S7-400 Zentralbaugruppen

CPUs-Zentralbaugruppen für anspruchsvolle Anwendung

Übersicht

Beschreibung
Anwendungsbereich
Nutzen
Aufbau und Funktion
Technische Daten

Beschreibung

Zum Aufbau der Steuerung steht ein abgestuftes CPU-Spektrum von der Einsteiger-CPU bis hin zur Hochleistungs-CPU zur Verfügung. Alle CPUs beherrschen große Mengengerüste und zur Leistungssteigerung können mehrere CPUs im Multicomputing zusammenarbeiten.
Die CPUs ermöglichen durch ihre effiziente Bearbeitungsgeschwindigkeit und deterministischen Reaktionszeiten kurze Maschinentaktzeiten.

Die verschiedenen CPUs unterscheiden sich z.B. in Arbeitsspeicher, Adressumfang, Anzahl der Verbindungen und Bearbeitungszeit.
Neben den Standard-CPUs stehen auch
2 fehlersichere und 3 hochverfügbare CPUs zur Verfügung.

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Anwendungsbereich

Die SIMATIC S7-400 kann in Fertigungs- und Prozessindustrie eingesetzt werden
Die S7-400 eignet sich besonders für datenintensive Aufgaben in der Prozessindustrie; hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und deterministische Reaktionszeiten sorgen für kurze Maschinentaktzeiten bei schnellen Maschinen in der Fertigungsindustrie
Bevorzugt wird die S7-400 eingesetzt, um Gesamtanlagen zu koordinieren und um unterlagerte Systeme anzusteuern. Dafür sorgen die hohe Kommunikationsleistung und integrierte Schnittstellen
Viele der S7-400-Komponenten stehen auch als SIPLUS-Version für extreme Umgebungs-
bedingungen zur Verfügung

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Nutzen

Die Leistung der S7-400 ist dank eines abgestuften CPU-Spektrums skalierbar;
die Kapazität für E/A-Peripherie ist nahezu unbegrenzt.
Die Leistungsreserven der CPUs ermöglichen es, ohne weitere Hardware-Investitionen neue Funktionen zu integrieren, z.B. Bearbeitung von Qualitätsdaten, komfortable Diagnose, Integration in übergeordnete MES-Lösungen oder schnelle Kommunikation über Bussysteme.
Die S7-400 lässt sich modular aufbauen; sowohl für den zentralen Ausbau als auch für dezentrale Strukturen steht ein vielfältiges Baugruppenspektrum zur Verfügung.
Eine sehr kostengünstige Ersatzteilhaltung wird gewährleistet.
Im laufenden Betrieb kann die Konfiguration der dezentralen Peripherie der S7-400 geändert werden (Configuration in Run). Außerdem lassen sich Signalbaugruppen unter Spannung ziehen und stecken (Hotswapping). Dadurch sind Anlagenerweiterungen oder Baugruppentausch im Fehlerfall sehr einfach möglich.
Die Ablage der kompletten Projektdaten inkl. Symbolik und Kommentare auf der CPU erleichtert und vereinfacht Service und Wartungseinsätze
Sicherheitstechnik und Standardautomation lassen sich in eine S7-400 Steuerung integrieren; die Anlagenverfügbarkeit kann durch den redundanten Aufbau der S7-400 erhöht werden.
Der Einsatz unter aggressiver Atmosphäre oder Betauung z.B. im erweiterten Temperaturbereich (-25...+60°C) ist dank der SIPLUS-Versionen kein Problem.
Für die effiziente Anbindung der zentralen Peripheriebaugruppen sorgt der schnelle Rückwandbus der S7-400.

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Aufbau und Funktion

Modularität

Ein wichtiges Merkmal der S7-400 ist ihre Modularität. Der leistungsfähige Rückwandbus der S7-400 und die direkt auf der CPU zusätzlich steckbaren DP-Kommunikationsschnittstellen erlauben den performanten Betrieb vieler Kommunikationslinien. Dadurch ist z.B. eine Aufteilung in einen Kommunikationsstrang für B&B- und Programmieraufgaben, einen für hochperformante und äquidistant arbeitende Motion Control-Komponenten sowie einen „normalen“ I/O-Feldbus möglich. Auch zusätzlich erforderliche Anbindungen über SIMATIC IT an MES-/ERP-Systeme oder das Internet sind realisierbar.
Je nach Aufgabenstelllung kann die S7-400 zentral oder dezentralerweitert werden.
Zentral stehen dafür Erweiterungsgeräte und Anschaltungsbaugruppen zur Verfügung.
Eine dezentrale Erweiterung ist über die auf den CPUs integrierten PROFIBUS- oder PROFINET-Schnittstellen möglich. Bei Bedarf können darüber hinaus auch Kommunikationsprozessoren (CP) verwendet werden.

Aufbautechnik

Ein S7-400 System besteht grundsätzlich aus Baugruppenträger, Stromversorgung und Zentralbaugruppe. Es lässt sich modular aufbauen und erweitern. Neben der links steckenden Stromversorgung können alle anderen Baugruppen frei platziert werden.
Die S7-400 zeichnet sich aus durch einen robusten Betrieb ohne Lüfter, in dem Signalbaugruppen unter Spannung gezogen und gesteckt werden können. Ein vielfältiges Baugruppenspektrum kann für zentrale Erweiterungen sowie für den einfachen Aufbau dezentraler Strukturen mit ET 200 verwendet werden. Die zentrale Erweiterung kann direkt an das Zentralgerät gekoppelt werden. Neben den Standard-Baugruppenträgern stehen auch Aluminium- Baugruppenträger mit 9 und 18 Einbauplätzen zur Verfügung. Diese Alu-Racks besitzen eine höhere Beständigkeit gegenüber ungünstigen Umweltbedingungen,
sind verwindungssteifer und um ca. 25% leichter.

Multicomputing

Multicomputing, d.h. der gleichzeitige Betrieb mehrerer CPUs in einem S7-400-Zentralgerät, bietet dem Anwender verschiedeneVorteile:

Durch Multicomputing kann die Gesamtleistung einer S7-400 aufgeteilt werden.
Z.B. können komplexe Aufgaben in Technologien wie Steuern, Rechnen oder Kommunizieren zerlegt und verschiedenen CPUs zugeordnet werden. Dazu wird jeder CPU ihre eigene, lokale Peripherie zugeteilt.
Außerdem können beim Multicomputing verschiedene Aufgaben voneinander entkoppelt werden, d.h. eine CPU bearbeitet die zeitkritischen Prozessaufgaben und eine andere CPU die zeitunkritischen Aufgaben. Im Multicomputing-Betrieb verhalten sich alle CPUs wie eine einzige CPU, d.h. wenn eine CPU in STOP gesetzt wird, werden auch die anderen CPUs angehalten. Über Synchronisationsaufrufe können die Aktionen mehrerer CPUs befehls-granular koordiniert werden.
Und außerdem geschieht der Datenaustausch zwischen den CPUs über den Mechanismus “Globale Daten” extrem schnell.

Daten-/Programmspeicher

Die Größe des Arbeitsspeichers ist durch die Auswahl der passenden CPU aus dem fein abgestuften CPU-Spektrum bestimmt. Für kleine und mittlere Programme reicht der integrierte Ladespeicher(RAM) aus. Für größere Programme wird der Ladespeicher durch Zustecken von RAM- oder FEPROM-Speicherkarten vergrößert (64 KB bis 64 MB).

Spezialfunktionen

Die S7-400 CPUs besitzen einige sehr nützliche Spezialfunktionen:

Einfachere und schnellere Hochrüstung durch Firmware-Update über Netzwerk vom Engineering Rechner
Zusätzlicher Schreibschutz durch Passwort (z.B. kein Download von Bausteinen aus dem PG in die CPU) über eine Systemfunktion
Optionaler Knowhow-Schutz durch Auslesen der Seriennummer der Memory Card, sodass sichergestellt ist, dass das Programm nur mit dieser Memory Card arbeitet
Ein integriertes Datensatzgateway ermöglicht den durchgängigen Zugriff auf Datensätze über verschiedene Bussysteme und Netzwerkgrenzen hinweg. Z.B. kann ein PC der Leitebene über PROFINET mit einer unterlagerten S7-400-Steuerung und daran über PROFIBUS angeschlossenen Feldgeräten kommunizieren.

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