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S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 等級需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508
• 等級 1 to 4 to EN 954-1

運行模式

CPU的F程序和故障安全信號模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差異分析和測試信號，信號模板可以監(jiān)視輸出和輸入信號。

CPU通過常規(guī)的自檢、監(jiān)測和邏輯命令以及程序定時檢測，檢查運行的正確性。 此外，通過申請信號進(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)。

F 運行版授權(quán)

CPU 417-4H必須裝在F運行授權(quán)才能運行S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 系統(tǒng)需要 1 個授權(quán)。

編程

S7-400F/FH 的編程方法同其他 SIMATIC S7 編程方法相同。 通過諸如STEP 7編程工具編寫非故障安全用戶程序。

S7 F 系統(tǒng)選件包

"S7 F Systems" 軟件包用來編寫故障安全程序。 軟件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系統(tǒng)運行必須將下列軟件包裝載到PG或PC：

• STEP 7 V5.1 以上
• CFC V5.23 或新版本
• S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本
• S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的選件)

特殊功能塊通過CFC從F庫中進(jìn)行調(diào)用，并為包含安全功能的F程序互連。

• 基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
• 用于在具有增安要求的工廠中建立故障安全型自動化系統(tǒng)
• 安全等級可達(dá) SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 分布式故障安全 I/O 模塊可通過集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 進(jìn)行連接
• 也可以集中式連接 ET200M 故障安全型 I/O 模塊
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可集中式和分布式使用，滿足非安全應(yīng)用

CPU 運行需要 SIMATIC 微存儲卡(MMC)。

CPU 315F-2 DP支持建立一個故障安全自動化系統(tǒng)，以滿足不斷增長的安全需要，特別適用于生產(chǎn)工程。

包括故障安全I(xiàn)/O模塊的分布式I/O站可以通過內(nèi)置的 PROFIBUS DP 接口連接。ET 200M故障安全型I/O模塊可以滿足安全相關(guān)的應(yīng)用。

F CPU與故障安全I(xiàn)/O模塊之間的安全相關(guān)通訊通過PROFIsafe實現(xiàn)。

CPU 315F-2 DP 具有以下特點：

• 微處理器；
  處理器處理一條二進(jìn)制指令的時間為 50 ns；處理每個浮點運算的時間為 0.45 μs。
• 存儲器：
  384 KB 高速 RAM，用于安全型程序段和標(biāo)準(zhǔn)程序段；如果執(zhí)行安全型程序段，則必須考慮增加的存儲器空間要求（5 倍以上）。 在 384 KB RAM 中，128KB 數(shù)據(jù)存儲器可用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。SIMATIC 微型存儲卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲器，還允許將項目（包括符號和注釋）存儲在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力：
  多可以多達(dá) 32 個模塊，（4 層配置）
• MPI 多點接口：
  集成 MPI 接口多可以同時建立與 S7-300/400 或編程器、PC、操作員面板的 16 路連接。在這些連接中，始終分別為 編程器和操作員面板各保留一個連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，MPI 可以用來建立多 16 個 CPU 組成的簡單網(wǎng)絡(luò)。
• PROFIBUS DP 接口： 
  帶有 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 315F-2 DP 可以用來建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)。 從用戶的角度，以處理集中式 I/O 的相同方式（相同的組態(tài)、編址和編程）處理分布式 I/O。
  通過集成式 PROFIBUS DP 接口，可以連接帶有故障安全 I/O 模塊的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模塊還可以安裝在安全型中央組態(tài)中。 
  基于 PROFIsafe 行規(guī)執(zhí)行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模塊之間的安全通信。

• 密碼保護(hù)；
  通過密碼，可保護(hù)用戶程序免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。
• 診斷緩沖區(qū)；
  后 500 個出錯和中斷事件保存在緩沖區(qū)中，供診斷用。
• 免維護(hù)數(shù)據(jù)備份；
  如果發(fā)生斷電，則可通過 CPU 將所有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動寫入 SIMATIC 微型存儲卡中，且將在再次通電時保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及 CPU 的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI 多點接口；
  確定站地址
• 重啟動/循環(huán)時間特性；
  大循環(huán)時間以及負(fù)載限制，以及自檢測功能
• 時鐘位存儲器；
  設(shè)定地址
• 保護(hù)等級；
  設(shè)置訪問程序和數(shù)據(jù)的權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報警的處理和范圍
• 監(jiān)視器中斷；
  設(shè)定周期時間
• 時鐘中斷；
  設(shè)定起始日期、起始時間和間隔周期。
• PROFIBUS DP 主站/從站接口；
  用戶自定義的地址分配，用于分布式 I/O

信息和顯示功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  LED 指示硬件、編程、時間或 I/O 故障以及操作狀態(tài)（如 RUN、STOP 和啟動）。
• 測試功能；
  使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  通過編程器以文本形式為用戶提供存儲能力信息、CPU 的運行模式，以及主存儲器和裝載存儲器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。

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（僅器）
• 路由
• 數(shù)據(jù)記錄路由

通信

通過 PROFIBUS DP 執(zhí)行中央控制器與分布式站之間的安全型通信和標(biāo)準(zhǔn)通信。 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。

系統(tǒng)功能

CPU 為診斷、參數(shù)設(shè)置、同步、報警、時間測量等提供了多種系統(tǒng)功能。
更多詳情，參見手冊。

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)。

操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 運行版授權(quán)。

編程

CPU 315F-2 DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同。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。

具有安全功能的 F 程序以 F-FBD 或 F-LAD 方式進(jìn)行創(chuàng)建，或利用 F 庫中的特殊功能塊進(jìn)行創(chuàng)建。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。無須使用其它工具，程序員就可以對安全型應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)。

• 9 種標(biāo)準(zhǔn) CPU（CPU 412-1、CPU 412-2、CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP、CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP、CPU 417-4）
• 3 個 CPU，適用于惡劣的環(huán)境條件
• 具有不同的性能等級，滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

不同性能范圍的標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

• CPU 412-1 和 CPU 412-2:
  用于中等性能范圍的小型設(shè)備。
• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有對編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設(shè)備。
• CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
  滿足高端性能要求。
• CPU 417-4 DP:
  滿足高端的性能要求。

CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特點:

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 對每個二進(jìn)制指令的執(zhí)行時間可短到 0.75 μs。
• CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 144 KB); 
  CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 256 KB); 
  快速 RAM 用于執(zhí)行部分用戶程序
• 靈活擴(kuò)展：
  高 65536 個數(shù)字量以及 4096 個模擬量輸入/輸出。
• MPI多點接口：
  通過 MPI，可將多 32 個站連成簡單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之間建立多 16 個連接。
• 模式選擇開關(guān)：
  波動開關(guān)設(shè)計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的120個故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進(jìn)行診斷?？梢詫斎霐?shù)目進(jìn)行設(shè)定。
• 實時時鐘：
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置的裝載存儲器。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(jié)果是：
  • 內(nèi)置裝載存儲器的容量顯著提高，因此，基本上不需要存儲器卡。

CPU 412-2 還具有：

• 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).
• 組合式配置：
  SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50 170規(guī)范。

標(biāo)準(zhǔn) CPU

• 用于 SIMATIC S7-1500 的標(biāo)準(zhǔn) CPU：
  CPU 1511-1 PN、CPU 1513-1 PN、CPU 1515-2 PN、CPU 1516-3 PN/DP、CPU 1517-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP
• 用于 SIMATIC S7-1500 的故障安全 CPU：
  CPU 1511F-1 PN、CPU 1513F-1 PN、CPU 1515F-2 PN、CPU 1516F-3 PN/DP、CPU 1517F-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP

• 具有不同的性能等級，滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域
• 

  標(biāo)準(zhǔn) CPU

  功能	CPU 1511-1 PN	CPU 1513-1 PN	CPU 1515-2 PN	CPU 1516-3 PN/DP	CPU 1517-3 PN/DP	CPU 1518-4 PN/DP
  程序用工作存儲器，集成	150 KB	300 KB	500 KB	1 MB	2 MB	4 MB
  數(shù)據(jù)用工作存儲器，集成	1 MB	1.5 MB	3 MB	5 MB	8 MB	20 MB
  裝載存儲器	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入
  顯示屏對角尺寸	3.45 cm	3.45 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm
  命令執(zhí)行時間
  位運算	0.06 μs	0.04 μs	0.03 μs	0.01 μs	0.002 μs	0.001 μs
  字運算	0.072 μs	0.048 μs	0.036 μs	0.012 μs	0.003 μs	0.002 μs
  定點運算	0.096 μs	0.064 μs	0.048 μs	0.016 μs	0.003 μs	0.002 μs
  浮點運算	0.384 μs	0.256 μs	0.192 μs	0.064 μs	0.012 μs	0.006 μs
  位存儲器、定時器、計數(shù)器
  S7 計數(shù)器/定時器	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048
  IEC 計數(shù)器	無限制（僅受工作存儲器限制）
  IEC 定時器	無限制（僅受工作存儲器限制）
  位存儲器	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB
  I/O 地址范圍
  輸入	32 kB；（所有輸入都在過程映像中）
  輸出	32 kB；（所有輸入都在過程映像中）
  運動
  軸數(shù)	多 6 臺	多 6 臺	多 30 臺	多 30 臺	多 96 臺	多 128 臺
  通信
  PtP	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）
  PROFINET	√（通過 CM）	√（通過 CM）	1x PN（并通過 CM）	1x PN（并通過 CM）	1x PN（并通過 CM）	2 x PN（并通過 CM）
  PROFINET IO IRT	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT（2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT（2 端口交換機(jī)）
  PROFIBUS	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	1 x DP（并通過 CM）	1 x DP（并通過 CM）	1 x DP（并通過 CM）
  Web 器	√	√	√	√	√	√

  
  

S7-200系列 PLC的數(shù)據(jù)存儲器尋址

在S7-200PLC中所處理數(shù)據(jù)有三種，即常數(shù)、數(shù)據(jù)存貯器中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對象中的數(shù)據(jù)。

1．常數(shù)及類型

    在S7-200的指令中可以使用字節(jié)、字、雙字類型的常數(shù)，常數(shù)的類型可指定為十進(jìn)制、

十六進(jìn)制（6#7AB4）、二進(jìn)制（2#10001100）或ASCII字符（‘SIMATIC’）。PLC不支持?jǐn)?shù)據(jù)類型的處理和檢查，因此在有些指令隱含規(guī)定字符類型的條件下，必須注意輸入數(shù)據(jù)的格式。

2．?dāng)?shù)據(jù)存貯器的尋址

（1）數(shù)據(jù)地址的一般格式  數(shù)據(jù)地址一般由二個部分組成，格式為：Aal.a2。其中：A區(qū)域代碼（I，Q，M，SM，V），al字節(jié)首址，a2位地址（0~7）。例如I10.1表示該數(shù)據(jù)在I存儲區(qū)10號地址的第1位。

（2）數(shù)據(jù)類型符的使用  在使用以字節(jié)、字或雙字類型的數(shù)據(jù)時，除非所用指令已隱含有規(guī)定的類型外，一般都應(yīng)使用數(shù)據(jù)類型符來指明所取數(shù)據(jù)的類型。數(shù)據(jù)類型符共有三個，即B（字節(jié)），W（字）和D（雙字），它的位置應(yīng)緊跟在數(shù)據(jù)區(qū)域地址符后面。例如對變量存貯器有VBl00、VW100、VDl00。同一個地址，在使用不同的數(shù)據(jù)類型后，所取出數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存量是不同的。

3．?dāng)?shù)據(jù)對象的尋址

數(shù)據(jù)對象的地址基本格式為：An，其中A為該數(shù)據(jù)對象所在的區(qū)域地址。A共有6種：T（定時器），C（計數(shù)器），HC（高速計數(shù)器），AC（累加器），AIW（模擬量輸入），AQW（模擬量輸出）。

• 用于簡單、方便地連接傳感器和執(zhí)行器
• 當(dāng)更換模塊時可保留接線
• 更換模塊時通過編碼避免發(fā)生模塊類型錯誤

SIMATIC S7 I/O 模塊與傳感器/執(zhí)行器之間的接線是關(guān)系成本高低、配置、控制柜加工、購置和維修方便性的關(guān)鍵因素。

通過 SIMATIC TOP connect 系統(tǒng)電纜連接技術(shù)，可簡便而快速地建立 SIMATIC S7-300/400 的可靠連接。

使用 TIA Selection Tool，只需點擊鼠標(biāo)，即可組態(tài)從 SIMATIC S7 模塊到 I/O 的連接。程序會自動檢查合理性，并生成所選連接組件的部件列表，隨后就可以在西門子工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)上商城中進(jìn)行訂購。

兩種布線形式可用于十分廣泛的控制柜設(shè)計：

模塊化連接

單獨插入每個組件。

該系統(tǒng)包括：

• 前連接器模塊
• 連接電纜
• 連接模塊，分為以下三種：基本模塊、信號模塊、功能模塊。

從而可以幾乎排除連接錯誤，并將安裝費用降到低。可系統(tǒng)性地連接 SIMATIC 系統(tǒng)。電纜按米銷售，并且電纜經(jīng)過預(yù)組裝或者可方便地進(jìn)行組裝，從而顯著降低連接電纜的組裝開銷。

完全模塊化連接設(shè)計（以 16 通道為例）

柔性連接

包括：

• 前連接器采用螺釘式或壓接式觸點
• 單芯前連接器
• 單芯線符合 UL/CSA 標(biāo)準(zhǔn)。

藍(lán)色單芯線上有編號，分別連接到控制柜內(nèi)的各個元件上。單芯線上的編號與前連接器的針腳編號對應(yīng)。

與常規(guī)單一布線方式相比，組裝成本節(jié)約 50%，因為固定各個線芯時，已在接頭上對它們進(jìn)行過檢查。

因此，無需對每個模塊多達(dá)兩倍的 46 個線芯進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)組裝。

SIMODRIVE 611-西門子伺服驅(qū)動器