SIMATIC S7-400 выпускается в нескольких версиях:

• S7-400:
  Универсальный модульный программируемый контроллер для решения задач автоматизации средней и высокой степени сложности, работающий с естественным охлаждением.
• S7-400H:
  Резервированный программируемый контроллер для построения систем автоматизации повышенной надежности.
• S7-400F/FH:
  Обычные и резервированные контроллеры для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности.
  

S7-400

Программируемые контроллеры S7-400 имеют модульную конструкцию. Они могут комплектоваться широким набором модулей различного назначения, которые используются в любых сочетаниях друг с другом.

Система включает в свой состав:

• Модули блоков питания (PS): 
  для подключения SIMATIC S7-400 к сети переменного тока напряжением ~120/230 В или к сети постоянного тока напряжением =24 В.
• Модули центральных процессоров (CPU): 
  Контроллер может комплектоваться центральными процессорами различной производительности. Все CPU оснащены встроенными интерфейсами PROFIBUS DP. Некоторые типы процессоров дополнительно оснащены встроенным интерфейсом PROFINET. К одному интерфейсу PROFIBUS допускается подключать до 125 ведомых устройств PROFIBUS DP. К одному интерфейсу PROFINET может быть подключено до 256 приборов ввода-вывода. Все CPU SIMATIC S7-400 способны обслуживать исключительно большие конфигурации контроллера. Для увеличения производительности в базовую стойку контроллера допускается установка до 4 центральных процессоров.
• Сигнальные модули (SM) для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.
• Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к промышленным сетям и установки PtP соединений.
• Функциональные модули (FM):
  Для решения задач скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и т.д.

При необходимости в составе системы могут использоваться:

• Интерфейсные модули (IM):
  для подключения к одной базовой стойке S7-400 до 21 стойки расширения.
• Модули SIMATIC S5:
  S7-400 способен обращаться к модулям ввода-вывода SIMATIC S5, установленным в монтажных стойках SIMATIC S5-115U/-135U/-155U. Модули IP и WF могут устанавливаться как в стойки расширения SIMATIC S5, так и в базовую стойку контроллера S7-400 с использованием специальных адаптеров.

Расширение 

Для размещения большого количества модулей базовая стойка контроллера S7-400 может быть дополнена необходимым количеством стоек расширения:

• Стойки расширения:
  К одной базовой стойке контроллера S7-400 может быть подключено до 21 стойки расширения.
• Интерфейсные модули (IM):
  Базовая стойка и стойки расширения обмениваются данными через передающие и приемные интерфейсные модули. Передающие интерфейсные модули устанавливаются в базовую стойку контроллера. К ним подключается один или несколько последовательно включенных приемных интерфейсных модулей, размещенных в стойках расширения. В базовую стойку допускается устанавливать до 6 интерфейсных модулей, из которых не более двух интерфейсных модулей с поддержкой цепи питания =5 В. В каждую стойку расширения устанавливается только один приемный интерфейсный модуль. Каждый передающий оснащен двумя интерфейсами для подключения линий расширения. К одному интерфейсу передающего модуля может быть подключено до 4 стоек расширения со своими блоками питания или одна стойка расширения, получающая питание =5 В от базовой стойки контроллера и не имеющая собственного блока питания.
• Фиксированные места для блоков питания:
  Блоки питания S7-400 должны устанавливаться в крайние левые слоты базовой стойки или стойки расширения.
• Ограничения на обмен данными через C шину:
  Через внутреннюю C шину может выполняться обмен данными между базовой стойкой контроллера и не более, чем 6 стойками расширения (EU 1 ... EU 6).
• Централизованное расширение:
  Рекомендуется для небольших конфигураций с размещением базовой стойки и стоек расширения на небольших удалениях друг от друга. Питание модулей стойки расширения может выполняться от собственного блока питания или через передающий интерфейсный модуль базовой стойки.
  • Максимальная длина линии связи между базовой стойкой и последней стойкой расширения может составлять:
    1.5 м с поддержкой цепи питания =5 В, 3 м без поддержки цепи питания =5 В.
• Удаленные стойки расширения:
  Рекомендуется для конфигураций контроллера, в которых расстояние между базовой стойкой контроллера и его стойками расширения достигает несколько сот метров.
  • максимальная длина линии связи между базовой стойкой и последней стойкой расширения в линии может достигать:
    100 м для стоек расширения S7-400, 600 м для стоек расширения S5.
• Замечание  для подключения к S7-400 стоек расширения S5:
  В базовую стойку S7-400 устанавливается интерфейсный модуль IM 463-2. В стойках расширения S5 устанавливается интерфейсный модуль IM 314. К S7-400 допускается подключение следующих типов стоек расширения S5:
  • EG 183U
  • EG 185U
  • EG 186 U
  • ER 701-2
  • ER 701-3
• Система распределенного ввода-вывода на основе ET 200:
  Рекомендуется для систем управления с размещением ее компонентов на больших площадях и больших удалениях друг от друга. Системы распределенного ввода-вывода на основе сети PROFIBUS DP позволяют подключать к одному интерфейсу центрального процессора до 125 ведомых DP устройств. При использовании стеклянного оптического кабеля расстояние между базовой стойкой контроллера и последней станцией PROFIBUS DP в линии может достигать 23 км.

Промышленная связь 

SIMATIC S7-400 поддерживает множество вариантов организации промышленной связи:

• Комбинированный интерфейс MPI/DP с поддержкой функций ведущего DP устройства, встроенный в каждый центральный процессор:
  Для одновременного подключения компьютеров/ программаторов, приборов и систем человеко-машинного интерфейса, программируемыми контроллерами S7-200, S7-300 и S7-400.
• Дополнительные интерфейсы PROFIBUS DP, встроенные в целый ряд CPU, для рентабельного подключения к системам распределенного ввода-вывода. Например, со станциями ET 200.
• Встроенный интерфейс PROFINET в целом ряде центральных процессоров для подключения к системе распределенного ввода-вывода, а также обмена данными с другими контроллерами или компьютерами.
• Коммуникационные процессоры для подключения к сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet.
• Коммуникационные процессоры для установки PtP соединений.

Связь с процессом через PROFIBUS DP

Для выполнения функций ведущего DP устройства  SIMATIC S7-400 может подключаться к сети PROFIBUS DP через встроенные интерфейсы центральных процессоров или через коммуникационный процессор CP 443-4 Extended.

Функции ведомых DP устройств способны выполнять:

• Станции ET 200
• Приборы полевого уровня. 
• Программируемые контроллеры S7-200 и S7-300.
• Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400, подключенные к сети через коммуникационный процессор CP 443-5 Extended.

Обмен данными через MPI

Интерфейс MPI встроен во все типы CPU программируемого контроллера SIMATIC S7-400.

Он находит применение:

• для программирования и настройки параметров контроллера;
• для построения простейших сетевых структур, объединяющих до 32 сетевых узлов;
• для организации обмена данными:
  • с компьютерами/ программаторами;
  • с приборами и системами человеко-машинного интерфейса;
  • с программируемыми контроллерами S7-200 (только сервер),
  • с программируемыми контроллерами S7-300,
  • с программируемыми контроллерами S7-400.
• для установки коммуникационных соединений:
  • с сетевыми узлами MPI,
  • с модулями, подключенными к внутренней C шине S7-300/ S7-400 (например, с коммуникационными процессорами),
  • с сетевыми узлами, подключенными через коммуникационные процессоры (например, с узлами Industrial Ethernet через коммуникационный процессор и C шину контроллера),
  • один контроллер S7-400 способен выполнять одновременную поддержку до 64 соединений. 
• для обмена данными через внутреннюю C шину:
  коммуникационные и функциональные модули с интерфейсом подключения к внутренней C шине могут адресоваться через встроенный интерфейс MPI или PROFIBUS DP центрального процессора. Это позволяет выполнять непосредственный доступ с программатора к приборам, подключенным к C шине. Через внутреннюю C шину контроллера можно получать доступ к модулям до 6 стоек расширения.
• производительность MPI:
  • подключение до 32 MPI узлов,
  • скорость обмена данными до 12 Мбит/с.
• гибкие варианты монтажа:
  Для монтажа сетей MPI могут использоваться сетевые кабели, соединители и повторители RS 485 из спектра сетевых компонентов для PROFIBUS.
  Например, за счет последовательного соединения до 9 повторителей RS 485 расстояние между двумя соседними узлами MPI может быть существенно увеличено.
• ведущее DP устройство: 
  Интерфейс MPI центрального процессора S7-400 может настраиваться на работу в режиме ведущего DP устройства. К этому интерфейсу можно подключить до 32 ведомых DP устройств со скоростью обмена данными до 12 Мбит/с. Через этот же интерфейс могут подключаться приборы и системы человеко-машинного интерфейса, выполняться операции программирования, конфигурирования и диагностики контроллера.

Обмен данными через PtP соединения

Высокопроизводительные непосредственные (PtP - Point-to-Point) могут устанавливаться через коммуникационный процессор CP 441.

• PtP соединения могут устанавливаться:
  • с офисными или промышленными компьютерами, 
  • с программируемыми контроллерами SIMATIC S5/S7,
  • с контроллерами других производителей,
  • со сканерами, считывателями кодов, системами идентификации,
  • с системами управления роботами,
  • с принтерами. 
• Типы интерфейсов:
  CP 441 может комплектоваться съемными модулями последовательных интерфейсов следующих типов:
  • 20 мА токовая петля (TTY),
  • RS 232C (V.24),
  • RS 422/485.

Обмен данными через CP (PROFIBUS или Industrial Ethernet)

SIMATIC S7-400 может подключаться к сетям PROFIBUS и Industrial Ethernet через коммуникационные процессоры CP 443-x.

Обмен данными может поддерживаться:

• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-200 (через PROFIBUS),
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300,
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S7-400,
• с программируемыми контроллерами SIMATIC S5-115U/H, S5-135U, S5-155U/H,
• с программаторами 
• с промышленными и офисными компьютерами, 
• с приборами и системами человеко-машинного интерфейса,
• с системами цифрового управления,
• с системами управления роботами,
• с приводами,
• с приборами других производителей.
  

S7-400H

SIMATIC S7-400H состоит из следующих компонентов:

• 2 базовых блока:
  На двух монтажных стойках UR1/UR2 или на одной монтажной стойке UR2-H с двумя изолированными сегментами внутренней шины.
• 2 синхронизирующих модуля на центральный процессор для соединения базовых блоков оптическими кабелями.
• 1 центральный процессор CPU 412-3H, CPU 414-4H или CPU 417-4H на базовый блок.
• Модули ввода-вывода S7-400.
• Стойки расширения UR1/UR2/ER1/ER2 и/ или станции ET 200M со своими наборами модулей ввода-вывода.

Резервирование всех основных функций на уровне операционной системы центральных процессоров.

Контроллеры способны обслуживать односторонние и переключаемые конфигурации системы ввода-вывода.

Односторонние конфигурации ввода/ вывода

В односторонней конфигурации доступ к модулям ввода/ вывода имеет только один базовый блок контроллера. Модули ввода/ вывода могут устанавливаться:

• в один из базовых блоков контроллера и/ или 
• в стойки расширения и/ или станции ET 200 односторонней системы ввода/ вывода. 

Информация, считываемая через один канал, становится доступной центральным процессорам обоих базовых блоков. В случае отказа центрального процессора, обслуживающего одностороннюю систему ввода/ вывода, или нарушении связи с этой системой  доступ к соответствующим модулям ввода/ вывода становится невозможным.

Односторонние конфигурации ввода/ вывода находят применение для обслуживания:

• Отдельных частей предприятия, не предъявляющих повышенных требований к надежности системы управления.
• Резервированных входов/ выходов, поддерживаемых программой пользователя. В этом случае система ввода-вывода должна иметь симметричную конфигурацию.

Переключаемые конфигурации ввода/ вывода

В переключаемой конфигурации модули ввода/ вывода подключаются к базовым блокам контроллера через резервированную сеть PROFIBUS DP. Модули ввода/ вывода устанавливаются в станции ET 200M/ ET 200iSP, подключаемы к обеим линиям резервированной сети PROFIBUS DP.

Резервирование каналов ввода/ вывода

Резервирование каналов ввода/ вывода поддерживается H-CPU с операционной системой от V3.1 и выше.

Для резервирования каналов ввода/ вывода отдельные сигнальные модули конфигурируются как резервированные пары модулей. При использовании рекомендованных в руководстве по S7-400H сигнальных модулей обслуживание резервированной системы ввода-вывода поддерживается на уровне операционной системы центральных процессоров. Обслуживание резервированных каналов ввода-вывода на базе других сигнальных модулей должно поддерживаться программой пользователя.

Возможные конфигурации

Резервированные модули ввода/ вывода могут устанавливаться:

• в станции ET 200M односторонних систем ввода/ вывода,
• в станции ET 200M переключаемых систем ввода/ вывода.

Состав модулей

Модули, образующие резервированную пару, должны иметь одинаковый тип и конструкцию. Они могут устанавливаться в монтажные стойки контроллера и/ или в станции ET 200M. Порядок размещения резервированных модулей в монтажных стойках контроллера/ станции ET 200M. Для повышения надежности функционирования системы распределенного ввода/ вывода сигнальные модули резервированной пары рекомендуется размещать в разных станциях ET 200M. Рекомендуемый состав сигнальных модулей для построения резервированных каналов ввода/ вывода можно найти в руководстве по S7-400H.

Резервирование функциональных модулей и коммуникационных процессоров

Для резервирования функциональных модулей (FM) и коммуникационных процессоров (CP) могут использоваться две конфигурации:

• Переключаемая резервированная конфигурация: 
  Резервированные модули FM/CP устанавливаются в две отдельные или в одну переключаемую станцию ET 200M.
• Двухканальная переключаемая конфигурация:
  Модули FM/CP устанавливаются в оба базовых блока или в две стойки расширения, подключенные к разным базовым блокам.

Поддержка резервированных структур ввода/ вывода обеспечивается двумя способами:

• На уровне программы пользователя:
  В программе пользователя выделяется активный модуль FM/ CP сбой в работе которого должен вызывать переключение на резервный модуль. Технология программирования аналогична разработке программы стандартного CPU S7-400, работающего с резервированными модулями FM/ CP.
• На уровне операционной системы H-CPU.
  Резервированная работа коммуникационных процессоров CP 443-1 поддерживается операционной системой H-CPU.
  

S7-400F/FH

В зависимости от конкретных требований системы противоаварийной защиты и обеспечения безопасности S7-400F/FH могут иметь различные конфигурации:

Одноканальные односторонние конфигурации ввода/ вывода для S7-400F

Поддержка функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Отсутствие резервированных CPU. Необходимый набор компонентов:

• Один центральный процессор CPU 412-3H/CPU 414-4H/ CPU 417-4H с F-Runtime лицензией.
• Одна линия PROFIBUS DP.
• Станции ET 200M, по одному интерфейсному модулю IM 153-2 на станцию.
• F модули ввода/ вывода.

В случае отказа доступ к входам и выходам становится невозможным. F-модули ввода/ вывода переходят в пассивные состояния.

Одноканальные переключаемые конфигурации ввода/ вывода для S7-400FH

Поддержка функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Резервирование на уровне CPU. Необходимый набор компонентов:

• Два центральных процессора CPU 412-3H/ CPU 414-4H/ CPU 417-4H с F-Runtime лицензией.
• Две линии PROFIBUS DP.
• Станции ET 200M, по два интерфейсных модуля IM 153-2 на станцию.
• F модули ввода/ вывода.

В случае отказа CPU, интерфейсного модуля IM 153-2 или линии PROFIBUS DP система остается в работоспособном состоянии. В случае отказа сигнального модуля или станции ET 200M доступ к каналам ввода/ вывода прекращается. F модули переходят в пассивные состояния.

Резервированные переключаемые конфигурации ввода/ вывода для S7-400FH

Поддержка функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности. Резервирование на уровне CPU и системы ввода/ вывода. Необходимый набор компонентов:

• Два центральных процессора CPU 412-3H/ CPU 414-4H/ CPU 417-4H с F-Runtime лицензией.
• Две линии PROFIBUS DP.
• Станции ET 200M, по два интерфейсных модуля IM 153-2 на станцию.
• Резервированные F модули ввода/ вывода.

В случае отказа CPU, интерфейсного модуля IM 153-2, линии PROFIBUS DP, F-модуля или станции ET 200M система остается работоспособной.

В системах автоматизации S7-400F/FH могут использоваться и модули ввода/ вывода стандартного назначения. Стандартные и F модули не должны устанавливаться в одну станцию ET 200M.

Промышленная связь

Стандартный т PROFIsafe обмен данными между программируемым контроллером и станциями ET 200M выполняется через сеть PROFIBUS DP. Для надежного обмена данными между компонентами распределенной системы противоаварийной защиты и обеспечения безопасности через PROFIBUS разработан специальный профиль PROFIsafe. Дополнительных аппаратных компонентов для построения такой системы не требуется. Необходимое программное обеспечение интегрировано в аппаратные компоненты или загружается в CPU в виде сертифицированного программного блока.

Класс безопасности с изолирующим модулем

Применение изолирующего модуля в станциях ET 200M позволяет:

• Выполнять непосредственное подключение ET 200M к электрическим каналам связи PROFIBUS DP. Применение оптических каналов связи становится ненужным.
• Использовать в ET 200M интерфейсные модули IM 153-x любых модификаций.
• Использовать в ET 200M смешанный состав стандартных и F модулей.

В системах обеспечения безопасности до уровня SIL 2 изолирующий модуль не нужен.