西門子CPU模塊6ES7412-2XJ05-0AB0

• 用于構建故障安全型自動化系統(tǒng)，提高工廠的安全性

• 高性能 CPU

• 安全等級可達 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)

• 通過一個 CPU 即可勝任標準任務和安全任務

• 允許多處理器模式

• 經由采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，與分布式 I/O 設備進行安全通信

• 故障安全 I/O 模塊可通過集成接口（CPU416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進行分布式連接。

• 在非安全型應用中，可集中式或分布式使用標準模塊

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(tǒng)。

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(xiàn)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(tǒng)。

通過使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實現(xiàn)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(xiàn)總線型結構。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 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/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進行連接。通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實現(xiàn)安全通信。

兩種 CPU 都具有：

• 高性能的處理器：
  CPU 對每個二進制指令的執(zhí)行時間可短到 0.03 µs。

• CPU 416F-2： 5.6 MB 工作存儲器（程序或數(shù)據(jù)各占用 2.8 MB）；
  CPU 416F-3 PN/DP： 11.2 MB 工作存儲器（程序或數(shù)據(jù)各 5.6 MB）；
  快速工作存儲器用于對于執(zhí)行十分重要的用戶程序部分。

• 靈活擴展能力：
  **多 262144 點數(shù)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(shù)據(jù)傳輸速率**高為 12 Kbit/s 的簡單網絡。CPU 可與通信總線和 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(qū)：
  **后的 120 個故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進行診斷?？梢詫斎霐?shù)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(shù)據(jù)）。

• 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(xiàn)分布式自動化組態(tài)，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(tài)、編址和編程）。
  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(tǒng)。

• 帶 2 個端（交換機）的 PROFINET 接口

  • PROFINET I/O，可連接 256 個 IO 設備

  • PROFINET CBA（基于組件的自動化）

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/或通過通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進行連接。 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實現(xiàn)安全通信。

• 塊保護：
  通過密碼保護用戶程序，未經授權無法訪問。

• 集成 HMI 服務:
  對于 HMI 設備，用戶只需數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標。這些數(shù)據(jù)將由系統(tǒng)自動循環(huán)傳輸。

• 集成通信功能：

  • 編程器/OP 通信

  • 全局數(shù)據(jù)通信

  • S7 基本通信

  • S7 通信

  • 通過網絡更新固件

  CPU 416F-3 PN/DP：

  • 通過 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 進行開放式通信

  • 在基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng) (PROFINET)

  • 通過集成的 web 服務器獲得附加診斷功能

  可參數(shù)化的特性

  使用 STEP 7 硬件組態(tài)工具，可對 S7-400（包括 CPU）的特性和響應進行參數(shù)化，例如：

  • MPI 多點接口：

    • 定義站地址。

    • 啟動/循環(huán)響應

    • 定義**循環(huán)時間和通信負荷。

    • 地址分配：
      I/O 模塊編址。

    • 保持區(qū)域：
      定義具有保持特性的位存儲器、計數(shù)器、定時器、數(shù)據(jù)塊和時鐘位存儲器的數(shù)量

    • 過程映像，局部數(shù)據(jù)的大小。

    • 診斷緩存區(qū)的長度。

    • 保護等級：
      程序和數(shù)據(jù)的訪問權限。

    • 系統(tǒng)診斷：
      定義診斷報警的處理和范圍。

    • 循環(huán)中斷：
      定義周期時間

    CPU 416F-3 PN/DP：

    • PROFINET 接口

    • 通過 NTP 協(xié)議對時間同步進行參數(shù)化

    信息和顯示功能

    • 狀態(tài)和故障 LED：
      LED 可指示出內部和外部故障和運行狀態(tài)，如 RUN（運行）、STOP（停止）、調試和測試功能等。

    • 測試功能：
      編程器用于在程序執(zhí)行過程中指示信號狀態(tài)，獨立于用戶程序修改過程變量，輸出堆棧存儲器的內容，執(zhí)行各步程序，并禁用某些程序部分。

    • 信息功能：
      編程器可用于獲取有關 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。

    通信

    中央控制器與故障安全 ET 200 模塊之間的安全通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。 專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī) PROFIsafe 支持在標準數(shù)據(jù)報文幀中傳送安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個操作系統(tǒng)的擴展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個軟件塊裝載到 CPU 中。

    操作模式

    F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號模塊中。

    信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術來監(jiān)視輸入和輸出信號。

    CPU通過周期性自檢、命令測試以及基于邏輯和時間的程序執(zhí)行檢測，檢查控制器運行的正確性。此外，通過“活躍標志（sign-of-life）”請求，還可以對 I/O 進行檢測。

    當系統(tǒng)診斷出一個故障時，系統(tǒng)將進入安全狀態(tài)。

    CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 的運行無需使用一份 F 運行版授權

  •  西門子CPU模塊6ES7412-2XJ05-0AB0

  •  

     詳細介紹編輯

    1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

    2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統(tǒng)內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

    3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。

     S7-400 

    PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。工作原理編輯當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。用戶程序執(zhí)行在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。輸出刷新當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。

    保養(yǎng)編輯設備定期測試、調整

    （1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發(fā)現(xiàn)松動的地方及時重新堅固連接；

    （2） 對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓；

    設備定期清掃

    （1） 每六個月或季度對PLC進行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機架、CPU主板及輸入/輸出板依次拆下，進行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復后送電并啟動PLC主機。認真清掃PLC箱內衛(wèi)生；

    （2） 每三個月更換電源機架下方過濾網

    ；檢修前準備

    （1） 檢修前準備好工具；

    （2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護裝置及認真作防靜電準備工作；

    個人以上監(jiān)護操作；

    （2） 把CPU前面板上的方式選擇開關從“運行”轉到“停”位置；

    （3） 關閉PLC供電的總電源，然后關閉其它給模坂供電的電源；

    （4） 把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下，然后拆下電源機架與機柜相連的螺絲，電源機架就可拆下；

    （5） CPU主板及I/0板可在旋轉模板下方的螺絲后拆下；

    （6） 安裝時以相反順序進行；

    檢修工藝及技術要求

    （1） 測量電壓時，要用數(shù)字電壓表或精度為1%的萬能表測量

    （2）電源機架，CPU主板都只能在主電源切斷時取下；

    （3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂；

    （4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮時取下模塊RAM內容將丟失；（5） 輸入/輸出板取下前也應先關掉總電源，但如果生產需要時I/0板也可在可編程控制器運行時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；

    （6） 撥插模板時，要格外小心，輕拿輕放，并運離產生靜電的物品；

    （7） 更換元件不得帶電操作；

    （8） 檢修后模板安裝一定要安插到位

  •  

    連接

    操作規(guī)則和規(guī)定

    簡介

    根據(jù)應用領域的不同，ET 200AL 分布式 I/O 系統(tǒng)作為設備和系統(tǒng)的一個組件，要求用戶遵

    守特定的規(guī)則和規(guī)定。

    本部分概要說明了在設備或系統(tǒng)中集成 ET 200AL 分布式 I/O 系統(tǒng)時要遵循的一些重要

    的規(guī)則。

    具體應用

    請遵守適用于具體應用的安全和事故預防規(guī)定（如，機器指令）。

    緊急停止設備

    符合 IEC 60204 標準（對應于 DIN VDE 113）的緊急停止設備必須在設備或系統(tǒng)的所有操

    作模式下都保持有效。

    排除系統(tǒng)危險狀況

    不允許出現(xiàn)危險工廠狀態(tài)。

    即使在以下情況中，也需確保不出現(xiàn)危險系統(tǒng)狀態(tài)：

    

    • 發(fā)生電壓驟降或斷電時

    • 電壓驟降或斷電后工廠重新啟動時

    • 與 PROFINET 的通信中斷后 ET 200AL 分布式 I/O 系統(tǒng)重新啟動時

    必要時，可強制執(zhí)行急停。

    在“急停”解鎖后，不允許執(zhí)行不受控或未定義的啟動操作。

    電纜和電線

    確保使用的電纜（包括連接器）經批準可以在至少 70 °C 的溫度下連續(xù)工作。連接

    外部熔斷器 / 開關

    要滿足具體應用中的電纜和設備保護標準要求，必需安裝外部熔斷器和開關。

    SELV/PELV 電源的線路電壓

    下面描述了對于線路電壓必須關注的方面（有關更多信息，請參見“有關絕緣、保護等

    級、防護等級和額定電壓的信息 (頁 103)”部分）：

    • 對于不帶多極斷路器的固定設備或系統(tǒng)，在建筑物安裝中必須使用斷路器裝置（多

    極）。

    • 對于負載電流電源，組態(tài)的額定電壓范圍必須與當?shù)氐木€路電壓相匹配。

    • 對于 ET 200AL 分布式 I/O 系統(tǒng)的所有電源電路，線路電壓與額定值的波動/偏離值必

    須在允許的容差范圍內。