概述

• 用于構建故障安全型自動化系統(tǒng)，提高工廠的安全性

• 滿足中等規(guī)模要求中有較高要求的CPU

• 可應用在對程序和處理速度又額外要求的應用中．

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

• 通過一個 CPU 即可勝任標準任務和安全任務

• CPU 414F-3 PN/DP 中的集成 PROFINET 功能

• 允許多處理器模式

• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 與分布式 I/O 設備進行安全通信

• 故障安全 I/O 模塊可通過集成接口（帶 CPU 416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通過通信模塊（CP 443-5 Extended 和 CP 443-1 Adv.）進行分布式連接

• 標準模塊的集中式和分布式使用，可滿足非故障安全的應用

應用

CPU 414F-3 PN/DP 是一款可滿足中等性能范圍中有較高要求的 CPU。他們可以滿足對程序容量和處理速度有較高要求的應用．故障安全型自動化系統(tǒng)設計，可提高工廠的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能夠作為主站或從站直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。

可通過 IF 964-DP 接口模塊連接一個附加的 DP 主站系統(tǒng)。

對于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交換機功能允許外部訪問兩個 PROFINET 端口。除分層網(wǎng)絡拓撲結構之外，還可以在新型 S7-400 控制器中創(chuàng)建總線形結構。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

設計

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能強大的處理器：
  CPU 執(zhí)行每條二進制指令時間僅為 0.045 μs。

• 4 MB RAM（其中程序和數(shù)據(jù)各使用 2 MB）；
  用于執(zhí)行用戶程序的快速 RAM。

• 靈活擴展：
  多達 131072 點數(shù)字量和 81932 點模擬量輸入/輸出。

• MPI 多點接口：
  通過 MPI，可在高達 12 Mbit/s 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。 CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立最多 32 個連接。

• 模式選擇開關：
  撥動開關設計。

• 診斷緩沖區(qū)：
  最后的故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進行診斷?？梢詫斎霐?shù)目進行設定。

• 實時時鐘：
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面。

• 存儲卡：
  用于對集成的裝載存儲器進行擴展。存儲在裝載存儲器中的信息包括 S7-400 參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要 2 倍的存儲空間。其結果是：
  

• 內(nèi)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。可使用 RAM 和 FEPROM 卡。

• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  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。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
  混合組態(tài)：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50170規(guī)范。

• 附加模塊插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板進行連接到一個附加的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。

• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）：
  

• PROFINET I/O，可連接 256 個 IO 設備

• PROFINET CBA（基于組件的自動化）

功能

• 塊保護：
  通過密碼保護用戶程序，未經(jīng)無法訪問。

• 集成 HMI 服務:
  對于 HMI 設備，用戶只需數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標。數(shù)據(jù)將由程序自動循環(huán)傳輸。

• 集成通信功能：

• 編程器/OP 通信

• 全局數(shù)據(jù)通信

• S7 基本通信

• S7 通信

• 通過網(wǎng)絡更新固件

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

• 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 服務器獲得附加診斷功能

可參數(shù)化的特性

可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”對 S7-400（包括 CPU）的性能和響應進行編程，如：

• MPI 多點接口：

• 定義站地址。

• 啟動/循環(huán)行為。

• 定義循環(huán)時間和通信負荷。

• 地址分配：
  I/O 模塊的編址。

• 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。

• 保護等級：
  定義程序和數(shù)據(jù)訪問。

• 系統(tǒng)診斷：
  定義診斷報文的處理及范圍。

• 循環(huán)中斷：
  設定周期。

• PROFINET 接口

• 通過 NTP 協(xié)議對時間同步進行參數(shù)化

顯示功能與信息功能

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

• 測試功能：
  可使用編程設備顯示程序執(zhí)行中的信號狀態(tài)，不考慮用戶程序而修改過程變量，輸出堆棧存儲器的內(nèi)容，運行各個程序步驟，并禁用程序組件。

• 信息功能：
  用戶可獲取有關 CPU 的存儲器容量和運行模式以及 RAM 和裝載存儲器的當前利用率方面的信息。

通信

控制器與故障安全 ET 200 模塊之間的安全通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通過特別開發(fā)的 PROFIBUS profile PROFIsafe，可以在標準數(shù)據(jù)報文中傳輸帶有安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件（例如專用安全總線）。必要的軟件已經(jīng)或者作為擴展集成在硬件組件之中，或者作為認證軟件塊重載至CPU內(nèi)。

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實現(xiàn)輸出和輸入信號的監(jiān)控。

借助周期性自檢、指令檢測、程序邏輯檢測和程序順序流檢測等方法，CPU可以檢測控制器是否工作正常。此外，通過“活躍標志（sign-of-life）”請求，還可以對I/O進行檢測。

若判定系統(tǒng)中存在故障，則將該系統(tǒng)切換至安全狀態(tài)。

CPU 414F-3 PN/DP 的運行不需要 F 運行版。

編程

CPU 414F-3 PN/DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同． 使用現(xiàn)場實證過的編程工具，例如STEP 7，創(chuàng)建用于非故障安全工廠區(qū)段的用戶程序。

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。

具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式進行連接，或利用 F 功能庫中的特殊功能數(shù)據(jù)塊進行連接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系統(tǒng)的統(tǒng)一表示，因而簡化系統(tǒng)的組態(tài)和編程以及驗收測試。無需借助額外的功具，程序員就可以專注于編制安全相關的應用程序。

技術規(guī)范