CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的要求的工廠構(gòu)建一個(gè)故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。
通過 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(gè) 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(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，也可通過新型 S7-400 控制器實(shí)現(xiàn)總線型結(jié)構(gòu)。
注：
只能使用 6ES7 964-2AA04-0AB0 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/或通過通訊模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。 安全通訊通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 來執(zhí)行。
西門子CPU 416F中央處理器功能介紹：
Design
兩種 CPU 都具有：
- 處理器：
CPU 對每個(gè)二進(jìn)制指令的執(zhí)行時(shí)間可短到 0.03 μs。 - CPU 416F-2 : 5.6 MB 工作存儲(chǔ)器（其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 2.8 MB）；
CPU 416F-3 PN/DP: 11.2 MB 工作存儲(chǔ)器（其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 5.6 MB）；
用于執(zhí)行較為重要的用戶程序部分的更快速的工作存儲(chǔ)器。 - 靈活擴(kuò)展能力：
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： Kbit/s 的簡單網(wǎng)絡(luò)。CPU 可與通訊總線和 MPI 上的站建立多 44 個(gè)連接。
- 模式選擇開關(guān)：
撥動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。 - 診斷緩沖區(qū)：
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)形緩沖器中。 可以對輸入數(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 PROFIBUS DP 主站接口，可以實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而度，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)、尋址和編程）。
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 I/O，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/或通過通訊模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。 安全通訊通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIsafe 來執(zhí)行。
Functions
- 塊保護(hù)：
用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問。 - 集成的 HMI 服務(wù):
對于 HMI 設(shè)備，用戶只需數(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。 - 集成的通訊功能：
- PG/OP 通訊
- 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊
- S7 基本通訊
- S7 通訊
- 通過網(wǎng)絡(luò)更新固件
CPU 416-3 PN/DP 還有：
- 在TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)上實(shí)現(xiàn)開放的通訊
- 在基于組件的自動(dòng)化 (CBA) 中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng) (PROFINET)
- 通過集成的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)接口：
- 定義站的地址
- 啟動(dòng)/循環(huán)響應(yīng)
- 定義循環(huán)時(shí)間和通訊負(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 - 過程映像、局部數(shù)據(jù)的大小
- 診斷緩存區(qū)的長度
- 保護(hù)級(jí)：
程序和數(shù)據(jù)的訪問權(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：
設(shè)定周期
CPU 416F-3 PN/DP 還有：
- PROFINET 接口
- 通過 NTP 協(xié)議對時(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)試和測試功能等。 - 測試功能：
編程設(shè)備用于在程序執(zhí)行過程中指示信號(hào)狀態(tài)，立于用戶程序修改過程變量，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：
編程設(shè)備可用于獲取有關(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。
通訊
中央控制器與故障安全 ET 200 模塊之間的安全通訊和標(biāo)準(zhǔn)通訊是通過 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(bào)文幀內(nèi)傳輸安全功能的用戶數(shù)據(jù)。 不需要使用附件硬件組件，如安全總線等。 必要的軟件或者以操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能的形式集成在硬件組件中，或者作為一個(gè)經(jīng)過認(rèn)證的軟件塊隨后裝載到 CPU 中。
操作模式
F-CPU 的安全功能包含在 CPU 和故障安全信號(hào)模塊的 F 程序中。
信號(hào)模塊通過進(jìn)行偏差分析和注入測試信號(hào)來監(jiān)視輸出和輸入信號(hào)。
CPU 通過周期性自檢、命令測試和基于邏輯和時(shí)間的程序執(zhí)行檢查功能來檢查控制器是否正常運(yùn)行。 此外，還通過部件狀況請求對 I/O 進(jìn)行檢查。
如果診斷出系統(tǒng)中的一個(gè)故障，系統(tǒng)就會(huì)被置于一個(gè)安全狀態(tài)中。
CPU 416F-2 和 CPU416F-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 CPU416F-3 PN/DP 的編程方式與其他 SIMATIC S7 系統(tǒng)相同。 用于非故障安全工廠部分的用戶程序通過人們熟悉的編程工具（如 STEP 7）來創(chuàng)建。
SIMATIC S7 Distributed Safety 選件包
在編程安全程序組件時(shí)，需要使用 STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”。 該軟件包包含創(chuàng)建一個(gè) F 程序所需的所有功能和塊。
具有安全功能的 F 程序在 F FBD 或 F LAD 中進(jìn)行連接，或使用 F 庫中的特殊功能進(jìn)行連接。 使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定裝置無關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡化了驗(yàn)收測試。 編程人員可集中精力于安全應(yīng)用的組態(tài)，無需使用附加工具。
