Новый Siemens S7 300 6ES7312-1AE14-0AB0 6ES73121AE140AB0 6ES7312-1AE14-OABO

Siemens 6ES7312-1AE14-0AB0∙ SIMATIC S7-300 ЦПУ 312 ∙ Центральный процессор, MPI интерфейс, 32KB рабочая память, интегрированное питание 24VDC, 0.1μs Битовая обработка, 40×125×130 мм

Обзор

ВSiemens 6ES7312-1AE14-0AB0является процессором 312 стандартный стандартный (не компактный) процессор семейства SIMATIC S7-300.

В самом узком, 40 мм и 270 г, он является одним из наиболее компактных физически S7-300 процессоров, предоставляя полный набор инструкций S7-300, стандартный интерфейс связи MPI,и достаточная производительность обработки для подавляющего большинства задач управления малыми и средними машинами и автоматизации процессов.

Понимание того, где помещается процессор 312, требует понимания структуры диапазона процессоров S7-300.

Семейство охватывает от компактных процессоров (например, CPU 312C, который имеет интегрированный цифровой В/В) до стандартных процессоров (например, этот CPU 312, без интегрированного В/В, но с полной модульной гибкостью),к более мощным процессорам (CPU 314, 315, 317) с большей памятью и интегрированными интерфейсами PROFIBUS DP.

The CPU 312 is the starting point of the standard CPU range — the choice when the task requires the modularity and engineering flexibility of the standard CPU architecture but does not require the larger memory, возможности использования нескольких раков или дополнительных интерфейсов процессоров более высокой модели.

Рабочая память 32 КБ является основным ограничением процессора 312, и она определяет приложения, для которых он подходит.

При 32 КБ процессор 312 может принимать малые и средние программы STEP 7 - те, которые имеют до нескольких сотен программных блоков, стандартную логику управления PLC, базовую обработку данных,и умеренные требования к коммуникации.

Он не подходит для программ, которые управляют большими таблицами рецептов, обширными историческими буферами или сложными математическими алгоритмами, которые генерируют большой объектный код.ЦП 314 (64 КБ), CPU 315-2 DP (256KB) или CPU 317-2 DP (1MB) являются подходящими вариантами.

Основные характеристики

0.1 μs Бинарная обработка Что это значит для цикла времени

На практике типичная программа S7-300 сочетает в себе двоичные (контактные/воротниковые) инструкции, текстовые операции,арифметический, и расходы на связи.

Программа с 1000 двоичными инструкциями имеет время выполнения необработанной инструкции 0.1 мс, но общее время цикла больше, потому что операционная система S7-300 добавляет обновление изображения процесса (чтение всех входов), записывая все выходы), обработка связи и самотестирование на каждый цикл.

Для процессора 312, работающего с программой среднего размера на одной стойке с стандартными цифровыми и аналоговыми модулями S7-300, типичное время цикла находится в диапазоне 515 мс в зависимости от размера программы.количество активных модулейДля приложений управления машиной ЦПУ 312 нацелен на: последовательность конвейера, взаимосвязь машины,Простые процессы по партии ∙ время цикла 5 ∙ 15 мс вполне адекватно.

циклы температуры процесса, регулирование давления и другие медленнодинамические переменные процесса изменяются в временной шкале от секунд до минут,что время цикла сканирования ПЛК не имеет отношения к производительности петли (которое доминирует время отклика передатчика и динамика клапана).

Только быстрые механические процессы (высокоскоростное сортирование, управление прессой, операции быстрого подбора и размещения) требуют циклов ПЛК менее 5 мс.и эти приложения обслуживаются высокопроизводительными процессорами с значительно большей памятью и специальными возможностями обработки прерываний, а не процессор 312.

Микропамять

The CPU 312 requires a Micro Memory Card (MMC) for programme storage — the flash-based card that serves simultaneously as load memory (storing the complete programme that is downloaded from STEP 7) and as the persistent storage mechanism that eliminates the need for a backup battery. Каждый раз, когда процессор 312 запускается, он читает программу из MMC в рабочую оперативную память и начинает исполнение. Программа на MMC не изменчива, она сохраняется через циклы питания бесконечно,с Siemens, которая устанавливает минимальное 10-летнее хранение данных о MMC.

Эта работа без аккумуляторов является реальным преимуществом по обслуживанию по сравнению со старыми поколениями процессоров, которые требовали регулярной замены аккумуляторов для сохранения программы при сбоях питания. A discharged or failed backup battery in an older S7-300 or S5 CPU resulted in complete programme loss at the next power interruption — a service event that could require hours of programme reload and system restart in a production environment.

Архитектура MMC полностью устраняет этот режим сбоя.которые могут быть перенесены на терминал программирования для резервного копирования или на заменный процессор для предварительной загрузки.

6-значный разъем службы на передней части процессора 312 принимает стандартные S7-300 MMC (SIMATIC Micro Memory Cards, семейство 6ES7953-8LXXX-0AA0) в емкостях от 64KB до 8MB.

Интерфейс MPI возможности и ограничения

Процессор 312 обеспечивает единый интерфейс MPI без PROFIBUS DP, без PROFINET, без интегрированного Ethernet.

Это ограничение интерфейса является наиболее важным критерием отбора: если приложение требует, чтобы ЦП действовал как мастер PROFIBUS DP (управление удаленными станциями ввода/вывода, приводами,или инструментов в сети PROFIBUS)Для этого требуется процессор с интегрированным интерфейсом PROFIBUS DP (CPU 315-2 DP, CPU 317-2 DP) или дополнительный процессор связи CP 342-5.

Интерфейс MPI обеспечивает:

Программирование доступа к терминалу:Рабочая станция STEP 7 подключается к процессору через адаптер ПК (6ES7972-0CB20-0XA0 или эквивалент USB) через порт MPI для загрузки программ, онлайн-мониторинга и диагностики.

Подключение HMI:Для однопанельных МЭС подключение MPI является экономически эффективным и простым.

Коммуникация PLC-PLC:Многочисленные процессоры S7-300 могут обмениваться сетью MPI и обмениваться данными посредством базовой связи S7 (SFC 65/66 для глобальных данных) или связи S7 (SFB 8/9 BSEND/BRCV или SFB 12/13 BSEND/BRCV),обеспечивает простую координацию между несколькими контроллерами без PROFIBUS.

Глобальные данные:Up to 4 global data circles can be defined for cyclic data exchange between S7 controllers on the same MPI network — a simple mechanism for sharing status variables between PLCs without explicit communication programming.

Лимит CPU 312 в 6 соединений (всего PG, OP и S7) ограничивает количество одновременно активных участников сети MPI.

На станции с одним программирующим терминалом, одной HMI-панелью и одной связи S7, лимит соединения уже почти достигнут.

Структура программы и типы блоков

ЦПУ 312 поддерживает полную блокную структуру программы STEP 7 в пределах общего лимита 1,024 блока.

Типы блоков:

ОБ (организационные блоки):Интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. OB1 - основная циклическая программа. OB35 - циклический перерыв (100 мс по умолчанию). OB40 - аппаратный перерыв от модулей.OB82 - это диагностическое прерывание..

OB100 - это начальный OB. OBs - это определенные точки входа, через которые операционная система S7-300 вызывает код пользователя в ответ на события.

ФБ (функциональные блоки) и ФК (функции):ФБ имеют связанные блоки данных экземпляров, которые хранят статические переменные ФБ; ФК являются функциями без состояния.

Оба могут быть вызваны из OB или из других FB/FC для создания структурированной иерархии программы.

DB (блоки данных):Области хранения данных: общие блоки данных для переменных на всей площадке, блоки данных для FB и хранилище данных с сохранением данных.

В рабочей памяти 32 КБ все OB + FB + FC + DB вместе должны вмещаться в пределах 32 КБ.

Опытные инженеры S7-300 знакомы с управлением бюджетом памяти.Цели размеров программ должны быть установлены на ранней стадии проекта, чтобы избежать обнаружения ограничения 32 КБ поздно в процессе разработки..

Частые вопросы

Вопрос 1: У процессора 312 нет интерфейса PROFIBUS DP. Как он может общаться с полевыми устройствами PROFIBUS, если это требуется приложением?

Стандартным подходом к добавлению мастер-способностей PROFIBUS DP в систему CPU 312 является установка модуля процессора связи CP 342-5 (6GK7342-5DA02-0XE0) в стойке S7-300.

CP 342-5 обеспечивает полный магистральный интерфейс PROFIBUS DP и работает независимо от порта MPI процессора 312.CP 342-5 обменивается данными с процессором через заднюю панель S7-300, и программист использует вызовы функций (FC1 DP_SEND и FC2 DP_RECV из библиотеки функций CP 342-5) для передачи данных между блоками данных CPU 312 и изображением I/O PROFIBUS CP 342-5.

Этот подход потребляет один из драгоценных слотов 8 модулей CPU 312, and the additional cost of the CP 342-5 (which exceeds the CPU 312 itself in list price) often makes it more economical to upgrade to a CPU 315-2 DP (which has PROFIBUS DP integrated) rather than adding the CP to a CPU 312 systemПодход CP 342-5 подходит для существующих установок CPU 312, где необходимо добавить возможности PROFIBUS, но полная замена CPU не оправдана.

Q2: Какое максимальное количество аналоговых и цифровых точек ввода/вывода может обрабатывать ЦП 312 на одной станции, и ограничивается ли это рабочей памятью или аппаратным обеспечением?

Ограничение оборудования более ограничительно, чем ограничение памяти для ЦП 312.

Размер изображения процесса 128 байтов для ввода и 128 байтов для вывода определяет максимальную адресуемую В/В: 128 байтов × 8 бит = 1024 цифровых ввода (I 0,0 - I 127,7) и 1,024 цифровые выходы (Q 0).0 до Q 127.7), или эквивалентная смесь аналоговых и цифровых адресов в пределах одного и того же байтного диапазона.

Ограничение оборудования - количество слотов модуля: 8 слотов в центральном стеллаже + 8 слотов в единственном разрешенном стеллаже расширения = 16 общих позиций модуля.16 модулей обеспечивают 32 байта цифровых В/В в пределах ограничения образа процесса.

С 8-канальными аналоговыми модулями по 16 байтов каждый (8 каналов × 2 байта на аналоговое слово), 16 аналоговых модулей потребляют 256 байтов смешанная установка цифровых и аналоговых модулей в 16-слотной станции не имеет трудностей с размещением в пределах 128-байтового процесса изображения.

Рабочая память 32 КБ ограничивает сложность программ, но редко I / O адресации для масштаба установок, на которые нацелен CPU 312.

Вопрос 3: Что происходит с блоками данных, хранящими данные, когда процессор 312 теряет питание, и какая роль микрокарты памяти в хранении данных?

В архитектуре памяти процессора 312 рабочая оперативная память (32 КБ) является активной памятью для исполнения, она содержит запущенную программу и все текущие значения переменных.Он теряет свое содержимое при отключении питания..

Микрокарта памяти является нелетающей флэш-памятью и содержит только копию памяти загрузки программы.содержимое блока данных, даже если оно отмечено как сохранение в свойствах блока данных STEP 7, не сохраняется автоматически в MMC во время работы..

Установка данных в процессоре 312 сохраняется через короткие перерывы питания с помощью конденсаторной схемы в процессоре (такой же внутренний конденсатор, который поддерживает часы процессора во время потери питания),но этот конденсатор хранит данные только в течение ограниченного времени (обычно несколько часов при комнатной температуре).

Для приложений, где данные должны пережить длительные отключения электроэнергии,накопленные суммы ∙ программа должна периодически записывать эти значения в блок данных без сохранения и копировать весь блок данных в MMC с использованием SFC 84 (WRIT_DBL), Запишите блок данных для загрузки памяти).

При запуске OB100 считывает блок данных из MMC с помощью SFC 82 (CREA_DBL или аналогичного).Эта ясная процедура записи/чтения MMC обеспечивает истинное нелеткое хранилище за счет немного более длительных процедур запуска/выключения.

Q4: Может ли процессор 312 быть запрограммирован с помощью портала TIA, или требуется STEP 7 V5.x?

В первую очередь STEP 7 V5.5 SP1 или более поздняя версия (классический STEP 7, а не TIA Portal) является нативной средой программирования для процессора 312.

TIA Portal does not include native support for the S7-300 CPU 312 in its standard product configuration — TIA Portal's S7-300 support covers specific CPU models that Siemens has explicitly included in the TIA Portal S7-300 library, а более старый процессор 312 (особенно аппаратная версия 1AE14) может не поддерживаться полностью.

Некоторые инженеры использовали портал TIA с поддержкой устаревших устройств S7-300 через файлы HSP (пакет поддержки оборудования), доступные в онлайн-поддержке Siemens Industry,но этот подход должен быть проверен против конкретной версии портала TIA и версии прошивки CPU 312 перед тем, как присоединиться к нему для производственного проекта.

Для новых проектов, где TIA Portal является необходимой инженерной средой,Siemens рекомендует выбрать процессор S7-300 из диапазона, явно поддерживаемого в TIA Portal (например, CPU 315-2 PN/DP или CPU 317-2 DP в более поздних версиях прошивки) или перейти на платформу S7-1500, что является основной целью портала TIA.

Q5: Какой рекомендуется путь миграции от процессора 312 к текущей платформе Siemens, и насколько сложна миграция?

Официальная рекомендация Siemens для перехода от S7-300 к платформе SIMATIC S7-1500.установки с одним стеллажем S7-1500 CPU 1511-1 PN является приблизительной функциональной заменой: он обеспечивает значительно больше рабочей памяти (150KB), интегрированный PROFINET IO, более быструю обработку (48ns бинарный) и TIA Portal инженерии.

Усилия по миграции не безнадежны:Программа STEP 7 должна быть реструктурирована и переписана для портала TIA (не существует автоматизированного преобразования кода), хотя набор инструкций в значительной степени совместим на языковом уровне).

Вводные/выводные устройства оборудования должны быть переработаны (модули S7-300 не совместимы с S7-1500), а любые HMI, подключенные к MPI, должны быть заменены или обновлены на подключение PROFINET или Ethernet.

Для площадок, которые не могут позволить себе инженерные инвестиции полной миграции, сохранение существующего процессора 312 на STEP 7 V5.x с запасными частями является жизнеспособной долгосрочной стратегией Siemens обязуется обеспечить доступ к запасным частям в течение 10 лет после прекращения производства (до приблизительно 2033 года), и установленная база систем S7-300 достаточно велика, чтобы поддерживать вторичный рынок оборудования и технической поддержки значительно после этого периода.