- 品牌/商标：西门子
- 企业类型：贸易商
- 新旧程度：全新
- 原产地：德国
Overview
- 用于构建故障安全型自动化系统，提高工程的安全需求
- 高端性能范围内的高性能 CPU
- 满足 IEC 61508 的 SIL 3 和 Cat. 44（EN 954-1）
- 标准和安全相关任务可通过一个 CPU 来完成
- 允许多CPU模式
- 通过分布式 I/O 设备在采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 上进行安全相关通讯
- 故障安全 I/O 模块可通过集成接口（CPU416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通过通讯模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行分布式连接。
- 在非安全相关的应用中，可以集中式或分布式地操作标准模块
Area of application
CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用这些 CPU，可为具有较高安全要求的工厂构建一个故障安全自动化系统。
通过 CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作为一个主站或从站，直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。
在通过 IF 964-DP 接口模块连接 CPU 416F-3 PN/DP 的情况下，可以连接另外一个 DP 主站系统。
通过使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口实现了交换机功能。 它提供了可从外部接触到的两个 PROFINET 端口。 这意味着，除分层网络拓扑结构之外，也可通过新型 S7-400 控制器实现总线型结构。
注：
只能使用 6ES7 964-2AA04-0AB0 接口模块。
故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通讯模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。 安全通讯通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 来执行。
Design
两种 CPU 都具有：
- 高性能的处理器：
CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.03 μs。 - CPU 416F-2 : 5.6 MB 工作存储器（其中，程序和数据各使用 2.8 MB）；
CPU 416F-3 PN/DP: 11.2 MB 工作存储器（其中，程序和数据各使用 5.6 MB）；
用于执行较为重要的用户程序部分的更快速的工作存储器。 - 灵活扩展能力：
多 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。 - MPI 多点接口：
MPI 可用来建立一个包括多 32 个站、数据传输速率为 12 Kbit/s 的简单网络。CPU 可与通讯总线和 MPI 上的站建立多 44 个连接。 - 模式选择开关：
拨动开关设计。 - 诊断缓冲区：
后的 120 个错误和中断事件出于诊断目的而保存在一个环形缓冲器中。 可以对输入数目进行设定。 - 实时时钟：
CPU 的诊断报警带有日期和时间标记。 - 存储卡：
用于扩展内置装载存储器。 RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零电压下也可保存数据）。 - MPI/DP 组合接口和内置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
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。 从用户的角度来看，分布式 I/O 的处理与集中式 I/O 的处理是相同的（相同的组态、寻址和编程）。
混合安装： SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。
CPU 416F-3 PN/DP 还具有：
- 子模块接口：
使用 IF 964-DP 接口模块，可连接到一个另外的 PROFIBUS DP 主站系统。 - 带 2 个端口（交换机）的 PROFINET 接口
- PROFINET I/O，可连接 256 个 IO 设备
- PROFINET CBA
故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通讯模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。 安全通讯通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIsafe 来执行。
Functions
- 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。 这些数据将由系统自动循环传输。 - 集成的通讯功能：
- PG/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
CPU 416-3 PN/DP 还有：
- 在TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)上实现开放的通讯
- 在基于组件的自动化 (CBA) 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
使用 STEP 7 硬件组态工具，可对 S7-400（包括 CPU）的特性和响应进行参数化，例如：
- MPI 多点接口：
- 定义站的地址
- 启动/循环响应
- 定义循环时间和通讯负荷
- 地址分配：
I/O 模块编址 - 保持区域：
定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟位存储器的数量 - 过程映像、局部数据的大小
- 诊断缓存区的长度
- 保护级：
指定程序和数据的访问权限。 - 系统诊断：
定义诊断报警的处理和范围。 - 循环中断：
设定周期
CPU 416F-3 PN/DP 还有：
- PROFINET 接口
- 通过 NTP 协议对时间同步进行参数化
信息和显示功能
- 状态和故障 LED：
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：
编程设备用于在程序执行过程中指示信号状态，独立于用户程序修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，执行各步程序，并禁用某些程序部分。 - 信息功能：
编程设备可用于获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及工作和装载存储器的当前负荷的信息。
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。 专门开发的 PROFIBUS 行规PROFIsafe 支持在标准数据报文帧内传输安全功能的用户数据。 不需要使用附件硬件组件，如专用安全总线等。 必要的软件或者以操作系统的扩展功能的形式集成在硬件组件中，或者作为一个经过的软件块随后装载到 CPU 中。
操作模式
F-CPU 的安全功能包含在 CPU 和故障安全信号模块的 F 程序中。
信号模块通过进行偏差分析和注入测试信号来监视输出和输入信号。
CPU 通过周期性自检、命令测试和基于逻辑和时间的程序执行检查功能来检查控制器是否正常运行。 此外，还通过部件状况请求对 I/O 进行检查。
如果诊断出系统中的一个故障，系统就会被置于一个安全状态中。
CPU 416F-2 和 CPU416F-3 PN/DP 的运行无需使用一份 F 运行版授权。
编程
CPU 416F-2 和 CPU416F-3 PN/DP 的编程方式与其他 SIMATIC S7 系统相同。 用于非故障安全工厂部分的用户程序通过人们熟悉的编程工具（如 STEP 7）来创建。
SIMATIC S7 Distributed Safety 选件包
在编程安全程序组件时，需要使用 STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”。 该软件包包含创建一个 F 程序所需的所有功能和块。
具有安全功能的 F 程序在 F FBD 或 F LAD 中进行连接，或使用 F 库中的特殊功能进行连接。 使用 F FBD 或 F LAD 可简化工厂的组态与编程，也因与特定装置无关的统一表示形式而简化了验收测试。 编程人员可集中精力于安全应用的组态，无需使用附加工具。
Technical Specifications
6ES7 416-2FN05-0AB0 6ES7 416-3FS06-0AB0 CPU 416F-2 CPU416F-3 PN/DP 一般信息 硬件产品型号 03 01 固件型号 V5.3 V6.0 工程组态 STEP 7 V5.3 SP2 或更高版本，带硬件更新，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 模式下组态 CiR 同步时间，基本负载 100 ms 100 ms CiR 同步时间,每个 I/O 从站的时间 10 μs 10 μs；每个 I/O 字节的时间 电源电压 24 V DC ×；电源通过系统电源提供 ×；电源通过系统电源提供 输入电流 从背板总线 5 V DC， 1.1 A 1.5 A 从接口 5 V DC， 90 mA；在每个 DP 接口处 90 mA；在每个 DP 接口处 功耗 功耗，典型值 4.5 W 6.5 W 功耗， 5 W 7.5 W 内存 工作存储器 5.6 Mbyte 16 Mbyte 2.8 Mbyte 8 兆字节 2.8 Mbyte 8 兆字节 X X 装载存储器 √；带存储卡(FLASH) √；带存储卡(FLASH) 64 Mbyte 64 Mbyte 1 Mbyte 1 Mbyte √；带存储器卡 (RAM) √；带存储器卡 (RAM) 64 Mbyte 64 Mbyte 后备 √ √ √；所有数据 √；所有数据 X X CPU 处理时间 位操作，典型 30 ns 30 ns 字操作，典型 30 ns 30 ns 定点数运算，典型 30 ns 30 ns 浮点数运算，典型 90 ns 90 ns CPU 块 DB 10,000；编号范围：1 到 16000 10,000；编号范围：1 到 16000 64 kbyte 64 kbyte FB 5,000；编号范围：0 到 7999 5,000；编号范围：0 到 7999 64 kbyte 64 kbyte FC 5,000；编号范围：0 到 7999 5,000；编号范围：0 到 7999 64 kbyte 64 kbyte OB 64 kbyte 64 kbyte 嵌套深度 24 24 2 2 计数器、定时器及其保持性 S7 计数器 2 048 2 048 √ √ 0 0 2 047 2 047 Z0 ～ Z7 Z0 ～ Z7 0 0 999 999 IEC 计数器 √ √ SFB SFB 不限（只取决于 RAM 容量） 不限（只取决于 RAM 容量） S7 定时器 2 048 2 048 √ √ 0 0 2 047 2 047 无保持定时器 无保持定时器 10 ms 10 ms 9,990 s 9,990 s IEC 定时器 √ √ SFB SFB 不限（只取决于 RAM 容量） 不限（只取决于 RAM 容量） 数据区及其保持性 保持数据区域，总共 总工作存储器和装入存储器（带有备用电池） 总工作存储器和装入存储器（带有备用电池） 标志 16 KB；位存储器地址区域大小 16 KB；位存储器地址区域大小 √ √ MB 0 - MB 15 MB 0 - MB 15 8; (1个存储字节) 8; (1个存储字节) 局部数据 32 kbyte 32 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 地址区 I/O 地址区 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 过程映像 16 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 16 kbyte 512 字节 512 字节 512 字节 512 字节 244 字节 244 字节 √ √ 子过程映像 15 15 数字量通道 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 131 072 模拟量通道 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 8 192 硬件配置 扩展设备， 21 21 多CPU运行 √；多 4 个 CPU（带 UR1 或 UR2） √；多 4 个 CPU（带 UR1 或 UR2） 接口模块 6 6 6 6 4; IM 463-2 4; IM 463-2 DP 主站的数量 2 1 4 4 10；CP 443-5 扩展 10；CP 443-5 扩展 ×；IM 467 不适用于 CP 443-5 Ext.及 CP443-1 EX4x、EX20、GX20（PNIO 模式） ×；IM 467 不适用于 CP 443-5 Ext.及 CP443-1 EX4x、EX20、GX20（PNIO 模式） 0 1; IF 964-DP 6 6 IO 控制器的数量 0 1 4；不与 CP443-1 EX40 及 CP443-1 EX 41/EX20/GX20 混合操作，中央控制器中多为 4 个 4；不与 CP443-1 EX40 及 CP443-1 EX 41/EX20/GX20 混合操作，中央控制器中多为 4 个 可运行的 FM 和 CP 数量（推荐） 受插槽数和接口数的限制 受插槽数或接口数的限制 CP 440：受插槽数限制；CP 441：受连接数限制 CP 440：受插槽数限制；CP 441：受插槽数和接口数的限制 14；其中多有 10 个 CP 或 IM 作为 DP 主站，多有 4 个 PN 控制器 14；总共 10 个 CP 作为 DP 主站和 PN 控制器，其中多 10 个 IM 或 CP 作为 DP 主站，多 4 个 CP 作为 PN 控制器 时间 时钟 √ √ √ √ 1 ms 1 ms 1.7s；掉电 1.7s；掉电 8.6s；通电 8.6s；通电 运行小时计数器 16 16 0 到 15 0 到 15 SFC 2, 3 和 4：0 至 32767 小时 SFC 101：0 - 2^31 - 1 小时 SFC 2, 3 和 4：0 至 32767 小时 SFC 101：0 - 2^31 - 1 小时 1 小时 1 小时 √ √ 时钟同步 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ X；通过 CP √；作为客户端 X √ 数字量输出 集成通道 (DO) 0 0 模拟量输入 集成通道(AI) 0 0 接口 USB 接口数量 0 0 第 1 个接口 接口类型 集成 集成 物理 RS 485 / PROFIBUS + MPI RS 485 / PROFIBUS + MPI 隔离 √ √ 接口电源 (15-30 VDC)， 150 mA 150 mA 连接源数量 MPI:44, DP: 32 MPI:44, DP: 32 功能性 √ √ √ √ √ √ MPI 44；如线路使用诊断中继器，则线路的连接资源数减 1 44；如线路使用诊断中继器，则线路的连接资源数减 1 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 12 Mbit/s DP 主站 32；如线路使用诊断中继器，则线路的连接资源数减 1 32；如线路使用诊断中继器，则线路的连接资源数减 1 √ √ X X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 12 Mbit/s 32 32 2 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 2 kbyte 244 字节 244 字节 244 字节 244 字节 244 字节 244 字节 244 244 128 字节 128 字节 DP 从站 32 32 √；带有有源接口 √；带有有源接口 √；带有有源接口 √；带有有源接口 X X X X √ √ √ √ √ √ X X X X 12 Mbit/s 12 Mbit/s X X 244 字节 244 字节 244 字节 244 字节 32；虚拟槽 32；虚拟槽 32 字节 32 字节 32 字节 32 字节 第 2 个接口 接口类型 集成 PROFINET 物理 RS 485 / PROFIBUS 以太网 RJ45 隔离 √ √ 集成交换机 √ 端口数 2 接口电源 (15-30 VDC)， 150 mA 自动检测传输速率 √；自动检测 自动协商 √ 自动交叉 √ 介质冗余 √ 200 ms 50 运行时更改 IP 地址，支持 √； 按上位 IO 控制器进行分配，或通过 SFB104 "IP_CONF" 按用户程序进行分配 连接源数量 32 96 功能性 √ X √ X √ √ √ X DP 主站 32 √ X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 125 8 kbyte 8 kbyte 244 字节 244 字节 244 字节 244 128 字节 DP 从站 32 https://support.automation.siemens.com/WW/view/de/113652 12 Mbit/s 244 字节 244 字节 32 32 字节 32 字节 PROFINET IO 控制器 √ √ √ √；仅带 IRT 和高性能选件 √ 100 Mbit/s 256 256 256 256 61 64 64 √ √ 32 √ 8 √ 8；每条线路 8 次 SFC 12 "D_ACT_DP" 平行调用。运行期间（通信对方端口）可进行多 32 个 IO 设备更换。 √ 250 μs, 500 μs, 1 ms, 2 ms, 4 ms，另外带有高性能 IRT：250 μs - 4 ms, in 125 μs 帧 250 μs - 512 ms；小值取决于预设的 PROFINET I/O 通信共享、I/O 设备数以及组态的用户数据数，参见 PROFINET 系统说明 8 kbyte 8 kbyte 1,024 字节 PROFINET IO 设备 √ √ √ X √ √ √ √ 2 1 440 字节；每个带有共享设备的 IO 控制器 1 440 字节；每个带有共享设备的 IO 控制器 64 1,024 字节 开放式 IE 通信 √ 94 0, 20, 21, 25, 80, 102, 135, 161, 34962, 34963, 34964, 65532, 65533, 65534, 65535 √ 第 3 接口 接口类型 可插拨的接口模块 (IF) 插入式接口模块 IF 964-DP (MLFB:6ES7964-2AA04-0AB0) 物理 RS 485 / PROFIBUS 隔离 √ 接口电源 (15-30 VDC)， 150 mA 自动检测传输速率 X 连接源数量 32 功能性 X √ √ DP 主站 32 √ X √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 12 Mbit/s 125 8 kbyte 8 kbyte 244 字节 244 字节 244 字节 244 128 字节 DP 从站 32 √ √；带有有源接口 X X √ √ √ X X https://support.automation.siemens.com/WW/view/de/113652 12 Mbit/s X 244 字节 244 字节 32；虚拟槽 32 字节 32 字节 等时同步模式 同步操作（一直同步至端子） √；仅 PROFIBUS √；通过 PROFIBUS DP 或 PROFINET 接口 同步模式下 DP 主站的数量 2 2 每个等时从站的用户数据， 244 字节 244 字节 等距离 √ √ 短时钟脉冲 1ms；不使用 SFC 126、127 时 0.5ms 1ms；不使用 SFC 126、127 时 0.5ms 循环 32 ms 32 ms 通信功能 编程器/OP 通信 √ √ 63 95 63；使用 alarm_S 和 alarm_D 时 95；使用 Alarm_S/SQ 和 Alarm_D/DQ 时 数据记录路由 √ √ 全局数据通信 √ √ 16 16 32 32 54 字节 54 字节 1；可变 1；可变 S7 基本通信 √ √ 76 字节 76 字节 1；可变 1；可变 S7 通信 √ √ √ √ √ √ 64 kbyte 64 kbyte 462 字节；1 个变量 462 字节；1 个变量 S5 可兼容通信 √；通过 FC AG_SEND 和 AG_RECV，通过多 10 个 CP 443-1 或 443-5 √；通过 FC AG_SEND 和 AG_RECV，通过多 10 个 CP 443-1 或 443-5 8 kbyte 8 kbyte 240 字节 240 字节 64/64 64/64 标准通信(FMS) √；通过 CP 和可加载的功能块 √；通过 CP 和可加载的功能块 开放式 IE 通信 √；通过内置的 PROFINET 接口以及可加载的功能块 94 32 kbyte √ 通过 CP 443-1 和可调用的 FB √；通过集成 PROFINET 接口或 CP 443-1 和可调用的 FB 94 1452 字节，通过 CP 443-1 Adv. 32 KB；1452 字节，通过 CP 443-1 Adv. √；通过内置的 PROFINET 接口以及可加载的功能块 94 1,472 字节 Web 服务器 X √ 5 √ PROFINET CBA（在设定点通信负载） 20 % 32 150 6 000 65,000 字节 65,000 字节 1 000 16,000 字节 2,000 字节 200 ms；取决于预设的通讯负荷、互连数目和使用的数据长度 500 500 16,000 字节 16,000 字节 2,000 字节 1ms；取决于预设的通信负荷、互连数目和使用的数据长度 300 300 4,800 字节 4,800 字节 450 字节 2x PN OPC/1x iMap 500 ms 1 500 48,000 字节 √；多可连接 32 个 PROFIBUS 从站 240 字节，由从站决定 连接数量 64 96 S7 报文功能 报文功能可以登录站的数量，多 63；多 63 个带有 ALARM_S 和 ALARM_D (OP)；多 12 个带有 ALARM_8 和 ALARM_P（如 WinCC） 95；多 95 个，带 Alarm_S/SQ 和 Alarm_D/DQ (OP)；多 8 个，带报警、Alarm_8、Alarm_8P、通知和 Notify_8（如 WinCC） 与符号相关的报文 √ √ SCAN 程序 √ √ 报文数量 1 024 1 024 与块相关的报文 √ √ 过程诊断报文 √ √ 可同时激活的 Alarm-S 块，多 1 000；同时激活 alarm_S/SQ 块或 alarm_D/DQ 块 1 000；同时激活 alarm_S/SQ 块或 alarm_D/DQ 块 8 个报警功能块 √ √ 4 000 4 000 600 600 过程控制报文 √ √ 调试功能 状态/控制 √；多达 16 个变量表 √；多达 16 个变量表 I/O、存储位、数据库、分布式 I/O、定时器、计数器 I/O、存储位、数据库、分布式 I/O、定时器、计数器 70；状态/控制 70；状态/控制 强制 √ √ 输入、输出、位存储器、外设输入，外设输出 输入/输出、位存储器、分布式 I/O 512 512 状态块 √；多 2 个，同时 √；多 16 个，同时 单步运行 √ √ 断点数量 4 16 诊断缓冲区 √ √ 3 200 3 200 √ √ 120 120 组态 编程 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 见“指令表” 见“指令表” 7 7 专门知识保护 √ √ √；带有 S7 块加密功能 外形尺寸 宽 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，约 0.7 kg 900 g
