Модуль процессора 6ES5948-3UA11 6ES59483UA11

Siemens 6ES5948-3UA11 | SIMATIC S5 CPU 948 — Центральный процессор S5-135U / S5-155U, ОЗУ 640 КБ, Flash EPROM 4 МБ, интерфейс TTY 20 мА, двухмодульный, устаревший запасной

Обзор

Siemens 6ES5948-3UA11 — это CPU 948, центральный процессор, который использовался в SIMATIC S5-155U, крупнейшем и наиболее мощном программируемом контроллере Siemens 1980-х и 1990-х годов.

Чтобы понять значение CPU 948, нужно понять, чем был S5-155U: не компактный ПЛК для управления машинами, а полномасштабный контроллер автоматизации процессов — предшественник по возможностям и применению того, чем позже стал S7-400.

S5-155U с CPU 948 использовался для распределенного управления электростанциями, управления химическими реакторами, автоматизации крупномасштабной водоочистки и приложений непрерывных процессов, где программа измерялась сотнями килобайт, а количество входов/выходов — сотнями точек.

6ES5948-3UA11 обеспечивает 640 КБ внутренней ОЗУ — цифра, требующая контекста. В начале 1990-х годов, когда CPU 948 был разработан и внедрен, 640 КБ были существенным объемом памяти для промышленного контроллера.

Память программы S5-155U измерялась в словах инструкций STEP 5, а 640 КБ ОЗУ поддерживали сложные программы управления процессами с обширным управлением ПИД-регуляторами, обработкой сигналов тревоги и обработкой данных, что было амбициозными задачами автоматизации для той эпохи.

Сегодня CPU 948 — это не продукт для новых установок, а компонент технического обслуживания. Системы S5-155U, для которых он был разработан, по-прежнему работают на устаревших технологических установках, часто в приложениях, где стоимость и сбои при переходе на современные платформы еще не были оправданы.

Когда CPU 948 выходит из строя в такой установке, поиск замены является самым быстрым и наименее разрушительным путем к восстановлению производства.

Ключевые характеристики

Архитектура S5-155U — где работает CPU 948

S5-155U представлял собой модульный стоечный контроллер, разработанный для решения самых сложных задач автоматизации своего поколения. Система использовала общий шинный стоечный модуль (CR), который мог вмещать модуль ЦП, несколько модулей ввода-вывода и коммуникационные процессоры.

CPU 948 — это двухмодульный модуль, занимающий две физические позиции в слоте стоечного модуля.

Эта двойная ширина была обусловлена сложностью внутренней электроники ЦП: 640 КБ ОЗУ, гнездо модуля памяти, гнездо интерфейса ПГ, схемы связи TTY с токовым контуром и электроника процессора и интерфейса шины занимают сборку печатной платы, которая не могла поместиться в стандартную однослотовую ширину.

Шинная магистраль стоечного модуля соединяла CPU 948 с модулями ввода-вывода справа от него, передавая как сигналы шины адреса/данных для доступа к вводу-выводу, так и питание.

Интерфейс TTY 20 мА (токовый контур) на передней панели CPU 948 служил для подключения к программирующему устройству и ЧМИ — тот же физический интерфейс, который использовался операторскими панелями Siemens (OP5, OP15, OP25, OP35) и устройствами программирования STEP 5 того времени, от портативных программаторов до инженерных станций на базе ПК PG 730 и PG 740.

640 КБ ОЗУ и архитектура модуля памяти

Архитектура памяти CPU 948 отражает инженерные реалии экономики полупроводников конца 1980-х и начала 1990-х годов. 640 КБ внутренней ОЗУ обеспечивали рабочую память для пользовательской программы и данных, но даже 640 КБ имели свои пределы в крупномасштабной автоматизации процессов.

Слот модуля памяти решал это ограничение: подключаемый модуль Flash EPROM мог расширить общий адресуемый объем памяти программы/данных до 4 МБ, обеспечивая достаточно места для сложных многозадачных программ управления процессами с сотнями блоков программ, обширными библиотеками ПИД-регулирования и большими структурами данных для управления сигналами тревоги.

На практике модуль памяти Flash EPROM служил загрузочной памятью — энергонезависимым хранилищем, из которого программа загружалась в рабочую ОЗУ при запуске.

Цикл включения питания заставлял CPU 948 копировать программу из модуля EPROM в рабочую ОЗУ перед началом выполнения — процесс, который занимал несколько секунд для больших программ, поэтому системы S5-155U запомнились своим более длительным временем перезапуска по сравнению с современными контроллерами.

Токовый контур TTY 20 мА — стандарт связи эпохи S5

Интерфейс токового контура 20 мА (TTY) на CPU 948 предшествует RS-485 как стандарту для программирования ПЛК и подключений ЧМИ. Вместо сигнализации на основе напряжения, токовый контур использует ток 20 мА для представления логической '1' и 0 мА для логической '0'.

Это кодирование на основе тока обеспечивает встроенную помехоустойчивость — промышленные среды с большими двигателями и длинными кабельными трассами генерируют значительные электромагнитные помехи, а дифференциальное измерение тока токового контура гораздо менее подвержено этим помехам, чем однополярная сигнализация напряжения.

Программирование S5-155U с CPU 948 требовало совместимого интерфейса TTY 20 мА на устройстве программирования.

Подключение современного ноутбука требует адаптера USB-TTY с программным обеспечением STEP 5 — обычно STEP 5 V7.2 или новее.

Устаревшее обслуживание — почему блоки CPU 948 по-прежнему нужны

Установки S5-155U, использующие блоки CPU 948, были рассчитаны на многодесятилетний срок службы.

Система управления нефтехимическим заводом, установленная в 1992 году на оборудовании S5-155U, может оставаться на исходной аппаратной платформе до 2020-х годов — стоимость замены огромна, риск производства реален, и пока оборудование функционирует, экономическое обоснование перехода трудно найти.

Когда CPU 948 выходит из строя, немедленной реакцией является поиск запасного блока на рынке промышленных запасных частей и как можно более быстрое восстановление производства.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каковы различия между вариантами CPU 948 UA11, UA12 и UA13?

UA11 (этот блок) имеет 640 КБ ОЗУ, один интерфейс программирования TTY и один слот для модуля памяти. UA12 добавляет второй разъем интерфейса, позволяющий одновременно подключать терминал программирования и операторскую панель. UA13 отражает более позднюю ревизию прошивки.

Все варианты механически совместимы со стоечным модулем S5-135U/155U и электрически совместимы с шиной S5; программа, загруженная в модуль памяти, работает на любом варианте при условии совместимости версий прошивки.

В2: Как подключить современный ПК к CPU 948 для диагностики или программирования?

CPU 948 использует 15-контактный интерфейс Cannon TTY (токовый контур 20 мА). Для подключения современного ПК требуется адаптер USB-TTY, совместимый с протоколом AS511, а также установленный на системе Windows XP (или виртуальной машине) Siemens STEP 5 V7.2 или новее.

Прямое подключение через USB-кабель к современному ПК под управлением STEP 7 или TIA Portal невозможно.

В3: Как восстанавливается программа после замены вышедшего из строя CPU 948?

Если программа хранится в модуле памяти Flash EPROM, извлеките модуль из неисправного ЦП и вставьте его в заменяемый блок.

ЦП автоматически загружает программу из модуля при включении питания — станция программирования не требуется. 

Если модуль памяти отсутствует, программа должна быть загружена из архива STEP 5 через терминал программирования, подключенный по TTY.

Вот почему хранение программы на модуле EPROM настоятельно рекомендуется для всех производственных установок.

В4: Можно ли добавлять модули ввода-вывода в стоечный модуль S5-155U при работающем CPU 948?

Ограниченная онлайн-модификация поддерживается. CPU 948 отслеживает слоты модулей ввода-вывода и может распознавать вновь вставленные модули во время работы, но назначение адресов и интеграция новых модулей в программу обычно требуют модификации программы STEP 5 и загрузки.

Для систем, критически важных для безопасности, любые изменения аппаратного или программного обеспечения должны соответствовать процедуре управления изменениями на объекте и выполняться во время запланированного окна технического обслуживания.

В5: Какие варианты миграции существуют для системы S5-155U/CPU 948?

Стандартной целью миграции является SIMATIC S7-400, при этом инструмент преобразования STEP 5 в STEP 7 помогает в реструктуризации программы, хотя ручная проверка всегда требуется.

Поэтапный подход с использованием соединительных модулей позволяет инкрементальную миграцию S5-S7, в то время как завод продолжает работать на оставшихся участках S5. 

Полная миграция крупной системы управления технологическими процессами S5-155U обычно представляет собой многомесячный капитальный проект, планируемый вокруг остановки производства.