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西门子S7-400PLC的CPU模块有哪些

S7-400有7种不同型易的CPU，分别适用于不同等级的控制要求。不同型号的CPU免板上的元件不完全相同(见图2-13)。

  CPU内的元件封装在一个牢固而紧凑的塑料机壳内，面板上有状态和故障指示LED、模式选择开关和通信接口。存储卡插槽可插入多达数十兆字节的存储卡。

  1. S7-400 CPU的指示灯与模式选择开关

  S7-400 CPU模块面板上的LED指示灯的功能见表243，有的CPU只有部分指示灯。

  S7-400 CPU模块面板上的模式选择开关的外形和使用方法与S7-300的完全相同。开关各位置的意义与S7-300的相同。

  2. 存储卡

  在CPU模块的存储卡插槽内插入FEPROM或RAM存储卡，可以增加装载存储器的容量。电池或“EXT.BATT.”插口输入的外部备用电压为RAM存储卡提供后备电源。RAM 卡没有内置的备用电池，从CPU卸下RAM卡后，卡上所有的数据将会丢失。

  FEPROM卡不需要备用电压，即使从CPU取下它，也能保持存储在其中的信息。如果想将数据存储在RAM中，并在RUN模式下编辑程序，应使用RAM卡。如果想用存储卡**性存储用户程序(有掉电保护功能)，应使用FEPROM卡。

  执行存储器复位操作后，在SIMATIC管理器执行“PLC”菜单的命令，可以将用户程序下载到存储卡。

  3.后备电源

  可以根据模块类型，在S7-400的电源模块中安装一块或两块备用电池，通过背板总线备份CPU和可编程模块中的参数设置和RAM中的存储器内容。

  通过CPU面板上的“EXT.-BATT.”(外接电池)插孔，提供DC5~15V的电压，可以实现同样的备份功能。在更换电源模块时，如果想保存存储在RAM中的用户程序和数据，需要将外部电源连接到“EXT.-BATT.”插孔。接入外部电源时应确保插头的极性正确。

  4. CPU的通信接口

  CPU模块上有集成的MPI/DP接口，有的有PROFIBUS-DP和PEOFINET接口。MPI可以连接计算机、操作员面板和其他S7-300/400控制器。也可以将MPI接口组态为PROFI-BUS-DP主站接口，*多可以连接32个DP从站。PROFIBUS-DP接口可以连接分布式I/O、PG/OP(编程器/操作员面板)和其他 DP 主站。

  可以将H-SYNC模块插入CPU414-3H和CPU417-4H的接口模块插槽中。

  5. CPU模块的分类

  S7-400有7种CPU，S7-400H有两种CPU。CPU412-1和CPU412-2用于中等性能的经济型中小型项目。CPU412-2有两个DP接口。

  CPU414-2和CPU414-3具有中等性能，适用于对程序规模、指令处理速度及通信要求较高的场合。CPU416-2和CPU416-3适用于高性能范围的各种高要求场合。

  CPU417-4适用于*高性能要求的复杂场合，CPU417H用于S7-400H容错控制PLC。通过IF964 DP接口子模块插槽，CPU414-3和CPU416-3可以扩展一个DP接口，CPU417-4可以扩展两个DP接口。CPU414-3PN/DP和CPU416-3PN/DP有一个MPI/DP接口、一个DP接口，还有一个PROFINET接口。

  S7-400可以扩展21个扩展机架。使用UR1或UR2机架的多CPU处理*多可安装4个CPU。每个中央机架*多使用6个IM(接口模块)。

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 PLC 硬件系统设计

1 ． PLC 型号的选择

在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。

在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

（ 1 ）对输入 / 输出点的选择

盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（ 2 ）对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。*后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（ 3 ）对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统， PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（ 4 ）根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（ 5 ）对在线和离线编程的选择

离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。专用编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（ 6 ）据是否联网通信选型

若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（ 7 ）对 PLC 结构形式的选择

在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。