CENTRAL PROCESSING UNIT 6ES7315-2EH14-0AB0 6ES7 315-2EH14-0AB0 6ES7315-2EH14-OABO

Siemens 6ES7315-2EH14-0AB0 | SIMATIC S7-300 CPU 315-2 PN/DP — 384KB pamięci roboczej, MPI/DP + PROFINET 2-portowy przełącznik, PROFIBUS DP Master/Slave, PROFINET IO Controller/Device

Przegląd

Siemens 6ES7315-2EH14-0AB0 to CPU 315-2 PN/DP — średniej klasy CPU S7-300, które łączy w jednym module łączność PROFIBUS DP i PROFINET, czyniąc je naturalnym centrum rozproszonego systemu automatyki, który musi jednocześnie obejmować oba światy.

Z 384 KB pamięci roboczej i 0,05 mikrosekundy na operację bitową, plasuje się wygodnie powyżej podstawowych CPU S7-300 i obsługuje złożoność logiki typową dla średniej wielkości automatyki maszynowej bez dodatkowych kosztów sprzętowych wariantów wyższej klasy CPU 317 lub CPU 319.

Charakterystyczną cechą wariantu sprzętowego -2EH14 jest architektura z podwójnym interfejsem: jeden interfejs obsługuje komunikację PROFIBUS DP i MPI (łącząc się z napędami, rozproszonymi szafami I/O i urządzeniami programującymi za pośrednictwem ustalonej magistrali polowej), podczas gdy drugi interfejs zapewnia PROFINET przez Ethernet z zintegrowanym dwuportowym przełącznikiem.

Ten przełącznik nie jest kosmetycznym detalem — pozwala CPU na uczestnictwo w topologii pierścienia PROFINET lub łańcucha bez potrzeby stosowania zewnętrznego przełącznika Ethernet, zmniejszając liczbę elementów sprzętowych w panelu.

Dwa urządzenia mogą być podłączone bezpośrednio do portów PROFINET CPU; jedno połączenie idzie w górę do mastera PROFINET lub stacji inżynierskiej, a drugie kontynuuje w dół do następnego urządzenia w łańcuchu.

PROFIBUS DP i PROFINET obsługujące jednocześnie różne części tej samej instalacji to podstawowy przypadek użycia dla tego CPU.

Typowa instalacja może wykorzystywać PROFIBUS DP (przez interfejs 1) do komunikacji z istniejącymi napędami i starszymi modułami rozproszonych I/O, które poprzedzają PROFINET, podczas gdy PROFINET (przez interfejs 2) jest używany dla nowszych stacji zdalnych I/O ET 200SP, napędów kompatybilnych z PROFINET, takich jak SINAMICS G120, oraz do programowania i łączności HMI przez sieć Ethernet zakładu.

Kluczowe specyfikacje

PROFIBUS DP Master i Slave — Podwójne role na jednym interfejsie

Interfejs 1 CPU 315-2 PN/DP obsługuje zarówno MPI, jak i PROFIBUS DP, a tryb PROFIBUS DP może działać w dwóch różnych rolach, które mogą współistnieć w projekcie systemu:

DP Master: CPU inicjuje cykliczną wymianę danych z maksymalnie 124 slave'ami PROFIBUS DP — modułami I/O (ET 200M, ET 200S, ET 200B), napędami (SINAMICS, SIMODRIVE, falowniki innych producentów), instrumentami i innymi slave'ami PROFIBUS DP.

Jako master, CPU kontroluje czas magistrali, przypisuje adresy i cyklicznie przetwarza dane procesowe każdego slave'a w każdym cyklu magistrali DP.

Maksymalna szybkość transmisji danych PROFIBUS wynosi 12 Mbit/s.

DP Slave (rozproszona inteligencja): CPU może jednocześnie działać jako slave PROFIBUS DP dla mastera wyższego poziomu. W tej konfiguracji część pamięci I/O CPU jest mapowana jako interfejs slave DP — kontroler master odczytuje i zapisuje te obszary pamięci, aby sterować CPU i otrzymywać raporty o stanie, podczas gdy CPU niezależnie uruchamia swój własny program.

Jest to model "rozproszonej inteligencji": wiele inteligentnych węzłów CPU w linii produkcyjnej, z których każdy zarządza własną sekcją maszyn, koordynowanych przez nadrzędnego mastera za pośrednictwem interfejsów slave PROFIBUS DP.

PROFINET IO Controller i IO Device — Oba jednocześnie

Interfejs PROFINET podobnie obsługuje obie role: master (IO Controller) i slave (IO Device):

IO Controller: CPU steruje urządzeniami PROFINET IO — stacjami rozproszonych I/O, modułami bezpieczeństwa I/O, napędami kompatybilnymi z PROFINET — wymieniając cykliczne dane procesowe.

IO Controller dystrybuuje dane I/O do obrazu procesowego CPU do wykorzystania w programie sterującym.

IO Device (współdzielone urządzenie): CPU pojawia się również jako urządzenie PROFINET IO dla innego IO Controller, z zdefiniowanym obszarem własnej pamięci mapowanym jako interfejs IO Device. Umożliwia to hierarchiczne architektury sterowania, w których nadrzędny PROFINET IO Controller koordynuje wiele CPU, z których każdy zarządza również własnymi lokalnymi I/O i napędami jako IO Controller.

Funkcja współdzielonego urządzenia wymaga, aby CPU miał wersję oprogramowania układowego V5.3 lub nowszą.

Architektura pamięci i karta Micro Memory Card

CPU 315-2 PN/DP przechowuje swój wykonywalny program w pamięci roboczej (384 KB zintegrowanej pamięci RAM), a zapisany program w pamięci ładowania.

Pamięć ładowania w tym CPU jest zapewniana wyłącznie przez kartę Micro Memory Card (MMC) — kartę pamięci flash firmy Siemens, która jest wkładana do dedykowanego gniazda MMC na przednim panelu CPU. Karta MMC nie jest dołączona do CPU i musi być zamówiona osobno.

MMC pełni trzy funkcje: przechowuje program użytkownika, który jest kopiowany do pamięci roboczej przy włączaniu zasilania; przechowuje oprogramowanie układowe CPU do aktualizacji sprzętu; i służy jako nośnik danych retencyjnych — dane zapisane na MMC (za pomocą funkcji retencji STEP 7 lub jawnych operacji zapisu danych S7) przetrwają cykle zasilania bez potrzeby stosowania baterii.

CPU domyślnie nie ma baterii, co oznacza, że zachowanie danych retencyjnych zależy od MMC w celu przechowywania nieulotnego.

Rozmiary kart MMC wahają się od 64 KB do 8 MB, a odpowiedni rozmiar zależy od długości programu użytkownika i wszelkich wymagań dotyczących przechowywania danych.

CPU 315-2 PN/DP uruchamiający złożony program wieloosiowej maszyny z dużymi blokami danych może wymagać karty MMC o pojemności 512 KB lub 2 MB.

Języki programowania i narzędzia STEP 7

CPU 315-2 PN/DP jest konfigurowany i programowany za pomocą SIMATIC STEP 7 Professional (Classic) lub TIA Portal V13 i nowszych.

Obsługiwane są wszystkie standardowe języki programowania IEC 61131-3:

LAD (Ladder Diagram) i FBD (Function Block Diagram) to graficzne języki do programowania logiki dyskretnej, oba znane inżynierom z doświadczeniem w schematach elektrycznych.

STL (Statement List) to tekstowy język niskopoziomowy, który kompiluje się do najbardziej wydajnego kodu wykonywalnego dla rutyn krytycznych czasowo.

SCL (Structured Control Language) to język wysokiego poziomu pochodzący z Pascala, przeznaczony do złożonych obliczeń arytmetycznych i algorytmów.

CFC (Continuous Function Chart) zapewnia graficzne środowisko programowania oparte na połączeniach, odpowiednie do sterowania ciągłego i koordynacji napędów.

GRAPH obsługuje programowanie w sekwencyjnych wykresach funkcyjnych dla sekwencji maszyn krok po kroku z warunkami przejścia.

CPU obsługuje również ochronę bloków (szyfrowanie) za pomocą ochrony bloków S7, która pozwala programistom na dystrybucję bloków FB/FC/DB w formie zaszyfrowanej — działających na CPU, ale nieczytelnych dla użytkownika końcowego, chroniąc własne algorytmy sterowania.

FAQ

P1: CPU wymaga karty Micro Memory Card. Jaki rozmiar MMC jest odpowiedni dla typowych zastosowań?

Rozmiar MMC zależy głównie od wielkości programu użytkownika i tego, czy planowane jest przechowywanie danych na karcie. Karta MMC o pojemności 128 KB mieści typowe programy maszynowe w zakresie 50–80 KB. Programy z dużymi blokami danych, obszernymi bibliotekami funkcji lub kolekcjami OB/FC/FB do koordynacji wieloosiowej mogą wymagać 512 KB lub więcej.

Rozmiar MMC nie ma wpływu na szybkość wykonywania programu — pamięć robocza (384 KB) ogranicza rozmiar programu w czasie rzeczywistym, a nie MMC. W razie wątpliwości, karta MMC o pojemności 2 MB lub 4 MB zapewnia komfortowy margines na rozwój programu bez kary kosztowej, ponieważ różnica w cenie jest niewielka.

P2: Czy CPU 315-2 PN/DP może zastąpić CPU 315-2 DP (bez PROFINET) w istniejącym systemie?

Tak, z uwzględnieniem kwestii sprzętowych. CPU 315-2 PN/DP fizycznie pasuje do tego samego gniazda szyny S7-300 co inne warianty CPU 315.

Funkcja master PROFIBUS DP na interfejsie 1 jest kompatybilna — istniejące konfiguracje PROFIBUS DP z wymienionego CPU można zaimportować. Interfejs PROFINET 2 jest dodatkowy i nie koliduje z konfiguracją PROFIBUS. Głównym sprawdzeniem kompatybilności jest wersja oprogramowania układowego i STEP 7: wersja -2EH14 wymaga STEP 7 V5.5 SP4 lub nowszej dla pełnej funkcjonalności. 

Należy ocenić istniejącą kartę MMC z wymienionego CPU — jeśli zawiera ona kompatybilną wersję oprogramowania układowego i program użytkownika się mieści, można ją przenieść; w przeciwnym razie zaleca się nową kartę MMC.

P3: Ile urządzeń PROFINET IO może kontrolować CPU 315-2 PN/DP jako IO Controller?

Dokładna maksymalna liczba urządzeń PROFINET IO na IO Controller jest określana przez wersję oprogramowania układowego CPU i całkowitą ilość cyklicznych danych I/O.

CPU 315-2 PN/DP obsługuje do 16 aktywnych połączeń we wszystkich protokołach jednocześnie (w tym TCP/IP, ISO-on-TCP i UDP). Połączenia PROFINET IO zużywają z tej puli.

W praktyce instalacje z 10–20 urządzeniami PROFINET IO (stacje ET 200SP, napędy) mieszczą się w zakresie możliwości CPU przy odpowiednim planowaniu połączeń. W przypadku instalacji wymagających więcej węzłów PROFINET IO, należy rozważyć CPU 319-3 PN/DP.

P4: CPU posiada zintegrowany serwer WWW. Jakie informacje udostępnia?

Zintegrowany serwer WWW zapewnia dostępny przez przeglądarkę interfejs diagnostyczny, który wyświetla stan CPU (tryb pracy, czas cyklu skanowania, wersja oprogramowania układowego), diagnostykę modułów dla szafy S7-300 i jej modułów I/O oraz aktywne połączenia komunikacyjne.

Niestandardowe strony WWW zdefiniowane przez użytkownika mogą być wdrażane na serwer WWW za pomocą STEP 7 w celu wyświetlania wartości procesowych, stanów alarmów lub danych produkcyjnych w przeglądarce bez potrzeby dedykowanego sprzętu HMI.

Dostęp do serwera WWW odbywa się za pośrednictwem adresu IP interfejsu PROFINET i nie wymaga dodatkowej instalacji oprogramowania na komputerze uzyskującym dostęp, poza standardową przeglądarką internetową.

P5: Jaka jest różnica między -0AB0 a potencjalnymi wcześniejszymi rewizjami sprzętowymi CPU 315-2 PN/DP?

Siemens używa liter rewizji sprzętowej (ostatnia część numeru zamówienia, np. -0AB0) do śledzenia zmian inżynieryjnych w fizycznym sprzęcie przy zachowaniu pełnej kompatybilności oprogramowania.

Rewizja -0AB0 CPU 315-2 PN/DP zawiera aktualizacje na poziomie komponentów w porównaniu do wcześniejszych rewizji.

Z perspektywy użytkownika, wszystkie rewizje sprzętowe CPU 315-2 PN/DP są funkcjonalnie identyczne i kompatybilne z oprogramowaniem — ten sam projekt STEP 7 działa na każdej rewizji sprzętowej.

Siemens dokumentuje zmiany sprzętowe w systemie powiadomień o zmianach produktu (PCN), ale zmiany te nie wpływają na konfigurację ani program użytkownika.