6XV1830-0EH10

 

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 选择和调试数字量模块的步骤
引言
下表含有必须逐个执行以成功调试数字量模块的各项任务。
建议按这一步骤顺序执行，但可以提前或延后执行个别步骤(例如，给模块分配参数)或在
这期间对其它模块执行安装、调试等操作。
数字量模块选择和调试步骤的概述
步骤 步骤
1 选择模块。 第 4.1 节 (页 91)和从第 4.7 节 (页 106)开
始的有关模块的特殊章节。
2 将模块安装到机架中。 《S7-400 自动化系统，硬件和安装》 手册
中“安装”一节
3 分配模块参数 第 4.3 节 (页 93)和从第 4.7 节开始的有关
模块的特殊章节。
4 调试组态 《S7-400 自动化系统，硬件和安装》 手册
中“调试”一节
5 分析组态(如果调试未成功) 第 4.4 节 (页 98)
4.3 为数字量模块分配参数
4.3.1 参数
简介
数字量模块可能具有各种不同的特性。 可以对某些模块的特性进行组态。
用于分配参数的工具
在 STEP 7 中为数字量模块分配参数。
定义全部参数后，将这些参数从编程设备下载到 CPU。 CPU 在 STOP ＞ RUN 模式转换
过程中，会将参数传送给相应数字量模块。
数字量模块
4.3 为数字量模块分配参数
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 93
静态参数和动态参数
参数分为静态参数和动态参数。
如上所述，在 CPU 经过 STOP ＞ RUN 的转换过程后，静态参数会被传送给数字量模块。
也可使用 SFC 在 S7 PLC 的活动用户程序中编辑动态参数。 但是，在 CPU 进行了 RUN
> STOP、STOP > RUN 转换之后，将再次使用在 STEP 7 中设置的参数。 附录中的用户
程序中有模块参数分配的说明。
运行中组态  (CiR)
CiR (运行中组态)是一种可用于修改系统或编辑各模块的参数的方法。 当系统处于运行状
态时进行此类更改，即应用这些更改时，CPU 处于 RUN 状态的时间将超过 2.5 秒的最大
值。
有关此主题的详细信息，请参见“通过 CiR 在运行中组态”手册。 可在附带的 STEP 7 CD
中找到该手册 PDF 格式的文件。
数字量模块
4.3 为数字量模块分配参数
S7-400 自动化系统模块数据
94 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
4.3.2 数字量输入模块的参数
概述
可组态的数字量输入模块根据各自的功能使用下表列出的参数和取值范围的子集。 有关由
特定数字量模块“支持”的子集的信息，请参见涉及相关模块的章节。 请勿忘记有些数字
量模块在分配参数后具有不同的输入延迟。
如果未在 STEP 7 中设置任何参数，系统将使用缺省参数。
表格 4-4 数字量输入模块的参数
参数 数值范围 缺省
2 2
参数类型 适用范围
启用
● 诊断中断
1
是/否 否 动态 模块
● 硬件中断
1
是/否 否
● 用于中断的目标 CPU
1 到 4 - 静态 模块
诊断
● 断线
是/否 否 静态 通道
● 空载电压 L+/传感器电源 是/否 否
硬件中断触发
● 正沿
是/否 否 动态 通道
● 负沿
是/否 否
输入延迟 0.1 ms (DC)
0.5 ms (DC)
3 ms (DC)
20 ms (DC/
AC)
3 (DC) 静态 通道
出错时的响应 设置替换值
(SSV)
保持上一个值
(KLV, Keep
last value)
SV 动态 模块
数字量模块
4.3 为数字量模块分配参数
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 95
参数 数值范围 缺省
2 2
参数类型 适用范围
设置替换值“1” 是/否 否 动态 通道
3
1 如果在 ER-1/ER-2 中使用模块，则必须将此参数设置为“否”，因为在 ER-1/ER-2 中
不可使用中断线。
2  只有在 CR (中央机架)中，才可以使用缺省设置启动数字量模块，而无需 HWCONFIG
的支持。
3 未选择替换值“1”的通道将被分配替换值“0”。
数字量模块
4.3 为数字量模块分配参数
S7-400 自动化系统模块数据
96 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
4.3.3 数字量输出模块的参数
概述
可组态的数字输出模块根据各自的功能使用下表列出的参数和取值范围的子集。 有关特定
数字量模块所“支持”的子集的信息，请参见从第 4.7 节开始的涉及相关模块的章节。
如果在 STEP 7 中没有设置任何参数，系统将使用缺省值。
表格 4-5 数字量输出模块的参数
参数 数值范围 缺省
2 2
参数类型 适用范围
启用
● 诊断中断
1
是/否 否 动态 模块
● 用于中断的目标
CPU
1 到 4 - 静态 模块
对 CPU STOP 模式的
响应
替换值(SV)
保持上一个值
(KLV, Keep
last value)
SV 动态 模块
诊断
● 断线
是/否 否 静态 通道
● 缺少负载电压 L+
是/否 否
● 对 M 短路
是/否 否
● 对 L+短路
是/否 否
● 保险丝熔断
是/否 否
设置替换值“1” 是/否 否 动态 通道
3
1) 如果在 ER-1/ER-2 中使用此模块，则必须将此参数设置为“否”，因为在 ER-1/ER-2
中没有中断总线。
2  只有在 CR (中央机架)中，才可以使用缺省设置启动数字量模块，而无需 HWCONFIG
的支持。
3 未选择替换值“1”的通道将被分配替换值“0”。
数字量模块
4.3 为数字量模块分配参数
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 97
4.4 数字量模块的诊断
4.4.1 关于诊断消息的常规信息
可编程和非可编程诊断消息
使用诊断功能，我们可以区分可编程的诊断消息和不可编程的诊断消息。
只有通过相关参数启用了诊断功能，才能获得可编程的诊断消息。 在 STEP 7 的“诊断”
选项卡中执行参数分配，请参见第 6.7 节。
无论是否启用诊断功能，数字量模块都始终返回非可编程诊断消息。
7 STEP 7  对诊断消息的响应
由诊断消息启动的操作：
● 诊断消息输入到数字量模块的诊断中并转发给 CPU，然后可以由用户程序读出。
● 数字量模块上的故障 LED 将亮起。
● 如果在 STEP 7 中设置了“启用诊断中断”，则会触发诊断中断并调用 OB 82，请参见
第 5.5 节。
读取诊断消息
可以在用户程序中使用 SFC 读取详细的诊断消息(请参见附录“信号模块的诊断数据”)。
可以在 STEP 7 的模块诊断中查看出错原因(请参见 STEP 7 在线帮助 )。
用 使用  INTF 和 和  EXTF LED  进行诊断
一些数字量模块通过它们的两个故障 LED INTF (内部故障)和 EXTF (外部故障)来指示故
障。 在消除所有内部和外部故障后，LED 就会熄灭。
请参见从第 5.7 节开始的模块规范，以了解哪些数字量模块具有这些故障 LED。
参见
关于参数分配的常规信息 (页 226)
数字量模块的中断 (页 102)
数字量模块
4.4 数字量模块的诊断
S7-400 自动化系统模块数据
98 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
4.4.2 数字量模块的诊断消息
概述
下表概述了带有诊断功能的数字量模块的诊断消息。
在标题为“信号模块的诊断数据”的附录中，可以查到每个模块支持哪些诊断消息。
表格 4-6 数字量模块的诊断消息
诊断消息 LED 诊断范围 可编程
模块错误 INTF/EXTF 模块 否
内部错误 INTF 模块 否
外部错误  EXTF 模块 否
通道错误 INTF/EXTF 模块 否
缺少外部辅助电压 EXTF 模块 否
缺少前连接器 EXTF 模块 否
无模块参数 INTF 模块 否
错误参数 INTF 模块 否
通道信息可用 INTF/EXTF 模块 否
STOP 模式 - 模块 否
内部电压故障 INTF 模块 否
EPROM 错误 INTF 模块 否
硬件中断丢失 INTF 模块 否
参数分配错误 INTF 通道 否
对 M 短路 EXTF 通道 有
对 L+短路 EXTF 通道 是
断线 EXTF 通道 是
保险丝熔断 INTF 通道 是
缺少传感器电源 EXTF 通道/通道组 是
缺少负载电压 L+ EXTF 通道/通道组 是
说明
为了能够检测可编程诊断信息所指示的错误，必须预先在 STEP 7 中正确组态数字量模块。
数字量模块
4.4 数字量模块的诊断
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 99
4.4.3 数字量模块的出错原因和纠正方法
总览
表格 4-7 数字量模块的诊断消息、出错原因和纠正方法
诊断消息 可能的出错原因 纠正方法
模块错误 任何，模块已经检测到一个错
误。
-
内部错误  模块已经在自动化系统中检测
到一个错误。
-
外部错误  模块已经在自动化系统外部检
测到一个错误。
-
通道错误 指示只有某些通道有故障。 -
缺少外部辅助电压 缺少运行模块所需的电压(负载
电压，传感器电源)。
缺少电源电压
缺少前连接器 前连接器的连接 1 和 2 之间的
跳线缺失。
安装跳线
无模块
参数
模块需要信息，以确定它应使
用缺省系统参数还是使用用户
参数来运行。
接通电源后，在 CPU 完成参数传输
之前，对消息进行排队；根据需要，
对模块进行组态。
错误参数 一个参数，或者参数的组合，
不可靠。
将参数重新分配给模块
通道信息可用 通道错误；模块可以提供附加
的通道信息。
-
STOP 模式 尚未将参数分配给模块，并且
还未完成第一个模块周期。
如果重启 CPU 后，所有的输入值均
在中间存储器中，则会复位该信息。
内部电压故障 模块有故障 更换模块
EPROM 错误 模块有故障 更换模块
硬件中断丢失 因为先前的中断未经确认，故
模块无法发送中断；可能是由
于组态有错误。
更改 CPU 中的中断处理(更改中断
OB 的优先级；缩短中断程序)。
参数分配错误 传送给模块的参数不正确(例如，
不可能实现的输入延迟)；相应
通道处于取消激活状态。
为模块重新分配参数
数字量模块
4.4 数字量模块的诊断
S7-400 自动化系统模块数据
100 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
诊断消息 可能的出错原因 纠正方法
对 M 短路 输出过载 排除过载故障
到 M 的输出短路 检查输出接线。
对 L+短路 输出对 L+短路 检查输出接线。
断线 线路中断 连接电缆
无外部传感器电源 使用 10 到 18kΩ 电阻连接传感器。
通道未连接(断开) 在 STEP 7 中禁用该通道的“诊断
– 断线”参数。
用导线连接通道
保险丝熔断 模块上的一个或多个保险丝熔
断导致了此故障。
取下并替换过载的保险丝。
缺少传感器电源 传感器电源过载 排除过载故障
传感器电源对 M 短路 排除短路故障。
缺少负载电压 L+ 缺少模块电源 L+ 提供电源电压 L+。
模块中的保险丝有故障 更换模块
数字量模块
4.4 数字量模块的诊断
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 101
4.5 数字量模块的中断
引言
本节说明数字量模块的中断特性。 中断分两种类型：
● 诊断中断
● 硬件中断
请注意，并非所有数字量模块都具有中断功能，或者它们只具有在此所介绍的中断功能的
子集。 有关支持中断的数字量模块的信息，请参见相应的规范。
有关下面提及的 OB 和 SFC 的详细信息，请参见 STEP 7 在线帮助 。
启用中断
未预设中断 - 换言之，如果不进行合适的参数分配将会禁止这些中断。 在 STEP 7 中启用
中断。
特殊特性： 模块插在 2 ER-1/ER-2 中 中
说明
如果在 ER-1/ER-2 中使用数字量模块，则必须将启用所有中断的参数设置为“否”，因为
中断线在 ER-1/ER-2 中不可用。
诊断中断
启用诊断中断后，进入的错误事件(初次发生)和离开的错误事件(错误已清除)以中断方式报
告。
CPU 中断用户程序的执行，然后执行诊断中断 OB82。
在用户程序中，可以调用 OB 82 中的 SFC 51 或 SFC 59，从模块获取更详细的诊断信
息。
在退出 OB 82 之前，诊断信息都是一致的。 退出 OB 82 时，会在模块上确认诊断中断。
硬件中断
数字量输入模块可在信号状态变化的上升沿、下降沿或上升沿及下降沿时触发每个通道的
硬件中断。
数字量模块
4.5 数字量模块的中断
S7-400 自动化系统模块数据
102 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
可分别执行每个通道的参数分配。 可随时更改参数(RUN 模式下，在用户程序中)。
未决硬件中断会触发 CPU 中的硬件中断处理(OB 40 到 OB 47)。 CPU 将中断用户程序的
执行或中断较低优先级程序的执行。
在硬件中断 OB (OB 40 到 OB 47)的用户程序中，可指定可编程控制器响应跳沿变化的方式。
当程序退出硬件中断 OB 时，模块将确认该硬件中断。
对于每个通道，数字量输入模块可对尚未被触发的中断进行缓冲。 如果没有更高优先级的
运行级别将处理过程挂起，则 CPU 将按缓存中断的出现顺序处理所有模块的缓存中断。
硬件中断丢失
如果在 CPU 处理以前的缓存中断之前，在同一通道中连续出现中断，则系统将生成“硬件
中断丢失”诊断中断。
在 CPU 处理完同一通道中的堆栈中断之前，不会登记此通道中的任何中断。
中断触发通道
中断触发通道存储在硬件中断 OB 的本地数据(在相应 OB 的启动信息中)中。 启动信息为
两个字长(位 0 到 31)。 位号是通道号。 位 16 到 31 未分配。
参见
关于参数分配的常规信息 (页 226)
数字量模块
4.5 数字量模块的中断
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 103
4.6 数字量输入的输入特性曲线
IEC 61131 ，类型 1 1  和类型 2 2
IEC 61131 标准对于输入电流要求如下：
● 对于类型 2，已在 + 5 V 时输入电流 ≥ 2 mA
● 对于类型 1，已在 + 5 V 时输入电流 ≥ 0.5 mA
EN 60947-5-2 ，2 2 线 线  BERO
BERO 的标准(EN 60947-5-2)规定，在“0”信号状态下，BERO 可以存在 ≤ 1.5 mA 的电
流。
“0”信号状态中模块的输入电流是 2 线 BERO 运行的决定性因素。 这一点必须符合 BERO
要求。
数字量模块
4.6 数字量输入的输入特性曲线
S7-400 自动化系统模块数据
104 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
数字量输入的输入特性曲线
只要流入模块的电流保持 ≤ 1.5 mA，则模块会将此识别为“0”信号。
0,5
1,5
2
6
7
0  5  11 13 15  24  30  L+ (V)
- 30 V
I  E  (mA)
“0”  “1”
1
0
L+
M
I < 1,5 mA
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图 4-1 数字量输入的输入特性曲线
数字量模块
4.6 数字量输入的输入特性曲线
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 105
4.7 块 数字量输入模块  SM 42 ； DI 32 x DC 24 V (6ES7421-1BL01-0AA0)
属性
SM 421 的关键属性，DI 32 x 24 V DC：
● 32 个输入，按每组 32 个隔离
● 额定输入电压 24 V DC
● 适用于开关和 2/3/4 线接近开关（BERO，IEC 61131；类型 1）
状态 LED 指示过程状态。
数字量模块
4.7 数字量输入模块 SM 42；DI 32 x DC 24 V (6ES7421-1BL01-0AA0)
S7-400 自动化系统模块数据
106 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
SM 421 ； DI 32 x 24 V DC  的接线电路图；
1
2
3
4
5
6
7
0
M
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48  M
L+
M
扖䲚 㲰⧦
㟿㗽⹓ⷧ⣷✛㋊兎㘶Ⓟ
图 4-2 SM 421；DI 32 x 24 V DC 的接线电路图；
SM 421 ； DI 32 x DC 24 V  的技术规范
尺寸和重量
尺寸 W x H x D (mm) 25 x 290 x 210
数字量模块
4.7 数字量输入模块 SM 42；DI 32 x DC 24 V (6ES7421-1BL01-0AA0)
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 107
重量 约 500 g
模块特定数据
输入个数 32
电缆长度
● 未屏蔽
最长 600 m
● 屏蔽
最长 1000 m
电压、电流和电位
电子设备的额定电压 L+ 不需要
可同时启用的输入数量 32
电气隔离
● 通道和背板总线之间
是
● 通道之间
否
允许的电位差
● 不同电路之间
60 V DC/30 V AC (SELV)
绝缘测试电压
● 通道到背板总线和负载电压 L+
500 Vac 或 707 Vdc（类型测试）
电流消耗
● 来自背板总线 (5 V)
20 mA（最大值）
模块功率损耗 通常为 6 W
状态、中断和诊断
状态显示 每个通道对应一个绿色 LED
中断 无
诊断功能 无
可连接替换值 否
传感器选择数据
输入电压
● 额定值
24 V DC
● 对于“1”信号
13 至 30 V
● 对于“0”信号
-30 至 5 V
输入电流
● 对于“1”信号
7 mA
输入延迟
数字量模块
4.7 数字量输入模块 SM 42；DI 32 x DC 24 V (6ES7421-1BL01-0AA0)
S7-400 自动化系统模块数据
108 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
● 从“0”向“1”变换
1.2 至 4.8 ms
● 从“1”向“0”变换
1.2 至 4.8 ms
输入特性 符合 IEC 61131-2；类型 1
2 线制 BERO 连接 支持
● 允许的静态电流
最大 1.5 mA
4.8 数字输入模块  SM 421 ； DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
4.8.1 特性
概述
SM 421；DI 16 x 24 V DC 具有以下属性：
● 16 个输入，隔离为 2 组，每组 8 个
● 极快的信号处理速度：50 μs 即可启动输入过滤器
● 额定输入电压 24 V DC
● 适用于开关和 2/3/4 线接近开关（BERO，IEC 61131-2；类型 2）
● 每组 8 个通道有 2 个短路保护传感器电源
● 支持外部冗余传感器电源
● 状态显示“传感器电压 (Vs) 正常”
● 内部故障 (INTF) 和外部故障 (EXTF) 的组故障显示
● 可组态的诊断
● 可组态的诊断中断
● 可组态的硬件中断
● 可组态的输入延迟
● 输入范围内的可组态替换值
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 109
状态 LED 指示过程状态。
说明
该模块备件兼容 SM 421 模块；DI 16 x 24 V DC；(6ES7 421-7BH00-0AB0)
要使用新功能“输入延迟 50 μs”，需要 STEP7 V 5.2 及更高版本。
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
110 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
SM 421 ； DI 16 x 24 V DC  的接线电路图；
INTF
EXTF
1L+
0
1
2
3
1Vs
4
5
6
7
1M
1M
2L+
2L+
0
1
2
3
2Vs
4
5
6
7
2M
2M
1L+
2M
2L+
1M
M
L+
1L+
1L+
2L+
1M
2M
2M
1M
24 V
24 V
24 V
2L+
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
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图 4-3 SM 421；DI 16 x 24 V DC 的接线电路图；
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 111
冗余传感器电源的接线图
下图说明了如何使用冗余电压源通过 Vs 为传感器供电（例如，通过其它模块）。
Vs
M
L+
1 L+
2 L+
±
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图 4-4 SM 421 冗余传感器电源的接线图；DI 16 x 24 V DC
SM 421 ； DI 16 x 24 V DC  的技术规范
尺寸和重量
尺寸 W x H x D (mm) 25 x 290 x 210
重量 约 600 g
模块特定数据
输入个数 16
电缆长度
● 未屏蔽，输入延迟
0.1 ms
0.5 ms
3 ms
最长 20 m
最长 50 m
最长 600 m
● 屏蔽，输入延迟
0.1 ms
0.5 ms
3 ms
最长 30 m
最长 70 m
最长 1000 m
电压、电流和电位
电子设备和传感器的额定电压 L+ 24 V DC
● 反极性保护
是
可同时启用的输入数量 16
电气隔离
● 通道和背板总线之间
是
● 通道和电子电源之间
否
● 通道之间
每组通道数
是
8
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
112 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
允许的电位差
● 不同电路之间
60 V DC/30 V AC (SELV)
绝缘测试电压
● 通道对背板和负载电压 L+
500 V DC
● 通道组之间
500 V DC
电流消耗
● 来自背板总线 (5 V)
最大 130 mA
● 来自电源 L+
最大 120 mA
模块功率损耗 通常为 5 W
状态、中断和诊断
状态显示 每个通道对应一个绿色 LED
中断
● 硬件中断
可组态
● 诊断中断
可组态
诊断功能
● 监视电子设备的电源电压
是
● 负载电压监视
每组对应一个绿色 LED
● 组故障显示
内部故障
外部故障
红色 LED (INTF)
红色 LED (EXTF)
● 通道故障显示
无
● 读取诊断信息
是
监视
● 断线
I < 1 mA
可连接替换值 是
传感器电源输出
输出个数 2
输出电压
● 有负载时
至少 L+(-2.5 V)
输出电流
● 额定值
120 mA
● 允许的范围
0 至 150 mA
其它（冗余）电源 支持
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 113
短路保护 是，电子方式
传感器选择数据
输入电压
● 额定值
24 V DC
● 对于“1”信号
11 至 30 V
● 对于“0”信号
-30 至 5 V
输入电流
● 对于“1”信号
6 至 12 mA
● 对于“0”信号
< 6 mA
输入特性 符合 IEC 61131；类型 2
2 线制 BERO 连接
● 允许的静态电流
支持
最大 3 mA
时间、频率
内部准备时间 1
● 仅状态识别
通道组输入延迟为 0.05 ms/0.05 ms
通道组输入延迟为 0.05 ms/0.1 ms 或 0.1 ms/
0.1 ms
通道组输入延迟 ≥ 0.5 ms
最长 50 μs
最长 70 μs
最长 180 μs
● 启用状态识别和硬件中断
通道组输入延迟为 0.05 ms/0.05 ms 2)
通道组输入延迟为 0.05 ms/0.1 ms 或 0.1 ms/
0.1 ms
通道组输入延迟 ≥ 0.5 ms
最长 60 μs
最长 80 μs
最长 190 μs
诊断/诊断中断的内部处理时间 最长 5 ms
输入延迟
● 可组态
是
● 额定值
0.05 / 0.1 /0.5 / 3 ms
● 输入频率
（0.1 ms 延迟）
< 2kHz
数值进入循环以及响应时间。
传感器电路
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
114 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
用于断线监视的传感器电阻电路 10 至 18 kΩ
1  过滤时间计入所选输入延迟的总运行时间。
2  替换功能；不得选中诊断和诊断中断。
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 115
4.8.2 为 为  SM 421 ； DI 16 x DC 24 V  分配参数
参数分配
数字量模块的常规组态在第 5.3 节中介绍。
SM 421 ； DI 16 x DC 24 V  的参数
下表概要说明了 SM 421；DI 16 x DC 24 V 的可组态参数及其缺省设置。
表格 4-8 SM 421；DI 16 x DC 24 V 的参数
参数 数值范围 缺省
2 2
参数类型 范围
启用
● 诊断中断
1
是/否 否 动态 模块
● 硬件中断
1
是/否 否
● 用于中断的目标 CPU
1 到 4 - 静态 模块
诊断
● 断线
是/否 否 静态 通道
通道组 ● 无负载电压 L+/传感器电源 是/否 否
硬件中断触发
● 正沿
是/否 - 动态 通道
● 负沿
是/否
输入延迟 0.05 ms
0.1 ms
0.5 ms
3 ms
3 ms 静态 通道组
出错时的响应 设置替换值(SSV)
保留前一数值
(HLV)
SV 动态 模块
设置替换值“1” 是/否 否 动态 通道
1) 如果在 ER-1/ER-2 中使用此模块，则必须将此参数设置为“否”，因为在 ER-1/ER-2 中没有中断总线。
2 只有在 CR (中央机架)中，才可以使用缺省设置启动数字量模块。
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
116 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
给通道组分配传感器电源
模块的两个传感器电源用于向两个通道组供电： 输入 0 到 7 以及输入 8 到 15。您也可以
在这两个通道组中组态用于传感器电源的诊断。
确保执行了断线检查
为确保执行断线检查，需要有一个包含 10 到 18 kΩ 电阻的外部传感器电路。 电阻应与触
点并联并应将其放置在尽可能靠近传感器的位置上。
在下列情况下，不需要此附加电阻：
● 使用 2 线 BERO
● 未组态“断线”诊断
设置通道组的输入延迟
只能为各个通道组设置输入延迟。 换言之，通道 0 的设置适用于输入 0 到 7，通道 8 的设
置适用于输入 8 到 15。
说明
为其余通道(1 到 7 和 9 到 15)输入的参数必须等于值 0 或 8，否则将会报告这些通道组态
错误。
并将在确认后报告在此期间发生的所有硬件中断。
最佳信号传播延迟
采用下列设置可获得最短信号传播延迟：
● 将两个通道组均组态为 50 μs 的输入延迟
● 取消激活所有诊断(负载电压错误、断线)
● 不启用诊断中断
参见
参数 (页 93)
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08 117
4.8.3 SM 421 ； DI 16 x DC 24 V  的特性
工作模式和电源电压对输入值的影响
SM 421；DI 16 x 24 DC 的输入值取决于 CPU 的操作模式以及模块的电源电压。
表格 4-9 模拟量输入值与 CPU 工作状态和 L+电源电压的关系
CPU  操作状态 源 数字量模块的电源  L+ 数字量模块的输入值
POWER ON RUN L+正常 过程值
缺少 L+ 0 信号*
STOP 存在 L+ 过程值
缺少 L+ 0 信号*
POWER
OFF
- 存在 L+ -
缺少 L+ -
* *取决于参数分配
对电源电压故障的响应
始终由模块上的 EXTF LED 指示 SM 421；DI 16 x 24 DC 的供电电压故障。 也可在模块
中获取此信息(诊断数据中的条目)。
诊断中断的触发基于参数设置。
源 传感器电源 s Vs  短路
如果在传感器电源 Vs 处检测到短路，则无论参数设置如何，相关的 Vs LED 都将熄灭。
错误和参数分配对输入值的影响
SM 421；DI 16 x 24 DC 的输入值受某些出错和模块参数分配的影响。 下表列出了对输入
值的影响。
数字量模块
4.8 数字输入模块 SM 421；DI 16 x DC 24 V (6ES7421-7BH01-0AB0)
S7-400 自动化系统模块数据
118 参考手册, Ausgabe 11/2016, A5E00432660-08
在标题为“信号模块的诊断数据”的附录中，可以查到更多诊断消息。
表格 4-10 出错时的输入值与组态的关系
诊断消息 “诊断”参数 “出错时的响
应”参数
数字量模块的输入值
无模块参数 无法禁用 不相关 0 信号(所有通道)
缺少前连接器 替换值(SV) 组态的替换值
KLV 上次读取，有效值
参数出错(模块/通
道)
无法禁用 不相关 0 信号(模块/所有错误组态的通道)
内部电压故障 无法禁用 替换值(SV) 组态的替换值
KLV 上次读取的有效值
硬件中断丢失 无法禁用 不相关 当前过程值
断线(对于各个通道) 禁用 - 0 信号
已激活 替换值(SV) 组态的替换值
KLV 上次读取的有效值
无传感器电源(“无负
载电压 L+”也可激
活此诊断消息)
禁用 - 0 信号
激活 替换值(SV) 组态的替换值
KLV 上次读取的有效值
无负载电压 L+ (针
对各个通道组)
禁用 - 0 信号，如果通过传感器电源连接
触点；外部传感器电源的过程值
激活 替换值(SV) 组态的替换值
KLV 上次读取的有效值
为 输入延迟为 s 0.1 ms 或 或 s 0.05 ms 

Area of application

CPU 414F-3 PN/DP 是一款可满足中等性能范围中有较高要求的 CPU。他们可以满足对程序容量和处理速度有较高要求的应用．故障安全型自动化系统设计，可提高工厂的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能够作为主站或从站直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

可通过 IF 964-DP 接口模块连接一个附加的 DP 主站系统。

对于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交换机功能允许外部访问两个 PROFINET 端口。除分层网络拓扑结构之外，还可以在新型 S7-400 控制器中创建总线形结构。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模块。

Design

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能强大的处理器： 
  CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.045 μs。
• 4 MB RAM（其中程序和数据各使用 2 MB）；
  用于执行用户程序的快速 RAM。
• 灵活扩展：
  多达 131072 点数字量和 81932 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，建立包含最多 32 个站的简单网络。 CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立最多 32 个连接。
• 模式选择开关：
  拨动开关设计。
• 诊断缓冲区：
  最后的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。
• PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/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可以作为PROFIBUS主站符合EN 50170规范。
• 附加模块插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板进行连接到一个附加的 PROFIBUS DP 主站系统。
• PROFINET 接口，带 2 个端口（交换机）：
  
  • PROFINET I/O，可连接 256 个 IO 设备
  • PROFINET CBA（基于组件的自动化）

Functions

• 块保护：
  通过密码保护用户程序，未经授权无法访问。
• 集成 HMI 服务: 
  对于 HMI 设备，用户只需指定数据源和数据目标。数据将由程序自动循环传输。
• 集成通信功能：
  • 编程器/OP 通信
  • 全局数据通信
  • S7 基本通信
  • S7 通信
• 通过网络更新固件
• 通过 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 进行开放式通信
• 在基于组件的自动化中实现分布式智能系统 (PROFINET)
• 通过集成的 web 服务器获得附加诊断功能

可参数化的特性

可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”对 S7-400（包括 CPU）的性能和响应进行编程，如：

• MPI 多点接口：
  • 定义站地址。
  • 启动/循环行为。
  • 定义最大循环时间和通信负荷。
• 地址分配： 
  I/O 模块的编址。
• 保持区域：
  定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟存储器的数量。
• 过程映像，局部数据的大小。
• 诊断缓存区的长度。
• 保护等级： 
  定义程序和数据访问授权。
• 系统诊断： 
  定义诊断报文的处理及范围。
• 循环中断： 
  设定周期。
• PROFINET 接口
• 通过 NTP 协议对时间同步进行参数化

显示功能与信息功能

• 状态和故障指示灯：
  LED 可指示出内部和外部故障和运行状态，如 RUN（运行）、STOP（停止）、调试和测试功能等。
• 测试功能： 
  可使用编程设备显示程序执行中的信号状态，不考虑用户程序而修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，运行各个程序步骤，并禁用程序组件。
• 信息功能： 
  用户可获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及 RAM 和装载存储器的当前利用率方面的信息。

通信

中央控制器与故障安全 ET 200 模块之间的安全通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通过特别开发的 PROFIBUS profile PROFIsafe，可以在标准数据报文中传输带有安全功能的用户数据。无需其它硬件组件（例如专用安全总线）。必要的软件已经或者作为扩展集成在硬件组件之中，或者作为认证软件块重载至CPU内。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信号模块中。

信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术实现输出和输入信号的监控。

借助周期性自检、指令检测、程序逻辑检测和程序顺序流检测等方法，CPU可以检测控制器是否工作正常。此外，通过“活跃标志（sign-of-life）”请求，还可以对I/O进行检测。

若判定系统中存在故障，则将该系统切换至安全状态。

CPU 414F-3 PN/DP 的运行不需要 F 运行版授权。

编程

CPU 414F-3 PN/DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同． 使用现场实证过的编程工具，例如STEP 7，创建用于非故障安全工厂区段的用户程序。

选件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于对与安全型程序段进行编程。选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块。

具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式进行连接，或利用 F 功能库中的特殊功能数据块进行连接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系统的统一表示，因而简化系统的组态和编程以及验收测试。无需借助额外的功具，程序员就可以完全专注于编制安全相关的应用程序。

Technical Specifications

Order number		6ES7414-3FM07-0AB0
		CPU414F-3 PN/DP, 4 MB, 3 INTERFACES
General information
Product type designation		CPU414F-3 PN/DP
Engineering with
● Programming package		STEP 7 V5.5 or higher with HSP 262
Supply voltage
Rated value (DC)
● 24 V DC		No; Power supply via system power supply
Power loss
Power loss, typ.		6.5 W
Memory
Work memory
● integrated		4 Mbyte
● integrated (for program)		2 Mbyte
● integrated (for data)		2 Mbyte
Load memory
● expandable FEPROM, max.		64 Mbyte
● integrated RAM, max.		512 kbyte
● expandable RAM, max.		64 Mbyte
CPU processing times
for bit operations, typ.		18.75 ns
for word operations, typ.		18.75 ns
for fixed point arithmetic, typ.		18.75 ns
for floating point arithmetic, typ.		37.5 ns
Counters, timers and their retentivity
S7 counter
● Number		2 048
IEC counter
● present		Yes
S7 times
● Number		2 048
IEC timer
● present		Yes
Data areas and their retentivity
Flag
● Number, max.		8 kbyte; Size of bit memory address area
Address area
I/O address area
● Inputs		8 kbyte
● Outputs		8 kbyte
Process image
● Inputs, adjustable		8 kbyte
● Outputs, adjustable		8 kbyte
Time of day
Clock
● Hardware clock (real-time)		Yes
Operating hours counter
● Number		16
Interfaces
Interfaces/bus type		1 x MPI/PROFIBUS DP, 1 x PROFINET (2 ports), 1 x PROFIBUS DP (optionally pluggable)
Number of RS 485 interfaces		1; Combined MPI / PROFIBUS DP
Number of other interfaces		1; PROFIBUS DP with IF 964-DP (plug-in option; MLFB: 6ES7964-2AA04-0AB0)
1. Interface
Interface type		Integrated
Physics		RS 485 / PROFIBUS + MPI
Functionality
● MPI		Yes
● PROFIBUS DP master		Yes
● PROFIBUS DP slave		Yes
DP master
● Number of DP slaves, max.		32
2. Interface
Interface type		PROFINET
Physics		Ethernet RJ45
Interface types
● Number of ports		2
Functionality
● PROFINET IO Controller		Yes
● PROFINET IO Device		Yes
● PROFINET CBA		Yes
● PROFIBUS DP master		No
● PROFIBUS DP slave		No
3. Interface
Interface type		Pluggable interface module (IF)
Plug-in interface modules		IF 964-DP (MLFB: 6ES7964-2AA04-0AB0)
Physics		RS 485 / PROFIBUS
Functionality
● MPI		No
● PROFIBUS DP master		Yes
● PROFIBUS DP slave		Yes
DP master
● Number of DP slaves, max.		96
Isochronous mode
Isochronous operation (application synchronized up to terminal)		Yes; Via PROFIBUS DP or PROFINET interface
Communication functions
PG/OP communication		Yes
Data record routing		Yes
Global data communication
● supported		Yes
S7 basic communication
● supported		Yes
S7 communication
● supported		Yes
S5 compatible communication
● supported		Yes; Via FC AG_SEND and AG_RECV, max. via 10 CP 443-1 or 443-5
Standard communication (FMS)
● supported		Yes; Via CP and loadable FB
Open IE communication
● TCP/IP		Yes; via integrated PROFINET interface and loadable FBs
— Number of connections, max.		62
● ISO-on-TCP (RFC1006)		Yes; Via integrated PROFINET interface or CP 443-1 Adv. and loadable FBs
— Number of connections, max.		62
● UDP		Yes; via integrated PROFINET interface and loadable FBs
— Number of connections, max.		62
Web server
● supported		Yes
Number of connections
● overall		64
Standards, approvals, certificates
Use in hazardous areas
● ATEX		ATEX II 3 G Ex nA IIC T4 Gc
Ambient conditions
Ambient temperature during operation
● min.		0 °C
● max.		60 °C
Configuration
Know-how protection
● User program protection/password protection		Yes
● Block encryption		Yes; With S7 block Privacy
Dimensions
Width		50 mm
Height		290 mm
Depth		219 mm
Weights
Weight, approx.		900 g