واحد مرکزی پردازنده قابل برنامه ریزی زیمنس PLC مدل 6ES7414-4HM14-0AB0

زیمنس 6ES7414-4HM14-0AB0∙ SIMATIC S7-400H پردازنده 414H ∙ واحد پردازش مرکزی اضافی، 2.8MB حافظه، 4 رابط (1 MPI / DP + 1 DP + 2 همگام سازی) ، 21 استخر گسترش، S7-400H / S7-400F / FH

پردازنده 414H

پلت فرم S7-400H ارائه می دهد پیشرفت H-CPU، هر گام در حافظه، تعداد رابط، و ظرفیت پردازش برای مطابقت با نصب بزرگتر و پیچیده تر.پردازنده 414H در این خانواده یک موقعیت متوسط مهم را اشغال می کند.

پیشگام آن در محدوده CPU 412H (6ES7412-3HJ14-0AB0) ارائه می دهد 768KB کل حافظه.

CPU 414H این مقدار را به 2.8MB سه برابر می کند، به طور مساوی بین داده ها و برنامه ها تقسیم می شود و یک رابط دوم اختصاصی PROFIBUS DP اضافه می کند که 412H فاقد آن است.که به 20MB حافظه کامل با رابط های اضافی برای برنامه های سختگیرانه اتوماسیون فرآیند مستمر مقیاس پذیر است.

برای کارخانه های فرآوری که برنامه اتوماسیون باید صدها حلقه کنترل PID را مدیریت کند، شبکه های گسترده I/O PROFIBUS در بخش های متعدد،و ساختار داده های بزرگ برای بافرینگ تاریخچه فرآیند و مدیریت دستور العمل، 2.8MB 414H همراه با دو رابط مستقل PROFIBUS DP یک گام معنی دار نسبت به H-CPU سطح ورودی است.

رابط دوم اختصاصی DP به کنترل کننده اجازه می دهد تا شبکه های جداگانه PROFIBUS را مدیریت کند، به عنوان مثال، یک بخش برای درایو ها و تجهیزات با سرعت متغیر،یکی دیگر برای ابزار و فرستنده ها بدون به اشتراک گذاشتن پهنای باند اتوبوس بین انواع دستگاه های متفاوت.

مشخصات کلیدی

دو رابط همگام سازی و همگام سازی فیبر نوری

دو رابط ماژول همگام سازی در CPU 414H پایه فیزیکی کل مکانیسم افزوده سیستم H است.

هر رابط یک زیر ماژول همگام سازی IF 960 قابل اتصال را می پذیرد که از طریق یک کابل فیبر نوری به زیر ماژول مربوطه در ریک CPU شریک متصل می شود.

رسانه فیبر نوری عمدی است: آن را جداسازی گالوانک کامل بین دو قفسه CPU فراهم می کند،مشکلات ولتاژ حالت مشترک را که می تواند بر کابل های همگام سازی الکتریکی در محیط های صنعتی تأثیر بگذارد، از بین می برد.، و به طور قابل اطمینان در مسافت ها (تا حدود 10 متر در نسخه های استاندارد کوتاه مدت) که معمولاً دو قفسه را در یک نصب سیستم H از هم جدا می کند کار می کند.

دو لینک همگام سازی مستقل به جای اختیاری اجباری هستند.

The S7-400H's redundancy can only be maintained if the synchronisation channel itself is redundant — a single sync link failure that disabled the synchronisation mechanism would degrade a fully redundant H-system to a single-CPU system with no failover capability.

با دو مسیر هماهنگ مستقل از طریق دو کابل فیبر جداگانه،خرابی در یک مسیر همگام سازی یک هشدار تعمیر و نگهداری ایجاد می کند اما توانایی جفت پردازنده را برای همگام سازی و حفظ آمادگی آماده آماده سازی گرم کاهش نمی دهد..

سیستم تشخیصی S7-400H تشخیص می دهد و خطاهای مسیر تک همگام سازی را گزارش می کند، که به کارکنان تعمیر و نگهداری زمان می دهد تا قبل از وقوع هر رویداد تأثیرگذار بر فرآیند، پیوند خراب شده را بازیابی کنند.

۲۱ رَک های گسترش ️ دلیل ظرفیت بزرگ سیستم

CPU 414H حداکثر 21 استخر توسعه را علاوه بر استخر مرکزی پشتیبانی می کند در مجموع 22 استخر فیزیکی در بزرگترین پیکربندی ممکن.

هر قفسه شامل ماژول های سیگنال، ماژول های عملکردی و پردازنده های ارتباطی است، و هر قفسه تا 8 اسلات ماژول اضافی را به ایستگاه کمک می کند.در 8 ماژول در هر قفسه در 22 قفسه، یک ایستگاه CPU 414H به طور کامل ساخته شده می تواند بیش از 176 موقعیت ماژول را میزبانی کند.

از نظر عملی، اتوماسیون مستمر کارخانه فرآیند به ندرت ایستگاه های S7-400H را به حداکثر مطلق خود می سازد.

قابلیت گسترش ۲۱ رَک وجود دارد تا نیاز به مقیاس بندی واحدهای بزرگ فرآیند یکپارچه را برآورده کندیک دستگاه تصفیه آب بزرگ که یک ایستگاه S7-400H می تواند چندین صد ابزار را کنترل کند، چند درایو و ده ها قطعه تجهیزات جداگانه

ظرفیت 414H برای مدیریت این برنامه های واقعا بزرگ بدون نیاز به تقسیم ایستگاه به چندین کنترل کننده ارتباطی کالیبراسیون شده است،که پیچیدگی مهندسی و نقاط شکست بالقوه را به معماری اضافه می کند.

S7-400F/FH ️ ترکیب ضرورت اضافی با ایمنی عملکردی

CPU 414H برای استفاده در پیکربندی های S7-400F / FH گواهی داده شده است که افزونه سخت افزاری سیستم H را با ایمنی عملکردی گواهی IEC 61508 ترکیب می کند.در عملیات S7-400F/FH، CPU هم یک برنامه استاندارد کاربر و هم یک برنامه ایمنی را اجرا می کند.

برنامه ایمنی عملکردهای ایمنی ابزار (SIFs) را که در مشخصات الزامات ایمنی تاسیسات تعریف شده است، اجرا می کند.و بر روی F-CPU های دارای درجه ایمنی با پروتکل ارتباطی PROFIsafe اجرا می شود که امنیت گواهی شده را در سراسر شبکه PROFIBUS DP به F-peripherals گسترش می دهد.

پیکربندی F/FH راه حل کامل ایمنی و در دسترس بودن برای تاسیسات فرآیند منطقه خطرناک است: افزایشی H مانع از خاموش شدن برنامه ریزی نشده به دلیل خرابی سخت افزار کنترل کننده می شود،در حالی که گواهینامه F تضمین می کند که توابع ایمنی به سطح مطلوب یکپارچگی ایمنی (SIL 1) دست یابند.، 2 یا 3 بسته به برنامه کاربردی) به عنوان تعریف شده توسط تجزیه و تحلیل خطر فرآیند.

در تاسیسات مانند سیستم های تولید نفت و گاز، پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی،ترکیب دسترسی مداوم و ایمنی گواهی شده در یک کنترل کننده یک ویژگی لوکس نیست بلکه یک نیاز قانونی و عملیاتی است..

استراتژی قطعات یدکی برای H-CPU های متوقف شده

CPU 414H توسط سیمنز از 01.02.2017، به این معنی که دیگر از طریق کانال های فروش استاندارد زیمنس تولید یا توزیع نمی شود.

زیمنس به طور معمول متعهد می شود تا قطعات جایگزین را برای ده سال پس از توقف تولید برای محصولات صنعتی حیاتی فراهم کند. سیاست که بسیاری از تاسیسات S7-400H در حال حاضر در حال کار است.فراتر از پنجره قطعات یدکی زیمنس، بازار مازاد صنعتی و بازسازی دارای ذخایر قابل توجهی از واحد های CPU 414H آزمایش شده و تضمین شده است.

برای سایت هایی که سیستم های S7-400H را با واحد های CPU 414H استفاده می کنند، حداقل ذخیره ی سفارش شده ی ذخیره ی اضافی یک مجموعه کامل از ماژول های H-CPU دو واحد از 6ES7414-4HM14-0AB0 است.از آنجایی که هر دو قفسه به پردازنده های یکسان نیاز دارندیک جفت پردازنده بی نظیر (نسخه های مختلف نرم افزار، یا یک نسخه اصلی و یک نسخه بازسازی شده با تاریخ تولید کمی متفاوت) هنوز هم می تواند کار کند اما ممکن است نیاز به هماهنگی نرم افزار داشته باشد.

نگه داشتن جفت های پشتیبان متناسب، تعویض اضطراری را ساده می کند و نیاز به مدیریت سازگاری نرم افزار زیر فشار زمان در هنگام قطع برنامه ریزی نشده را از بین می برد.

سوالات عمومی

Q1: CPU 414H دارای دو رابط DP PROFIBUS است. رابط ترکیبی MPI / DP و رابط DP اختصاصی.و می توانند به شبکه های مختلف PROFIBUS DP متصل شوند?

بله، هر دو رابط PROFIBUS DP می توانند همزمان کار کنند و می توانند به شبکه های مستقل PROFIBUS DP متصل شوند. در پیکربندی سخت افزاری STEP 7،هر رابط شبکه شبکه PROFIBUS خود را با پارامترهای اتوبوس خود اختصاص می دهد (آدرس اتوبوس)، سرعت انتقال، پارامترهای زمان بندی).

CPU 414H به عنوان استاد DP در هر دو شبکه به طور مستقل عمل می کند ️ اسکن برده در شبکه 1 و شبکه 2 به صورت متقابل در هر چرخه اسکن PLC.

این قابلیت دو سر به ویژه در کارخانه های بزرگ فرآیند که جدا کردن ابزار (ترانسمیترها، تحلیلگرها) از تجهیزات محرک (محرک های فرکانس متغیر،شروع نرم) بر روی بخش های مستقل اتوبوس، تداخل شبکه را کاهش می دهد و با جدا کردن دامنه های خطای مشکل را ساده می کند..

رابط MPI/DP همچنین می تواند در حالت MPI به جای حالت DP پیکربندی شود، زمانی که یک عملکرد استاد PROFIBUS DP در آن رابط فیزیکی مورد نیاز نیست.برای استفاده از آن به طور انحصاری برای برنامه نویسی دسترسی به ترمینال و اتصالات HMI.

سوال2: زمان سوئیچینگ (زمان شکست) زمانی که CPU 414H CPU فعال شکست می خورد و CPU آماده به عهده می گیرد چیست؟

The failover time in a correctly configured S7-400H system with CPU 414H is within the PLC scan cycle — typically in the range of several milliseconds to a few tens of milliseconds depending on the system configuration، بار ارتباطی و تعداد غلامان PROFIBUS DP. در طول همگام سازی معمولی در حالت آماده سازی، هر دو CPU همان برنامه را با همان داده ها در هر چرخه اسکن اجرا می کنند.

مکانیسم همگام سازی تضمین می کند که حالت حافظه CPU در حالت آماده سازی (outputs) ، بلوک های داده، تایمرها، شمارنده ها (counter) ، در هر مرز اسکن به CPU اصلی بازتاب می دهد.

هنگامی که استاد شکست می خورد، CPU در حالت آماده سازی خود را فعال اعلام می کند و بلافاصله کنترل خروجی را بدون اجرای یک توالی راه اندازی مجدد یا خواندن مجدد ورودی ها از حالت سرد آغاز می کند.

از دیدگاه دستگاه های میدان، خروجی ها بدون وقفه قابل توجهی آخرین حالت معتبر خود را حفظ می کنند. از دیدگاه غلامان PROFIBUS DP،استاد بدون از دست دادن يک چرخه به نظرسنجي آنها ادامه مي دهد.

سوال 3: آیا CPU 414H می تواند در حالت غیر اضافی یک CPU کار کند اگر CPU دوم برای نگهداری برداشته شود و پیامدهای آن چیست؟

CPU 414H می تواند در حالت واحد CPU کار کند، زمانی که تنها یک واحد در قفسه آن نصب شده است، یا زمانی که پیوند همگام سازی بین دو CPU وجود ندارد،سیستم S7-400H همچنان روی CPU موجود اجرا می شود.این حالت به عنوان عملیات تک یا حالت تخریب شده شناخته می شود.

این سیستم یک زنگ تشخیصی را تولید می کند که نشان می دهد افزایشی کامل در دسترس نیست و رابط کاربری STEP 7/WinCC یک پیام وضعیت مربوطه را نمایش می دهد.

در این حالت تخریب شده، پردازنده عملکرد تمام کنترل فرآیند، ارتباطات PROFIBUS DP،و ارائه داده های HMI به طور معمول اما هر خطای سخت افزاری که بر روی آن CPU واحد تاثیر می گذارد منجر به خاموش شدن فرآیند می شود، از آنجایی که هیچ پردازنده شریک برای انجام نیست.

برای تعمیرات برنامه ریزی شده، جایگزینی یک زیرمودول همگام شکست خورده، انجام تعمیرات پیشگیرانه در یک قفسه CPU، که در حالت تخریب شده برای یک دوره کوتاه مدیریت شده است، قابل قبول و طراحی شده است.کار طولانی مدت در حالت تخریب به طور قابل توجهی مشخصات خطر دستگاه را افزایش می دهد.

سوال ۴: اهمیت تقسیم حافظه ۱٫۴ مگابایت داده و ۱٫۴ مگابایت برنامه برای توسعه برنامه چیست و آیا بلوک های داده کاربر می توانند حافظه برنامه را مصرف کنند یا برعکس؟

در SIMATIC S7-400H، حافظه کاری (RAM که CPU برای اجرای برنامه فعال استفاده می کند) در زمان ساخت به یک پارتیشن کد ثابت (برنامه) و یک پارتیشن داده ثابت تقسیم می شود،و این پارتیشن ها قابل تعویض نیستند. کد برنامه OBs، FCs، FBs، توالی دستورات کامپایل شده حافظه کد را مصرف می کند؛ بلوک های داده (DBs) ، از جمله نمونه DBs، DBs مشترک و ذخیره سازی دستور العمل حافظه داده را مصرف می کنند.

برنامه ای که دارای الگوریتم های کنترل پیچیده ای است اما مجموعه داده های نسبتاً کوچک است، به راحتی در محدوده کد 1.4MB قرار می گیرد در حالی که تنها بخشی از تخصیص داده های 1.4MB را استفاده می کند.

در مقابل، یک برنامه با منطق کنترل نسبتا ساده اما جداول بزرگ دستور العمل، بافرهای تاریخی، یا ساختارهای گسترده داده های هشدار ممکن است 1 را پر کند.حافظه داده 4MB در حالی که حافظه کد را تا حد زیادی خالی می گذاردتوسعه دهندگان برنامه ای که با CPU 414H کار می کنند باید هر دو منطقه حافظه را به طور مستقل در طول توسعه نظارت کنند.

حافظه بار (Flash / EPROM یا کارت حافظه) کپی ذخیره شده برنامه را نگه می دارد؛ حافظه کاری کپی اجرا شده را نگه می دارد؛ تنها تقسیم حافظه کاری برای اندازه گیری زمان اجرا اهمیت دارد.

س5: آیا STEP 7 V5.x تنها محیط برنامه نویسی برای CPU 414H است یا می توان از پورتال TIA استفاده کرد؟

CPU 414H، به عنوان بخشی از سیستم عامل کلاسیک SIMATIC S7-400H، با استفاده از STEP 7 Professional V5.x برنامه ریزی شده است.

پورتال TIA از خانواده پردازنده S7-400H برای برنامه نویسی پشتیبانی نمی کند؛ پشتیبانی S7-400 از پورتال TIA شامل پردازنده های استاندارد S7-400 (غیر H) است.و پلتفرم نسل فعلی با قابلیت دسترسی بالا که در پورتال TIA پشتیبانی می شود S7-1500H است.ساخت يک پردازنده 414H در پورتال TIA امکان پذير نيست

اگر یک سایت در پورتال TIA برای تمام برنامه های PLC استاندارد شده باشد، برنامه S7-400H باید با استفاده از STEP 7 V5.5 یا STEP 7 Professional حفظ و گسترش یابد.زیمنس متعهد شده است که از مرحله 7 V5 حمایت کند.x برای پایگاه نصب شده موجود از سیستم های S7-300 و S7-400؛ به روزرسانی ها و پاکت های امنیتی همچنان در دسترس هستند حتی با توجه به تمرکز اصلی توسعه به پورتال TIA تغییر یافته است.