11 10 9 8 7 6 5 4 3 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2 1

(1)

SIMATIC S7-400 S7-400 自动化系统，CPU规格

______________

引言 1

CPU 41x 的结构 2

CPU 41x 的特殊功能 3

通讯 4

PROFIBUS DP 5

PROFINET 6

一致性数据 7

存储器原理 8

S7-400 的周期和响应时间 9

技术规范 10

IF 964-DP 接口模块 11 SIMATIC

S7-400

S7-400 自动化系统，CPU 规格

设备手册

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(2)

法律资讯

警告提示系统

为了您的人身安全以及避免财产损失，必须注意本手册中的提示。人身安全的提示用一个警告三角表示，仅与财产损失有关的提示不带警告三角。警告提示根据危险等级由高到低如下表示。

危险

表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。

警告

表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。

小心

带有警告三角，表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。

小心

不带警告三角，表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。

注意

表示如果不注意相应的提示，可能会出现不希望的结果或状态。

当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。

合格的专业人员

仅允许安装和驱动与本文件相关的附属设备或系统。设备或系统的调试和运行仅允许由合格的专业人员进行。本文件安全技术提示中的合格专业人员是指根据安全技术标准具有从事进行设备、系统和电路的运行，接地和标识资格的人员。

按规定使用 Siemens 产品请注意下列说明：

警告

Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。如果要使用其他公司的产品和组件，必须得到 Siemens 推荐和允许。正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前提。必须保证允许的环境条件。必须注意相关文件中的提示。

商标

所有带有标记符号 ® 的都是西门子股份有限公司的注册商标。标签中的其他符号可能是一些其他商标，这是出于保护所有者权利的目地由第三方使用而特别标示的。

责任免除

我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。然而不排除存在偏差的可能性，因此我们不保证印刷品中所述内容与硬件和软件完全一致。印刷品中的数据都按规定经过检测，必要的修正值包含在下一版本中。

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(3)

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(4)

4 通讯...67

4.1 接口. ...67

4.1.1 多点接口（MPI） . ...67

4.1.2 PROFIBUS DP. ...69

4.1.3 PROFINET. ...71

4.2 通讯服务. ...74

4.2.1 通讯服务概述. ...74

4.2.2 PG通讯. ...76

4.2.3 OP通讯. ...77

4.2.4 S7 基本通讯 . ...78

4.2.5 S7 通讯. ...79

4.2.6 全局数据通讯. ...81

4.2.7 S7 路由 . ...83

4.2.8 时间同步. ...88

4.2.9 数据集路由. ...90

4.3 SNMP 网络协议 . ...92

4.4 通过工业以太网的开放式通讯. ...93

4.5 S7 连接 . ...98

4.5.1 S7 连接的通讯路径. ...98

4.5.2 分配S7 连接 . ...99

4.6 通讯性能. ...101

4.7 Web 服务器. ...104

4.7.1 Web 服务器的属性 . ...104

4.7.2 HW Config 的“Web”选项卡中的设置. ...108

4.7.3 语言设置. ...111

4.7.4 更新和保存信息. ...113

4.7.5 Web 页 . ...115

4.7.5.1 带有常规 CPU 信息的起始页面 . ...115

4.7.5.2 标识. ...118

4.7.5.3 诊断缓冲区 . ...119

4.7.5.4 模块状态. ...121

4.7.5.5 报警. ...127

4.7.5.6 通信. ...130

4.7.5.7 拓扑. ...134

4.7.5.8 各个拓扑视图的实例. ...141

4.7.5.9 变量状态. ...146

4.7.5.10 变量表 . ...148

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(5)

5 PROFIBUS DP . ...151

5.1 用作 DP 主站/DP 从站的 CPU 41x. ... 151

5.1.1 概述. ... 151

5.1.2 41x CPU的DP地址区. ... 152

5.1.3 CPU 41x 作为 PROFIBUS DP 主站 . ... 153

5.1.4 作为DP主站的CPU 41x的诊断 . ... 157

5.1.5 CPU 41x用作DP从站. ... 163

5.1.6 作为DP从站的CPU 41x诊断. ... 168

5.1.7 CPU 41x (作为DP从站)：站状态 1 至 3. ... 174

5.1.8 直接数据交换. ... 180

5.1.8.1 直接数据交换的原理. ... 180

5.1.8.2 直接数据交换中的诊断 . ... 181 5.1.9 等时模式. ... 183

6 PROFINET . ...187

6.1 引言. ... 187

6.2 PROFINET IO 和 PROFINET CBA . ... 188

6.3 PROFINET IO 系统 . ... 191

6.4 PROFINET IO 中的块. ... 193

6.5 PROFINET IO 的系统状态列表 . ... 196

7 一致性数据. ...199

7.1 基本知识. ... 199

7.2 通讯块和功能的一致性. ... 200

7.3 从 DP 标准从站/IO 设备中一致读取数据及向 DP 标准从站/IO 设备中一致写入数据 ... 201

8 存储器原理. ...205

8.1 S7-400 CPU存储器概述 . ... 205

9 S7-400 的周期和响应时间...209

9.1 循环时间. ... 209

9.2 循环时间计算. ... 211

9.3 不同循环时间. ... 214

9.4 通讯负载. ... 216

9.5 反应时间. ... 219

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(6)

9.6 计算循环时间和反应时间. ...227

9.7 循环时间和反应时间的计算实例. ...228

9.8 中断反应时间. ...232

9.9 实例：计算中断反应时间. ...235

9.10 延迟中断和监视狗中断的再现性. ...236 9.11 CBA 响应时间 . ...237

10 技术规范. ... 241

10.1 CPU 412-1 的技术规范 (6ES7412-1XJ05-0AB0) ...241

10.2 CPU 412-2 的技术规范 (6ES7412-2XJ05-0AB0) ...252

10.3 CPU 414-2 的技术规范 (6ES7414-2XK05-0AB0)...264

10.4 CPU 414-3 的技术规范 (6ES7414-3XM05-0AB0)...275

10.5 CPU 414-3 PN/DP 的技术规范 (6ES7414-3EM05-0AB0) ...287

10.6 CPU 416-2 (6ES7416-2XN05-0AB0) 和 CPU 416F-2 (6ES7416-2FN05-0AB0) 的技术规范...303

10.7 CPU 416-3 的技术规范 (6ES7416-3XR05-0AB0) ...315

10.8 CPU 416-3 PN/DP (6ES7416-3ER05-0AB0) 和 CPU 416F-3 PN/DP (6ES7416- 3FR05-0AB0) 的技术规范 . ...327

10.9 CPU 417-4 的技术规范 (6ES7417-4XT05-0AB0)...344 10.10 存储卡的技术规范. ...356

11 IF 964-DP 接口模块... 359

11.1 使用IF 964-DP接口模块 . ...359

11.2 技术规范. ...361

索引. ... 363

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(7)

表格

表格 2- 1 CPU 上的 LED . ... 22

表格 2- 2 故障和 CPU 响应. ... 26

表格 2- 3 RUN 和 STOP LED 的可能状态 . ... 29

表格 2- 4 INTF、EXTF 和 FRCE LED 的可能状态 . ... 30

表格 2- 5 BUS1F、BUS2F 和 BUS5F LED 的可能状态. ... 30

表格 2- 6 IFM1F 和 IFM2F LED 的可能状态 . ... 31

表格 2- 7 LINK 和 RX/TX LED 的可能状态 . ... 32

表格 2- 8 模式选择器开关设置. ... 33

表格 2- 9 S7-400 CPU 的安全等级 . ... 34

表格 2- 10 存储器复位后的 MPI 参数和 IP 地址. ... 37

表格 2- 11 存储卡类型. ... 42

表格 3- 1 出厂设置中的 CPU 属性 . ... 61

表格 3- 2 LED 模式 . ... 62

表格 4- 1 CPU 的通信服务. ... 74

表格 4- 2 连接资源的可用性. ... 75

表格 4- 3 用于 S7 基本通讯的 SFC. ... 78

表格 4- 4 用于 S7 通讯的 SFB. ... 80

表格 4- 5 用于全局数据通讯的 SFC. ... 81

表格 4- 6 作业长度和“local_device_id”参数 . ... 95

表格 5- 1 41x CPU (MPI/DP接口作为PROFIBUS DP接口) . ... 152

表格 5- 2 41x CPU(MPI/DP接口和DP模块作为PROFIBUS DP接口)... 152

表格 5- 3 用作DP主站的CPU 41x的“BUSF”LED的含义 ... 157

表格 5- 4 使用 STEP 7 读取诊断数据 . ... 158

表格 5- 5 DP 主站和 DP 从站的诊断地址 . ... 160

表格 5- 6 用作DP主站的CPU 41x的事件检测 . ... 161

表格 5- 7 在DP主站判断DP从站的RUN-STOP转换. ... 162

表格 5- 8 传送存储器地址区的组态实例. ... 164

表格 5- 9 作为 DP 从站的 CPU 41x 的“BUSF”LED 的含义. ... 168

表格 5- 10 使用 STEP 5 和 STEP 7 在主站系统中读取诊断数据... 169

表格 5- 11 STEP 5 用户程序. ... 170

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(8)

表格 5- 12 DP 主站和 DP 从站的诊断地址 . ...171

表格 5- 13 作为 DP 从站的 CPU 41x 的事件检测 . ...171

表格 5- 14 评估 DP 主站/DP 从站中的 RUNSTOP 转换. ...172

表格 5- 15 站状态1 的结构(字节 0) . ...174

表格 5- 16 站状态2 的结构(字节 1) . ...175

表格 5- 17 站状态3 的结构(字节 2) . ...175

表格 5- 18 主站PROFIBUS地址的结构(字节 3) . ...175

表格 5- 19 直接数据交换中接收方的诊断地址. ...181

表格 5- 20 直接通讯期间由作为接收方的 41x CPU 进行的事件检测 ...181

表格 5- 21 直接数据交换期间发送方的站故障判断. ...182

表格 6- 1 新的系统功能和标准功能/要替换的系统功能和标准功能 ...193

表格 6- 2 必须使用 PROFINET IO 中的其它功能才能实现的 PROFIBUS DP 中的系统功能和标准功能. ...194

表格 6- 3 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 中的 OB . ...195

表格 6- 4 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 的系统状态列表的比较...197

表格 8- 1 所需内存空间. ...207

表格 9- 1 周期程序处理. ...209

表格 9- 2 影响周期时间的因素. ...211

表格 9- 3 过程映像传送时间部分. ...212

表格 9- 4 扫描周期检查点的操作系统扫描时间. ...213

表格 9- 5 由嵌套中断引起的周期时间增加. ...213

表格 9- 6 减少响应时间. ...225

表格 9- 7 计算响应时间的实例. ...227

表格 9- 8 计算中断响应时间. ...232

表格 9- 9 硬件中断和诊断中断响应时间；不进行通讯的最大中断响应时间...233

表格 9- 10 CPU的延迟中断和监视狗中断的再现性。 . ...236

表格 9- 11 非周期性互连的响应时间. ...240

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(9)

图形

图 2-1 CPU 412-1 上控制和显示元件的排列 . ... 17

图 2-2 CPU 41x-2 上控制和显示元件的排列 . ... 18

图 2-3 CPU 41x-3 上控制和显示元件的排列 . ... 19

图 2-4 CPU 41x-3PN/DP 上控制和显示元件的排列 . ... 20

图 2-5 CPU 417-4 上控制和显示元件的排列 . ... 21

图 2-6 带插头的电缆. ... 24

图 2-7 模式选择器开关设置. ... 33

图 2-8 存储卡的设计. ... 40

图 3-1 多值计算实例. ... 54

图 3-2 总览：为实现在运行期间修改系统的系统结构. ... 57

图 4-1 S7 路由. ... 84

图 4-2 S7 路由网关： MPI - DP - PROFINET . ... 85

图 4-3 S7 路由：远程服务应用实例 . ... 86

图 4-4 数据集路由. ... 91

图 4-5 通信负载是数据吞吐量与响应时间的函数（基本配置文件）... 101

图 4-6 HW Config 中的设置. ... 108

图 4-7 选择显示设备语言的实例. ... 112

图 4-8 引言. ... 115

图 4-9 常规信息. ... 116

图 4-10 标识. ... 118

图 4-11 诊断缓冲区. ... 119

图 4-12 模块状态. ... 122

图 4-13 模块状态. ... 124

图 4-14 消息. ... 127

图 4-15 集成 PROFINET 接口的参数 . ... 130

图 4-16 数据传输编号. ... 132

图 4-17 拓扑 - 图形视图. ... 135

图 4-18 拓扑 - 表格视图. ... 138

图 4-19 拓扑 - 状态概览. ... 140

图 4-20 “实际的拓扑”(Actual topology) 情况正常 . ... 141

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(10)

图 4-21 “保存的拓扑”(Saved topology) 情况正常 . ...142

图 4-22 带有故障设备的“保存的拓扑”(Saved topology)...143

图 4-23 有故障未组态设备的“保存的拓扑”(Saved topology)。 ...144

图 4-24 带有故障设备的“实际的拓扑”(Actual topology) ...145

图 4-25 变量状态. ...146

图 4-26 变量表. ...148

图 5-1 用CPU 41x诊断. ...159

图 5-2 作为 DP 从站的 CPU 41x 中的传送存储器. ...164

图 5-3 从站诊断的结构. ...173

图 5-4 CPU 41x的ID相关诊断数据的结构 . ...176

图 5-5 设备相关的诊断信息的结构. ...177

图 5-6 用于诊断和硬件中断的字节x +4 到x +7. ...178

图 5-7 使用 41x CPU 进行的直接数据交换 . ...180

图 5-8 等时数据处理. ...183

图 5-9 即时. ...184

图 5-10 系统周期. ...185

图 6-1 PROFINET IO 和 PROFINET CBA . ...189

图 6-2 PROFINET IO . ...191

图 8-1 S7-400 CPU 的存储区. ...205

图 9-1 周期时间的各个部分和组成. ...210

图 9-2 不同周期时间. ...214

图 9-3 最小周期时间. ...215

图 9-4 方程式：通讯负载的影响. ...216

图 9-5 断开时间片. ...217

图 9-6 周期时间与通讯负载的相关性. ...218

图 9-7 PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期时间 . ...220

图 9-8 更新周期. ...221

图 9-9 最短响应时间. ...221

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(11)

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(12)

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(13)

引言 1

本手册的用途

本手册中提供的信息可作为有关 S7-400 产品系列 CPU 的控制、功能说明以及技术规范的参考。

有关如何安装包含这些模块和其它模块的 S7-400 系统的信息，请参见《S7-400 自动化系统；硬件和安装》手册。

相对于先前版本的变更

与先前版本相比，本修订版《S7-400 自动化系统；CPU 规范》手册，即 2008 年 9 月版 (A5E00850745-06)，包含下列变更：

● CPU 固件已更新到 5.3 版。

● 增强了对内部和外部 PROFINET 接口的系统诊断：

“通过工业以太网的开放式通信”的连接的总览和详细诊断，

适合 STEP 7 V5.4 SP5 或更高版本。

● (CPU 41x-3 PN/DP) 的 Web 服务器功能扩展：

从 STEP 7 V5.4 SP5 起。

所需基本知识

理解本手册需要具备自动化技术领域的基本知识。

用户还应具备足够的计算机或类似 PC 的工具（例如编程设备）以及 Windows XP 或 Vista 操作系统的知识。由于 S7-400 使用 STEP 7 基本软件进行组态，所以用户还应具备使用该基本软件的相应知识。有关这方面的知识，请参见《使用STEP 7 编程》^手册。

尤其是在与安全相关的区域中使用 S7-400 时，您还应该注意《S7-400 自动化系统；硬件和安装》手册的“附录”中有关电子控制器安全的信息。

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(14)

引言

手册适用范围

本手册适用于下列 CPU：

● CPU 412-1, V5.3；6ES7 412-1XJ05-0AB0

● CPU 412-2, V5.3；6ES7-412-2XJ05-0AB0

● CPU 414-2, V5.3；6ES7 414-2XK05-0AB0

● CPU 414-3, V5.3；6ES7 414-3XM05-0AB0

● CPU 414-3 PN/DP, V5.3；6ES7 414-3EM05-0AB0

● CPU 416-2, V5.3；6ES7 416-2XN05-0AB0

● CPU 416F-2, V5.3；6ES7 416-2FN05-0AB0

● CPU 416-3, V5.3；6ES7 416-3XR05-0AB0

● CPU 416-3 PN/DP, V5.3；6ES7 416-3ER05-0AB0

● CPU 416F-3 PN/DP, V5.3；6ES7 416-3FR05-0AB0

● CPU 417-4, V5.3；6ES7 417-4XT05-0AB0

技术规范概述

在《S7-400 自动化系统；模块数据》手册中提供了有关认证和标准的信息。

信息范围

本手册是 S7-400 文档包的组成部分。

系统文档包

S7-400  S7-400 自动化系统；硬件和安装

 S7-400 自动化系统；模块数据

 S7-400 指令列表

 S7-400 自动化系统；CPU 规格

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(15)

引言

更多信息

以下手册提供了与本手册中的主题有关的更多信息：

使用 STEP 7 编程 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/18652056) 使用 STEP 7 组态硬件和通讯连接

(http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/18652631)

系统功能和标准功能 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/1214574) PROFINET 系统说明 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/19292127) 等时模式 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/15218045)

回收和处理

由于 S7-400 系统是低污染的设备，因此可回收。为了使旧设备的回收和处理符合环保要求，请联系一家经认证的电子废料处理服务机构。

其它支持

如果您对产品有任何疑问且未在本手册中找到正确答案，请联系您当地西门子办事处或代理机构的合作伙伴。

可在以下网址找到您的联系合作伙伴：

联系合作伙伴 (http://www.siemens.com/automation/partner) 可在以下网址获取各种 SIMATIC 产品和系统的技术文档指南：

文档 (http://www.automation.siemens.com/simatic/portal/html_93/techdoku.htm) 在线目录和在线订购系统的网址为：

目录 (http://mall.automation.siemens.com/)

培训中心

西门子提供了相应课程，以帮助您了解和使用 SIMATIC S7 自动化系统。请与当地的培训中心，或位于德国纽伦堡 (D-90327) 的培训中心总部联系：

培训 (http://www.sitrain.com/index_en.html)

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(16)

引言

技术支持

可以使用支持请求 Web 表单联系所有工业自动化产品的技术支持，网址为支持请求 (http://www.siemens.de/automation/support-request)

有关西门子技术支持的更多信息，可以在 Internet 上找到，网址为技术支持 (http://support.automation.siemens.com)

Internet 上的“服务与支持”

除文档外，西门子还在 Internet 上在线提供一个全面的知识库，网址为：

服务与支持 (http://www.siemens.com/automation/service&support) 在那里您会找到：

● 新闻快递，提供有关您的产品的最新信息。

● 最新文档，可使用“服务与支持”页面上的“搜索”功能获得。

● 国际论坛，用户和专家可以在此交流经验。

● 可在我们的联系方式数据库中找到您当地的自动化与驱动技术方面的联系合作伙伴。

● 有关现场服务、维修和备件的信息。可以在“服务”页面上找到更多信息。

● 用于优化 SIMATIC S7 操作的应用程序和工具。该论坛也用于发布其它信息，例如，

DP 和 PN 性能评测结果。

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(17)

CPU 41x 的结构 2

2.1 CPU 的控制和显示元件

CPU 412-1 的控制和显示元件

x

EXT.-BATT 5...15 V DC MAINT CPU 412-1

6ES7412-1XJ05-0AB0

SVPS317698

V5.3.0 INTF EXTF BUS1F

FRCE

RUN STOP

RUN STOP MRES

MPI/DP X1

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图 2-1 CPU 412-1 上控制和显示元件的排列

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(18)

CPU 41x 的结构

2.1 CPU 的控制和显示元件 CPU 41x-2 的控制和显示元件

EXT.-BATT 5...15 V DC CPU 414-2

6ES7414-2XK05-0AB0 V5.3.0

INTF EXTF BUS1F

FRCE

RUN STOP

RUN STOP MRES

MPI/DPX1 x

BUS2F

X2DP MAINT

图 2-2 CPU 41x-2 上控制和显示元件的排列

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(19)

CPU 41x 的结构 2.1 CPU 的控制和显示元件 CPU 41x-3 的控制和显示元件

x

6ES7416-3XR05-0AB0 V5.3.0

INTF EXTF BUS1F

FRCE

RUN STOP

RUN STOP MRES

X1 MPI/DP BUS2F IFM1F

IF1

X2 DP MAINT

图 2-3 CPU 41x-3 上控制和显示元件的排列

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(20)

CPU 41x 的结构

2.1 CPU 的控制和显示元件

CPU 41x-3PN/DP 的控制和显示元件

㲰⧦⚜䱿ᇬℶ❐䓗㦻ᇬ䩼帱徶⚆ⅴ♙⦉ↅ䓗㦻◿帿

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EXT.-BAT T 5...15 V DC CPU 416-3 PN/DP

6ES7416-3ER05-0AB0

SVPS317696

V5.3.0 INTF EXTF BUS1F

FRCE

RUN STOP

RUN STOP MRES

X1 MPI/DP BUS5F IFM1F

IF1 X5 P1

X5 P2 MAINT

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LAN

图 2-4 CPU 41x-3PN/DP 上控制和显示元件的排列

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(21)

CPU 41x 的结构 2.1 CPU 的控制和显示元件 CPU 417-4 的控制和显示元件

῵ᓣ䗝ᢽ఼ᓔ݇

x

6ES7417-4XT05-0AB0 V5.3.0 INTF EXTF BUS1F

FRCE

RUN STOP

RUN STOP MRES

MPI/DP X1 BUS2F IFM1F IFM2F

X2 IF1

IF2 MAINT

图 2-5 CPU 417-4 上控制和显示元件的排列

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(22)

CPU 41x 的结构

LED

下表概述了特定 CPU 上的 LED。

表格 2- 1 CPU 上的 LED

安装在如下 CPU 上 LED 颜色含义

412-1 412-2 414-2 416-2 416F-2

414-3 416-3

414-3 PN/DP 416-3 PN/DP 416F-3 PN/DP

417-4

INTF 红色内部故障 X X X X X

EXTF 红色外部故障 X X X X X

FRCE 黄色 Force 命令已激活 X X X X X

MAINT 黄色维护请求待处理 X X X X X

RUN 绿色 RUN 模式 X X X X X

STOP 黄色 STOP 模式 X X X X X

BUS1F 红色 MPI/PROFIBUS DP 接口 1 上的总线故障 X X X X X BUS2F 红色 PROFIBUS DP 接口 2 上的总线故障 - X X - X

BUS5F 红色 PROFINET 接口处的总线故障 - - - X -

IFM1F 红色接口模块 1 有故障 - - X X X

IFM2F 红色接口模块 2 有故障 - - - - X

说明

BUS5F LED

在 41x-3PN/DP CPU 上，在 STEP 7 诊断的模块状态和模块对象属性中，BUS5F LED 被命名为 BUS2F LED。

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(23)

CPU 41x 的结构 2.1 CPU 的控制和显示元件

存储卡槽

可将存储卡插入此插槽。

有两种类型的存储卡：

● RAM 卡

可使用 RAM 卡扩展 CPU 装载存储器。

● 闪存卡

闪存卡可用作存储用户程序和数据的非易失性介质（不需要备用电池）。可在编程设备上或在 CPU 中对闪存卡进行编程。闪存卡也会扩展 CPU 的装载存储器。

用于接口模块的插槽

在 CPU 41x-3 和 417-4 上，此插槽可插入一个 PROFIBUS DP 模块 IF 964-DP，其订货号为 6ES7964-2AA04-0AB0。

MPI/DP 接口

可将以下设备连接到 CPU 的 MPI 接口，例如：

● 编程设备

● 操作员控制和监视设备

● 其它 S7-400 或 S7-300 控制器

要使用带有斜式电缆出口的总线连接器，请参见《S7-400 自动化系统，硬件和安装》^手册。

也可将 MPI 接口组态为在 DP 主站模式下运行，以便将其用作一个可具有多达 32 个 DP 从站的 PROFIBUS DP 接口。

PROFIBUS DP 接口

可将分布式 I/O、编程设备/OP 和其它 DP 主站连接到 PROFIBUS DP 接口。

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(24)

CPU 41x 的结构

PROFINET 接口

可以将 PROFINET IO 设备连接至 PROFINET 接口。 PROFINET 接口具有两个带外部接口的切换式端口 (RJ 45)。 PROFINET 接口可与工业以太网互连。

小心

此接口只允许连接到以太网 LAN。例如，不能将其连接至公共通信网络。

只能将 PROFINET 兼容的网络组件连接到此接口。

电源输入、“EXT.-BATT.”插孔的外部备用电压

可以根据模块类型在 S7-400 电源模块中安装一块或两块备用电池，以实现以下目的：

● 备份保存到 RAM 的用户程序。

● 将位存储器、定时器、计数器、系统数据和数据存储到动态 DB 中。

● 备份内部时钟。

为 CPU 的“EXT.-BATT.”插孔供应介于 5 V DC 到 15 V DC 的电压可以实现同样的备份功能。

“EXT.-BATT.”输入具有以下特性：

● 极性反向保护

● 短路电流限制为 20 mA

需要用一根插头直径为 2.5 mm 的电缆将电源连接到“EXT.-BATT”插孔，如下图所示。

确保插头的极性正确。

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图 2-6 带插头的电缆

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(25)

CPU 41x 的结构 2.1 CPU 的控制和显示元件

可使用订货号 A5E00728552A 订购带插头的插塞式电缆。

说明

如果要更换电源模块，必须将外接电源连接到“EXT.-BATT.”插孔，以备份上述存储在 RAM 中的用户程序和数据。

请勿将各种 CPU 的电缆互连。将不同 CPU 的电缆互连会导致 EMC 条件不符以及电位差等问题。

参见

CPU的监视功能 (页 26) 状态和错误显示 (页 29) 多点接口(MPI) (页 45)

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(26)

CPU 41x 的结构 2.2 CPU 的监视功能

2.2 CPU 的监视功能

监视功能和错误消息

CPU 硬件和操作系统提供监视功能，以确保系统正常工作，并对故障作出预期确定的响应。某些错误事件还会触发来自用户程序的响应。对于间歇性错误，LED 将在发生下一个进入错误后再次熄灭。

下表概述了可能发生的错误、错误原因以及 CPU 响应。

表格 2- 2 故障和 CPU 响应

错误类型错误原因操作系统的响应出错指示

LED 时钟信号丢失

（进入）

使用等时模式时：时钟脉冲丢失是因为存在更高优先级而未启动 OB 61...64，或者是因为附加异步总线负载抑制了总线时钟。

OB 80 调用

如果没有装载 OB： CPU 进入 STOP 模式

在下一个时钟周期调用 OB 61..64。

INTF

超时错误

（进入）

 用户程序运行时间（OB1 以及所有中断和错误 OB 的运行时间）超过指定的最大循环时间。

 OB 请求错误

 启动信息缓冲区溢出

 定时中断

 CiR 之后恢复 RUN

“INTF”LED 保持亮起，直到确认错误。

OB 80 调用

INTF

电源模块故障（无电源故障），

（进入和离开）

在中央机架或扩展机架中

 电源模块的备用电池至少有一块已用尽

 缺少备用电压

 电源模块不能提供 24 V DC 电源

OB 81 调用

如果没有装载 OB：则 CPU 将保持 RUN 模式。

EXTF

诊断中断具有中断功能的 I/O 模块报告诊断 OB 82 调用 EXTF

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(27)

LED 维护请求

维护请求启动诊断中断 OB 82 调用

EXTF、

MAINT

卸下/插入中断

卸下或插入 SM 或插入的模块类型错误。如果只插入了一个 SM，并且在 CPU 处于 STOP（默认参数设置）模式时卸下该模块，则 EXTF LED 不会亮起。重新插入该 SM 后，该 LED 会短暂亮起。

OB 83 调用

EXTF

CPU 硬件错误

（进入）

 检测到存储器错误并已将其消除 OB 84 调用

如果没有装载 OB：则 CPU 将保持 RUN 模式。

INTF

优先级错误

（仅进入，或进入和离开，取决于 OB 85 模式）

 调用一个优先级，但相应的 OB 不可用。

 对于 SFB 调用：背景 DB 缺失或损坏。

 更新过程映像时出错

OB 85 调用

INTF

EXTF 机架/站故障

 扩展机架中的电源故障

 PROFIBUS DP 网段故障

 PROFINET IO 子系统故障

 耦合段故障： IM 缺失或有故障、电缆断路

OB 86 调用

EXTF

通信错误

（进入）

 无法将状态信息写入 DB（全局数据通信）

 不正确的消息帧 ID（全局数据通信）

 不正确的消息帧长度（全局数据通信）

 全局数据帧的结构错误（全局数据通信）

 DB 访问错误

OB 87 调用

INTF

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(28)

LED 执行中止

（进入）

 因超出嵌套深度发生同步错误

 嵌套块调用过多(B 堆栈)

 分配局部数据时出错

OB 88 调用

INTF

编程错误

（进入）

用户程序错误：

 BCD 转换错误

 范围长度错误

 范围错误

 对齐错误

 写错误

 定时器编号错误

 计数器编号错误

 块编号错误

 未加载块

OB 121 调用

INTF

代码错误

（进入）

所编译的用户程序错误（例如，无效 OP 代码或跳出块结尾）

CPU 进入 STOP 模式

需要重新启动 CPU 或复位存储器。

INTF

访问错误

（进入）

模块故障(SM、FM、CP) I/O 读访问错误

I/O 写访问错误

“EXTF”LED 一直亮起，直到确认错误。

对于 SM：

 OB 122 调用

 将相关信息输入诊断缓冲区

 对于输入模块： “NULL”作为数据输入到累加器或过程映像中

对于其它模块：

 OB 122 调用

EXTF

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(29)

CPU 41x 的结构 2.3 状态和错误显示

2.3 状态和错误显示

状态 LED

CPU 面板上的 RUN 和 STOP LED 指示当前 CPU 模式。

表格 2- 3 RUN 和 STOP LED 的可能状态 LED

RUN STOP 含义

H D CPU 处于 RUN 模式。

D H CPU 处于 STOP 模式。不执行用户程序。可以冷启动、重新启动和暖启动、重导入。如果由于错误触发了 STOP，则还会设置错误

LED(INTF 或 EXTF)。

B 2 Hz

CPU 处于 DEFECTIVE。 INTF、EXTF、FRCE、BUSF1、BUSF5 和 IFM1F LED 也闪烁。

B 0.5 Hz

H 测试功能触发了 CPU HOLD。

B 2 Hz

H 触发了暖启动/冷启动/热启动。根据所调用 OB 的长度，可能需要一分钟或更长时间来执行这些功能。如果 CPU 仍不切换为 RUN，则可能是系统组态错误。

x B 0.5 Hz

CPU 请求存储器复位。

x B 2 Hz

存储器正在复位或 CPU 当前正在初始化（通电后）。

D = LED 熄灭；H = LED 亮起；B = LED 以指定频率闪烁；x = 与 LED 状态不相关

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(30)

错误显示及特性

CPU 前面板上的三个 LED（即 INTF、EXTF 和 FRCE）指示用户程序运行期间的错误和特性。

表格 2- 4 INTF、EXTF 和 FRCE LED 的可能状态 LED

INTF EXTF FRCE

含义

H x x 检测到内部错误（编程或参数化错误）或 CPU 当前正在执行 CiR。

x H x 检测到外部错误，即出错原因不在 CPU 模块上。

x x H Force 命令已激活。

x x B 2 Hz

节点闪烁测试功能。

D = LED 熄灭；H = LED 亮起；B = LED 以指定频率闪烁；x = 与 LED 状态不相关 LED BUSF1、BUSF2 和 BUS5F 指示与 MPI/DP、PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 接口关联的错误。

表格 2- 5 BUS1F、BUS2F 和 BUS5F LED 的可能状态 LED

BUS1F BUS2F BUS5F

含义

H x x 在 MPI/DP 接口处检测到错误。

x H x 在PROFIBUS DP 接口上检测到错误。

x x H 在 PROFINET IO 接口处检测到错误。

组态了 PROFINET IO 系统但未进行连接。

x x B PROFINET IO 接口上的一个或多个设备无响应。

CPU 是 DP 主站：

PROFIBUS DP 接口 1 上的一个或多个设备无响应。

B x x

CPU 是 DP 主站不对 CPU 寻址。

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(31)

LED

BUS1F BUS2F BUS5F

含义

PROFIBUS DP 接口 2 上的一个或多个设备无响应。

x B x

CPU 是 DP 从站：

DP 主站不对 CPU 寻址。

H = LED 亮起；B = LED 闪烁；x = 与 LED 状态无关

错误显示和特性（CPU 41x-3、CPU 41x-3 PN/DP 和 417-4）

CPU 41x-3、41x-3 PN/DP 和 417-4 具有 IFM1F LED 或 IFM1F 和 IFM2F LED。这些 LED 指示与模块接口相关的问题。

表格 2- 6 IFM1F 和 IFM2F LED 的可能状态 LED

IFM1F IFM2F

含义

H x 在模块接口 1 上检测到错误。

x H 在模块接口 2 上检测到错误。

连接到模块插槽 1 上的 PROFIBUS DP 接口的一个或多个从站无响应。

B x

连接到模块插槽 2 上的 PROFIBUS DP 接口的一个或多个从站无响应。

x B

H = LED 亮起；B = LED 闪烁；x = 与 LED 状态无关

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(32)

CPU 41x-3 PN/DP 的错误显示及特性

CPU 41x-3 PN/DP 还具有 LINK LED 和 RX/TX LED。这些 LED 指示 PROFINET 接口的当前状态。

表格 2- 7 LINK 和 RX/TX LED 的可能状态 LED

LINK RX/TX

含义

H x PROFINET 接口处的连接处于激活状态 x B

6 Hz

在 PROFINET 接口处接收或发送数据。

H = LED 亮起；B = LED 以指定频率闪烁；x = 与 LED 状态不相关

说明

LINK 和 RX/TX LED 就在 PROFINET 接口的插孔旁。没有对其进行标记。

LED MAINT

此 LED 指示当前存在维护请求。更多相关信息，请参考 STEP 7 在线帮助。对于固件版本 V 5.1 及之前的版本，Maint LED 指示当前存在维护请求和维护要求。对于固件版本 V 5.2 及更高版本，Maint LED 仅指示当前存在维护要求。

诊断缓冲区

在 STEP 7 中，可选择“PLC -> 模块状态”(PLC -> Module status)，从诊断缓冲区中读取错误原因，然后排除故障。

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(33)

CPU 41x 的结构 2.4 模式选择器开关

2.4 模式选择器开关

2.4.1 模式选择器开关的功能

概述

该模式选择器用于将 CPU 从 RUN 模式切换至 STOP 模式，或复位 CPU 存储器。

STEP 7 还提供了其它模式选择选项。

位置

模式选择器被设计为一个切换开关。下图显示了模式选择器的所有位置。

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6723

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图 2-7 模式选择器开关设置

下表解释模式选择器开关的设置。无论模式选择器的位置如何，出现错误或因出现问题而无法启动时，CPU 都将切换至或保持 STOP 模式。

表格 2- 8 模式选择器开关设置

位置备注

RUN 如果没有启动问题或错误并且 CPU 能够切换至 RUN 模式，则 CPU 将运行用户程序或保持空闲状态。可以访问 I/O。

 可将程序从 CPU 上传到编程设备（CPU -> 编程设备）

 可将程序从编程设备上传到 CPU（编程设备 -> CPU）。

STOP CPU 不执行用户程序。数字信号模块被锁定。默认的参数设置中禁用输出模块。

 可将程序从 CPU 上传到编程设备（CPU -> 编程设备）

 可将程序从编程设备上传到 CPU（编程设备 -> CPU）。

MRES

(CPU 存储器复位；主站复位)

有关 CPU 存储器总复位的肘节开关位置，可参见运行存储器复位 (页 36)部分。

有关切换“将 CPU 复位到出厂状态”功能的开关位置的信息，可参见将 CPU 复位为出厂状态 (页 61)部分。

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(34)

安全等级

可设定 S7-400 CPU 的安全等级，以防未经授权访问 CPU 程序。可以定义某种安全等级，从而使用户可以访问 PG 功能，而无需与 CPU 相关的特殊授权（密码）。输入密码后可以访问所有 PG 功能。

设置安全等级

可在 STEP 7 -> HW Config 中设置 CPU 的安全等级(1 到 3)。

可使用模式选择器开关手动复位的方式删除在 STEP 7 -> HW Config 中设置的安全等级。

下表列出了 S7-400 CPU 的安全等级。

表格 2- 9 S7-400 CPU 的安全等级

CPU 功能安全等级 1 安全等级 2 安全等级 3

块列表显示允许访问允许访问允许访问

监视变量允许访问允许访问允许访问

STACKS 模块状态允许访问允许访问允许访问

操作员控制和监视功能允许访问允许访问允许访问

S7 通讯允许访问允许访问允许访问

读取日时间允许访问允许访问允许访问

设置日时间允许访问允许访问允许访问

块状态允许访问允许访问需要密码

下载到编程设备允许访问允许访问需要密码

下载到 CPU 允许访问需要密码需要密码

删除块允许访问需要密码需要密码

压缩存储器允许访问需要密码需要密码

将用户程序下载到存储卡允许访问需要密码需要密码

修改选择允许访问需要密码需要密码

修改变量允许访问需要密码需要密码

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(35)

CPU 功能安全等级 1 安全等级 2 安全等级 3

存储器复位允许访问需要密码需要密码

强制允许访问需要密码需要密码

使用 SFC 109“PROTECT”设置安全等级

SFC 109“PROTECT”用于在安全等级 1 和 2 之间进行切换。

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(36)

2.4.2 运行存储器复位

存储器复位的操作顺序

实例 A：要将新的、完整的用户程序传送到 CPU。

1. 将模式选择器开关设置为 STOP。

结果： STOP LED 亮起。

2. 将选择器设置为 MRES 并保持在该位置。

结果： STOP LED 熄灭一秒钟，然后又亮起一秒种，再熄灭一秒钟，然后一直亮起。

3. 将开关切换回 STOP 位置，然后在接下来的 3 秒钟内再切换到 MRES 位置，最后切换回 STOP。

结果： STOP LED 以 2 Hz 的频率至少闪烁 3 秒钟（正在复位存储器），然后保持亮起。

可应要求运行存储器复位

实例 B： STOP LED 以 0.5 Hz 的频率闪烁，这指示 CPU 请求存储器复位。系统请求 CPU 存储器复位（例如，卸下或插入存储卡后）。

1. 将模式选择器开关设置为 MRES，然后再设置回 STOP。

结果： STOP LED 以 2 Hz 的频率至少闪烁 3 秒钟（正在复位存储器），然后保持亮起。

有关 CPU 存储器复位的详细信息，请参见手册S7-400 自动化系统的硬件和安装^。

存储器复位期间对 CPU 有何影响

执行存储器复位时，CPU 会执行以下处理步骤：

● CPU 删除主存储器和装载存储器(集成的 RAM 或者可能是 RAM 卡)中的整个用户程序。

● CPU 清除所有计数器、位存储器和定时器(日时钟除外)。

● CPU 测试自身的硬件。

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(37)

存储器复位后保留的值

以下值在 CPU 复位后保持不变：

● 诊断缓冲区的内容

编程设备使用 STEP 7 可读出该内容。

● MPI 参数(MPI 地址和最高 MPI 地址)。请注意下表中显示的特性。

● CPU 的 IP 地址

● 子网掩码

● 静态 SNMP 参数

● 日时钟

● 运行时间计数器的状态和数值

特性 MPI 参数和 IP 地址

当执行 CPU 存储器复位时，MPI 参数和 IP 地址出现特殊情况。下表显示了 CPU 存储器复位后仍然有效的 MPI 参数和 IP 地址。

表格 2- 10 存储器复位后的 MPI 参数和 IP 地址

存储器复位... MPI 参数和 IP 地址...

插入闪存卡 ...，存储在闪存卡中且有效

不插入闪存卡 ...，保持在 CPU 中且有效

另请参考

也可以将 CPU 完全复位到出厂状态。有关更详细的信息，可参考将 CPU 复位为出厂状态 (页 61)部分。

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(38)

2.4.3 冷启动 /暖启动/热启动

冷启动

● 冷启动过程中，所有数据（过程映像、位存储器、定时器、计数器和数据块）都会重设为存储在程序（装载存储器）中的起始值，而与这些数据被组态为保持性数据还是非保持性数据无关。

● 关联的启动 OB 为 OB 102

● 从头开始重新执行程序（OB 102 或 OB 1）。

重新启动（暖启动）

● 重新启动会复位过程映像以及非保持性标志、定时器、时间和计数器。

保持性标志、时间和计数器会保持其最后有效值。

分配了“无掉电保持”属性的所有数据块都将复位为下载值。其他数据块将保持其最后的有效值。

● 从头开始重新执行程序（OB 100 或 OB 1）。

● 掉电后，暖启动功能仅在备份模式下可用。

热启动

● 执行热启动后，所有数据和过程映像都会保持其最后有效值。

● 程序从断点处继续执行。

● 在当前循环完成之前，输出不会改变其状态。

● 掉电后，热启动功能仅在备份模式下可用。

重新启动的操作顺序（暖启动）

1. 将模式选择器设置为 STOP。

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(39)

热启动的操作顺序

1. 在 PG 上选择“热启动”启动类型。

仅当在特定 CPU 上允许此启动类型时，才可选择该按钮。

冷启动的操作顺序

只能在编程设备上触发手动冷启动。

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(40)

CPU 41x 的结构

2.5 存储卡的结构和功能

订货号

存储卡的技术规范 (页 356)部分列出了存储卡的订货号。

设计

存储卡比信用卡稍大一些，并带有坚固的金属保护壳。存储卡插入在 CPU 前面的插槽中。存储卡外壳已被编码，因此它只能以一种方式插入。

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图 2-8 存储卡的设计

功能

存储卡和 CPU 上的集成存储区一起构成 CPU 的装载存储器。在运行期间，装载存储器包含完整的用户程序，其中包括注释、符号、允许反编译用户程序的特殊附加信息以及所有模块参数。

存储卡上存储的内容

以下数据可存储在存储卡中：

● 用户程序，即块(OB、FB、FC、DB)和系统数据

● 决定 CPU 行为的参数

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(41)

CPU 41x 的结构 2.5 存储卡的结构和功能

序列号

在 V5 或更高版本中，所有存储卡均具有一个序列号。该序列号列在 SZL 零件列表 W#16#xy1C 的索引 8 中。可使用 SFC 51“RDSYSST”读取该零件列表。

可在将序列号读入用户程序时确定以下内容：仅当将特定存储卡插入 CPU 后才能启动用户程序。这可以防止对用户程序的未经授权的复制，其功能与 dongle 类似。

参见

S7-400 CPU存储器概述 (页 205)

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(42)

CPU 41x 的结构 2.6 使用存储卡

2.6 使用存储卡

适用于 S7-400 的存储卡类型

在 S7-400 中可使用两种类型的存储卡：

● RAM 卡

● 闪存卡(FEPROM 卡) 说明

非 Siemens 存储卡不能用于 S7-400。

应使用哪种类型的存储卡？

使用 RAM 卡还是使用闪存卡取决于使用存储卡的目的。

表格 2- 11 存储卡类型

如果... 则...

想将数据存于 RAM 中并在 RUN 模式下编辑程序，

使用 RAM 卡

想要在存储卡上永久性存储用户程序，即使掉电也不例外（不进行备份或在 CPU 外部），

使用闪存卡

RAM 卡

要使用 RAM 卡并装载用户程序，必须将其插入 CPU 插槽中。用户程序可借助编程设备 (PG)装载。

CPU 处于 STOP 或 RUN 模式时，可将整个用户程序或各个元素（如 FB、FC、OB、DB 或 SDB）装载到装载存储器中。

从 CPU 中卸下 RAM 卡后，卡上的所有数据都将丢失。 RAM 卡没有内置的备用电池。

如果电源装配了一个可运行的备用电池，或 CPU 在“EXT. BATT.”输入处具有一个外部备用电压，那么如果切断电源时 RAM 卡仍然插在 CPU 中且 CPU 仍然插在机架中，则

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(43)

闪存卡

如果使用闪存卡，则有两种方式下载用户程序：

方式 1：

1. 使用模式选择器开关将 CPU 模式设置为 STOP。

2. 将闪存卡插入 CPU。

3. 执行存储器复位。

4. 使用 STEP 7 命令“PLC -> Download User Program to Memory Card（将用户程序下载到存储卡）”下载用户程序。

方式 2：

1. 在编程设备/编程适配器离线时，将用户程序下载到闪存卡中。

2. 将闪存卡插入 CPU。

仅能使用闪存卡重新装载整个用户程序。可使用编程设备将较小的程序段下载到 CPU 上集成的装载存储器中。对于重大的程序更改，必须始终将完整的用户程序下载到闪存卡中。

闪存卡不需要备用电压，也就是说，即使从 CPU 取下闪存卡或操作不具有缓冲功能（电源模块或 CPU 的“EXT. BATT.”插座中无备用电池）的 S7-400 系统，也会保持存储在其中的信息。

不备份的情况下自动热重启动或冷重启动

如果运行 CPU 时不使用备用电池，则启动后或断电后电压恢复时 CPU 会自动进行总复位，然后视组态而定进行热重启动或冷重启动。闪存卡中必须提供有用户程序，并且无法在电源模块上通过 Batt.Indic 开关设置电池监视。

存储卡的容量应为多大？

所需存储卡的容量基于用户程序的大小和系统数据的数量。

要充分利用 CPU 上的工作存储器(代码和数据)，应使用容量至少与工作存储器容量相同的存储卡来扩展 CPU 的装载存储器。

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(44)

更换存储卡

要更换存储卡：

1. 将 CPU 设置为 STOP。

2. 卸下存储卡。

说明

如果卸下存储卡，STOP LED 将每隔 3 秒钟闪烁一次，以指示 CPU 要求存储器复位。此顺序不受错误 OB 影响。

3. 在 CPU 中插入“新”存储卡。

4. 复位 CPU 存储器。

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(45)

CPU 41x 的结构 2.7 多点接口(MPI)

2.7 多点接口 (MPI)

可用性

每个 S7-400 CPU 具有一个 MPI 接口。

可连接的设备

例如，可将以下节点连接到 MPI：

● 编程设备(PG/PC)

● 控制和监视设备(OP 和 TD)

● 其它 SIMATIC S7 PLC

有些设备使用该接口的 24 VDC 电源。 MPI 接口的此电压会连接到参考电位。

PG/OP -> CPU 通信

一个 CPU 可同时保持若干个在线连接，以进行 PG/OP 通信。这些连接中只保留一个连接用作编程设备的默认连接，另外保留一个作为 OP/监控设备的默认连接。

有关特定 CPU 支持的连接资源数或可连接 OP 数的信息，请参见技术规范。

通过 MPI 进行时间同步

可通过 CPU 的 MPI 接口同步时间。 CPU 可以是时间主站或从站。

参考

可在《过程控制系统 PCS7；安全概念》

(http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/28580051)手册中找到有关计划时间同步的信息。

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(46)

CPU 41x 的结构 2.7 多点接口(MPI)

CPU 与 CPU 通信

CPU 与 CPU 通信有三种模式：

● 通过 S7 基本通信交换数据

● 通过 S7 通信交换数据

● 通过全局数据通信交换数据

更多相关信息，请参见《使用 STEP 7 编程》

(http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/18652056)手册。

连接器

对于用来将设备连接到 MPI 的 PROFIBUS DP 或 PG 电缆，请始终使用带有斜式电缆出口的总线连接器（请参见《S7-400 自动化系统，硬件和安装》

(http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/1117849)手册）。

MPI 用作 PROFIBUS DP 接口

也可将 MPI 组态成 PROFIBUS DP 接口。可以在 STEP 7 的 HW Config 中相应编辑 MPI 参数。此组态允许您设置 DP 网段（最多包括 32 个从站）。

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(47)

CPU 41x 的结构 2.8 PROFIBUS DP 接口

2.8 PROFIBUS DP 接口

可用性

CPU 41x-2、41x-3 和 417-4 都具有一个集成的 PROFIBUS DP 接口。 PROFIBUS DP 接口可用作 CPU 41x-3、417-4 以及名称后缀为“PN/DP”的 CPU 的插入式模块。

要能够使用这些接口，必须首先使用 HW Config 对其进行组态，然后将组态下载到 CPU。

可连接的设备

PROFIBUS DP 接口用于设置 PROFIBUS 主站系统或连接 PROFIBUS I/O 设备。

可将任何兼容的 DP 从站连接到 PROFIBUS DP 接口。

然后可将 CPU 用作 DP 主站或 DP 从站（通过 PROFIBUS DP 现场总线与被动从站或其它 DP 主站互连）。

有些设备使用该接口的 24 VDC 电源。 MPI 接口的此电压会连接到参考电位。

连接器

请始终使用 PROFIBUS DP 或 PROFIBUS 电缆的总线连接器来将设备连接到 PROFIBUS DP 接口（请参见《S7-400 动化系统，硬件和安装》

(http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/1117849)手册）。

通过 PROFIBUS 进行时间同步

作为时间主站，CPU 将通过 PROFIBUS 广播同步消息帧以同步更多的站。

如果作为时间从站，CPU 将从其它时间主站接收同步帧。以下设备之一可以是时间主站：

● 带有内部 PROFIBUS 接口的 CPU 41x

● 带有外部 PROFIBUS 接口的 CPU 41x，例如 CP 443-5

● 带有 CP 5613 或 CP 5614 的 PC

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CPU 41x 的结构

2.8 PROFIBUS DP 接口

参考

可在《过程控制系统 PCS 7，安全概念》

(http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/28580051)手册中找到有关计划时间同步的信息。

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CPU 41x 的结构 2.9 PROFINET 接口

2.9 PROFINET 接口

可用性

名称后缀为“PN/DP”的 CPU 配置了一个具有 PROFINET 功能的以太网接口。

分配 IP 地址

用户可通过以下两种方法为该以太网接口分配 IP 地址：

1. 在 SIMATIC Manager 中使用“PLC -> 编辑以太网节点”(PLC -> Edit Ethernet Node) 命令。

2. 在 HW Config 中编辑 CPU 属性，然后将修改后的组态下载到 CPU。

可通过 PROFINET (PN) 连接的设备

● 使用以太网适配器和 TCP 协议的编程设备/PC

● 有源网络组件，例如 Scalance X200

● 带有以太网 CP 的 S7-300/S7-400，例如，带有 CP 443-1 的 CPU 416-2

● PROFINET IO 设备，例如，ET 200S 中的 IM 151-3 PN

● PROFINET CBA 组件

连接器

始终使用 RJ45 连接器将设备连接到 PROFINET 接口。

通过 PROFINET 进行时间同步

基于 NTP 方法同步时间。在这种情况下，CPU 为 NTP 客户端。

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CPU 41x 的结构 2.9 PROFINET 接口

参考

● 有关 PROFINET 的更多信息，请参见《PROFINET 系统说明》

(http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/19292127)。

● 有关以太网网络、网络组态和网络组件的更多信息，请参见《SIMATIC NET：双绞线和光纤网络》 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/8763736)手册。

● 《基于组件的自动化，调试 SIMATIC iMap 系统 — 教程》

(http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/18403908)。

● 更多有关 PROFINET (http://www.profibus.com/pn/) 的信息。

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CPU 41x 的结构 2.10 S7-400 CPU 参数概述

2.10 S7-400 CPU 参数概述

默认值

所有参数均被设为出厂默认值。这些默认值几乎适合所有标准应用场合，用户无须进行更多设置，即能够直接操作 S7-400 系统。

可使用 STEP 7 中“HW Config”工具定义 CPU 特定的默认值。

参数域

CPU 的特性和属性通过存储在系统数据块中的参数来声明。CPU 具有预先定义的默认设置。用户可通过在 HW Config 中编辑这些参数来修改此默认设置。

以下列表概述了 CPU 的可参数化系统属性。

● 常规属性，例如 CPU 名称

● 启动，例如启用热启动

● 同步循环中断

● 周期/时钟存储器（例如，扫描周期监视时间）

● 保持性，即在重新启动期间所保持的位存储器、定时器和计数器个数

● 存储器，例如，本地数据

注意：重新组态 RAM 分配参数后，将系统数据下载到 CPU 时会重组该 RAM。结果是，由 SFC 生成的数据块将被删除，而剩余的数据块将使用来自装载存储器的数值进行初始化。

如果更改以下参数，则下载系统数据时，可用于逻辑块或数据块的 RAM 资源将发生变化：

– “周期/时钟存储器”(Cycle/Clock Memory) 选项卡中的过程映像大小（以字节为单位）

– “存储器”(Memory) 选项卡中的通信资源

– “诊断/时钟”(Diagnostics/Clock) 选项卡中的诊断缓冲区大小 – “存储器”(Memory) 选项卡中所有优先级的本地数据量

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CPU 41x 的结构

2.10 S7-400 CPU 参数概述

● 为优先等级分配中断、过程中断、延时中断和异步错误中断

● 时间中断，例如，间隔持续时间和优先级

● 定时中断，例如，优先级、间隔持续时间

● 诊断/时钟，例如，时间同步

● 安全等级

● Web（适用于 CPU 41x PN/DP）

● 设置 CPU 编号（用于多重计算）

说明

默认情况下，在非易失性存储器中设置 16 个存储器字节和 8 个计数器，即在重新启动 CPU 时不会删除它们。

参数设置工具

可使用 STEP 7 中的“硬件配置”(Hardware Configuration) 对话框设置 CPU 参数。

说明

如果更改以下参数的现有设置，操作系统将执行类似冷启动的初始化过程。

 输入过程映像的大小

 输出过程映像的大小

 局部数据量

 诊断缓冲区的条目数量

 通信资源

涉及以下初始化：步骤

 使用装载值初始化数据块。

 无论其保持性设置如何 (0)，都将删除位存储器、定时器、计数器、输入和输出。

 删除通过 SFC 生成的 DB

 关闭永久组态的基本通信连接

 所有运行级别将被初始化。

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CPU 41x 的特殊功能 3

3.1 多值计算

3.1.1 基础知识

多值计算模式

多值计算模式是在 S7-400 的中央机架中同时运行多个（最多 4 个）CPU 的模式。

凡涉及到的CPU 会自动切换模式以便彼此同步；这些 CPU 一起启动并一起切换为 STOP 模式。每个 CPU 上的用户程序独立于其它 CPU 上的用户程序而运行。这使得各项控制任务能够同时执行。

适合多值计算的机架

以下机架适合多值计算：

● UR1 和 UR2

● UR2-H（仅当多个 CPU 在同一辅助设备中时，才可使用多个 CPU 进行多值计算）。

● CR3（由于 CR3 只有 4 个插槽，所以只能使用两个 CPU 进行多值计算）。

与在分段机架中运行的差别

在CR2 分段机架中(物理分段，不能使用参数设置)，每段只允许有一个 CPU。但这并不是多值计算。分段机架中的每个 CPU 都构成一个独立的子系统，其行为方式就象单独的处理器。没有公共的逻辑地址空间。

在分段机架中不能进行多值计算(另请参见S7-400 自动化系统，硬件和安装)。

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CPU 41x 的特殊功能 3.1 多值计算

使用

在以下情况下使用多值计算有优势：

● 当用户程序对于一个 CPU 而言过大且内存开始不足时，可将程序分布在若干 CPU 上。

● 当需要快速处理设备的某个部分时，将相关程序部分从整个程序分离出来，然后在单独的“快速”CPU 上运行此部分。

● 当设备由几个界线分明的部分组成，从而能够相对独立地进行控制时，在 CPU1 上处理设备部分1，在 CPU2 上处理设备部分 2，依此类推。

实例

下图显示了一个以多值计算模式运行的自动化系统。每个 CPU 都可访问分配给它的模块 (FM、CP、SM)。

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图 3-1 多值计算实例