Programuje się sterownik 6ES5095-8MA01 6ES50958MA01 6ES5O95-8MAO1

Siemens 6ES5095-8MA01 | Kompaktowy sterownik programowalny SIMATIC S5-95U — 16 DI / 16 DO 24VDC, 8 AI, 1 AO, 4 DI alarmowe, 2 DI zliczające, regulator PID, SINEC L2, interfejs PG

Przegląd

Siemens 6ES5095-8MA01 to kompaktowy sterownik S5-95U — jeden z najszerzej stosowanych wczesnych sterowników PLC firmy Siemens, urządzenie, które wprowadziło wielu europejskich inżynierów automatyki w świat sterowania programowalnego pod koniec lat 80. i na początku lat 90.

S5-95U został zbudowany w oparciu o podstawową założenie, które pozostaje aktualne do dziś: zintegrowanie wystarczającej ilości wejść/wyjść bezpośrednio w obudowie CPU, aby obsłużyć znaczące zadanie sterowania w świecie rzeczywistym, przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości rozbudowy, gdyby wbudowane wejścia/wyjścia okazały się niewystarczające.

Tym, co wyróżniało S5-95U w jego epoce, była głębia możliwości upakowana w jednej obudowie. Szesnaście cyfrowych wejść i wyjść pokrywało większość potrzeb sterowania małymi maszynami.

Osiem wbudowanych wejść analogowych — z czasami konwersji, które Siemens reklamował jako "niezwykle krótkie" — obsługiwało pomiary temperatury, ciśnienia, przepływu i poziomu bez dodatkowych modułów funkcyjnych analogowych. 

Pojedyncze wyjście analogowe umożliwiało bezpośrednie sterowanie napędem lub pozycjonerem z wyjścia CPU. Zintegrowany regulator PID oznaczał, że sterowanie w pętli zamkniętej mogło być realizowane bez zakupu oddzielnego zewnętrznego modułu funkcyjnego.

Dziś 6ES5095-8MA01 jest elementem konserwacyjnym dla starszych instalacji.

S5-95U był intensywnie wdrażany przez lata 90. w zastosowaniach kompaktowych maszyn i małych procesów, a wiele z tych systemów nadal działa. Gdy CPU 95A ulegnie awarii, zastąpienie go tym urządzeniem jest zazwyczaj najszybszą i najbardziej ekonomiczną drogą do przywrócenia produkcji.

Kluczowe specyfikacje

Kompaktowa architektura — CPU i I/O w jednej obudowie

Oznaczenie "kompaktowy" odróżnia S5-95U od opartych na szafach sterowników centralnych S5-135U/155U, które wymagały oddzielnej szafy, oddzielnego CPU i modułów I/O oraz łączników magistrali między nimi. W S5-95U wszystko, co potrzebne do kompletnego systemu małego PLC, mieści się w jednej obudowie, montowanej bezpośrednio na szynie DIN lub wsporniku ściennym.

Nie ma oddzielnej szafy, oddzielnego modułu zasilania PLC ani magistrali backplane do montażu. Okablowanie podłącza się bezpośrednio do złączy terminalowych urządzenia.

Sterownik HVAC, sekwencer stacji pomp lub sterownik przenośnika linii rozlewniczej mógłby być zbudowany wokół S5-95U bez narzutu infrastrukturalnego większych systemów S5 opartych na szafach.

Kompromisem było to, że typy wbudowanych wejść/wyjść były stałe — dodawanie I/O poza możliwościami wbudowanymi wymagało modułów rozszerzeń S5-100U podłączonych przez dedykowaną magistralę rozszerzeń i kabel.

4 wejścia alarmowe i 2 wejścia zliczające — poza normalną prędkością skanowania

Standardowe wejścia cyfrowe są odczytywane raz na cykl skanowania. Szybki impuls krótszy niż jeden cykl skanowania może zostać całkowicie pominięty.

Cztery cyfrowe wejścia alarmowe omijają to ograniczenie, generując przerwanie sprzętowe przy każdej zmianie zbocza — CPU zawiesza normalne skanowanie i wykonuje dedykowaną procedurę obsługi przerwań w zakresie mikrosekund.

Jest to mechanizm wykrywania zatrzymania awaryjnego, wyłączników krańcowych bezpieczeństwa i wszelkich warunków awarii, które muszą być natychmiast obsługiwane.

Dwa wejścia zliczające akceptują szybkie impulsy z przepływomierzy, enkoderów i liczników produkcji, których standardowe wejścia cyfrowe nie mogą niezawodnie przechwycić.

Licznik sprzętowy akumuluje impulsy niezależnie od cyklu skanowania; program odczytuje bieżącą wartość licznika podczas każdego skanowania.

Wbudowany PID i analogowe I/O

Osiem wbudowanych wejść analogowych trafia bezpośrednio do zintegrowanej funkcji PID CPU — bloku firmware dostępnego poprzez wywołania programu STEP 5.

PID odczytuje zmienną procesową z wejścia analogowego, porównuje ją z wartością zadaną, oblicza wyjście korygujące przy użyciu konfigurowalnych wzmocnień P/I/D i zapisuje wynik na pojedynczym wyjściu analogowym.

Wyjście analogowe steruje elementem wykonawczym — falownikiem, zaworem regulacyjnym lub grzałką — zamykając pętlę całkowicie w S5-95U bez żadnego zewnętrznego modułu funkcyjnego.

Ta samodzielna zdolność sterowania w pętli zamkniętej była znaczącą przewagą konkurencyjną dla S5-95U w prostych zastosowaniach sterowania temperaturą, przepływem i poziomem w pojedynczej pętli.

Sieć SINEC L2

SINEC L2 była przemysłową siecią token bus firmy Siemens, poprzedzającą PROFIBUS DP. S5-95U z CPU 95A uczestniczy jako stacja aktywna (master, inicjująca wymianę danych w rotacji tokenów) lub stacja pasywna (slave, odpowiadająca na żądania mastera).

Wiele sterowników S5 i paneli operatorskich mogło udostępniać wartości procesowe — prędkości pomp, poziomy w zbiornikach, odczyty temperatury — przez kabel SINEC L2 bez indywidualnego okablowania punkt-punkt między każdą parą komunikujących się urządzeń.

FAQ

P1: Jakie oprogramowanie programistyczne jest wymagane dla S5-95U i czy nowoczesny laptop może się z nim połączyć?

S5-95U wymaga oprogramowania Siemens STEP 5, a nie STEP 7 ani TIA Portal. STEP 5 działa natywnie na Windows XP; Windows 7/10 wymaga maszyny wirtualnej.

Połączenie fizyczne odbywa się przez interfejs PG za pomocą adaptera USB-to-TTY (AS511). Brak bezpośredniego nowoczesnego połączenia USB lub Ethernet.

P2: Ile i jakiego typu modułów rozszerzeń można podłączyć?

Do 32 modułów rozszerzeń z rodziny S5-100U można podłączyć bezpośrednio przez magistralę rozszerzeń — cyfrowe I/O, analogowe I/O, moduły Ex do stref zagrożonych, moduły szybkich liczników i moduły sterowania w pętli zamkniętej.

S5-95U wykorzystuje dedykowany kabel magistrali i architekturę jednostki magistrali do rozszerzeń, oddzielnie od systemu rozszerzeń szafy S5-100U.

P3: Czy bateria zapasowa jest niezbędna do normalnego działania?

Nie do wykonania programu — program znajduje się w EPROM i jest bezpieczny bez baterii.

Bateria podtrzymuje tylko dane retencyjne (liczniki, timery, flagi oznaczone jako retencyjne) podczas przerw w zasilaniu. Bez baterii wszystkie wartości retencyjne są resetowane do zera przy każdym włączeniu zasilania. 

W przypadku zastosowań wymagających śledzenia skumulowanej produkcji lub czasu pracy, wymagana jest sprawna bateria.

Użyj ogniwa litowego 3,6 V zgodnie ze specyfikacją w instrukcji S5-95U; sprawdzaj i wymieniaj profilaktycznie co 3–5 lat.

P4: Jak działa zintegrowany regulator PID?

PID to blok funkcji firmware wywoływany z programu STEP 5 z konfigurowalnym interwałem próbkowania (zazwyczaj dziesiątki do setek milisekund).

Odczytuje zmienną procesową z jednego z wbudowanych wejść analogowych, porównuje ją z wartością zadaną, oblicza działanie korygujące przy użyciu wzmocnień P/I/D ustawionych jako parametry programu i zapisuje wyjście na pojedynczym wyjściu analogowym.

W przypadku prostego sterowania temperaturą, przepływem lub poziomem w pojedynczej pętli nie jest potrzebny żaden dodatkowy sprzęt.

P5: Jaka jest ścieżka migracji z S5-95U do nowoczesnej platformy Siemens?

Zalecanym celem jest SIMATIC S7-1200, który ma porównywalny kompaktowy format na szynę DIN.

Migracja wymaga przepisania programu STEP 5 w TIA Portal (narzędzia do automatycznej konwersji pomagają, ale ręczna walidacja jest niezbędna), zastąpienia sieci SINEC L2 siecią PROFINET i aktualizacji wszystkich podłączonych paneli operatorskich.

W przypadku typowej małej instalacji S5-95U, migracja jest projektem na 10–30 roboczogodzin, odpowiednim dla planowanego przestoju konserwacyjnego.