Siemens S7-400H User Manual
SIMATIC
前言，目录
容错可编程逻辑控制器
1
自动化系统
容错系统
手册
S7-400H
S7-400H
使用入门
安装
处于
S7-400H
耦合和同步
使用
通讯功能
使用
操作期间的组件故障及替换
操作期间修改系统
的安装选项
CPU 41x-H
Profibus DP
的系统和工作模式
S7-400H
STEP 7
上的
组态
模式的
I/O
S7--400H
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
该手册的订货号为
6ES7988-8HA11-8BA0
2004年12
A5E00447391-01
月版
同步模块
S7-400
技术规范
附录
词汇表，索引
周期和响应时间
13
14
15
安全指南
!
!
!
本手册包括了保证人身安全及防止财产损失所应遵守的注意事项。在手册中与人身安全有关的注意事项用一
个安全警告符号高亮显示，而与财产损失有关的注意事项则没有安全警告符号。这些注意事项根据危险等级
标识如下。
危险
表示如果不采取适当的预防措施，将导致死亡或严重的人身伤害。
警告
表示如果不采取适当的预防措施，可能导致死亡或严重的人身伤害。
当心
带安全警告符号：表示如果不采取适当的预防措施，可能导致轻微的人身伤害。
当心
不带安全警告符号：表示如果不采取适当的预防措施，可能导致财产损失。
注意
表示如果忽略相关注意事项，可能会导致非预期的结果或状态。
合格人员
规定用法
!
商标
如果出现一个以上的危险等级，则将使用表示最高危险等级的警告注意事项。用安全警告符号警告造成人身
伤害的注意事项可能还包括与财产损失有关的警告。
必须按照该文档安装和使用该设备/系统。只有合格人员才允许调试和操作该设备。在本文档的安全注意事
项中，合格人员是指被授权按照既定安全惯例和标准，对线路、设备和系统进行调试、接地和标记的人员。
请注意如下事项：
警告
本设备及其部件只能用于产品目录或技术说明书中所描述的范畴，并且只能与由西门子公司认可或推荐的
第三方厂商提供的设备或部件一起使用。
只有正确地运输、保管、设置和安装本产品，并且按照推荐的方式操作和维护，产品才能正常、安全地运
行。
由标识的所有名称是西门子AG的注册商标。
本文档中的其它一些标志也是注册商标，如果任何第三方出于个人目的而使用，都会侵犯商标所有者的权
利。
Siemens AG 2004
未经明确的书面许可，不得复制、传播或使用本手册或所含
内容。违者应对造成的损失承担责任。保留所有权利，包括
实用新型或设计的专利许可权及注册权。
Siemens AG
Automation and Drives
Postfach 4848，D- 90327 Nuernberg
Siemens Aktiengesellschaft 6ES7988-8HA11-8BA0
保留所有权利
免责声明版权所有
我们已检查过本手册中的内容与所描述的硬件和软件相符。由
于差错在所难免，我们不能保证完全一致。我们会定期审查本
手册中的内容，并在后续版本中进行必要的更正。
Siemens AG 2004
技术数据如有改动，恕不另行通知。
前言
手册用途
该手册提供有用的参考，包含
欲知安装和接线其它模块以安装
器，安装手册。
所需基本知识
自动化技术的常规知识对于理解该手册非常重要。
我们假设读者已经具备计算机或与PC类似设备的相当知识，例如，在操作系统
Windows 2000或XP
因此应该熟悉使用该软件。相关知识参见
尤其当在安全区域中操作
装
手册的有效性
该手册与下列组件有关：
• CPU 414-4H 6ES7 414-4HJ04-0AB0
• CPU 417-4H 6ES7 417-4HL04-0AB0
S7--400H CPU
S7--400H
下运行的编程设备。需要使用
S7-400H
系统时，应该始终遵守
的操作选项、功能和技术数据的信息。
系统的信息，请参见
STEP 7
STEP 7
编程
手册的附录中提供的关于电气控制系统安全的信息。
，其中，固件版本为
本
，其中，固件版本为
本
基本软件组态
手册。
S7-400
S7-400
可编程控制
S7-400H
可编程控制器，安
V4.0.x
版本或更高版
V4.0.x
版本或更高版
，
基本系统组件所要求的版本或订货号
系统组件 所要求的版本或订货号
STEP 7
PROFIBUS DP CP443-5
型上的外部主站
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
扩展
带硬件更新的
订货号为
版本为
订货号为
版本为
订货号为
版本为
6GK7 443-5DX02-0XE0
V3.2
6GK7 443-5DX03-0XE0
V5.0
6GK7 443-5DX04-0XE0
V6.0.31
V 5.2 SP1 HF3
，硬件版本为V2版本或更高版本，固件
版本或更高版本
，硬件版本为V1版本或更高版本，固件
版本或更高版本
，硬件版本为V1版本或更高版本，固件
版本或更高版本
iii
前言
系统组件 所要求的版本或订货号
冗余DP从站接口
IM 153-2FO
DP/PA
耦合器或Y链接
通讯模块
网、
通讯模块
(PROFIBUS；S7通讯)
CP443-1(
TCP/ISO传输)
CP443-5
IM 153-2
基本型
注意
IM 153-2：6ES7 153-2AA02-0XB0，V7
和
IM 153-2：6ES7 153-2BA00-0XB0，V1
IM 153-2FO：6ES7 153-2AB01-0XB0，V6
IM 153-2FO：6ES7 153-2AB02-0XB0，V1
IM 157 6ES7 157-0AA81-0XA0，V1
6ES7 157-0AA82-0XA0，V1
工业以太
6GK7 443-1EX10-0XE0
V2.5.5
版本
6GK7 443-1EX11-0XE0
V2.5.5
版本
6GK7 443-5FX01-0XE0
V2.3.2
版本
版本或更高版本
版本或更高版本
版本或更高版本
版本或更高版本
版本或更高版本，且固件版本为
版本或更高版本，且固件版本为
，硬件版本为V1版本或更高版本，且固件版本为
，硬件版本为V1版本或更高版本，且固件版本为
，硬件版本为V2版本或更高版本，且固件版本为
V3.1
V4.0
版本
版本
不同模块可能还有其它限制。请参见相关产品信息和
信息。
STEP 7
安装
硬件升级组件
STEP 7
除了
外，还需要一个硬件升级组件。可以从
载更新文件。要安装升级组件，选择
硬件升级组件命令。
合格证
要获得关于认证和标准的详细资料，请参见
册，第
1.1
节，标准和认证。
该文档在整个信息环境中的位置
该手册可按订货号
提供该手册的电子版。
6ES7988-8HA11-8AA0
STEP 7 -->
S7-400
单独订购。在“
FAQ或SIAMTIC NET
Internet的STEP 7
网页上直接下
配置硬件，然后选择选项
可编程控制器，模块数据
STEP 7
”产品光盘中还
新闻中的
-- >
安装
手
iv
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
在线帮助
查找
前言
除了该手册外，在软件的集成在线帮助系统中还提供如何使用该软件的详细支持
信息。
可以使用各种不同界面访问帮助系统：
•
帮助菜单包含多个命令：目录打开帮助索引。H系统的帮助信息位于组态H系统
下。
•
使用帮助提供了关于使用在线帮助系统的详细指示。
•
上下文相关帮助提供关于当前上下文的信息，例如，关于一个已打开对话框或当
前窗口的信息。可以单击“帮助”或使用
•
状态栏为另一种形式的上下文相关帮助。当把鼠标指针放在一条命令上时，它将
F1
键调用该帮助。
显示每个菜单命令的简短描述。
•
当把鼠标指针放在一个按钮上时，还显示工具栏按钮的简短信息。
如果需要阅读印刷版的在线帮助信息，则可以打印单个主题、篇章或整个帮助系统。
为了帮助您更快地找到特殊信息，该手册还包含下列索引工具：
•
手册以目录表和手册所包含的图和表格索引开始。
•
章节的每页左列提供每个部分的内容总览。
•
附录之后是词汇表，词汇表定义了该手册中使用的重要的特殊术语。
•
在手册末尾，可以找到一个索引，该索引允许快速访问相关信息。
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
v
前言
回收和废弃
更多支持
H/F
开发中心
S7-400H
系统包含不污染环境的材料，因此可以回收使用。要实现旧设备的回收和废
弃而不污染环境，请联系具有电气废物回收认证的公司。
如果有任何技术问题，请联系相关的西门子代表或代理商。
可以在下列网址上找到联系人：
http://www.siemens.com/automation/partner
可以在下列网址上找到单个
SIAMTIC
产品和系统的技术文档指南：
http://www.siemens.com/simatic-tech-doku-portal
可在下列网址上获得在线目录和订货系统：
http://mall.automation.siemens.com
位于纽伦堡的
H/F
统。
电话：
传真：
开发中心还提供组态和调试支持，并帮助为您的设备故障提供解决方案。
+49 (911) 895--4759
+49 (911) 895--4519
电子邮件：
H/F
开发中心有一个特殊的工厂，专门研究冗余
HF--CC@siemens.com
SIAMTIC S7
自动化系
培训中心
西门子还提供了很多培训教程，使您熟悉
训中心或位于德国纽伦堡
电话：
Internet
：
+49 (911) 895-3200.
http://www.sitrain.com
D 90327
的培训总部，以获取详细资料：
SIMATIC S7
自动化系统。请联系当地的培
vi
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
技术支持
前言
Internet
您可以获取所有
•
通过网站请求支持
A&D
产品的技术支持
http://www.siemens.com/automation/support-request
•
•
关于技术支持的更多信息请参见
+ 49 180 5050 222
电话：
+ 49 180 5050 223
传真：
Internet
网页：
http://www.siemens.com/automation/service.
上的服务与支持
除了文档之外，还在
http://www.siemens.com/automation/service&support
在此，可以获得下列信息：
•
不断提供产品最新信息的简讯。
•
通过服务与支持中的搜索功能获取合适的文档。
•
来自世界各地的用户和专家交换经验的论坛。
•
自动化与驱动集团的本地代表。
•
在“服务”下提供关于现场服务、修理、备件及其更多信息。
Internet
上在线提供专有技术信息：
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
vii
前言
viii
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
目录
1
容错可编程逻辑控制器
1.1 SIMATIC
1.2
2 S7-400H
2.1 S7-400H
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3
使用入门
3.1
3.2
3.3
4
CPU 41x-H 4-1.........................................................
安装
4.1 CPU
4.2 CPU
系列的冗余可编程逻辑控制器
增大系统有效性
的安装选项
的基本系统
S7-400H的I/O
用于
模块
通讯
用于组态和编程的工具
用户程序
文档
要求
硬件安装和
S7-400H
调试
冗余系统对故障的响应实例
的控制和显示元件
的监视功能
1-1...................................................
1-2.............................
1-4.................................................
2-1......................................................
2-3.............................................
2-5..........................................
2-6...........................................................
2-7...........................................
2-8.......................................................
2-9...........................................................
3-1...............................................................
3-2...........................................................
3-3.........................................
3-5.......................................
4-2...........................................
4-6.................................................
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
状态和错误显示
读取服务数据
模式选择器开关
防护等级
存储器复位的操作顺序
使用存储卡扩展装载存储器
多点接口
4.10 PROFIBUS DP
4.11 S7-400 CPU
5
Profibus DP
处于
5.1
作为
5.1.1 41xH的DP
5.1.2
5.1.3
5.2
5.2.1
5.2.2
自动化系统
A5E00447391-01
作为
用作
一致性数据
通讯块和功能的一致性
访问
S7-400H
(MPI) 4-21..................................................
模式的
PROFIBUS DP
地址区
PROFIBUS DP
PROFIBUS DP
CPU
的工作存储器
容错系统
接口
的参数总览
S7-400H 5-1..........................................
CPU 41x-H 5-2.............................
主站的
41xH CPU 5-3..............................
主站的
41xH CPU
主站的
的诊断
4-8.................................................
4-11...................................................
4-12.................................................
4-13.......................................................
4-14...........................................
4-16.......................................
4-22.............................................
4-23..........................................
5-3................................................
5-6........................
5-11.....................................................
5-12...........................................
5-13...........................................
ix
目录
5.2.3 SFB 14“GET
SFB 15“PUT
和
5.2.4
5.2.5
6 S7-400H
6.1
从DP标准从站一致性地读取数据和将数据一致性地写入到DP标准从站
SFC 14或SFC 15
不使用
的系统和工作模式
引言
6.2 S7-400H
6.3 CPU
6.3.1 STOP
的操作状态
操作状态
6.3.2 STARTUP
6.3.3 COUPLING和UPDATE
6.3.4 RUN
6.3.5 HOLD
操作状态
操作状态
6.3.6 TROUBLESHOOTING
7
6.4
6.5
6.6
耦合和同步
7.1
7.2
自检
基于时间的响应
S7--400H
判断
耦合和更新操作的影响
耦合和更新操作的条件
”或读取变量
”或写入变量的一致性规则
系统的状态
操作状态
系统中的过程报警
进行一致性数据访问
操作状态
操作状态
5-13........................
5-14.
5-16.......................
6-1................................................
6-2...........................................................
6-5.............................................
6-6.................................................
6-7..................................................
6-8..............................................
6-9...................................
6-9...................................................
6-10.................................................
6-11...................................
6-12...........................................................
6-15.................................................
6-16...................................
7-1.............................................................
7-2...........................................
7-3...........................................
8
9
7.3
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7.3.4
7.4
7.4.1
7.4.2
7.4.3
7.4.4
7.5
S7-400H
使用
8.1
8.2
8.3
8.4
8.4.1
8.5
通讯功能
9.1
耦合和更新操作
耦合顺序
更新顺序
切换到包含已修改组态或存储器扩展的
禁止耦合和更新操作
时间监视
基于时间的响应
确定监视时间
对基于时间响应的影响
用于耦合和更新操作的性能值
耦合和更新操作的特性
I/O 8-1.....................................................
上的
引言
使用单通道、单向
使用单通道交换式
连接冗余
I/O 8-10....................................................
I/O 8-3............................................
I/O 8-5............................................
判断取消激活状态
连接冗余
I/O
的其它选项
基本原理和基本概念
7-4.................................................
7-8.......................................................
7-9.......................................................
CPU 7-12.........................
7-14.............................................
7-16.......................................................
7-18.................................................
7-19...................................................
7-26...........................................
7-27.....................................
7-28...........................................
8-2...........................................................
8-34...............................................
8-36..........................................
9-1...............................................................
9-2.............................................
9.2
9.3
x
适用的网络
所支持的通讯服务
自动化系统
S7-400H
A5E00447391-01
9-5.....................................................
9-5...............................................
容错系统
目录
10
9.4
9.4.1
9.4.2
9.4.3
9.5
9.5.1
9.5.2
9.5.3
9.5.4
9.6
使用
10.1
10.1.1
10.1.2
10.1.3
10.1.4
10.1.5
通过冗余S7连接进行通讯
容错系统之间的通讯
冗余系统和冗余
冗余系统和PC之间的通讯
通过S7连接进行通讯
通过S7连接进行通讯--单向模式
通过冗余S7连接进行通讯
通过
与单通道系统的用户自定义耦合
通讯性能
STEP 7
组态
使用
装配冗余站的规则
配置硬件
给冗余站中的模块分配参数
设置
组态网络
10.2 STEP 7
11
操作期间的组件故障及替换
11.1
中央机架和扩展机架中的组件故障及替换
11.1.1 CPU (
11.1.2
11.1.3
11.1.4
11.1.5
电源模块故障及替换
输入/输出或功能模块故障及替换
通讯处理器的故障及替换
同步模块或光纤电缆故障及替换
11.1.6 IM 460和IM 461
CPU
ET 200M
STEP 7
CPU
上的点对点CP进行通讯
组态
参数的建议
中的编程设备功能
CPU)
冗余
故障及替换
接口模块故障及替换
之间的通讯
9-6.........................................
9-7.............................................
9-10...................................
9-11........................................
9-13.............................................
9-13..................................
9-15.........................................
9-16..............................
9-17...................................
9-19.......................................................
10-1........................................................
10-2................................................
10-2...............................................
10-3.......................................................
10-3.......................................
10-5.............................................
10-7.......................................................
10-8........................................
11-1...............................................
11-2...........................
11-3.......................................
11-5.............................................
11-6..................................
11-7.........................................
11-8...................................
11-11...............................
11.2
分布式
11.2.1 PROFIBUS-DP
11.2.2
冗余
11.2.3 PROFIBUS-DP
11.2.4 PROFIBUS-DP
12
在操作期间修改系统
12.1
12.2
可能的硬件修改
在
12.2.1 PCS 7
12.2.2 PCS 7
12.2.3 PCS 7
12.2.4 PCS 7
12.2.5 PCS 7
12.2.6 PCS 7
12.2.7 PCS 7
12.2.8
12.3
在
在
12.3.1 PCS 7
12.3.2 PCS 7
I/O
中的组件故障及替换
主站故障及替换
PROFIBUS-DP
接口模块故障及替换
从站故障及替换
电缆故障及替换
PCS 7
中添加组件
，步骤1：修改硬件
，步骤2：离线修改硬件配置
，步骤3：停止备用站
，步骤4：在备用站
CPU
，步骤5：切换到组态已修改的
，步骤6：转换到冗余状态
，步骤7：改变和装载用户程序
PCS 7
中添加接口模块
PCS 7
中删除组件
，步骤I：离线修改硬件配置
，步骤II：改变和装载用户程序
CPU 12-9.................................
中装载新硬件配置
CPU 12-11.........................
11-1 2....................................
11-1 3...................................
11-1 4...........................
11-1 5...................................
11-1 6...................................
12-1.....................................................
12-2.................................................
12-6.............................................
12-7........................................
12-8................................
12-10...................
12-12..................................
12-13..............................
12-14.........................................
12-15.............................................
12-16................................
12-17.............................
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
xi
目录
12.3.3 PCS 7
12.3.4 PCS 7
12.3.5 PCS 7
12.3.6 PCS 7
12.3.7 PCS 7
12.3.8
12.4
PCS 7
在
STEP 7
在
12.4.1 STEP 7
12.4.2 STEP 7
12.4.3 STEP 7
12.4.4 STEP 7
12.4.5 STEP 7
12.4.6 STEP 7
12.4.7 STEP 7
12.4.8 STEP 7
12.4.9
12.5
STEP 7
在
STEP 7
在
12.5.1 STEP 7
12.5.2 STEP 7
12.5.3 STEP 7
12.5.4 STEP 7
12.5.5 STEP 7
12.5.6 STEP 7
12.5.7 STEP 7
12.5.8 STEP 7
12.5.9
STEP 7
在
，步骤
III
：停止备用站
，步骤IV：在备用站
，步骤V：切换到组态已修改的
CPU 12-18.................................
CPU
中装载新的硬件配置
CPU 12-19.........................
，步骤VI：转换到冗余状态
，步骤
VII
：修改硬件
中删除接口模块
中添加组件
，步骤1：添加硬件
，步骤2：离线修改硬件配置
，步骤3：扩展和下载
，步骤4：停止备用站
OB 12-25..................................
CPU 12-26.................................
，步骤5：将新的硬件配置下载至备用站
，步骤6：切换到包含已修改数据的
CPU 12-27.....................
，步骤7：系统转换到冗余模式
，步骤8：编辑和下载用户程序
中添加接口模块
中删除组件
，步骤I：离线编辑硬件配置
，步骤II：编辑和下载用户程序
，步骤
III
：停止备用站
CPU 12-34................................
，步骤IV：将新的硬件配置下载至备用站
，步骤V：切换到包含已修改组态的
CPU 12-35.....................
，步骤VI：系统转换到冗余模式
VII
，步骤
，步骤
：修改硬件
VIII
：编辑和下载组织块
中删除接口模块
12-18.................
12-20.................................
12-21.......................................
12-22.........................................
12-23............................................
12-24.......................................
12-25...............................
CPU 12-26.................
12-28.............................
12-29.............................
12-29........................................
12-31............................................
12-32................................
12-33.............................
CPU 12-34................
12-36............................
12-37......................................
12-38.............................
12-39........................................
12.6
12.6.1
12.6.2
12.6.3
12.6.4
12.6.5
12.7
12.7.1
12.7.2
12.8
12.8.1
12.8.2
12.8.3
12.8.4
12.8.5
CPU
编辑
步骤A：离线编辑
步骤B：停止备用站
步骤C：将已修改的
步骤D：切换到包含已修改组态的
参数
CPU
参数
CPU 12-42.........................................
CPU
参数下载至备用站
CPU 12-44.............................
步骤E：系统转换到冗余模式
CPU
修改
存储器组态
扩展装载存储器
改变装载存储器的类型
重新组态模块
步骤A：离线编辑参数
步骤B：停止备用站
CPU 12-51.........................................
步骤C：将新的硬件配置下载至备用站
步骤D：切换到组态已修改的
CPU 12-52.................................
步骤E：转换到冗余状态
12-40...................................................
12-42.......................................
CPU 12-42.....................
12-45......................................
12-46.............................................
12-46.................................................
12-47...........................................
12-50...................................................
12-51............................................
CPU 12-51.........................
12-54..........................................
xii
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
目录
13
同步模块
13.1
13.2
13.3
14 S7-400
周期和响应时间
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
14.10
15
技术规范
15.1 CPU 414-4H
S7-400H
用于
的同步模块
安装光纤电缆
选择光纤电缆
周期
计算周期
不同的周期
通讯负载
响应时间
计算周期和响应时间
计算周期和响应时间实例
中断响应时间
计算中断响应时间实例
延迟和监视狗中断的重复性
的技术规范；
(6ES7 414-4HJ04-0AB0) 15-2.........................................
13-1...............................................................
13-2.........................................
13-6...................................................
13-8...................................................
14-1...................................................
14-2...........................................................
14-4.......................................................
14-9.....................................................
14-11.......................................................
14-14.......................................................
14-19.............................................
14-20.........................................
14-23...................................................
14-25...........................................
14-26.......................................
15-1...............................................................
15.2 CPU 417-4H
(6ES7 417-4HL04-0AB0) 15-6.........................................
15.3
A
冗余自动化系统的参数
A.1
A.2
A.2.1
A.2.2
A.2.3
B
单机操作
C
从
S5-H
C.1
C.2
D
容错系统和标准系统之间的区别
E S7-400H
用于冗余
基本原理
比较选定组态的
包含中央
包含分布式
比较包含标准和冗余通讯的系统组态
S7-400H C-1...................................................
移植到
常规信息
组态、编程和诊断
支持的功能模块和通讯处理器
的技术规范；
I/O的FC和FB
MTBF A-7...........................................
I/O
的系统组态
I/O
的系统组态
的运行时间
15-10.................................
A-1...................................................
A-2.......................................................
A-7..........................................
A-9........................................
A-12...............................
B-1...............................................................
C-1.......................................................
C-2...............................................
D-1...........................................
E-1......................................
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
xiii
目录
F
冗余
I/O
的连接实例
F.1 SM 321；DI 16 x DC 24 V，6ES7 321-1BH02-0AA0 F-2...............
F.2 SM 321；DI 32 x DC 24 V，6ES7 321-1BL00-0AA0 F-3...............
F.3 SM 321；DI 16 x AC 120/230V，6ES7 321-1FF00-0AA0 F-4............
F.4 SM 321；DI 8 x AC 120/230 V，6ES7 321-1FF01-0AA0 F-5............
F.5 SM 321；DI 16 x DC 24V，6ES7321-7BH00-0AB0 F-6.................
F.6 SM 321；DI 16 x DC 24V，6ES7321-7BH01-0AB0 F-7.................
F.7 SM 326；DO 10 x DC 24V/2A，6ES7 326-2BF00-0AB0 F-8.............
F.8 SM 326；DI 8 x NAMUR，6ES7 326-1RF00-0AB0 F-9.................
F.9 SM 326；DI 24 x DC 24 V，6ES7 326-1BK00-0AB0 F-10................
F.10 SM 421；DI 32 x UC 120 V，6ES7 421-1EL00-0AA0 F-1 1...............
F.11 SM 421；DI 16 x DC 24 V，6ES7 421-7BH01-0AB0 F-12................
F.12 SM 421；DI 32 x DC 24 V，6ES7 421-1BL00-0AB0 F-13................
F.13 SM 421；DI 32 x DC 24 V，6ES7 421-7BL01-0AB0 F-14................
F.14 SM 322；DO 8 x DC 24V/2A，6ES7 322-1BF01-0AA0 F-15..............
F.15 SM 322；DO 32 x DC 24 V/0.5 A，6ES7 322-1BL00-0AA0 F-16.........
F.16 SM 322；DO 8 x AC 230 V/2 A，6ES7 322-1FF01-0AA0 F-17...........
F-1.......................................................
F.17 SM 322；DO16xDC24V/10mA[EExib]，6ES7 322-5SD00-0AB0 F-18.
F.18 SM 322；DO 8 x DC 24 V/0.5 A，6ES7 322-8BF00-0AB0 F-19...........
F.19 SM 322；DO 16 x DC 24 V/0.5 A，6ES7 322-8BH00-0AB0 F-20.........
F.20 SM 322；AO 8 x 12
6ES7 332-5HF00-0AB0 F-21...................
位；
F.21 SM 332；AO 4 x 0/4...20 mA [EEx ib]，6ES7 332-5RD00-0AB0 F-22......
F.22 SM 422；DO 16 x AC 120/230 V/2 A，6ES7 422-1FH00-0AA0 F-23......
F.23 SM 422；DO 32 x DC 24 V/0.5 A，6ES7 422-7BL00-0AB0 F-24..........
F.24 SM 331；AI 4 x 15位[EEx ib]；6ES7 331-7RD00-0AB0 F-25............
F.25 SM 331；AI 8 x 12
F.26 SM 331；AI 8 x 16
F.27 SM 332；AO 4 x 12
F.28 SM 431；AI 16 x 16
6ES7 331-7KF02-0AB0 F-26.....................
位，
6ES7 331-7NF00-0AB0 F-27....................
位，
6ES7 332-5HD01-0AB0 F-28...................
位；
6ES7 431-7QH00-0AB0 F-29...................
位，
词汇表 词汇表
索引 索引
-- 1...............................................................
-- 1...................................................................
xiv
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
图
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
2-1
2-2 S7-400H
2-3
3-1
4-1 CPU 414-4H/417-4H
4-2
4-3
5-1
5-2
6-1
6-2
7-1
7-2
7-3
7-4
7-5
8-1
8-2
8-3
8-4
8-5
8-6
8-7
8-8
8-9 2选1
8-10
8-11
8-12 2选1
8-13
8-14 OB1
9-2
9-3
9-4
9-5
9-6
9-7
9-8
9-9
冗余可编程逻辑控制器的操作目的
SIMATIC
使用
没有错误时的网络冗余实例
发生错误时，2选1系统中的冗余实例
发生完全失效时，2选1系统中的冗余实例
总览
冗余系统的用户文档
硬件配置
模式选择器开关的位置
存储卡的设计
CPU 41xH 5-8..................................................
诊断
用于DP主站和DP从站的诊断地址
同步子系统
冗余系统的系统和工作模式
耦合和更新操作的顺序
更新操作的顺序
更新期间，输入信号上的最小信号持续时间实例
与更新有关的时间含义
I/O
最小
单通道、单向
单通道、交换式
中央和扩展机架中的冗余
单向DP从站中的冗余
交换式DP从站中的冗余
单机模式中的冗余
在包含一个传感器的2选1组态中的冗余数字输入模块
在包含两个编码器的2选1组态中的冗余数字输入模块
组态中的冗余数字输出模块
在包含一个编码器的2选1组态中的冗余模拟输入模块
在包含两个编码器的2选1组态中的冗余模拟输入模块
结构中的冗余模拟输出模块
冗余单向和交换式
的流程图
根据组态产生的部分连接的数目实例
包含冗余系统和冗余环的冗余实例
包含冗余系统和冗余总线系统的冗余实例
包含附加CP冗余的冗余系统实例
包含冗余系统和冗余
包含冗余系统和冗余总线系统的冗余实例
在PC中包含一个冗余系统、冗余总线系统和CP冗余的冗余实例
冗余环上标准和冗余系统之间的耦合实例
的全集成自动化解决方案
基本系统的硬件
的控制和显示元件布局
保持时间和优先级
I/O
组态
ET 200M
I/O 8-11.........................................
I/O 8-12.......................................
I/O 8-13............................................
I/O 8-36............................................
H--CPU
>15
的最大禁止时间之间的关系
分布式
I/O 8-6................................
I/O 8-10......................................
的冗余实例
目录
1-2.................................
1-4.............................
1-5.......................................
1-5...............................
1-6...........................
2-2...........................................................
2-3.........................................
2-9.............................................
3-3.......................................................
4-2.........................
4-12...........................................
4-16...................................................
5-9.................................
6-3.....................................................
6-6.......................................
7-5...........................................
7-6.................................................
7-7.....................
7-17...........................................
7-21............
8-3............................................
8-23.................
8-24.................
8-24...................................
8-27.................
8-31.................
8-32...................................
8-38...................................................
9-4...............................
9-8.................................
9-8...........................
9-9..................................
9-10............................
9-11...........................
9-12.......
9-14...........................
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
xv
目录
9-10
9-11
9-12
9-13
9-14
9-15
13-1
13-2
14-1
14-2
14-3
14-4
14-5
14-6
14-7 PROFIBUS DP
14-8
14-9
14-10
冗余环上标准和冗余系统之间的耦合实例
冗余系统的冗余实例，在包含冗余标准连接的冗余总线系统上操作
冗余系统和外部单通道系统的耦合实例
冗余系统和外部单通道系统的耦合实例
作为数据吞吐量的一个变量的通讯负载(基本配置文件
作为响应时间的一个变量的通讯负载(基本配置文件
)9-19................
)9-20..................
同步模块
使用分配盒安装光纤电缆
周期的元素和结构
不同的周期
最小周期
公式：通讯负载的影响
时间片的分布
周期对通讯负载的依赖性
网络上的DP周期
最短响应时间
最长响应时间
计算中断响应时间
A-1 MDT A-3...........................................................
A-2 MTBF A-3.........................................................
A-3
A-4
B-1
常规导致故障
可用性
总览：运行时组态的系统结构
F-1 SM 321
F-2 SM 321
F-3 SM 321
F-4 SM 321
F-5 SM 321
F-6 SM 321
F-7 SM 326
F-8 SM 326
F-9 SM 326
F-10 SM 421
F-11 SM 421
F-12 SM 421
F-13 SM 421
F-14 SM 322
F-15 SM 322
F-16 SM 322
F-17 SM 322
F-18 SM 322
F-19 SM 322
F-20 SM 332
F-21 SM 332
F-22 SM 422
F-23 SM 422
F-24 SM 331
F-25 SM 331
(CCF) A-5..............................................
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例，
互连实例；
互连实例；
互连实例；
互连实例，
互连实例；
DI 16 x DC 24 V F-2................................
DI 32 x DC 24 V F-3................................
DI 16 x AC 120/230 V F-4...........................
DI 8 x AC 120/230 V F-5............................
DI 16 x DC 24V F-6................................
DI 16 x DC 24V F-7................................
DO 10 x DC 24 V/2 A F-8...........................
DI 8 x NAMUR F-9.................................
DI 24 x DC 24 V F-10................................
DI 32 x UC 120 V F-11...............................
DI 16 x 24 V F-12...................................
DI 32 x 24 V F-13...................................
DI 32 x 24 V F-14...................................
DO 8 x DC 24 V/2 A F-15............................
DO 32 x DC 24 V/0.5 A F-16.........................
DO 8 x AC 230 V/2 A F-17...........................
DO16xDC24V/10mA[EExib] F-18.................
DO 8 x DC 24 V/0.5 A F-19...........................
DO 16 x DC 24 V/0.5 A F-20.........................
AO 8 x 12
位
AO 4 x 0/4...20 mA [EEx ib] F-22......................
DO 16 x 120/230 V/2 A F-23..........................
DO 32 x DC 24 V/0.5 A F-24.........................
AI 4 x 15位[EEx ib] F-25.............................
AI 8 x 12
位
9-14...........................
9-15.....
9-16.............................
9-18.............................
13-3.......................................................
13-12.........................................
14-3...............................................
14-9.....................................................
14-10.......................................................
14-11...........................................
14-11...................................................
14-13.........................................
14-15...................................
14-16...................................................
14-17...................................................
14-24...............................................
A-6.........................................................
B-5.....................................
F-21...................................
F-26....................................
xvi
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
目录
F-26 SM 331
F-27 SM 332
F-28 SM 431
表格
4-1 CPU的LED
4-2
4-3 CPU
4-4
5-1 41x CPU
5-2
5-3
5-4 DP
6-1 S7-400H
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
6-7
7-1
7-2
7-3
8-1
8-2
8-3
8-4
8-5
8-6
8-7
8-8
12-1
13-1
13-2
13-3
14-1
14-2
14-3
14-4
14-5 41x-4H CPU
14-6
14-7
14-8
14-9
14-10 CPU
15-1
A-1
B-1
互连实例；
互连实例，
互连实例；
AI 8 x 16
AO 4 x 12
AI 16 x 16
位
位
位
显示
模式选择器开关的位置
安全等级
存储卡的类型
，作为
作为DP主站的
STEP 7
使用
主站模式中
PROFIBUS DP的MPI/DP
CPU 41x的BUSF LED
读出诊断信息
41xH CPU
的事件检测
接口
的含义
系统状态总览
6-2
与图
容错系统的系统和工作模式有关的解释
导致冗余丢失的错误原因
自检期间对错误的响应
对循环发生的比较错误的响应
对校验和错误的响应
单向调用
OB121
时的硬件错误、校验和错误、第二次发生
耦合和更新功能的属性
耦合和更新操作的条件
优先级
I/O
冗余
>15
的最大禁止时间中用户程序所占份额
的监视时间的累计
TP15_AWP
的典型数值
用于冗余的信号模块
互连带/不带二极管的数字输出模块
模拟输入模块和编码器
状态字节的分配
状态字节的分配
冗余
冗余
编辑
I/O
I/O
CPU
实例，
实例，
参数
OB1
OB1
部分
部分
作为附件的光纤电缆
用于室内应用的光纤电缆规范
用于室外应用的光纤电缆规范
循环程序执行
周期中的决定因素
过程映像传送时间部分，
过程映像传送时间部分，
CPU 414-4H 14-6..............................
CPU 417-4H 14-7..............................
的用户程序执行时间
扫描周期校验点处的操作系统执行时间
由于嵌套中断而延长周期
计算响应时间实例
过程报警和诊断中断响应时间；不带通讯的最大中断响应时间
的延迟和看门狗中断的重复性
用于冗余
用于冗余
I/O
的块的运行时间
I/O的MTBF
因子
单机模式和冗余模式之间的区别
F-27....................................
F-28...................................
F-29...................................
4-3.................................................
4-12...........................................
4-13...................................................
4-17...................................................
5-3.......................
5-6........................
5-7........................................
5-10...............................
6-5...........................................
6-7......................
6-9.........................................
6-12...........................................
6-13.....................................
6-13.............................................
6-14.............
7-2...........................................
7-3...........................................
7-27.
8-17........................................
8-17.............................................
8-25................................
8-31...........................................
8-34.................................................
8-35.................................................
8-39..........................................
8-40..........................................
12-40...................................................
13-8.............................................
13-9.....................................
13-11.....................................
14-3...................................................
14-4...............................................
14-7..................................
14-8.............................
14-8.........................................
14-20...............................................
14-24.........
14-27.................................
15-10......................................
A-10.........................................
B-2...................................
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
xvii
目录
xviii
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
容错可编程逻辑控制器
本章介绍冗余和冗余可编程逻辑控制器。
章节 描述 页码
1.1 SIMATIC
1.2
增大系统有效性
系列的冗余可编程逻辑控制器
1
1-2
1-4
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
1-1
容错可编程逻辑控制器
1.1 SIMATIC
系列的冗余可编程逻辑控制器
只有采用高度自动化，才能使所有工业部门实现经济、节省资源和低污染的生产活
动。同时，对应用越来越广泛的故障安全可编程逻辑控制器的需求日益突出。
西门子的冗余可编程逻辑控制器已经在实践中证明了其有效性，且已有成千上万台产
品投入使用。
您可能已经熟悉了其中一种冗余系统，例如
S5-95F和S5-115F
安全
S7-400H
是最新的冗余
列，也就是说完全利用了
冗余自动化系统的应用领域
在实践中，冗余可编程逻辑控制器可用来实现较高程度的有效性或容错能力。
SIMATIC S5-115H和S5-155H
系统。
PLC
，将在下文中对其进行介绍。它属于
SIMATIC S7
的所有优点。
冗余自动化系统，例如
，或故障
SIMATIC S7
系统系
容错2选1系统
目的：
通过并行操作两个系统来降低生产损失
风险
1-1
图
冗余可编程逻辑控制器的操作目的
请注意冗余和故障安全系统之间的区别。
采取附加措施以控制和安全有关的过程。
故障安全2选1系统
目的：
通过可靠地断开到安全的“关闭”
位置来保护人员生命安全以及环境
和投资
S7-400H
代表冗余自动化系统，它始终要求
1-2
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
冗余自动化系统的用途
冗余自动化系统可用来降低生产损失风险，而与该损失是由出错还是维护所导致无
关。
故障时间的成本越高，越有必要使用冗余系统。通过避免生产损失，可快速收回冗余
系统较高的投资成本。
软件冗余
在很多应用领域，对冗余质量或可能需要冗余自动化系统的设备单元范围的要求，通
常并不能说明一定需要一套特殊的冗余系统。通常，简单的软件机制足以在发生错误
时，在一个替换系统上继续执行已失败的控制过程。
容错可编程逻辑控制器
冗余
I/O
可选的“
SIMATIC S7
软件冗余”软件包可以应用在
S7-300和S7-400
标准系统
上，以控制那些在切换到二级范围的替代系统时存在切换延迟的过程，如供水、水处
理或运输流量控制过程。
当每种
余。通过冗余
I/O
模块都有两个，且均被组态并作为冗余对操作时，这些
I/O
可使有效性达到最大，因为该类系统可以容许一个
模块出错，详情请参见第
通过“功能
这些块位于
I/O
冗余”块库中的块实现冗余
STEP 7\S7_LIBS\RED_IO
8.4
章。
I/O
。
下的“冗余
IO(V1)
”库中。欲知这些块的功
I/O
模块可视作冗
CPU
和一个信号
能和用法的更多信息，请参见相应的在线帮助。
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
1-3
容错可编程逻辑控制器
1.2
全集成系统
OS
工作站
S7-300
增大系统有效性
S7-400H
方面的高要求。系统提供了采集以及准备过程数据所需的所有功能，其中包括用于控
制、开环控制以及监视机组和设备的功能。
S7-400H
相协调地工作。从控制室直到传感器和执行器的全集成系统是行业发展的必然结果，
它能确保系统性能最优。
报表打印机
自动化系统，能满足对最先进可编程逻辑控制器在有效性、智能度和分布式
自动化系统能够和所有其它
服务器 服务器
S7-400H
S7-400
系统
SIMATIC
客户机 客户机
组件，例如
带冗余
CPU的S7-400
SIMATIC PCS7
工程系统
PLC
控制系统
控制室
LAN (冗余)
图
ET 200B
1-2
使用
ET 200L
SIMATIC
的全集成自动化解决方案
通过复制组件获得的分级有效性
S7-400H
该冗余结构包括
为增大有效性，可以复制其它组件，这取决于特定的自动化过程。
的冗余结构能确保随时有效，也就是说，它复制了所有关键组件。
CPU
ET 200X
ET 200M
、电源模块以及用于两个
DP/PA
CPU
的硬件耦合器。
PROFIBUS DP (冗余)
总线耦合器
I/O
分布式
传感器/执行器
1-4
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
冗余节点
容错可编程逻辑控制器
冗余节点表示带冗余组件的容错系统。冗余节点的独立性表现为节点内一个组件发生
故障时，并不会导致其它节点或整个系统的可靠性受到限制。
方框图以一种简单的方式阐述了整个系统的有效性。对于2选1系统，冗余节点的一
个组件发生故障时不会削弱整个系统的可操作性。冗余节点链中最弱的链接决定了整
个系统的有效性。
无故障(图
1-3
图
1-3)
。
PS CPU
PS
无故障情况下网络中冗余的实例
CPU
2选1
冗余的冗余节点
总线
总线
IM 153-2
IM 153-2
有故障
1-4
图
显示了一个组件发生故障时并不削弱整个系统的功能的情况。
PS
PS
CPU
CPU IM 153-2
总线
总线
IM 153-2
SM
SM
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
图
1-4
容错系统
有故障情况下2选1系统中冗余的实例
1-5
容错可编程逻辑控制器
冗余节点故障(完全失效
1-5
图
显示系统不能再进行操作，因为两个子单元在2选1冗余节点中均发生了故障(完
)
全失效)。
PS
CPU
总线
IM 153-2
SM
总线
图
1-5
PS
完全失效情况下2选1系统中冗余的实例
CPU IM 153-2
2选1
冗余的冗余节点
1-6
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
S7-400H
的安装选项
2
该描述的第一部分涉及冗余
组件。之后是用来扩展该基本系统的硬件组件。
第二部分涉及用来对
统使用的附加软件和扩展功能，可用它们来创建用户程序并利用
性来增大有效性。
章节总览 描述 页码
2.1 S7-400H
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
关于组态的重要信息
警告
!
开放式设备
S7--400H
的基本系统
S7-400H的I/O
用于
通讯
组态和编程工具
用户程序
文档
S7--400H
自动化系统的基本组态和
进行组态和编程的工程工具。包括可供
S7--400H
S7--400
S7--400H
基本系统的
基本系
的所有属
2-3
2-5
2-6
2-7
2-8
2-9
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
S7-400
或工具才能进入的控制室、机柜或配电室中。只有指定的或经授权的人员才能进入
该类控制室、机柜或配电室。
模块被归为开放式设备一类，也就是说，必须将
容错系统
S7-400
安装在只能通过钥匙
2-1
S7-400H
的安装选项
2-1
图
显示了包含公享分布式
下面几页涉及安装和操作
操作员站
(
设备可视化
WinCC
通过
S7-REDCONNECT
冗余通讯
S7-400H PLC
I/O
且连接到一个冗余系统总线的
S7--400H
)
冗余和
所需要的硬件和SW组件。
冗余系统总线(以太网
工程系统
(
组态和控制器
STEP 7
通过
永久分配给一个
)
)
CPU
S7--400H
分布式
组态的实例。
I/O ET 200M
更多信息
PROFIBUS DP
冗余
2-1
图
S7--400H
冗余
S7--400
S7--400
为
S7--400H
总览
可编程逻辑控制器中同样也使用
的硬件组件的详细信息，请参见
标准系统规定的涉及用户程序设计和组件使用的规则，同样适用于冗余
自动化系统。请参见
标准和系统功能
STEP 7
参考手册中的描述。
S7-400
编程
分布式
S7--400
标准系统的组件。要获得关于
可编程控制器；模块数据
手册以及
S7--300/400
用于
I/O ET 200M
参考手册。
的系统软件；
2-2
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
S7-400H
的安装选项
2.1 S7-400H
基本系统的硬件
基本系统包括冗余
可以使用
附录E。
机架
2个PS
UR2H
S7--400
2个CPU
的基本系统
PLC
所需的硬件组件。图
标准模块来扩展基本系统。限制条件只针对功能/通讯模块，请参见
2
根光缆
4
个同步模块
2-2
显示了安装中的组件。
S7-400H
0
机架
基本系统
机架
1
2-2 S7-400H
图
中央处理单元
两个
将机架0中的
基本系统的硬件
CPU
代表
CPU
S7--400H
称为
的核心组件。使用
CPU 0
，将机架1中的
CPU
后面板上的开关来设置机架号。以下
CPU
称为
CPU 1
。
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
2-3
S7-400H
S7-400H
用于
的安装选项
的机架
电源
同步模块
UR2-H
机架支持安装两个独立单元，其中每个单元9个插槽，也适用于在
19”
机柜中安
装。
还可以在两个单独的机架上安装
要求为每个冗余
S7--400
自
CPU (
或确切些，为
标准范围的电源模块。
S7-400H
所提供的电源模块的额定输入电压为
20 A
。
。为此，提供了机架
S7--400H
中两个单元中的每个单元)采用一个来
24 VDC和120/230 VAC
UR1和UR2
。
，输出电流为10和
为增大电源的有效性，也可以在每个单元中使用两个冗余电源。对于该组态，应该使
PS 407 10 A R
用
用来耦合两个
电源模块，使额定电压为
CPU
的同步模块被安装在
有两种类型的同步模块：一种用于10米以内的距离，另一种用于两
120/230 VAC
CPU
中并通过光缆互连。
，输出电流为
CPU
10 A
。
距离高达
10
千米的场合。
冗余系统要求使用相同类型的四个同步模块。第
13.1
节描述了同步模块。
光缆
光缆用来互连同步模块，作为
下层同步模块对分别互联。
适合在
S7--400H
中使用的光缆规格参见第
CPU
之间的冗余链接。用它们来实现两个上层和两个
13.3
节。
2-4
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
S7-400H
的安装选项
2.2
I/O
的组态版本
S7-400H的I/O
用于
S7-400H
•
•
•
适合在
I/O
•
•
•
可以配以
中央设备
扩展设备
PROFIBUS DP
作为
S7--400H
模块的组态版本：
具有标准有效性的单通道、单向组态
带单通道、单向组态：单输入/输出模块。
元进行寻址。
但当工作在冗余模式时，
有效性增强了的单通道、双向组态。
双向单通道分布式组态只包含一套可以由两个单元寻址的
有效性最大的冗余双通道组态
SIMATIC S7
中使用的功能模块
模块
系列的
上的分布式
CPU
I/O
模块。该
I/O
。
(FM)
和通讯模块
通过冗余耦合器互连，因此可并行执行用户程序。
I/O
(CP)
I/O
模块只位于一个单元，且始终由该单
可以在下列设备中使用：
可参见附录E。
I/O
模块。
更多信息
冗余双通道组态包含两套可以由两个单元寻址的
要获得使用
I/O
的详细信息，请参见第8章。
I/O
模块。
自动化系统
A5E00447391-01
S7-400H
容错系统
2-5
S7-400H
的安装选项
2.3
通讯有效性
编程和组态
通讯
S7-400H
•
•
这同样适用于可以使用的中央和分布式组件。附录E中列出了适用的通讯模块。
可以改变与
这些解决方案上至简单的线性网络结构，下至冗余双光纤环。
S7
除使用附加硬件组件外，
需组态冗余连接；无需进行特殊的编程。
在冗余
用来监视通讯连接或在出错时自动切换到冗余连接的功能在后台自动运行。
支持下列通讯方法和机制：
带工业以太网的系统总线
点对点连接
S7--400H
通讯功能完全支持在
CPU
的操作系统中集成了冗余通讯所要求的所有通讯功能。这些功能，例如
通讯的有效性。
PROFIBUS
S7--400H
S7-400H
或工业以太网上进行冗余通讯。
在组态和编程方面与标准系统基本没有区别。只
支持各种解决方案，以满足通讯要求。
更多信息
要获得与
S7--400H
通讯的详细信息，请参见第9章。
2-6
自动化系统
S7-400H
容错系统
A5E00447391-01
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