• 用于構(gòu)建故障安全型自動化系統(tǒng)，提高工廠的安全性

• 端高性能 CPU

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

• 通過一個 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 模塊可通過集成接口（CPU416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通過通信模塊（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)建一個故障安全自動化系統(tǒng)。

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

在通過 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 DP 主站系統(tǒng)。

通過使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實現(xiàn)了交換機(jī)功能。它提供了可從外部接觸到的兩個 PROFINET 端口。這意味著，除分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，也可通過新型 S7-400 控制器實現(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/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實現(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)制指令時間僅為 0.03 µs 。

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

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

• MPI 多點接口：
  通過 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 個站的簡單網(wǎng)絡(luò)。CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立最多 44 個連接。

• 模式選擇開關(guān)：
  撥位按鈕設(shè)計

• 診斷緩存：
  最后的 120 個錯誤和中斷事件出于診斷目的而保存在一個環(huán)形緩存中?？梢詫斎霐?shù)目進(jìn)行設(shè)定。

• 實時時鐘：
  CPU 的診斷報警帶有日期和時間標(biāo)記。

• 存儲卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲器。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 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。從用戶的角度來看，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，可連接到一個另外的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。

• 帶 2 個端口（交換機(jī)）的 PROFINET 接口

• PROFINET IO，可連接 256 個 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/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實現(xiàn)安全通信。

• 塊保護(hù)： 
  通過密碼保護(hù)用戶程序，未經(jīng)授權(quán)無法訪問。

• 集成 HMI 服務(wù):
  對于 HMI 設(shè)備，用戶只需定數(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

• 通過網(wǎng)絡(luò)更新固件

CPU 416F-3 PN/DP ：

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

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

• 通過集成的 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 S7-400（包括 CPU）的特性和響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)化，例如：

• MPI 多點接口：
  

• 定義站地址。

• 啟動/循環(huán)響應(yīng)

• 定義最大循環(huán)時間和通信負(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器、計數(shù)器、定時器、數(shù)據(jù)塊和時鐘位存儲器的數(shù)量

• 過程映像，局部數(shù)據(jù)的大小。

• 診斷緩存區(qū)的長度。

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

• 系統(tǒng)診斷： 
  定義診斷報警的處理和范圍。

• 循環(huán)中斷： 
  定義周期時間

CPU 416F-3 PN/DP ：

• PROFINET 接口

• 通過 NTP 協(xié)議對時間同步進(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)試和測試功能等。

• 測試功能： 
  編程器用于在程序執(zhí)行過程中指示信號狀態(tài)，獨立于用戶程序修改過程變量，輸出堆棧存儲器的內(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 的存儲器容量和運(yùn)行模式以及工作和裝載存儲器的當(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 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。 專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe 支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報文幀中傳送安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件，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模塊中。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)來監(jiān)視輸入和輸出信號。

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

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個故障時，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。通過諸如 STEP 7 編程工具可創(chuàng)建非安全型用戶程序。

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) 用于對與安全型程序段進(jìn)行編程。 選件包中包括所有用來創(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 庫中的特殊功能塊。使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定工廠無關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡化了驗收測試。 無需借助額外的功具，程序員就可以全專注于組態(tài)安全型應(yīng)用。對安全型程序段進(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創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。