- 品牌/商標：西門子
- 企業類型：貿易商
- 新舊程度：全新
- 原產地：德國
Overview
- 用于構建故障安全型自動化系統，提高工程的安全需求
- 高端性能范圍內的高性能 CPU
- 滿足 IEC 61508 的 SIL 3 和 Cat. 44（EN 954-1）
- 標準和安全相關任務可通過一個 CPU 來完成
- 允許多CPU模式
- 通過分布式 I/O 設備在采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 上進行安全相關通訊
- 故障安全 I/O 模塊可通過集成接口（CPU416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通過通訊模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進行分布式連接。
- 在非安全相關的應用中，可以集中式或分布式地操作標準模塊
Area of application
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建一個故障安全自動化系統。
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。
通過使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實現了交換機功能。 它提供了可從外部接觸到的兩個 PROFINET 端口。 這意味著，除分層網絡拓撲結構之外，也可通過新型 S7-400 控制器實現總線型結構。
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）進行連接。 安全通訊通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 來執行。
Design
兩種 CPU 都具有：
- 高性能的處理器：
CPU 對每個二進制指令的執行時間可短到 0.03 μs。 - CPU 416F-2 : 5.6 MB 工作存儲器（其中，程序和數據各使用 2.8 MB）；
CPU 416F-3 PN/DP: 11.2 MB 工作存儲器（其中，程序和數據各使用 5.6 MB）；
用于執行較為重要的用戶程序部分的更快速的工作存儲器。 - 靈活擴展能力：
多 262144 點數字量和 16384 點模擬量輸入/輸出。 - MPI 多點接口：
MPI 可用來建立一個包括多 32 個站、數據傳輸速率為 12 Kbit/s 的簡單網絡。CPU 可與通訊總線和 MPI 上的站建立多 44 個連接。 - 模式選擇開關：
撥動開關設計。 - 診斷緩沖區：
后的 120 個錯誤和中斷事件出于診斷目的而保存在一個環形緩沖器中。 可以對輸入數目進行設定。 - 實時時鐘：
CPU 的診斷報警帶有日期和時間標記。 - 存儲卡：
用于擴展內置裝載存儲器。 RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零電壓下也可保存數據）。 - MPI/DP 組合接口和內置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現分布式自動化組態，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、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，可連接到一個另外的 PROFIBUS DP 主站系統。 - 帶 2 個端口（交換機）的 PROFINET 接口
- PROFINET I/O，可連接 256 個 IO 設備
- 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）進行連接。 安全通訊通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIsafe 來執行。
Functions
- 塊保護：
用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。 - 集成的 HMI 服務:
對于 HMI 設備，用戶只需指定數據源和數據目標。 這些數據將由系統自動循環傳輸。 - 集成的通訊功能：
- PG/OP 通訊
- 全局數據通訊
- S7 基本通訊
- S7 通訊
- 通過網絡更新固件
CPU 416-3 PN/DP 還有：
- 在TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)上實現開放的通訊
- 在基于組件的自動化 (CBA) 中實現分布式智能系統 (PROFINET)
- 通過集成的網絡服務器獲得附加診斷功能
可參數化的特性
使用 STEP 7 硬件組態工具，可對 S7-400（包括 CPU）的特性和響應進行參數化，例如：
- MPI 多點接口：
- 定義站的地址
- 啟動/循環響應
- 定義循環時間和通訊負荷
- 地址分配：
I/O 模塊編址 - 保持區域：
定義具有保持特性的位存儲器、計數器、定時器、數據塊和時鐘位存儲器的數量 - 過程映像、局部數據的大小
- 診斷緩存區的長度
- 保護級：
指定程序和數據的訪問權限。 - 系統診斷：
定義診斷報警的處理和范圍。 - 循環中斷：
設定周期
CPU 416F-3 PN/DP 還有：
- PROFINET 接口
- 通過 NTP 協議對時間同步進行參數化
信息和顯示功能
- 狀態和故障 LED：
LED 可指示出內部和外部故障和運行狀態，如 RUN（運行）、STOP（停止）、調試和測試功能等。 - 測試功能：
編程設備用于在程序執行過程中指示信號狀態，獨立于用戶程序修改過程變量，輸出堆棧存儲器的內容，執行各步程序，并禁用某些程序部分。 - 信息功能：
編程設備可用于獲取有關 CPU 的存儲器容量和運行模式以及工作和裝載存儲器的當前負荷的信息。
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準通訊是通過 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。 專門開發的 PROFIBUS 行規PROFIsafe 支持在標準數據報文幀內傳輸安全功能的用戶數據。 不需要使用附件硬件組件，如專用安全總線等。 必要的軟件或者以操作系統的擴展功能的形式集成在硬件組件中，或者作為一個經過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 和故障安全信號模塊的 F 程序中。
信號模塊通過進行偏差分析和注入測試信號來監視輸出和輸入信號。
CPU 通過周期性自檢、命令測試和基于邏輯和時間的程序執行檢查功能來檢查控制器是否正常運行。 此外，還通過部件狀況請求對 I/O 進行檢查。
如果診斷出系統中的一個故障，系統就會被置于一個安全狀態中。
CPU 416F-2 和 CPU416F-3 PN/DP 的運行無需使用一份 F 運行版授權。
編程
CPU 416F-2 和 CPU416F-3 PN/DP 的編程方式與其他 SIMATIC S7 系統相同。 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）來創建。
SIMATIC S7 Distributed Safety 選件包
在編程安全程序組件時，需要使用 STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”。 該軟件包包含創建一個 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 中進行連接，或使用 F 庫中的特殊功能進行連接。 使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態與編程，也因與特定裝置無關的統一表示形式而簡化了驗收測試。 編程人員可集中精力于安全應用的組態，無需使用附加工具。
Technical Specifications
6ES7 416-2FN05-0AB0 6ES7 416-3FS06-0AB0 CPU 416F-2 CPU416F-3 PN/DP 一般信息 硬件產品型號 03 01 固件型號 V5.3 V6.0 工程組態 STEP 7 V5.3 SP2 或更高版本，帶硬件更新，Distributed Safety V5.2 SP2 或更高版本 STEP7 V5.5 或更高版本/iMap V3.0 + iMap STEP7 Add-on V3.0 SP5 或更高版本 CiR - 在 RUN 模式下組態 CiR 同步時間，基本負載 100 ms 100 ms CiR 同步時間,每個 I/O 從站的時間 10 μs 10 μs；每個 I/O 字節的時間 電源電壓 24 V DC ×；電源通過系統電源提供 ×；電源通過系統電源提供 輸入電流 從背板總線 5 V DC， 1.1 A 1.5 A 從接口 5 V DC， 90 mA；在每個 DP 接口處 90 mA；在每個 DP 接口處 功耗 功耗，典型值 4.5 W 6.5 W 功耗， 5 W 7.5 W 內存 工作存儲器 5.6 Mbyte 16 Mbyte 2.8 Mbyte 8 兆字節 2.8 Mbyte 8 兆字節 X X 裝載存儲器 √；帶存儲卡(FLASH) √；帶存儲卡(FLASH) 64 Mbyte 64 Mbyte 1 Mbyte 1 Mbyte √；帶存儲器卡 (RAM) √；帶存儲器卡 (RAM) 64 Mbyte 64 Mbyte 后備 √ √ √；所有數據 √；所有數據 X X CPU 處理時間 位操作，典型 30 ns 30 ns 字操作，典型 30 ns 30 ns 定點數運算，典型 30 ns 30 ns 浮點數運算，典型 90 ns 90 ns CPU 塊 DB 10,000；編號范圍：1 到 16000 10,000；編號范圍：1 到 16000 64 kbyte 64 kbyte FB 5,000；編號范圍：0 到 7999 5,000；編號范圍：0 到 7999 64 kbyte 64 kbyte FC 5,000；編號范圍：0 到 7999 5,000；編號范圍：0 到 7999 64 kbyte 64 kbyte OB 64 kbyte 64 kbyte 嵌套深度 24 24 2 2 計數器、定時器及其保持性 S7 計數器 2 048 2 048 √ √ 0 0 2 047 2 047 Z0 ～ Z7 Z0 ～ Z7 0 0 999 999 IEC 計數器 √ √ SFB SFB 不限（只取決于 RAM 容量） 不限（只取決于 RAM 容量） S7 定時器 2 048 2 048 √ √ 0 0 2 047 2 047 無保持定時器 無保持定時器 10 ms 10 ms 9,990 s 9,990 s IEC 定時器 √ √ SFB SFB 不限（只取決于 RAM 容量） 不限（只取決于 RAM 容量） 數據區及其保持性 保持數據區域，總共 總工作存儲器和裝入存儲器（帶有備用電池） 總工作存儲器和裝入存儲器（帶有備用電池） 標志 16 KB；位存儲器地址區域大小 16 KB；位存儲器地址區域大小 √ √ MB 0 - MB 15 MB 0 - MB 15 8; (1個存儲字節) 8; (1個存儲字節) 局部數據 32 kbyte 32 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 地址區 I/O 地址區 16 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 8 kbyte 8 kbyte 8 kbyte 8 kbyte 8 kbyte 8 kbyte 過程映像 16 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 512 字節 512 字節 512 字節 512 字節 244 字節 244 字節 √ √ 子過程映像 15 15 數字量通道 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 模擬量通道 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 硬件配置 擴展設備， 21 21 多CPU運行 √；多 4 個 CPU（帶 UR1 或 UR2） √；多 4 個 CPU（帶 UR1 或 UR2） 接口模塊 6 6 6 6 4; IM 463-2 4; IM 463-2 DP 主站的數量 2 1 4 4 10；CP 443-5 擴展 10；CP 443-5 擴展 ×；IM 467 不適用于 CP 443-5 Ext.及 CP443-1 EX4x、EX20、GX20（PNIO 模式） ×；IM 467 不適用于 CP 443-5 Ext.及 CP443-1 EX4x、EX20、GX20（PNIO 模式） 0 1; IF 964-DP 6 6 IO 控制器的數量 0 1 4；不與 CP443-1 EX40 及 CP443-1 EX 41/EX20/GX20 混合操作，中央控制器中多為 4 個 4；不與 CP443-1 EX40 及 CP443-1 EX 41/EX20/GX20 混合操作，中央控制器中多為 4 個 可運行的 FM 和 CP 數量（推薦） 受插槽數和接口數的限制 受插槽數或接口數的限制 CP 440：受插槽數限制；CP 441：受連接數限制 CP 440：受插槽數限制；CP 441：受插槽數和接口數的限制 14；其中多有 10 個 CP 或 IM 作為 DP 主站，多有 4 個 PN 控制器 14；總共 10 個 CP 作為 DP 主站和 PN 控制器，其中多 10 個 IM 或 CP 作為 DP 主站，多 4 個 CP 作為 PN 控制器 時間 時鐘 √ √ √ √ 1 ms 1 ms 1.7s；掉電 1.7s；掉電 8.6s；通電 8.6s；通電 運行小時計數器 16 16 0 到 15 0 到 15 SFC 2, 3 和 4：0 至 32767 小時 SFC 101：0 - 2^31 - 1 小時 SFC 2, 3 和 4：0 至 32767 小時 SFC 101：0 - 2^31 - 1 小時 1 小時 1 小時 √ √ 時鐘同步 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ X；通過 CP √；作為客戶端 X √ 數字量輸出 集成通道 (DO) 0 0 模擬量輸入 集成通道(AI) 0 0 接口 USB 接口數量 0 0 第 1 個接口 接口類型 集成 集成 物理 RS 485 / PROFIBUS + MPI RS 485 / PROFIBUS + MPI 隔離 √ √ 接口電源 (15-30 VDC)， 150 mA 150 mA 連接源數量 MPI:44, DP: 32 MPI:44, DP: 32 功能性 √ √ √ √ √ √ MPI 44；如線路使用診斷中繼器，則線路的連接資源數減 1 44；如線路使用診斷中繼器，則線路的連接資源數減 1 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 12 Mbit/s DP 主站 32；如線路使用診斷中繼器，則線路的連接資源數減 1 32；如線路使用診斷中繼器，則線路的連接資源數減 1 √ √ X X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 12 Mbit/s 32 32 2 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 244 字節 244 字節 244 字節 244 字節 244 字節 244 字節 244 244 128 字節 128 字節 DP 從站 32 32 √；帶有有源接口 √；帶有有源接口 √；帶有有源接口 √；帶有有源接口 X X X X √ √ √ √ √ √ X X X X 12 Mbit/s 12 Mbit/s X X 244 字節 244 字節 244 字節 244 字節 32；虛擬槽 32；虛擬槽 32 字節 32 字節 32 字節 32 字節 第 2 個接口 接口類型 集成 PROFINET 物理 RS 485 / PROFIBUS 以太網 RJ45 隔離 √ √ 集成交換機 √ 端口數 2 接口電源 (15-30 VDC)， 150 mA 自動檢測傳輸速率 √；自動檢測 自動協商 √ 自動交叉 √ 介質冗余 √ 200 ms 50 運行時更改 IP 地址，支持 √； 按上位 IO 控制器進行分配，或通過 SFB104 "IP_CONF" 按用戶程序進行分配 連接源數量 32 96 功能性 √ X √ X √ √ √ X DP 主站 32 √ X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 125 8 kbyte 8 kbyte 244 字節 244 字節 244 字節 244 128 字節 DP 從站 32 https://support.automation.siemens.com/WW/view/de/113652 12 Mbit/s 244 字節 244 字節 32 32 字節 32 字節 PROFINET IO 控制器 √ √ √ √；僅帶 IRT 和高性能選件 √ 100 Mbit/s 256 256 256 256 61 64 64 √ √ 32 √ 8 √ 8；每條線路 8 次 SFC 12 "D_ACT_DP" 平行調用。運行期間（通信對方端口）可進行多 32 個 IO 設備更換。 √ 250 μs, 500 μs, 1 ms, 2 ms, 4 ms，另外帶有高性能 IRT：250 μs - 4 ms, in 125 μs 幀 250 μs - 512 ms；小值取決于預設的 PROFINET I/O 通信共享、I/O 設備數以及組態的用戶數據數，參見 PROFINET 系統說明 8 kbyte 8 kbyte 1,024 字節 PROFINET IO 設備 √ √ √ X √ √ √ √ 2 1 440 字節；每個帶有共享設備的 IO 控制器 1 440 字節；每個帶有共享設備的 IO 控制器 64 1,024 字節 開放式 IE 通信 √ 94 0, 20, 21, 25, 80, 102, 135, 161, 34962, 34963, 34964, 65532, 65533, 65534, 65535 √ 第 3 接口 接口類型 可插撥的接口模塊 (IF) 插入式接口模塊 IF 964-DP (MLFB:6ES7964-2AA04-0AB0) 物理 RS 485 / PROFIBUS 隔離 √ 接口電源 (15-30 VDC)， 150 mA 自動檢測傳輸速率 X 連接源數量 32 功能性 X √ √ DP 主站 32 √ X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 125 8 kbyte 8 kbyte 244 字節 244 字節 244 字節 244 128 字節 DP 從站 32 √ √；帶有有源接口 X X √ √ √ X X https://support.automation.siemens.com/WW/view/de/113652 12 Mbit/s X 244 字節 244 字節 32；虛擬槽 32 字節 32 字節 等時同步模式 同步操作（一直同步至端子） √；僅 PROFIBUS √；通過 PROFIBUS DP 或 PROFINET 接口 同步模式下 DP 主站的數量 2 2 每個等時從站的用戶數據， 244 字節 244 字節 等距離 √ √ 短時鐘脈沖 1ms；不使用 SFC 126、127 時 0.5ms 1ms；不使用 SFC 126、127 時 0.5ms 循環 32 ms 32 ms 通信功能 編程器/OP 通信 √ √ 63 95 63；使用 alarm_S 和 alarm_D 時 95；使用 Alarm_S/SQ 和 Alarm_D/DQ 時 數據記錄路由 √ √ 全局數據通信 √ √ 16 16 32 32 54 字節 54 字節 1；可變 1；可變 S7 基本通信 √ √ 76 字節 76 字節 1；可變 1；可變 S7 通信 √ √ √ √ √ √ 64 kbyte 64 kbyte 462 字節；1 個變量 462 字節；1 個變量 S5 可兼容通信 √；通過 FC AG_SEND 和 AG_RECV，通過多 10 個 CP 443-1 或 443-5 √；通過 FC AG_SEND 和 AG_RECV，通過多 10 個 CP 443-1 或 443-5 8 kbyte 8 kbyte 240 字節 240 字節 64/64 64/64 標準通信(FMS) √；通過 CP 和可加載的功能塊 √；通過 CP 和可加載的功能塊 開放式 IE 通信 √；通過內置的 PROFINET 接口以及可加載的功能塊 94 32 kbyte √ 通過 CP 443-1 和可調用的 FB √；通過集成 PROFINET 接口或 CP 443-1 和可調用的 FB 94 1452 字節，通過 CP 443-1 Adv. 32 KB；1452 字節，通過 CP 443-1 Adv. √；通過內置的 PROFINET 接口以及可加載的功能塊 94 1,472 字節 Web 服務器 X √ 5 √ PROFINET CBA（在設定點通信負載） 20 % 32 150 6 000 65,000 字節 65,000 字節 1 000 16,000 字節 2,000 字節 200 ms；取決于預設的通訊負荷、互連數目和使用的數據長度 500 500 16,000 字節 16,000 字節 2,000 字節 1ms；取決于預設的通信負荷、互連數目和使用的數據長度 300 300 4,800 字節 4,800 字節 450 字節 2x PN OPC/1x iMap 500 ms 1 500 48,000 字節 √；多可連接 32 個 PROFIBUS 從站 240 字節，由從站決定 連接數量 64 96 S7 報文功能 報文功能可以登錄站的數量，多 63；多 63 個帶有 ALARM_S 和 ALARM_D (OP)；多 12 個帶有 ALARM_8 和 ALARM_P（如 WinCC） 95；多 95 個，帶 Alarm_S/SQ 和 Alarm_D/DQ (OP)；多 8 個，帶報警、Alarm_8、Alarm_8P、通知和 Notify_8（如 WinCC） 與符號相關的報文 √ √ SCAN 程序 √ √ 報文數量 1 024 1 024 與塊相關的報文 √ √ 過程診斷報文 √ √ 可同時激活的 Alarm-S 塊，多 1 000；同時激活 alarm_S/SQ 塊或 alarm_D/DQ 塊 1 000；同時激活 alarm_S/SQ 塊或 alarm_D/DQ 塊 8 個報警功能塊 √ √ 4 000 4 000 600 600 過程控制報文 √ √ 調試功能 狀態/控制 √；多達 16 個變量表 √；多達 16 個變量表 I/O、存儲位、數據庫、分布式 I/O、定時器、計數器 I/O、存儲位、數據庫、分布式 I/O、定時器、計數器 70；狀態/控制 70；狀態/控制 強制 √ √ 輸入、輸出、位存儲器、外設輸入，外設輸出 輸入/輸出、位存儲器、分布式 I/O 512 512 狀態塊 √；多 2 個，同時 √；多 16 個，同時 單步運行 √ √ 斷點數量 4 16 診斷緩沖區 √ √ 3 200 3 200 √ √ 120 120 組態 編程 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 見“指令表” 見“指令表” 7 7 專門知識保護 √ √ √；帶有 S7 塊加密功能 外形尺寸 寬 25 mm 50 mm 高度 290 mm 290 mm 深 219 mm 219 mm 所需插槽 1 2 重量 重量，約 0.7 kg 900 g
