• 用于构建故障安全型自动化系统，提高工厂的安全性
• 高端高性能 CPU
• 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
• 允许多处理器模式
• 经由采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，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（CPU416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行分布式连接。
• 在非安全型应用中，可集中式或分布式使用标准模块

CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用这些 CPU，可为具有较高安全要求的工厂构建一个故障安全自动化系统。

通过 CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作为一个主站或从站，直接连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

在通过 IF 964-DP 接口模块连接 CPU 416F-3 PN/DP 的情况下，可以连接另外一个 DP 主站系统。

通过使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口实现了交换机功能。它提供了可从外部接触到的两个 PROFINET 端口。这意味着，除分层网络拓扑结构之外，也可通过新型 S7-400 控制器实现总线型结构。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模块。

故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，实现安全通信。

两种 CPU 都具有：

• 高性能的处理器： 
  CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.03 µs。
• CPU 416F-2： 5.6 MB 工作存储器（程序或数据各占用 2.8 MB）；
  CPU 416F-3 PN/DP： 11.2 MB 工作存储器（程序或数据各 5.6 MB）；
  快速工作存储器用于对于执行十分重要的用户程序部分。
• 灵活扩展能力： 
  最多 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。
• MPI 多点接口： 
  MPI 可用来建立一个包括最多 32 个站、数据传输速率最高为 12 Kbit/s 的简单网络。CPU 可与通信总线和 MPI 上的站建立最多 44 个连接。
• 模式选择开关： 
  拨动开关设计。
• 诊断缓冲区： 
  最后的 120 个故障和中断事件保存在一个环形缓冲区中，用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
• 实时时钟： 
  CPU 的诊断报警带有日期和时间标记。
• 存储卡： 
  用于扩展内置装载存储器。RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零电压下也可保存数据）。
• MPI/DP 组合接口和内置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)： 
  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。从用户的角度来看，分布式 I/O 的处理与集中式 I/O 的处理是相同的（相同的组态、编址和编程）。 
  混合安装：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。

CPU 416F-3 PN/DP 还具有：

• 子模块接口： 
  使用 IF 964-DP 接口模块，可连接到一个另外的 PROFIBUS DP 主站系统。
• 带 2 个端口（交换机）的 PROFINET 接口
  
  • PROFINET I/O，可连接 256 个 IO 设备
  • PROFINET CBA（基于组件的自动化）

故障安全 I/O 模块可连接到所有集成接口，连接到 IF 964-DP，和/或通过通信模块（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）进行连接。 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP，实现安全通信。

• 块保护： 
  通过密码保护用户程序，未经授权无法访问。
• 集成 HMI 服务: 
  对于 HMI 设备，用户只需指定数据源和数据目标。这些数据将由系统自动循环传输。
• 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
• 通过网络更新固件

CPU 416F-3 PN/DP：

• 通过 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 进行开放式通信
• 在基于组件的自动化中实现分布式智能系统 (PROFINET)
• 通过集成的 web 服务器获得附加诊断功能

可参数化的特性

使用 STEP 7 硬件组态工具，可对 S7-400（包括 CPU）的特性和响应进行参数化，例如：

• MPI 多点接口：
  
  • 定义站地址。
  • 启动/循环响应
  • 定义最大循环时间和通信负荷。
• 地址分配： 
  I/O 模块编址。
• 保持区域： 
  定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟位存储器的数量
• 过程映像，局部数据的大小。
• 诊断缓存区的长度。
• 保护等级： 
  指定程序和数据的访问权限。
• 系统诊断： 
  定义诊断报警的处理和范围。
• 循环中断： 
  定义周期时间

CPU 416F-3 PN/DP：

• PROFINET 接口
• 通过 NTP 协议对时间同步进行参数化

信息和显示功能

• 状态和故障 LED： 
  LED 可指示出内部和外部故障和运行状态，如 RUN（运行）、STOP（停止）、调试和测试功能等。
• 测试功能： 
  编程器用于在程序执行过程中指示信号状态，独立于用户程序修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，执行各步程序，并禁用某些程序部分。
• 信息功能： 
  编程器可用于获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及工作和装载存储器的当前负荷的信息。

通信

中央控制器与故障安全 ET 200 模块之间的安全通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。 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。

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。

CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 的运行无需使用一份 F 运行版授权。

编程

CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 的编程方式与其它 SIMATIC S7 系统的编程方式相同。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。

带有安全功能的 F 程序链接在 F-FBD 或 F-LAD 或使用 F 库中的特殊功能块。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。 无需借助额外的功具，程序员就可以完全专注于组态安全型应用。对安全型程序段进行编程需要 STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”。选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块。