ซีเมนส์ใหม่ S7 300 6ES7312-1AE14-0AB0 6ES73121AE140AB0 6ES7312-1AE14-OABO

ซีเมนส์ 6ES7312-1AE14-0AB0 ∙ SIMATIC S7-300 CPU 312 ∙ หน่วยประมวลผลกลาง อินเตอร์เฟซ MPI เอมโมรีทํางาน 32KB แหล่งไฟ 24VDC ที่บูรณาการ การประมวลผลบิต 0.1μs 40×125×130mm

ภาพรวม

รายการโรงงาน Siemens 6ES7312-1AE14-0AB0คือ CPU 312 ̇ CPU ระดับการเริ่มต้น (ไม่คอมแพคต์) ของครอบครัว SIMATIC S7-300

ที่แคบที่สุด, 40 มมและ 270 กรัม, มันอยู่ใน CPU S7-300 ที่คอมแพคต์ที่สุดในทางกายภาพในขณะที่นําเสนอชุดคําสั่ง S7-300 ครบถ้วนและความสามารถในการประมวลผลที่เพียงพอสําหรับส่วนมากของงานควบคุมเครื่องจักรขนาดเล็กและกลางและงานอัตโนมัติกระบวนการ.

การเข้าใจที่ CPU 312 ติดต้องเข้าใจโครงสร้างของระดับ CPU S7-300

ครอบครัวนี้กว้างจาก CPU compact (เช่น CPU 312C ที่มี I/O ดิจิตอลที่บูรณาการ) ไปยัง CPU มาตรฐาน (เช่น CPU 312 ที่ไม่มี I/O ที่บูรณาการ แต่มีความยืดหยุ่นแบบโมดูลเต็ม)ให้กับ CPU ที่มีพลังงานมากกว่า (CPU 314, 315, 317) ด้วยความทรงจําที่ใหญ่กว่าและอินเตอร์เฟซ PROFIBUS DP ที่บูรณาการ

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, ความสามารถหลาย rack หรืออินเตอร์เฟซเพิ่มเติมของ CPU แบบสูงกว่า

ความจําทํางาน 32KB เป็นข้อจํากัดหลักของ CPU 312 และกําหนดการใช้งานที่เหมาะสม

ใน 32KB CPU 312 สามารถรองรับโปรแกรมขนาดเล็กและกลาง STEP 7และความต้องการในการสื่อสารที่ปานกลาง.

มันไม่เหมาะสําหรับโปรแกรมที่จัดการตารางสูตรขนาดใหญ่, เบฟเฟอร์นักประวัติศาสตร์ที่กว้างขวาง, หรืออัลการิทึมคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนที่ผลิตรหัสวัตถุขนาดใหญ่CPU 314 (64KB), CPU 315-2 DP (256KB) หรือ CPU 317-2 DP (1MB) เป็นตัวเลือกที่เหมาะสม

ข้อจํากัดหลัก

0.1 μs การประมวลผลแบบไบนารี

0.1 μs ของ CPU 312 ต่อคําสั่งไบนารี เป็นเมตรความเร็วการดําเนินงานพื้นฐานของโปรเซเซอร์การนับและค่าใช้จ่ายในการสื่อสาร

โปรแกรมที่มีคําสั่งไบนารี 1,000 มีเวลาการดําเนินการคําสั่งแท้ 0.1ms แต่ระยะเวลาวงจรทั้งหมดยาวกว่าเพราะระบบปฏิบัติการ S7-300 เพิ่มการอัพเดทภาพกระบวนการ (อ่านข้อมูลเข้าทั้งหมด, เขียนผลิตทั้งหมด), การประมวลผลการสื่อสาร, และการทดสอบตัวเอง overhead สําหรับแต่ละวงจร

สําหรับ CPU 312 ที่ทํางานโปรแกรมขนาดกลางในสถานีเรคเดียวที่มีโมดูลดิจิตอลและแอนาล็อกมาตรฐาน S7-300 ระยะเวลาวงจรทั่วไปอยู่ในช่วง 5-15ms ขึ้นอยู่กับขนาดโปรแกรมจํานวนโมดูลที่ใช้งานสําหรับการใช้งานควบคุมเครื่องจักร CPU 312 เป้าหมายกระบวนการชุดเรียบง่าย ช่วงเวลาวงจร 5-15ms เหมาะสมอย่างสมบูรณ์.

วงจรอุณหภูมิกระบวนการ, การควบคุมความดัน และตัวแปรกระบวนการที่ใช้พลังงานช้าอื่น ๆ เปลี่ยนแปลงในระยะเวลาของวินาทีถึงนาทีทําให้เวลาวงจรสแกนของ PLC ไม่เกี่ยวข้องกับผลประกอบของวงจร (ซึ่งถูกกํากับโดยเวลาตอบสนองของตัวส่งและไดนามิกของวาล์ว).

เพียงกระบวนการเครื่องกลที่รวดเร็วเท่านั้น (การคัดเลือกความเร็วสูง, การควบคุมการกด, การทํางานการเลือกและวางที่อย่างรวดเร็ว) ที่ต้องการเวลาวงจร PLC ต่ํากว่า 5 msและแอพลิเคชั่นเหล่านั้นถูกให้บริการโดย CPU ที่มีประสิทธิภาพสูง มีความทรงจําที่ใหญ่กว่ามาก และมีความสามารถในการประมวลผลการสับสนไม่ใช่ CPU 312

การ์ดความทรงจําไมโคร โปรแกรมที่เก็บโดยไม่ต้องแบตเตอรี่

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. ทุกครั้งที่ CPU 312 เริ่มทํางาน มันอ่านโปรแกรมจาก MMC เข้าใน RAM และเริ่มการดําเนินงาน โปรแกรมบน MMC เป็นที่ไม่ลุกลุกโดย Siemens กําหนดการเก็บข้อมูลใน MMC อย่างน้อย 10 ปี.

การทํางานที่ไม่มีแบตเตอรี่นี้เป็นข้อดีในการบํารุงรักษาที่แท้จริงเมื่อเทียบกับรุ่น CPU เก่ากว่าที่จําเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นประจําเพื่ออนุรักษ์โปรแกรมผ่านการขาดไฟฟ้า 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.

สถาปัตยกรรม MMC กําจัดรูปแบบความล้มเหลวนี้โดยสิ้นเชิง MMC เป็นสํารอง remove การถอด MMC ออกจาก CPU กําลังทํางานรักษาโปรแกรมให้ไม่เสียหายบนการ์ดที่สามารถนําไปยังเทอร์มิเนลการเขียนโปรแกรมเพื่อสํารองหรือ CPU แทนเพื่อการลดล่วงหน้า.

ซ็อตบริการ 6 ตัวอักษรบนด้านหน้าของ CPU 312 ยอมรับ MMCs S7-300 มาตรฐาน (SIMATIC Micro Memory Cards, 6ES7953-8LXXX-0AA0 ครอบครัว) ในความจุจาก 64KB ถึง 8MB.

MPI Interface ความสามารถและข้อจํากัด

CPU 312 ให้บริการอินเตอร์เฟซ MPI หน่วยเดียว ไม่มี PROFIBUS DP, ไม่มี PROFINET, ไม่มี Ethernet ที่บูรณาการ

ข้อจํากัดของอินเตอร์เฟซนี้เป็นเกณฑ์การเลือกที่สําคัญที่สุด: หากการใช้งานต้องการ CPU ให้ทํางานเป็น PROFIBUS DP master (ควบคุมสถานี I/O ที่อยู่ไกล,หรือเครื่องมือในเครือข่าย PROFIBUS), CPU 312 ไม่ใช่ทางเลือกที่ถูกต้อง. CPU ที่มีอินเตอร์เฟซ DP PROFIBUS ที่บูรณาการ (CPU 315-2 DP, CPU 317-2 DP) หรือการเพิ่มโปรเซสเซอร์การสื่อสาร CP 342-5 จะจําเป็น

สิ่งที่ MPI อินเตอร์เฟซให้คือ:

โปรแกรมการเข้าถึงเทอร์มินัล:สถานที่ทํางาน STEP 7 เชื่อมต่อกับ CPU ผ่านตัวปรับ PC (6ES7972-0CB20-0XA0 หรือเทียบเท่า USB) ผ่านพอร์ต MPI สําหรับการดาวน์โหลดโปรแกรม, การติดตามออนไลน์ และการวินิจฉัย.

การเชื่อมต่อ HMI:แผนผู้ประกอบการ Siemens OP และ TP เชื่อมต่อผ่าน MPI เพื่อแสดงข้อมูลกระบวนการและรับข้อมูลของผู้ประกอบการ สําหรับ MES แผนเดียว การเชื่อมต่อ MPI มีประหยัดและง่าย

การสื่อสาร PLC ต่อ PLC:CPU S7-300 หลายตัวสามารถแบ่งปันเครือข่าย MPI และแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านการสื่อสารพื้นฐาน S7 (SFC 65/66 สําหรับข้อมูลทั่วโลก) หรือการสื่อสาร S7 (SFB 8/9 BSEND/BRCV หรือ SFB 12/13 BSEND/BRCV)ทําให้การประสานงานหลายตัวควบคุมง่ายๆ โดยไม่ต้องใช้ PROFIBUS.

ข้อมูลทั่วโลก: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.

ขั้นต่ําการเชื่อมต่อ 6 ของ CPU 312 (รวมการเชื่อมต่อ PG, OP และ S7) จํากัดจํานวนผู้เข้าร่วมเครือข่าย MPI ที่ทํางานพร้อมกัน

ในสถานีที่มีเทอร์มิเนลโปรแกรมหนึ่ง แผ่น HMI หนึ่ง และสายสื่อสาร S7 หนึ่ง ความจํากัดของการเชื่อมโยงได้เกือบถึงแล้ว

โครงการโครงสร้างและประเภทของบล็อก

CPU 312 รองรับโครงสร้างโปรแกรมที่ใช้บล็อก STEP 7 อย่างเต็มที่ ภายในจํานวนบล็อก 1,024 บล็อก

ประเภทของบล็อกคือ

OBs (องค์กรบล็อก)อินเตอร์เฟซระหว่างระบบปฏิบัติการและโปรแกรมผู้ใช้งาน OB1 เป็นโปรแกรมหลักแบบหมุนเวียน OB35 เป็นการหยุดหมุนเวียน (100ms ตามปกติ) OB40 เป็นการหยุดเครื่องมือจากโมดูลOB82 เป็นการตัดการวินิจฉัย.

OB100 คือ OB การเริ่มต้น OBs เป็นจุดการเข้าที่กําหนด โดยระบบปฏิบัติการ S7-300 เรียกรหัสผู้ใช้ในการตอบสนองเหตุการณ์

FBs (บล็อกหน้าที่) และ FCs (หน้าที่):โมดูลโปรแกรมที่สามารถนําไปใช้ใหม่ได้ โดยผู้ใช้ได้ FB มีบล็อกข้อมูลตัวอย่างที่เกี่ยวข้องที่เก็บตัวแปรสถิติของ FB FC เป็นฟังก์ชันที่ไม่มีรัฐ

ทั้งคู่สามารถเรียกได้จาก OBs หรือจาก FBs / FCs อื่น ๆ เพื่อสร้างระดับโครงการที่มีโครงสร้าง

DBs (บล็อกข้อมูล)พื้นที่เก็บข้อมูล ✓ บล็อกข้อมูลร่วมกันสําหรับตัวแปรทั่วโรงงาน, บล็อกข้อมูลตัวอย่างสําหรับ FB และการเก็บข้อมูล

ในความจําทํางาน 32KB ทั้งหมด OBs + FBs + FCs + DBs รวมกันต้องเข้ากับ 32KB

วิศวกรที่มีประสบการณ์ใน S7-300 รู้จักการจัดการงบประมาณความจํา ✅ เมนู STEP 7 Online ให้การใช้งานความจําทํางานในเวลาจริงและเป้าหมายขนาดโปรแกรมควรถูกกําหนดในช่วงต้นของโครงการ เพื่อหลีกเลี่ยงการค้นพบขั้นต่ํา 32KB ในช่วงปลายของการพัฒนา.

FAQ

Q1: CPU 312 ไม่มีอินเตอร์เฟซ DP PROFIBUS. มันสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์สนาม PROFIBUS ได้อย่างไรถ้าการใช้งานต้องการมัน?

แนวทางมาตรฐานสําหรับการเพิ่มความสามารถหลักของ PROFIBUS DP ให้กับระบบ CPU 312 คือการติดตั้งโมดูลโปรเซสเซอร์การสื่อสาร CP 342-5 (6GK7342-5DA02-0XE0) ในราค S7-300.

CP 342-5 ให้บริการโครงการครบครัน PROFIBUS DP ผู้นําอินเตอร์เฟซและทํางานเป็นอิสระจาก CPU 312 ของ MPI ท่าทางCP 342-5 แลกเปลี่ยนข้อมูลกับ CPU ผ่าน Backplane S7-300, และโปรแกรมใช้การเรียกฟังก์ชัน (FC1 DP_SEND และ FC2 DP_RECV จากห้องสมุดฟังก์ชัน CP 342-5) เพื่อโอนข้อมูลระหว่างบล็อกข้อมูลของ CPU 312 และภาพ I/O PROFIBUS ของ CP 342-5.

การเข้าถึงนี้ใช้สล็อต 8 โมดูลที่คุ้มค่าของ 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 systemแนวทาง CP 342-5 เหมาะสําหรับการติดตั้ง CPU 312 ที่มีอยู่ที่ต้องการเพิ่มความสามารถ PROFIBUS แต่การเปลี่ยน CPU ทั้งหมดไม่ถูกต้อง

Q2: CPU 312 สามารถประมวลผลจุด I/O อานาล็อกและดิจิตอลในสถานีเดียวได้มากที่สุดเท่าใด และนี่จํากัดด้วยความจําทํางานหรือด้วยฮาร์ดแวร์?

ขั้นต่ําของฮาร์ดแวร์เข้มงวดกว่าขั้นต่ําของความจําสําหรับ CPU 312

ขนาดของภาพกระบวนการ 128 ไบท์สําหรับอินไพท์และ 128 ไบท์สําหรับออพต์024 การออกแบบดิจิตอล (Q 0).0 ถึง Q 127.7) หรือการผสมผสานที่เท่าเทียมกันของการติดต่อแบบอานาล็อกและดิจิตอล ภายในช่วงไซต์เดียวกัน

ขีดจํากัดของฮาร์ดแวร์คือจํานวนสล็อตโมดูล: 8 สล็อตในราคกลาง + 8 สล็อตในราคขยายเดียวที่อนุญาต = 16 ตําแหน่งโมดูลทั้งหมดโมดูล 16 ให้ 32 ไบท์ของ I / O ดิจิตอล ภายในขั้นต่ําภาพกระบวนการ.

ด้วยโมดูลแบบแอนาล็อก 8 ช่องที่มีขนาด 16 ไบท์แต่ละตัว (8 ช่อง × 2 ไบท์ต่อคําแอนาล็อก) โมดูลแบบแอนาล็อก 16 ช่องจะใช้ 256 ไบท์ มากกว่าขั้นต่ําของภาพกระบวนการการติดตั้งแบบผสมผสานของโมดูลดิจิตอลและแอนาล็อกในสถานี 16 สล็อตไม่มีความยากลําบากในการเข้ากับขอบเขตของภาพกระบวนการ 128 ไบท์.

ความจําการทํางาน 32KB จํากัดความซับซ้อนของโปรแกรม แต่หายาก I / O การแก้ไขสําหรับขนาดของการติดตั้งที่ CPU 312 เป้าหมาย

คําถามที่ 3: เกิดอะไรขึ้นกับข้อมูลที่เก็บเก็บของในบล็อกข้อมูลเมื่อ CPU 312 เสียพลังงาน และบทบาทของ Micro Memory Card ในการเก็บข้อมูลคืออะไร?

ในสถาปัตยกรรมความจําของ CPU 312, RAM การทํางาน (32KB) คือความจําการดําเนินการที่ใช้งานมันสูญเสียเนื้อหาของมันเมื่อการตัดพลังงาน.

การ์ดความทรงจําไมโครเป็นความทรงจํา Flash ที่ไม่ลุกลุก และเก็บเพียงสําเนาความทรงจําของโปรแกรมเนื้อหาของบล็อกข้อมูล ̇ แม้ว่าจะถูกระบุว่าเก็บไว้ในคุณสมบัติของบล็อกข้อมูลของ STEP 7 ̇ จะไม่ได้ถูกบันทึกโดยอัตโนมัติใน MMC ในระหว่างการทํางาน.

ข้อมูลที่เก็บไว้ใน CPU 312 จะถูกอนุรักษ์ผ่านการหยุดไฟฟ้าสั้น ๆ โดยวงจรที่สนับสนุนโดยตัวประกอบใน CPU (ตัวประกอบภายในเดียวกันที่รักษาเวลาของ CPU ระหว่างการสูญเสียพลังงาน)แต่ตัวประกอบนี้สามารถเก็บข้อมูลได้เพียงระยะเวลาที่จํากัด (มักจะใช้เวลาหลายชั่วโมงในอุณหภูมิห้อง).

หาก CPU ติดไฟออกนานพอสําหรับตัวประกอบความจืดที่จะปล่อย, ข้อมูลที่เก็บไว้จะสูญเสีย. สําหรับการใช้งานที่ข้อมูลต้องรอดการขาดไฟฟ้าต่อระยะยาวรวมสะสม โปรแกรมควรเขียนค่าเหล่านี้เป็นระยะเวลาไปยังบล็อกข้อมูลที่ไม่เก็บรักษา และสําเนาบล็อกข้อมูลทั้งหมดไปยัง MMC โดยใช้ SFC 84 (WRIT_DBL), เขียนบล็อคข้อมูลเพื่อบรรจุความทรงจํา)

เมื่อเริ่มต้น, OB100 อ่านบล็อกข้อมูลจาก MMC โดยใช้ SFC 82 (CREA_DBL หรือคล้ายกัน)ขั้นตอนการเขียน/อ่าน MMC แบบชัดเจนนี้ให้ความสะอาดที่ไม่ลุกลุกจริง ในราคาของการเริ่มต้น / ปิดการทํางานที่ยาวนานเล็กน้อย.

Q4: CPU 312 สามารถเขียนโปรแกรมได้ด้วย TIA Portal หรือต้องใช้ STEP 7 V5.x?

โดยหลัก ๆ STEP 7 V5.5 SP1 หรือหลัง (Classic STEP 7, ไม่ใช่ TIA Portal) เป็นสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมพื้นบ้านสําหรับ CPU 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, และ CPU 312 เก่ากว่า (เฉพาะอย่างยิ่งรุ่นฮาร์ดแวร์ 1AE14) อาจไม่ได้รับการสนับสนุนอย่างเต็มที่

บางวิศวกรได้ใช้ TIA Portal กับการสนับสนุนอุปกรณ์เก่า S7-300 ผ่านไฟล์ HSP (Hardware Support Package) ที่มีใน Siemens Industry Online Supportแต่วิธีการนี้ควรตรวจสอบกับ TIA Portal เวอร์ชั่นเฉพาะเจาะจงและ CPU 312 เวอร์ชั่นฟอร์มแวร์ ก่อนที่จะยึดถือมันสําหรับโครงการการผลิต.

สําหรับโครงการใหม่ที่ TIA Portal เป็นสิ่งแวดล้อมวิศวกรรมที่จําเป็นSiemens แนะนําให้เลือก CPU S7-300 จากช่วงที่สนับสนุนโดยชัดเจนใน TIA Portal (เช่น CPU 315-2 PN / DP หรือ CPU 317-2 DP ในรุ่นฟอร์มแวร์หลัง) หรือการย้ายไปยังแพลตฟอร์ม S7-1500ซึ่งเป็นเป้าหมายหลักของ TIA Portal

Q5: เส้นทางการย้ายที่แนะนําจาก CPU 312 ไปยังแพลตฟอร์ม Siemens ปัจจุบันคืออะไร และการย้ายที่ซับซ้อนแค่ไหน?

แนะนําอย่างเป็นทางการของซีเมนส์สําหรับการย้ายจาก S7-300 เป็นระบบ SIMATIC S7-1500 สําหรับโปรไฟล์การใช้งานทั่วไปของ CPU 312การติดตั้งเรคเดียว ✅ CPU S7-1500 1511-1 PN เป็นตัวแทนการทํางานประมาณ: มันให้ความจําการทํางานมากขึ้นอย่างมาก (150KB), PROFINET IO ที่บูรณาการ, การประมวลผลที่รวดเร็วกว่า (48ns ไบนารี) และ TIA Portal engineering

ความพยายามในการอพยพไม่ใช่เรื่องเล็กน้อยโปรแกรม STEP 7 ต้องปรับโครงสร้างใหม่และเขียนใหม่สําหรับ TIA Portal (ไม่มีการแปลงรหัสอัตโนมัติ), แม้ว่าชุดคําสั่งจะเข้ากันได้มากในระดับภาษา)

I/O ของฮาร์ดแวร์ต้องถูกออกแบบใหม่ (โมดูล S7-300 ไม่เข้ากันได้กับ S7-1500) และ HMI ที่เชื่อมต่อ MPI ต้องถูกเปลี่ยนหรืออัพเดทให้มีความเชื่อมต่อ PROFINET หรือ Ethernet

สําหรับสถานที่ที่ไม่สามารถออมรับการลงทุนด้านวิศวกรรมของการอพยพเต็ม ระบบ CPU 312 ที่มีอยู่บน STEP 7 V5x กับอะไหล่ เป็นกลยุทธ์ที่ยาวนานที่สามารถดําเนินการได้ ✓ ซีเมนส์มุ่งมั่นให้มีอะไหล่ให้บริการ 10 ปีหลังการหยุดผลิต (ถึงประมาณปี 2033), และฐานที่ติดตั้งของระบบ S7-300 ใหญ่พอที่จะดําเนินการตลาดรองสําหรับอุปกรณ์และความเชี่ยวชาญสนับสนุน