S7-400
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范圍內功能強大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風扇設計和較高擴展能力，并具有通信和網絡功能，可以簡便實現分布式結構，用戶操作十分方便，因此成為中端到高端性能范圍內要求極為苛刻的任務的理想解決方案。
SIMATIC S7-400 的應用領域包括：
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汽車工業，如裝配線
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機械設備制造，包括專用機械設備制造
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倉儲技術
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鋼鐵工業
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樓宇管理系統
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發電和配電
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造紙和印刷領域
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木材加工
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食品和飲料領域
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過程工程，如水務和污水處理
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化工和石化領域
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儀表和控制
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包裝機械
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制藥工業
由于具有多種性能等級的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據具體情況執行其自動化任務。
任務擴展時，可通過附加模塊隨時對控制器進行擴展，成本不會很高。
SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：
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具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有極高的工業適用性。
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可以帶電連接和斷開各模塊。
S7-400H
在自動化技術的許多領域中，對自動化系統的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領域中，設備停機會產生極高的成本。此時，只有冗余系統才能滿足可用性要求。
容錯型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個或多個故障導致控制器的部件出現故障時，也能繼續運行。通過以這種方式實現的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應用領域：
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控制器發生故障后重啟會產生很高費用的過程（通常在過程工業中）。
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停產的代價十分高昂的過程。
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涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業中）。
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無人監視的應用
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涉及較少維護人員的應用
訂貨數據
關于 S7-400H 組件的訂貨數據，請參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應模塊。
S7-400F/FH
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機不會給人員或環境帶來危險的過程進行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設計：
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S7-400F：
故障安全自動化系統。在控制系統中發生故障的情況下，生產過程會切換到安全狀態并中斷。
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S7-400FH：
故障安全和高可用性自動化系統。在控制系統中發生故障的情況下，冗余控制部分將發揮作用，繼續控制生產過程。
通過另外使用標準模塊，可以建立一個全集成控制系統，可在非安全相關和安全相關任務共存的工廠環境中使用�？梢允褂孟嗤臉藴使ぞ邔φ麄�工廠進行組態和編程。
SIMATIC S7-400 有多個型號：
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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。
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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。
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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：
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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。
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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�？梢詫⒆疃� 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。
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用于數字量 (DI/DO) 和模擬量 (AI/AO) 輸入/輸出的信號模塊 (SM)
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通信處理器 (CP)，例如，用于總線連接和端到點連接
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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：
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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。
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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：
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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)。
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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�？蓪⒆疃� 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。
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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。
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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。
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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。
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CC 和*一個 EU 之間的*線路距離：1.5 m（帶 5 V 電源）、3 m（不帶 5 V 電源）。
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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。
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CC 和*一個 EU 之間的*線路距離：對于 S7 EU，約 100 m；對于 S5 EU 約 600 m。
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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�？蓪⒁韵耂5 EU 連接到 S7-400：
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EG 183U
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EG 185U
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EG 186U
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ER 701-2
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ER 701-3
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連接類型
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*（總）電纜長度
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本地鏈路，具有 5-V 電源，通過 IM 460-1 和 IM 461-1 實現
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1.5 m
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本地鏈路，無 5-V 電源，通過 IM 460-0 和 IM 461-0 實現
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5 m
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遠程鏈路，通過 IM 460-3 和 IM 461-3 實現
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102.25 m
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遠程鏈路，通過 IM 460-4 和 IM 461-4 實現
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605 m
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ET 200 的分布式擴展：
建議用于面積很大的工廠。通過 CPU 的 PROFIBUS DP 接口，可以連接含有最多 125 個總線節點的總線。CC 與總線上*一個節點之間的*距離：23 km（使用光纜）。
S7-400 通信
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項：
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組合了多點接口和 DP 主站，集成在所有CPU 中：
用于同時連接編程器/PC、HMI 系統、S7-200 和 S7-300 系統以及其它 S7-400 系統。
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附加 PROFIBUS DP 接口，集成在多個 CPU 中，用于經濟實用連接分布式 I/O 系統（例如，ET 200）。
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PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口，用于連接到分布式 I/O 系統或與其它控制器和 PC 系統通信。
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通信處理器，用于連接到 PROFIBUS 總線系統和工業以太網。
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通信處理器，用于功能強大的點到點連接。
通過 PROFIBUS DP 進行過程通信
通過 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口（可選），可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。
以下設備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進行連接：
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SIMATIC S7-400（CPU、CP 443-5）
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SIMATIC S7-300 （CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5）
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SIMATIC C7（通過配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通過 PROFIBUS DP CP）
雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但它們僅使用也部分通過PROFIBUS DP 運行的 PG 和 OP 功能。
以下設備可作為從站連接：
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分布式 I/O 設備，例如ET 200
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現場設備
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SIMATIC S7-200、S7-300
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C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP
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SIMATIC S7-400（僅通過 CP 443-5）
通過多點接口 (MPI) 實現數據通信
多點接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于：
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編程和參數設置
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HMI
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建立涉及對等通信伙伴的簡單網絡拓撲
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可選擇的連接選項：
MPI 可以實現最多 32 個節點的同時連接：
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編程器/PC
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HMI 系統
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S7-200（作為從站）
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S7-300
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S7-400
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C7
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內部通信總線（C 總線）；
通過 S7-400 的 C 總線以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口，可以尋址帶有 C 總線接口的通信處理器和功能模塊。這樣就可以從編程器直接訪問 C 總線上連接的模塊。通過接口模塊，可將最多 6 個擴展單元連接到 C 總線。
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MPI 的性能數據：
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最多 32 個 MPI 節點
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數據傳輸速率高達 12 Mbps
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靈活的安裝選件：
使用性能可靠的組件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”產品系列中的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器 (12 Mbps)。
可通過組件實現*調整以滿足具體要求。例如，任意兩個 MPI 節點之間最多可以串入 9 個中繼器以連接更大距離。
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DP 主站：
也可將 S7-400 的 MPI 配置為 DP 主站。隨后可以連接最多 32 個*傳輸速率為 12 Mbps 的 DP 從站。從而保留編程功能和人機界面功能。
通過 CP 實現數據通信（點到點）
通過 CP 441 通信處理器，可以實現功能強大的點到點連接。
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可連接各種設備，例如：
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PC
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SIMATIC S5/S7
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工業 PC
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其它廠商的 PLC
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掃描儀、條形碼閱讀器、識別系統
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機械手控制裝置
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打印機
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可變接口：
通過可更換的接口模塊，可以使用不同傳輸介質進行通信：
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20 mA (TTY)
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RS 232C (V.24)
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RS 422/485
通過 CP（PROFIBUS 或工業以太網）實現數據通信
通過 CP 443-x 通信處理器，可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業以太網總線系統。
例如包括：
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SIMATIC S7-200（通過 PROFIBUS）
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SIMATIC S7-300
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SIMATIC S7-400
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SIMATIC S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H
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編程設備
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PC
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SIMATIC HMI 人機界面系統
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數控裝置
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機械手控制裝置
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工業 PC
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驅動控制裝置
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其它廠商的設備
S7-400H
SIMATIC S7-400H 包括以下組件：
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2 個中央控制器：
2 個單獨的 UR1/UR2 中央控制器，或一個分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個區域。
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每個中央控制器有兩個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設備。
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每個中央控制器 1 個 CPU 412-5H、1 個 CPU 414-5H、1 個 CPU 416-5H 或 1 個 CPU 417-5H。
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中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
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UR1/UR2/ER1/ER2 擴展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設備。
中央功能采用冗余設計�？蓪� I/O 組態為常規可用性型和切換型。
通�？捎玫� I/O（單側配置）
在單側配置中，I/O 模塊具有單通道設計，僅由兩個中央控制器中的一個來尋址。單側 I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴展單元/分布式 I/O 設備中。
在 I/O 尋址設備工作正常的情況下，從單側讀入的信息始終提供給兩個中央控制器。發生故障時，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
單側配置用于：
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不需要很高可用性的工廠部分。
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連接基于用戶程序的冗余I/O。此時，必須對系統進行對稱設置。
高可用性（切換式配置）
在切換式配置中，I/O 模塊采用單通道設計，但它們將由兩個中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設備中。
通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余 I/O 可以實現*程度的可用性，因為通過這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現故障。
可進行實現以下配置：
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單側 DP 從站采中采用冗余 I/O
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切換式 DP 從站采用冗余 I/O
適宜的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類型和設計形式（例如，均為集中式或均為分布式）。不對插槽進行規定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關于可以使用的模塊，請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關手冊。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用：
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切換式冗余配置：
可以雙重連接 FM/CP 以將 ET 200M 或一個交換式 ET 200M 分離。
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雙通道冗余配置：
可將 FM/CP 插到兩個子單元中或插到與子單元相連的擴展單元中（參見單側配置）。
此時可以不同方式實現模塊冗余：
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由用戶編程：
在功能模塊和 SIMATIC 通信處理器上，通常可由用戶對冗余功能進行編程。將會確定主動模塊并檢測可能的故障以執行切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個 CPU 的程序一致。
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由操作系統直接提供支持。
對于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統直接支持冗余。有關詳細信息，請參見“通信”下面的內容。
S7-400F/FH
故障安全型 S7-400F/FH 自動化系統可根據需求進行不同配置：
單通道、單側 I/O，用于 S7-400F
工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：
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1 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
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1 條 PROFIBUS DP 總線。
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帶有 IM 153-2 的 ET 200M。
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故障安全信號模塊，采用非冗余設計。
發生故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。
單通道、切換式 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側需要有容錯功能。需要下列部件：
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2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
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2 條 PROFIBUS DP 總線。
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1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。
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故障安全信號模塊，采用非冗余設計。
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號模塊或 ET 200M 出現故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。
冗余、切換式 I/O，用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側和 I/O 側需要容錯功能。需要下列部件：
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2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。
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2 條 PROFIBUS DP 總線。
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2 個 ET 200M，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。
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故障安全信號模塊，冗余設計。
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號模塊或 ET 200M 出現故障時，控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自動化系統中，也可以使用標準模塊。這些設備不能與故障安全模塊在同一個 ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 實現的。通過專門開發的 PROFIBUS 行規 PROFIsafe，可在標準數據報文中傳輸與安全功能相關的用戶數據。無需附加的硬件組件，如專用安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統的擴展功能集成在硬件組件中，也可作為經過認證的軟件塊裝載到 CPU 中。
帶有隔離模塊的安全等級
在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優點：
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可以使用銅質總線電纜來建立 PROFIBUS DP 總線。沒有必要使用光纖電纜。
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每個 IM 153-x 都可以使用。
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在一個 ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信號模塊和 S7-300 標準模塊。
若需要取得安全等級 SIL 2，則無需使用隔離模塊。
S7-400
大量功能可支持用戶對 S7-400 進行編程、調試和維護：
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高速指令執行。
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用戶友好的參數分配
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人機界面：
S7-400 的操作系統中集成了用戶友好的 OCM 服務。
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診斷功能和自檢：
CPU 的智能診斷系統可連續檢查系統功能并記錄錯誤和特定系統事件。
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密碼保護。
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模式選擇開關
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系統功能
SIMATIC S7-400 符合以下國內和國際標準：
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CE 標志
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UL 認證
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CSA 認證 或 cULus 認證
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FM 認證
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ATEX 認證
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C-Tick、EMC 標記，適用于澳大利亞和新西蘭
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IEC 61131-2
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船級社的船用認證
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ABS（美國船級社）
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BV（法國船級社）
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DNV（挪威船級社）
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GL（德國勞氏船級社）
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LRS（英國勞氏船級社）
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Class NK（日本船級社）
有關詳細信息，請參見手冊《S7-400 自動化系統 S7-400 模塊技術規格》。
設計
S7-400 系統可方便地構建為模塊化系統。S7-400 的突出特點是不帶風扇，運行可靠，支持信號模塊的熱插拔。
S7-400 設計簡潔，使用靈活，操作極為方便：
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模塊安裝十分簡單。
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背板總線集成在安裝機架中。
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模塊更換簡單，不會將模塊相互混淆
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成熟可靠的連接技術
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TOP Connect 連接方式：
通過 1 芯到 3 芯接頭和螺釘型或彈簧型端子進行預接線。
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規定的安裝深度：
所有接頭和連接器都應該嵌入到模塊內并通過蓋板來保護。
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最小限度的插槽規則
通信
CPU 和通信處理器支持以下通信類型：
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過程通信；
通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）對 I/O 模塊進行循環尋址（交換過程映像）。從循環執行級調用過程通信
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數據通信；
在自動化系統之間或 HMI 與多個自動化系統之間
進行數據交換。數據通信可循環進行，或在發生特定事件時通過塊從用戶程序調用。
數據通信
SIMATIC S7-400 擁有不同的數據通信機制：
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通過全局數據通信 (GD) 實現聯網的 CPU 之間的數據包循環交換。
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通過通信功能進行事件驅動型通信。
通過 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 實現網絡連接。
全局數據 (GD)
通過 MPI 以及“全局數據通信”服務，聯網的 CPU 可以相互循環交換數據（最多可達 16 個 GD 數據包，每個循環的* GD 數據包大小為 64 字節）。例如，CPU 可以訪問另一個 CPU 的數據/位存儲器/過程映像。若網絡上連接有 S7-300，則數據交換限制為* 22 字節。全局數據通信可通過 MPI 來實現�？墒褂� STEP 7 來執行組態。在分段式 CR2 安裝機架中，兩個 CPU 可以使用 GD 并通過 C 總線通信。
通信功能
通過系統內集成的塊，可以建立與 S7/C7 伙伴之間的通信服務。
這些服務包括：
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通過 MPI 和 PROFIBUS S7 進行的 S7 通信。
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通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網進行的 S7 通信。
通過可加載的塊，可以建立與 S5 通信伙伴和西門子設備之間的通信服務。
這些服務包括：
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通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的 S5 兼容通信。
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通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的標準通信（通過 PROFIBUS/工業以太網進行的開放式用戶通信）。
與全局數據不同的是，必須建立通信連接才能實現通信功能。
集成到 IT 環境中
通過 S7-400，可方便地將現代 IT 環境與自動化環境鏈接。使用插入式 CP 443-1 Advanced，可以實現下列功能：
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使用任何 HTML 工具創建自己的 Web 頁面。方便地將 S7-400 的過程變量分配給 HTML 對象。
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使用標準瀏覽器并通過這些 Web 頁面監控 S7-400。
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通過 FC 調用，從S7-400 的用戶程序發送電子郵件。
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由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性，可進行遠程編程，甚至可通過電話網（如ISDN）。
