認識S7-1200的故障安全CPU模塊
西門子S7-1200系列PLC的CPU包括標準型和故障安全型，今天這篇文章我們介紹兩個主題：
1、S7-1200的故障安全CPU的型號；
2、故障安全型CPU與標準型CPU的行為差異；
圖片由mohamed Hassan在Pixabay上發(fā)布，經(jīng)適當修改用作本文封面
1、S7-1200的故障安全CPU的型號
SIMATIC S7-1200的故障安全型CPU包括：
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CPU 1212FC DC/DC/DC;
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CPU 1212FC DC/DC/RLY;
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CPU 1214FC DC/DC/DC;
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CPU 1214FC DC/DC/RLY;
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CPU 1215FC DC/DC/DC;
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CPU 1215FC DC/DC/RLY;
以CPU 1214FC DC/DC/DC為例，名稱中的"F"是"Fail-safe"的簡寫，表示"故障安全"；"F"后面的"C"是"Compact"的縮寫，是"緊湊"的意思（因為CPU模塊本身集成了IO通道）；"DC/DC/DC"中的第一個"DC"表示CPU模塊的供電方式為"DC 24V"；第二個"DC"表示CPU模塊集成的數(shù)字量輸入通道的額定電壓為"DC 24V"；第三個"DC"表示CPU模塊集成的數(shù)字量輸出通道的輸出方式為"晶體管型"；其它模塊中可以看到有"RLY"字樣，表示該模塊的數(shù)字量輸出為"繼電器型"；
CPU 1214FC DC/DC/DC的外觀如下圖所示：
與標準型CPU 1214C DC/DC/DC相比：從外觀上看故障安全型兩邊有黃色邊條，從內(nèi)部看故障安全型集成了更大的裝載存儲器和工作存儲器；
CPU1214FC內(nèi)部集成了125KB的工作存儲器、4MB的裝載存儲器和10KB的保持存儲器；裝載存儲器可用SIMATIC存儲卡擴展；最多支持6個高速計數(shù)器（最高頻率100kHz）；最多可組態(tài)4路高速脈沖輸出；集成了14路數(shù)字量輸入、10路數(shù)字量輸出和2路模擬量輸入；可擴展一個信號板(或通信板/電池板)、3個通信模塊和8個信號模塊；具有1個以太網(wǎng)/PROFINET接口；
S7-1200系列故障安全CPU的主要屬性詳見下面的表格：
| 屬性 | CPU 1212FC | CPU 1214FC | CPU 1215FC |
|---|---|---|---|
| 內(nèi)置裝載存儲器大小 | 2MB | 4MB | 4MB |
| 內(nèi)置工作存儲器大小 | 100KB | 125KB | 150KB |
| 內(nèi)置保持存儲器大小 | 10KB | 10KB | 10KB |
| 集成數(shù)字量輸入通道數(shù) | 8 | 14 | 14 |
| 集成數(shù)字量輸出通道數(shù) | 6 | 10 | 10 |
| 集成模擬量輸入通道數(shù) | 2 | 2 | 2 |
| 集成模擬量輸出通道數(shù) | - | - | 2 |
| 支持高速計數(shù)器數(shù) | 6 | 6 | 6 |
| 支持高速脈沖輸出數(shù) | 4 | 4 | 4 |
| 可擴展信號模塊數(shù) | 2 | 8 | 8 |
| 可擴展通信模塊數(shù) | 3 | 3 | 3 |
| 可擴展信號板 | 1 | 1 | 1 |
| PROFINET接口 | 1 | 1 | 2 |
2、故障安全CPU和標準CPU的行為差異
故障安全CPU同時執(zhí)行標準用戶程序和安全程序。
安全程序由一個或兩個安全運行組(F-runtime group)構(gòu)成，每個安全運行組有一個安全組織塊(Fail-safe organization block)。安全組織塊實際上是循環(huán)中斷組織塊(Cyclic interrupt organizaton block)，由操作系統(tǒng)周期性調(diào)用，其默認的周期時間為100ms，可以根據(jù)需要修改；默認的優(yōu)先級為9，也可以修改；
用戶可以使用FBD語言或者LAD語言創(chuàng)建故障安全功能塊(F-FB)或者功能(F-FC)，并指定其中的一個為主安全塊(main safety bock)。安全組織塊直接調(diào)用主安全塊，主安全塊再調(diào)用其它故障安全功能塊或功能。
下面這張圖是安全CPU程序架構(gòu)的示例：
除了執(zhí)行安全程序，故障安全CPU還通過PROFIsafe協(xié)議與故障安全模塊進行通信。PROFIsafe協(xié)議可以傳輸過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)字節(jié)、控制字節(jié)、校驗等信息，能夠保證故障安全CPU和故障安全模塊之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_可靠。當故障安全模塊檢測到故障或異常時，故障安全CPU會及時作出響應，以保證系統(tǒng)進入安全狀態(tài)；
標準CPU既不執(zhí)行安全程序，也沒有與故障安全模塊的PROFIsafe通信，這是二者的主要行為差異。
好了，關(guān)于S7-1200故障安全CPU的類型及它與標準型CPU的行為差異就先介紹到這里。后續(xù)我們會介紹故障安全模塊。