Simens PLC Bộ điều khiển logic có thể lập trình CPU Đơn vị trung tâm 6ES7414-4HM14-0AB0

Siemens 6ES7414-4HM14-0AB0 500.000 SIMATIC S7-400H CPU 414H ∆ Đơn vị xử lý trung tâm dư thừa, bộ nhớ 2,8MB, 4 giao diện (1 MPI / DP + 1 DP + 2 đồng bộ), 21 giá đỡ mở rộng, S7-400H / S7-400F / FH

CPU 414H ở vị trí của nó trong Dòng bậc S7-400H

Nền tảng S7-400H cung cấp một sự tiến bộ của H-CPU, mỗi bộ tăng bộ nhớ, số lượng giao diện và dung lượng xử lý để phù hợp với các cài đặt lớn hơn và phức tạp hơn.CPU 414H chiếm một vị trí trung tâm đáng kể trong gia đình này.

Người tiền nhiệm của nó trong phạm vi CPU 412H (6ES7412-3HJ14-0AB0) cung cấp tổng bộ nhớ 768KB.

CPU 414H tăng gấp ba lần lên 2,8MB, phân chia bằng nhau giữa dữ liệu và chương trình và thêm một giao diện PROFIBUS DP chuyên dụng thứ hai mà 412H thiếu.có quy mô lên đến tổng bộ nhớ 20MB với các giao diện bổ sung cho các chương trình tự động hóa quy trình liên tục đòi hỏi khắt khe nhất.

Đối với các nhà máy quy trình, nơi chương trình tự động hóa phải xử lý hàng trăm vòng kiểm soát PID, mạng lưới I/O PROFIBUS mở rộng trên nhiều phân đoạn,và cấu trúc dữ liệu lớn cho bộ đệm lịch sử quy trình và quản lý công thức, 2,8MB của 414H kết hợp với hai giao diện PROFIBUS DP độc lập là một bước tiến đáng kể so với H-CPU cấp nhập cảnh.

Giao diện DP chuyên dụng thứ hai cho phép bộ điều khiển quản lý các mạng PROFIBUS riêng biệt, ví dụ: một phân đoạn cho ổ đĩa và thiết bị tốc độ biến đổi,Một thiết bị khác cho thiết bị và máy phát không chia sẻ băng thông bus giữa các loại thiết bị khác nhau.

Các thông số kỹ thuật chính

Hai giao diện đồng bộ và đồng bộ hóa sợi quang

Hai giao diện mô-đun đồng bộ trên CPU 414H là nền tảng vật lý của toàn bộ cơ chế dư thừa hệ thống H.

Mỗi giao diện chấp nhận một mô-đun phụ đồng bộ IF 960 có thể cắm vào một máy thu quang bằng sợi quang kết nối với mô-đun phụ tương ứng trong giá đỡ CPU đối tác thông qua cáp sợi quang.

Phương tiện sợi quang là cố ý: nó cung cấp sự cô lập galvan hoàn toàn giữa hai giá đỡ CPU,loại bỏ các vấn đề điện áp chế độ chung có thể ảnh hưởng đến cáp đồng bộ hóa điện trong môi trường công nghiệp, và hoạt động đáng tin cậy trên các khoảng cách (tối đa 10m trên các phiên bản tầm ngắn tiêu chuẩn) thường tách hai giá đỡ trong một hệ thống H.

Hai liên kết đồng bộ độc lập là bắt buộc chứ không phải là tùy chọn.

The S7-400H's redundancy can only be maintained if the synchronisation channel itself is redundant — a single sync link failure that disabled the synchronisation mechanism would degrade a fully redundant H-system to a single-CPU system with no failover capability.

Với hai con đường đồng bộ độc lập thông qua hai cáp sợi riêng biệt,một lỗi trong một đường đồng bộ tạo ra một báo động bảo trì nhưng không làm suy giảm khả năng đồng bộ hóa và duy trì sẵn sàng chờ nóng của cặp CPU.

Hệ thống chẩn đoán của S7-400H phát hiện và báo cáo lỗi đường đồng bộ đơn, cho nhân viên bảo trì thời gian để khôi phục liên kết bị suy giảm trước khi bất kỳ sự kiện ảnh hưởng đến quy trình nào xảy ra.

21 Cửa sổ mở rộng ️ Lý do cho công suất hệ thống lớn

CPU 414H hỗ trợ tối đa 21 giá đỡ mở rộng ngoài giá đỡ trung tâm ‡ tổng cộng 22 giá đỡ vật lý trong cấu hình lớn nhất có thể.

Mỗi rack chứa các mô-đun tín hiệu, mô-đun chức năng và bộ xử lý truyền thông, với mỗi rack đóng góp tối đa 8 khe cắm module bổ sung cho trạm.Ở 8 mô-đun trên mỗi giá đỡ trên 22 giá đỡ, một trạm CPU 414H được xây dựng đầy đủ có thể chứa lên đến 176 vị trí mô-đun.

Về mặt thực tế, tự động hóa liên tục của nhà máy quy trình hiếm khi xây dựng các trạm S7-400H đến mức tối đa tuyệt đối của chúng.

Khả năng mở rộng 21 giá đỡ tồn tại để phù hợp với nhu cầu mở rộng quy mô của các đơn vị quy trình tích hợp lớnmột nhà máy xử lý nước lớn nơi một trạm S7-400H duy nhất có thể điều khiển một vài trăm thiết bị thực địa, nhiều ổ đĩa, và hàng chục thiết bị riêng biệt.

Công suất của 414H được hiệu chỉnh để xử lý các chương trình thực sự lớn mà không cần phải chia đài thành nhiều bộ điều khiển liên lạc,mà sẽ thêm sự phức tạp kỹ thuật và điểm thất bại tiềm năng cho kiến trúc.

S7-400F/FH ️ Kết hợp sự dư thừa với an toàn chức năng

CPU 414H được chứng nhận để sử dụng trong các cấu hình S7-400F / FH ¢ hệ thống kết hợp sự dư thừa phần cứng của hệ thống H (cặp CPU chờ nóng) với an toàn chức năng được chứng nhận IEC 61508.Trong hoạt động S7-400F/FH, CPU thực hiện cả một chương trình người dùng tiêu chuẩn và một chương trình an toàn.

Chương trình an toàn thực hiện các chức năng an toàn bằng thiết bị (SIF) được xác định trong thông số kỹ thuật yêu cầu an toàn của cơ sở,và chạy trên F-CPU được xếp hạng an toàn với giao thức truyền thông PROFIsafe mở rộng an toàn được chứng nhận trên mạng PROFIBUS DP đến các thiết bị ngoại vi F.

Cấu hình F / FH là giải pháp an toàn và khả dụng hoàn chỉnh cho các thiết bị quy trình khu vực nguy hiểm: sự dư thừa H ngăn chặn việc tắt không dự kiến do lỗi phần cứng bộ điều khiển,trong khi chứng nhận F đảm bảo rằng các chức năng an toàn bằng thiết bị đạt được mức độ toàn vẹn an toàn cần thiết (SIL 1), 2 hoặc 3 tùy thuộc vào ứng dụng) như được xác định trong phân tích nguy cơ quá trình.

Trong các cơ sở như các nền tảng sản xuất dầu khí, nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa chất,sự kết hợp giữa tính sẵn sàng liên tục và an toàn được chứng nhận trong cùng một bộ điều khiển không phải là một tính năng sang trọng mà là một yêu cầu về quy định và hoạt động.

Chiến lược phụ tùng thay thế cho H-CPU ngừng sản xuất

CPU 414H đã bị Siemens ngừng sản xuất vào ngày 01.02.2017, có nghĩa là nó không còn được sản xuất hoặc phân phối thông qua các kênh bán hàng tiêu chuẩn của Siemens.

Siemens thường cam kết cung cấp phụ tùng dự phòng trong mười năm sau khi ngừng sản xuất cho các sản phẩm công nghiệp quan trọng ¢ một chính sách bao gồm nhiều thiết bị S7-400H hiện đang hoạt động.Ngoài cửa sổ phụ tùng Siemens, thị trường thặng dư công nghiệp và cải tạo có lượng lớn các đơn vị CPU 414H đã được thử nghiệm và đảm bảo.

Đối với các trang web vận hành các hệ thống S7-400H với các đơn vị CPU 414H, lượng dự trữ dự phòng tối thiểu được khuyến cáo là một bộ đầy đủ các mô-đun H-CPU 2 đơn vị của 6ES7414-4HM14-0AB0,vì cả hai giá đỡ đều yêu cầu các CPU giống nhauMột cặp CPU không phù hợp (các phiên bản firmware khác nhau, hoặc một bản gốc và một phiên bản được cải tạo với ngày sản xuất hơi khác nhau) vẫn có thể hoạt động nhưng có thể yêu cầu sự hài hòa firmware.

Giữ các cặp phụ tùng phù hợp giúp đơn giản hóa việc thay thế khẩn cấp và loại bỏ nhu cầu quản lý tính tương thích phần mềm vững dưới áp lực thời gian trong một sự cố không được lên kế hoạch.

Câu hỏi thường gặp

Q1: CPU 414H có hai giao diện DP PROFIBUS, giao diện kết hợp MPI / DP và giao diện DP chuyên dụng.và có thể kết nối với các mạng PROFIBUS DP khác nhau?

Có, cả hai giao diện PROFIBUS DP có thể hoạt động đồng thời, và chúng có thể kết nối với các mạng PROFIBUS DP riêng biệt, độc lập.mỗi giao diện được gán mạng PROFIBUS của riêng nó với các thông số bus của riêng nó (địa chỉ bus, tốc độ truyền, tham số thời gian).

CPU 414H hoạt động như DP master trên cả hai mạng một cách độc lập - quét slave trên mạng 1 và mạng 2 theo cách nối liền trong mỗi chu kỳ quét PLC.

Khả năng hai máy chủ này đặc biệt có giá trị trong các nhà máy quy trình lớn, nơi tách các thiết bị (máy phát, máy phân tích) khỏi thiết bị điều khiển (máy điều khiển tần số biến, máy điều khiển tần số biến, máy điều khiển tần số biến, máy điều khiển tần số biến).khởi động mềm) vào các phân đoạn xe buýt độc lập làm giảm nhiễu xuyên mạng và đơn giản hóa việc khắc phục sự cố bằng cách cô lập các miền lỗi.

Giao diện MPI/DP cũng có thể được cấu hình trong chế độ MPI thay vì chế độ DP khi không cần chức năng chính PROFIBUS DP trên giao diện vật lý đó, ví dụ:để sử dụng nó độc quyền để lập trình truy cập đầu cuối và kết nối HMI.

Q2: Thời gian chuyển đổi (thời gian chuyển đổi) khi CPU 414H hoạt động CPU thất bại và CPU chờ tiếp quản là bao nhiêu?

The failover time in a correctly configured S7-400H system with CPU 414H is within the PLC scan cycle — typically in the range of several milliseconds to a few tens of milliseconds depending on the system configurationTrong quá trình đồng bộ hóa chờ nóng bình thường, cả hai CPU đều thực hiện cùng một chương trình với cùng một dữ liệu trong mỗi chu kỳ quét.

Cơ chế đồng bộ hóa đảm bảo rằng trạng thái bộ nhớ của CPU chờ đầu ra, khối dữ liệu, bộ hẹn giờ, bộ đếm phản ánh CPU chính ở mỗi ranh giới quét.

Khi master thất bại, CPU chờ tự tuyên bố hoạt động và bắt đầu kiểm soát đầu ra ngay lập tức, mà không thực hiện chuỗi khởi động lại hoặc đọc lại đầu vào từ trạng thái lạnh.

Từ góc nhìn của các thiết bị trường, các đầu ra tiếp tục giữ trạng thái hợp lệ cuối cùng của họ mà không có sự gián đoạn đáng chú ý; từ góc nhìn của PROFIBUS DP nô lệ,chủ tiếp tục thăm dò họ mà không bỏ lỡ một chu kỳ.

Q3: CPU 414H có thể hoạt động trong chế độ không dư thừa với một CPU nếu CPU thứ hai được loại bỏ để bảo trì và những tác động là gì?

CPU 414H có thể hoạt động trong chế độ CPU duy nhất khi chỉ có một đơn vị được cài đặt trong giá đỡ của nó hoặc khi liên kết đồng bộ giữa hai CPU không có,hệ thống S7-400H tiếp tục chạy trên CPU có sẵnChế độ này được gọi là hoạt động đơn hoặc chế độ xuống cấp.

Hệ thống tạo ra một báo động chẩn đoán cho biết rằng không có sự dư thừa đầy đủ, và giao diện người vận hành STEP 7 / WinCC hiển thị thông báo trạng thái tương ứng.

Trong trạng thái suy thoái này, CPU hoạt động tiếp tục tất cả các quy trình điều khiển, PROFIBUS DP giao tiếp,và cung cấp dữ liệu HMI bình thường nhưng bất kỳ lỗi phần cứng nào ảnh hưởng đến CPU duy nhất sẽ dẫn đến việc tắt quá trình, vì không có CPU đối tác để tiếp quản.

Đối với bảo trì theo kế hoạch thay thế một phân mô-đun đồng bộ đã thất bại, thực hiện bảo trì phòng ngừa trên một giá đỡ CPU hoạt động trong chế độ xuống cấp trong một thời gian ngắn, được quản lý là chấp nhận được và được thiết kế cho.Hoạt động kéo dài trong chế độ xuống cấp làm tăng đáng kể hồ sơ rủi ro của thiết bị.

Q4: Tầm quan trọng của việc chia bộ nhớ ¢ dữ liệu 1,4MB và chương trình 1,4MB ¢ cho phát triển chương trình là gì, và các khối dữ liệu người dùng có thể tiêu thụ bộ nhớ chương trình hay ngược lại?

Trong SIMATIC S7-400H, bộ nhớ làm việc (RAM mà CPU sử dụng để thực hiện chương trình hoạt động) được chia thành một phân vùng mã cố định (chương trình) và một phân vùng dữ liệu cố định,và các phân vùng này không thể thay thế. Mã chương trình OBs, FCs, FBs, các trình tự lệnh được biên dịch sử dụng bộ nhớ mã; khối dữ liệu (DBs), bao gồm DBs thực tế, DBs chia sẻ và lưu trữ công thức sử dụng bộ nhớ dữ liệu.

Một chương trình có nhiều thuật toán điều khiển phức tạp nhưng các bộ dữ liệu tương đối nhỏ sẽ phù hợp thoải mái trong giới hạn mã 1,4MB trong khi chỉ sử dụng một phần nhỏ của phân bổ dữ liệu 1,4MB.

Ngược lại, một chương trình với logic điều khiển tương đối đơn giản nhưng bảng công thức lớn, bộ đệm lịch sử hoặc cấu trúc dữ liệu báo động rộng lớn có thể lấp đầy 1.Bộ nhớ dữ liệu 4MB trong khi để lại bộ nhớ mã phần lớn trốngCác nhà phát triển chương trình làm việc với CPU 414H nên theo dõi cả hai khu vực bộ nhớ độc lập trong quá trình phát triển.

Bộ nhớ tải (Flash / EPROM hoặc thẻ nhớ) giữ bản sao lưu của chương trình; bộ nhớ làm việc giữ bản sao thực hiện tích cực; chỉ phân vùng bộ nhớ làm việc quan trọng cho việc kích thước thời gian thực thi.

Q5: STEP 7 V5.x là môi trường lập trình duy nhất cho CPU 414H, hoặc có thể sử dụng TIA Portal không?

CPU 414H, như là một phần của nền tảng SIMATIC S7-400H cổ điển, được lập trình bằng cách sử dụng STEP 7 Professional V5.x, môi trường STEP 7 Classic truyền thống.

TIA Portal không hỗ trợ gia đình CPU S7-400H để lập trình; hỗ trợ S7-400 của TIA Portal bao gồm các CPU S7-400 tiêu chuẩn (không phải H),và nền tảng khả dụng cao thế hệ hiện tại được hỗ trợ trong Cổng thông tin TIA là S7-1500HThiết kế một CPU 414H trong cổng thông tin TIA là không thể.

Nếu một trang web đã chuẩn hóa trên Cổng thông tin TIA cho tất cả các chương trình PLC khác, chương trình S7-400H vẫn phải được duy trì và mở rộng bằng cách sử dụng STEP 7 V5.5 hoặc STEP 7 Professional.Siemens đã cam kết hỗ trợ STEP 7 V5.x cho cơ sở cài đặt hiện có của hệ thống S7-300 và S7-400; cập nhật và bản vá bảo mật tiếp tục có sẵn ngay cả khi trọng tâm phát triển chính đã chuyển sang Cổng thông tin TIA.