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CPU 410-5H 过程自动化系统

CPU 410 5H Process Automation 是标准自动化站以及高可用性和安全相关 AS 410 自动化站的核心部件。通过 100 PO、500 PO、1000 PO、1600 PO 和 ≥ 2000 PO (PO 2k+) 扩展卡，可以定义具体应用的性能，Zui多可含有约 2600 个 PO。

如果在组态、调试或运行过程中达到了由系统扩展卡定义的系统限制，那么无需使用相应数量的 CPU 410 扩展包（100 个 PO/500 个 PO）就可以来更换硬件。

如图所示，CPU 410-5H Process Automation 配有两个 PROFINET IO 接口（各为 2 端口交换机，用于Zui多 250 个 I/O 设备）和一个 PROFIBUS DP 接口（用于Zui多 96 PROFIBUS DP 从站）。借助于两个集成插槽，可通过同步模块和同步电缆 (FOC) 将两个冗余子系统同步。

CPU 410-5H Process Automation 支持 NTP 以及 S7 时间同步。

 

设计S7-300

概述

S7-300 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。

系统包含下列组件：

A CPU:
不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。

用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。

用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。

用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

根据具体要求，也可使用下列模块：

负载电源 (PS) 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源电压。

接口模块 (IM) 用于连接多层配置中的中央控制器 (CC) 和扩展单元 (EU)。
SIMATIC S7-300 可通过跨 CC 和 3 个 EU 分布的Zui多 32 个模块来操作。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。

适合扩展环境条件的 SIPLUS 模块：
适合温度范围 -25 至 +60 °C、较高湿度、冷凝和结霜负荷条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

设计

S7-300 的简单设计使其功能多样，易于维护：

安装模块：
只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。

集成背板总线：
集成的背板总线；背板总线集成在模块上。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。

模块采用机械编码，更换极为容易：
更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。

现场证明可靠的连接：
对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。

TOP 连接：
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。

规定的安装深度：
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。

无插槽规则：
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

扩展

如果用户需要使用 8 个以上插槽来安装其自动化任务中的信号模块、功能模块或通信处理器模块，则可以将 S7-300（CPU 312 和 CPU 312C 除外）扩展：

中央控制器和3个扩展机架Zui多可连接32个模块：
总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。

通过接口模板连接：
每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中并自动处理与扩展装置的通信。

通过 IM 365 进行扩展：
1 个扩展装置Zui远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。

通过 IM 360/361 扩展：
3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的Zui远距离为 10m。

物理隔离安装：
对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：Zui大 10 m

灵活的安装选件：
CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以Zui大限度满足空间要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。

用于点到点连接的通讯模块。

多点接口 (MPI)，集成到 CPU 中；
用于同时连接编程器/PC、HMI 系统和其它 SIMATIC S7/C7 自动化系统的低成本解决方案。

通过 PROFIBUS DP 进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信模块或配有集成式 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU，可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

SIMATIC S7-300 
（使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

SIMATIC S7-400 
（使用带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

SIMATIC C7
（通过配有 PROFIBUS DP 接口的 C7，或通过 PROFIBUS DP CP）

SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带 IM 308

SIMATIC 505

出于性能原因，每条线路上连接的主站不得超过 2 个。

以下设备可作为从站连接：

ET 200 分布式 I/O 设备

S7-300，通过 CP 342-5

CPU 313C-2 DP，CPU 314C-2 DP，CPU 314C-2 PN/DP，CPU 315-2 DP，CPU 315-2 PN/DP，CPU 317-2 DP，CPU 317-2 PN/DP 和 CPU 319-3 PN/DP

C7-633/P DP，C7-633 DP，C7-634/P DP，C7-634 DP，C7-626 DP，C7-635，C7-636

现场设备

虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信模块或配有集成式 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU，可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 处理与集中式 I/O 处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

SIMATIC S7-300 
（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

SIMATIC ET 200 
（通过带有 PROFINET 接口的 CPU）

SIMATIC S7-400
（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU

通过 AS-Interface 进行过程通信

S7-300 具有一个通信模块 (CP 342-2)，适合连接 AS-Interface 总线的现场设备（AS-Interface 从站）。

更多信息，请参见通信处理器。

6ES7   307-1BA01-0AA0电源模块(2A)6ES7 307-1EA01-0AA0电源模块(5A)6ES7 307-1KA02-0AA0电源模块(10A)CPU
6ES7   312-1AE13-0AB0CPU312，32K内存6ES7 312-1AE14-0AB0
6ES7 312-5BE03-0AB0
6ES7312-5BF04-0AB0CPU312C，32K内存   10DI/6DO6ES7 313-5BF03-0AB0
6ES7313-5BG04-0AB0CPU313C，64K内存   24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 313-6BF03-0AB0
6ES7313-6BG04-0AB0CPU313C-2PTP，64K内存   16DI/16DO6ES7 313-6CF03-0AB0
6ES7313-6CG04-0AB0CPU313C-2DP，64K内存   16DI/16DO6ES7 313-6CF03-0AM0CPU313C-2DP，64K内存   16DI/16DO组合件（6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0）6ES7 314-1AG13-0AB0CPU314,96K内存6ES7 314-1AG14-0AB0CPU314,128K内存6ES7 314-6BG03-0AB0
6ES7314-6BH04-0AB0CPU314C-2PTP   96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 314-6CG03-0AB0
6ES7314-6CH04-0AB0CPU314C-2DP   96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 314-6EH04-0AB0CPU314C-2PN/DP   192K内存/24DI/16DO/ 4AI/2AO6ES7 314-6CG03-9AM0CPU314C-2DP   96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO组合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)6ES7 315-2AG10-0AB0CPU315-2DP,   128K内存6ES7 315-2AH14-0AB0CPU315-2DP,   256K内存6ES7 315-2EH13-0AB0
6ES7315-2EH14-0AB0CPU315-2   PN/DP, 256K内存6ES7 317-2AJ10-0AB0
6ES7317-2AK14-0AB0CPU317-2DP,512K内存6ES7 317-2EK13-0AB0
6ES7317-2EK14-0AB0CPU317-2   PN/DP,1MB内存6ES7 318-3EL00-0AB0
6ES7318-3EL01-0AB0CPU319-3PN/DP,1.4M内存

 

其它特点包括：

集成 48 MB 装载存储器和 32 MB RAM，分别用于程序和数据

循环时间Zui长为 10 ms/9 个过程任务

I/O 总数量（在 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 上）约为 7 500，输入和输出各使用 16 KB

线路板采用保护涂层

温度范围宽，运行期间的温度可高达70°C（从产品版本 2 起）

高精度时间戳

凹入式 RESET 按钮

预设硬件参数（PCS 7 参数）

与 SIMATIC PCS 7 Engineering System V8.1 相关的运行中模块类型更改 (TCiR)

用于小型应用的 CPU 410E

经济实用的 CPU 410E 可用于含有少量过程对象的应用。对于这种应用，它在以下方面具有与 CPU 410-5H 相同的优点

灵活性

标准，高可用性和故障安全应用程序

与 CPU 410‑5H 的硬件相同

坚固耐用

防护涂层

温度Zui高可达 70°C

确保投资安全

1 个 PROFIBUS 接口和 2 个 PROFINET 接口

固件更新方面的创新

与 CPU 410-5H 相比之下的限制与过程对象数量、RAM 和 I/O 有关。下表显示了两种 CPU 之间的主要差别和共同特性。

CPU 410E

CPU 410-5H

RAM （程序和数据）

4 MB

32 MB

装载存储区（集成，非易失性）

48 MB

位运算的典型 CPU 处理时间

7.5 ns

I/O 数据

1536 bytes 输入/输出

16 KB 输入/输出

过程对象的数量：

Zui多 200 台

100 至 2 k+

通过 PROFIBUS DP 实现 I/O 连接

分布式过程 I/O 可以直接或通过下层现场总线（PROFIBUS PA 或 基金会现场总线 H1）集成到 PROFIBUS DP 网段中。详细信息，请参见“工业通信”一章中的“PROFIBUS DP”、“PROFIBUS PA”和“FOUNDATION 基金会现场总线 H1”各节。

通过 CPU 中的 PROFIBUS DP 接口和附加 CP 443-5 Extended 模块（保护涂层）的 PROFIBUS DP 接口，分布式过程 I/O 可连接至 PROFIBUS DP 网段。利用工业商城和产品目录章节“标准型自动化系统”、“容错型自动化系统”和“安全型自动化系统”中的 SIMATIC PCS 7 自动化系统组态程序，可为每个自动化系统Zui多配置 4 个单独的或冗余的 CP 443 5 Extended PROFIBUS DP 接口模块（保护涂层）。

使用单独订购的 CP 443‑5 Extended PROFIBUS DP 接口（带保护涂层），可以进一步实现其它 PROFIBUS 接口。按照手册上的说明，一个自动化系统可以运行多达 10 个CP 443‑5 Extended 模块。

通过 PROFINET 实现 I/O 连接

通过 CPU 410-5H Process Automation 中集成的 PROFINET IO 接口，可方便而高效地将 AS 410 自动化系统连接到远程 I/O 站，例如，连接到远程 ET 200M 或 ET 200SP HA I/O 站（另请参见“工业通信”一章中的“PROFINET”一节）。不能使用 CP 443-1 通信模块的 PROFINET IO 接口。