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SIMATICS7-400 PLC是具有高性能的PLC，采用模块化无风扇设计，坚固耐用，易于扩展，通信能力强大，适用于对可靠性要求高的大型复杂的控制系统，如图0-11所示。

S7-400有很强的通信功能，CPU模块集成有MPI和DP通信接口，另有PROFIBUS-DP、工业以太网的通信模块，以及点对点通信模块。通过PROFIBUS-DP 或AS-i现场总线，可以周期性地自动交换I/O模块的数据。

S7-400的模块插座焊在机架中的总线连接板上，模块插在模块插座上，有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下所有的模块，可以扩展一个或数个机架，各机架之间用接口模块和通信电缆交换信息。

S7-400提供了多种级别的CPU模块和种类齐全的通用功能模块，使用户能根据需要组成不同的**系统。S7-400 采用模块化设计，性能范围宽广的不同模块可以灵活组合，扩展十分方便。可以扩展多达300个模块，背板总线集成在模块内，没有插槽限制，支持多处理器计算(在*机架上可以使用多达4个CPU)。模块具有很高的电磁兼容性和抗冲击、耐振动性能，并可带电插拔。

图0-11 S7-400 PLC

1. S7-400家族

S7-400有多种不同型号的CPU：CPU412-1、412-2、414-2、414-3、416-2、416-3，以及417-4 等，分别适用于不同等级的控制要求。

CPU 412-1和 CPU412-2用于中等性能的经济型中小型项目，集成的MPI允许PROFIBUS-DP总线操作。CPU412-2有两个PROFIBUS-DP接口。

CPU 412-2和CPU412-3具有中等性能，适用于对程序规模，指令处理速度及通信要求较高的场合。CPU 417-4 DP适用于高性能要求的复杂场合，有两个插槽供 IF接口模块(串口)使用。CPU 417H 用于S7-400H容错控制PLC。

通过TF964 DP适用于高性能要求的复杂场合，有两个插槽供IF接口模块(串口)使用。CPU 417-4 可以扩展两个PROFIBUS-DP接口。

除了CPU412-1之外，集成的DP接口使CPU可作PROFIBUS-DP的主站。表0-4列出了几种有典型S7-400PLC的CPU技术规范。

表0-4 几种S7-400PLC的CPU技术规范

2. S7-400PLC基本结构

S7-400 PLC由机架、电源模块(PS)、*处理单元(CPU)、数字量输入/输出(DL/DO)模块、模拟量输入/输出(AI/AO)模块、通信处理器(CP)、功能模块(FM)和接口模块(IM)组成，如图0-12所示。DI/DO模块和AI/AO模块统称为信号模块(SM)。

图0-12 S7-400基本结构

初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。

如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的色。。

3.1用于开关量控制

PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。

所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。

PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。

用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

3.2用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。

PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。

A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC。D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。

作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。可读写）交换信息等等特点。

这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有为温度。D/A中的A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA。有的还可处理正负值的。

这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。

A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。

有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。

这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。

PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。

用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。

当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。

3.3用于运动控制

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。如机床部件的位移，常以数字量表示。

运动控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已过40％～80％，有的甚**。

PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。

PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。

高、中档的PLC，还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行数字量的控制。

新开发的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为好地用PLC进行数字控制提供了方便。

3.4用于数据采集

随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC，其数据存储区（DM区）可达到9999个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。

数据采集可以用计数器，累计记录到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去。

数据采集也可用A/D单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中去。

PLC还可配置上小型打印机，定期把DM区的数据打出来。

PLC也可与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时，PLC即成为计算机的数据终端。