ماژول پردازنده 6ES5948-3UA11 6ES59483UA11

Siemens 6ES5948-3UA11 | SIMATIC S5 CPU 948 — واحد پردازش مرکزی SIMATIC S5-135U / S5-155U، حافظه RAM 640 کیلوبایتی، حافظه فلش EPROM 4 مگابایتی، رابط TTY 20 میلی آمپر، دو لایه، قطعه یدکی قدیمی

مرور کلی

Siemens 6ES5948-3UA11 واحد پردازش مرکزی 948 است — واحد پردازش مرکزی که کنترل کننده های قابل برنامه ریزی SIMATIC S5-155U، بزرگترین و توانمندترین کنترل کننده های زیمنس در دهه های 1980 و 1990 را هدایت می کرد.

برای درک اهمیت CPU 948، باید بدانید که S5-155U چه بود: نه یک PLC فشرده برای کنترل ماشین، بلکه یک کنترل کننده اتوماسیون فرآیند در مقیاس کامل — اجداد، از نظر قابلیت و کاربرد، آنچه که S7-400 بعدها به آن تبدیل شد.

S5-155U با CPU 948 برای کنترل توزیع شده نیروگاه ها، مدیریت راکتور شیمیایی، اتوماسیون تصفیه آب در مقیاس بزرگ و برنامه های فرآیند پیوسته که برنامه آن در صدها کیلوبایت و تعداد ورودی/خروجی در صدها نقطه اندازه گیری می شد، مشخص شده بود.

6ES5948-3UA11 حافظه RAM داخلی 640 کیلوبایتی را ارائه می دهد — عددی که نیاز به زمینه دارد. در اوایل دهه 1990، زمانی که CPU 948 طراحی و مستقر شد، 640 کیلوبایت تخصیص حافظه قابل توجهی برای یک کنترل کننده صنعتی بود.

حافظه برنامه S5-155U در کلمات دستورالعمل STEP 5 اندازه گیری می شد و 640 کیلوبایت RAM از برنامه های پیچیده کنترل فرآیند با مدیریت حلقه PID گسترده، پردازش هشدار و مدیریت داده که وظایف اتوماسیون بلندپروازانه ای برای آن دوران بود، پشتیبانی می کرد.

امروزه، CPU 948 محصولی برای نصب های جدید نیست — بلکه یک جزء نگهداری است. سیستم های S5-155U که برای آنها طراحی شده است هنوز در کارخانه های فرآیند قدیمی در حال کار هستند، اغلب در برنامه هایی که هزینه و اختلال مهاجرت به پلتفرم های مدرن هنوز توجیه نشده است.

هنگامی که یک CPU 948 در چنین نصبی خراب می شود، یافتن جایگزین سریعترین و کمترین اختلال را برای بازگرداندن تولید فراهم می کند.

مشخصات کلیدی

معماری S5-155U — جایی که CPU 948 عمل می کند

S5-155U یک کنترل کننده ماژولار مبتنی بر رک بود که برای مدیریت بزرگترین وظایف اتوماسیون نسل خود طراحی شده بود. این سیستم از یک رک باس مشترک (CR) استفاده می کرد که می توانست ماژول CPU، چندین ماژول ورودی/خروجی و پردازنده های ارتباطی را در خود جای دهد.

CPU 948 یک ماژول دو لایه است — دو اسلات فیزیکی را در رک اشغال می کند.

این عرض دوگانه ناشی از پیچیدگی الکترونیک داخلی CPU بود: حافظه RAM 640 کیلوبایتی، سوکت زیرماژول حافظه، سوکت رابط PG، مدارهای ارتباطی TTY حلقه جریان، و الکترونیک پردازنده و رابط باس همگی یک مجموعه PCB را اشغال می کنند که نمی توانست در عرض استاندارد تک اسلات جای گیرد.

باس بک پلن رک، CPU 948 را به ماژول های ورودی/خروجی در سمت راست آن متصل می کرد و سیگنال های باس آدرس/داده را برای دسترسی به ورودی/خروجی و برق حمل می کرد.

رابط TTY 20 میلی آمپر (حلقه جریان) در پنل جلویی CPU 948 به عنوان اتصال برنامه نویسی و HMI عمل می کرد — همان رابط فیزیکی که توسط پنل های اپراتور زیمنس (OP5، OP15، OP25، OP35) و دستگاه های برنامه نویسی STEP 5 آن دوران، از برنامه نویسان دستی گرفته تا ایستگاه های مهندسی مبتنی بر PC مانند PG 730 و PG 740 استفاده می شد.

حافظه RAM 640 کیلوبایتی و معماری زیرماژول حافظه

معماری حافظه CPU 948 منعکس کننده واقعیت های مهندسی اقتصاد نیمه هادی های اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 است. حافظه RAM داخلی 640 کیلوبایتی حافظه کاری را برای برنامه کاربر و داده ها فراهم می کرد — اما حتی 640 کیلوبایت نیز در اتوماسیون فرآیند در مقیاس بزرگ محدودیت های خود را داشت.

اسلات زیرماژول حافظه این محدودیت را برطرف می کرد: یک زیرماژول حافظه فلش EPROM قابل اتصال می توانست حافظه برنامه/داده قابل آدرس دهی کل را تا 4 مگابایت افزایش دهد و فضای کافی را برای برنامه های پیچیده کنترل فرآیند چند وظیفه ای با صدها بلوک برنامه، کتابخانه های کنترل PID گسترده و ساختارهای داده بزرگ برای مدیریت هشدار فراهم می کرد.

در عمل، زیرماژول حافظه فلش EPROM به عنوان حافظه بارگذاری عمل می کرد — ذخیره سازی غیرفرار که برنامه از آن در هنگام راه اندازی در حافظه RAM کاری بارگذاری می شد.

چرخه روشن شدن باعث می شد CPU 948 برنامه را از زیرماژول EPROM به حافظه RAM کاری کپی کند قبل از شروع اجرا — فرآیندی که برای برنامه های بزرگ چندین ثانیه طول می کشید، به همین دلیل سیستم های S5-155U به دلیل زمان راه اندازی مجدد طولانی تر خود در مقایسه با کنترل کننده های مدرن به یاد آورده می شوند.

حلقه جریان TTY 20 میلی آمپر — استاندارد ارتباطی دوران S5

رابط حلقه جریان 20 میلی آمپر (TTY) در CPU 948 قبل از RS-485 به عنوان استاندارد برای برنامه نویسی PLC و اتصالات HMI وجود داشت. به جای سیگنالینگ مبتنی بر ولتاژ، حلقه جریان از 20 میلی آمپر جریان عبوری برای نمایش '1' منطقی و 0 میلی آمپر برای '0' منطقی استفاده می کند.

این کدگذاری مبتنی بر جریان، ایمنی ذاتی در برابر نویز را فراهم می کند — محیط های صنعتی با موتورهای بزرگ و کابل های طولانی، تداخل الکترومغناطیسی قابل توجهی ایجاد می کنند و حسگر جریان تفاضلی حلقه جریان در برابر این نویز بسیار کمتر از سیگنالینگ ولتاژ تک سر حساس است.

برنامه نویسی S5-155U با CPU 948 نیازمند یک رابط TTY 20 میلی آمپری سازگار در دستگاه برنامه نویسی بود.

اتصال یک لپ تاپ مدرن نیازمند یک آداپتور USB به TTY با نرم افزار STEP 5 است — معمولاً STEP 5 V7.2 یا بالاتر.

نگهداری قدیمی — چرا واحدهای CPU 948 هنوز مورد نیاز هستند

نصب های S5-155U که به واحدهای CPU 948 متکی هستند برای عمر خدمتی چند دهه ساخته شده اند.

یک سیستم کنترل کارخانه پتروشیمی که در سال 1992 با سخت افزار S5-155U نصب شده است، ممکن است تا دهه 2020 بر روی پلتفرم سخت افزاری اصلی باقی بماند — هزینه جایگزینی عظیم است، ریسک تولید واقعی است، و تا زمانی که سخت افزار کار می کند، توجیه اقتصادی برای مهاجرت دشوار است.

هنگامی که یک CPU 948 خراب می شود، پاسخ فوری این است که یک واحد جایگزین از بازار قطعات یدکی صنعتی تهیه کرده و تولید را در اسرع وقت بازیابی کنید.

سوالات متداول

س1: تفاوت بین انواع CPU 948 UA11، UA12 و UA13 چیست؟

UA11 (این واحد) دارای حافظه RAM 640 کیلوبایتی، یک رابط برنامه نویسی TTY و یک اسلات زیرماژول حافظه است. UA12 یک سوکت رابط دوم اضافه می کند که امکان اتصال همزمان ترمینال برنامه نویسی و پنل اپراتور را فراهم می کند. UA13 نشان دهنده یک بازنگری firmware جدیدتر است.

همه انواع از نظر مکانیکی با رک S5-135U/155U و از نظر الکتریکی با باس پشتی S5 سازگار هستند؛ برنامه بارگذاری شده بر روی زیرماژول حافظه بر روی هر نوعی عمل می کند، مشروط بر سازگاری نسخه firmware.

س2: چگونه یک کامپیوتر مدرن را برای تشخیص یا برنامه نویسی به CPU 948 متصل می کنید؟

CPU 948 از یک رابط TTY کانن 15 پین (حلقه جریان 20 میلی آمپر) استفاده می کند. اتصال یک کامپیوتر مدرن نیازمند یک آداپتور USB به TTY سازگار با پروتکل AS511، به علاوه Siemens STEP 5 V7.2 یا بالاتر نصب شده بر روی یک سیستم ویندوز XP (یا ماشین مجازی) است.

اتصال مستقیم از طریق کابل USB به یک کامپیوتر مدرن که STEP 7 یا TIA Portal را اجرا می کند، امکان پذیر نیست.

س3: چگونه برنامه پس از تعویض یک CPU 948 خراب بازیابی می شود؟

اگر برنامه بر روی زیرماژول حافظه فلش EPROM ذخیره شده باشد، زیرماژول را از CPU خراب جدا کرده و در واحد جایگزین قرار دهید.

CPU برنامه را به طور خودکار در هنگام روشن شدن از زیرماژول بارگذاری می کند — نیازی به ایستگاه برنامه نویسی نیست. 

اگر زیرماژول وجود نداشته باشد، برنامه باید از طریق یک ترمینال برنامه نویسی متصل به TTY از یک آرشیو STEP 5 دانلود شود.

به همین دلیل است که ذخیره برنامه بر روی زیرماژول EPROM برای تمام نصب های تولیدی به شدت توصیه می شود.

س4: آیا می توان ماژول های ورودی/خروجی را در حالی که CPU 948 در حال اجرا است به رک S5-155U اضافه کرد؟

اصلاحات محدود آنلاین پشتیبانی می شود. CPU 948 اسلات های ماژول ورودی/خروجی را نظارت می کند و می تواند ماژول های تازه وارد شده را در حین کار تشخیص دهد، اما تخصیص آدرس ها و ادغام ماژول های جدید در برنامه معمولاً نیازمند اصلاح برنامه STEP 5 و دانلود است.

برای کارخانه های با اهمیت ایمنی، هرگونه تغییر سخت افزاری یا برنامه باید از رویه مدیریت تغییر سایت پیروی کند و در طول یک پنجره نگهداری برنامه ریزی شده اجرا شود.

س5: چه گزینه های مهاجرتی برای سیستم S5-155U/CPU 948 وجود دارد؟

هدف مهاجرت استاندارد SIMATIC S7-400 است، با ابزار تبدیل STEP 5 به STEP 7 که به بازسازی برنامه کمک می کند — اگرچه اعتبارسنجی دستی همیشه لازم است.

یک رویکرد مرحله ای با استفاده از ماژول های اتصال، مهاجرت تدریجی S5 به S7 را در حالی که کارخانه بر روی بخش های باقی مانده S5 ادامه می دهد، امکان پذیر می کند. 

مهاجرت کامل یک سیستم کنترل فرآیند بزرگ S5-155U معمولاً یک پروژه سرمایه گذاری چند ماهه است که حول یک توقف کارخانه برنامه ریزی می شود.