CPU CENTRAL UNIT 6ES7412-3HJ14-0AB0 6ES7 412-3HJ14-0AB0 6ES7412-3HJ14-OABO

Siemens 6ES7412-3HJ14-0AB0∙ SIMATIC S7-400H CPU 412-3H ∙ High-Availability Redundant CPU, 768KB Memory, 1 MPI/DP + 2 Sync Interfaces, S7-400H và S7-400F/FH

Tổng quan

CácSiemens 6ES7412-3HJ14-0AB0là CPU 412-3H đơn vị xử lý trung tâm của hệ thống điều khiển có sẵn cao SIMATIC S7-400H. Một đơn vị 6ES7412-3HJ14-0AB0 duy nhất không thể hoạt động một mình trong vai trò dự định của nó.

Nó đòi hỏi một CPU giống hệt nhau thứ hai, và cả hai hoạt động trong một cặp thừa: cả hai CPU chạy cùng một chương trình đồng thời, cả hai xử lý cùng một đầu vào và đầu ra của chúng được so sánh đồng bộ.

Nếu một CPU thất bại, CPU khác sẽ tiếp tục quá trình mà không có sự gián đoạn nhỏ nhất có thể nhìn thấy.

Sự dư thừa phần cứng này là tính năng xác định của S7-400H và lý do nó tồn tại như một nền tảng riêng biệt từ tiêu chuẩn S7-400.một lỗi PLC làm cho một máy dừng lại không thuận tiện và tốn kém, nhưng có thể phục hồi.

Trong các nhà máy quy trình liên tục ̇ nhà máy lọc dầu, lò phản ứng hóa học, sản xuất điện, xử lý nước ̇ một lỗi bộ điều khiển có thể có nghĩa là mất quá trình, ô nhiễm sản phẩm, hư hỏng thiết bị,hoặc nguy cơ an toàn.

Chi phí của một lần ngừng sản xuất không được lên kế hoạch có thể lên đến hàng trăm ngàn đô la trong sản xuất bị mất, và khởi động lại sau khi ngừng sản xuất không được lên kế hoạch có thể mất hàng giờ.Các hệ thống điều khiển các quy trình này không thể dung nạp ngay cả khi bộ điều khiển bị ngắt ngắn ngủi, đó là lý do tại sao S7-400H được thiết kế từ đầu để hoạt động liên tục thông qua bất kỳ lỗi phần cứng nào.

CPU 412-3H là H-CPU cấp nhập cảnh trong phạm vi S7-400H cung cấp tổng bộ nhớ 768KB (512KB chương trình, 256KB dữ liệu) với giao tiếp MPI / DP.

Đối với các chương trình lớn hơn hoặc các ứng dụng yêu cầu lưu trữ dữ liệu nhiều hơn,CPU lớn hơn 414-3H (6ES7414-3HM14-0AB0) và CPU 417-4H (6ES7417-4HL14-0AB0) cung cấp bộ nhớ lớn hơn và giao diện bổ sung.

Các thông số kỹ thuật chính

Kiến trúc đồng bộ hóa Làm thế nào hai CPU trở thành một hệ thống chịu lỗi

Thiết kế ba giao diện của CPU 412-3H phản ánh các yêu cầu kỹ thuật về dư thừa phần cứng.

Giao diện MPI / DP duy nhất xử lý giao tiếp tự động hóa bình thường kết nối CPU với các thiết bị trường PROFIBUS DP, với các đầu cuối lập trình, với các bảng điều khiển HMI và với các PLC khác trong mạng nhà máy.Hai giao diện đồng bộ được dành riêng cho giao tiếp giữa CPU.

Hai giao diện mô-đun đồng bộ trên mỗi CPU 412-3H kết nối với các mô-đun đồng bộ (IM 460-4, 6ES7460-4AA01-0AB0) tạo thành các liên kết dữ liệu vật lý giữa hai giá đỡ CPU dư thừa.Hai liên kết đồng bộ độc lập được sử dụng vì kênh đồng bộ hóa phải là dư thừa.

Một lỗi cáp đồng bộ duy nhất sẽ vô hiệu hóa toàn bộ chức năng dư thừa.

Với hai con đường đồng bộ độc lập, cặp CPU có thể đồng bộ hóa qua cả hai con đường một cách độc lập, và lỗi trong một con đường đồng bộ tạo ra một báo động bảo trì mà không buộc phải chuyển đổi.

Truyền thông đồng bộ mang theo tất cả các thông tin trạng thái cần thiết để giữ cho cả hai CPU giống hệt nhau: mọi trạng thái đầu ra, mọi giá trị bộ đếm và bộ đếm, mọi bit bộ nhớ được cập nhật tại mỗi lần quét chương trình.

Sự đồng bộ hóa không va chạm này là điều cho phép chuyển đổi thực sự (không phải khởi động lại) khi một CPU thất bại:CPU sống sót đã có tất cả các dữ liệu hiện tại và tiếp tục thực hiện từ chính xác nơi mà CPU thất bại dừng lại.

S7-400H và S7-400F/FH ️ Sự dư thừa và an toàn kết hợp

6ES7412-3HJ14-0AB0 tương thích với hai cấu hình hệ thống:

S7-400H (Sự sẵn có cao):Cấu hình dư thừa tiêu chuẩn: hai CPU hoạt động song song, chuyển đổi thất bại khi bị lỗi phần cứng, khả năng sẵn có mục tiêu trong phạm vi 99,99% hoặc tốt hơn.

Hệ thống H giải quyết sự sẵn có (giữ quá trình chạy) nhưng không phải an toàn chức năng (ngăn ngừa các trạng thái quá trình nguy hiểm).

S7-400F/FH (High-availability fail-safe):Kết hợp sự dư thừa phần cứng với an toàn chức năng được chứng nhận IEC 61508.

Hệ thống F/FH thêm các mô-đun F được chứng nhận an toàn và các khối chương trình an toàn thực hiện các chức năng an toàn theo thiết bị (SIF) cần thiết cho các quy trình khu vực nguy hiểm.

Khi cả hai tính năng sẵn có (không có việc ngừng hoạt động không dự kiến) và an toàn chức năng (bảo vệ được chứng nhận SIL 1/2/3) được yêu cầu trong cùng một bộ điều khiển, S7-400F/FH giải quyết cả hai đồng thời.Cấu hình này là phổ biến trong dầu và khíCác ngành công nghiệp hóa học và hạt nhân, nơi các rủi ro trong quá trình đòi hỏi bảo vệ an toàn được chứng nhận cùng với hoạt động liên tục.

Cấu hình bộ nhớ ¢ 512KB Chương trình, 256KB Dữ liệu

Bộ nhớ phân chia 512KB cho chương trình và 256KB cho dữ liệu phản ánh sự cân bằng khối lượng công việc điển hình trong các ứng dụng điều khiển quy trình liên tục mà S7-400H nhắm mục tiêu.Các chương trình tự động hóa quy trình có xu hướng lớn hơn các chương trình tự động hóa riêng biệt tương đương vì chúng bao gồm:

Xử lý tín hiệu tương tự rộng rãi (scaling, lọc, đánh giá giới hạn báo động cho hàng chục hoặc hàng trăm biến quy trình), thuật toán điều khiển phức tạp (chuỗi PID cascade, bộ điều khiển tỷ lệ,kiểm soát quy trình tiên tiến), cấu trúc dữ liệu lớn để tích hợp lịch sử quá trình (bơm lịch sử đo trước khi truyền đến SCADA),và các thói quen chẩn đoán và quản lý báo động toàn diện báo cáo chi tiết tình trạng nhà máy cho các nhà khai thác.

Bộ nhớ chương trình 512KB chứa các chương trình phức tạp này.việc thêm các khối chức năng có thể tải (FB) được lưu trữ trên thẻ nhớ mở rộng kích thước chương trình hiệu quả vượt quá giới hạn bộ nhớ tích hợp.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Liệu S7-400H có tự động chuyển sang CPU dự phòng khi máy chủ thất bại, và chuyển đổi nhanh như thế nào?

Vâng, chuyển đổi là tự động và không yêu cầu sự can thiệp của người vận hành. Khi CPU hoạt động (trưởng) phát hiện lỗi trong chính nó, nó báo hiệu cho CPU chờ để tiếp quản.CPU chờ đã chạy cùng một chương trình với cùng một dữ liệu đồng bộ tiếp tục thực hiện mà không bị gián đoạn.

Thời gian chuyển đổi trong một hệ thống S7-400H được cấu hình chính xác nằm trong thời gian chu kỳ quét PLC, thường trong phạm vi một tỷ giây,không thể nhìn thấy được các thiết bị thực địa và thiết bị xử lý.

Không có giá trị quá trình bị mất, không có đầu ra thay đổi trạng thái do chuyển đổi chính nó và không cần khởi động lại bằng tay.

Q2: Liệu S7-400H có thể được bảo trì ¢ các mô-đun được thay thế hoặc phần mềm cố định được cập nhật ¢ trong khi quá trình đang chạy?

Vâng. Kiến trúc dư thừa của S7-400H hỗ trợ bảo trì trực tuyến thay thế các mô-đun bị hỏng trong một cỗ máy xử lý trong khi cỗ máy khác vẫn chạy và kiểm soát quá trình.

Điều này có nghĩa là bảo trì phần cứng có thể được thực hiện trong quá trình sản xuất, bao gồm: thay thế một CPU bị hỏng (6ES7412-3HJ14-0AB0 chính nó), trao đổi nguồn điện, thay thế các mô-đun I / O,và cập nhật firmware tất cả mà không dừng quá trình.

Sau khi bảo trì, giá đỡ được sửa chữa được đồng bộ hóa lại tự động với giá đỡ hoạt động.

Khả năng bảo trì trực tuyến này là lợi thế hoạt động cốt lõi của hệ thống H so với việc chỉ đơn giản cung cấp tình trạng chờ nóng.

Q3: CPU 412-3H có tương thích trực tiếp với các mô-đun I/O tiêu chuẩn S7-400 và các mô-đun truyền thông không?

Vâng. Các giá đỡ CPU S7-400H chấp nhận các mô-đun tín hiệu S7-400 tiêu chuẩn (SM), bộ xử lý truyền thông (CP) và các mô-đun chức năng (FM), tùy thuộc vào các hạn chế chế độ dư thừa.

Trong hoạt động chế độ H, các mô-đun được lắp đặt trong cả hai giá đỡ nên giống hệt nhau và một số loại mô-đun (đặc biệt là FM có chức năng bus truyền thông) yêu cầu các phiên bản tương thích H cụ thể.

Các mô-đun I / O tiêu chuẩn S7-400 (SM421, SM422, SM431, loạt SM432) tương thích và thường được sử dụng. Danh sách tương thích đầy đủ được ghi lại trong hướng dẫn hệ thống S7-400H.

Q4: S7-400H được lập trình như thế nào?

S7-400H sử dụng STEP 7 như môi trường lập trình của nó, với việc thêm thư viện S7-REDCONNECT.

Phần mềm REDCONNECT cung cấp các khối chức năng và các công cụ cấu hình để thiết lập các liên kết truyền thông dư thừa (các kết nối giữa hệ thống H và PROFIBUS / PROFINET slave,Hệ thống SCADA, v.v.) theo cách mà cả hai CPU có thể quản lý con đường truyền thông đồng thời, với sự cố tự động của các kết nối truyền thông ngoài sự cố CPU.

Nếu không có REDCONNECT, hệ thống H vẫn sẽ chạy các chương trình người dùng tiêu chuẩn STEP 7, nhưng các tính năng cấu hình truyền thông dư thừa sẽ không có sẵn.

Q5: CPU 412-3H đã ngừng sản xuất. Siemens đề nghị con đường di chuyển là gì?

Siemens khuyến cáo hệ thống SIMATIC S7-1500H (đặc biệt là CPU 1513H-1 PN và CPU 1517H-3 PN) làm thay thế thế hệ hiện tại cho S7-400H.

S7-1500H cung cấp sự dư thừa phần cứng tương đương với những cải tiến đáng kể về hiệu suất (chu kỳ quét nhanh hơn, bộ nhớ cao hơn), dư thừa PROFINET IO gốc,tích hợp với kỹ thuật cổng thông tin TIA, và một dấu chân vật lý nhỏ gọn hơn đáng kể.

Chuyển từ S7-400H sang S7-1500H là một dự án phần cứng và phần mềm. Chương trình STEP 7 phải được di chuyển đến Cổng thông tin TIA.và cấu hình phần cứng được xây dựng lại cho nền tảng mới nhưng Siemens cung cấp các công cụ và dịch vụ di chuyển để hỗ trợ quá trình chuyển đổi.