6ES74070RA020AA0西门子S7-400模块

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SIMATIC S7-400，电源 PS407，20A，宽电压范围， UC 120/230V，5V/20A DC

S7-400PLC安装机架与扩展接口

①机架的功能与结构 S7-400 PLC的安装机架有多种规格，不同机架可安装的模块数、外形体积各不相同，但其功能与基本结构相似。S7-400PLC安装机架(简称机架)主要功能如下：

  a.安装与固定PLC的各种控制模块;b.向安装在机架上的各种模块提供工作点源;c.通过总线，连接各种控制模块。

  S7-400 PLC机架的实样与基本结构简图如图2-105所示(不同机架的安装模块数、插槽数有所不同)。机架采用壁挂式设计，可以安装在电柜内或其他框架上。机架由如下部分组成：

  a.用于安装固定机架本身与安装各种控制模块的铝合金机架;b.用于安装固定各种控制模块的塑料架;c.各模块间的连接总线;d.机架接地端。

  ②机架的分类 根据功能与作用，S7-400 PLC的机架可以分为通用机架(Universal Rack，简称UR)、多CPU中央机架(Central Rack，简称CR)、扩展机架(Expansion Rack，简称ER)等多种类型，每类又可以按机架安装模块的数量分为18槽和9槽等规格，其中以通用机架与扩展机架为常用，其余可以根据PLC控制系统的具体需要进行选择。

  a.通用机架UR1/UR2。通用机架(UR)是具有完整的连接总线、可以安装1个CPU 模块的标准型机架。UR机架既可以作为安装CPU模块的主机架使用，也可以作为标准扩展连接时的扩展机架使用。

  当UK机架作为主机架使用时，安装电源模块与CPU模块，其余I/O模块等可以根据需要安装。

  当UR机架作为扩展机架使用时，不需要安装CPU模块，但安装有与主机架通信的接口模块(1M461)。UR机架具有完整的并行I/O连接总线(P总线)与通信总线(C总线)，总线连接的功能不受任何限制，因此，作为扩展机架使用时，可以安装任何S7-400系列的I/O模块与功能模块。但与下述的ER扩展机架相比，其价格相对较高。

  UR作为主机架使用时，如果系统需要，机架上可以安装扩展接口模块(1M460)，以连接PLC扩展单元。扩展单元与机架的大距离为3m(如果选择分布式系统，这一距离允许为102.25m)。UR机架多可以安装6个扩展接口模块，并进行“树枝形”连接，但连接的扩展单元总数不能超过21个单元。

  通用机架UR根据可以安装的模块数，分为UR1、UR2两种规格，UR1允许安装的模块数为18个，UR2允许安装的模块数为9个，其余性能相同，两种机架的结构示意与安装尺寸参见图2-106。

  b.扩展机架ER1/ER2。扩展机架(ER)是用于PLC扩展单元使用的安装机架，ER机架上没有安装通信总线(C总线)，且I/O总线(P总线)的功能也受到如下局限：

  (a)无中断处理功能;(b)无模块缓冲器;

  (c)不提供功能模块使用的DC24V电源总线。

  因此，部分S7-400 PLC功能模块不能在ER机架上安装(如果系统要选择功能模块，这些功能模块应安装于主机架上)。

  ER机架安装有与主机架通信的接口模块(1M461)，其余I/O模块等可以根据需要安装。ER机架根据可以安装的模块数，分为ER1、ER2两种规格，ER1允许安装的模块数为18个，ER2允许安装的模块数为9个，其余性能相同，两种机架的结构示意与安装尺寸参见图2-107。

  c.多CPU中央机架CR2/CR3。多CPU中央机架(CR)是用于多CPU系统的主机架，机架具有完整的连接总线、可以安装CPU模块。

  CR机架安装有相互立的两条1/O连接总线(P总线)与一条公共通信总线(C总线)，因此，机架安装电源模块与2个CPU模块，每个CPU模块通过自身的I/O连接总线构成立的模块安装区，用于I/O模块或功能模块的安装。同时，由于通信总线公用，CPU间既可以立运行，也可以进行同步运行。

  CR为PLC主机架，如果系统需要，机架上可以安装扩展接口模块(IM460)，以连接PLC扩展单元。扩展单元与机架的大距离为3m(如果选择分布式系统，这一距离允许为102.25m)。CR机架多可以安装6个扩展接口模块，并进行“树枝形”连接，但连接的扩展单元总数不能超过21个单元。

  多CPU安装机架CR根据可以安装的模块数，分为CR2和CR3两种规格。CR2为集中式多CPU中央机架，允许安装的模块总数为18个;并分为10槽与8槽两个立的I/O总线区(Segmentl、Segment2)。CR3为分离式CPU中央机架，单机架允许安装的模块总数为4个;在多CPU系统中应选择2个或2个以上的CR3机架。两种机架的结构示意与安装尺寸参见图2-108。

  d.冗余PLC机架UR2-H。S7-400PLC冗余系统需要选择冗余系统机架UR2-H，UR2-H机架的2个区域(Divisionl、Division2)均具有完整的I/O连接总线(P总线)与通信总线(C总线)，但2个区域的C总线均可以进行数据交换，2个CPU均可以对其进行访问。UR2-H机架每个区域均有9个模块的安装插槽。

  UR2-H机架既可以作为冗余型PLC的主机架使用，也可以作为冗余型扩展机架使用UR2-H机架作为冗余型PLC的主机架使用时，安装2个电源模块与2个CPU模块，其余CPU模块等可以根据需要安装。如果系统需要，机架上可以安装扩展接口模块(M460)，以连接PLC扩展单元。

  扩展单元与机架的大距离为3m(如果选择分布式系统，这一距离允许为102.25m)，UR机架多可以安装6个扩展接口模块，并进行“树枝形”连接，但连接的扩展单元总数不能超过21个单元。

  当UR机架作为扩展机架使用时，不需要安装CPU模块，但安装有与主机架通信的接口模块(IM461)。

  UR2-H机架的结构示意与安装尺寸参见图2-109。

大型化PLC发展方向主要有以下几个方面：

     ① 功能不断加强：不仅具有逻辑运算、计数、定时等基本功能，还具有数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机接口、通信等功能。

         网络功能是PLC发展的一个重要特征。各种个人计算机，图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机或工作站，这些装置的结合能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持、回路面板显示等功能。大量的PLC联网及不同厂家生产的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能轻易地实现。

     ② 应用范围不断扩大：不仅能进行一般的逻辑控制，种类的接口模块还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。

        用于过程控制的PLC往往对存储器容量及速度要求较高，为此，开发了高速模拟量输入模块，立的PID控制器，多路转换器等，使得数字技术和模拟量技术在可编程序控制器中得到统一。采用软件、硬件相结合的方法，使得编程和接线都比过去用常规仪表控制要方便得多。

     ③ 性能不断提高：采用微处理器，提高处理速度，加快PLC的响应时间；为了扩大存储容量，许多公司已使用了磁泡存储器或硬盘；采用多处理器技术，以提；采用冗余热备用系统或三选二表决系统，以提高系统可靠性。

        为了进一步简化在控制领域的系统设计及编程，智能输入输出模块越来越多，如智能PID控制器、智能模拟量I/O模块、智能位置控制模块、语言处理模块、数控模块、智能通讯模块、计算模块等，这些模块的一个特点就是本身具有CPU，能立工作，它们与PLC主机并行操作，无论在速度、精度、适应性、可靠性各方面都对PLC进行了的补充。它们与PLC紧密结合，有助于克服PLC扫描工作方式的局限，完成PLC本身无法完成的许多功能。

        ④ 编程软件的多样化和化、标准化：采用多种编程语言，有面向顺序控制的步进顺序语言和面向过程控制系统的流程图语言，后者是一种面向功能块的语言，能够表示过程中动态变量与信号的相互联结；还有与计算机兼容的语言，如BASIC、C及汇编语言；另外还有的语言，例如三菱的MELSAP采用编译的方法将语句变为梯形图程序；也有采用布尔逻辑语言的，CPU能直接执行AND、OR、XOR、NOT操作，这种语言执行速度很快，但不很直观。PLC也将具有数据库，并可实现整个网络的数据库共享，还将不断发展自适应控制和系统。

        ⑤ 构成形式的分散化和集散化：PLC与I/O口分散，分散的每个I/O口输入输出点数可以少到十几个点，分散的单元可以是几十个或上百个，通信和网络功能逐步增强。作为CIMS、CIPS的分支不断发展，PLC本身也可分散，分散的PLC与上位机结合构成集散系统，分散地进行控制，这就便于构成多层分布式控制，以实现整个工厂或企业的自动化控制和管理。不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可方便地联网，实现资源共享，加上功能强大的网络监控软件，就构成大型PLC控制网络系统。