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西门子S7-400PLC产品特点功能及应用

  SIMATIC S7-400

    西门子S7-400 PLC

是用于中、****性能范围的可编程序控制器。SIMATIC S7-400PLC
为一种半成品，镀锌钢板在工业生产中（例如在汽车制造中）扮演着重要角色。****钢板生锈

的一种成熟方法是通过一种热浸镀锌工艺对钢板镀锌；在该工艺中，钢板条通过一个含有锌溶

液的电镀槽。该工艺所用的装置十分复杂且需要连续运行，这对所用的工艺控制系统和设备提

出了很高要求。

SIMATIC SCADA 系统和 SIMATIC IPC 解决方案的优点：

借助于 SIMATIC WinCC V7 SCADA 控制系统的可扩展性和开放性，还可在将来实现功能扩展。
控制系统和操作站具有冗余配置，采用工业兼容的 SIMATIC 工业 PC 和瘦客户机。
由于在控制室中以及整个工厂和生产车间内超过 27 个操作站中采用多显示器解决方案，可取

得概览。
为了实现可追溯性，在 SIMATIC Process Historian 中提供长期生产数据。
对装置可用率、能源消耗和质量进行长期分析，****了生产力。
通过 Web 以及 SIMATIC WinCC WebNavigator 快速访问装置数据，提供更有效的支持，缩短了

停产时间。
的主要特色为：****高的处理速度、强大的通讯性能和****的CPU资源裕量。

    功能强大的PLC，适用于中*控制领域

   解决方案满足****复杂的任务要求

    功能分级的CPU以及种类齐全的模板，

总能为其自动化任务找到的解决方案

    实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如

   用户友好性强，操作简单，免风扇设计

   随着应用的扩大，系统扩展无任何问题

   产品特点

    S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠*，

同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU

，并配有多种通用功能的模板，

这使用户能根据需要组合成不同的*系统。当控制系统规模扩大

或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

   产品应用

    SIMATIC S7-400是用于中、****性能范围的可编程序控制器

1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动

检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的

控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独

西门子PLC之S7家族

西门子PLC之S7家族

的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化

结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的

算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界

面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI

）从S7-300中取得数据，S7-300按用户*的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地

处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统

事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机

密，****未经允许的*和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥

匙一样可以拔出，当*拔出时，就不能改变操作方式，这样就可****删除或改写用户程

序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，

这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来

连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点

接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC 

S7/M7/C7等自动化控制系统。

3． SIMATIC S7-400 PLC S7-SIMATIC HMI 操作员控制和监视系统 – ****的机器级操作员控

制和监视
当人们必须使用执行各种任务的机械和设备（从转筒式干燥机到废物压实机）进行作业时，需

要监视和操作员控制设备。为您的具体任务找到合适的设备并不难。面临的挑战是找到一个不

会过时、灵活的解决方案，该解决方案既可集成到更*别的网络中，又可满足对透明度和数

据提供提出的日益增长的需求。多年来，SIMATIC HMI 面板已在所有工业领域的各种不同应用

中证明了它们的价值。目前使用的系统范围与相应设备中的应用程序和技术的范围一样广泛。

SIMATIC HMI 代表****的机器级操作员控制和监视，并具有一些*优势：
****工程
可视化的创建可比以前更快更轻松。
*的设计和操作
可视化成为机器的显著特点。
****的 HMI 操作面板
合适的 HMI 操作面板适用于所有应用。
安全备份
保护和专有技术，安全操作。
快速调试
大幅节省测试和维修时间：
http://www.siemens*/hmi400 PLC是用于中、****性能范围的可编程序控制器。 S7-400 

PLC采用模块化无风扇的设计，可靠*，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并

配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的*系统。当控制系统规模扩大

或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

工作原理编辑

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个

阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重

复执行上述三个阶段。

输入采样

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中

的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即

使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输

入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入

均能被读入。

用户程序执行

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条

梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的

顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系

统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是

否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输

出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面

的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，

排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上

面的程序起作用。

输出刷新

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态

和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的*输出。

同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行

结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间

对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

*编辑

设备定期测试、调整

（1） 每半年或季度检查PLC柜中接线端子的连接情况，若发现松动的地方及时重新坚固连接；

（2） 对柜中给主机供电的电源每月重新测量工作电压；

设备定期清扫

（1） 每六个月或季度对PLC进行清扫，切断给PLC供电的电源把电源机架、CPU主板及输入/输

出板依次拆下，进行吹扫、清扫后再依次原位安装好，将全部连接恢复后送电并启动PLC主机。

认真清扫PLC箱内卫生；

（2） 每三个月更换电源机架下方过滤网；

检修前准备

（1） 检修前准备好工具；

（2） 为保障元件的功能不出故障及模板不损坏，必须用保护装置及认真作防静电准备工作；

（3） 检修前与调度和操作工联系好，需挂检修牌处挂好检修牌；

设备拆装顺序及方法

（1） 停机检修，必须两个人以上监护操作；

（2） 把CPU前面板上的方式选择开关从“运行”转到“停”位置；

（3） 关闭PLC供电的总电源，然后关闭其它给模坂供电的电源；

（4） 把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下，然后拆下电源机架与机柜相连的

螺丝，电源机架就可拆下；

（5） CPU主板及I/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下；

（6） 安装时以相反顺序进行；

检修工艺及技术要求

（1） 测量电压时，要用数字电压表或精度为1%的****表测量

（2）电源机架，CPU主板都只能在主电源切断时取下；

（3） 在RAM模块从CPU取下或插入CPU之前，要断开PC的电源，这样才能保证数据不混乱；

（4） 在取下RAM模块之前，检查一下模块电池是否正常工作，如果电池故障灯亮时取下模块

RAM内容将丢失；

（5） 输入/输出板取下前也应先关掉总电源，但如果生产需要时I/0板也可在可编程控制器运

行时取下，但CPU板上的QVZ（超时）灯亮；

（6） 拨插模板时，要格外小心，轻拿轻放，并运离产生静电的物品；

（7） 更换元件不得带电操作；

（8） 检修后模板安装一定要安插到位

电池更换编辑

当PLC的用户程序要保留在RAM中时，就会用到电池，电池通常是3V或3.6V的不可充电的锂电池

，电池的使用寿命通常是五年左右，电池用久了，电压就会下降，当其下降到不足以保证RAM中

数据时，RAM中的程序就会丢失。如果用户没有备份程序，就会相当麻烦。

一般PLC内部设有电池电压检测电路，当电压下降到一定程度时，PLC就会报警，提醒更换电池

。PLC的使用说明书都有提供更换电池的方法。一般来 说，PLC在断电后，因为PLC上RAM电源端

接有充电电容，即使把电池去掉，电容上充电电量也足够RAM内的数据保持一段时间，所以如果

取掉电池后在短 时间内（通常5分钟）再将新电池换上去，数据是不会丢失的。

但用户实际使用PLC的环境情况不尽相同，例如电容的容量下降，RAM电源回路有 灰尘、油泥等

形成放电回路等，这会加快PLC断电后电容的放电速度，从而使时间不好把握。如果在带电的情

况下更换电池就可保程序万无一失。因为电源始终会 有电压加在RAM芯片的电源脚。当然更换

时亦要小心应对，注意电池的****性以及避免短路情况发生。

是把PLC通电15分钟（给内部电容充电），断电，在5分钟内换好新的电池，再上电试一下

。

西门子PLC有带卡的，有不带电池的；也有带卡的，带电池的。程序存在MMC卡中，如果没有存

储卡，需要电池保存程序的，更换电池时候务必注意，带电的情况下，将旧电池取出来，然后

将新电池换上即可。

优点编辑

可靠

PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，

维修时间短。Plc采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故

障诊断和信息保护及恢复。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计

算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低

。

易操作

PLC有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的

错误。对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示，更改程序的操

作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。PLC有多种

程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。PLC具有的自诊

断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修

人员可以很快找到故障的部位。

灵活

PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方

法的多样性使编程简单、应用面拓展。操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易。

西门子PLC S7-300系列PLC安装及注意事项：

一、辅助电源功率较小，只能带动小功率的设备(光电传感器等);

二、 一般PLC均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子)，不要将线接上;

三、 PLC存在I/O响应延迟问题，尤其在快速响应设备中应加以注意。

四、输出有继电器型，晶体管型(高速输出时宜选用)，输出可直接带轻负载(LED指示灯等);

五、输入/断开的时间要大于PLC扫描时间;

六、PLC输出电路中没有保护，因此应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置，****负载短路

造成损坏PLC;TOP 按钮通过一个保护圈进行特殊保护。
如果将 STOP 按钮连入急停电路，其功能相当于急停按钮。
集成式串行、MPI/PROFIBUS（高达 12 Mbps）和/或 PROFINET 接口（高达 100 Mbps）
或
通过坚固可靠的接线盒（防护等级为IP 65）与 PLC 相连：
“基本型”接线盒可将 STOP 按钮集成到安全电路中
“增强”型接线盒：断开设备电源时，可将 STOP 按钮无中断地集成到安全电路中无论是否插

入移动式面板，急停电路均保持闭合。如果在操作过程中断开移动面板的电源，增强型接线盒

内的紧急停车电路将自动闭合，以****触发急停电路。
插入接线盒后可快速使用系统
可使用可选的充电电池组来避免重新启动移动式面板（在从接线盒短暂断开之后）。
可使用连接点检测功能并根据所选连接点来与机器相关 HMI 授权或操作。
*安全设计
两个确认按钮（符合 EN 60204-1）分别具有三个开关档，可确保在紧急情况下保护人员和机器

的安全。它们集成在背面的手柄中。
STOP 按钮（符合 EN 60204-1）采取硬接线，在按下时能可靠闭锁。可将其连入设备的急停电

路，在此情况下，它起到急停按钮的作用，但具有与急停按钮不同的灰色。这可确保不会将其

误认为是急停装置。当移动式面板未与机器连接时，这种设计尤其重要。通过 SIMATIC 移动式

面板，可通过移动方式在机器或设备的任意位置使用安全功能。
根据安全规定，将通过两个回路来实现 STOP 按钮和确认按钮，这符合 DIN EN ISO 13849-

1:2008 标准的 Cat 3 PLd 要求。
*的连接设计
只需将移动式面板插到设备中所需的接线盒中，随后可立即投入使用。可以将接线盒安装到任

何位置，甚至安装在控制柜外面。它保证了正常操作中的无故障插入和拔出，因此，在一个设

备或机器中有数个连接点可用时，就可以简单安全地更换操作员控制位置。
通过在接线盒上设置标识号，可清晰识别移动式面板的位置。通过此标识，用户可对移动式面

板进行组态，例如，根据连接点来切换用户界面的语言。在插入到接线盒并经过一段短暂的启

动时间后，移动面板就和控制器建立了连接。可使用可选的充电电池组来避免重新启动移动式

面板（在从接线盒短暂断开之后）。
可实现急停功能
带有 STOP 按钮的设备型号可通过接线盒连线到机器设备的急停回路中。当按下移动式面板上

的 STOP 按钮时，将会*急停功能。移动式面板上的 STOP 按钮将补充（但不会取代）机器

上安装的急停设备（根据 EN 418）。拔出移动式面板后，“增强型”接线盒会自动闭合所有急

停电路，从而确保安全和无故障的切换（交换）。
在机器上的一点处连接
当使用“基本型”接线盒型号时，拔出移动面板会中断急停电路，因此，触发了急停功能。因

此，此配置****适合移动式面板与机器上的某个固*连接的应用（示例配置：移动式面板 177

）。 
在机器设备上的不同位置连接
如果将带有 STOP 按钮的移动式面板与“增强型”接线盒配合使用，那么可实现这样一种配置

，即移动式面板可以灵活使用并可连入急停电路。无论是否将移动式面板插入到接线盒中，急

停电路均保持闭合。插入移动式面板时，设备将连入急停电路；按下 STOP 按钮会将电路会中

断并触发急停功能。如果在运行期间拔出移动式面板，则急停电路会在“增强型”接线盒中自

动闭合（示例配置：移动式面板 177）。 
SIMATIC 移动式面板 277(F) IWLAN
根据 IEEE 802.11 (a/b/g/h) 进行 WLAN 通信，支持 PROFINET
两个作为简单 WLAN HMI 设备的型号，不带安全功能（移动式面板 277 IWLAN）；两个故障安

全 PROFIsafe 设备型号，带急停按钮和确认按钮（移动式面板 277F IWLAN）
由于集成式备用电池，功率强大的电池和灵活更换概念使得不中断操作即可在“运行中”更换

电池成为可能。
受限制的有效范围（移动式面板 277F IWLAN）和通过使用转发器技术的设备本地识别（移动式

面板 277 (F) IWLAN），可以比得上电缆连接的移动式面板的连接点识别或选择通过采用现有

安全机制（如机器人单元）的 RFID 技术识别
可选类型：手轮，键控开关和照明按钮
采用 PROFIsafe 的 SIMATIC 移动式面板 277F IWLAN 的故障安全操作部件：
- 两个三级确认按钮
- 急停按钮
工业无线局域网中的移动式操作员控制与监视
SIMATIC 移动式面板 277(F) IWLAN 可作为 WLAN 客户机集成在无线局域网中。这样就能够实

现一种功能*的移动式 HMI 设备，该设备也能执行使用固定式或用电缆连接的设备无法执行

的任务。
使用 SCALANCE W IWLAN 接入点，可以建立可靠而坚固的 WLAN 网络。通过组态和模拟软件 

SINEMA E，可提前进行 WLAN 规划。
使用 WinCC flexible，可以像电缆连接的移动式面板那样对设备进行组态。由于具有兼容性和

连续性，可将现有项目方便、顺利地移植到无线设备。

七、 不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏PLC;

八、接地端子应*接地，不与其它设备接地端串联，接地线裁面不小于2mm2;

九、 输入、输出信号线尽量分开走线，不要与动力线在同一管路内或捆扎在一起，以免出现干

扰信号，产生误动作;信号传输线采用屏蔽线，并且将屏蔽线接地;为保证 信号可靠，输入、输

出线一般控制在20米以内;扩展电缆易受噪声电干扰，应远离动力线、高压设备等。