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用于 12 脈沖運(yùn)行的 SINAMICS DC MASTER

對于 12 脈沖運(yùn)行的情況，兩部 SINAMICS DC MASTER 轉(zhuǎn)換器提供 30 度偏移的電壓。該組態(tài)會降低諧波。每部 SINAMICS DC MASTER 傳輸總電流的一半。其中一部 SINAMICS DC MASTER 裝置使用閉環(huán)速度控制運(yùn)行，另一部使用閉環(huán)電流控制運(yùn)行。進(jìn)行了點(diǎn)對點(diǎn)連接，用于從第一部 SINAMICS DC MASTER 向第二部傳輸電流設(shè)置值。

用于 12 脈沖運(yùn)行的直流電路中需要平波電抗器。

計算平波電抗器

• 兩部變頻器都需要平波電抗器。電抗器包含有一個 2 值電抗器；這意味著電抗器的自感可以限定兩個電流值。
• 電抗器根據(jù)直流電抗器電流的 rms 值確定熱規(guī)格。

計算所需的自感

1. 0.2 × I_dN (L_D1) 時的電抗器電感

2. I_dmax (L_D2) 時的電抗器電感

• 50 Hz 線路頻率下的電感

L_D1 = 0.296 × 10^-3 × V_di/(0.2 × I_dN)

L_D2 = 0.296 × 10^-3 × V_di/(0.33 × I_dmax)

• 60 Hz 線路頻率下的電感

L_D1 = 0.24 × 10^-3 × V_di/(0.2 × I_dN)

L_D2 = 0.24 × 10^-3 × V_di/(0.33 × I_dmax)

L = 電感，[H]

I_dN 直流電機(jī)的額定直流電流的一半

I_dmax 直流電機(jī)的大電流的一半

V_di = 1.35 × V_N

V_N 額定電源電壓

12 脈沖運(yùn)行

EMC 符合性安裝說明

這些安裝說明沒有聲明包含所有的裝置細(xì)節(jié)和版本信息，也沒有聲明考慮到了全部可能的運(yùn)行情況和應(yīng)用情況。

對于針對您的特定應(yīng)用沒有獲得足夠的詳細(xì)信息無法處理的情況，可以向西門子地區(qū)辦事處的聯(lián)絡(luò)人員咨詢其他信息或具體的問題。

這些安裝說明的內(nèi)容不會形成或修改之前或現(xiàn)有的合同、協(xié)議或法律關(guān)系。特定的銷售合同表達(dá)了西門子 AG 公司總體義務(wù)。西門子 AG 公司只接受合同中規(guī)定的擔(dān)保。這些安裝說明中包含的任何聲明不構(gòu)成新的擔(dān)保條款，也不會對現(xiàn)有的擔(dān)保條款造成改動。

有關(guān) EMC 的基本信息

什么是 EMC

EMC 是“電磁兼容性”的縮寫，描述了一件設(shè)備在電磁環(huán)境中能夠良好工作，而且不對環(huán)境中的其他設(shè)備造成不可接受的干擾的能力。因此，各種裝置都應(yīng)該相互干擾。

根據(jù) EMC 指令，SINAMICS DC MASTER 裝置根本不能表述成裝置，二只能描述成設(shè)計用于安裝在整個系統(tǒng)或整個工廠中的“組件”。但是為了澄清，在許多情況下使用了“裝置”（unit）這一統(tǒng)稱。

干擾輻射和抗干擾

EMC 取決于裝置在環(huán)境中表現(xiàn)出的兩種特性：干擾輻射和抗干擾性電氣裝置可以是干擾源（發(fā)射器），也可以是潛在的敏感設(shè)備（接收器）。

當(dāng)現(xiàn)有的干擾源不會破壞潛在的敏感設(shè)備的功能時，才能確保滿足電磁兼容性。

有些設(shè)備甚至可能同時是干擾源和潛在的敏感設(shè)備：例如，變頻器裝置的電源部分應(yīng)該被視為一個干擾源，而控制裝置可以被看做是潛在的敏感設(shè)備。

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61800-3

對“變速驅(qū)動系統(tǒng)”的電磁兼容性要求在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) EN 61800-3 進(jìn)行了說明。變速驅(qū)動系統(tǒng)（或電力驅(qū)動系統(tǒng) PDS）由驅(qū)動變頻器和電機(jī)（含電纜）組成。被驅(qū)動機(jī)器不構(gòu)成驅(qū)動系統(tǒng)的一部分。EN 61800-3 標(biāo)準(zhǔn)定義了與驅(qū)動系統(tǒng)位置有關(guān)的不同極限值，稱為第一和第二環(huán)境。

住宅建筑物或驅(qū)動系統(tǒng)直接連接到公共低壓供電而沒有使用中間變壓器的場所定義為第一環(huán)境。

第二環(huán)境一詞是指居住區(qū)以外的所有場所。它們基本上都是通過自己的變壓器由中壓電網(wǎng)供電的工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。

第一和第二環(huán)境的定義

根據(jù)所處位置和驅(qū)動系統(tǒng)所需電力，標(biāo)準(zhǔn) EN 61800-3 Ed.2 中定義了四個不同類別：

類別 C1： 額定電壓 < 1 000 V 的驅(qū)動系統(tǒng)，可在第一環(huán)境中不受限制地使用。

類別 C2：額定電壓 < 1 000 V 的定速驅(qū)動系統(tǒng)，在第二環(huán)境中使用。如果驅(qū)動系統(tǒng)由合格的人員進(jìn)行購買和安裝，也可以在第一環(huán)境中使用。必須要遵守制造商提供的警告信息和安裝說明。

類別 C3：額定電壓 < 1 000 V 的驅(qū)動系統(tǒng)，只能在第二環(huán)境中使用。

類別 C4：額定電壓 ≥ 1000 V 或額定電流 ≥ 400 A，可在第二環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)中使用的驅(qū)動系統(tǒng)。

下圖顯示了四個類別是如何分配用于第一和第二環(huán)境的：

類別 C1 到 C4 的定義

SINAMICS DC MASTER 裝置幾乎總是可以用在第二環(huán)境中（類別 C3 和 C4）。

當(dāng)用在 C2 類的系統(tǒng)中時，需要配備無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。

SINAMICS DC MASTER 滿足 EN 61800-3 標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)第二環(huán)境的抗干擾要求，因而也滿足要求更低的第一環(huán)境要求。

標(biāo)準(zhǔn) EN 55011

某些條件下，要求滿足標(biāo)準(zhǔn)EN 55011。它限定了工業(yè)和住宅環(huán)境中干擾發(fā)射的極限值。在標(biāo)準(zhǔn)化的條件下，在線路通電連接上測得的傳導(dǎo)干擾值被稱為干擾電壓；而測得的電磁輻射干擾被稱為無線干擾。

該標(biāo)準(zhǔn)定義了“A1和敗癇1極限值，對于干擾電壓來說，它們是指”150 kHz - 30 MHz 的范圍；而對于無線干擾來說，是 30 MHz - 2 GHz 范圍。由于 SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置用在工業(yè)一個用中，它們受極限值“A1”限制。為了達(dá)到極限值“A1”， SINAMICS DC MASTER 裝置必須配備外部無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。

SINAMICS DC MASTER，工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)應(yīng)用要求裝置能夠表現(xiàn)出極高等級的抗干擾性，但是相比之下載干擾輻射等級方面的要求要低得多。

SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置時電動驅(qū)動器（如接觸器和開關(guān)）的組件。合格的人員必須把它們整合到驅(qū)動系統(tǒng)中才能使用，系統(tǒng)低標(biāo)準(zhǔn)也要包含變頻器裝置、電機(jī)電纜和電機(jī)。大多數(shù)情況下還需要換相電抗器和保險。因此，是否需要遵守極限值由正確已安裝組件決定。將干擾輻射等級限制在極限值“A1內(nèi)不僅需要變頻器本身，至少還需要無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。”沒有無線干擾抑制濾波器，SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置的干擾輻射等級會超過EN 55011 規(guī)定的極限值“A1”。

如果驅(qū)動器形成了工廠或系統(tǒng)的組成部分，它初不需要滿足任何干擾輻射要求。但是，EMC 法規(guī)沒有規(guī)定工廠或系統(tǒng)作為一個整體必須與自己的環(huán)境電磁兼容。

如果工廠或系統(tǒng)中所有的控制組件（例如 PLC）都表現(xiàn)出適合工業(yè)應(yīng)用的抗干擾等級，則沒有必要讓每個驅(qū)動器都符合限制值“A1”。

無接地線供電

在一些工業(yè)領(lǐng)域中為了提高工廠的可用性，會使用無接地線供電（IT 線供電）。在發(fā)生接地故障時，沒有故障電流，工廠可以繼續(xù)生產(chǎn)。但是，與無線干擾抑制濾波器相配合，在發(fā)生故障時，故障電流會引起驅(qū)動器關(guān)斷，或者甚至損壞無線干擾抑制濾波器。因此，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒有對這種線路供電定義任何極限值。從經(jīng)濟(jì)角度看，在供電變壓器的接地的原邊應(yīng)該考慮必要的 EMC 符合性。

EMC 的規(guī)劃

如果兩部裝置不電磁兼容性，您可以降低干擾源的干擾發(fā)射等級或者提高潛在的敏感設(shè)備的抗干擾等級。

干擾源一般是高功耗的電力電子裝置。要降低它們的干擾輻射等級，需要復(fù)雜的濾波器。潛在的敏感設(shè)備通常是控制裝置或傳感器，包括它們的求值電路。提高低額定功率的裝置的抗干擾能力涉及的成本更低一些。這意味著從經(jīng)濟(jì)的角度看，提高抗干擾性對于工業(yè)應(yīng)用來說比降低干擾輻射等級是成本更有利的方案。例如，要維持 EN 55011 的極限值等級 A1，150 到 500 kHz 之間線路供電連接點(diǎn)無線干擾電壓可以大達(dá)到79 dB (μV)，而在500 kHz 到 30 MHz 之間，大值可達(dá)到 73 dB (μV) (9 或 4.5 mV)。

在工業(yè)應(yīng)用中，裝置間的 EMC 應(yīng)該基于仔細(xì)的平衡干擾輻射等級和抗干擾等級。

獲得 EMC 符合性經(jīng)濟(jì)有效的措施是在物理上對干擾源和潛在的敏感設(shè)備進(jìn)行隔離——假定您在機(jī)器/工廠的設(shè)計階段就考慮到了這種方案。首先，有必要確定是否使用的設(shè)備是潛在的干擾源或者潛在的敏感設(shè)備。在這種情況下，例如變頻器裝置和接觸器可以被算作干擾源。而潛在的敏感設(shè)備包括 PLC、編碼器、傳感器等等。

控制機(jī)柜中的組件（干擾源和潛在敏感設(shè)備）必須進(jìn)行物理隔離，通過隔板，或者在必要情況下把它們安裝在金屬外殼里。

符合 EMC 的驅(qū)動器安裝（安裝說明）

一般信息

不僅僅是驅(qū)動器會工作在各種各樣的環(huán)境中，而且所使用的電氣組件（控制和開關(guān)模式電源等等）在抗干擾能力和干擾輻射等級方面差別也會很大，這就意味著對各種安裝準(zhǔn)則都需要進(jìn)行部分的折中。因此，假定進(jìn)行獨(dú)立的測量，就可能根據(jù)實(shí)際情況對 EMC 規(guī)定有一定的偏離。

為了確保您用在惡劣的電氣環(huán)境中的控制機(jī)柜能夠?qū)崿F(xiàn)電磁兼容性（EMC），在建設(shè)和設(shè)計階段就應(yīng)該遵守相關(guān)的法律團(tuán)體要求的標(biāo)準(zhǔn)，以及以下列出的 EMC 規(guī)定。

規(guī)定 1 到 10 普遍有效。規(guī)定 11 到 15 必須遵守，以便滿足干擾輻射標(biāo)準(zhǔn)。

針對符合 EMC 的安裝的規(guī)定

規(guī)定 1
控制機(jī)柜的所有金屬部件都要通過大面積接觸互聯(lián)進(jìn)行良好的電氣連接（不得在漆面上噴涂?。?。如果有必要，應(yīng)使用接觸圈或鋸齒墊圈。機(jī)柜門必須使用短的接地條連接到機(jī)柜上（在頂部、中間和底部）。

規(guī)定 2
在機(jī)柜中以及相鄰機(jī)柜（適用情況下）中的接觸器、繼電器、電磁閥、機(jī)電運(yùn)行時間計數(shù)器等等必須配備阻尼組合裝置，如 RC 元件、變阻器、二極管等等。保護(hù)電路必須直接連接到專門的線圈上。

規(guī)定 3
信號線 ¹⁾ 應(yīng)該盡可能的在機(jī)柜內(nèi)只從一個高度走線。

規(guī)定 4
同一電路中的非屏蔽線（進(jìn)出導(dǎo)線）必須可能的情況下進(jìn)行絞合，或盡量減小它們的距離，以防止形成不必要的框架天線形狀。

規(guī)定 5
在機(jī)柜地的兩端連接備用線(地 ²⁾)。這可以獲得額外的屏蔽效果。

規(guī)定 6
避免不必要的電纜過長。這樣可以降低耦合電容和自感。

規(guī)定 7
如果電纜走線靠近控制機(jī)柜地，可以大大降低串?dāng)_。因此，不要隨意在機(jī)柜內(nèi)走線，而應(yīng)該盡量靠近外殼或安裝板。這也是用于備用線。

規(guī)定 8
信號線和電力線必須物理隔離（防止出現(xiàn)耦合通路?。?。必須遵守小距離 20cm 的原則。

如果對編碼器線和電機(jī)線無法進(jìn)行物理隔離，則必須使用隔板或金屬導(dǎo)管對編碼器線進(jìn)行去耦合。隔板和金屬導(dǎo)管必須進(jìn)行多點(diǎn)接地。

規(guī)定 9
數(shù)字信號線屏蔽應(yīng)在兩端接地（源和目的端），確保大接觸面積和良好的導(dǎo)電性。在屏蔽連接之間出現(xiàn)不良的等電位聯(lián)結(jié)時，可以另外用一根截面積至少為10 mm² 的等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)線與屏蔽線并聯(lián)，以便降低屏蔽線電流。一般來說，屏蔽也可以多點(diǎn)連接到機(jī)柜外殼（地）。屏蔽可以甚至可以在控制機(jī)柜外連接多次。

應(yīng)該避免使用薄片型屏蔽，它們的效果至少比編織屏蔽低 5 倍。

規(guī)定 10
如果等電位聯(lián)結(jié)良好，模擬信號線的屏蔽可以在兩端連接到地上（必須接觸面積大、導(dǎo)電性良好?。?。如果所有金屬部件都通過良好的電氣連接互聯(lián)了，而電子組件都從獨(dú)立的電源供電，則可以假定等電位聯(lián)結(jié)良好。

在一端連接屏蔽可以防止耦合低頻和電容性干擾（例如 50H在低頻干擾）。在這種情況下，屏蔽應(yīng)該連接到控制機(jī)柜上；還可以使用獨(dú)立的電線連接屏蔽。

規(guī)定 11
確保無線干擾抑制濾波器的位置靠近可疑的干擾源。濾波器必須固定在機(jī)柜外殼、安裝盤等位置上，并大面積接觸。進(jìn)線和出現(xiàn)必須物理隔離。

規(guī)定 12
必須使用無線干擾抑制濾波器，以便滿足等級 A1 的極限值。其他負(fù)載必須連接上游濾波器（線路側(cè)）。

使用的控制方式以及控制柜其它方面的布線決定了是否需要額外安裝線路濾波器。

規(guī)定 13
勵磁電路中必須包含換相電抗器，用于控制勵磁電源。

規(guī)定 14
變頻器的電樞電路中必須包含換相電抗器。

規(guī)定 15
電機(jī)線不必加屏蔽。在線路供電饋線和電機(jī)線之間至少必須流出 20cm 間隙。如果有必要，應(yīng)該使用金屬隔板。

下圖所示的機(jī)柜設(shè)計設(shè)計用于幫助用戶熟悉 EMC 關(guān)鍵部件。該實(shí)例沒有聲明給出了所有可能的機(jī)柜組件或設(shè)計方案。

其它細(xì)節(jié)圖顯示了總圖中沒有清晰顯示的細(xì)節(jié)，它們也可能在抑制機(jī)柜的干擾/干擾輻射等級以及處理不同的屏蔽連接技術(shù)方面發(fā)揮作用。

換相電抗器和無線干擾濾波器的布置

另一個截面圖顯示了無線干擾抑制濾波器和換相電抗器是如何布置在 SINAMICS DC MASTER 里面的。必須遵守電抗器和濾波器的安裝順序規(guī)定。線路側(cè)和裝置側(cè)的濾波器電纜必須物理隔離。

了解如何為半導(dǎo)體保護(hù)裝置選擇保險的信息，請參考標(biāo)題為“線路熔斷器”的部分。

機(jī)柜設(shè)計舉例——使用了高電流 850 A 的SINAMICS DC MASTER

對機(jī)柜的電纜入口加屏蔽

控制柜內(nèi)部的屏蔽

用于 SINAMICS DC MASTER 勵磁電源部分的無線干擾抑制濾波器

無線電干擾抑制濾波器

屏蔽連接

屏蔽連接

(1) 銅母線上的連接端子，大電纜直徑 15 mm

(2) 銅母線上的安裝端子，大電纜直徑 10 mm

(3) 裸金屬電梳型/鋸齒母線上的金屬管或電纜扎匝

(4)  電纜支撐軌上的安裝卡，帶金屬背板

變頻器裝置組件的布置

電抗器和無線干擾濾波器的布置

(1) 勵磁電路中的換相電感根據(jù)額定電機(jī)勵磁電流確定規(guī)格。

(2) 電樞電路中的換相電抗器根據(jù)額定電機(jī)電樞電流確定規(guī)格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。

(3) 用于電樞電路中的無線干擾抑制濾波器根據(jù)額定電機(jī)電樞電流確定規(guī)格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。

(4) 用于勵磁電路的無線干擾抑制濾波器根據(jù)額定電機(jī)勵磁電流確定規(guī)格。

(5) 電子裝置電源本身不需要無線干擾抑制濾波器。
電流消耗在 400 V 時為 1A，230V 時為 2A。

(6) 如果電樞電路、勵磁電路和電子裝置電源的電源電壓相同，則用于勵磁和電子裝置電源的電壓可以從用于電樞電路的無線干擾濾波器后面提取。

¹⁾信號定義為：
數(shù)字信號線：
脈沖編碼器信號線，
串口，如 PROFIBUS-DP 或
模擬信號線，如 ± 10 V 設(shè)定值線。

²⁾一般來說，“地”是指所有可以連接到保護(hù)導(dǎo)線上的金屬導(dǎo)電部件，例如機(jī)柜外殼、電機(jī)外殼或地基地等等。

• CPU具有大容量程序存儲器，可用于要求很高的應(yīng)用
• 能滿足標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床、特殊機(jī)床以及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動化系統(tǒng)
• 在具有集中式和分布式I/O的生產(chǎn)線上作為集中式控制器使用
• 對二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力
• 2 個 PROFIBUS DP 主站/從站接口
• 用于大量的 I/O 擴(kuò)展
• 用于建立分布式 I/O 結(jié)構(gòu)
• 在PROFIBUS上實(shí)現(xiàn)等時同步模式
• 可以選用SIMATIC工程工具
• 在基于組件的自動化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲卡 (MMC)。

CPU 317-2 DP 具有大容量程序存儲器.它可用于集中式I/O結(jié)構(gòu)，也適用于分布式自動化結(jié)構(gòu)。例如，可在生產(chǎn)線上作為一個中央控制器使用，或作為機(jī)床控制器使用。

它可以佳地使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用S7-GRAPH進(jìn)行順序控制編程

另外，CPU 為采用軟件來實(shí)現(xiàn)一些簡單的工藝任務(wù)提供了一個理想的平臺，例如：

• 簡單的運(yùn)動控制
• 使用 STEP 7 塊或運(yùn)行軟件“標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制” 來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的解決方案

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展過程診斷。

CPU 317-2 DP 安裝有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約為 25 ns，每條浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行指令約為 160ns。CPU 317-2 DP 具有極高的字指令、雙字指令和 32 位定點(diǎn)數(shù)指令處理速度。
• 1 MB 工作存儲器（相當(dāng)于約 340 K 指令）；
  與程序組件執(zhí)行相關(guān)的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 32 個模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI/DP 組合接口；
  個 MPI/DP 集成接口多可以同時建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 32 條連接。在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。通過MPI和“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”可以對32個CPU進(jìn)行簡單組網(wǎng)。
  該接口可以從 MPI 接口重新設(shè)置為 DP 接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運(yùn)行。
• PROFIBUS DP 接口:
  CPU 317-2 DP 第2個內(nèi)置接口是一個純粹的 PROFIBUS DP 接口，可用作 DP 主站或 DP 從站?？梢越M建一個高速的、易于處理的分布式自動化結(jié)構(gòu)。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程)。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運(yùn)行．
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
  限制:兩個接口不能同時作為從站來運(yùn)行。

CPU 317-2 PN/DP 具有大容量程序存儲器.它可用于集中式I/O結(jié)構(gòu)，也適用于分布式自動化結(jié)構(gòu)。例如，可在生產(chǎn)線上作為一個中央控制器使用，或作為機(jī)床控制器使用。

它可以佳地使用SIMATIC工程工具，例如：

• 用SCL編程
• 用S7-GRAPH進(jìn)行順序控制編程

另外，CPU 為采用軟件來實(shí)現(xiàn)一些簡單的工藝任務(wù)提供了一個理想的平臺，例如：

• 簡單的運(yùn)動控制
• 使用 STEP 7 塊或運(yùn)行軟件“標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制” 來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的解決方案

通過使用 SIMATIC S7-PDIAG 可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展過程診斷。

無需其他組件，通過CPU的集成組合就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化解決方案。

CPU 317-2 PN/DP 裝配有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約為 25 ns，每條浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行指令約為 160ns。CPU 317-2 PN/DP在字指令、雙字指令和32位定點(diǎn)數(shù)指令具有極高的處理速度。
• 1 MB RAM (相當(dāng)于約 340 K 條語句)；
  通過擴(kuò)展RAM執(zhí)行用戶程序，可以顯著提高用戶程序的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 32 個模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI/DP 組合接口；
  個集成的 MPI/DP 接口多能同時建立 32 個與 S7-300/400的連接或與編程器、PC 和 OP 的連接。 在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  MPI 可以通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”與多32個CPU組建簡單的網(wǎng)絡(luò)。
  該接口可從MPI接口重新設(shè)置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運(yùn)行。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運(yùn)行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。
• 以太網(wǎng)接口；
  CPU 317-2 PN/DP 的第 2 個內(nèi)置接口是一個基于以太網(wǎng) TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機(jī)。
  它支持下列協(xié)議：
  • S7通訊用于在SIMATIC控制器間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊
  • PG/OP 通訊，用于通過 STEP 7 進(jìn)行編程、調(diào)試和診斷
  • 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊
  • 在PROFINET上實(shí)現(xiàn)開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊
  • SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設(shè)備進(jìn)行通訊

• 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 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/循環(huán)行為。
  • 定義大循環(huán)時間和通信負(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器、計數(shù)器、定時器、數(shù)據(jù)塊和時鐘存儲器的數(shù)量。
• 過程映像，局部數(shù)據(jù)的大小。
• 診斷緩存區(qū)的長度。
• 保護(hù)等級： 
  定義程序和數(shù)據(jù)訪問授權(quán)。
• 系統(tǒng)診斷： 
  定義診斷報文的處理及范圍。
• 循環(huán)中斷： 
  設(shè)定周期。
• PROFINET 接口
• 通過 NTP 協(xié)議對時間同步進(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)試和測試功能等。
• 測試功能： 
  可使用編程設(shè)備顯示程序執(zhí)行中的信號狀態(tài)，不考慮用戶程序而修改過程變量，輸出堆棧存儲器的內(nèi)容，運(yùn)行各個程序步驟，并禁用程序組件。
• 信息功能： 
  用戶可獲取有關(guān) CPU 的存儲器容量和運(yùn)行模式以及 RAM 和裝載存儲器的當(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模塊中。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出和輸入信號的監(jiān)控。

借助周期性自檢、指令檢測、程序邏輯檢測和程序順序流檢測等方法，CPU可以檢測控制器是否工作正常。此外，通過“活躍標(biāo)志（sign-of-life）”請求，還可以對I/O進(jìn)行檢測。

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，因而簡化系統(tǒng)的組態(tài)和編程以及驗(yàn)收測試。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)）；
  裝載存儲器用于存儲 S7-400H F/FH 自動化系統(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
• 存儲卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲器。除程序本身之外，裝載存儲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)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時保存數(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 32 個節(jié)點(diǎn)的簡單網(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 個連接。 
  PROFIBUS-DP主站接口能夠被用來建立一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。對用戶來說，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、分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說，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)：
  撥動開關(guān)設(shè)計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的 120 個報警和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進(jìn)行診斷。
• 實(shí)時時鐘：
  CPU 提供帶日期和時間的診斷報告。