содержать цепи питания стоек расширения напряжением =5 В. Каждый передающий интерфейсный модуль снабжен двумя интерфейсами, к которым может подключаться две линии связи (по одной на интерфейс). Через передающие интерфейсные модули к одному базовому блоку можно подключить до 21 стойки расширения. В каждой стойке расширения устанавливается приемныйинтерфейсный модуль. Максимальное расстояние между базовым блоком и стойкой расширения S7 равно 100 м. Обмен данными по К-шине может быть организован между базовым блоком и только 6-ю стойками расширения. Все модули блоков питания устанавливаются в крайние левые разъемы соответствующих монтажных стоек базового блока и стоек расширения. Система распределенного ввода-вывода может включать в свой состав: Станции систем распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, подключаемые к контроллеру через сети PROFIBUS DP и PROFINET IO. Приборы полевого уровня AS-Interface, подключаемые к сети PROFIBUS DP через коммуникационный модуль DP/ASi Link Advanced или к сети PROFINET IO через коммуникационный модуль IE/ASi Link PN IO.