西门子S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的PLC，具有模块化及无风扇的设计、坚固耐用、容易扩展和广泛的通信能力、容易实现分布式结构、操作界面友好等特点。

S7-400 PLC具有功能逐步升级的多种级别CPU，带有各种用户友好功能的种类齐全的功能模板，使用户能够构成最佳的解决方案，满足自动化的任务要求。即使当控制任务变得更加复杂时，S7-400 PLC控制系统还可以逐步升级，而不必过多地添加额外的模板。

S7-400 PLC已经在以下领域有了广泛的应用：通用机械工程、汽车工业、立体仓库、机床与工具、过程控制技术与仪表、纺织机械、包装机械、控制设备制造、专用机械等。

1.设计综述

S7-400 PLC系统采用模块化设计，其扩展和配置能够按照用户项目不同的需求而进行灵活组合。图5-7所示为S7-400 PLC外观示意。该系统包括：电源模板、中央处理单元（CPU）、各种信号模板（SM）、通信模板（CP）、功能模板（FM）、接口模板（IM）、SIMATIC S5模板等。

在扩展配置上，S7-400 PLC最多有21个扩展单元（EU）可以连接到中央控制器，扩展的途径包括：通过接口模板连接（IM）、集中式扩展、用扩展单元（EU）进行分布式扩展、用ET 200进行远程扩展等。

图5-7 S7-400 PLC外观示意

1—电源模板 2—后备电池 3—模式开关（钥匙操作） 4—状态和故障LED 5—存储器卡 6—有标签区的前连接器 7—CPU1 8—CPU 2 9—M7扩展模块 10—I/O模板 11—IM接口模板

2.CPU的特点

西门子S7-400 PLC具有大范围的可选CPU，大大增加了性能级别的可用性：

1）CPU 412-1和CPU 412-2用于中等性能范围的小型安装。

2）CPU 414-2和CPU 414-3适合于中等性能范围。它们满足对程序规模和指令处理速度以及复杂通信的更高要求。

3）CPU 416-2和CPU 416-3安装于高性能范围中的各种高要求的场合。(www.daowen.com)

4）CPU 417-4DP适用于更高性能范围的最高要求的场合。

5）CPU 417H用于SIMATIC S7-400H。

3.机架

机架构成SIMATIC S7-400 PLC的机械框架，它主要为模板提供电源，并通过背板总线将各个模板连接在一起。机架设计为壁挂式，可以安装在框架内或安装在机柜内。配置SI-MATIC S7-400 PLC有多种形式的机架：

（1）UR1和UR2机架 用于中央控制器和扩展单元。

（2）CR2机架 用于有分隔的中央控制器（两个CPU在单一机架内彼此独立地并行运行）。

（3）ER1和ER2机架 用于有信号模板的扩展单元。

（4）UR2-H机架 用于S7-400H。

4.PS 405和PS 407电源

电源用于对S7-400 PLC的供电，即将用于将AC或DC进线电压转换为背板总线所需的DC 5V和DC 24V，进线电压可以是85～264V的交流电源或者19.2～300V的直流电源。一般情况下每个机架均需要电源模板，除了包含有电源传输的接口。

必须注意的是，传感器和执行器用的负载电压应单独提供。

5.总线

S7-400 PLC的背板总线是并行I/O总线，又称为P总线，用于CPU与输入/输出模块、功能模块等进行高速数据交换，它集成在所有机架上（除了ER1和ER2扩展机架）。