CPU 416-2F, CPU 416F-3 PN/DP Siemens

Область применения



CPU 416F-2 и CPU 416F-3 PN/DP находят применение для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности в различных секторах промышленного производства.

Встроенный интерфейс PROFIBUS DP центрального процессора CPU 416F-2 позволяет использовать контроллер в системах распределенного ввода-вывода в режиме ведущего или ведомого DP устройства.

CPU 416F- 3 PN/DP оснащен отсеком для установки интерфейсного модуля IF964-DP (только 6ES7 964-2AA04-0AB0), который позволяет получать дополнительный интерфейс ведущего устройства PROFIBUS DP.

CPU 416F-3 PN/DP оснащен встроенным интерфейсом PROFINET с 2-канальным коммутатором реального масштаба времени на базе специализированной микросхемы ERTEC 400.

Станции систем распределенного ввода-вывода с F-модулями могут подключаться к центральным процессорам через любой встроенный интерфейс, через модуль IF 964-DP, через коммуникационные процессоры CP 443-5 Extended, CP 443-1 (1EX20) или CP 443-1 Advanced. Обмен данными между компонентами распределенной системы противоаварийной защиты осуществляется на основе профиля PROFIsafe.

 

 

Обзор


  • Центральные процессоры для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности.
  • Высокопроизводительные центральные процессоры, базирующиеся на функциональных возможностях CPU 416-2 и CPU 416-3 PN/DP.
  • Соответствие требованиям безопасности до уровня SIL 3 по IEC 61508, класса AK6 по DIN V 19250 и категории 4 по EN 954-1.
  • Работа в мультипроцессорных конфигурациях.
  • Реализация функций стандартного управления и функций противоаварийной защиты и обеспечения безопасности на базе одного центрального процессора.
  • Построение распределенных систем обеспечения безопасности на основе сетей PROFIBUS DP и PROFINET IO с поддержкой профиля PROFIsafe.
  • Использование в системах локального и распределенного ввода-вывода смешанного состава модулей стандартного назначение и F-модулей.

 

Дизайн



CPU 416F-2 и CPU 416F-3 PN/DP характеризуется следующими показателями:

  • Высокопроизводительный процессор:
    время выполнения двоичных операций не превышает 0.03 мкс. 
  • Быстродействующее RAM для выполнения секций программы пользователя:
    CPU 416F-2: 5.6 Мбайт (по 2.8 Мбайт для программ и данных);
    CPU 416F-3 PN/DP: 11.2 Мбайт (по 5.6 Мбайт для программ и данных) для модификации 6ES7 416-3FR05-0AB0 и 16 Мбайт (по 8 Мбайт для программ и данных) в модификации 6ES7 416-3FS06-0AB0. 
  • Гибкое расширение:
    до 262144 дискретных и до 16384 аналоговых входов-выходов.  
  • MPI интерфейс:
    встроенный MPI интерфейс позволяет создавать простейшие сетевые решения с подключением до 32 станций и скоростью обмена данными до 12 Мбит/с. Одновременная поддержка до 44 соединений с MPI станциями или станциями, подключенными к внутренней коммуникационной шине (С-шине) контроллера. 
  • Переключатель режимов работы:
    для выбора режимов работы центрального процессора. 
  • Диагностический буфер: 
    кольцевой, для сохранения 120 последних сообщений об ошибках, отказах и прерываниях. Эта информация может считываться для анализа диагностической информации. Размер буфера может изменяться. 
  • Часы реального времени:
    диагностические сообщения центрального процессора снабжаются отметками даты и времени.
  • Карта памяти:
    для увеличения объема встроенной загружаемой памяти (1 Мбайт, RAM). Допускается использование карт памяти RAM или FEPROM. В этой области памяти сохраняется программа S7-400 и все необходимые для ее выполнения данные.

В CPU 416F-2:

  • Встроенные интерфейсы PROFIBUS DP
    позволяют создавать распределенные структуры систем ввода-вывода с высокой скоростью обмена данными. Конфигурирование и обслуживание входов и выходов систем локального и распределенного ввода-вывода выполняется одими и теми же способами.
    Допускается построение смешанных конфигураций PROFIBUS, отвечающих требованиям стандарта IEC 61158/EN 50170, и включающих в свой состав контроллеры SIMATIC S5, работающие под управлением ведущего устройства SIMATIC S7.

В CPU 416F-3 PN/DP:

  • Отсек:
    для установки интерфейсного модуля IF 964-DP и получения дополнительного интерфейса ведущего устройства PROFIBUS DP.
  • Встроенный интерфейс PROFINET с 2-канальным коммутатором реального масштаба времени:
    • PROFINET IO, контроллер ввода-вывода, способный обслуживать до 256 приборов ввода-вывода.
    • PROFINET CBA.

Станции систем распределенного ввода-вывода с F-модулями могут подключаться к центральным процессорам через любой встроенный интерфейс, через модуль IF 964-DP, через коммуникационные процессоры CP 443-5 Extended, CP 443-1 (1EX20) или CP 443-1 Advanced. Обмен данными между компонентами распределенной системы противоаварийной защиты осуществляется на основе профиля PROFIsafe.

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.

В CPU 416F-3 PN/DP дополнительно:

  • 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. 
  • Определение размеров областей памяти, сохраняющих информацию при перебоях в питании контроллера:
    количества флагов, таймеров, счетчиков, блоков данных, а также тактирующих битов. 
  • Определение размера области памяти отображения процесса, 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.  

В CPU 416F-3 PN/DP дополнительно:

  • 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 систем противоаварийной защиты между программируемым контроллером и станциями распределенного ввода-вывода ET 200M/ ET200S PROFIsafe реализуются через сеть PROFIBUS DP и/или PROFINET IO. Для поддержки операций обмена данными между комплнентами 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 416F-2 и CPU 416F-3 PN/DP F-Runtime лицензия не нужна.

Программирование

Программирование CPU 416F-2 и CPU 416F-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. Для нормального функционирования пакета S7 F Distributed Safety на программаторе/ компьютере должен быть установлен STEP 7 от V5.2 и выше.

Разработка F-программы выполняется на языках F-LAD или F-FBD.

Для программирования центрального процессора CPU 416F-3 PN/DP модификации 6ES7 416-3FS06-0AB0 необходим пакет STEP 7 от V5.5 и S7 F Distributed Safety от V5.4.

 

Технические данные



 

6ES7416-2FN05-0AB0

CPU416F-2

6ES7416-3FS06-0AB0

CPU416F-3PN/DP

Версия продукта

 

 

Версия аппаратуры

03

01

Версия операционной системы

V5.3

V6.0

Сопутствующее программное обеспечение

STEP7 V5.3 SP2 или выше с обновлением HW + Distributed Safety от V5.2 SP2 и выше

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

100 мс

Время CiR синхронизации на ведомое устройство ввода/ вывода

10 мкс на байт ввода/вывода

10 мкс на байт ввода/вывода

Напряжения и токи

 

 

Внешнее напряжение питания памяти на время замены буферной батареи

=5 ... 15 В

=5 ... 15 В

Внешнее напряжение питания центрального процессора

Нет, питание через внутреннюю шину

Нет, питание через внутреннюю шину

Потребляемый ток

 

 

От внутренней шины контроллера =5 В, не более 

1.1 A

1.5 A

От интерфейса =5 В, не более

90 мА; на каждый DP интерфейс

90 мА; на каждый DP интерфейс

Потери мощности 

 

 

Типовое значение 

4.5 Вт

6.5 Вт

Максимальное значение 

5.0 Вт

7.5 Вт

Память

 

 

Рабочая память:

 

 

  • встроенная:

5.6 Мбайт

16 Мбайт

    • для хранения программы 

2.8 Мбайт

8 Мбайт

    • для хранения данных

2.8 Мбайт

8 Мбайт

  • расширение

Нет

Нет

Загружаемая память:

 

 

  • карта памяти FEPROM:

Есть

Есть

    • емкость, не более 

64 Мбайт

64 Мбайт

    • встроенная RAM, не более

1 Мбайт

1 Мбайт

  • карта памяти RAM:

Есть

Есть

    • емкость, не более

64 Мбайт

64 Мбайт

Сохранение данных при перебоях в питании:

 

 

  • поддержка

Есть

Есть

  • с буферной батареей

Есть, все данные

Есть, все данные

  • без буферной батареи

Нет

Нет

Программные блоки CPU 

 

 

Блоки данных (DB):

 

 

  • количество, не более

10000; диапазон номеров от 1 до 16000

10000; диапазон номеров от 1 до 16000

  • размер блока, не более

64 Кбайт

64 Кбайт

Функциональные блоки (FB):

 

 

  • количество, не более 

5000; диапазон номеров от 0 до 7999

5000; диапазон номеров от 0 до 7999

  • размер блока, не более

64 Кбайт

64 Кбайт

Функции (FC):

 

 

  • количество, не более

5000; диапазон номеров от 0 до 7999

5000; диапазон номеров от 0 до 7999

  • размер блока, не более

64 Кбайт

64 Кбайт

Организационные блоки (OB):

 

 

  • размер блока, не более

64 Кбайт

64 Кбайт

Глубина вложения блоков:

 

 

  • на приоритетный класс

24

24

  • дополнительно на OB обработки ошибок

2

2

Время выполнения

 

 

Логических операций

30 нс

30 нс

Операций со словами

30 нс

30 нс

Математических операций с фиксированной точкой

30 нс

30 нс

Математических операций с плавающей точкой

90 нс

90 нс

Таймеры/счетчики

 

 

S7 счетчики:

 

 

  • количество

2048

2048

  • сохраняющие состояния при перебоях в питании контроллера 

 

 

    • настройка 

Есть, C0 ... C2047

Есть, C0 ... C2047

    • по умолчанию

C0 ... C7

C0 ... C7

  • диапазон счета

0 ... 999 

0 ... 999 

IEC счетчики:

 

 

  • наличие 

Есть

Есть

  • тип

SFB

SFB

S7 таймеры:

 

 

  • количество

2048

2048

  • сохраняющие состояния при перебоях в питании контроллера

 

 

    • настройка 

Есть, T0 ... T2047

Есть, T0 ... T2047

    • по умолчанию 

Нет

Нет

  • диапазон выдержек времени

10 мс ... 9990 с 

10 мс ... 9990 с 

IEC таймеры:

 

 

  • наличие 

Есть

ЕСть

  • тип

SFB

SFB

Области памяти данных

 

 

Энергонезависимые области памяти, суммарно

Суммарная рабочая и загружаемая память (с буферной батареей)

Суммарная рабочая и загружаемая память (с буферной батареей)

Флаги:

 

 

  • общее количество, не более

16 Кбайт

16 Кбайт

  • из них сохраняющие состояния при перебоях в питании контроллера:

Есть, настраивается

Есть, настраивается

    • по умолчанию 

MB0 ... MB15

MB0 ... MB15

  • количество тактовых битов

8; (1 байт)

8; (1 байт)

Объем локальных данных:

 

 

  • настраиваемый, не более 

32 Кбайт

32 Кбайт

  • по умолчанию 

16 Кбайт

16 Кбайт

Адресное пространство

 

 

Адресное пространство ввода/вывода:

 

 

  • для входов 

16 Кбайт

16 Кбайт

  • для выходов 

16 Кбайт

16 Кбайт

  • из них в системе распределенного ввода/вывода:

 

 

    • интерфейс MPI/DP, входы

2 Кбайт

2 Кбайт

    • интерфейс MPI/DP, выходы

2 Кбайт

2 Кбайт

    • интерфейс DP, входы

8 Кбайт

8 Кбайт

    • интерфейс DP, выходы

8 Кбайт

8 Кбайт

    • интерфейс PN, входы

- 

8 Кбайт

    • интерфейс PN, выходы

- 

8 Кбайт

Область отображения процесса:

 

 

  • для входов, настраивается

16 Кбайт

16 Кбайт

  • для выходов, настраивается

16 Кбайт

16 Кбайт

  • для входов, по умолчанию

512  байт

512  байт

  • для выходов, по умолчанию

512  байт

512  байт

  • консистентные данные, не более 

244 байт

244  байт

  • доступ к консистентным данным в области отображения процесса 

Есть

Есть

Количество подобластей отображение процесса, не более

15 

15 

Дискретные каналы:

 

 

  • ввода 

131072

131072

  • вывода

131072

131072

  • ввода в системе локального ввода/вывода

131072

131072

  • ввода в системе локального ввода/вывода

131072

131072

Аналоговые каналы

 

 

  • ввода 

8192

8192

  • вывода 

8192

8192

  • ввода в системе локального ввода/вывода

8192

8192

  • ввода из них в системе локального ввода/вывода

8192

8192

Аппаратная конфигурация 

 

 

Количество базовых блоков, не более

1

1

Количество стоек расширения, не более

21

21

Мультипроцессорные системы

Есть; до 4 центральных процессоров (в монтажных стойках UR1 или UR2)

Есть; до 4 центральных процессоров (в монтажных стойках UR1 или UR2)

Количество интерфейсных модулей на базовый блок:

 

 

  • общее, не более

6

6

  • IM 460, не более

6

6

  • IM 463-2, не более

4

4

Количество ведущих DP устройств, не более:

 

 

  • встроенных

2

1

  • через интерфейсные модули IM 467

4

4

  • через коммуникационные процессоры CP 443-5 Extended

10 

10 

  • IM + CP 

IM 467 не может использоваться с CP 443-5 Extended, а также с CP 443-1 EX4x/ EX20/ GX20, работающим в режиме PROFINET IO

IM 467 не может использоваться с CP 443-5 Extended, а также с CP 443-1 EX4x/ EX20/ GX20, работающим в режиме PROFINET IO

  • через интерфейсные субмодули IF 964-DP

0

1

Количество модулей S5, устанавливаемых в базовом блоке с использованием адаптеров, не более

6

6

Количество контроллеров PROFINET IO:

 

 

  • встроенных

 0

1

  • через CP

4; не допускается параллельное функционирование CP 443-1 EX40 с CP 443-1 EX41/ EX20/ GX20, до 4 на базовый блок контроллера

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:

 

 

  • функциональных модулей (FM) 

Ограничивается количеством свободных слотов и количеством соединений

Ограничивается количеством свободных слотов и количеством соединений

  • коммуникационных процессоров  (PtP соединения)

CP 440:

ограничивается количеством свободных слотов

CP 441:

ограничивается количеством свободных слотов и количеством соединений

CP 440:

ограничивается количеством свободных слотов

CP 441:

ограничивается количеством свободных слотов и количеством соединений

  • коммуникационных процессоров PROFIBUS и Ethernet

14; из которых до 10 CP или IM в режиме ведущего DP устройства, до 4 контроллеров PNIO

14; из которых до 10 CP или IM в режиме ведущего DP устройства, до 4 контроллеров PNIO

Время

 

 

Часы реального времени:

 

 

  • аппаратные часы реального времени

Есть

Есть

  • буферная батарея и синхронизация

Есть

Есть

  • разрешающая способность

1 мс

1 мс

  • отклонение времени за сутки, не более 

 

 

    • при питании от буферной батареи 

1.7 с, питание контроллера отключено

1.7 с, питание контроллера отключено

    • без питания от буферной батареи 

8.6 с, питание контроллера включено

8.6 с, питание контроллера включено

Счетчики моточасов:

 

 

  • количество счетчиков

16

16

  • нумерация счетчиков 

0 ... 15

0 ... 15

  • диапазон счета: 

 

 

    • с SFC 2, 3 и 4 

0 ... 32767 часов

0 ... 32767 часов

    • с SFC 101

0 ... 231 - 1 часов

0 ... 231 - 1 часов

  • разрешение 

1 час

1 час

  • сохранение состояний при перебоях в питании контроллера 

Есть

Есть

Синхронизация времени:

 

 

  • поддержка

Есть

Есть

  • через MPI, ведущее устройство 

Есть

Есть

  • через MPI, ведомое устройство 

Есть

Есть

  • через DP, ведущее устройство 

Есть

Есть

  • через DP, ведомое устройство 

Есть

Есть

  • в системе автоматизации, ведущее устройство 

Есть

Есть

  • в системе автоматизации, ведомое устройство 

Есть

Есть

  • через Ethernet через NTP

 Нет, через СР

Есть; как клиент

  • через IF 964 DP

Нет

Есть

Функции S7 сообщений

 

 

Количество станций, регистрирующих S7 сообщения, не более

63; Не более 63 с alarm_S и alarm_D (панели операторов); не более 12 с alarm_8 и alarm_P (например, WinCC)

95; Не более 95 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

Есть

Процедура сканирования SCAN

Есть

Есть

Общее количество сообщений, не более

1024 

1024 

Блочно-зависимые сообщения

Есть

Есть

Диагностические сообщения процесса

Есть

Есть

Количество блоков ALARM-S, одновременно находящихся в активных состояниях 

1000 блоков alarm_S/SQ или alarm_D/DQ

1000 блоков alarm_S/SQ или alarm_D/DQ

Блоки alarm_8:

 

 

  • количество экземпляров для блоков alarm_8 и блоков S7функций связи, не более 

4000

4000

      Запрос коммерческого предложения

      ×


        * Поля, обязательные для заполнения.

        Сообщение отправлено

        ×

        В ближайшее время сообщение будет обработано.

        Письмо с номером обращения отправлено на Ваш почтовый ящик.

        Спасибо за то, что выбрали Первый ZIP!

        Что-то пошло не так...

        ×

        К сожалению, наша система расценила Ваше сообщение как спам.

        Если это произошло по ошибке, пожалуйста, обратитесь к нам по электронной почте.

        Приносим извинения за возможные неудобства.

        ↑
        Заказчик
        Вы отправляете нам запрос
        Менеджер
        Если у нас есть прайс-лист, мы отправляем Вам ответ в течение дня.
        А если у нас нет прайс-листа
        по запрошенным товарам?
        МенеджерГорыОблакаПроизводитель
        Если у нас нет прайс-листа, мы отправляем запрос производителю.
        ЧасыОтвет от производителя может занять до 5 дней и более.
        СуперменОблака
        Запрос производителю мы отправляем только для конечных потребителей.
        Человек
        Торгующим организациям коммерческие предложения предоставляются только по прайсовым позициям:
        Siemens
        Beckhoff
        Pepperl+Fuchs
        Phoenix Contact
        PILZ
        Turck
        Leuze Electronic
        Endress+Hauser
        Murr Elektronik
        Schmersal