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SIMATIC S7-400F/FH 安全相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)在具有較高安全要求的工廠中使用。 它們可對(duì)立即關(guān)斷過(guò)程進(jìn)行控制，因此不會(huì)對(duì)人身、環(huán)境帶來(lái)危險(xiǎn)。 具有兩種設(shè)計(jì)形式，它們?cè)谝韵路矫嫠胁煌?

• S7-400F: 
  帶單一 CPU（AS 單站）的安全相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)。 如果控制系統(tǒng)中發(fā)生故障，生產(chǎn)過(guò)程就會(huì)切換到安全狀態(tài)并中斷。
• S7-400FH: 
  帶兩個(gè)冗余 CPU（AS 冗余站）的安全相關(guān)和高可用性自動(dòng)化系統(tǒng)。如果在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障，冗余控制系統(tǒng)部分將發(fā)生作用，并繼續(xù)控制生產(chǎn)過(guò)程。

使用附加標(biāo)準(zhǔn)模塊可以創(chuàng)建一個(gè)全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

根據(jù)要求，可實(shí)現(xiàn)不同設(shè)計(jì)形式。 下面以 ET 200M 分布式 I/O 為例說(shuō)明了這些設(shè)計(jì)形式：

S7-400F 的單通道單側(cè) I/O

工廠需要使用安全型控制器。無(wú)需容錯(cuò)。需要下列部件：

• 1 個(gè) CPU S7‑400H，帶 F‑Runtime 許可證
• 1 條 PROFIBUS DP 或 PROFINET 總線(xiàn)
• 帶有 IM 153‑2 (PB DP) 或 IM 153‑4 (PN) 的 ET 200M
• 安全相關(guān)信號(hào)模塊，非冗余設(shè)計(jì)。

在發(fā)生故障的情況下，I/O 不再可用。 安全相關(guān)信號(hào)模塊將被禁用。

單通道切換時(shí) I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用安全型控制器。CPU 一端需要有容錯(cuò)功能。需要下列部件：

• 2 個(gè) CPU S7‑400H，帶 F‑Runtime 許可證
• 2 條 PROFIBUS DP 總線(xiàn)。
• 1 個(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2（冗余）。
• 安全相關(guān)信號(hào)模塊，非冗余設(shè)計(jì)。

在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，控制器仍然保持可用。 安全相關(guān)信號(hào)模塊或 ET 200M 站出現(xiàn)故障時(shí)，I/O 不在可用。 安全相關(guān)信號(hào)模塊將被禁用。

冗余切換式 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)功能。需要下列部件：

• 2 個(gè) CPU S7‑400H，帶 F‑Runtime 許可證
• 2 條 PROFIBUS DP 總線(xiàn)。
• 2 個(gè) ET 200M ，帶 2 個(gè) IM 153-2（冗余）。
• 冗余型安全相關(guān)信號(hào)模塊。

CPU、IM 153-2、PROFIBUS DP 總線(xiàn)、安全相關(guān)信號(hào)模塊或 ET 200M 站出現(xiàn)故障時(shí)，控制器仍然保持可用。

通信

中央控制器與 ET 200M 之間的標(biāo)準(zhǔn)通信和安全相關(guān)通信是通過(guò) PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)的。 專(zhuān)門(mén)為安全相關(guān)通信制定的 PROFIsafe 行規(guī)支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳輸用于安全功能的用戶(hù)數(shù)據(jù)。 無(wú)需附加的硬件組件，如專(zhuān)用安全總線(xiàn)。所需的軟件既可以作為一個(gè)操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個(gè)軟件塊裝載到 CPU 中。

S7-400F/FH 滿(mǎn)足下列安全要求：

• 安全等級(jí) AK 1 至 AK 6，符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全等級(jí) SIL 1 至 SIL 3，符合 IEC 61508
• 安全類(lèi)別 1 至 4，符合 EN 954-1

工作模式

S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并且包括在安全相關(guān)信號(hào)模塊（F 模塊）內(nèi)。

信號(hào)模塊采用差異分析方法和測(cè)試信號(hào)注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出和輸入信號(hào)的監(jiān)控。

借助周期性自檢、指令檢測(cè)、程序邏輯檢測(cè)和程序順序流檢測(cè)等方法，CPU可以檢測(cè)控制器是否工作正常。此外，通過(guò)“活躍標(biāo)志（sign-of-life）”請(qǐng)求，還可以對(duì)I/O進(jìn)行檢測(cè)。

若判定系統(tǒng)中存在故障，則將該系統(tǒng)切換至安全狀態(tài)。

F-Runtime 許可證

必須將 S7 F-Runtime 許可證加載到 CPU S7-400H 上，S7-400F/FH 才能正常運(yùn)行。每個(gè) S7-400F/FH 均需要一個(gè)許可證。

編程

S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。 使用經(jīng)過(guò)時(shí)間檢驗(yàn)的編程工具（如 STEP 7），可以創(chuàng)建非安全相關(guān)工廠部分的用戶(hù)程序。

S7 F Systems 可選軟件包

編制安全相關(guān)的程序段時(shí)，選項(xiàng)軟件包“S7 F Systems”必不可少。該軟件包含有創(chuàng)建 F 程序所需要的全部功能和塊。 必須在編程器/PC 上加載以下軟件包，S7 F Systems 才能正常運(yùn)行：

• STEP 7 V5.4 SP3 HF7 或更高版本
• CFC V7.0 SP1 HF7 或更高版本
• 可選： SIMATIC PCS 7 V7.0 SP3 或更高版本

對(duì)于含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用 F 庫(kù)中的專(zhuān)用函數(shù)塊并進(jìn)行互連。 CFC 簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組態(tài)、編程和驗(yàn)收測(cè)試。無(wú)需借助額外工具，程序員就可以完全專(zhuān)注于編制安全相關(guān)的應(yīng)用程序。