S7-400：基本结构与特点

1.S7-400的基本结构

S7-400是具有中高档性能的PLC，采用模块化无风扇设计，适用于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。S7-400采用大模块结构（见图2-7和图2-8），大多数模块的尺寸为25mm（宽）×290mm（高）×210mm（深）。S7-400由机架（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元（CPU）、数字量输入/输出（DI/DO）模块、模拟量输入/输出（AI/AO）模块、通信处理器（CP）、功能模块（FM）和接口模块（IM）组成。DI/DO模块和AI/AO模块统称为信号模块（SM）。

图2-7 S7-400模块式PLC

图2-8 S7-400

机架用来固定模块、提供模块工作电压和实现局部接地，并通过信号总线将不同的模块连接在一起。S7-400的模块插座焊在机架的总线连接板上，模块插在模块插座上，有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下所有的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间用接口模块和通信电缆交换信息。

2.S7-400的特点

1）运行速度高，CPU 417-4执行一条位操作指令、字操作指令或定点运算指令只要18ns。

2）存储器容量大，例如CPU 417-4集成的工作存储器为30 MB，可以扩展64MB的装载存储器（FEPROM或RAM）。

3）I/O扩展功能强，可以扩展21个机架，CPU 417-4最多可以扩展262144点数字量I/O和16384点模拟量I/O。

4）有极强的通信能力，有的CPU集成了多种通信接口，容易实现分布式结构和冗余控制。使用ET 200分布式I/O，可以实现远程扩展。

S7-400与S7-300一样，都用STEP 7编程软件编程，编程语言与编程方法完全相同。

3.S7-400的机架

机架上的P总线是I/O总线，C总线（或称K总线）是通信总线，与CPU的MPI接口连接，具有通信总线接口的FM和CP模块通过C总线进行通信。(www.xing528.com)

中央机架必须配置CPU模块和一个电源模块，可以安装除了用于接收的IM（接口模块）之外的所有S7-400模块。如果有扩展机架，中央机架和扩展机架都需要安装接口模块。

IM 460-x是用于中央机架的发送接口模块；IM 461-x是用于扩展机架的接收接口模块。

电源模块应安装在机架最左边的1号槽，有冗余功能的电源模块是一个例外。10A和20A的电源模块分别占两个和三个槽。扩展机架中的接口模块只能安装在最右边的18号槽或9号槽。通信处理器CP只能安装在编号不大于6的扩展机架中。

（1）通用机架UR1/UR2

UR1（18槽）和UR2（9槽）有P总线和K总线（见图2-9），可以用作中央机架和扩展机架。

图2-9 机架与总线

（2）中央机架CR2/CR3

CR2是18槽的中央机架，P总线分为两个本地总线段，分别有10个插槽和8个插槽。两个总线段都可以对K总线进行访问。CR2需要一个电源模块和两个CPU模块，每个CPU有它自己的I/O模块，它们能相互操作和并行运行。CPU之间通过通信总线交换数据。

S7-400的信号模块的价格昂贵，远程I/O ET 200的信号模块便宜得多，ET 200M可以使用S7-300的各种模块。所以现在S7-400很少使用扩展机架，而是使用DP和PROFINET远程I/O。这种配置的S7-400只需要一块电源模块和一块CPU，有的系统可能还需要一块通信处理器（CP），一般使用4槽的CR3（见图2-8）。

（3）扩展机架ER1/ER2

ER1和ER2是扩展机架，分别有18槽和9槽，只有I/O总线，未提供中断线，可以使用电源模块、接收IM模块和信号模块。但是电源模块不能与IM 461-1（接收IM）一起使用。

（4）UR2-H机架

UR2-H机架用于在一个机架上配置一个完整的S7-400H冗余系统，也可以用于配置两个具有电气隔离的独立运行的S7-400 CPU，每个均有自己的I/ O。UR2-H需要两个电源模块和两个冗余CPU模块。