西门子S7-300PLC F系列CPU 故障安全型中央处理器
CPU315F-2PN/DP可编程控制器
销售订货号：
6ES7315-2FJ14-0AB0
带有 512 KBYTE 工作存储器，1 个 MPI/DP 12MBIT/S 接口，2 个以太网 PROFINET 接口，双端口交换机，需要微型存储卡。
基于 CPU 315-2 PN/DP
带有中等大小程序存储器和数量架构的 CPU，用于在具有较高安全要求的工厂中建立故障安全自动化系统
符合安全要求，可达 SIL 3（IEC 61508 标准）、PL e（ISO 13849 标准）以及Cat.4 类标准（EN 954-1 标准）
通过内置的PROFINET接口(PROFIsafe)和／或内置的PROFIBUS DP接口(PROFIsafe)连接分布式I/O站中的故障安全I/O模块；
也可以集中式连接ET200M故障安全型I/O模块
标准模块的集中式和分布式使用，可满足于故障安全无关的应用
在PROFINET上实现基于组件的自动化
PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET上运行分布式I/O
用于 2 端口交换机的 PROFINET 接口
PROFINET 代理，用于基于部件的自动化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能设备
CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)
CPU 315F-2 PN/DP 允许对设备实施故障安全型自动化系统，以满足提高的安全要求（特别是制造自动化方面的安全要求）。
可在 SIMATIC S7-300 中用作一个 PROFINET IO 控制器和一个标准 PROFIBUS DP 主站。CPU 315F-2 PN/DP 也可用作分布式智能从站(DP 从站)。
可以通过两个集成的接口连接包含故障安全型 I/O 模块的分布式 I/O 站。ET 200M 的故障安全型 I/O 模块还可以安装在安全相关的中央组态中。
基于 PROFIsafe 行规执行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模块之间的安全通讯。
CPU 运行需要 SIMATIC 微型存储卡（MMC 卡）。
CPU 315F-2 PN/DP 安装有：
微处理器：
处理器完成每条二进制指令的执行时间约为 50 ns，每条浮点数运算约为 450 ns。
存储器:
用于安全相关的程序段和标准程序段的 512 KB 高速 RAM；如果执行安全相关的程序段，则必须考虑增加的内存空间要求（5 倍以上）。SIMATIC 微型存储卡（最大 8 MB）作为程序的装载存储器，还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。
灵活的扩展能力：
多达 32 个模块，（4 层结构）
组合 MPI/DP 接口：
第1个内置 DP 接口可以最多同时建立 16 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过MPI接口和“全局数据通讯”可以对32个CPU进行简单组网。该接口可从MPI接口重新设置为DP接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。
PROFIBUS DP 接口:
全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围。
以太网接口：
CPU 315-2 PN/DP 的第 2 个内置接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口，带有双端口交换机。它支持下列协议：
S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据通讯
通过 STEP 7 进行编程、启动和诊断的 PG/OP 通讯
与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯
基于PROFInet和SIMATIC NET OPC服务器的开放式TCP/IP通讯，用于与其它控制器和带单独CPU的I/O设备进行通讯
口令保护;
用户程序使用密码保护，可防止非法访问。
诊断缓冲;
最后500个故障和中断事件保存在该缓冲区中，供诊断使用。
免维护的数据后备;
当电源发生故障时，CPU将自动保存全部数据，当电源恢复后，这些数据将保持不变。
可参数化的特性
可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及CPU的响应进行参数设置：
多点接口（MPI）；
确定节点地址。
启动/循环时间动作；
最大循环周期时间和和负载的定义。
时钟存储器；
地址设定。
防护等级；
定义程序和数据的访问权限。
系统诊断；
定义诊断消息的处理和范围。
看门狗中断；
周期设定。
日时钟中断；
设定起始日期、起始时间和间隔周期。
PROFIBUS DP 主站/从站接口;
为分布式 I/O 分配用户地址。
显示功能与信息功能
状态和故障指示；
发光二极管指示硬件、编程、时间、I/O 或总线故障以及运行状态，如 RUN、STOP、调试。
测试功能；
可使用编程器显示程序执行过程中的信号状态，可以不通过用户程序而修改过程变量，以及输出堆栈内容。
信息功能；
通过编程器以文本形式为用户提供存储能力信息、CPU的运行模式，以及工作存储器和装载存储器当前的使用情况、当前的循环时间和诊断缓冲区的内容。
集成的通讯功能
编程器/OP 通讯
全局数据通讯
S7 基本通讯
S7 通讯
通过TCP/IP进行开放通讯
PROFINET CBA（基于组件的自动化）
Web 服务器
数据记录路径
通讯
中央控制器和分布式站点之间的安全通讯和标准通讯在 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 上进行。特殊开发的PROFIsafe支持在标准数据报文中传送具有安全功能的用户数据。无需其它硬件组件，例如特殊安全总线。所需的软件既可以作为一个操作系统的扩展功能集成在硬件组件中，也可以作为一个软件块装载到CPU中。
运行模式
F CPU的安全功能包含在CPU的F程序中以及包含在故障安全信号模块中。信号模块通过差异分析监视输入和输出信号。CPU通过周期性自检、命令测试以及基于逻辑和时间的程序执行检测，检查控制器运行的正确性。此外，通过请求信号检查I/O。当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。运行 CPU 319F-2 PN/DP 无需 F 运行版授权。
编程
CPU 315F-2 PN/DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同。通过诸如STEP 7编程工具创建非安全相关的用户程序。
SIMATIC S7 分布式安全选件包
编制安全程序组件时需要 "SIMATIC S7 Distributed Safety" STEP 7 选件包。选件包中包括所有用来创建F程序的所有功能和块。
具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式进行连接，或利用 F 功能库中的特殊功能数据块进行连接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系统的统一表示，因而简化系统的组态和编程以及验收测试。无须使用其他工具，程序员就可以对安全相关的应用进行组态。
传动设备通讯的必要条件
要建立控制器与通讯设备的连接，必须为它们设置相关的通讯参数。对于初学者来说，可能会感觉相关通讯参数纷繁复杂，不好入手。下面分析一下建立USS通讯所必须的参数。
上海启水自动化科技有限公司（西门子核心分销商）专业销售西门子S7-200/300/400/1200/1500PLC、数控系统、变频器、人机界面、触摸屏、伺服、电机、西门子通讯电缆、现场总线、DP接头、工控机等，并可提供西门子维修服务，欢迎来电垂询。
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图1控制器与传动设备
要建立控制器与传动设备的USS连接，对于传动设备必须考虑以下最基本问题：
1. 传动设备是否需要设置成接收USS信号的模式？
2. 传递什么内容的信号，都有哪些信号？
3. 主站以多快的速度进行通讯？
4. 对于支持一主多从通讯方式的USS通讯,主站如何找到从站？
5. 如果主站由于故障不再发送更新信息，从站应该如何响应？
针对这几个最基本的问题，传动设备都有与之相关的参数设置，只要这些参数设置正确，就可以正常进行USS通讯。
| USS相关参数 | MM440 | G120 | 6SE70 |
| USS命令源（控制字） | P700 | P700 | P554 |
| USS频率设定源 | P1000 | P1000 | P443 |
| 通讯波特率 | P2010 | P2010 | P701 |
| USS从站站号 | P2011 | P2011 | P700 |
| PZD长度 | P2012 | P2012 | P703 |
| PKW长度 | P2013 | P2013 | P702 |
| 看门狗时间 | P2014 | P2014 | P704 |
| 接口选择 | P053 |
表1 一些传动设备与USS通讯有关的基本参数
1.2 MM440与G120的参数设置
与USS通讯有关的参数，MM440与G120一样。这些参数很好的解决了前面所描述的传动设备进行USS通讯时所必须考虑的基本问题。
P700，P1000设置成5，传动设备就可以从USS通讯端口接收控制信号和频率给定。
P2010可设定通讯波特率，数值含义见下表：
| P2010参数数值 | 对应波特率 |
| 4 | 2400 bit/s |
| 5 | 4800 bit/s |
| 6 | 9600 bit/s |
| 7 | 19200 bit/s |
| 8 | 38400 bit/s |
| 9 | 57600 bit/s |
| 12 | 115200 bit/s |
表2 MM440、G120USS波特率设置
P2011可设置作为从站的 传动设备的站地址，范围是1~31。
P2012可设置PZD（过程数据）的长度，默认值是2，最大值是8。
P2013可设置PKW（参数数据）的长度：
| 参数值 | 含义 |
| 0 | 没有参数数据 |
| 3 | 3个字长 |
| 4 | 4个字长 |
| 127 | 长度可变 |
表3 PKW字长
P2014可设置看门狗时间，单位为ms，这是一个很重要的参数。如果看门狗时间过后，USS从站还未收到主站报文，就会报错；可以防止主站故障停机，电机照常运行的情况发生。
1.3 6SE70的参数设置
6SE70的参数相对复杂一点，对于不同的通讯端口，参数也不一样。
首先来看如何选择接口，也就是如何设置P053参数：
| 参数值 | 对应接口 |
| 0 Hex | 无接口 |
| 1 Hex | CBx通讯板 |
| 2 Hex | PMU操作控制面板 |
| 4 Hex | 串行接口(SCom/SCom1) |
| 8 Hex | SCB串行输入/输出模块 |
| 10 Hex | Txxx工艺板 |
| 20 Hex | 串行接口2(SCom2) |
| 40 Hex | 第2块CB板 |
表4 P053接口选择
对于USS通讯，常使用SCom1或SCom2接口，可设置P035为：
7=1+2+4（打开CBx，PMU，SCom1）
23=1+2+20（打开CBx，PMU，SCom2）
与MM440、G120不同，6SE70的命令源（控制字）是按位设置的，也就是说可以为控制字（常用的控制字为16位）的每一位单独设置参数。
| 参数 | SCom1接口 | SCom2接口 | 参数含义 |
| P554 | 2100 | 6100 | ON/OFF1 |
| P555 | 2101 | 6101 | OFF2 |
| P565 | 2107 | 6107 | 故障确认 |
表5 命令源设定
P443用来设定频率给定，在USS通讯中应设定为：
| 参数 | SCom1接口 | SCom2接口 | 参数含义 |
| P443 | 2002 | 6002 | 频率主给定 |
表5 命令源设定
其中x002的含义是使用PZD的第二个字做为主给定。
接下来的P700~P704这5个参数，每个参数有三组下标，每组标号对应一个通讯接口：
参数标号1：SCom1
参数标号2：SCom2
参数标号3：SCB
P700可设置从站（传动设备）地址；对于同一个主站，每个从站的地址不能相同，低值范围是1~31。
P701对应通讯波特率，可用的波特率为：
| SCom1 | SCom2 | 波特率 |
| P701.1=1 | P701.2=1 | 300 |
| P701.1=2 | P701.2=2 | 600 |
| P701.1=3 | P701.2=3 | 1200 |
| P701.1=4 | P701.2=4 | 2400 |
| P701.1=5 | P701.2=5 | 4800 |
| P701.1=6 | P701.2=6 | 9600 |
| P701.1=7 | P701.2=7 | 19200 |
| P701.1=8 | P701.2=8 | 38400 |
表6 设定波特率
P702，P703分别用来设定PKW和PZD的长度，参数范围与MM440和G120相同。
P704可设置看门狗时间，单位为ms；默认为0，此时从站不对主站报文进行监视。
2 设置控制器的通讯参数
2.1 CPU31xC-2PtP、CP340、CP341参数设置
对于这三种设备，参数设置界面与参数内容都差不多，通讯协议都是ASCII。
图2 CPU31xC-2PtP参数设置
其中波特率要与传动设备波特率保持一致，其他参数按图2设置。
对于CP340：
图3 CP340参数设置
也要注意波特率与传动设备一致，CP341的设置与CP340一样。
2.2 S7-1200参数设置
对于S7-1200主要的参数设置如图，其它参数保持默认。
