西门子CPU414F,中央控制主机CPU414F

• 用于构建故障安全型自动化系统，提高工程的安全需求
• 满足中等规模要求中有较高要求的CPU
• 可应用在对程序和处理速度又额外要求的应用中．
• 满足 IEC 61508 的 SIL 3 和 Cat. 4（EN 954-1）
• 标准和安全相关任务可通过一个 CPU 来完成
• CPU 414F-3 PN/DP 中的集成 PROFINET 功能
• 允许多CPU模式
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 与分布式 I/O 设备进行安全通信
• 故障安全 I/O 模块可通过集成接口（带 CPU 416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通过通信模块（CP 443-5 Extended 和 CP 443-1 Adv.）进行分布式连接
• 标准模块的集中式和分布式使用，可满足非故障安全的应用

CPU 414-3 PN/DP 装配有：

• 功能强大的处理器：
  CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.045 µs。
• 4 MB RAM (其中，程序和数据各使用 2 MB);
  快速 RAM 用于执行部分用户程序
• 灵活扩展：
  最高 131072 个数字量以及 81932 个模拟量输入/输出。
• MPI多点接口：
  通过 MPI，可将最多 32 个站连成简单网络，数据传输速率高达 12 Mbit/s。CPU 可与通讯总线（C 总线）和 MPI 的站之间建立最多 32 个连接。
• 模式选择开关：
  波动开关设计。
• 诊断缓冲区：
  最后的故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中，用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
• 实时时钟：
  日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
• 存储卡：
  用于扩展内置的装载存储器。存储在装载存储器中的信息包括S7-400参数数据以及程序，因此需要2倍的存储空间。其结果是：
  • 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。可使用 RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/DP 接口：
  通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
  组合式配置：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作为PROFIBUS主站符合EN 50 170规范。
• 附加模块插槽：
  可用IF 964-DP 接口子模板进行连接到一个附加的PROFIBUS DP主站系统。
• PROFINET 接口，带 2 个端口（交换机）：
  • PROFINET I/O，可连接 256 个 IO 设备
  • PROFINET CBA（基于组件的自动化）

• 块保护：
  用户程序使用密码保护，可防止非法访问。
• 集成的 HMI 服务:
  对于 HMI 设备，用户只需指定数据源和数据目标。数据将由程序自动循环传输。
• 集成的通讯功能：
  • 编程器/OP 通讯
  • 全局数据通讯
  • S7 基本通讯
  • S7 通讯
• 通过网络更新固件
• 通过 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006)进行开放式通讯
• 在基于组件的自动化中实现分布式智能系统(PROFINET)
• 通过集成的网络服务器获得附加诊断功能

可参数化的特性

可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”对 S7-400（包括 CPU）的性能和响应进行编程，如：

• MPI多点接口：
  • 定义站的地址
  • 启动/循环行为。
  • 定义最大循环时间和通讯负荷。
• 地址分配：
  I/O 模块的编址。
• 保持区域：
  定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟存储器的数量
• 过程映像，局部数据的大小
• 诊断缓存区的长度
• 保护级：
  定义程序和数据访问授权。
• 系统诊断：
  定义诊断报文的处理及范围。
• 循环中断：
  设定周期。
• PROFINET 接口
• 通过 NTP 协议对时间同步进行参数化

显示功能与信息功能

• 状态和故障指示灯：
  LED 可指示出内部和外部故障和运行状态，如 RUN（运行）、STOP（停止）、调试和测试功能等。
• 测试功能：
  可使用编程设备显示程序执行中的信号状态，不考虑用户程序而修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，运行各个程序步骤，并禁用程序组件。
• 信息功能：
  用户可获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及 RAM 和装载存储器的当前利用率方面的信息。

通讯

中央控制器与故障安全 ET 200 模块之间的安全通讯和标准通讯是通过 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通过特别开发的PROFIsafe，可以在标准数据报文中传输带有安全功能的用户数据。无需其它硬件组件（例如专用安全总线）。必要的软件已经或者作为扩展集成在硬件组件之中，或者作为认证软件块重载至CPU内。

运行模式

F CPU的安全功能包含在CPU的F程序中以及包含在故障安全信号模块中。

信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术实现输出和输入信号的监控。

借助周期性自检、指令检测、程序逻辑检测和程序顺序流检测等方法，CPU可以检测控制器是否工作正常。此外，通过“活跃标志（sign-of-life）”请求，还可以对I/O进行检测。

若判定系统中存在故障，则将该系统切换至安全状态。

CPU 414F-3 PN/DP 的运行不需要 F 运行版授权。

编程

CPU 414F-3 PN/DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同．使用现场实证过的编程工具，例如STEP 7，创建用于非故障安全工厂区段的用户程序。

SIMATIC S7 分布式安全选件包

编制安全程序组件时需要 "SIMATIC S7 Distributed Safety" STEP 7 选件包。该软件包含有创建F程序所需要的全部功能和块。

具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式进行连接，或利用 F 功能库中的特殊功能数据块进行连接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系统的统一表示，因而简化系统的组态和编程以及验收测试。无需借助额外的功具，程序员就可以完全专注于编制安全相关的应用程序。