安全自动化系统S7-400F/FH与多CPU处理技术分析

CPU 412-3H、CPU 414-4H和CPU 417-4H是S7-400H容错式自动控制系统和S7-400F/FH安全型自动控制系统的CPU模块，它们带有两个用于安装同步模块的插槽。

1.S7-400F/FH的应用场合

S7-400F/FH安全型自动化系统适用于对安全性要求很高的系统，控制过程（直接关闭某些输出）应尽量减少对人和环境产生的危害。增强的安全功能由F CPU中与安全有关的用户程序和故障安全I/O模块（F模块）提供。故障安全型CPU可以连接分布式故障安全I/O模块，ET 200M和ET 200S可以使用故障安全的数字量模块。也可以使用标准模块，来满足与安全无关的应用。S7-400F/FH有两种基本类型：

1）安全型自动化系统S7-400F，系统中出现故障时生产过程转为安全状态，并执行中断。

2）安全及容错自动化系统S7-400FH，系统出现故障时，冗余控制使生产过程继续执行。

S7-400F/FH可以使用标准模块和安全型模块来配置一个安全型集成控制系统，在无安全要求和有部分安全要求的工厂中使用，整个工厂可以用相同的标准工具软件来组态和编程。

2.S7-300F和S7-400F/FH的工作原理

F CPU的安全功能包含在CPU的F程序中和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通过自检、指令测试和顺序程序流控制来监视PLC的运行。通过请求信号检查I/O，如果系统诊断出一个错误，则转入安全状态。

必须将F运行许可证安装到S7-400F/FH的CPU，每个F CPU需要一个F运行授权。

3.S7-300F和S7-400F/FH的编程(www.xing528.com)

S7-300F和S7-400F/FH的编程方法与其他S7系统的编程方法相同，无安全性要求的部分用STEP 7来编写。S7-300F和S7-400F/FH使用STEP 7选件包“S7 F Distributed Safety”S7 F分布式安全）来编写与安全有关的程序，选件包中包括用来创建F程序的所有功能和功能块，提供F FBD或F LAD语言。用这两种语言编写与安全有关的F程序，可以简化工厂的规划和编程，程序员可以将精力集中到安全应用的组态中。

4.S7-400F/FH的通信

中央控制器和ET 200M之间的安全型通信和标准通信通过FROFIBUS进行，故障安全型CPU使用内置的DP接口和PROFIsafe协议，允许安全型功能的数据和标准报文帧一起传送。不需要对故障安全I/O进行额外的布线，就可以实现与故障安全有关的通信。

5.多CPU处理

多CPU处理运行是指在S7-400中央机架上,最多4个具有多CPU处理能力的CPU同时运行。这些CPU自动地、同步地变换其运行模式。也就是说它们同时启动，同时进入STOP模式，这样可以同步地执行控制任务。

多CPU处理适用于以下情况：对于一个CPU来说用户程序太长，或者存储空间不够，需要将程序分配给多个CPU执行。如果整个系统由多个不同的部分组成，并且这些部分可以很容易地彼此拆开并且可以单独控制，则各CPU分别处理不同的部分，每个CPU访问分配给它的模块。通过通信总线，CPU彼此互联。如果组态正确，通过编程软件可以访问MPI网络上的全部CPU。在启动时，多CPU运行的CPU将自动检查彼此之间是否能同步。每个CPU可以访问用STEP 7为其组态分配的模块，模块的地址区总是单独分配给一个CPU。每个具有中断能力的模块被分配给一个CPU，这样的模块产生的中断不能被其他CPU接收。

过程中断和诊断中断只能发送给一个CPU，在模块有故障或插/拔某一模块时，由参数赋值时分配的CPU处理中断。有机架故障时，每个CPU都调用OB86。

使用多CPU中断（OB60）可以在相应的CPU中同步地响应一个事件。与通过模块触发的过程中断相比，通过调用SFC35“MP_ALM”触发的多CPU中断只能通过CPU输出。