• 用于構(gòu)建故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，提高工廠的安全性

• 端高性能 CPU

• 安全等級(jí)可達(dá) SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)

• 通過(guò)一個(gè) CPU 即可勝任標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)和安全任務(wù)

• 允許多處理器模式

• 經(jīng)由采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，與分布式 I/O 設(shè)備進(jìn)行安全通信

• 故障安全 I/O 模塊可通過(guò)集成接口（CPU416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通過(guò)通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行分布式連接。

• 標(biāo)準(zhǔn)模塊的集中式和分布式使用，可滿(mǎn)足非故障安全的應(yīng)用

CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用這些 CPU，可為具有較高安全要求的工廠構(gòu)建一個(gè)故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。

通過(guò) CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作為一個(gè)主站或從站，直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場(chǎng)總線。

在通過(guò) IF 964-DP 接口模塊連接 CPU 416F-3 PN/DP 的情況下，可以連接另外一個(gè) DP 主站系統(tǒng)。

通過(guò)使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)功能。它提供了可從外部接觸到的兩個(gè) PROFINET 端口。這意味著，除分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，也可通過(guò)新型 S7-400 控制器實(shí)現(xiàn)總線型結(jié)構(gòu)。

注： 
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口，連接到 IF 964-DP，和/或通過(guò)通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過(guò)采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實(shí)現(xiàn)安全通信。

兩種 CPU 都具有：

• 高性能的處理器：
  CPU 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時(shí)間僅為 0.03 µs 。

• CPU 416F-2 ：8 MB 主存儲(chǔ)器（程序或數(shù)據(jù)各占用 4 MB）；
  CPU 416F-3 PN/DP：11.2 MB 主存儲(chǔ)器（程序或數(shù)據(jù)各 5.6 MB）；
  快速主存儲(chǔ)器用于對(duì)于執(zhí)行十分重要的用戶(hù)程序部分。

• 靈活擴(kuò)展能力：
  最多 262144 點(diǎn)數(shù)字量和 16384 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。

• MPI 多點(diǎn)接口：
  通過(guò) MPI，可在高達(dá) 12 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含最多 32 個(gè)站的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立最多 44 個(gè)連接。

• 模式選擇開(kāi)關(guān)：
  撥位按鈕設(shè)計(jì)

• 診斷緩存：
  最后的 120 個(gè)錯(cuò)誤和中斷事件出于診斷目的而保存在一個(gè)環(huán)形緩存中。可以對(duì)輸入數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。

• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
  CPU 的診斷報(bào)警帶有日期和時(shí)間標(biāo)記。

• 存儲(chǔ)卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器。RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零電壓下也可保存數(shù)據(jù)）。

• MPI/DP 組合接口和內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
  通過(guò) PROFIBUS DP 主站接口，可以實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。從用戶(hù)的角度來(lái)看，分布式 I/O 的處理與集中式 I/O 的處理是相同的（相同的組態(tài)、編址和編程）。
  混合安裝：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作為符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。

CPU 416F-3 PN/DP 還具有：

• 子模塊接口：
  使用 IF 964-DP 接口模塊，可連接到一個(gè)另外的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。

• 帶 2 個(gè)端口（交換機(jī)）的 PROFINET 接口

• PROFINET IO，可連接 256 個(gè) IO 設(shè)備

• PROFINET CBA

故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口，連接到 IF 964-DP，和/或通過(guò)通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過(guò)采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實(shí)現(xiàn)安全通信。

• 塊保護(hù)： 
  通過(guò)密碼保護(hù)用戶(hù)程序，未經(jīng)授權(quán)無(wú)法訪問(wèn)。

• 集成 HMI 服務(wù):
  對(duì)于 HMI 設(shè)備，用戶(hù)只需定數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標(biāo)。這些數(shù)據(jù)將由系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)傳輸。

• 集成通信功能：
  

• 編程器/OP 通信

• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信

• S7 基本通信

• S7 通信

• 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)更新固件

CPU 416F-3 PN/DP ：

• 通過(guò) TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 進(jìn)行開(kāi)放式通信

• 在基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng) (PROFINET)

• 通過(guò)集成的 web 服務(wù)器獲得附加診斷功能

可參數(shù)化的特性

使用 STEP 7 硬件組態(tài)工具，可對(duì) S7-400（包括 CPU）的特性和響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)化，例如：

• MPI 多點(diǎn)接口：
  

• 定義站地址。

• 啟動(dòng)/循環(huán)響應(yīng)

• 定義最大循環(huán)時(shí)間和通信負(fù)荷。

• 地址分配： 
  I/O 模塊編址。

• 保持區(qū)域： 
  定義具有保持特性的位存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)據(jù)塊和時(shí)鐘位存儲(chǔ)器的數(shù)量

• 過(guò)程映像，局部數(shù)據(jù)的大小。

• 診斷緩存區(qū)的長(zhǎng)度。

• 保護(hù)等級(jí)： 
  定程序和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限。

• 系統(tǒng)診斷： 
  定義診斷報(bào)警的處理和范圍。

• 循環(huán)中斷： 
  定義周期時(shí)間

CPU 416F-3 PN/DP ：

• PROFINET 接口

• 通過(guò) NTP 協(xié)議對(duì)時(shí)間同步進(jìn)行參數(shù)化

信息和顯示功能

• 狀態(tài)和故障 LED： 
  LED 可指示出內(nèi)部和外部故障和運(yùn)行狀態(tài)，如 RUN（運(yùn)行）、STOP（停止）、調(diào)試和測(cè)試功能等。

• 測(cè)試功能： 
  編程器用于在程序執(zhí)行過(guò)程中指示信號(hào)狀態(tài)，獨(dú)立于用戶(hù)程序修改過(guò)程變量，輸出堆棧存儲(chǔ)器的內(nèi)容，執(zhí)行各步程序，并禁用某些程序部分。

• 信息功能： 
  編程器可用于獲取有關(guān) CPU 的存儲(chǔ)器容量和運(yùn)行模式以及工作和裝載存儲(chǔ)器的當(dāng)前負(fù)荷的信息。

通信

中央控制器與故障安全 ET 200 模塊之間的安全通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過(guò) PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。 專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe 支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文幀中傳送安全功能的用戶(hù)數(shù)據(jù)。無(wú)需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個(gè)操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個(gè)軟件塊裝載到 CPU 中。

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號(hào)模塊中。

信號(hào)模塊采用差異分析方法和測(cè)試信號(hào)注入技術(shù)來(lái)監(jiān)視輸入和輸出信號(hào)。

CPU通過(guò)周期性自檢、命令測(cè)試以及基于邏輯和時(shí)間的程序執(zhí)行檢測(cè)，檢查控制器運(yùn)行的正確性。此外，通過(guò)“活躍標(biāo)志（sign-of-life）"請(qǐng)求，還可以對(duì) I/O 進(jìn)行檢測(cè)。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個(gè)故障時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 的運(yùn)行無(wú)需使用一份 F 運(yùn)行版授權(quán)。

編程

CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。通過(guò)諸如 STEP 7 編程工具可創(chuàng)建非安全型用戶(hù)程序。

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

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety"(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對(duì)與安全型程序段進(jìn)行編程。 選件包中包括所有用來(lái)創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。

帶有安全功能的 F 程序鏈接在 F-FBD 或 F-LAD 或使用 F 庫(kù)中的特殊功能塊。使用 F FBD 或 F LAD 可簡(jiǎn)化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定工廠無(wú)關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡(jiǎn)化了驗(yàn)收測(cè)試。 無(wú)需借助額外的功具，程序員就可以全專(zhuān)注于組態(tài)安全型應(yīng)用。對(duì)安全型程序段進(jìn)行編程需要 STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety"。選件包中包括所有用來(lái)創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。