SIMATIC S7-400有多个型号：

• S7-400：
  Power PLC，用于中、高端性能应用，并采用模块化、免风扇设计。
• S7-400H:
  容错型自动化系统使用冗余设计，可以用于故障安全型应用。
• S7-400F/FH:
  故障安全自动化系统也使用冗余设计，同样具备容错能力。

S7-400

S7-400自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

一个系统包含下列组件：

• 电源模块(PS)：
  用于将120/230 V AC 或 24 V DC电源连接至SIMATIC S7-400。
• CPU：
  针对各种性能范围，都可以提供集成有PROFIBUS DP接口的不同CPU。视型号的不同，也可以为它们配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口，多可以连接125个PROFIBUS DP从站。PROFINET接口多可以连接256个PROFINET IO设备。SIMATIC S7-400的所有CPU 可以处理极为大型的组态。此外，在单个中央控制器的多值计算模式下，多个CPU可以协同工作，据此，可以进一步提高系统的性能。这些CPU 处理速度极快，具备确定性的响应时间，因此，其机器周期时间极短。
• 信号模板（SM），用于数字量（DI/DO）和模拟量（AI/AO）的输入/输出。
• 用于连接总线和点对点连接的通讯处理器 (CP)。
• 功能模板（FM）：
  用于诸如计数、定位和凸轮控制等高要求任务的级系统。

根据要求，也可使用下列模块：

• 接口模板(IM)：
  用于连接中央控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400的中央控制器工作时可支持多达21个扩展单元。
• SIMATIC S5 模块：
  在相关的SIMATIC S5扩展单元中可以寻址SIMATIC S5-115U/-135U/-155U的所有输入/输出模块。此外，在S5 EU 或者直接在CC（借助适配器套接件）中都有可能使用SIMATIC S5的特定IP和WF模块。

当用户需要在应用中使用一个以上的中央控制器时，可以对S7-400进行扩展：

• 多 21 个扩展单元：
  中央控制器（CC）上多可以连接21个扩展单元（EU）。
• 接口模块（IM）的连接：
  中央控制器（CC）和扩展单元（EU）是通过发送接口模块（IM）和接收接口模块（IM）完成连接的。发送接口模块插在中央控制器（CC）上，相应的接收接口模块则插在串行连接的扩展单元（EU）上。中央控制器（CC）上多可以插接6个发送接口模块（IM）（其中多有2个配5-V传输器），扩展单元（EU）上则只能插接1个接收接口模块（IM）。每个发送接口模块均有2个接口，每个接口均用于连接1条线路。发送接口模块的每个接口均可以连接至多4个扩展单元（无5-V传输器）或者至多1个扩展单元（配5-V传输器）。
• 电源模块的固定插槽：
  在中央控制器（CC）和扩展单元（EU）的左侧必须始终连接电源模块。
• C总线受限数据交换：
  C总线数据交换仅用于中央控制器（CC）和6个扩展单元（EU）
  （EU 1 - EU 6）之间。
• 中央扩展：
  用于直接安装在机床旁边的小型装置或者小型控制柜。也可以选择提供5-V电源。
  • 中央控制器（CC）和后一个扩展单元（EU）之间的大单线距离：
    使用5 V传输器时为1.5 m；无5-V传输器时为3 m。
• 用EU进行分布式扩展：
  用于占地面积较大、在同一个位置安装多个扩展单元（EU）的工厂。甚至于可以使用S7-400 EU或者SIMATIC S5 EU。
  • 中央控制器（CC）和后一个扩展单元（EU）之间的大单线距离：
    对于S7 EU为100 m，对于S5 EU为600 m。
• 注意 用于S5扩展单元至某个S7-400的分布式连接：
  IM 463-2可以用于S7-400的中央控制器（CC），IM 314则用于S5-EU。以下S5

SIMATIC S7-400拥有不同的通信选项：

• 组合了多点接口和DP主站，集成于所有CPU中：
  用于同时连接PG/PC、HMI 系统、S7-200 和 S7-300 系统以及其它S7-400系统。
• 额外的PROFIBUS DP接口，集成于多种型号的CPU中，用于成本高效地连接分布式I/O系统（例如ET 200）。
• PROFINET CPU 上的集成式PROFINET接口，用于连接分布式I/O系统或者与其它控制器和PC系统进行通信。
• 通信处理机，用于连接PROFIBUS总线系统和工业以太网。
• 通信处理机，用于功能强大的点对点连接。

PROFIBUS DP进行过程通讯

通过S7-400-CPU的集成式PROFIBUS DP接口（可选），可以连接SIMATIC S7-400并将其作为带有PROFIBUS DP接口的主站。

以下均可以连接为PROFIBUS DP上的主站：

• SIMATIC S7-400 (CPU, CP 443-5)
• SIMATIC S7-300 (CPU, CP 342-5 DP 或 CP 343-5)
• SIMATIC C7（通过配有PROFIBUS DP接口的C7，或者PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308
• 带 PROFIBUS DP 接口的 S5-95U
• 带 PROFIBUS DP 接口的 SIMATIC 505

S7-400 CPU可以同时建立多达96个连接（取决于的CPU型号）：

• • 至节点，
  • 至相关C总线（内部通信总线，见后文）上的C总线节点（例如通信处理机），
  • 至通过通信处理机连接的节点，例如工业以太网节点。此外，通信处理机必须为C总线节点。
• 内部通讯总线(C-bus);
  使用S7-400的C总线，通过MPI或DP接口，可以寻址配有C总线接口的通信处理机和功能模块。这可以从编程设备直接访问在 C 总线上连接的模块。通过接口模块可以将 C 总线多转到 6 个扩展单元。
• MPI 的性能数据：
  • 多 32 个 MPI 节点
  • 数据传输速率高达12 Mbit/s
• 灵活的安装选项：
  可靠的组件用于建立 MPI 通讯： 不低于PROFIBUS和“distributed I/O”产品系列的总线电缆、总线连接器和RS 485中继器（12 Mbit/s）。
  使用这些组件，可以根据需求实现设计的优化调整。例如，任意两个MPI节点之间多可以开启9个中继器，以桥接更大的距离。
• DP主站：
  还可将 S7-400 的 MPI 作为 DP 主站组态。此后，多可以连接32个大传输速率为12 Mbit/s的DP从站。据此，编程功能和人机界面功能得以保留下来

使用通信处理机的数据通信（点对点）

使用CP 441通信处理机，可以建立功能强大的点对点连接。

通过 CP（PROFIBUS 或工业以太网）的数据通讯

通过CP 443-x通信处理机，可以将SIMATIC S7-400连接至PROFIBUS和工业以太网总线系统。

例如，可以连接以下设备：

• SIMATIC S7-200 (通过 PROFIBUS)
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 编程器
• PC 机
• SIMATIC HMI 人机界面系统
• 数控装置
• 机器人控制
• 工业PC
• 驱动控制器
• 其它厂商设备

S7-400H

SIMATIC S7-400H 由以下部件组成：

• 2 个中央控制器：
  2 个单独的 UR1/UR2 中央控制器，或一个分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 个区域。
• 每个中央控制器两个同步模块，用于通过光缆连接两个设备。
• 每个中央控制器 1 个 CPU 412-3H、1 个 CPU 414-4H 或 1 个 CPU 417-4H。
• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模块。
• UR1/UR2/ER1/ER2 扩展单元和/或带有I/O模块的 ET 200M 分布式 I/O 设备。

在switched组态中，I/O模块为单通道设计，但是其寻址工作是由两个中央控制器通过冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模块仅能插接

• 一个ET 200M分布式I/O设备

.

至中央控制器的连接通过PROFIBUS DP实现。此时，switched ET 200M连接至两个子单元上。

3.1版以及更高版本的操作系统均支持冗余I/O。

冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余I/O可以实现可用性的大化，因为这种工作模式能够容忍一个CPU、PROFIBUS或者信号模块出现故障。

这两种不同的组态都可以以冗余方式使用功能模块（FM）和通信处理机（CP）：

• 切换冗余设计：
  功能模块（FM）/通信处理机（CP）可以成双地连接至单个ET 200M或者一个switched ET 200M。
• 双通道冗余设计：
  功能模块（FM）/通信处理机（CP）可以插接两个子单元或者子单元所连接的扩展单元（参见单边组态）。

S7-400F/FH

故障安全型S7-400F/FH自动化系统可以根据需求进行不同的组态：

工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件：

• 1 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。
• 1 PROFIBUS DP 连接线。
• ET 200M，配有IM 153-2。
• 故障安全信号模块，非冗余型。

在发生故障的情况下，I/O不可用。故障安全信号模块为被动型。

工厂需要使用故障安全型控制器。对于 CPU 需要容错。需要下列部件：

• 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。
• 2 根 PROFIBUS DP 连接线。
• 1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。
• 故障安全信号模块，非冗余型。

在CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线出现故障的情况下，控制器仍然保持可用状态。在故障安全信号模块或者ET 200M出现故障的情况下，I/O不再可以使用。故障安全信号模块为被动型。

工厂需要使用故障安全型控制器。在CPU侧和I/O侧，必须实现容错功能。需要下列部件：

• 2 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 许可证。
• 2 根 PROFIBUS DP 连接线。
• 2 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。
• 故障安全信号模块，冗余型。

CPU、IM 153-2或者PROFIBUS DP连接线、故障安全信号模块或者ET 200M出现故障的情况下，控制器仍然保持可用状态。

在S7-400F/FH自动化系统中也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全型模块在同一个ET 200M中一起使用。

中央控制器和ET 200M之间与安全相关的通信和标准通信通过PROFIBUS DP实现。通过特别开发的

S7-400

提供有大量功能，支持用户的S7-400编程、调试和维护等工作：

• 高速执行指令。
• 用户友好的参数赋值
• 人机界面：
  S7-400的操作系统已经集成了用户友好的OCM服务。
• 诊断功能和自测试：
  CPU的智能诊断系统可以连续地监测系统功能并记录错误和系统的特殊事件。
• 口令保护。
• 模式选择开关。
• 系统功能。

SIMATIC S7-400 符合以下国内和国际标准：

• CE 标识
• UL
• CSA 或 cULus
• FM
• ATEX
• C-Tick, EMC 标记，用于澳大利亚和新西兰
• IEC 61131-2
• 级船社资格
  • ABS（美国船级社）
  • BV（法国船级社）
  • DNV（挪威船级社）
  • GL（德国劳氏船级社）
  • LRS (英国劳氏船级社)
  • Class NK（日本船级社）

详情参见"S7-400 自动化系统 S7-400 模块详情"

S7-400系统的实现可以使用模块化设计，并可以简单地忽略插槽规则。S7-400的突出特点是工作稳定可靠，无需风扇，且其中的信号模块支持热插拔。

S7-400设计简洁，使用灵活，操作极为方便：

• 模块安装非常简单。
• 背板总线集成在安装机架中
• 配有机械部件数码编号，模块更换极为简便。
• 现场证明可靠的连接。
• TOP 连接：
  预装配接线配有1至3针接口和螺钉端子或弹簧端子。
• 规定的安装深度：
  所有接口和接头都应该安装在模块和保护盖板的内部。
• 没有槽位规则。

数据通讯

SIMATIC S7-400拥有不同的数据通信机制：

• 使用全局数据通信（GD），实现联网CPU之间数据包的循环交换。
• 借助通信功能，与伙伴完成事件驱动型通信。

网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。

全局数据(GD)

通过MPI，使用“全局数据通信”服务，联网CPU彼此之间可以循环地交换数据（多可达 16 GD 数据包，每个循环中大 GD 数据包容量为 64 个字节）。据此，可以实现，例如，某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。如果网络上连接有S7-300，则数据交换的数据包限于大22个字节。只能通过 MPI 进行全局数据交换。使用 STEP 7 中的 GD 表执行组态。在分段 CR2 安装架中，两个 CPU 可以通过使用 GD 的 C 总线通讯。

通讯功能

使用系统已经集成的块，可以建立S7/C7伙伴之间的通信服务。

这些服务是：

• S7的MPI 和 PROFIBUS基本通信
• 通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网的 S7 通讯。

使用reloadable块，可以建立与S5伙伴和非西门子设备之间的通信服务。

这些服务是：

• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通讯。
• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯（通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通讯）。

与全局数据不同的是，对于通信功能，必须为其建立通信连接。

集成到 IT 领域中

借助自动化工程组态，使用S7-400，可以更加方便地接入现代化的信息技术世界。使用插件CP 443-1 Advanced，可以实现以下功能：

• 使用任何HTML工具，创建自己的Web网页。方便地将S7-400的过程变量赋给HTML对象。
• 通过这些网页使用标准浏览器监控S7-400。
• 通过FC调用，从S7-400的用户程序中发送电子邮件。
• 通过拨号网络（例如ISDN），使用TCP/IP的WAN特性实现远程编程。

S7-400 PROFINET CPU集成有Web服务器。因此，标准Web浏览器可以读出S7-400站中的信息：

• CPU 一般信息
• 诊断缓冲区的内容
• 变量表
• 标签状态
• 模块的状态
• 报文
• 工业以太网的相关信息
• OUC 连接的诊断
• PROFINET 节点的拓扑结构
• 通过用户网页可显示过程数据及用户数据

等时 PROFIBUS 和 PROFINET的循环周期

创建了自动化解决方案，可以以固定间隔时间（常量总线周期时间）捕捉并处理输入和输出信号。同时创建了前后一致的部分过程图像。

借助常量总线周期时间和分布式I/O同步信号处理技术，S7-400确保可以地重现规定的过程响应时间。

为等时同步模式系统功能提供了极为丰富的支持组件，可以处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域的苛刻任务。

在分布式自动化解决方案中，目前的SIMATIC S7-400开始涉足重要的高速加工处理应用领域，并确保可以获得高的精度和可重现性。这意味着可以以稳定的产品不断地扩大生产数量。

使用SIMATIC S7-400，在工厂运转期间，无需重新启动设备，就可以实现硬件组态的更改。例如，可以实现以下工作：

• 添加分布式I/O节点（PROFIBUS DP 或者 PA从站），和
• 为 ET 200M I/O 系统添加模块或者重新参数化系统内的模块。

诊断

智能诊断系统可以用来判断模块的信号采集（针对数字量模块）或者模拟量处理（针对模拟模块）是否正工作于无故障状态。在诊断分析中，必须区分可参数化和非参数化诊断消息：

• 可参数赋值的诊断报文：
  仅由合适的设定参数启用之后才会发出诊断消息。
• 非参数化诊断消息：
  这些消息的发出是一个常规事件，即该过程与参数化无关。

如果某个诊断消息处于激活状态（例如“无传感器输入”），则模块会发起一个诊断中断（若已经为该诊断消息设置了参数，则仅在相应的参数化过程之后才会产生中断）。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行，并接下来执行相关的诊断中断块（OB 82）。通过硬件中断可以监控过程信号，并且，可以触发针对信号变化的响应。

根据模块类型的不同，可以使用各种不同的诊断消息：