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S7-400H

SIMATIC S7-400H 包括以下组件：

• 2 个*控制器：
  2 个单独的 UR1/UR2 *控制器，或一个分隔式*控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。
• 每个*控制器有两个同步模块，用于通过光缆连接两个设备。
• 每个*控制器 1 个 CPU 412-5H、1 个 CPU 414-5H、1 个 CPU 416-5H 或 1 个 CPU 417-5H。
• *控制器中具有 S7-400 I/O 模块。
• UR1/UR2/ER1/ER2 扩展单元和/或带有 I/O 模块的 ET 200M 分布式 I/O 设备。

*功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。

通常可用的 I/O（单侧配置）

在单侧配置中，I/O 模块具有单通道设计，仅由两个*控制器中的一个来寻址。单侧 I/O 模块可插到*控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。

在 I/O 寻址设备工作正常的情况下，从单侧读入的信息始终提供给两个*控制器。发生故障时，受影响的*控制器的 I/O 模块将停止工作。

单侧配置用于：

• 不需要很高可用性的工厂部分。
• 连接基于用户程序的冗余I/O。此时，必须对系统进行对称设置。

高可用性（切换式配置）

在切换式配置中，I/O 模块采用单通道设计，但它们将由两个*控制器通过冗余 PROFIBUS DP 来寻址。在切换式配置中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。

通过 PROFIBUS DP 连接到*控制器。

I/O 冗余

冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余 I/O 可以实现zui高程度的可用性，因为通过这种方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。

可进行实现以下配置：

• 单侧 DP 从站采中采用冗余 I/O
• 切换式 DP 从站采用冗余 I/O

适宜的 I/O 模块

相互冗余的模块必须为同一类型和设计形式（例如，均为集中式或均为分布式）。不对插槽进行规定。不过，出于可用性原因，建议在不同的站中使用。关于可以使用的模块，请咨询系门子客户支持部门或参阅相关手册。

FM 和 CP 冗余

功能模块 (FM) 和通信处理器 (CP) 可在两种不同配置中使用：

• 切换式冗余配置：
  可以双重连接 FM/CP 以将 ET 200M 或一个交换式 ET 200M 分离。
• 双通道冗余配置：
  可将 FM/CP 插到两个子单元中或插到与子单元相连的扩展单元中（参见单侧配置）。

此时可以不同方式实现模块冗余：

• 由用户编程：
  在功能模块和 SIMATIC 通信处理器上，通常可由用户对冗余功能进行编程。将会确定主动模块并检测可能的故障以执行切换。所需的程序与配有冗余 FM/CP 的单个 CPU 的程序*。
• 由操作系统直接提供支持。
  对于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系统直接支持冗余。有关详细信息，请参见“通信”下面的内容。

S7-400F/FH

故障安全型 S7-400F/FH 自动化系统可根据需求进行不同配置：

单通道、单侧 I/O，用于 S7-400F

工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件：

• 1 个 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。
• 1 条 PROFIBUS DP 总线。
• 带有 IM 153-2 的 ET 200M。
• 故障安全信号模块，采用非冗余设计。

发生故障时，I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。

单通道、切换式 I/O，用于 S7-400FH

工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧需要有容错功能。需要下列部件：

• 2 个 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。
• 2 条 PROFIBUS DP 总线。
• 1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2（冗余）。
• 故障安全信号模块，采用非冗余设计。

若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线出现故障，控制器仍保持可用。在故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时，I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。

冗余、切换式 I/O，用于 S7-400FH

工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧和 I/O 侧需要容错功能。需要下列部件：

• 2 个 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。
• 2 条 PROFIBUS DP 总线。
• 2 个 ET 200M，带 2 个 IM 153-2（冗余）。
• 故障安全信号模块，冗余设计。

在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线、故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时，控制器仍保持可用。

在 S7-400F/FH 自动化系统中，也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全模块在同一个 ET 200M 中一起使用。

通信

*控制器和 ET 200M 之间的安全相关通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 实现的。通过专门开发的 PROFIBUS 行规 PROFIsafe，可在标准数据报文中传输与安全功能相关的用户数据。无需附加的硬件组件，如安全总线。所需的软件既可以作为操作系统的扩展功能集成在硬件组件中，也可作为经过认证的软件块装载到 CPU 中。

带有隔离模块的安全等级

在 ET 200M 中隔离模块具有以下优点：

• 可以使用铜质总线电缆来建立 PROFIBUS DP 总线。没有必要使用光纤电缆。
• 每个 IM 153-x 都可以使用。
• 在一个 ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信号模块和 S7-300 标准模块。

若需要取得安全等级 SIL 2，则无需使用隔离模块。

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提示：

数据是程序处理和控制的对象，在程序运行过程中，数据是通过变量来存储和传递的。变量有两个要素：名称和数据类型。对程序块或者数据块的变量声明时，都要包括这两个要素。 数据的类型决定了数据的属性，例如数据长度和取值范围等。STEP 7中的数据类型分为3大类：基本数据类型、复杂数据类型和参数数据类型。(1)基本数据类

    数据是程序处理和控制的对象，在程序运行过程中，数据是通过变量来存储和传递的。变量有两个要素：名称和数据类型。对程序块或者数据块的变量声明时，都要包括这两个要素。

    数据的类型决定了数据的属性，例如数据长度和取值范围等。STEP 7中的数据类型分为3大类：基本数据类型、复杂数据类型和参数数据类型。

    (1)基本数据类型

    基本数据类型是根据IEC1131-3（电工委员会的PLC编程语言标准）来定义的，每个基本数据类型具有固定的长度且不超过32位。

    基本数据类型有12种，每一种数据类型都具备关键字、数据长度、取值范围和常数表等格式属性。STEP 7的基本数据类型见表4-2。

    表4-2    STEP 7的基本数据类型

    【关键点】常数可以用二进制、十进制和十六进制表示。为了阅读方便，当用二进制和十六进制表示时，可以在每4位之间加下划线，例如W#16#FFFF_FFFF和W#16#FFFFFFFF实际是相等的。

    (2)复杂数据类型

    复杂数据类型是一种由其他数据类型组合而成的，或者长度超过32位的数据类型，STEP 7中的复杂数据类型共有7类。

    1) Date_And_Time（日期时间类型）。其长度为64位（8个字节），此数据类型以二进制编码的十进制的格式保存。取值范围是DT#1990-1-1-0:0:0.0～D#2089-12-31-59:5 9.999。

    2) STRING（字符串）。其长度zui多有254个字符的组(数据类型CHAR)。为字符串保留的标准区域是256个字节长。这是保存254个字符和2个字节的标题所需要的空间。可以通过定义即将存储在字符串中的字符数目来减少字符串所需要的存储空间（例如：string[9]′Siemens′）。

    3) ARRAY（数组类型）。定义一个数据类型（基本或复杂）的多维组群。例如：“ARRAY[1..2，1..3] OF INT”定义2×3的整数数组。使用下标(“[2，2]”)访问数组中存储的数据。zui多可以定义6维数组。下标可以是任何整数（-32768～32767）。

    4) STRUCT（结构类型）。该类型是由不同数据类型组成的复合型数据，通常用来定义一组相关数据。例如电动机的一组数据可以按照如下方式定义：

    5) UDT（用户自定义数据类型）。UDT是由不同数据类型组成的复合型数据，与STRUCT不同的是，UDT是一个模版，可以用来定义其他的变量。它在STEP 7中以块的形式存储，称为UDT块。在S7的项目管理器中，先选中“块”，再单击菜单栏的“插入”→“S7块”→“数据类型”，如图4-1所示，弹出数据类型对话框便可定义新的数据类型。

    图4-1    定义UDT块的路径

    6) FB和SFB（功能块类型）。确定分配的实例数据块的结构，并允许在一个实例DB中传送数个FB调用的实例数据，在后面文章中艾特贸易网小编会重点讲解。

    (3)参数数据类型

    参数数据类型是一种用于FC或者FB的参数的数据类型。参数数据类型主要包括以下几种：

    ●Timer，Counter:定时器和计数器类型。

    ●BLOCK_FB，BLOCK_FC，BLOCK_DB，BLOCK_ SDB：块类型。

    ●Pointer：6字节指针类型，传递DB块号和数据地址。

    ●Any：10字节指针数据类型，传递DB块号、数据地址、数据数量以及数据类型。

    使用这些参数类型，可以把定时器、计数器、程序块、数据块以及一些不确定类型和长度的数据通过参数传递给FC和FB。参数类型为程序提供了很强的灵活性，可以实现更通用的控制功能。