西门子PLC销售6GK5216-0BA00-2AC2

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工作原理

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大于一个扫描周期，才能在任何情况下，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的真正输出。

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。

S7-400PLC标准型,冗余型,故障安全型

 从PLC构造与功能上分类，S7-400PLC可以分为标准型(S7-400)、冗余型(S7-400H)、故障安全型(S7-400F/FH)三种基本类型，适用于不同场合的控制。

  ①标准型 PLC 标准型(S7-400)是S7-400系列中的常用产品，它可以适用于绝大多数对安全性能无特别严格要求的一般控制场合。标准型PLC可以实现除特殊安全要求外的全部功能，产品涵盖S7-400的全部系列，其品种多、规格全。

  同S7-300系列一样，标准型S7-400PLC的性能通过CPU模块的不同型号CPU (CPU412、CPU414、CPU416、CPU417)进行区分，性能差别主要体现在其运算速度与存储器容量上。

  ②冗余型PLC “冗余”型PLC(S7-400H系列)用于对控制系统可靠性要求、不允许控制系统出现停机的控制场合。所谓“冗余”系统，事实上是通过一套在系统正常工作时并不需要的、完整的“多余”系统作为系统的备件(称为备用系统或待机系统)，而且，备用系统始终处于待机状态(也称“热待机”)，只要工作控制系统(亦称为工作系统)发生故障(亦称为"宕机")，"备用系统"可以立即投入正常工作，并成为工作控制系统，以整个控制系统连续、不间断运行(见图2-73)。

  在备用系统投入工作期间，可以对故障系统进行整机维修、更换等处理，维修结束后再装入系统，并成为新的“备用系统”。

  "冗余'系统在结构上可以采用两套完整的PLC控制系统，也可以是将一个机架分割为两个区域，并安装两套模块(包括CPU、I/O等)，两个CPU间采用"跟踪电缆"(一般为光缆)进行连接，并通过PLC的切换指令实现工作系统与备用系统间的切换(参见图2-74)。

  “冗余”的设计规模可大可小，对于现场控制PLC可以是整机“冗余”(包括电源、CPU、基板、全部安装模块，参见图2-75)，也可以是仅仅对重要模块(如CPU、电源模块等)采用“冗余”(参见图2-76)。对于大型、复杂控制系统，为了提高可靠性，可以在系统中多层次、重复使用"冗余"设计的方式，如同时对系统中的网络通信PLC、现场控制PLC、现场控制PLC中的关键模块(如CPU模块、电源模块)等进行冗余设计。

  “冗余”系统使用S7-400H系列冗余CPU模块，其外形如图2-77所示。PLC“冗余”系统的组成应包括如下基本组件：a.2个S7-400H系列CPU模块;

  b.2套安装CPU模块的机架，或者是一个可以分割为2个相同区域的机架;

  c.根据“冗余”的需要，配置、选择需要的其他模块(如I/O模块、扩展单元与扩展模块，分布式I/O模块、通信接口模块与通信线路等)。

  PLC系统中的1/O模块(或功能模块、通信模块等)，根据冗余系统的要求可以选择"单通道配置"(也称单边配置或常规配置)与"双通道切换配置"两种不同的形式。

  所谓单通道配置是指PLC系统中只安装有一套1/O模块，在2个CPU模块中定义同样的I/O地址，CPU信号通过"跟踪电缆"同时传送到2个CPU模块上，2个CPU模块同时同步运行用户程序，一旦工作CPU发生故障，即退出运行，同时由备用CPU接管I/O控制权。此种方式可以用于系统CPU需要不间断工作，但CPU模块可以满足系统安全、可靠性要求的场合。所谓双通道切换配置，是指PLC系统中同时安装有2套CPU 模块，输入/输出信号同时连接到2套PLC中，2个CPU模块同时同步运行用户程序。但是，实际输出只受其中一个CPU模块的控制(工作CPU)，另一个CPU处于“热待机”状态(备用CPU)。一旦工作系统发生故障，其全部模块均退出运行，同时由备用系统接管对系统的控制。此种方式可以用于系统CPU需要不间断工作，而且对I/O模块可靠性要求特别高的场合。

  ③故障安全型PLC S7-400系列故障安全型包括S7-400F与S7-400FH两种规格。

  a.S7-400F为故障安全型PLC，其CPU模块上安装有经德国技术监督认可的基本功能块与安全型1/O模块参数化工具.

  故障安全型CPU可以通过自检、结构检查、逻辑顺序流程检查等措施，进行运行过程的故障诊断与检测。它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式，以确保人身与设备的安全。

  b.S7-400PH为故障安全冗余型PLC，它兼有故障安全与冗余两方面的功能，可以在系统出现故障时立即切换PLC，在确保人身与设备的安全的基础上使设备保持连续、不间断地运行。

  S7-400F/FH系列安全型PLC可以用于具有如下安全要求的场合：

  a.安全要求达到DINV19250/DINVVDE0801 AKl～AK6标准;

  b.安全要求达到IEC61508 SIL1～SIL3标准;c.安全要求达到EN 954-1标准。

  安全型PLC程序的设计需要“S7-F系统”编程工具软件，并且在如下软件下才能运行：

  a. STEP7 V5.1或更高版本;

  b. CFC V5.0 Service Pack3或更高版本;

  c. S7-SCLV5.0或更高版本;

  d. S7H V5.1或更高版本。