Назначение
Контроллеры программируемые SIMATIC S7-400 предназначены для измерения выходных аналоговых сигналов от первичных измерительных преобразователей в виде напряжения и силы постоянного тока, сопротивления, сигналов термопар и термопреобразователей сопротивления, преобразования цифрового сигнала в аналоговый и на основе получаемой измерительной информации выработки сигналов регулирования параметров технологического процесса, выдачи сигналов сигнализации, диспетчерского управления.
Описание
Контроллеры относятся к проектно-компонуемым устройствам и конструктивно выполнены из соединенных согласно требуемой конфигурации: центрального программируемого устройства (центральный процессор или ЦПУ), модулей ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов, технологических и коммуникационных модулей (в сети PROFIBUS-DP - в качестве ведущего/ведомого устройства, Ethernet, модема, GSM-модема), пульта индикации и управления, блока питания.
Модули ввода/вывода в пластиковых корпусах устанавливаются в монтажные стойки и фиксируются в рабочих положениях винтами. Объединение модулей в единую систему выполняется через внутреннюю шину монтажных стоек. К одному базовому блоку допускается подключать до 21 стойки расширения. Наружные соединения возможны через съемные терминальные блоки, что позволяет проводить замену модулей без демонтажа внешних цепей.
Конструкция контроллеров позволяет встраивать их в стандартные электротехнические, монтажные шкафы или другое монтажное оборудование, защищающее от воздействия внешней среды, обеспечивающее подвод сигнальных проводов и ограничивающее доступ к контроллеру.
Внешний вид контроллера
Программное обеспечение
Программное обеспечение контроллеров можно разделить на 2 группы - встроенное программное обеспечение (ВПО) и внешнее, устанавливаемое на персональный компьютер.
ВПО устанавливается в энергонезависимую память измерительных модулей контроллеров в производственном цикле на заводе-изготовителе и в процессе эксплуатации изменению не подлежит (уровень защиты «А» - по МИ 3286-2010).
Метрологические характеристики измерительных модулей, центральных процессоров с каналами ввода-вывода, микропроцессорных модулей регулирования, указанные в таблицах 2 - 6, нормированы с учетом ВПО.
Внешнее программное обеспечение «STEP 7», не влияющее на метрологические характеристики, идентификационные данные которого описаны в таблице 1, позволяет выполнять:
- настройку модулей, центральных процессоров: выбор количества используемых измерительных каналов, выбор диапазона измерения (воспроизведения) сигналов из представленных в таблицах 2 - 6, тип подключаемого измерительного преобразователя (датчика) и др.);
- конфигурирование систем промышленной связи на основе стандарта Ethernet; программирование логических задач контроллеров на языках LAD (Ladder Diagram) и FBD (Function Block Diagram);
- тестирование проектов, выполнение пуско-наладочных работ, обслуживание контроллера в процессе эксплуатации;
- установку парольной защиты от несанкционированного доступа.
Программное обеспечение STEP7 не даёт доступ к внутренним программным микрокодам измерительных модулей и не позволяет вносить изменения в ВПО.
Таблица 1 - Идентификационные данные внешнего программного обеспечения «STEP 7»
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование про граммного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора |
| STEP7 | 6ES7 810 4CC10 0YA5 | V5.5 | Не используется |
| STEP7 Professional | 6ES7822-1AA01-0YA5 | V11 |
Технические характеристики
Метрологические характеристики контроллеров определяются метрологическими характеристиками измерительных каналов (ИК) модулей, приведенных в таблице 2.
| Таблица 2 - Основные метрологические ха | рактеристики |
| Измерительный модуль | Диапазоны входных сигналов | Диапазоны выходных сигналов | Пределы допуск. основной приведенной3) погрешности | Пределы догт приведенной3) погрешности в рабочих условиях применения |
| Модули ввода аналоговых сигналов SM 431 |
| 6ES7431-1KF0x- xxxx 8 входов | ± 1 В | 13 разрядов | ± 0,7 % | ± 1,0 % |
| ± 10 В | ± 0,4 % | ± 0,6 % |
| от 1 до 5 В | ± 0,5 % | ± 0,7 % |
| ± 20 мА от 4 до 20 мА | ± 0,7 % | ± 1,0 % |
| от 0 до 600 Ом | ± 0,8 % | ± 1,25 % |
| 6ES7431-1KF1x- xxxx 8 входов: | ±80 мВ | 14 разрядов | ± 0,17 % | ± 0,38 % |
| ± 250/500 мВ | ± 0,15 % | ± 0,35 % |
| ± 1/2,5/5/10 В | ± 0,15 % | ± 0,35 % |
| от 1 до 5 В | ± 0,15 % | ± 0,35 % |
| ± 20 мА, от 4 до 20 мА от 0 до 20 мА | ± 0,15 % | ± 0,35 % |
| от 0 до 48 Ом от 0 до 150 Ом от 0 до 300 Ом от 0 до 600 Ом от 0 до 5 кОм (4х проводное соед.) | ± 0,15 % | ± 0,35 % |
| от 0 до 300 Ом от 0 до 600 Ом от 0 до 5 кОм (3х проводное соед.) | ± 0,3 % | ± 0,5 % |
| Термосопротивления | См. таблицу 3 |
| Термопары: B, R, S, T, E, N, J, K, U, L2) | См. таблицу 4 |
| 6ES7431-1KF2x- xxxx 8 входов SIPLUS 6AG1431-1KF2x- xxxx | ± 1 В, | 14 разрядов | ± 0,6 % | ± 0,7 % |
| ± 10 В; от 1 до 5 В | ± 0,75 % | ± 0,9 % |
| ± 20; от 4 до 20 мА | ± 0,7 % | ± 0,8 % |
| от 0 до 600 Ом | ± 0,7 % | ± 1,0 % |
| 6ES7431-7KF0x- xxxx 8 входов | ± 25/50/80/100 мВ | 16 разрядов | ± 0,10 % | ± 0,3 % |
| ± 250/500 мВ |
| ± 1/2,5/10В |
| от 1 до 5 В |
| ± 3,2/5/10/20 мА от 4 до 20 мА | ± 0,17 % | ± 0,5 % |
| термопары: B,R,S,T, E,N,J,K,U, L | См. Таблицу 5 |
Продолжение таблицы 2
| Измерительный модуль | Диапазоны входных сигналов | Диапазоны выходных сигналов | Пределы допуск. основной приведенной погрешности | Пределы доп. приведенной погрешности в рабочих условиях применения |
| 6ES7431-7KF1x- xxxx 8 входов | Pt 100/200/5001) Pt10001) Ni 100/10001) | 16 разрядов | См. Таблицу 6 |
| 6ES7431-7QH0x- xxxx 16 входов: | ± 25мВ | 16 разрядов | ± 0,23 % | ± 0,35 % |
| ± 50 мВ | ± 0,19 % | ± 0,32 % |
| ± 80 мВ | ± 0,17 % | ± 0,31 % |
| ± 250/500 мВ | ± 0,15 % | ± 0,3 % |
| ± 1/2,5/5/10/ В | ± 0,15 % | ± 0,3 % |
| от 1 до 5 В | ± 0,15 % | ± 0,3 % |
| ± 5/10/20 мА от 4 до 20 мА | ± 0,15 % | ± 0,3 % |
| от 0 до 48 Ом от 0 до 150 Ом от 0 до 300 Ом от 0 до 600 Ом от 0 до 5 кОм (4х проводное соед.) | ± 0,15 % | ± 0,3 % |
| от 0 до 300 Ом от 0 до 600 Ом от 0 до 5 кОм (3х проводное соед.) | ± 0,3 % | ± 0,4 % |
| Pt100/200/500/1000 | См. Таблицу 7 |
| Ni100/1000 |
| термопары: B,R,S,T,E,N,J,K,U, L | См. Таблицу 8 |
| 6ES7431-0HH0x- xxxx 16 входов SIPLUS 6AG1431-0HH0x- xxxx | ±1 В; ± 10 В; | 13 разрядов | ± 0,25 % | ± 0,65 % |
| от 1 до 5 В | ± 0,5 % | ± 1,0 % |
| ± 20 мА от 4 до 20 мА | ± 0,25 % | ± 0,65 % |
| Модуль вывода аналоговых сигналов SM 432 |
| 6ES7432-1HF0x- xxxx 8 выходов SIPLUS 6AG1432-1HF0x- xxxx | 13 разрядов | ± 10 В; от 0 до 10 В; от 1 до 5 В | ± 0,5 % | ± 0,5% |
| ± 20 мА от 0 до 20 мА от 4 до 20 мА | ± 0,5 % | ± 1,0 % |
Окончание таблицы 2
| Измерительный модуль | Диапазоны входных сигналов | Диапазоны выходных сигналов | Пределы допуск. основной приведенной погрешности | Пределы доп. приведенной погрешности в рабочих условиях применения |
| Модули автоматического регулирования микропроцессорные FM | [455 |
| FM455 C 6ES7 455-0VS0x- xxxx (с аналог. вых.) FM455 S (без аналог. вых.) 6ES7 455-1VS0x- xxxx 16 входов, 16 выходов | ± 80 мВ ± 250/500/1000 мВ ±2,5/5/10 В ±20; 4 - 20 мА Pt 100 термопары: B,S,J,K, R | от 12 до 14 разрядов | ± 0,6 % ± 0,4 % ± 0,6 % ± 0,5 % ± 0,6 % ± 0,6% | Температурный коэффициент 0,005%/°С |
| от 12 до 14 разрядов | ± 10 В от 0 до 10 В от 1 до 5 В | ± 0,2 % | ± 0,5 % |
| ± 20 мА от 0 до 20 мА от 4 до 20 мА | ± 0,3 % | ± 0,6 % |
Примечания к таблице 2:
1) Значение погрешности преобразования сигналов термопар приведено без учета погрешности компенсации температуры холодного спая (внутренняя компенсация не предусмотрена).
2) За диапазон измерения либо преобразования при определении приведенного значения основной погрешности модулей принято максимальное положительное значение измеряемого либо преобразуемого сигнала.
Таблица 3 Диапазоны измерений сигналов от термопреобразователей сопротивления для модулей 6ES7431-1KF1x-xxxx
| Тип термопреобразователя | Диапазон измерений | Пределы допуск. абсолютной основной погрешности | Пределы доп. погрешности в рабочих условиях применения |
| 4-х пр.с. | 3-х пр.с. | 4-х пр.с. | 3-х пр.с. |
| Pt100 | от минус 200 до плюс 850 °С | ± 2,0 °С | ±3,1 °С | ± 4,6 °С | ± 5,2 °С |
| Pt100 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С | ± 0,7 °С |
| Pt200 | от минус 200 до плюс 850 °С | ± 2,5 °С | ± 4,9 °С | ± 5,7 °С | ± 8,2 °С |
| Pt200 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С | ± 0,7 °С |
| Pt500 | от минус 200 до плюс 800 °С | ± 2,0 °С | ± 3,9 °С | ± 4,6 °С | ± 6,5 °С |
| Pt500 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С | ± 0,7 °С |
| Pt1000 | от минус 200 до плюс 240 °С | ± 1,6 °С | ±3,1 °С | ± 3,7 °С | ± 5,2 °С |
| Pt1000 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С | ± 0,7 °С |
Окончание таблицы 3
| Тип термопреобразователя | Диапазон измерений | Пределы допуск. абсолютной основной погрешности | Пределы доп. погрешности в рабочих условиях применения |
| 4-х пр.с. | 3-х пр.с. | 4-х пр.с. | 3-х пр.с. |
| Ni100 | от минус 60 до плюс 250 °С | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,9 °С | ± 1,3 °С |
| Ni100 клим | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,9 °С | ± 1,3 °С |
| Ni1000 | от минус 60 до плюс 130 °С | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,9 °С | ± 1,3 °С |
| Ni1000 клим | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,9 °С | ± 1,3 °С |
Таблица 4 Диапазоны измерений сигналов от термопар для модулей 6ES7431-1KF1x-xxxx
| Тип термопары | Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, °С | Пределы допускаемой абсолютной погрешности в рабочих условиях, °С |
| B | ± 8,2 | ± 14,8 |
| R | ± 5,2 | ± 9,4 |
| S | ± 5,9 | ± 10,6 |
| T | ± 1,2 | ± 2,2 |
| E | ± 1,8 | ± 4,0 |
| J | ± 2,3 | ± 5,2 |
| K | ± 3,4 | ± 7,6 |
| U | ± 1,8 | ± 3,5 |
| L | ± 2,3 | ± 5,1 |
| N | ± 2,9 | ± 5,5 |
Таблица 5 Диапазоны измерений сигналов от термопар для модулей 6ES7431-7KF0x-xxxx
| Тип термопары | Диапазон измерений | Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, °С | Пределы допускаемой абсолютной погрешности в рабочих условиях, °С |
| B | от 400 до 1820 °С | ± 2,2 | ± 7,3 |
| R | от 200 до 1769 °С | ± 2,2 | ± 6,7 |
| S | ± 1,8 | ± 5,3 |
| T | от минус 100 до 400 °С | ± 0,7 | ± 2,1 |
| E | от минус 100 до 1000 °С | ± 1,5 | ± 4,6 |
| J | от минус 100 до 1200 °С | ± 1,7 | ± 5,0 |
| K | от 0 до 1372 °С | ± 1,3 | ± 3,8 |
| U | от минус 100 до 600 °С | ± 1,2 | ± 3,6 |
| L | от 0 до 900 °С | ± 1,0 | ± 2,9 |
| N | от 0 до 1300 °С | ± 1,9 | ± 5,7 |
Абсолютная погрешность канала компенсации температуры холодного спая ± 2,0 °С
Таблица 6 Диапазоны измерений сигналов от термопреобразователей сопротивления для модулей 6ES7431-7KF1x-xxxx
| Тип термо-преобразователя | Диапазон измерений | Пределы допуск. абсолютной основной погрешности | Пределы доп. погрешности в рабочих условиях применения |
| 4-х пр.с. | 3-х пр.с. | 4-х пр.с. | 3-х пр.с. |
| Pt100 Pt200 | от минус 200 до плюс 850 °С | ± 0,5 °С | ± 1,0 °С | ± 1,8 °С | ± 3,4 °С |
| ± 0,3 °С | ± 0,5 °С | ± 0,8 °С | ± 1,7 °С |
| Pt500 | от минус 200 до плюс 800 °С | ± 0,3 °С | ± 0,4 °С | ± 0,4 °С | ± 0,7 °С |
| Pt1000 | от минус 200 до плюс 240 °С | ± 0,2 °С | ± 0,2 °С | ± 0,3 °С | ± 0,4 °С |
| Ni100 | от минус 60 до плюс 250 °С | ± 0,3 °С | ± 0,6 °С | ± 1,5 °С | ± 2,1 °С |
| Ni1000 | от минус 60 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,2 °С | ± 0,2 °С | ± 0,3 °С |
Таблица 7 Диапазоны измерений сигналов от термопреобразователей сопротивления для модулей 6ES7431-7QH0x-xxxx
| Тип термопреобразователя | Диапазон измерений | Пределы допуск. абсолютной основной погрешности | Пределы доп. погрешности в рабочих условиях применения |
| 4-х пр.с. | 3-х пр.с. | 4-х пр.с. | 3-х пр.с. |
| Pt100 | от минус 200 до плюс 850 °С | ± 1,6 °С | ± 3,1 °С | ± 3,1 °С | ± 4,2 °С |
| Pt100 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С |
| Pt200 | от минус 200 до плюс 850 °С | ± 2,5 °С | ± 4,9 °С | ± 4,9 °С | ± 6,5 °С |
| Pt200 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С |
| Pt500 | от минус 200 до плюс 800 °С | ± 2,0 °С | ± 3,9 °С | ± 3,9 °С | ± 5,2 °С |
| Pt500 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С |
| Pt1000 | от минус 200 до плюс 240 °С | ± 1,6 °С | ± 3,1 °С | ± 3,1 °С | ± 4,2 °С |
| Pt1000 клим | от минус 120 до плюс 130 °С | ± 0,2 °С | ± 0,4 °С | ± 0,4 °С | ± 0,5 °С |
| Ni100 | от минус 60 до плюс 250 °С | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,8 °С | ± 1,0 °С |
| Ni100 клим | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,8 °С | ± 1,0 °С |
| Ni1000 | от минус 60 до плюс 130 °С | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,8 °С | ± 1,0 °С |
| Ni1000 клим | ± 0,4 °С | ± 0,8 °С | ± 0,8 °С | ± 1,0 °С |
Таблица 8 Диапазоны измерений сигналов от термопар модулей 6ES7431-7QH0x-xxxx
| Тип термопары | Диапазон измерений | Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, °С | Пределы допускаемой абсолютной погрешности в рабочих условиях, °С |
| B | от 400 до 1820 °С | ± 7,6 | ± 11,5 |
| R | от 200 до 1769 °С | ± 4,8 | ± 7,3 |
| S | ± 5,4 | ± 8,3 |
| T | от минус 100 до 400 °С | ± 1,1 | ± 1,7 |
| E | от минус 100 до 1000 °С | ± 1,8 | ± 3,2 |
| J | от минус 100 до 1200 °С | ± 2,3 | ± 4,3 |
| K | от 0 до 1372 °С | ± 3,4 | ± 6,2 |
| U | от минус 100 до 600 °С | ± 1,7 | ± 2,8 |
| L | от 0 до 900 °С | ± 2,3 | ± 4,2 |
| N | от 0 до 1300 °С | ± 2,6 | ± 4,4 |
В состав контроллера входят блоки имеющие входы счета импульсов частотой до 500 кГц с погрешностью ± 1 импульс за период счета, для подсчёта количества импульсов, измерения периода сигнала и промежутка времени между двумя импульсами, режима позиционирования.
Рабочие условия применения:
| - температура окружающего воздуха | от 0 до 55°С при горизонтальной установке, от 0 до 45°С при вертикальной установке; (нормальная температура 25 °С); (для модификации SIPLUS от минус 25 °С); |
| - относительная влажность | до 95 % без конденсации; (для модификации SIPLUS до 100 %); |
| - температура хранения - атмосферное давление | от минус 40°С до плюс 70°С; от 84,0 до 106,0 кПа; |
| Напряжение питания при использовании блоков питания PS напряжение сети переменного тока | от 20,4 до 30,2 В; от 85до 264 В частотой от 47 до 63 Гц. |
Мощность, потребляемая от сети питания от 10 до 200 ватт.
| Габаритные размеры, мм Масса контроллеров, кг | от 290х483х240 до 290х132х240 от 2,2 до 17,33 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
В комплект поставки входят:
- контроллер SIMATIC S7-400 в заказной конфигурации;
- руководство по эксплуатации (руководство пользователя) на русском языке в электронном виде на CD-диске;
- упаковка.
Поверка
осуществляется по МИ 2539-99 «ГСИ. Измерительные каналы контроллеров, измерительно-вычислительных, управляющих, программно-технических комплексов. Методика поверки», утвержденной ВНИИМС 16 июня 1999 г.
Перечень основного оборудования для поверки:
калибратор универсальный Н4-7:
погрешность воспроизведения силы постоянного тока: (0,004 % I + 0,0004 % 1П);
погрешность воспроизведения напряжения постоянного тока: (0,002 % U + 0,00015 % Un);
мультиметр цифровой Fluke 8845А*:
погрешность измерения силы постоянного тока: (0,05+0,02);
погрешность измерения напряжения постоянного тока: (0,0035+0,0005);
погрешность измерение сопротивления: (0,04+0,001);
магазин сопротивлений Р4831 кл. т.0,02;
Примечания: In, Un - пределы диапазона воспроизведения тока или напряжения калибратора.
* - пределы допускаемой основной погрешности мультиметра приводятся как ± (% измерения + % от диапазона)
Сведения о методиках (методах) измерений. Методы измерений изложены в разделе «Аналоговые модули», документа «SIMATIC S7. Программируемый контроллер S7-400 Данные модулей.» А5Е00069467-07
Нормативные документы
ГОСТ Р 51841-2001 (МЭК 61131-2) Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний;
ГОСТ 26.011-80 Средства измерений и автоматизации. Сигналы тока и напряжения электрические непрерывные входные и выходные.
ГОСТ Р 8.585-2001 ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.
ГОСТ 6651-2009 ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний.
Рекомендации к применению
Выполнение работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда; осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
