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• 用于 SIMATIC　S7-400H 和 S7-400F/FH。
• 可用于 S7-400H 容错系统
• 可通过 F 运行版授权作为具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相关系统中使用
• 带偶集成的 PROFIBUS DP 主站和组合 MPI/PROFIBUS DP 主站接口
• 带集成 PROFINET 接口（2 端口交换机）
• 带两个用于 Sync 模块的插槽

Area of application

CPU 416-5H 可用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。它可建立故障容错 S7-400H 系统。也可结合 F 运行授权一起用于 S7-400F/FH 故障安全自动化系统。

内置的 PROFIBUS-DP 接口使它能够作为主站直接连接到 PROFIBUS-DP 现场总线。

基于带交换机功能的内置 PROFINET 接口，提供 2 个可外部访问的 PROFINET 端口。这样，可实现线性或环形结构。

PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期时间

如果已使用 STEP 7 组态了 PROFIBUS DP 网络，则 STEP 7 将计算必须预期的典型 DP 周期时间。 然后，可在编程设备上为总线参数显示组态的 DP 周期时间。

下图概述了 DP 周期时间。 假定本实例中每个 DP 从站的平均数据长度为 4 个字节。

图片: PROFIBUS DP 网络上的 DP 周期时间

由于在 PROFIBUS DP 网络上有多个主站运行，因此必须为每个主站的 DP 周期时间留出一定余地。 即，必须单独计算每个主站的时间，然后将结果累加起来。

PROFINET IO 中的更新周期

下图包含更新周期的持续时间的概述，与周期中包含的 IO 设备数量有关。

图片: 更新周期

*短响应时间

下图说明了达到*短响应时间的条件。

图片: *短响应时间

计算

（*短）响应时间的构成如下：

• 1 x 输入的过程映像传送时间 +
• 1 x 输出的过程映像传送时间 +
• 1 x 程序处理时间 +
• 1 x SCC 的操作系统处理时间 +
• 输入和输出的延迟

结果等于周期时间加上 I/O 延迟时间的总和。

*长响应时间

下图说明了如何达到*长响应时间。

图片: *长响应时间

计算

（*长）响应时间的构成如下：

• 2 x 输入的过程映像传送时间 +
• 2 x 输出的过程映像传送时间 +
• 2 x 操作系统处理时间 +
• 2 x 程序处理时间 +
• 2 x DP 从站帧的运行时间（包括在 DP 主站中的处理时间）+
• 输入和输出的延迟

结果等于 2 倍周期时间加上输入和输出的延迟，再加上 2 倍 DP 周期时间的总和。

I/O 直接访问

在用户程序中，直接访问 I/O 可加快响应速度。 例如，可以使用以下一个命令绕过部分上述响应时间：

• L PIB
• T PQW

减少响应时间

通过这种方法，可将响应时间减少为以下组成部分：

• 输入和输出的延迟
• 用户程序（可由高优先级的中断处理进行中断）的运行时间
• 直接访问的运行时间
• DP 的总线传送时间的两倍

Design

CPU 416-5H 拥有：

• 功能强大的处理器：
  CPU 处理每条二进制指令的时间小于 12.5 ns。
• 16 MB RAM（6 MB 用于程序，10 MB 用于数据）：
  用于 S7-400H 的用户程序和组态数据的装载存储器；高速主存储器，用于与过程相关的用户程序的子程序。
• 存储卡：
  用于扩展内置装载存储器。除程序本身之外，装载存储器中所含的信息还包括 S7-400H 的组态数据，这就是要在存储器中占据双倍空间的原因。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。
    提供 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在断开电源时保存数据）。
• 灵活的扩展选件：
  262 144 个数字量以及 16 384 个模拟量输入/输出。
• MPI多点接口：
  MPI 可用来建立一个具有*多 32 个节点的简单网络，数据传输速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以与通信总线（C 总线）和 MPI 上的用户建立*多 64 个。
  注意：
  当同时使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口时，只能将下列总线连接器连接到 MPI 接口：
  • 带插座:6ES7 972-0BB41-0XA0
  • 不带插座:6ES7 972-0BA41-0XA0
• PROFIBUS DP 接口:
  通过 PROFIBUS DP 接口，可以实现冗余、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 单元作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程)。
• PROFINET 接口，带 2 个端口（交换机）：
  支持系统冗余和 MRP（介质冗余协议）
• 模式选择开关：
  波动开关设计。
• 诊断缓冲区：
  *后 120 个报警和中断事件保存在一个环形缓冲器中，用于进行诊断。
• 实时时钟：
  CPU 提供带日期和时间的诊断报告。
• PROFIBUS DP 接口:
  通过带 PROFIBUS DP 主站接口的 CPU 417-4H，可迅速建立起操作方便的分布式自动化系统。对用户来说,分布式 I/O 单元作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程)。
  注意：
  当同时使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口时，只能将下列总线连接器连接到 MPI 接口：
  • 带插座:6ES7 972-0BB41-0XA0
  • 不带插座:6ES7 972-0BA41-0XA0

Functions

• 块保护：
  除使用钥匙锁定开关之外，还可通过密码来防止非法访问用户程序。用户块也通过加密过程来保护。
• 集成的 HMI 服务:
  对于 HMI 设备，用户只需指定数据源和数据目标。数据将由程序自动循环传输。
• 集成的通信功能:
  • 编程器/OP 通信
  • 扩展通信（简单和容错）
• 由用户编程的主/备用切换功能。

可参数化的特性

通过 STEP 7 的工具“Hardware Configuration”以及安装的选件包 S7-400H，可对包括 CPU 在内的 S7-400H 的特性与行为进行参数化，例如：

• MPI多点接口：
  • 定义节点地址。
  • 启动/循环行为。
  • 定义循环时间和通信负荷。
• 地址分配：
  I/O 模块的编址。
• 保持区域：
  定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟存储器的数量
• 保护级：
  定义程序和数据访问授权。
• 系统诊断：
  定义诊断报文的处理及范围。
• 监控器中断:
  设定周期。
• 组态 H 站。

安全相关功能

通过 F 运行版授权，可对安全相关 F 用户程序进行编译，并在 CPU 上运行。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。供货范围包括 2 个 TÜ德国技术监督协议）粘贴标签。

显示功能与信息功能

• 状态和故障指示灯：
  LED 可指示出内部和外部故障和运行状态，如 RUN（运行）、STOP（停止）、调试、“主站”运行模式、冗余故障和测试功能等。
• 测试功能：
  可使用编程设备显示程序执行中的信号状态，不考虑用户程序而修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，运行各个程序步骤，并禁用程序组件。
• 信息功能：
  用户可获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及 RAM 和装载存储器的当前利用率方面的信息。