CPU412-1和CPU412-2 的特点: 功能强大的处理器： CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.75 μs。 CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和数据各使用 144 KB); CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和数据各使用 256 KB); * RAM 用于执行部分用户程序。 灵活扩展： 高 65536 个数字量以及 4096 个模拟量输入/输出。 MPI多点接口： 通过 MPI，可将多 32 个站连成简单网络，数据传输速率高达 12 Mbit/s。CPU 可与通讯总线（C 总线）和 MPI 的站之间建立多 16 个连接。 模式选择开关： 波动开关设计。 诊断缓冲区： 后的120个故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中，用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。 实时时钟： 日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。 存储卡： 用于扩展内置的装载存储器。存储在装载存储器中的信息包括S7-400参数数据以及程序，因此需要2倍的存储空间。其结果是： 内置装载存储器的容量显著提高，因此，基本上不需要存储器卡。
西门子CPU416 性能范围内的高性能 CPU 适用于对性能要求很高的工厂 CPU 416-3 PN/DP 中集成了 PROFINET 功能
西门子CPU417-4具有： 功能强大的处理器： CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.018μs 。 30 MB RAM（其中程序和数据各使用 15 MB）； 用于执行用户程序的* RAM。 灵活扩展： 多达 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。 MPI 多点接口： 通过 MPI，可在高达 12 Mbit/s 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 44 个连接。 注意： 如果同时使用 PROFIBUS DP 接口和 MPI 接口，则只能将以下总线连接器与 MPI 接口相连： 带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0 不带插口：6ES7 972-0BA42-0XA0 模式选择开关： 拨动开关设计。 诊断缓冲区： 后的 120 个故障和中断事件保存在一个环形缓冲区中，用于进行诊断（可扩展）。 实时时钟： 在 CPU 的诊断消息后面附加日期和时间。 存储卡： 用于对集成的装载存储器进行扩展。存储在装载存储器中的信息包括 S7-400 参数数据以及程序，因此需要 2 倍的存储空间。 其结果是： 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。 可使用 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 卡用于保持性存储）。 PROFIBUS DP 接口： 通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。对用户来说,分布式 I/O 单元可作为一个集中式单元来处理（相同的组态、编址和编程）。 混合组态： SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。
门子PLC S7-400H系统
西门子PLC的冗余系统是指当系统中的一台CPU发生故障时，冗余系统自动切换到第二台备用的CPU上继续运行程序而不会导致系统中断。典型的西门子PLC冗余系统是西门子PLC S7-400H系统，它的硬件配置包括下面几部分：
1. PS407电源
西门子PLC S7-400H系统包含2个PS407电源，由于是冗余系统具有2个CPU，因此同样需要2个PS407为系统提供电源；
2. CPU
西门子PLC S7-400H系统包含2个西门子PLC 400系列的CPU，用来实现一主一备的配置，这样就可以系统在任何时候都至少有一个CPU保持在工作状态；
3. 机架
西门子PLC S7-400H系统包含1个机架，用来放置所有西门子PLC 400系列的模块；
4. 存储卡
西门子PLC S7-400H系统包含2个存储卡，分别用来保存2个西门子PLC S7-400CPU中的程序；
5. 同步单元
西门子PLC S7-400H系统包含2对同步单元，它们的作用是完成程序和数据备份，当主CPU在运行时，里面的程序和数据会通过同步模块复制到备用CPU中。因此，当系统从主CPU切换到备用CPU时，系统中的程序和数据可以保持一致性，从而了系统的稳定运行；
6. 通讯单元
西门子PLC S7-400H系统包含2个通讯模块CP443-1，用户通过它们来实现主、从CPU与其他设备，例如：上位机等之间进行的数据交换工作。
PLC的发展趋势
1、功能向增强化和化的方向发展，针对不同行业的应用特点，开发出化的PLC产品。以此来提高产品的性能和降低产品的成本，提高产品的易用性和化水平。
2、规模向小型化和大型化的方向发展，小型化是指提高系统可靠性基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场，应用的规模从几十点扩展到上千点，应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3、系统向标准化和开放化方向发展，以个人计算机为基础，在WINOOWs平台上开发符合一体化开放体系结构的PLC。
通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便地将PLC接入其它系统[2]。
PLC的功能特点
PLC的功能 随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展，PLC的功能日益增多。它不仅能实现单机控制，而且能实现多机制；不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理等，其主要功能如下：
1、开关量逻辑控制
这是PLC的基本的功能。PLC具有强大的逻辑运算能力，它提供了与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制，常用于取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令，可实现定时、计数功能，其定时值和计数值既可由用户在编程时设定，也可用数字拨码开关来设定，其值可进行在线修改，操作十分灵活方便。
2、模拟量控制
在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等，通过使用这些模块，把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理；而CPU处理的数字结果，经D/A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。多个 CPU 在一个 S7-400 控制器中同时运行。
通过多处理器计算扩大 S7-400 的整体性能。例如，复杂的任务可以分解为各种技术，如开环控制、计算或通讯，并分配给不同的 CPU。每个 CPU 可赋与其本地的 I/O。
模块化：
功能强大的 S7-400 修理型号：
6ES7 412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存
6ES7 414-4HM14-0AB0 CPU 414-4H; 冗余热备CPU 2.8 MB RAM
6ES7 417-4HT14-0AB0 CPU 417-4H; 冗余热备CPU 30 MB RAM
6ES7 412-1XJ05-0AB0 CPU412-1,144KB程序内存/144KB数据内存
6ES7 412-2XJ05-0AB0 CPU412-2,256KB程序内存/256KB数据内存
6ES7 414-2XK05-0AB0 CPU414-2,512KB程序内存/512KB数据内存
6ES7 414-3XM05-0AB0 CPU414-3,1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 414-3EM05-0AB0 CPU414-N/DP 1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-2XN05-0AB0 CPU416-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存
6ES7 416-3XR05-0AB0 CPU416-3,5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-3ER05-0AB0 CPU416-N/DP 5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽
SIMATIC S5/S7 和编程器/PC 的 PROFIBUS DP 组态
用于数据通讯的组态示例
SIMATIC S5/S7 和编程器/PC 的 PROFIBUS FMS 组态
编程器/OP通讯的配置举例
用于通过 S7 路由以透明方式访问所连接 PROFIBUS 节点的组态和诊断数据的编程器/操作员面板通讯
用于电气联网的典型连接，带有 PROFIBUS FastConnect RS485 总线连接器
用于电气联网的典型连接，带有 PROFIBUS FastConnect RS485 总线连接器或总线终端
S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接插入CPU集成的DP接口，允许多条通讯线路的高性能运行。例如，把一根总线用于HMI通讯和编程任务，一根总线用于高性能运动控制，一根总线用于普通I / O现场总线通讯。
此外，也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况，可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要，也可以使用通讯处理器（CP）。
设计
设计一个S7 - 400系统基本上包括机架，电源，和处理单元。它可以以一个模块化的方式安装和扩展。所有的模块都可以自由地放置在左侧插入的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。信号模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置。
在集中式扩展中，额外安装机架直接连接到控制器。
除了标准的安装机架，也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件，紧固**，重量轻25％左右。
多值计算
多值计算，也就是在一个S7- 400控制器中的几个CPU的同时操作，为用户提供不同的益处：
可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如，在技术复杂的任务中，如开环控制，可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的，用于此目的本地输入/输出。
有些任务也可以从每个多值计算方式中断开，一个CPU处理关键时间的处理任务，另一个处理非关键时间的任务。
在多值计算操作中，所有的CPU的运行行为像一个CPU，也就是说，当一个CPU进入STOP状态，其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外，CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。
数据/程序存储器
从精细分级的各种CPU中选择合适的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器（RAM）足以满足中小型企业方案。对于大型程序，通过插入RAM或FEPROM存储卡装载内存（64 KB到64 MB）。
功能
S7- 400 CPU有一些非常有用的功能：
从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和*的升级
通过一个系统功能实现额外的写保护（例如没有从PC器件到CPU）
通过读取存储卡的序列号获得保护，因此，了程序只与特定的存储卡一起运行
集成的路由功能允许在不同总线系统和网络问数据记录，例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。
SIMATIC S7-400 信号模块
描述
信号模块是控制器进行过程操作的接口。许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电绝缘、诊断和警报功能等方面都存在着差别。S7-400 信号模块不仅是能够在机架扩展，而且可以通过 PROFIBUS DP 连接到 S7-400 控制器。支持热插拔，这使更换模块变得其简单。
设计和功能
安装简便
通过前连接器连接传感器/执行器。更换模块后，只需将前连接器插入相同类型的新模块中，并保留原来的布线。前连接器带自动编码功能可避免发生错误。S7-400 也可以检测前连接器是否已插入。
*连接
SIMATIC TOP 连接使连接变得更加简单、*。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前连接器，和带有前连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统。
高组装密度
模块中为数众多的通道实现了节省空间的设计。例如，可使用带有 16 至 32 个数字通道和 8 至 16 个模拟通道的模块。
简单参数设置
使用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数设置，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。
用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。配置PID控制单元或模块，对控制过程中某一变量（如速度、温度、电流、电压等）进行PID控制。
4、定时、、计数控制
PLC具有定时控制的功能，它为用户提供了若干个定时器，定时器的时间可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现定时或延时控制。控制是PLC不可缺少的控制功能之一。PLC提供了模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种需求的控制。PLC具有计数控制的功能，它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现计数控制。、 5、顺序（步进）控制
在工业控制中，选用PLC实现顺序控制，可以采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图进行设计，可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。
6、网络通信
现代PLC具有网络通信的功能，它既可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。PLC通过RS232接口可与各种RS232设备进行通信。PLC还可与其它智能控制设备（如变频器、数控装置）实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统，可提高交流电动机的自动化控制水平。
7、数据处理
现代PLC具有数算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表[2]。

西门子PLC模块6ES7963-2AA00-0AA0

原创作者：浔之漫智控技术(上海)有限公司