S7-400 PLC的基本结构

    一个S7-400可编程控制器由一个主基板(CR)和一个或多个扩展基板(ER)组成，基板数量根据需要确定。在实际应用中，若主基板上的插槽不够或用户希望将信号模块与CR分开（如信号模块尽量靠近现场的情况），需要使用ER。在使用ER时，还需要使用接口模块(IM)和附加的基板，必要时，还需要附加电源模块，为了使接口模块能工作，必须在CR中插入一个发送IM，而在每个ER中各插一个接收IM。

    1．主基板(CR)与扩展基板(ER)

S7-400系统的基板构成一个用以安插各功能模块的基本框架，各模块之间的数据和信号交换及电源供电是通过背板总线来实现的，如图2-50所示为一个18个插槽的主基板的结构。

 

图2-50装有S7-400模块的基板

CR与ER的连接方式有局部连接和远程连接两种，其连接如图2-51所示。两种连接方式的特点如表2-18所示。

 

表2-18两种连接方式的特点

用IM460-1和IM461-1进行局部连接时，通过接口模块将SV电源传送出去，因此插在ER中的具有IM460-1和IM461-1的模块一定不能再自带电源。由于IM460-1上两个接口的每一个接口传送的电源电流最大为5A，所以每个通过IM460-1/IM461-1连接的ER的最大功耗为5V时5A。

 

图2-51主基板与扩展基板的连接

    在连接ER和CR时，必须遵循以下规则。

    ①在S7-400系列中，每个CR最多可接21个ER。

    ②每个ER需分配一个用以识别它的号码，并用接收IM上的编码开关设定。号码的范围是1～21，且各ER的号码不能重复。

    ③在一个CR中最多可插6个发送IM，且其中带SV电源传送的IM不能超过2个。

    ④在连接到一个发送IM的链路中最多只能有4个不带SV电源发送的ER，或1个带SV电源发送的ER。

⑤连接电缆的长度不能超过相应的连接方式所规定的长度，如表2-19所示。

 

表2-19连接CR与ER的电缆的最大长度

    ⑥通过通信总线作数据交换的范围限定在7个基板之内，即主基板与1～6号ER之间。

    2．URl/UR2基板

S7-400的模块是用基板上的总线连接起来的，基板上的P总线(I／O总线)用于I/O信号的高速交换和对信号模块数据的高速访问，C总线（通信总线或称K总线）用于C总线各站之间的高速数据交换。基板与总线的结构如图2-52所示。

 

图2-52基板与总线的结构

   UR1和UR2基板均有P总线和C总线，用于安装CR和ER基板，当UR1和UR2基板用作主基板，可安装除接收IM外的所有S7-400模块；当UR1和UR2用作扩展基板时，可安装除CPU和发送IM外的所有S7-400模块。特殊情况下，电源模块不可与IM461-1接收IM -起使用。

    3．CR2/CR3基板

CR2基板用于安装分段的CR，它带有一个P总线和C总线，P总线分为两个本地总线段，分别带有10个和8个插槽。其结构如图2-53所示，在CR2基板上可以安装除接收IM外的所有S7-400模块。

 

图2-53 CR2基板的结构

    分段与CR的组态有关，在非分段CR中，P总线将所有18个（或9个）插槽连续地连接在一起，在分段CR中，P总线被分割成两个P总线段。一个分段的CR具有以下主要特性。

   ①C总线总是全局连续的，而P总线被分割成两个分别连接10个和8个插槽的I/O总线段。

    ②每个局域总线段上可以插一个CPU。

    ③在一个分段CR中的二个CPU可以有不同的工作方式（即独立工作）。

    ④这二个CPU可通过C总线彼此通信。

    ⑤插在一个分段CR中的所有模块都是由插在1号槽中的电源模块供电。

⑥两段都有公共的后备电池。

   CR3基板用于在标准系统（非故障容错系统）CR的安装，它有一个P总线和一个C，总线，在CR3基板上可以使用除接收IM外的所有S7-400模块，但在单独运行时只能使用CPU414-4H和CPU417-4H。

    4．ERl/ER2基板

   ERl/ER2基板分别有18槽和9槽，只有I/O总线，未提供中断线，没有给模块供电的24V电源，可以使用电源模块、接收IM模块和信号模块，但电源模块不能与IM461-1接收IM -起使用。

    5．UR2-H基板

   UR2-H基板用于在一个基板上配置一个完整的S7-400H冗余系统，也可以用于配置两个具有电气隔离的独立运行的S7-400 CPU，每个均有自己的I/O。UR2-H需要两个电源模块和两个冗余CPU模块。

S7-400的各种基板特性如表2-20所示。

 

    表2-20  S7-400的各种基板特性