CPU 414F-3 PN/DP Siemens
Область применения
CPU 414F-3 PN/DP является центральным процессором средней производительности. Он позволяет выполнять программы большого объема и предназначен для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности во всех секторах промышленного производства.
Встроенный интерфейс PROFIBUS DP позволяет производить подключение к сети PROFIBUS DP в режиме ведущего или ведомого сетевого устройства.
Дополнительный интерфейс ведущего устройства PROFIBUS DP может быть получен установкой интерфейсного модуля IF 964-DP (6ES7 964-2AA04-0AB0).
Встроенный интерфейс PROFINET центрального процессора CPU 414F-3 PN/DP оснащен встроенным 2-канальным коммутатором и двумя портами RJ45 для подключения к сети. Дополнительно к иерархической топологии это позволять линейные сетевые структуры сети PROFINET без использования внешних сетевых компонентов.
Обзор
- Построение систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности в различных секторах промышленного производства.
- Средний уровень производительности.
- Соответствие требованиям уровня безопасности до SIL 3 по IEC 61508, уровня сложности до PLe по ISO 13849: 2006, до 4 категории безопасности по EN 954-1.
- Работа в мультипроцессорных конфигурациях.
- Реализация функций стандартного управления и функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности на базе одного центрального процессора.
- Встроенный интерфейс PROFINET в CPU 414F-3 PN/DP.
- Построение распределенных систем обеспечения безопасности на основе сетей PROFIBUS DP и PROFINET IO с поддержкой профиля PROFIsafe.
- Подключение F модулей системы распределенного ввода-вывода через встроенные интерфейсы центрального процессора и/ или через коммуникационные процессоры CP 443-5 Extended и CP 443-1 Advanced.
- Использование в системах локально и распределенного ввода-вывода смешанного состава модулей стандартного назначение и F модулей.
Дизайн
Центральный процессор CPU 414-3 PN/DP характеризуется следующими показателями:
- Мощный процессор:
с временем выполнения логических инструкций 0.045 мкс. - Рабочая память емкостью 4 Мбайт, RAM:
из них 2 Мбайт для программы и 2 Мбайт для данных. - Гибкие возможности расширения:
до 131072 дискретных и до 8192 аналоговых каналов ввода-вывода на систему. - Интерфейс MPI:
для построения простейших сетевых структур со скоростью обмена данными до 12 Мбит/с, объединяющих до 32 станций. Одновременная установка до 32 соединений со станциями в сети MPI или подключенными к MPI через внутреннюю коммуникационную шину (C шину) систем автоматизации. - Переключатель режимов работы:
для выбора режимов работы центрального процессора. - Буфер диагностических сообщений:
кольцевой буфер настраиваемой емкости для сохранения последних сообщений об ошибках и прерываниях. - Часы реального времени:
для присвоения сообщениям отметок даты и времени. - Карта памяти:
для расширения встроенной загружаемой памяти. Информация в загружаемой памяти содержит не только программу пользователя, но и параметры настройки контроллера. Поэтому объем загружаемой памяти должен быть достаточно большим. Как результат:- Объем встроенной загружаемой памяти недостаточен для выполнения программ большого объема, поэтому встроенная загружаемая память должна расширяться картой памяти RAM или FEPROM.
- Интерфейс PROFIBUS DP и комбинированный интерфейс MPI/DP:
Интерфейс ведущего устройства PROFIBUS DP позволяет обслуживать системы распределенного ввода-вывода на основе сети PROFIBUS DP. С точки зрения пользователя системы локального и распределенного ввода-вывода абсолютно идентичны. В них используются одинаковые способы конфигурирования, адресации и программирования.
Обеспечивается поддержка смешанных конфигураций с контроллерами SIMATIC S5 и SIMATIC S7 в одной сети PROFIBUS по EN 50170. - Отсек для установки интерфейсного модуля:
для установки интерфейсного модуля IF 964-DP и получения дополнительного интерфейса ведущего устройства PROFIBUS DP. - Интерфейс PROFINET с встроенным 2-канальным коммутатором:
- PROFINET I/O, с подключением до 256 приборов ввода-вывода;
- PROFINET CBA.
Функции
- Защита блоков:
программа пользователя может быть защищена паролем от несанкционированного доступапа. - Встроенная поддержка аппаратуры человеко-машинного интерфейса:
Пользователь должен только определить источник данных и целевой прибор человеко-машинного интерфейса. Циклический обмен данными между контроллером и указанным прибором будет поддерживаться автоматически операционной системой центрального процессора. - Встроенные коммуникационные функции:
- PG/OP функции связи,
- обмен пакетами глобальных данных,
- стандартные функции S7 связи,
- S7 функции связи.
- Дистанционное обновление операционной системы через сеть.
- Открытый обмен данными через TCP/IP, UDP и ISO на TCP (RFC1006).
- Работа в составе систем PROFINET CBA (Component Based Automation).
- Дополнительные возможности дистанционной диагностики через встроенный Web-сервер.
Конфигурируемые свойства
HW Config STEP 7 позволяет производить настройку большого количества параметров центральных процессоров S7-400:
- Встроенный MPI интерфейс:
- определение адресов сетевых станций;
- определение параметров запуска/ цикла;
- определение максимального времени цикла и коммуникационной нагрузки.
- Распределение адресного пространства:
установка адресов модулей ввода-вывода.
- Реманентные области памяти:
определение количества битов памяти, счетчиков и таймеров, а также тактовых битов, сохраняющих свои состояния при перебоях в питании контроллера. - Размер области отображения процесса, объем локальных данных.
- Определение глубины диагностического буфера.
- Установка уровней защиты:
установка паролей для предотвращения несанкционированного доступа к программе и данным. - Системная диагностика:
определение порядка обработки диагностических сообщений. - Временные прерывания:
определение периодичности формирования временных прерываний. - Настройка параметров встроенного интерфейса PROFINET.
- Настройка параметров синхронизации времени с использованием процедур NTP.
Индикация и информационные функции
- Отображение оперативных и аварийных состояний:
светодиодные индикаторы отображения внешних и внутренних ошибок, а также режимов работы - RUN, STOP, рестарт, выполнение тестовых функций и т.д. - Тестовые функции:
программатор может быть использован для отображения значений сигналов во время выполнения программы, изменения значений переменных и состояний выходов непосредственно в программе пользователя, ввода режимов пошагового или поблочного выполнения программы. - Информационные функции:
программатор позволяет получать информацию о свободном объеме памяти центрального процессора, его режиме работы, используемых объемах загружаемой памяти, максимальном, минимальном и текущем времени выполнения цикла программы, просматривать в текстовом формате содержимое буфера диагностических сообщений.
Промышленная связь
Стандартные функции связи и функции связи систем противоаварийной защиты между программируемым контроллером и станциями распределенного ввода-вывода ET 200M/ ET200S PROFIsafe/ ET 200pro PROFIsafe/ ET 200eco PROFIsafe реализуются через сеть PROFIBUS DP и/или PROFINET IO. Для поддержки операций обмена данными между компонентами распределенной системы противоаварийной защиты используется специальный профиль PROFISafe. Этот профиль обеспечивает возможность использования стандартных фреймов сообщений для передачи данных системы противоаварийной защиты. Дополнительные аппаратные компоненты, подобные специальной шине безопасного управления, для этой цели не нужны. Необходимое программное обеспечение либо интегрировано в операционную систему аппаратных компонентов, либо загружается в центральный процессор в виде сертифицированного программного блока.
Принцип действия
Функции автоматики безопасности реализуются F-программой центрального процессора и F-модулями системы ввода-вывода.
F-модули выполняют мониторинг значений входных и выходных сигналов, подвергают их предварительную обработку и сравнение на идентичность.
Во время работы центральный процессор выполняет самодиагностику, диагностику программы контролирует логический и временной ход выполнения программы. Дополнительно тестируется работоспособное состояние всех периферийных устройств.
Если в функционировании системы обнаруживается ошибка, то все или часть технологического оборудования немедленно переводится в безопасные состояния.
Для работы CPU 414F-3 PN/DP F-Runtime лицензия не нужна.
Программирование
Программирование CPU 414F-3 PN/DP не отличается от программирования стандартных моделей SIMATIC S7-400. Все функции стандартного управления программируются из среды STEP 7.
Дополнительный пакет S7 F Distributed Safety
Для программирования функций автоматики безопасности необходим дополнительный пакет "S7 F Distributed Safety". Пакет содержит библиотеки F-модулей используемых для разработки F-программы.
Разработка F-секции программы выполняется на языках F-LAD или F-FBD.
Технические данные
| 6ES7414-3FM06-0AB0 CPU414F-3PN/DP |
Версия продукта |
|
Версия аппаратуры | 01 |
Версия операционной системы | V6.0 |
Сопутствующее программное обеспечение | STEP7 V5.5 или выше/ iMAP V3.0 + iMAP STEP 7 Add-on V3.0 SP5 или выше |
Технология CiR |
|
Время CiR синхронизации, базовая нагрузка | 100 мс |
Время CiR синхронизации на ведомое устройство ввода/ вывода | 15 мкс на байт ввода/вывода |
Напряжения и токи |
|
Внешнее напряжение питания памяти на время замены буферной батареи | =5 ... 15 В |
Внешнее напряжение питания центрального процессора | Нет, питание через внутреннюю шину |
Потребляемый ток |
|
От внутренней шины контроллера =5 В, не более | 1.5 A |
От интерфейса =5 В, не более | 90 мА; на каждый DP интерфейс |
Потери мощности |
|
Типовое значение | 6.5 Вт |
Максимальное значение | 7.5 Вт |
Память |
|
Рабочая память: |
|
| 4 Мбайт |
| 2 Мбайт |
| 2 Мбайт |
| Нет |
Загружаемая память: |
|
| Есть |
| 64 Мбайт |
| 512 Кбайт |
| Есть |
| 64 Мбайт |
Сохранение данных при перебоях в питании: |
|
| Есть |
| Есть, все данные |
| Нет |
Программные блоки CPU |
|
Блоки данных (DB): |
|
| 6000; диапазон номеров от 1 до 16000 |
| 64 Кбайт |
Функциональные блоки (FB): |
|
| 3000; диапазон номеров от 0 до 7999 |
| 64 Кбайт |
Функции (FC): |
|
| 3000; диапазон номеров от 0 до 7999 |
| 64 Кбайт |
Организационные блоки (OB): |
|
| 64 Кбайт |
Глубина вложения блоков: |
|
| 24 |
| 1 |
Время выполнения |
|
Логических операций | 45 нс |
Операций со словами | 45 нс |
Математических операций с фиксированной точкой | 45 нс |
Математических операций с плавающей точкой | 135 нс |
Таймеры/счетчики |
|
S7 счетчики: |
|
| 2048 |
|
|
| Есть, C0 ... C2047 |
| C0 ... C7 |
| 0 ... 999 |
IEC счетчики: |
|
| Есть |
| SFB |
S7 таймеры: |
|
| 2048 |
|
|
| Есть, T0 ... T2047 |
| Нет |
| 10 мс ... 9990 с |
IEC таймеры: |
|
| ЕСть |
| SFB |
Области памяти данных |
|
Энергонезависимые области памяти, суммарно | Суммарная рабочая и загружаемая память (с буферной батареей) |
Флаги: |
|
| 8 Кбайт |
| Есть, настраивается |
| MB0 ... MB15 |
| 8; (1 байт) |
Объем локальных данных: |
|
| 16 Кбайт |
| 8 Кбайт |
Адресное пространство |
|
Адресное пространство ввода/вывода: |
|
| 8 Кбайт |
| 8 Кбайт |
|
|
| 2 Кбайт |
| 2 Кбайт |
| 6 Кбайт |
| 6 Кбайт |
| 8 Кбайт |
| 8 Кбайт |
Область отображения процесса: |
|
| 8 Кбайт |
| 8 Кбайт |
| 256 байт |
| 256 байт |
| 244 байт |
| Есть |
Количество подобластей отображение процесса, не более | 15 |
Дискретные каналы: |
|
| 65536 |
| 65536 |
| 65536 |
| 65536 |
Аналоговые каналы |
|
| 4096 |
| 4096 |
| 4096 |
| 4096 |
Аппаратная конфигурация |
|
Количество базовых блоков, не более | 1 |
Количество стоек расширения, не более | 21 |
Мультипроцессорные системы | Есть; до 4 центральных процессоров (в монтажных стойках UR1 или UR2) |
Количество интерфейсных модулей на базовый блок: |
|
| 6 |
| 6 |
| 4 |
Количество ведущих DP устройств, не более: |
|
| 1 |
| 4 |
| 10 |
| IM 467 не может использоваться с CP 443-5 Extended, а также с CP 443-1 EX4x/ EX20/ GX20, работающим в режиме PROFINET IO |
| 1 |
Количество модулей S5, устанавливаемых в базовом блоке с использованием адаптеров, не более | 6 |
Количество контроллеров PROFINET IO: |
|
| 1 |
| 4; не допускается параллельное функционирование CP 443-1 EX40 с CP 443-1 EX41/ EX20/ GX20, до 4 на базовый блок контроллера |
Максимальное количество функциональных модулей и коммуникационных процессоров: |
|
| Ограничивается количеством свободных слотов и количеством соединений |
| CP 440: ограничивается количеством свободных слотов CP 441: ограничивается количеством свободных слотов и количеством соединений |
| 14; из которых до 10 CP или IM в режиме ведущего DP устройства, до 4 контроллеров PNIO |
Время |
|
Часы реального времени: |
|
| Есть |
| Есть |
| 1 мс |
|
|
| 1.7 с, питание контроллера отключено |
| 8.6 с, питание контроллера включено |
Счетчики моточасов: |
|
| 16 |
| 0 ... 15 |
|
|
| 0 ... 32767 часов |
| 0 ... 231 - 1 часов |
| 1 час |
| Есть |
Синхронизация времени: |
|
| Есть |
| Есть |
| Есть |
| Есть |
| Есть |
| Есть |
| Есть |
| Есть; как клиент |
| Есть |
Функции S7 сообщений |
|
Количество станций, регистрирующих S7 сообщения, не более | 63; Не более 63 с alarm_S/SQ и alarm_D/DQ (панели операторов); не более 8 с alarm_8 и alarm_8P (например, WinCC) |
Символьно-зависимые сообщения | Есть |
Процедура сканирования SCAN | Есть |
Общее количество сообщений, не более | 512 |
Блочно-зависимые сообщения | Есть |
Диагностические сообщения процесса | Есть |
Количество блоков ALARM-S, одновременно находящихся в активных состояниях | 400 блоков alarm_S/SQ или alarm_D/DQ |
Блоки alarm_8: |
|
| 1200 |
| 300 |
Сообщения управления процессом | Есть |
Функции тестирования и отладки |
|
Мониторинг/модификация переменных: | Есть, до 16 таблиц переменных |
| Входы/ выходы, биты памяти, блоки данных, входы/ выходы распределенной периферии, таймеры, счетчики |
| 70, мониторинг/ модификация |
Принудительная установка (Force): | Есть |
| Входы/ выходы, биты памяти, входы/ выходы распределенной периферии |
| 256 |
Блок состояний | Есть, одновременное использование до 16 блоков |
Пошаговое выполнение программы | Есть |
Количество точек прерывания программы, не более | 16 |
Буфер диагностических сообщений: | Есть |
| 3200, настраивается |
| 120 |
Коммуникационные функции |
|
PG/OP функции связи: | Есть |
| 63 |
| 63 при использовании alarm_S/SQ и alarm_D/DQ |
Маршрутизация параметров настройки | Есть |
Обмен пакетами глобальных данных (GD): | Есть |
| 8 |
| 16 |
| 54 байт |
| 1 переменная |
Базовые функции S7 связи: | Есть |
| 76 байт |
| 1 переменная |
S7 функции связи: | Есть |
| Есть |
| Есть |
| 64 Кбайт |
| 462 байта, 1 переменная |
Функции S5-совместимой связи: | Есть; с помощью загружаемых функций AG_SEND/ AG_RECV не более чем через 10 коммуникационных процессоров CP 443-1 или CP 443-5 |
| 8 Кбайт |
| 240 байт |
| 24/ 24 |
Стандартные функции связи (FMS) |
Есть, через коммуникационные процессоры и загружаемые FB |
Открытые IE соединения: |
|
| Есть, через встроенный интерфейс PROFINET и загружаемые FB |
| 62 |
| 32 Кбайт |
| Есть, через встроенный интерфейс PROFINET или CP 443-1 Advanced и загружаемые FB |
| 62 |
| 32 Кбайт; 1452 байт через CP 443-1 Advanced |
| Есть, через встроенный интерфейс PROFINET и загружаемые FB |
| 62 |
| 1472 байта |
Web сервер: | Есть |
| 5 |
| Есть |
PROFINET CBA (при заданной коммуникационной нагрузке): | 20 % |
| 32 |
| 150 |
| 4500 |
| 45000 байт |
| 45000 байт |
| 1000 |
| 16000 байт |
| 2000 байт |
|
|
| 200 мс; зависит от заданной коммуникационной нагрузки, числа соединений и объема данных |
| 250 |
| 250 |
| 8000 байт |
| 8000 байт |
| 2000 байт |
Ответ от производителя может занять до 5 дней и более.
