機(jī)架構(gòu)成SIMATIC S7-400 基本機(jī)械機(jī)構(gòu)。它們執(zhí)行以下任務(wù)：

• 給模塊提供機(jī)械支持
• 給模塊提供電源
• 通過背板總線將各個模塊連接在一起

機(jī)架的設(shè)計具有墻裝式、框架安裝式和機(jī)柜安裝式。

SIMATIC S7-400可以安裝多種機(jī)架。

UR1（通用機(jī)架）
 

• 用于配置*控制器和擴(kuò)展單元
• zui多可安裝18個模板
• 也適用于S7-400H

UR2（通用機(jī)架）
 

• 用于配置*控制器和擴(kuò)展單元
• zui多可安裝9個模板
• 也適用于S7-400H
• 也提供鋁制機(jī)架

CR2（*機(jī)架）
 

• 用于配置*控制器
• zui多用于 18 個模塊
• 分段機(jī)架：
  用于運行兩個獨立的 S7-400 CPU （無S7-400多CPU模式），通過背板總線（C總線）進(jìn)行CPU之間的通訊。 兩個CPU可以具有局部地址，可以具有單獨的I/O模板（分段的P總線）。

CR3（*機(jī)架）

• 用于配置*控制器
• 適用于分布式自動化任務(wù)，zui多支持4個模板

UR2-H

• 用于在一個單機(jī)架結(jié)構(gòu)上建立一個完整的S7-400H系統(tǒng)
• 同樣適用于S7-400H:
  運行兩個獨立的CPU，各CPU帶有自己獨立的I/O（各自的P總線和C總線）
• 也可作為擴(kuò)展單元使用
• zui多可安裝18個模板
• 也提供鋁制機(jī)架

ER1（擴(kuò)展機(jī)架）
 

• 用于經(jīng)濟(jì)型的擴(kuò)展單元的配置
• zui多用于 18 個帶有限功能性的模塊
• 也適合用于 S7-400^®H

ER2（擴(kuò)展機(jī)架）
 

• 用于經(jīng)濟(jì)型的擴(kuò)展單元的配置
• zui多用于 9 個帶有限功能性的模塊
• 也適用于S7-400H

所有機(jī)架都具有：

• 一個安裝導(dǎo)軌（帶有用于安裝模塊的螺絲）以及用于將機(jī)架安裝到墻壁上或其他支架上的側(cè)面凹口
• 用于將模塊安裝到位的塑料導(dǎo)向件
• 保護(hù)接地導(dǎo)體的連接
• 帶插入式連接器的背板總線

用于*控制器的通用機(jī)架 UR1

• 18 個單寬度插槽
• 總需要： 一個電源模塊和一個 CPU
• 可進(jìn)行集中擴(kuò)展（zui長 5 m）和分布式配置（zui長 600 m）
• 擴(kuò)展需要：
  • 接口模塊（發(fā)送 IM）zui多 6 個插入式接口模塊
• 可連接zui多 21 個擴(kuò)展機(jī)架

用于*控制器的通用機(jī)架 UR2

• 9 個單寬度插槽
• 總需要： 一個電源模塊和一個 CPU
• 可進(jìn)行集中擴(kuò)展（zui長 5 m）和分布式配置（zui長 600 m）
• 擴(kuò)展需要：
  • 接口模塊（發(fā)送 IM）zui多 6 個插入式接口模塊
• 可連接zui多 21 個擴(kuò)展機(jī)架

用于*控制器的*機(jī)架 CR2

• 18 個單寬度插槽；2 段，帶 8 個或 10 個插槽
• 總需要： 一個電源模塊和兩個 CPU
• 可進(jìn)行集中擴(kuò)展（zui長 5 m）和分布式配置（zui長 600 m）
• 擴(kuò)展需要：
  • 接口模塊（發(fā)送 IM）zui多 6 個插入式接口模塊
• 可連接zui多 21 個擴(kuò)展機(jī)架
• 2 個 CPU（每個帶有自己的 I/O）可相鄰運行：
  2 個帶 10 個或 8 個插槽的 P 總線段，每個段用于 1 個 CPU（帶有自己的 I/O 模塊）
• 直通式 C 總線： 可從兩個總線段訪問 C 總線節(jié)點

用于*控制器的*機(jī)架 CR3

• 4 個單寬度插槽
• 總需要： 一個電源模塊和一個 CPU
• 可進(jìn)行集中擴(kuò)展（zui長 5 m）和分布式配置（zui長 600 m）
• 擴(kuò)展需要：
  • 接口模塊（發(fā)送 IM）。 可插入zui多 2 個接口模塊
• 可連接zui多 16 個擴(kuò)展機(jī)架
• 連續(xù) C 總線和 P 總線
• 不能結(jié)合 H 系統(tǒng)使用

UR2-H

• 18 個單寬度插槽；2 段，每個段帶 9 個插槽
• 總需要： 2 個電源模塊 （PS） 和 2 個 CPU
• 可進(jìn)行集中擴(kuò)展（zui長 5 m）和分布式配置（zui長 600 m）。
• 擴(kuò)展需要：
  • 接口模塊（發(fā)送 IM）zui多 6 個插入式接口模塊。
• 可連接zui多 21 個擴(kuò)展機(jī)架
• 2 個 CPU（每個帶有自己的 I/O）可相鄰運行：
  2 個 P 總線段和 2 個 C 總線段，每個段帶有 9 個插槽，用于 1 個 CPU（帶有自己的 I/O）
• 直通式 C 總線： 可從兩個總線段訪問 C 總線節(jié)點

用于擴(kuò)展機(jī)架的 UR1

• 18 個單寬度插槽
• 總需要： 接口模塊（接收 IM）

用于擴(kuò)展機(jī)架的 UR2

• 9 個單寬度插槽
• 總需要： 接口模塊（接收 IM）

用于擴(kuò)展機(jī)架的 ER1

• 18 個單寬度插槽
• 總需要： 接口模塊（接收 IM）
• 帶有有限功能的 P 總線：
  • 無中斷處理
  • 沒有插入模塊的緩沖
  • 沒有模塊的 24 V DC 電源
• 沒有 C 總線
• 可以使用下列模塊：
  • SM 模塊
  • 接收 IM
  • 電源模塊

用于擴(kuò)展機(jī)架的 ER2

• 9 個單寬度插槽
• 總需要： 接口模塊（接收 IM）
• 帶有有限功能的 P 總線：
  • 無中斷處理
  • 沒有插入模塊的緩沖
  • 沒有模塊的 24 V DC 電源
• 沒有 C 總線
• 可以使用下列模塊：
  • SM 模塊
  • 接收 IM
  • 電源模塊
  •  6ES7400-2JA00-0AA0
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    控產(chǎn)品 Schneider（施耐德） 140系列PLC,CPU  Ovation 系統(tǒng)模塊

    一般認(rèn)為輸入點數(shù)是按系統(tǒng)輸入信號的數(shù)量來確定的。但在實際應(yīng)用中，通過以下措施可達(dá)到節(jié)省PLC輸入點數(shù)的目的，下面以FX1N系列PLC來介紹。

    （1）分組輸入  如圖1所示，系統(tǒng)有“手動”和“自動”兩種工作方式。用X000來識別使用“自動”還是“手動”操作信號，“手動”時的輸入信號為SB0～SB3，“自動”時的輸入信號為S0～S3，如果按正常的設(shè)計思路，那么需要X000～X007一共8個輸入點，若按圖1的方法來設(shè)計，則只需X001～X004一共4個輸入點。圖中的二極管用來切斷寄生電路。如果圖中沒有二極管，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，SB0、SB1、S0閉合S1斷開，這時電流從COM端子流出，經(jīng)SB0、SB1、S0形成寄生回路流入X000端子，使輸入位X002錯誤地變?yōu)镺N。各開關(guān)串聯(lián)了二極管后，切斷了寄生回路，避免了錯誤的產(chǎn)生。但使用該方法應(yīng)考慮輸入信號強(qiáng)弱。

    

    圖1  分組輸入

    （2）矩陣輸入  如圖2所示為4?4矩陣輸入電路，它使用PLC的四個輸入點（X000～X003）和四個輸出點（Y000～Y003）來實現(xiàn)16個輸入點的功能，特別適合PLC輸出點多而輸入點不夠的場合。當(dāng)Y000導(dǎo)通時，X000～X003接受的是Q1～Q4送來的輸入信號；當(dāng)Y001導(dǎo)通時，X000～X003接受的是Q5～Q8送來的輸入信號；當(dāng)Y002導(dǎo)通時，X000～X003接受的是Q9～Q12送來的輸入信號；當(dāng)Y003 導(dǎo)通時，X000～X003接受的是Q13～Q16送來的輸入信號。將Y000的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q1～Q4；將Y1的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q5～Q8；將Y002的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q9～Q12；將Y003的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q13～Q16。

    

    圖2  矩陣輸入

    使用時應(yīng)注意的是除按圖2進(jìn)行接線外，還必須有對應(yīng)的軟件來配合，以實現(xiàn)Y000～Y003輪流導(dǎo)通；同時還要保證輸入信號的寬度應(yīng)大于Y000～Y003輪流導(dǎo)通一遍的時間，否則可能丟失輸入信號。該方法的缺點是使輸入信號的采樣頻率降低為原來的三分之一，而且輸出點Y000～Y003不能再使用。

    

    （3）組合輸入  對于不會同時接通的輸入信號，可采用組合編碼的方式輸入。如圖3所示，三個輸入信號SB0～SB2只占用兩個輸入點，M0～M2圖3  組合輸入

    分別代表SB0～SB2。

    （4）輸入設(shè)備多功能化  在傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)中，一個主令（按鈕、開關(guān)等）只產(chǎn)生一種功能的信號。在PLC控制系統(tǒng)中，一個輸入設(shè)備在不同的條件下可產(chǎn)生不同的信號，如一個按鈕既可用來產(chǎn)生啟動信號，又可用來產(chǎn)生停止信號。如圖4所示，只用一個按鈕通過X000去控制Y000的“通”與“斷”。即接通X000時Y000“通”再次接通X000時Y000“斷”。

    

    圖4  用一個按鈕控制的啟動、保持、停止電路

    （5）輸入觸點的合并  將某些功能相同的開關(guān)量輸入設(shè)備合并輸入（常閉觸點串聯(lián)輸入、常開觸點并聯(lián)輸入）。一些保護(hù)電路和報警電路常常采用此法。

    如果外部某些輸入信號總是以某種“與或非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，可以將它們對應(yīng)的某些觸點在可編程序控制器外部串并聯(lián)后作為一個整體輸入可編程序控制器，只占可編程序控制器的一個輸入點。

    例如某負(fù)載可在多處啟動和停止，可以將多個啟動信號并聯(lián)，將多個停止信號串聯(lián)，分別送給可編程序控制器的兩個輸入點，如圖5所示。與每一個啟動信號和停止信號占用一個輸入點的方法相比，不僅節(jié)約了輸入點，還簡化了梯形圖電路。

    

    圖5  輸入觸點的合并

    （6）某些輸入信號不進(jìn)入PLC  系統(tǒng)中有些信號功能簡單、涉及面窄，如圖6中的手動按鈕、過載保護(hù)的熱繼電器觸點等，有時就沒有必要作為PLC的輸入，將它們設(shè)計在PLC外圍的硬件電路中同樣可以滿足控制要求。如果外部硬件電路過于復(fù)雜，則應(yīng)考慮仍將有關(guān)信號送入可編程序控制器，

    

    圖6  輸入信號設(shè)在PLC外部用梯形圖來實現(xiàn)連鎖。

    （7）利用RUN口  大多PLC有RUN口，而且只有該口接通（RUN到COM之間用導(dǎo)線短接）時，PLC才能運行，因此，可將某些輸入信號送入RUN口。在進(jìn)行電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計時，曾將電梯牽引電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的熱繼電器常閉觸點、安全窗開關(guān)的常開觸點、安全鉗開關(guān)的常開觸點、上下限位開關(guān)的常閉觸點等串入到RUN口到COM之間的連線上。當(dāng)出現(xiàn)牽引電動機(jī)過載、安全窗被打開、安全鉗動作及沖頂和沉底等故障情況時，RUN口被切斷，PLC停止運行，既保證了電梯和乘客的安全，又可以督促維修人員進(jìn)行維修。這樣做有以下兩點好處，一是牽引電動機(jī)過載、安全窗被打開等故障信號不送到PLC內(nèi)，也就不占用PLC的輸入口；二是不通過軟件實現(xiàn)保護(hù)，可以簡化控制程序。