SIMATIC S7-400 est le contrôleur SIMATIC S7 le plus performant. Plate-forme d'automatisation pour les solutions système de la production et des processus, le S7-400 se caractérise principalement par sa modularité et ses réserves de performances. Une station S7-400 comprend un contrôleur central et - selon les besoins - jusqu'à 21 périphériques d'extension.

Rack central

Les racks de montage S7-400 peuvent être utilisés comme rack central (CR), rack d'extension (ER) ou comme combinaison des deux (UR, rack universel). Ce sont des rails DIN en aluminium de longueur fixe et sont entièrement équipés du bus de fond de panier et connecteurs de bus.

Pour le S7-400, des racks centraux sont disponibles avec 18, 9 ou 4 logements (UR1, UR2 ou CR3) de largeurs de montage fixes. Le bloc d'alimentation et la CPU occupent également des emplacements de module, voire même 2 emplacements ou plus par module. En règle générale, la disposition des modules commence du côté gauche avec l'alimentation, suivie de la CPU et des modules d'E / S, où les emplacements peuvent être choisis librement, même avec des espaces.

Sur le côté droit du rack se trouvent les modules d'interface de tous les racks d'extension. Le bus de fond de panier, composé du bus parallèle P pour les signaux d'E / S et du bus C série pour la transmission de jeux de paramètres et de données de diagnostic, relie les slots les uns aux autres.

Le rack segmenté CR2 vous permet d’utiliser deux processeurs sur une alimentation commune.

Les CPU échangent des données sur le bus de communication, mais chacune utilise son propre bus d'E / S pour communiquer avec ses modules d'E / S. Le segment de gauche fournit 10 emplacements de module, le segment de droite 8 emplacements de module .

 

Le rack segmentaire UR2-H est constitué de 2 segments de 9 emplacements de modules chacun. Vous pouvez l'utiliser comme rack central ou comme rack d'extension dans les stations S7-400 standard ou les stations S7-400H à haute disponibilité. Chaque segment nécessite sa propre alimentation électrique; Le bus d'E / S et le bus de communication sont séparés.

Racks d'extension

Si l'espace disponible pour les modules d'E / S dans le rack central est insuffisant ou si vous souhaitez installer des modules à distance, vous complétez la station avec une ou plusieurs unités d'extension. Les racks universels et les racks d'extension peuvent être utilisés comme unités d'extension, avec un maximum de 21 sur un rack central. Les interfaces d'envoi et de réception utilisées par paires transmettent les signaux sur différentes distances:

 

Les racks d’extension ER1 et ER2 à 18 ou 9 emplacements sont destinés aux modules de signaux «simples» qui ne déclenchent pas d’alarmes de processus, ne nécessitent pas d’alimentation 24 V CC sur le bus P ni d’alimentation de secours, et ne sont pas équipés de système de communication. interface de bus. Les racks UR1 et UR2 sont équipés d'un bus de communication s'ils sont utilisés en tant que racks centraux ou d'extension avec les numéros d'identification 1 à 6.

Connexion de modules SIMATIC S5

 Le module d'interface IM 463-2 sert à connecter des unités d'extension SIMATIC S5 (EG 183U, EG 185U, EG 186U, ER 701-2 et ER 701-3) à une station S7-400. Ces unités d’extension peuvent à nouveau être étendues de manière centralisée. Un module d'interface IM 314 dans l'unité d'extension S5 établit la connexion. Dans un tel agencement, vous pouvez utiliser l'un des modules numériques et analogiques répertoriés pour les unités d'extension spécifiées. Dans une configuration décentralisée, vous pouvez connecter jusqu'à 16 unités d'extension S5 à une station S7- 400.

Application polyvalente

Une large gamme de CPU 400 standard couvre les performances moyennes et supérieures de la fabrication et de l'ingénierie de processus. Avec une gamme complète de modules et une capacité de mise en réseau flexible, il est impératif de s'adapter de manière optimale à l'installation ou au processus à contrôler.

Les processeurs 4xxF à sécurité intégrée permettent la construction d'un système d'automatisation à sécurité intégrée pour les installations aux exigences de sécurité accrues. Les modules d'E / S à sécurité intégrée offrent une connexion distribuée au protocole de bus à sécurité intégrée PROFIsafe via PROFIBUS DP ou PROFINET IO.

 

Les processeurs haute disponibilité 4xxH sont utilisés dans des systèmes de contrôle dans lesquels deux processeurs, l'un «maître» et l'autre «hot standby» - contrôlent un système en parallèle. Si le système maître tombe en panne, la CPU de réserve peut prendre le contrôle du système en douceur.

Performances améliorées avec le multitraitement

Vous pouvez convertir la station S7-400 en automate multitraitement en insérant plusieurs CPU (4 max.). Assurez-vous de sélectionner les processeurs spécifiés pour ce type d'opération, également appelé «multicomputing». Dès que vous installez plusieurs processeurs, l'automate programmable assumera automatiquement

opération de multitraitement. Tous les processeurs ont le même mode de fonctionnement. Cela signifie qu'ils démarrent ensemble et passent tous à STOP si l'un des processeurs tombe en panne. Chaque CPU exécute son propre programme utilisateur indépendamment des autres CPU.

Chaque module d'E / S est affecté à un processeur spécifique. Cela inclut son adresse et ses alarmes. Tous les modules d'E / S sont situés dans le même segment de bus d'E / S.

Cela signifie que vous devez leur donner des adresses différentes, même s’ils font référence à différents processeurs. La même règle s'applique aux modules d'E / S distribués. Bien que chaque CPU puisse exploiter un ou plusieurs systèmes maîtres DP indépendamment des autres processeurs, chaque module centralisé et distribué doit avoir sa propre adresse (E / S). adresses de bus) dans le système global.

Modes de fonctionnement d'une CPU 400

La CPU 400 a les modes de fonctionnement STOP, STARTUP, HOLD et RUN.

 Après la mise sous tension, la CPU est initialement en mode STOP. Le programme utilisateur n’est pas traité, mais la CPU peut toujours communiquer, c’est-à-dire que le programme utilisateur peut être chargé ou que le tampon de diagnostic peut être lu, par exemple.

La CPU est commutée en mode RUN avec le sélecteur de mode ou avec un appareil de programmation en mode connecté. Ici, le mode STARTUP est exécuté dans lequel les modules sont paramétrés et une routine de démarrage utilisateur est exécutée. Le programme utilisateur principal est exécuté en mode RUN.

Dans les modes de fonctionnement STARTUP et RUN, des fonctions de test conduisant au mode HOLD peuvent être exécutées. L'exécution du programme utilisateur est arrêtée à des endroits prédéterminés du programme. Les sorties de la machine à contrôler sont désactivées ou définies sur une valeur prédéfinie pour des raisons de sécurité.

La mémoire utilisateur comprend une mémoire de chargement et une mémoire de travail.

Le programme utilisateur est situé sur la CPU dans deux zones: dans la mémoire de chargement et dans la mémoire de travail. La mémoire de chargement contient l’ensemble du programme utilisateur, y compris les données de configuration; il est intégré à la CPU et peut être étendu avec une carte mémoire. La mémoire de travail est une mémoire vive rapide contenant le code de programme et les données utilisateur utiles à l’exécution.

Le dispositif de programmation transfère l'intégralité du programme utilisateur, y compris les données de configuration, vers la mémoire de chargement. Le système d'exploitation interprète les données de configuration et paramétre la CPU et, au démarrage, les modules d'E / S. Le code de programme correspondant à l'exécution et les données utilisateur sont copiés dans la mémoire de travail.

 

Une carte mémoire étend la mémoire de chargement

La taille de la mémoire de chargement RAM intégrée à la CPU est

suffisant pour les programmes utilisateur plus petits. Pour les programmes utilisateur volumineux, la carte mémoire de chargement peut être étendue avec une carte mémoire RAM. Si le programme utilisateur doit être enregistré en mode sécurisé, une carte mémoire FEPROM est utilisée.

La carte mémoire FEPROM peut également être utilisée pour effectuer une

mise à jour du firmware de la CPU.

Mise en mémoire tampon de tension d'un S7-400

La charge de RAM et la mémoire de travail sont mises en mémoire tampon avec une batterie de secours dans le module d'alimentation. Il est également possible de connecter la CPU à une tension de secours externe. Les mémoires de bits, les temporisations et les compteurs SIMATIC et les blocs de données peuvent être inclus dans la zone de mémoire en mémoire tampon.

Les modules de signaux sont l'interface avec le processus

Pour le S7-400, différents modules d'entrées numériques sont disponibles avec 16 ou 32 canaux binaires. Ils peuvent enregistrer les signaux avec des tensions de 24 V CC, 24 à 60 V ou 120 V CC ou CA et de 120 V CA ou 230 V CA. Selon le modèle, les modules de sorties numériques sont disponibles avec 16 ou 32 canaux binaires pour une tension de sortie de 24 V et pour 120 V ou 230 V CA.

Les transmetteurs de tension, les transmetteurs de courant, les thermocouples ou les thermomètres à résistance peuvent être connectés à un module d'entrée analogique avec 8 ou 16 canaux analogiques. Le module de sortie analogique est disponible avec 8 canaux analogiques pour une tension de sortie de ± 10 V ou un courant de sortie de 0 à 20 mA.

 

Les modules de fonction soulagent le processeur

Un module de fonction (FM) est un module «intelligent» de prétraitement de signaux qui prépare et traite les signaux provenant du processus indépendamment de la CPU, et les renvoie au processus ou les rend disponibles à l'interface interne de la CPU. Les modules fonction gèrent des fonctions que le processeur ne peut généralement pas

exécuter assez rapidement, comme le comptage des impulsions et le positionnement ou le contrôle des entraînements.

Communication pour S7-400

Chaque CPU 400 a un MPI pour connecter un dispositif de programmation et pour échanger des données avec un autre CPU avec MPI. Une CPU avec une interface DP peut être un maître DP ou un esclave DP sur PROFIBUS DP. Sur les CPU 414-3, 416-3 et 417-4, un module d'interface (ou deux sur la CPU 414-4) peut être branché pour permettre une interface DP supplémentaire avec une fonctionnalité de maître ou d'esclave DP.

Une CPU avec une interface PN peut être à la fois un contrôleur IO et un périphérique IO sur PROFINET IO.

 

Configuration et programmation avec STEP 7

Une CPU 400 peut être configurée et programmée avec une étendue fonctionnelle complète (et même pour des modules plus anciens) avec STEP 7 V5.x.

  Les langages de programmation du programme utilisateur - logique à contacts (CONT), diagramme de blocs-fonctions (FBD) et liste d'instructions (STL) - sont intégrés dans STEP 7. Des packages optionnels sont disponibles pour le langage de programmation Structured Control Language (SCL), l'éditeur de programme graphique Continuous Function Chart (CFC) et le contrôle de séquence GRAPH.

La configuration et la programmation avec STEP 7 Professional dans TIA Portal prennent en compte les modules en cours de livraison. Les langages de programmation pour le programme utilisateur - logique à contacts (CONT), diagramme de blocs-fonctions (FBD), liste d'instructions (STL), langage de contrôle structuré (SCL) ainsi que le contrôle de séquence GRAPH - sont intégrés à STEP 7 Professional.

Le logiciel en option PLCSIM est disponible pour tester le programme utilisateur sans automate programmable .