• 基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
• 用于在具有增安要求的工厂中建立故障安全型自动化系统
• 安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 分布式故障安全 I/O 模块可通过集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 进行连接
• 也可以集中式连接 ET200M 故障安全型 I/O 模块
• 标准模块可集中式和分布式使用，满足非安全应用

CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)。

CPU 315F-2 DP支持建立一个故障安全自动化系统，以满足不断增长的安全需要，特别适用于生产工程。

包括故障安全I/O模块的分布式I/O站可以通过内置的 PROFIBUS DP 接口连接。ET 200M故障安全型I/O模块可以满足安全相关的应用。

F CPU与故障安全I/O模块之间的安全相关通讯通过PROFIsafe实现。

CPU 315F-2 DP 具有以下特点：

• 微处理器；
  处理器处理一条二进制指令的时间为 50 ns；处理每个浮点运算的时间为 0.45 μs。
• 存储器：
  384 KB 高速 RAM，用于安全型程序段和标准程序段；如果执行安全型程序段，则必须考虑增加的存储器空间要求（5 倍以上）。 在 384 KB RAM 中，128KB 数据存储器可用于标准应用。SIMATIC 微型存储卡（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：
  多可以多达 32 个模块，（4 层配置）
• MPI 多点接口：
  集成 MPI 接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程器、PC、操作员面板的 16 路连接。在这些连接中，始终分别为 编程器和操作员面板各保留一个连接。通过“全局数据通信”，MPI 可以用来建立多 16 个 CPU 组成的简单网络。
• PROFIBUS DP 接口： 
  带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 315F-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。 从用户的角度，以处理集中式 I/O 的相同方式（相同的组态、编址和编程）处理分布式 I/O。
  通过集成式 PROFIBUS DP 接口，可以连接带有故障安全 I/O 模块的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模块还可以安装在安全型中央组态中。 
  基于 PROFIsafe 行规执行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模块之间的安全通信。

• 密码保护；
  通过密码，可保护用户程序免受未经授权的访问。
• 诊断缓冲区；
  后 500 个出错和中断事件保存在缓冲区中，供诊断用。
• 免维护数据备份；
  如果发生断电，则可通过 CPU 将所有标准数据自动写入 SIMATIC 微型存储卡中，且将在再次通电时保持不变。

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：

• MPI 多点接口；
  确定站地址
• 重启动/循环时间特性；
  大循环时间以及负载限制，以及自检测功能
• 时钟位存储器；
  设定地址
• 保护等级；
  设置访问程序和数据的权限
• 系统诊断；
  定义诊断报警的处理和范围
• 监视器中断；
  设定周期时间
• 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；
  用户自定义的地址分配，用于分布式 I/O

信息和显示功能

• 状态和故障指示；
  LED 指示硬件、编程、时间或 I/O 故障以及操作状态（如 RUN、STOP 和启动）。
• 测试功能；
  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，以及主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。

集成通信功能

• 编程器/OP 通信
• 全局数据通信
• S7 基本通信
• S7 通信（仅器）
• 路由
• 数据记录路由

通信

通过 PROFIBUS DP 执行中央控制器与分布式站之间的安全型通信和标准通信。 专门开发的 PROFIBUS 行规PROFIsafe 支持在标准数据报文帧中传送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。

系统功能

CPU 为诊断、参数设置、同步、报警、时间测量等提供了多种系统功能。
更多详情，参见手册。

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号模块中。

信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术来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“活跃标志（sign-of-life）”请求，还可以对 I/O 进行检测。

当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。

操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 运行版授权。

编程

CPU 315F-2 DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同。通过诸如 STEP 7 编程工具可创建非安全型用户程序。

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

STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于对与安全型程序段进行编程。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 方式进行创建，或利用 F 库中的特殊功能块进行创建。使用 F FBD 或 F LAD 可简化工厂的组态与编程，也因与特定工厂无关的统一表示形式而简化了验收测试。无须使用其它工具，程序员就可以对安全型应用进行组态。

CP443-5 扩展通信处理器是 PROFIBUS 总线系统的 SIMATIC S7-400 所需的模块。

它减轻了 CPU 的通信任务，并可进行进一步的附加连接。

通过通信模块实现的 S7-400 通信选项：

• 按照 IEC 61158/EN 50170 充当 PROFIBUS-DP 主站
• 与编程部件、操作器接口系统的通信
• 与其他 SIMATIC S7 系统进行通信。
• 与 SIMATIC S5 可编程控制器的通信；
• 可运行的的 CP 数目取决于所使用的 CPU 的性能范围和通信。

Functions

S7-200PLC的数据区

（一）数字量输入和输出映象区

1．输入映象寄存器（数字量输入映象区）（I）

数字量输入映象区是S7-200CPU为输入端信号状态开辟的一个存储区。输入映像寄存器的标识符为I，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。

输入映像寄存器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从I0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从IB0~IB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从IW0~IW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从ID0~ID12，共有4个双字

2．输出映像寄存器（Q）

数字量输出映象区是S7-200CPU为输出端信号状态开辟的一个存储区。输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0~Q15.7，共有128点），在每个扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从Q0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从QB0~QB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从QW0~QW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从QD0~QD12，共有4个双字

说明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元可以作中间继电器用。

（二）模拟量输入映象区和输出映象区

1．模拟量输入映象区（AI区）

模拟量输入映象区是S7-200CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量（如温度、压力）转换成1个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。

从AIW0~AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。

说明：模拟量输入值为只读数据。

2．模拟量输出映象区（AQ区）

模拟量输出映象区是S7-200CPU为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200将1个字长（2个字节，16位）的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。

从AQW0~AQW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。

（三）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）

PLC执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区，用V表示。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从V0.0~I5119.7，共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位。

（2）按“字节”方式：从VB0~VB5119，共有5120个字节

（3）按“字”方式：从VW0~VW5118，共有2560个字

（4）按“双字”方式：从VD0~VD5116，共有1280个双字

（四）位存储器（M）区

PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来寄存。位存储器就是根据这个要求设计的。位存储器是S7-200CPU为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示。该区虽然叫位存储器，但是其中的数据不仅可以是位、还可以是字节、字或双字。

（1）按“位”方式：从M0.0~M31.7，共有256点。

（2）按“字节”方式：从MB0~MB31，共有32个字节

（3）按“字”方式：从MW0~MW30，共有16个字

（4）按“双字”方式：从MD0~MD28，共有8个双字

（五）顺序控制继电器区（S）

PLC执行程序过程中，可能会用到顺序控制。顺序控制继电器就是根据顺序控制的特点和要求设计的。顺序控制继电器区是S7-200CPU为顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区，用S表示。在顺序控制过程中，用于组织步进过程的控制。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从S0.0~S31.7，共有256点。

（2）按“字节”方式：从SB0~SB31，共有32个字节

（3）按“字”方式：从SW0~SW30，共有16个字

（4）按“双字”方式：从SD0~SD28，共有8个双字

（六）局部存储器区（L）（相当于内辅继电器）

S7-200PLC有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。

局部存储器和变量存储器很相似，主要区别是变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（例如，主程序、子程序或中断程序）。局部是指导存储器区和特定的程序相关联。

几种程序之间不能互访。

局部存储器区是S7-200CPU为局部变量数据建立的一个存储区，用L表示。该区域的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从L0.0~L63.7，共有512点。

（2）按“字节”方式：从LB0~LB63，共有64个字节

（3）按“字”方式：从LW0~LW62，共有32个字

（4）按“双字”方式：从LD0~LD60，共有16个双字

（七）定时器存储器区（T）

PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：

T0、T1、……、T255

S7-200有256个定时器。

（八）计数器存储器区（C）

PLC在工作中有时不仅需要计时，还可能需要计数功能。计数器就是PLC具有计数功能的计数设备。

计数器的编号：

C0、C1、……、C255

（九）高速计数器区（HSC）

高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。S7-200各个高速计数器不仅计数频率高达30kHz。

S7-200各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则必须给出高速计数器的地址，即高速计数器的编号。

高速计数器的编号为：HSC0、HSC1、……、HSC5。

S7-200有6个高速计数器。其中CPU221和CPU222仅有4个高速计数器（HSC0、HSC3、HSC4、HSC5）

（十）累加器区（AC）

累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。例如，可以用累加器向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间数据。

S7-200CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。

可以按字节、字或双字来存取累加器数据中的数据。但是，以字节形式读/写累加器中的数据时，只能读/写累加器32位数据中的低8位数据。如果是以字的形式读/写累加器中的数据，只能读/写累加器32位数据中的低16位数据。只有采取双字的形式读/写累加器中的数据时，才能一次读写全部32位数据。

因为PLC的运算功能是离不开累加器的。因此不有像占用其他存储器那样占用累加器。

（十一）特殊存储器区（SM）

特殊存储器是S7-200PLC为CPU和用户程序之间传递信息的媒介。它们可以反映CPU在运行中的各种状态信息，用户可以根据这些信息来判断机器工作状态，从而确定用户程序该做什么，不该做什么。这些特殊信息也需要用存储器来寄存。特殊存储器就是根据这个要求设计的。

1．特殊存储器区

它是S7-200PLC为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。特殊存储器区的数据有些是可读可写的，有一些是只读的。特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。

（1）按“位”方式：从SM0.0~SM179.7，共有1440点。

（2）按“字节”方式：从SM0~SM179，共有180个字节

（3）按“字”方式：从SMW0~SMW178，共有90个字

（4）按“双字”方式：从SMD0~SMD176，共有45个双字

说明：特殊存储器区的头30个字节为只读区。

2．常用的特殊继电器及其功能

特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息，例如SM0.0一直为“1”状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为“1”状态。SM0.4和SM0.5分别提供

CU310 PN

• 通过点对点连接(高信息率)进行高性能的信息传输
• 物理接口：RS 422/RS 485 (X.27)
• 多 32 节点
• 执行的协议：ASCII, 3964 (R)
• 利用集成在 STEP7 中的参数设置工具可以方便地进行参数设置

CP 440 通讯模块通过 RS 422/RS 485（X27）进行高性能的短消息帧传送。该特点可促使实现上述所有点对点连接。

例如，点对点连接可用于：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 可编程逻辑控制器和非西门子控制器
• 编程器和PC机
• 机器人控制
• 扫描器，条码阅读器
• 测量系统
• 秤

RS 485 接口允许多连接 32 个通讯连接。

通讯处理器有以下机械特性：

• 坚固的塑料外壳
• LED指示灯:
  用于指示 "发送", "接收" 或 "故障"

CP 440 也可在扩展机架中使用。但是，必须C总线信号的传输。在“技术规范”中列出了使用范围。

采用了多种标准协议，因此可与广泛的节点进行数据交换：

• ASCII: 
  用于通过简单通讯协议连接到第三方系统，如带有开始和结束字符的协议或带有块检查字符的协议。 接口的握手信号可被扫描，并由用户程序来控制。
• 3964（R）： 
  用于通过已标准化和公布的西门子 3964 (R) 协议连接到西门子设备或第三方设备。 另外还采用了一个带有默认值的 3964(R) 驱动程序和一个可编程 3964(R) 驱动程序。

参数化

CP 440 通讯处理器的参数化极为简单而方便：

• 用户可通过集成在 STEP 7 中的一个参数分配工具来指定模块特性，例如：
  • 要使用哪个已实施协的议驱动程序，或
  • 要使用哪些驱动程序相关功能
• 通过 CPU 进行参数化： 
  只需将编程设备与 CPU 相连。 组态数据归档在一个系统数据块中，而数据块存储在 CPU 中。 在更换一个模块时，新的模块可立即投入使用。
• 组态软件包（光盘）： 
  含电子手册以及用于与 CP 通讯的参数化屏幕和标准功能块

SB 1232 模拟量输出信号板允许使用模拟量输出。

这为用户提供了下列优势：

• 佳适应性：
  在空间有限的情况下，或只需要少数附加输入/输出的情况下，可以使用信号板。通过信号板可以对 S7-1200 CPU 进行模块化扩展。这不会增加控制器所需的安装空间。
• 传感器和执行器的直接连接
  高达 14 位的分辨率和不同的输出范围允许在没有附加放大器的情况下连接执行器。
• 灵活性：
  如果任务后续有所扩展，可以升级控制器。更新用户程序非常简单。

SM 1234 模拟量输入/输出允许使用模拟量输入/输出。

这为用户提供了下列优势：

• 佳适应性：
  使用模拟和数字扩展模块，用户可以使其控制器佳地满足更加复杂的任务要求
• 传感器和执行器的直接连接
  高达 14 位的分辨率加符号位和不同的输入/输出范围允许在没有附加放大器的情况下连接传感器和执行器
• 灵活性：
  如果任务后续有所扩展，可以升级控制器。更新用户程序非常简单。

热电偶模块 SM 1231 的结构特点和其他 S7-1200 系列模块的相同：

• 安装在 DIN 导轨上：
  将模块卡装到 CPU 右侧的导轨上，互相连接以后再通过集成背板总线连接到 CPU 12xx。
• 直接安装：
  通过钻孔，可将模块直接螺栓安装到墙壁上。在易受剧烈振动的场合建议采用这种安装方式。
• 热电偶：
  可以使用 4 种类型的 J、K、T、E、R、S 和 N 型热电偶。无需放大器即可直接连接到模块上。
• 安装位置：
  为了实现大的测量和重复精度，应将热电偶模块安装在温度变化较小的位置。

• 用于构建故障安全型自动化系统，提高工厂的安全性
• 满足中等规模要求中有较高要求的CPU
• 可应用在对程序和处理速度又额外要求的应用中．
• 安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 通过一个 CPU 即可胜任标准任务和安全任务
• CPU 414F-3 PN/DP 中的集成 PROFINET 功能
• 允许多处理器模式
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 与分布式 I/O 设备进行安全通信
• 故障安全 I/O 模块可通过集成接口（带 CPU 416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通过通信模块（CP 443-5 Extended 和 CP 443-1 Adv.）进行分布式连接
• 标准模块的集中式和分布式使用，可满足非故障安全的应用

CPU 414F-3 PN/DP 是可满足中等性能范围中有较高要求的 CPU。他们可以满足对程序容量和处理速度有较高要求的应用．故障安全型自动化系统设计，可提高工厂的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能够作为主站或从站直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

可通过 IF 964-DP 接口模块连接一个附加的 DP 主站系统。

对于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交换机功能允许外部访问两个 PROFINET 端口。除分层网络拓扑结构之外，还可以在新型 S7-400 控制器中创建总线形结构。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模块。

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能强大的处理器： 
  CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.045 μs。
• 4 MB RAM（其中程序和数据各使用 2 MB）；
  用于执行用户程序的快速 RAM。
• 灵活扩展：
  多达 131072 点数字量和 81932 点模拟量输入/输出。
• MPI 多点接口： 
  通过 MPI，可在高达 12 Mbit/s 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。 CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 32 个连接。
• 模式选择开关：
  拨动开关设计。
• 诊断缓冲区：
  后的故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中，用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
• 实时时钟： 
  日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
• 存储卡：
  用于对集成的装载存储器进行扩展。存储在装载存储器中的信息包括 S7-400 参数数据以及程序，因此需要 2 倍的存储空间。其结果是：
  
  • 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。可使用 RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/DP 接口：
  通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
  混合组态：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作为PROFIBUS主站符合EN 50170规范。
• 附加模块插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板进行连接到一个附加的 PROFIBUS DP 主站系统。
• PROFINET 接口，带 2 个端口（交换机）：
  
  • PROFINET I/O，可连接 256 个 IO 设备
  • PROFINET CBA（基于组件的自动化）