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SIMATIC 識(shí)別系統(tǒng)用于更為經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)和物流過程

識(shí)別系統(tǒng)可幫助公司在動(dòng)態(tài)市場(chǎng)中保持其地位：通過 RFID 或一維及二維代碼自動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)，可滿足用戶在生產(chǎn)和物流、資產(chǎn)管理、跟蹤和追溯以及供應(yīng)鏈管理方面不斷增長(zhǎng)的控制需求為此，西門子提供了關(guān)鍵技術(shù)。作為識(shí)別系統(tǒng)的全球市場(chǎng)，西門子憑借其在該領(lǐng)域超過 25 年的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技能，一站式提供了豐富的 RFID 系統(tǒng)及讀碼系統(tǒng)。通過您身邊的西門子，用戶可選擇集成到自動(dòng)化和 IT 級(jí)的簡(jiǎn)易系統(tǒng)以及獨(dú)立于應(yīng)用的應(yīng)用咨詢。

適用于各種識(shí)別任務(wù)的佳解決方案

從準(zhǔn)時(shí)化順序供應(yīng)生產(chǎn)到產(chǎn)品或批量的安全、完全跟蹤：機(jī)器自動(dòng)讀取、無接觸識(shí)別系統(tǒng)可用于智能物流和生產(chǎn)控制。數(shù)據(jù)矩陣編碼 (DMC) 或無線射頻識(shí)別 (RFID) 具有高度的數(shù)據(jù)安全性，并在多種應(yīng)用中得到證實(shí) - 甚至在苛刻的工業(yè)環(huán)境中。與手動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)相比，大大節(jié)省了時(shí)間及成本。選擇匹配存儲(chǔ)和識(shí)別技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)：

• 數(shù)據(jù)載體是否返回到生產(chǎn)（閉環(huán)），還是在過程鏈末端處結(jié)束生產(chǎn)（開環(huán)）
• 過程鏈內(nèi)單次或重復(fù)識(shí)別/打標(biāo)
• 檢測(cè)距離/范圍及光照條件/對(duì)比度
• 待打標(biāo)產(chǎn)品的一致性以及放置標(biāo)簽的可用空間
• 潛在問題來源，諸如環(huán)境溫度和灰塵

作為全球的識(shí)別系統(tǒng)供應(yīng)商，西門子通過 SIMATIC Ident 提供了的 RFID 和光學(xué)識(shí)別綜合產(chǎn)品系列，這些產(chǎn)品可以擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)靈活而經(jīng)濟(jì)有效的識(shí)別解決方案。

RFID 系統(tǒng)可滿足針對(duì)性能、范圍、頻率范圍、HF、UHF等方面的多種要求。本節(jié)概述了西門子的高頻 RFID 系統(tǒng)。

通過全集成自動(dòng)化世界中的通信模塊和預(yù)設(shè)置的軟件塊對(duì)RFID 系統(tǒng)的簡(jiǎn)單集成顯著地減少了調(diào)試、診斷和維護(hù)的支出和成本。

憑借在 RFID 系統(tǒng)領(lǐng)域多年的經(jīng)驗(yàn)，西門子是執(zhí)行所有行業(yè)中多樣化解決方案的的合作伙伴，特別是在生產(chǎn)和物流領(lǐng)域。

高頻率范圍內(nèi)的 SIMATIC RFID 系統(tǒng)。

西門子提供了以下兩種高頻 RFID 系統(tǒng)：

• SIMATIC RF200：
  緊湊而經(jīng)濟(jì)的 RFID 系統(tǒng)個(gè)，符合 ISO 15693 標(biāo)準(zhǔn)。通過帶 IO-Link 接口的電子標(biāo)簽，可實(shí)現(xiàn)極為簡(jiǎn)單的開放式識(shí)別解決方案。
• SIMATIC RF300:
  配有單獨(dú)電子標(biāo)簽的 RF300 可滿足速度、數(shù)據(jù)量和診斷功能方面極為苛刻的要求。高性能 RFID 系統(tǒng)可與 ISO 15693 電子標(biāo)簽結(jié)合使用以滿足一般性能要求。

富有意義的初始數(shù)據(jù)

RFID 系統(tǒng)確保了從一開始重要的數(shù)據(jù)就伴隨著產(chǎn)品或物體。電子標(biāo)簽粘貼在產(chǎn)品、產(chǎn)品載體、物體上，或它的運(yùn)輸或打包單元，為非接觸記錄、讀寫。這意味著，所有應(yīng)用特有的數(shù)據(jù)都位于電子標(biāo)簽上。這不管是你在處理汽車行業(yè)中的車輛車體部件或是定制變速箱都是適用的。多可以存儲(chǔ) 64 KB 數(shù)據(jù)，需要時(shí)可以在各個(gè)工作站或加工工位進(jìn)行分別讀取和補(bǔ)充。這都意味著物流和數(shù)據(jù)是同時(shí)優(yōu)的。

無接觸的數(shù)據(jù)傳輸和高度工業(yè)兼容度

多種堅(jiān)固設(shè)計(jì)的強(qiáng)大的讀寫裝置(讀寫設(shè)備)確保了電子標(biāo)簽和更系統(tǒng)(如 PLC、PC 等)之間快速和可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)和電源通過交變電磁場(chǎng)進(jìn)行傳輸。非接觸數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髟硪揽拷桓谢蛘咄ㄟ^非金屬材料。

完美配套的組件

RFID 系統(tǒng)由以下完美配套的組件組成：

• 電子標(biāo)簽
• 電子標(biāo)簽
• 天線
• 用于連接到自動(dòng)化系統(tǒng)（如 PROFIBUS、PROFINET）的通信模塊
• 系統(tǒng)集成軟件

在所有行業(yè)中廣范圍的應(yīng)用

• 生產(chǎn)控制
• 資產(chǎn)管理
• 跟蹤和溯源

豐富的電子標(biāo)簽

通過使用多種存儲(chǔ)技術(shù)（EEPROM或FRAM/SRAM）以及幾何設(shè)計(jì)使得有多種不同的電子標(biāo)簽可用。它們的優(yōu)勢(shì)不僅在于它們高等級(jí)的數(shù)據(jù)安全性，還在于它們卓越的用來防止諸如污染、溫度起伏、沖淋水或沖擊負(fù)荷等環(huán)境條件影響的高防護(hù)等級(jí)。

• 擁有工業(yè)識(shí)別領(lǐng)域內(nèi)完整和可擴(kuò)展的產(chǎn)品系列，可實(shí)現(xiàn)靈活和經(jīng)濟(jì)的解決方案。
• 通過無縫集成到全集成自動(dòng)化系統(tǒng)中而簡(jiǎn)化組態(tài)、調(diào)試、診斷和維護(hù)：
  • 通過 PROFIBUS 和 PROFINET 通信模塊與自動(dòng)化系統(tǒng)（如 SIMATIC、SIMOTION 或 SINUMERIK）進(jìn)行集成總線連接。
  • 通過隨時(shí)可用的功能塊進(jìn)行簡(jiǎn)便的 S7 軟件集成。
  • 大量的狀態(tài)和診斷功能
• 高度的保護(hù)，得益于：
  • 開放式標(biāo)準(zhǔn)（例如，ISO 15693）。
  • 西門子 RFID 和光學(xué)讀碼系統(tǒng)之間具有軟件兼容性。
  • 采用標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口。
• 通過各種通信模塊，可連接到不同廠商的不同總線系統(tǒng)以及不同 PC 環(huán)境，因而具有開放性。
• 全球與支持

簡(jiǎn)便集成到自動(dòng)化級(jí)系統(tǒng)中

西門子的 SIMATIC Ident 產(chǎn)品系列可為您提供適宜解決方案：使用通信模塊和便利的函數(shù)塊，可方便地將 SIMATIC Ident 系統(tǒng)連接到 PLC（如 SIMATIC）或?qū)⒑瘮?shù)塊嵌入在 IT 環(huán)境。這樣便可確保擁有系統(tǒng)范圍的統(tǒng)一軟件體系結(jié)構(gòu)，并在工程組態(tài)、調(diào)試和維護(hù)方面節(jié)約可觀的支出與成本。

集成在全集成自動(dòng)化解決方案中

連接到第三方系統(tǒng)

豐富的通信模塊、函數(shù)塊和功能強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)程序和功能庫(kù)，使得在應(yīng)用程序中的集成快捷、簡(jiǎn)便。

而且棒的是：SIMATIC RF 是全集成自動(dòng)化 (TIA) 的一部分，可非常容易地經(jīng)濟(jì)地融入 SIMATIC 環(huán)境中。

有關(guān)連接方式的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見“通信模塊”一節(jié)。

生產(chǎn)控制

全世界的用戶都喜歡越來越多的個(gè)性化產(chǎn)品。通過工業(yè)識(shí)別實(shí)現(xiàn)多樣化生產(chǎn)和物流控制，可以在整個(gè)制造過程中滿足用戶對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求。這樣就可實(shí)現(xiàn)可靠、高效和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的按訂單生產(chǎn)過程。

帶有 SIMATIC RF200 的小型裝配線的組態(tài)示例

帶 SIMATIC RF600、SCALANCE W 和 SCALANCE X 的小型裝配線的組態(tài)示例

資產(chǎn)管理

使用 SIMATIC RF350M 手持終端進(jìn)行資產(chǎn)管理的示例配置

諸如工具、工廠部件或集裝箱等都是生產(chǎn)和物流的重要資產(chǎn)。通過工業(yè)識(shí)別可確保這些資產(chǎn)得到有效使用。此外，還可以實(shí)時(shí)獲取庫(kù)存信息，精確確定庫(kù)存狀態(tài)。這意味著可以隨時(shí)監(jiān)控資產(chǎn)的使用情況，并針對(duì)庫(kù)存數(shù)量、容量和維護(hù)進(jìn)行專門。

供應(yīng)鏈管理

要擴(kuò)大工業(yè)規(guī)模，提高競(jìng)爭(zhēng)力，需要擁有針對(duì)各種部件的全球性供應(yīng)鏈。工業(yè)識(shí)別使這些供應(yīng)鏈的透明度和可預(yù)測(cè)性得以提高，從而有利于產(chǎn)品規(guī)劃。避免遭遇供應(yīng)瓶頸和設(shè)備停機(jī)，庫(kù)存，提高產(chǎn)品利潤(rùn)。

使用 SIMATIC RF600 和 SCALANCE W 的物流門戶的組態(tài)示例

SIMATIC Ident 組態(tài)指南

SINAMICS DC MASTER 是用于基本應(yīng)用和要求苛刻的直流應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。許多不同領(lǐng)域和互補(bǔ)市場(chǎng)中的應(yīng)用要求具有高等級(jí)的可擴(kuò)縮性和變頻器擴(kuò)展能力。

為了能夠確保多用性，SINAMICS DC MASTER 集中了大量的新功能：

SINAMICS 變頻調(diào)速柜系列

SINAMICS DC MASTER 是 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)器家族中的一員。各個(gè) SINAMICS 版本都基于一個(gè)公共的平臺(tái)，特別是在接口、工具、操作控制以及監(jiān)視方面。
所有的 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)器都支持TIA 體系，在工程設(shè)計(jì)、通訊和數(shù)據(jù)管理方面與西門子的SIMATIC、SIMOTION 和 SINUMERIK 自動(dòng)化系統(tǒng)使用了相同的方式。在使用這些系統(tǒng)時(shí)，可以使用 SINAMICS 簡(jiǎn)單的生成自動(dòng)化解決方案。
由于可以標(biāo)準(zhǔn)化、無縫的集成到西門子的自動(dòng)化環(huán)境中，用戶還可以更快速的進(jìn)行整機(jī)自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的工程設(shè)計(jì)和試運(yùn)行中。此外，還可以降低相關(guān)的培訓(xùn)成本，并且使產(chǎn)品支持、、維護(hù)和備件保存都得到了簡(jiǎn)化。

標(biāo)配 PROFIBUS，可以選配 PROFINET

該設(shè)備標(biāo)配了作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 PROFIBUS?？梢赃x配提供 PROFINET。使用外部適配器可以實(shí)現(xiàn)與其他現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的通訊。

控制裝置的變化版

為了能夠的滿足與技術(shù)功能的接口和通訊性能相關(guān)的要求，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)或 CUD，或這兩者組合。還可以使用兩個(gè) CUD 來提高技術(shù)上開環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)的性能。這就使該設(shè)備可以的廣泛適應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器技術(shù)和互補(bǔ)市場(chǎng)相關(guān)的要求——無論是在技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)方面。

勵(lì)磁電源供電符合要求

根據(jù)SINAMICS DC MASTER 的介紹，您可以根據(jù)自己的特殊需求選擇佳的勵(lì)磁電源。
SINAMICS DC MASTER 始終是佳選擇：

• 對(duì)于不帶勵(lì)磁的裝置（從 60A 額定直流電流或更高電流供電）
• 對(duì)于帶有 1Q 勵(lì)磁的裝置（帶有集成的續(xù)流電路）
• 對(duì)于具有 2Q 勵(lì)磁的裝置，可以主動(dòng)降低電流實(shí)現(xiàn)快速的勵(lì)磁電流變化，并集成了勵(lì)磁過壓保護(hù)裝置（從 60A 額定直流電流或更高電流）

對(duì)于從額定 1500A 或更高電流供電的裝置，還可以在 1Q 或 2Q 版本中選擇具有 85A 額定勵(lì)磁電流的版本，取代 40A 勵(lì)磁供電。
另外，如果應(yīng)用情況需要的話，當(dāng)然還可以連接外部勵(lì)磁電源裝置。

24 V DC 電子裝置電源

直流變頻器的電子裝置電源現(xiàn)有兩種版本可用：

• 連接 230 V/400 V AC 的版本或
• 連接 24V 直流的版本（帶有極性接反保護(hù)）

使用 24V 供電，可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn) UPS 功能——因此可以提高工廠或系統(tǒng)的可用性。

上圖顯示的是 24V 直流電源 SITOP smart。

電源部分與地隔離

裝置內(nèi)部的電源部分電壓感應(yīng)功能對(duì)于電子裝置來說是懸空的（電氣隔離）。
因此，在將來沒有必要通過斷開/連接電機(jī)電纜來測(cè)量直流電機(jī)的絕緣電阻。為了確保工廠和系統(tǒng)的安全，以及避免電機(jī)受到嚴(yán)重的損壞，必須強(qiáng)制性的對(duì)直流電機(jī)的絕緣電阻進(jìn)行定期檢查。

自由函數(shù)塊和驅(qū)動(dòng)器控制圖

裝置標(biāo)配了足夠數(shù)量的自由函數(shù)塊可用于各種應(yīng)用?？梢宰杂傻氖褂脕碜则?qū)動(dòng)器控制圖（DCC）的自由函數(shù)塊擴(kuò)展功能范圍。這使驅(qū)動(dòng)器可以的使用特殊應(yīng)用——無論是在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上。

使用 SINAMICS 組件可以擴(kuò)展功能性

通過將 SINAMICS 的補(bǔ)充模塊與 DRIVE-CliQ 接口（ CUD）進(jìn)行耦合可以獲得附加的輸入和輸出。這樣就提高了對(duì)工廠和系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性，同時(shí)了成本。

可以進(jìn)行單相連接

對(duì)于高 125A 和高 575 V交流的裝置，甚至在只通過兩根導(dǎo)線供電時(shí)，裝置的功能也全都完整可用。這意味著，例如當(dāng)對(duì)一個(gè)單相連接的變頻器進(jìn)行更新時(shí)，無需對(duì)現(xiàn)有機(jī)器或工廠進(jìn)行變更 - 而且經(jīng)過更新的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以集成到先進(jìn)的通訊概念里（TIA）。

涂層 PCB 和鍍鎳銅母線

可以選擇雙噴帶涂層的 PCB 和鍍鎳銅母線提高用于高污染等級(jí)和氣候壓力環(huán)境中的可靠性 - 也可以用于具有更高環(huán)境壓力的情況。

工作溫度范圍寬

由于保存和運(yùn)輸允許的溫度范圍達(dá)到 -40 ℃ 到 +70 ℃，所以使在高氣候壓力地區(qū)的應(yīng)用更加簡(jiǎn)單。

與 SINAMICS V90 相連時(shí)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性

增量式編碼器 (sin/cos 1 V_pp/RS422/HTL) 帶電纜和控制器、夾緊法蘭或同步法蘭。

這些編碼器每轉(zhuǎn)一圈可以發(fā)送規(guī)定數(shù)目的電脈沖，脈沖數(shù)反映了所經(jīng)過的行程或者角度。

增量式編碼器的工作原理是對(duì)按照透射光原理工作的分度盤實(shí)施光電掃描。光源為一個(gè)發(fā)光二極管 (LED)。編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的明暗交替變化的調(diào)制信號(hào)被光電元件所采集。分度盤與軸連接，通過合理安排分度盤和固定式光柵上的條紋，光電元件就會(huì)發(fā)送出兩個(gè)相互呈 90 度的軌跡信號(hào) A 和 B 以及基準(zhǔn)信號(hào) R。編碼器電子部件將這些信號(hào)放大，并且轉(zhuǎn)換成不同的輸出電平。

可使用以下輸出電平：

• 帶 1 V_pp 電平的模擬信號(hào) sin/cos 
  如果是正弦信號(hào) (sin) 的編碼器，為了獲得更好的精度，可將這些信號(hào)通過上位控制器進(jìn)行插補(bǔ)。
• RS422 差分信號(hào) (TTL)
  如果是 RS 422 增量式編碼器 (TTL)，可以通過邊沿檢測(cè)，使精度提高四倍。
• HTL（高壓晶閘管邏輯）
  具有 HTL 接口的編碼器設(shè)計(jì)用于采用 24V 電平數(shù)字式輸入端的應(yīng)用。

值編碼器頂部帶 SSI/EnDat 和 PROFIBUS DP，且
底部帶有 DRIVE?CLiQ 和 PROFINET IO

值編碼器（式軸角編碼器）與增量式編碼器的掃描原理相同，但是具有更多的軌跡數(shù)目。以 13 個(gè)軌跡為例，如果是單圈編碼器，就會(huì)有 2¹³ = 8192 個(gè)步距被編碼。所用的代碼是一步代碼（格雷碼），以防掃描錯(cuò)誤出現(xiàn)。

電機(jī)加電后，位置值立即傳輸至控制器。無需自引導(dǎo)。

在時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用情況下，DRIVE-CLiQ、SSI 和 EnDat 值編碼器具有優(yōu)勢(shì)。

如果是具有大量編碼器的設(shè)備，PROFIBUS DP可減少布線費(fèi)用，優(yōu)勢(shì)更為明顯。PROFIBUS DP 編碼器是可編程的，并且可使用節(jié)點(diǎn)間通訊支持等時(shí)同步模式。帶 PROFINET IO 的編碼器也可參數(shù)化，另外具有兩個(gè)端口，并支持 RT 和 IRT 操作模式。

單圈編碼器

單圈編碼器可將一圈（360 度機(jī)械式）分解成一定的步距數(shù)目，例如 8192。每個(gè)位置均分配有一個(gè)的代碼字。在旋轉(zhuǎn)360度之后，位置值會(huì)重復(fù)。

多圈編碼器

多圈編碼器除了記錄一轉(zhuǎn)內(nèi)位置之外，也記錄轉(zhuǎn)數(shù)。為此，被掃描的還有其它通過換檔齒輪與編碼器軸耦合在一起的編碼盤。 12 條附加軌跡時(shí)，意味著可以有 2 ¹² = 4096 轉(zhuǎn)數(shù)被編碼。

SIMOGEAR 同軸式減速電機(jī)

特點(diǎn)

• 大范圍傳動(dòng)比（插裝式小齒輪）
• 極為經(jīng)濟(jì)
• 高效節(jié)能（每級(jí)的效率為 98 %）
• 大功率范圍

機(jī)械構(gòu)造

• 級(jí)數(shù)：2 或 3
• 安裝類型： 支腳安裝和法蘭安裝，外殼上帶有法蘭
• 軸的設(shè)計(jì)： 實(shí)心軸

典型應(yīng)用

• 傳送帶
• 包裝產(chǎn)品的輸送
• 立式輸送機(jī)

• 塊保護(hù)：
  通過密碼保護(hù)用戶程序，未經(jīng)授權(quán)無法訪問。
• 集成 HMI : 
  對(duì)于 HMI 設(shè)備，用戶只需指定數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標(biāo)。數(shù)據(jù)將由程序自動(dòng)循環(huán)傳輸。
• 集成通信功能：
  • 編程器/OP 通信
  • 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信
  • S7 基本通信
  • S7 通信
• 通過網(wǎng)絡(luò)更新固件
• 通過 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 進(jìn)行開放式通信
• 在基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng) (PROFINET)
• 通過集成的 web 器獲得附加診斷功能

可參數(shù)化的特性

可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”對(duì) S7-400（包括 CPU）的性能和響應(yīng)進(jìn)行編程，如：

• MPI 多點(diǎn)接口：
  • 定義站地址。
  • 啟動(dòng)/循環(huán)行為。
  • 定義大循環(huán)時(shí)間和通信負(fù)荷。
• 地址分配： 
  I/O 模塊的編址。
• 保持區(qū)域：
  定義具有保持特性的位存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)據(jù)塊和時(shí)鐘存儲(chǔ)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(zhǎng)度。
• 保護(hù)等級(jí)： 
  定義程序和數(shù)據(jù)訪問授權(quán)。
• 系統(tǒng)診斷： 
  定義診斷報(bào)文的處理及范圍。
• 循環(huán)中斷： 
  設(shè)定周期。
• PROFINET 接口
• 通過 NTP 協(xié)議對(duì)時(shí)間同步進(jìn)行參數(shù)化

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示燈：
  LED 可指示出內(nèi)部和外部故障和運(yùn)行狀態(tài)，如 RUN（運(yùn)行）、STOP（停止）、調(diào)試和測(cè)試功能等。
• 測(cè)試功能： 
  可使用編程設(shè)備顯示程序執(zhí)行中的信號(hào)狀態(tài)，不考慮用戶程序而修改過程變量，輸出堆棧存儲(chǔ)器的內(nèi)容，運(yùn)行各個(gè)程序步驟，并禁用程序組件。
• 信息功能： 
  用戶可獲取有關(guān) CPU 的存儲(chǔ)器容量和運(yùn)行模式以及 RAM 和裝載存儲(chǔ)器的當(dāng)前利用率方面的信息。

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(biāo)準(zhǔn)通信是通過 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通過特別開發(fā)的 PROFIBUS profile PROFIsafe，可以在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳輸帶有安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件（例如專用安全總線）。必要的軟件已經(jīng)或者作為擴(kuò)展集成在硬件組件之中，或者作為認(rèn)證軟件塊重載至CPU內(nèi)。

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(hào)模塊中。

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“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)。

CPU 414F-3 PN/DP 的運(yùn)行不需要 F 運(yùn)行版授權(quán)。

編程

CPU 414F-3 PN/DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同． 使用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證過的編程工具，例如STEP 7，創(chuàng)建用于非故障安全工廠區(qū)段的用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對(duì)與安全型程序段進(jìn)行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。

具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式進(jìn)行連接，或利用 F 功能庫(kù)中的特殊功能數(shù)據(jù)塊進(jìn)行連接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系統(tǒng)的統(tǒng)一表示，因而簡(jiǎn)化系統(tǒng)的組態(tài)和編程以及驗(yàn)收測(cè)試。無需借助額外的功具，程序員就可以完全專注于編制安全相關(guān)的應(yīng)用程序。

CPU 412-5H 擁有：

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間小于 31.25 ns。
• 1 MB RAM（512 KB 用于程序，512 KB 用于數(shù)據(jù)）；
  裝載存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ) S7-400H F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶程序和參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)；高速 RAM 用于用戶程序的順控相關(guān)部分
• 存儲(chǔ)卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器。除程序本身之外，裝載存儲(chǔ)器中所含的信息還包括 S7-400H F/FH 的組態(tài)數(shù)據(jù)，這就是要在存儲(chǔ)器中占據(jù)雙倍空間的原因。其結(jié)果是：
  • 內(nèi)置的裝載存儲(chǔ)器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲(chǔ)卡。
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時(shí)保存數(shù)據(jù)）。
• 靈活的擴(kuò)展選件：
  多達(dá) 131,072 點(diǎn)數(shù)字量和 81,932 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。
• 組合 MPI/PROFIBUS DP 接口：
  MPI 可用來建立一個(gè) 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以與通信總線（C 總線）上的節(jié)點(diǎn)和 MPI 上的節(jié)點(diǎn)建立多 64 個(gè)連接。 
  PROFIBUS-DP主站接口能夠被用來建立一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。對(duì)用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFIBUS DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實(shí)現(xiàn)冗余、分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFINET 接口，帶 2 個(gè)端口（交換機(jī)）：
  支持系統(tǒng)冗余和 MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議）
• 模式選擇開關(guān)：
  撥動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的 120 個(gè)報(bào)警和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進(jìn)行診斷。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
  CPU 提供帶日期和時(shí)間的診斷報(bào)告。