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SIMATIC S7-400F/FH 安全相關(guān)自動化系統(tǒng)在具有較高安全要求的工廠中使用。 它們可對立即關(guān)斷過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境帶來危險。 具有兩種設(shè)計形式，它們在以下方面所有不同：

• S7-400F: 
  帶單一 CPU（AS 單站）的安全相關(guān)自動化系統(tǒng)。 如果控制系統(tǒng)中發(fā)生故障，生產(chǎn)過程就會切換到安全狀態(tài)并中斷。
• S7-400FH: 
  帶兩個冗余 CPU（AS 冗余站）的安全相關(guān)和高可用性自動化系統(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)過程。

使用附加標(biāo)準(zhǔn)模塊可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(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)工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。

根據(jù)要求，可實現(xiàn)不同設(shè)計形式。 下面以 ET 200M 分布式 I/O 為例說明了這些設(shè)計形式：

S7-400F 的單通道單側(cè) I/O

工廠需要使用安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：

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

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

單通道切換時 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用安全型控制器。CPU 一端需要有容錯功能。需要下列部件：

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

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

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)需實現(xiàn)容錯功能。需要下列部件：

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

CPU、IM 153-2、PROFIBUS DP 總線、安全相關(guān)信號模塊或 ET 200M 站出現(xiàn)故障時，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 PROFIBUS DP 實現(xiàn)的。 專門為安全相關(guān)通信制定的 PROFIsafe 行規(guī)支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報文中傳輸用于安全功能的用戶數(shù)據(jù)。 無需附加的硬件組件，如專用安全總線。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。

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 安全等級 AK 1 至 AK 6，符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全等級 SIL 1 至 SIL 3，符合 IEC 61508
• 安全類別 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)信號模塊（F 模塊）內(nèi)。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)實現(xiàn)輸出和輸入信號的監(jiān)控。

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

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 才能正常運行。每個 S7-400F/FH 均需要一個許可證。

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)過時間檢驗的編程工具（如 STEP 7），可以創(chuàng)建非安全相關(guān)工廠部分的用戶程序。

S7 F Systems 可選軟件包

編制安全相關(guān)的程序段時，選項軟件包“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

對于含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用 F 庫中的專用函數(shù)塊并進行互連。 CFC 簡化了系統(tǒng)的組態(tài)、編程和驗收測試。無需借助額外工具，程序員就可以完全專注于編制安全相關(guān)的應(yīng)用程序。