KARTA PROCESORA KOMUNIKACJI 6GK1561-1AA00 6GK1 561-1AA00 6GK1561-1AAOO

Siemens 6GK1561-1AA00 | CP 5611 — 32-bitowy procesor komunikacyjny PCI dla PROFIBUS / MPI / PPI, od 9,6 kbit/s do 12 Mbit/s, izolacja 1000VDC, RS-485 z ochroną przeciwprzepięciową, PCI 2.1

Przegląd

Siemens 6GK1561-1AA00 to CP 5611 — standardowy 32-bitowy procesor komunikacyjny PCI, który łączy komputer inżynierski lub programator Siemens PG (programator) z sieciami PROFIBUS i MPI.

Dla generacji sprzętu automatyki Siemens zbudowanego wokół sterowników S7-300, S7-400, SIMOREG 6RA70 i napędów SINAMICS z interfejsami MPI lub PROFIBUS DP, CP 5611 jest kartą, która umieszcza stację roboczą inżyniera na magistrali — umożliwiając programowanie w STEP 7, dostęp do parametrów napędów przez STARTER lub DriveMonitor, zarządzanie urządzeniami procesowymi przez SIMATIC PDM oraz otwartą komunikację PROFIBUS przez FDL SEND/RECEIVE dla integracji niestandardowych aplikacji.

Kluczową cechą inżynieryjną karty jest jej architektura izolacji elektrycznej i ochrony.

Interfejs RS-485 PROFIBUS jest izolowany od magistrali PCI komputera napięciem 1000VDC, co zapobiega przedostawaniu się prądów pętli masy i napięć współbieżnych obecnych w okablowaniu instalacji przemysłowych do wewnętrznych obwodów komputera.

Oprócz izolacji, port RS-485 posiada dedykowany obwód ochronny o znamionowej odporności na prądy udarowe do Ipp = 100A (kształt fali 10/700µs, 4 kV zgodnie z ITU-T K.20/21 i VDE 0433) oraz ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi ±15 kV.

Nie są to cechy doradcze — odzwierciedlają one rzeczywistość sieci PROFIBUS zainstalowanych w pobliżu silnych napędów silnikowych, urządzeń spawalniczych i dużych styczników, gdzie środowisko elektryczne obejmuje przejściowe zakłócenia przewodzone i zdarzenia wyładowań elektrostatycznych, których zwykłe transceivery RS-485 by nie przetrwały.

Samoczynnie przywracana ochrona nadprądowa w porcie RS-485 rozwiązuje specyficzny tryb awarii: błąd okablowania lub nieprawidłowe podłączenie, które powoduje stałe napięcie na liniach danych. Obwód ochronny CP 5611 pozwala portowi wytrzymać stałe przepięcie 60V bez trwałego uszkodzenia, a funkcja samoczynnego przywracania przywraca normalne działanie po usunięciu usterki — zamiast wymagać wymiany karty.

Kluczowe specyfikacje

PROFIBUS DP vs MPI — Co obsługuje karta

CP 5611 działa zarówno w sieci PROFIBUS, jak i MPI — dwóch fizycznie podobnych, ale protokołowo odrębnych sieciach, które dzielą ten sam kabel RS-485 i 9-pinowe złącze Sub-D, ale różnią się adresowaniem, modelem komunikacji i maksymalną szybkością transmisji danych.

PROFIBUS DP to szybka magistrala polowa dla rozproszonych wejść/wyjść i komunikacji z napędami.

Z prędkością do 12 Mbit/s jest to protokół cyklicznej wymiany danych master-slave między sterownikami PLC a rozproszonymi modułami wejść/wyjść (seria ET 200), napędami o zmiennej prędkości skonfigurowanymi jako slave PROFIBUS DP oraz inteligentnymi urządzeniami polowymi.

Gdy CP 5611 działa jako Master PROFIBUS DP z zainstalowanym oprogramowaniem SOFTNET-PB DP, komputer PC może odczytywać i zapisywać dane IO do slave'ów PROFIBUS w czasie rzeczywistym — funkcja przydatna do łączności SCADA, akwizycji danych i niestandardowych narzędzi do uruchamiania.

Jako Slave DP (z SOFTNET-PB DP Slave), komputer PC pojawia się jako partner wymiany danych dla kontrolera master PROFIBUS.

MPI (Multi-Point Interface) to własnościowy protokół komunikacyjny i programistyczny firmy Siemens, natywny dla sterowników S7-300 i starszych S7-400. CP 5611 łączy się z sieciami MPI, aby umożliwić programowanie online i monitorowanie sterowników S7-300 w STEP 7, które mają MPI jako swój główny interfejs — szczególnie istotne dla starszych maszyn, w których sterownik nie został zaktualizowany do modelu obsługującego PROFIBUS.

MPI działa z niższymi szybkościami transmisji danych (zazwyczaj 187,5 kbit/s lub 1,5 Mbit/s) i obsługuje mniej węzłów niż PROFIBUS DP, ale jest wystarczający do dostępu inżynierskiego.

PPI (Point-to-Point Interface) to protokół komunikacyjny systemów SIMATIC S7-200 (mikro-PLC).

CP 5611 obsługuje PPI do komunikacji PC-S7-200 z oprogramowaniem programistycznym STEP 7 Micro/WIN — umożliwiając programowanie i monitorowanie sterowników S7-200 z tej samej karty, która jest używana do dostępu do S7-300/400.

Komunikacja z napędami — STARTER i DriveMonitor

Jednym z najczęstszych zastosowań CP 5611 w zainstalowanej bazie jest interfejs sprzętowy do uruchamiania i diagnostyki napędów za pomocą narzędzi Siemens STARTER i DriveMonitor.

Napędy SINAMICS (G120, S120) i napędy SIMOREG DC-MASTER 6RA70 obsługują połączenia PROFIBUS DP do dostępu inżynierskiego, a CP 5611 zapewnia fizyczne połączenie PC-PROFIBUS, którego wymagają te narzędzia.

Podczas uruchamiania napędu, inżynier instaluje CP 5611 w laptopie lub komputerze warsztatowym, łączy się kablem PROFIBUS z przyłączem magistrali napędu i używa STARTER do pobrania zestawu parametrów napędu, uruchomienia kreatorów uruchamiania, wykonania autotuningu identyfikacji silnika i monitorowania wartości procesowych w czasie rzeczywistym podczas próbnych uruchomień.

DriveMonitor zapewnia podobny dostęp do napędów DC SIMOREG 6RA70.

Oba narzędzia opierają się na warstwie komunikacyjnej PG/OP, którą CP 5611 zapewnia natywnie, bez potrzeby dodatkowych licencji na oprogramowanie poza samymi narzędziami.

SIMATIC PDM (Process Device Management) rozszerza to samo podejście na inteligentne urządzenia polowe PROFIBUS — przepływomierze, przetworniki ciśnienia i pozycjonery, które obsługują profile PROFIBUS PA lub PROFIBUS DP z EDD (Electronic Device Description).

CP 5611 służy jako brama do segmentu PROFIBUS dla dostępu PDM do konfiguracji i diagnostyki urządzeń.

Slot PCI i kompatybilność z PC

CP 5611 pasuje do standardowego slotu PCI 2.1 32-bitowego — konwencjonalnego równoległego slotu PCI, który był standardowym interfejsem rozszerzeń komputerów stacjonarnych w latach 90. i 2000. Większość komputerów stacjonarnych wyprodukowanych w latach około 1995-2010 zawiera co najmniej jeden slot PCI; wiele zawiera trzy lub więcej.

Komputery przemysłowe i komputery typu rack używane w pokojach kontrolnych i szafach sterowniczych zazwyczaj dłużej zachowywały sloty PCI niż komputery konsumenckie i nadal je zawierają na niektórych platformach płyt głównych przemysłowych.

CP 5611 nie pasuje do slotów PCIe (PCI Express) — późniejszego standardu, który zastąpił konwencjonalne PCI w większości nowoczesnych płyt głównych.

Dla stacji roboczych inżynierskich opartych na PCIe, kartą następcy jest CP 5622 (6GK1562-2AA00), która wykorzystuje interfejs PCIe X1 i zapewnia równoważną łączność PROFIBUS i MPI.

FAQ

P1: CP 5611 wykorzystuje konwencjonalny slot PCI. Jaki nowoczesny interfejs stacji roboczej inżynierskiej należy określić dla nowych instalacji?

CP 5611 (6GK1561-1AA00) i jego bezpośredni następca CP 5611 A2 (6GK1561-1AA01) wykorzystują 32-bitowy slot PCI, który jest nieobecny w większości płyt głównych obecnej generacji.

Dla nowych stacji roboczych inżynierskich i laptopów ze slotami PCIe, odpowiednią kartą jest CP 5622 (6GK1562-2AA00), która zapewnia te same funkcje PROFIBUS DP i MPI za pośrednictwem karty PCIe X1, która pasuje do każdego slotu PCIe (x1, x4, x8 lub x16).

CP 5622 obsługuje zarówno 32-bitowe, jak i 64-bitowe systemy operacyjne Windows.

P2: Czy pojedynczy CP 5611 może jednocześnie łączyć się z sieciami PROFIBUS DP i MPI?

Nie. CP 5611 posiada jeden fizyczny interfejs RS-485 podłączony do jednego portu 9-pinowego Sub-D. Łączy się z jedną siecią na raz — albo z segmentem PROFIBUS, albo z segmentem MPI.

Tryb komunikacji karty (DP lub MPI) jest ustawiany w oprogramowaniu SIMATIC NET podczas konfiguracji i odpowiada fizycznej sieci, do której podłączony jest kabel.

Do jednoczesnego dostępu do dwóch sieci wymagane są dwie karty.

P3: Jakie oprogramowanie jest potrzebne do używania CP 5611 ze STEP 7 do programowania PLC?

CP 5611 wymaga własnego sterownika, który jest zawarty w pakiecie oprogramowania SIMATIC NET PC. Po zainstalowaniu sterownika i skonfigurowaniu karty w SIMATIC NET, STEP 7 (Classic) uzyskuje dostęp do karty przez standardowy interfejs PG/OP — nie są potrzebne żadne dodatkowe licencje do podstawowego programowania PLC, monitorowania i diagnostyki.

Dodatkowe pakiety SOFTNET (SOFTNET-PB DP, SOFTNET-PB S7) są wymagane do działania DP Master/Slave w czasie rzeczywistym i komunikacji S7 PUT/GET z niestandardowych aplikacji PC.

P4: Karta jest przystosowana do pracy w temperaturze od 0 do +70°C. Czy można jej używać w szafie sterowniczej, gdzie temperatury mogą być wyższe?

Zakres pracy 0–70°C dotyczy temperatury pracy wewnętrznej karty, która jest określana przez temperaturę otoczenia wewnątrz obudowy komputera plus samoczynne nagrzewanie się karty (2,0W).

Temperatury w szafach sterowniczych przekraczające +50°C są powszechne latem lub w słabo wentylowanych obudowach — jeśli komputer zawierający kartę znajduje się w takiej szafie, temperatura wewnętrzna komputera może przekroczyć znamionową wartość karty i spowodować problemy z niezawodnością. 

W środowiskach o wysokiej temperaturze kartę należy zainstalować w oddzielnie wentylowanej lub klimatyzowanej obudowie komputera, lub użyć alternatywnej platformy przemysłowego komputera PC o odpowiedniej klasie termicznej.

P5: Port RS-485 ma ochronę przeciwprzepięciową o znamionowej wartości Ipp = 100A. Czy chroni to przed bezpośrednimi uderzeniami pioruna w kabel PROFIBUS?

Obwód ochrony przeciwprzepięciowej jest przeznaczony do zakłóceń przewodzących, które przemieszczają się wzdłuż ekranów kabli i przewodów sygnałowych — typu przepięcia indukowanego w odcinkach kabli w pobliżu urządzeń zasilających lub wchodzących do budynku z zewnętrznej instalacji kablowej.

Znamionowa wartość Ipp = 100A (10/700µs) obejmuje prądy impulsowe typowe dla tych scenariuszy.

Bezpośrednie uderzenia pioruna w kabel lub koryto kablowe wiążą się ze znacznie wyższymi poziomami energii, które przekraczają znamionową wartość obwodu ochronnego. 

Dla segmentów PROFIBUS biegnących na zewnątrz lub między budynkami, dedykowane odgromniki powinny być zainstalowane przy wejściach do budynków oprócz wbudowanej ochrony karty.