Bộ điều khiển lập trình 6ES5095-8MA01 6ES50958MA01 6ES5O95-8MAO1

Siemens 6ES5095-8MA01 | Bộ điều khiển lập trình nhỏ gọn SIMATIC S5-95U — 16 DI / 16 DO 24VDC, 8 AI, 1 AO, 4 DI báo động, 2 DI đếm, Bộ điều khiển PID, SINEC L2, Giao diện PG

Tổng quan

Bộ điều khiển Siemens 6ES5095-8MA01 là bộ điều khiển nhỏ gọn S5-95U — một trong những sản phẩm PLC đầu tiên được triển khai rộng rãi nhất của Siemens, một thiết bị đã giới thiệu nhiều kỹ sư tự động hóa châu Âu với điều khiển lập trình trong những năm cuối thập niên 1980 và đầu thập niên 1990.

S5-95U được xây dựng dựa trên một tiền đề cốt lõi vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay: tích hợp đủ I/O trực tiếp vào vỏ CPU để xử lý một tác vụ điều khiển thực tế đáng kể, đồng thời cung cấp khả năng mở rộng khi I/O trên bo mạch không đủ.

Điều làm cho S5-95U trở nên đặc biệt trong thời đại của nó là chiều sâu khả năng được đóng gói trong một vỏ duy nhất. Mười sáu đầu vào và đầu ra kỹ thuật số đáp ứng hầu hết các nhu cầu điều khiển máy nhỏ.

Tám đầu vào tương tự trên bo mạch — với thời gian chuyển đổi mà Siemens tiếp thị đặc biệt là "cực kỳ nhanh" — xử lý các phép đo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và mức mà không cần thêm các mô-đun chức năng tương tự. 

Đầu ra tương tự đơn cho phép điều khiển tốc độ trực tiếp hoặc điều khiển vị trí từ đầu ra của CPU. Bộ điều khiển PID tích hợp có nghĩa là điều khiển vòng kín có thể được triển khai mà không cần mua một mô-đun chức năng bên ngoài riêng biệt.

Ngày nay, 6ES5095-8MA01 là một thành phần bảo trì cho các hệ thống cũ.

S5-95U đã được triển khai mạnh mẽ trong suốt những năm 1990 trong các ứng dụng máy nhỏ gọn và quy trình nhỏ, và nhiều hệ thống này vẫn đang hoạt động. Khi một CPU 95A bị lỗi, việc thay thế nó bằng đơn vị này thường là cách nhanh nhất và tiết kiệm chi phí nhất để khôi phục sản xuất.

Thông số kỹ thuật chính

Kiến trúc nhỏ gọn — CPU và I/O trong một vỏ

Tên gọi "nhỏ gọn" phân biệt S5-95U với các bộ điều khiển trung tâm dựa trên khung S5-135U/155U yêu cầu một khung riêng, CPU và mô-đun I/O riêng, và các đầu nối bus giữa chúng. Trong S5-95U, mọi thứ cần thiết cho một hệ thống PLC nhỏ hoàn chỉnh nằm trong một vỏ, được gắn trực tiếp trên thanh DIN hoặc giá đỡ tường.

Không có khung riêng, không có mô-đun nguồn PLC riêng và không có bus backplane để lắp ráp. Dây dẫn kết nối trực tiếp với các đầu nối của thiết bị.

Một bộ điều khiển HVAC, một bộ điều khiển tuần tự trạm bơm hoặc một bộ điều khiển băng tải dây chuyền đóng chai có thể được xây dựng xung quanh S5-95U mà không cần chi phí cơ sở hạ tầng của các hệ thống S5 dựa trên khung lớn hơn.

Sự đánh đổi là các loại I/O trên bo mạch được cố định — việc thêm I/O vượt quá khả năng trên bo mạch yêu cầu các mô-đun mở rộng S5-100U được kết nối qua bus mở rộng và cáp chuyên dụng.

4 đầu vào báo động và 2 đầu vào đếm — Vượt quá tốc độ quét thông thường

Các đầu vào kỹ thuật số tiêu chuẩn được đọc một lần mỗi chu kỳ quét. Một xung nhanh hơn một lần quét có thể bị bỏ lỡ hoàn toàn.

Bốn đầu vào kỹ thuật số báo động bỏ qua giới hạn này bằng cách tạo ra một ngắt phần cứng trên mỗi lần chuyển đổi cạnh — CPU tạm dừng quét bình thường và thực thi một quy trình ngắt chuyên dụng trong phạm vi micro giây.

Đây là cơ chế phát hiện dừng khẩn cấp, công tắc giới hạn an toàn và bất kỳ điều kiện lỗi nào cần được xử lý ngay lập tức.

Hai đầu vào đếm chấp nhận các chuỗi xung tần số cao từ đồng hồ đo lưu lượng, bộ mã hóa và bộ đếm sản xuất mà các đầu vào kỹ thuật số tiêu chuẩn không thể nắm bắt một cách đáng tin cậy.

Bộ đếm phần cứng tích lũy xung độc lập với chu kỳ quét; chương trình đọc giá trị bộ đếm hiện tại trên mỗi lần quét.

PID và I/O tương tự trên bo mạch

Tám đầu vào tương tự trên bo mạch cấp trực tiếp vào chức năng PID tích hợp của CPU — một khối firmware có thể truy cập thông qua các lệnh gọi chương trình STEP 5.

PID đọc biến quy trình từ đầu vào tương tự, so sánh nó với điểm đặt, tính toán đầu ra hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các độ lợi P/I/D có thể cấu hình và ghi kết quả vào đầu ra tương tự đơn.

Đầu ra tương tự điều khiển phần tử điều khiển — VFD, van điều khiển hoặc bộ gia nhiệt — đóng vòng hoàn toàn trong S5-95U mà không cần bất kỳ mô-đun chức năng bên ngoài nào.

Khả năng vòng kín tự chứa này là một lợi thế cạnh tranh đáng kể cho S5-95U trong các ứng dụng điều khiển nhiệt độ, lưu lượng và mức vòng đơn giản.

Mạng SINEC L2

SINEC L2 là mạng token bus công nghiệp của Siemens trước PROFIBUS DP. S5-95U với CPU 95A tham gia với tư cách là một trạm hoạt động (master, khởi tạo trao đổi dữ liệu trong vòng quay token) hoặc trạm thụ động (slave, phản hồi các yêu cầu của master).

Nhiều bộ điều khiển S5 và bảng điều khiển vận hành có thể chia sẻ các giá trị quy trình — tốc độ bơm, mức bể, số đọc nhiệt độ — qua cáp SINEC L2 mà không cần dây nối điểm-điểm riêng lẻ giữa mỗi cặp thiết bị giao tiếp.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Cần phần mềm lập trình nào cho S5-95U và máy tính xách tay hiện đại có thể kết nối với nó không?

S5-95U yêu cầu phần mềm Siemens STEP 5, không phải STEP 7 hoặc TIA Portal. STEP 5 chạy gốc trên Windows XP; Windows 7/10 yêu cầu máy ảo.

Kết nối vật lý sử dụng giao diện PG thông qua bộ chuyển đổi USB sang TTY (AS511). Không có kết nối USB hoặc Ethernet hiện đại trực tiếp.

Q2: Có thể kết nối bao nhiêu và loại mô-đun mở rộng nào?

Có thể kết nối tối đa 32 mô-đun mở rộng dòng S5-100U trực tiếp qua bus mở rộng — I/O kỹ thuật số, I/O tương tự, mô-đun Ex-rated cho khu vực nguy hiểm, mô-đun bộ đếm nhanh và mô-đun điều khiển vòng kín.

S5-95U sử dụng cáp bus và kiến trúc đơn vị bus chuyên dụng để mở rộng, tách biệt với hệ thống mở rộng khung S5-100U.

Q3: Pin dự phòng có cần thiết cho hoạt động bình thường không?

Không phải để thực thi chương trình — chương trình nằm trong EPROM và an toàn mà không cần pin.

Pin chỉ duy trì dữ liệu lưu giữ (bộ đếm, bộ định thời, cờ được đánh dấu lưu giữ) trong các lần mất điện. Không có pin, tất cả các giá trị lưu giữ sẽ được đặt lại về 0 sau mỗi lần bật nguồn. 

Đối với các ứng dụng theo dõi sản xuất tích lũy hoặc thời gian trôi qua, cần có pin hoạt động.

Sử dụng pin lithium 3.6V theo quy cách trong hướng dẫn sử dụng S5-95U; kiểm tra và thay thế chủ động sau mỗi 3-5 năm.

Q4: Bộ điều khiển PID tích hợp hoạt động như thế nào?

PID là một khối chức năng firmware được gọi từ chương trình STEP 5 tại một khoảng thời gian lấy mẫu có thể cấu hình (thường là hàng chục đến hàng trăm mili giây).

Nó đọc một biến quy trình từ một trong các đầu vào tương tự trên bo mạch, so sánh nó với điểm đặt, tính toán hành động hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các độ lợi P/I/D được đặt làm tham số chương trình và ghi đầu ra vào đầu ra tương tự đơn.

Đối với điều khiển nhiệt độ, lưu lượng hoặc mức vòng đơn giản, không cần thêm phần cứng.

Q5: Lộ trình di chuyển từ S5-95U sang nền tảng Siemens hiện đại là gì?

Mục tiêu được đề xuất là SIMATIC S7-1200, có dạng khung DIN nhỏ gọn tương đương.

Di chuyển yêu cầu viết lại chương trình STEP 5 trong TIA Portal (các công cụ chuyển đổi tự động hỗ trợ nhưng xác nhận thủ công là rất cần thiết), thay thế mạng SINEC L2 bằng PROFINET và cập nhật bất kỳ bảng điều khiển nào được kết nối.

Đối với một cài đặt S5-95U nhỏ điển hình, việc di chuyển là một dự án 10-30 giờ công phù hợp cho một lần bảo trì theo kế hoạch.