S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并包含在故障安全信号模块中。
信号模块通过差异分析和测试信号注入来监控输出和输入信号。
通过定期自检、命令测试以及按时间顺序执行的逻辑程序执行检查，CPU 可检查控制器的运行是否正常。此外，通过状态监视 (sign-of-life) 请求，还可以检查 I/O 状况。
若在系统中诊断出故障，则将系统切换到安全状态。
F-Runtime 许可证
必须将 F-Runtime 许可证加载到 CPU 上以运行 S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 都需要一份许可证。
编程
S7-400F/FH 的编程方式与其它 SIMATIC S7 系统的编程方式相同。非故障安全工厂部分的用户程序可用成熟可靠的编程工具（如 STEP 7）来创建。
S7 F Systems 可选软件包
编程安全相关的程序段时，需要使用可选软件包“S7 F Systems”。该软件中包括创建 F 程序所需的全部函数和块。
对于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 调用来 F 库中的**函数块并进行互连。使用 CFC 可以简化工厂的组态和编程工作，由于工厂范围内具有统一的表示形式，也将简了验收测试。*使用额外工具，程序员就可以完全专注于安全相关应用程序。
技术规范
通用技术数据
防护等级
IP20
环境温度
0－60 °C
相对湿度
5 ~ 95%，无凝露
气压
1080 ~ 795 hPa（对应于 -1000 至 +2000 m 高度）
电磁兼容性
抗干扰性
符合 EN 61000-6-2
辐射干扰
符合 EN 61000-6-4
机械负载
抗振性，根据标准
IEC 60068-2-6（正弦波）
10 ~ 58 Hz；恒定幅度 0.075 mm；
58 ~ 500 Hz；恒定加速度 1 g；振荡持续时间：在 X、Y、Z 三个方向上各 10 次
抗冲击性，根据标准
IEC 60068-2-27
冲击类型： 半正弦；
冲击强度 10g（峰值），持续时间 6 ms
冲击方向：在X、Y、Z 三个方向上各 100 次。
通信
中央控制器和 ET 200M 之间的安全相关通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 实现的。通过专门开发的 PROFIBUS 行规 PROFIsafe，可在标准数据报文中传输与安全功能相关的用户数据。*附加的硬件组件，如**安全总线。所需的软件既可以作为操作系统的扩展功能集成在硬件组件中，也可作为经过认证的软件块装载到 CPU 中。
带有隔离模块的安全等
在 ET 200M 中隔离模块具有以下优点
可以使用铜质总线电缆来建立 PROFIBUS DP 总线。没有必要使用光纤电缆。
每个 IM 153-x 都可以使用。
在一个 ET 200M 中，可以混合使用安全模式下的故障安全信号模块和 S7-300 标准模块。
若需要取得安全等级 SIL 2，则*使用隔离模块。
模块的诊断和过程监控
SIMATIC S7-400 的众多输入/输出模块具有智能功能：
监控信号采集（诊断）
监控来自过程的信号（硬件中断）
诊断
智能诊断系统可用来确定模块的信号采集（对于数字量模块）或者模拟量处理（对于模拟量模块）是否正常工作。在诊断分析中，必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息：
可参数化的诊断消息：
仅当通过适当参数设置启用之后，才会发送诊断消息。
不可参数化的诊断消息：
这些消息是自动发送的，即与参数设置无关。
如果某个诊断消息处于激活状态（例如，“无传感器输入”），则该模块会触发一个诊断中断（如果已为该诊断消息设置了参数，则仅在相应的参数设置之后才会触发中断）。CPU 将中断用户程序或低**级任务的处理，并处理相关诊断中断块 (OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号，并且可以触发对信号变化的响应。
根据模块类型的不同，提供了各种不同诊断消息：
数字量输入/输出模块
诊断消息
可能的故障原因
无传感器电源
传感器电源过载
传感器电源对 M 短路
无外部辅助电压
模块无电源电压 L+
无内部辅助电压
模块无电源电压 L+
内部模块熔断器有故障
熔断器烧断
内部模块熔断器有故障
模块中的参数不正确
传输到模块的参数不正确
时间看门够脱落
定期出现高电磁干扰
模块有故障
EPROM 故障
定期出现高电磁干扰
模块有故障
RAM 故障
定期出现高电磁干扰
模块有故障
硬件中断丢失
硬件中断到来的速度**过 CPU 的处理能力
概述
5 个控制器，具有不同类型的分级性能
3 个故障安全控制器，通过不同型号提供各种性能
紧凑型控制器，带有集成电源，可作为宽范围交流或直流电源
具有不同的性能等级，满足不同的应用要求
特点
CPU 1211C
CPU 1212C
CPU 1214C
CPU 1215C
CPU 1217C
型号
DC/DC/DC、AC/DC/继电器、DC/DC/继电器
工作存储器，集成式
50 KB
75 KB
100 KB
125 KB
150 KB
装载存储器，集成式
1 MB
2 MB
4 MB
4 MB
4 MB
存储卡
SIMATIC 存储卡（可选）
数字量输入/输出，集成式
6/4
8/6
14/10
14/10
14/10
模拟量输入，集成式
2
2
2
2
2
集成的模拟量输出
0
0
0
2
2
过程映像
1024 字节用于输入/1024 字节用于输出
通过信号板进行扩展
较多 1 个
较多 1 个
较多 1 个
较多 1 个
较多 1 个
通过信号模块进行扩展
较多 2 个
较多 8 个
较多 8 个
较多 8 个

应用
CPU 1211C：
智能、紧凑型解决方案。
CPU 1212C：
**的紧凑型解决方案。
CPU 1214C：
高性能的紧凑型 CPU。
CPU 1215C：
高性能的紧凑型 CPU，带 2 个端口。
CPU 1217C：
高性能的紧凑型 CPU，带 2 个端口和扩展存储器。
CPU 1212FC：
适合标准应用和故障安全应用的理想紧凑型解决方案
CPU 1214 FC：
适用于标准应用和故障安全应用的紧凑型 CPU
CPU 1215 FC：
带两个 PROFINET 端口的紧凑型 CPU，适用于标准应用和故障安全应用
设计
机械特点
水平或垂直安装在 DIN 导轨上或使用集成的钻孔（不是水平的）直接安装在控制柜中
接线盒，用于所有 CPU 和相关组件的独立接线
模拟量输入模块
诊断消息
可能的故障原因
无外部负载电压
模块无负载电压 L+
组态/参数设置错误
传输到模块的参数不正确
共模错误
输入 (M-) 和测量电路的参考电位 (MANA) 之间的电位差 UCM 过高
断线
传感器电路的电阻过高
模块和传感器之间的线路中断
通道未切换（断开）
低于量程下限
输入值低于前量程值，此故障的可能原因是
量程 4 - 20 mA、1 - 5 V：
传感器极性接反；
选择的量程不正确
其它量程：
选择的量程不正确
**量程上限
输入值**出过量程值
模拟量输出模块
诊断消息
可能的故障原因
无外部负载电压
模块无负载电压 L+
组态/参数设置错误
传输到模块的参数不正确
对 M 短路
输出过载
输出 QV 对 MANA 短路
断线
执行器电阻过高
模块和执行器之间的线路中断
通道未使用（断开）
硬件中断
可以监控过程信号，并且可通过过程中断触发对信号变化的响应。
数字量输入模块：
根据具体参数设置，该模块可在信号状态变化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上为每个通道组触发硬件中断。CPU 中断用户程序或低**级任务的处理，并处理相关过程中断块（例如，OB 40）。信号模块可以每个通道缓冲一个中断。
模拟量输入模块：
通过设置上限值和下限值，可以定义工作范围。模块将数字化测量值与这些限值进行比较。若测量值违反其中任何一个限值，就会触发硬件中断。CPU 中断用户程序或低**级任务的处理，并处理相关过程中断块（例如，OB 40）。若限值**/低于过量程/欠量程值，则不进行进行比较。
S7-400H
容错通信
进行高可用性通信时，SIMATIC 将提供以下功能：
更高可用性：
发生故障时，通信可通过多 4 个冗余连接继续进行。
操作简便；
高可用性对用户来说并不是透明的。可以并经过任何改动而采用标准通信的用户程序。冗余功能仅在参数设置阶段进行定义。
S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 目前支持容错通信。在 PC 上，需要安装 Redconnect 程序包（参见“SIMATIC NET 通信系统”）。
根据具体可用性要求，可使用不同组态选项：
单一总线或冗余总线。
总线型拓扑或环型拓扑总线。
操作模式
CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要额外功能：
数据交换
故障响应（故障转移至备用设备）
两个子单元的同步
自检
冗余原理
S7-400H 按“热备份”模式下的主动冗余原理工作（发生故障时执行无反应的自动切换）。根据该原理，在无故障运行期间，两个子单元都处于激活状态。发生故障时，未发生故障的设备*自接管过程控制。
为确保平稳接管，必须通过中央控制器链路实现高速、可靠的数据交换。
在故障转移期间，设备会自动保留：
相同的用户程序
相同的数据块
相同的过程映像内容
相同的内部数据，如定时器、计数器、位存储器等
这意味着，这两个设备始终保持在状态，并且可以在出现故障时独立地继续执行控制。
采用冗余 I/O 操作时，这会带来以下结果：
在无故障的运行期间，两个模块均处于激活状态，例如在采用冗余输入时，将通过两个模块读取共用传感器（也可以是两个传感器）的信号，对结果进行比较并提供给用户以作为用于进一步处理的统一值。采用冗余输出时，由用户程序计算的值通过两个模块进行输出。
发生故障时（例如，两个输入模块之一出现故障），不再对有故障的模块寻址，发生故障信号，仅未受影响的模块继续运行。在线进行修复之后，将再次对两个模块寻址。
6ES72211BF320XB0 SM1221 数字量输入模块, 8 输入24V DC
6ES72211BH320XB0 SM1221 数字量输入模块, 16 输入24V DC
6ES72221HF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出继电器
6ES72221BF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出24V DC
6ES72221XF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出切换继电器
6ES72221HH320XB0 SM1222 数字量输出模块, 16输出继电器
6ES72221BH320XB0 SM1222 数字量输出模块, 16输出24V DC
6ES72231PH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出继电器
6ES72231BH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出24V DC
6ES72231PL320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 16输入24V DC/ 16输出继电器
6ES72231BL320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 16输入24V DC/ 16输出24V DC
6ES72231QH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入120/230V AC/ 8输出继电器
6ES72314HD320XB0 SM1231 模拟量输入模块 4AI 13位分辩率
6ES72315ND320XB0 SM1231 模拟量输入模块 4AI 16位分辩率
6ES72314HF320XB0 SM1231 模拟量输入模块 8AI 13位分辩率
6ES72315PD320XB0 SM1231 热电阻模块 4RTD 16位分辩率
6ES72315QD320XB0 SM1231 热电偶模块 4TC 16位分辩率
6ES72315PF320XB0 SM1231 热电阻模块 8RTD 16位分辩率
6ES72315QF320XB0 SM1231 热电偶模块 8TC 16位分辩率
6ES72324HB320XB0 SM1232 模拟量输出模块 2AO 14位分辩率
6ES72324HD320XB0 SM1232 模拟量输出模块 4AO 14位分辩率
6ES72344HE320XB0 SM1234 模拟量输入输出模块 4AI/2AO
6ES72111BE400XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111AE400XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111HE400XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72121BE400XB0 CPU 1212C AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121AE400XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121HE400XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72141BG400XB0 CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141AG400XB0 CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141HG400XB0 CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72151BG400XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151AG400XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151HG400XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0 CPU 1217C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO

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