Procesor komunikacyjny Profibus Simatic S7-400 Siemens CP 443-5 Basic 6GK7443-5FX02-0XE0

Siemens 6GK7443-5FX02-0XE0 | SIMATIC NET CP 443-5 Basic — PROFIBUS Communication Processor dla S7-400, FMS / S7 / PG/OP, 9.6kbps–12Mbps, 48 Połączeń, FW V4.0+

Przegląd

The Siemens 6GK7443-5FX02-0XE0 to CP 443-5 Basic — procesor komunikacyjny PROFIBUS, który łączy sterownik SIMATIC S7-400 z sieciami PROFIBUS. W architekturze komunikacyjnej S7-400, wbudowany port MPI procesora obsługuje dostęp programistyczny i proste połączenia HMI przy umiarkowanej prędkości, ale podłączenie S7-400 do aktywnej sieci PROFIBUS — jako podrzędny DP, stacja FMS lub równorzędny w topologii komunikacyjnej S7 — wymaga dedykowanego modułu CP.

CP 443-5 Basic to właśnie ten moduł dla podstawowych wymagań łączności PROFIBUS.

Oznaczenie „Basic” odróżnia ten moduł od CP 443-5 Extended (seria 6GK7443-5DX), który dodaje funkcjonalność mastera PROFIBUS DP do sterowania rozproszonymi we/wy.

CP 443-5 Basic skupia się na komunikacji FMS i S7 — przemysłowym przesyłaniu wiadomości i wymianie danych między sterownikami PLC — bez cyklu skanowania mastera DP, który zapewnia wersja Extended. 

Dla systemów S7-400 potrzebujących funkcjonalności mastera PROFIBUS DP do sterowania rozproszonymi we/wy ET 200, odpowiednim wyborem jest wariant Extended; dla systemów S7-400 uczestniczących w PROFIBUS jako równorzędny w komunikacji danych, wariant Basic jest wystarczający i tańszy.

Rewizja -FX02-0XE0 stanowi znaczące ulepszenie w stosunku do poprzednich wariantów -FX01 i -FX00: oprogramowanie układowe V4.0 w tej wersji zapewnia do trzech razy większą wydajność komunikacyjną w porównaniu do wcześniejszych rewizji sprzętowych CP 443-5 Basic, przy jednoczesnym zachowaniu pełnej kompatybilności wstecznej z sieciami PROFIBUS i konfiguracjami STEP 7 zbudowanymi dla wcześniejszego sprzętu.

Kluczowe specyfikacje

Działanie wieloprotokołowe — FMS, PG/OP i komunikacja S7

CP 443-5 Basic działa w trybie wieloprotokołowym, obsługując jednocześnie trzy różne usługi komunikacyjne PROFIBUS na tym samym fizycznym interfejsie RS-485:

PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) to protokół warstwy aplikacji zdefiniowany w normie IEC 61158 do wymiany danych między równorzędnymi urządzeniami i między klientem a serwerem między sterownikami PLC, stacjami DCS, napędami i systemami operatorskimi.

FMS definiuje struktury danych, usługi odczytu/zapisu i raportowanie zdarzeń — był preferowaną warstwą aplikacji PROFIBUS do komunikacji danych na poziomie zakładu w latach 90. i 2000.

CP 443-5 Basic zapewnia usługi komunikacyjne FMS, umożliwiając S7-400 wymianę danych z innymi urządzeniami obsługującymi FMS w sieci PROFIBUS.

Komunikacja PG/OP kompatybilna z S5 zachowuje funkcjonalność połączenia programistycznego i panelu operatorskiego w sieci PROFIBUS.

Terminal programistyczny STEP 7 podłączony do dowolnego węzła w sieci PROFIBUS może uzyskać dostęp do S7-400 za pośrednictwem swojego CP 443-5 Basic, uzyskując dostęp do procesora w celu przesyłania/pobierania programów, monitorowania online i diagnostyki. 

Z oprogramowaniem układowym V4.0 i STEP 7 V5.0 lub nowszym, funkcje magistrali PG rozszerzają się na wiele podsieci.

Komunikacja S7 zapewnia natywny, wysoce wydajny protokół wymiany danych między sterownikami PLC firmy Siemens — parę usług PUT/GET, która pozwala jednemu procesorowi S7 odczytywać lub zapisywać dane w blokach danych innego procesora S7 przez PROFIBUS.

Limit 48 połączeń określa, ile jednoczesnych relacji komunikacyjnych FMS i S7 CP 443-5 Basic zarządza równocześnie.

Poprawa wydajności w rewizji -FX02

6GK7443-5FX02-0XE0 to kamień milowy rewizji sprzętowej w historii produktu CP 443-5 Basic.

W porównaniu do poprzedniej rewizji -FX01-0XE0, sprzęt -FX02 z oprogramowaniem układowym V4.0 osiąga do trzech razy większą wydajność komunikacyjną — co oznacza szybszy przepływ danych w połączeniach komunikacyjnych FMS i S7, szybszą odpowiedź dostępu PG i lepszą ogólną responsywność w sieciach PROFIBUS o dużym natężeniu ruchu.

Ta poprawa wydajności jest całkowicie przezroczysta dla sieci — moduł -FX02 instaluje się jako bezpośredni zamiennik modułów -FX01 i -FX00 bez żadnych zmian konfiguracji w STEP 7 HW Config ani w parametrach sieci PROFIBUS.

Istniejące projekty STEP 7, które określały wcześniejsze rewizje, nadal działają z zainstalowanym modułem -FX02.

Kompatybilność z S7-400H — systemy o wysokiej dostępności

CP 443-5 Basic jest w pełni kompatybilny z konfiguracjami procesorów o wysokiej dostępności S7-400H. W redundantnym systemie S7-400H — gdzie dwa stelaże procesorów działają równolegle, utrzymując gorącą rezerwę — każdy stelaż zazwyczaj posiada własny CP 443-5 Basic, zapewniając redundantne ścieżki komunikacyjne PROFIBUS.

W przypadku przełączenia stelaża procesora (planowanego lub spowodowanego awarią), ścieżka komunikacyjna PROFIBUS przez stelaż ocalałego CP jest kontynuowana bez przerwy z perspektywy sieci.

Często zadawane pytania

P1: Jaka jest różnica między CP 443-5 Basic a CP 443-5 Extended i jak wybrać między nimi?

CP 443-5 Basic obsługuje funkcje FMS, komunikacji S7 i PG/OP — jest to stacja PROFIBUS do komunikacji na poziomie równorzędnym i dostępu programistycznego.

CP 443-5 Extended dodaje funkcjonalność mastera PROFIBUS DP, umożliwiając S7-400 skanowanie podrzędnych DP (rozproszone we/wy ET 200, napędy, czujniki) z deterministyczną szybkością cyklu. 

Jeśli aplikacja wymaga, aby S7-400 działał jako master DP sterujący rozproszonymi urządzeniami polowymi, potrzebny jest wariant Extended. 

Jeśli S7-400 potrzebuje tylko wymiany danych z innymi sterownikami PLC lub HMI za pośrednictwem PROFIBUS FMS lub komunikacji S7 — bez zarządzania skanowaniem podrzędnych DP — wariant Basic jest odpowiedni i tańszy.

P2: Czy można zainstalować wiele modułów CP 443-5 Basic w jednym stelażu S7-400?

Tak, w stelażu S7-400 można zainstalować wiele modułów CP 443-5, z zastrzeżeniem liczby gniazd w stelażu i pojemności prądowej zasilacza (każdy moduł pobiera 1A z magistrali 5V). Instalacja wielu modułów CP 443-5 pozwala S7-400 na jednoczesne uczestnictwo w wielu niezależnych sieciach PROFIBUS lub na zwiększenie dostępnej liczby połączeń dla aplikacji wymagających ponad 48 jednoczesnych połączeń komunikacyjnych FMS/S7.

Całkowita liczba CP w systemie S7-400 jest ograniczona przez zasady konfiguracji systemu firmy Siemens, które określają maksymalną liczbę CP w zależności od typu procesora i innych zainstalowanych modułów.

P3: Czy CP 443-5 Basic wymaga konkretnej wersji STEP 7 lub oprogramowania NCM S7 do konfiguracji?

CP 443-5 Basic jest konfigurowany w STEP 7 za pomocą narzędzia Hardware Configuration (HW Config), które zawiera plik GSD modułu CP i sterownik do automatycznego wsparcia konfiguracji.

W przypadku funkcji magistrali PG obejmujących wiele podsieci PROFIBUS — jednej z rozszerzonych funkcji wprowadzonych w rewizji -FX01 i ulepszonej w -FX02 — wymagana jest wersja STEP 7 V5.0 lub nowsza na terminalu programistycznym.

Podstawowa konfiguracja komunikacji FMS i S7 działa z wcześniejszymi kompatybilnymi wersjami STEP 7.

P4: Moduł został wycofany z produkcji. Czy sprzęt -FX02-0XE0 jest kompatybilny z późniejszymi lub obecnymi zamiennikami CP firmy Siemens?

CP 443-5 Basic był częścią gamy modułów komunikacyjnych S7-400, które firma Siemens stopniowo wycofywała, ponieważ platforma S7-400 osiągnęła planowany koniec sprzedaży.

Dla systemów S7-400 wciąż w produkcji, CP 443-5 pozostaje dostępny na rynku wtórnym przemysłowym. Dla nowych projektów automatyki, Siemens zaleca platformę S7-1500 z odpowiednim modułem komunikacyjnym CM 1542-5 do łączności PROFIBUS. 

Migracja z CP 443-5 do obecnego odpowiednika wymaga adaptacji projektu STEP 7/TIA Portal i potencjalnie aktualizacji topologii sieci, ponieważ S7-1500 i S7-400 używają różnych konstrukcji magistrali stelaża.

P5: Jak obsługiwane jest zakończenie magistrali PROFIBUS za pomocą 9-pinowego złącza Sub-D CP 443-5 Basic?

Kabel PROFIBUS jest zakończony standardowym złączem magistrali PROFIBUS (z serii 6ES7972 lub równoważnymi złączami firm trzecich), które zawiera zintegrowane przełączniki zakończenia magistrali. 9-pinowe złącze Sub-D CP 443-5 Basic bezpośrednio odbiera złącze magistrali PROFIBUS.

Na dwóch fizycznych końcach segmentu PROFIBUS przełącznik zakończenia złącza magistrali jest ustawiony na ON, aktywując wewnętrzne rezystory zakończeniowe 390Ω/220Ω, które dopasowują impedancję charakterystyczną kabla.

Węzły pośrednie (nie na fizycznych końcach) mają przełączniki zakończenia ustawione na OFF. Sam CP 443-5 Basic nie zapewnia zakończenia sterowanego programowo — prawidłowe fizyczne zakończenie magistrali jest odpowiedzialnością okablowania.