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概述
故障安全的自动化系统，可满足高度安全要求

符合安全要求，可达 SIL 3（IEC 61508 标准）、AK6（DIN V 19250 标准） 以及4 类标准（EN 954-1 标准）

如果需要，也可通过冗余设计而实现容错

故障安全 I/O 不增加接线：
通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全通讯

基于带有故障安全模块的 S7-400H 和 ET 200M上海臣冠工业控制设备有限公司

标准模块可应用在自动化系统的非故障安全型应用场合

隔离模板，用于在一个 ET 200M 的安全模式中故障安全和标准模块的组合使用。

应用
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全型自动化系统可使用在对安全要求很高设备中。 它控制着各种过程，如果直接停机，这些过程也不会对人员或环境构成威胁。 S7–400 F/FH 有两种基本型号：

S7-400F:
故障安全型自动化系统。 如果在控制系统中发生出错，生产过程就转移到安全状态，并中断。

S7-400FH:
故障安全型和故障容错型自动化系统。 如果在某个控制系统中发生出错，则冗余控制机构被，使得生产过程继续下去。

使用其它的标准模块，可是使其建立一个对故障安全和非故障安全都能进行控制的全集成控制系统。 使用相同的标准应用程序对整个系统进行组态和编程。

设计
S7-400F/FH 故障安全自动化系统可以根据需要进行不同的组态：

S7-400F的单通道单侧I/O
此系统需要一个故障安全的 PLC。 但是不一定是容错的。 需要下列部件：

1 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行授权

1 条 PROFIBUS-DP 线路

ET 200M ，带 IM 153-2

无冗余设计的故障安全信号模块

当发生故障时，可以访问 I/O。 故障安全信号模块钝化。

单通道，S7-400FH 有可切换的 I/O
此系统需要一个故障安全的 PLC。 对于 CPU 需要容错。 需要下列部件：

2 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行授权

2 条 PROFIBUS-DP 线路

1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。

无冗余设计的故障安全信号模块

当一个 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS-DP 发生故障时，PLC 可继续工作。 当故障安全信号模块或者 ET 200M 发生故障时，I/O 不再使用。 故障安全信号模块钝化。

 

S7-400FH 有冗余切换的 I/O
此系统需要一个故障安全的 PLC。 CPU 和 I/O 需要是容错的。需要下列部件：

2 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行授权

2 条 PROFIBUS-DP 线路

2 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。

冗余设计的故障安全信号模块

如果CPU、IM 153-2、PROFIBUS-DP、故障安全信号模块或 ET 200M 发生故障，此 PLC 继续可用。

在S7-400F/FH自动化系统中也可以使用标准模板。 但是不能与ET 200M一起使用。

通讯
控制器和ET200M之间通过PROFIBUS DP进行故障安全通讯和标准通讯。 经过特殊开发，PROFISafe PROFIBUS 可以在标准数据报文桢中进行安全功能的数据通讯。 需要诸如特殊安全总线的其它硬件组件。 所需的软件既可以作为操作系统的一个扩展软件集成在硬件组件中，也可以作为一个认证的软件块装载到CPU中。

带隔离模板的安全等级
在ET200M中使用隔离模板具有以下优势：

PROFIBUS DP组态使用铜总线电缆。 不需要光纤电缆。

可使用任何 IM 153-X

在安全模式中故障安全信号模块的混合运行，以及在一个ET 200M中S7-300标准模块的混合运行

如果达到SIL2安全等级，则不需要隔离模块。

功能
S7-400F/FH 满足下列安全要求：

等级需求：AK 1 to AK 6 to DIN V 19250/DIN V VDE 0801

安全要求等级：SIL 1 to SIL 3 to IEC 61508

等级 1 to 4 to EN 954-1

运行模式
CPU的F程序和故障安全信号模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。

使用差异分析和测试信号，信号模板可以监视输出和输入信号。

CPU通过常规的自检、监测和逻辑命令以及程序定时检测，检查运行的正确性。 此外，通过申请信号进行检测。

当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。

F 运行版授权

CPU 417-4H必须装在F运行授权才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。

编程
S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。 通过诸如STEP 7编程工具编写非故障安全用户程序。

S7 F 系统选件包

"S7 F Systems" 软件包用来编写故障安全程序。 软件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系统运行必须将下列软件包装载到PG或PC：

STEP 7 V5.1 以上

CFC V5.23 或新版本

S7-SCL V5.1 SP 1 或新版本

S7 H Systems Version 5.1 (S7-400FH的选件)

特殊功能块通过CFC从F库中进行调用，并为包含安全功能的F程序互连。

通过FM 450-1为编码器提供电源。

该模板具有下列机械特性：

设计紧凑：
坚固的塑料机壳里包括：

故障指示灯(INTF/EXTF)

指示计数器的运行（CR）和计数方向（DIR）的指示灯

数字量输入和输出模块用的指示灯

信号模板上的前连接器

前盖上的标签区。

安装方便：
把模块简单地安装在机架上并用螺丝拧紧。通过前连接器上的编码元件使之适配。

用户友好的接线：
通过插入式前连接器来对模板接线。次插入时，模块上的编码元件与之啮合，这样该连接器以后只能插入同类型的模块。更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。

组态软件包
组态所需的组态软件包包括：

手册

参数赋值的屏幕格式

与CPU进行数据交换的标准功能块

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功能
该模板通过下列方式减轻CPU的负担：

每个通道可以直接连接一个增量编码器

通过集成数字量输入直接连接门控信号（光栅等）

通过集成数字输出模块实现比较功能和响应输出

功能如下：

2 个通道用于增计数或减计数；各 32 位

计数频率达 500 kHz （用于 RS422 编码器）

计数范围 0 至 32 位或 ±31 位,根据要求设置

单次或周期计数

单倍、双倍或四倍

可以连接到增量编码器；例如起动器，24V编码器或RS422编码器(5V)

用电平进行门控

通过数字输入进行设置

可用预先设定的起始值装载计数器

通过两个用户可定义的参考值进行比较

当达到参考值、过零或超范围运行（可以选择）时作出中断响应

由比较功能控制的输出信号（24V 电平）：可选择脉冲宽度，或者从比较值到计数极限值的连续信号。

标准功能块

 
CNT_CTRL (FC 0)

控制 FM 450-1 计数器

DIAG_INF (FC 1)

用于提供 FM 450-1 的诊断信息

 

运行模式
在直接可连接的门控信号控制下，FM 450-1 计数器能够按照 500 kHz 的频率检测增量编码器所发的脉冲。它分析脉冲方向，并且在各个通道上独立地将各自实际值与两个可以规定的比较值进行比较。

通过两种方式对过程输出响应：

数字量输出:
可以通过一个公用寄存器来选择数字输出的脉冲或电平转换。

底板总线:
FM 450-1 可通过集成底板总线向 CPU 发送中断信号。