หน่วยกลาง 6ES7 414-4HJ04--0AB0 6ES7414-4HJ04--0AB0 6ES7414-4HJO4--OABO

Siemens 6ES7414-4HJ04-0AB0 | SIMATIC S7-400H CPU 414H — หน่วยประมวลผลกลางแบบ Redundant, หน่วยความจำ 1.4MB, 4 อินเทอร์เฟซ (1 MPI/DP + 1 DP + 2 Sync), 4.5W, 219×50×290 มม., 1.07 กก.

ภาพรวม

Siemens 6ES7414-4HJ04-0AB0 คือ CPU 414H — หนึ่งในหน่วยประมวลผลกลางในตระกูลคอนโทรลเลอร์ SIMATIC S7-400H ที่มีความพร้อมใช้งานสูง เช่นเดียวกับ CPU ซีรีส์ H ทั้งหมด 414H ถูกออกแบบมาให้ใช้งานเป็นคู่: CPU ที่เหมือนกันสองตัวติดตั้งในแร็คแยกกันสองตัว เชื่อมต่อผ่านสายซิงโครไนซ์ใยแก้วนำแสงผ่านอินเทอร์เฟซซิงค์ และรันโปรแกรมเดียวกันพร้อมกันในรูปแบบ Redundant แบบ Hot-Standby

เมื่อ CPU ตัวหนึ่งล้มเหลว คู่ของมันจะเข้ามารับช่วงต่อทันที — ภายในรอบการสแกนเดียว — โดยไม่มีการหยุดชะงักของกระบวนการที่ควบคุม

6ES7414-4HJ04-0AB0 อยู่ในจุดเริ่มต้นของช่วงหน่วยความจำ 414H โดยมีหน่วยความจำรวม 1.4MB แบ่งเท่าๆ กันระหว่างโปรแกรมและข้อมูล

เมื่อเทียบกับรุ่นที่ตามมาในตระกูลเดียวกัน (6ES7414-4HM14-0AB0 ซึ่งเพิ่มหน่วยความจำเป็นสองเท่าเป็น 2.8MB) รุ่น 4HJ04 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโปรแกรมควบคุมกระบวนการที่มีความซับซ้อนปานกลาง — โปรแกรมที่มีการจัดการลูป PID และการประมวลผลสัญญาณเตือนที่สำคัญ แต่ไม่ต้องการโครงสร้างโปรแกรมและข้อมูลขนาดใหญ่มากสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติกระบวนการต่อเนื่องที่ใหญ่ที่สุด

การสูญเสียพลังงาน 4.5W และน้ำหนัก 1.07 กก. สะท้อนถึงโมดูลที่มีขนาดกะทัดรัดและออกแบบมาอย่างมีประสิทธิภาพ — ตัวเลขเหล่านี้มีความสำคัญในการติดตั้ง S7-400 แบบหลายแร็ค ซึ่งโมดูลจำนวนมากใช้ตู้ร่วมกันและการจัดการความร้อนเป็นข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรมที่แท้จริง

ที่ 4.5W การมีส่วนร่วมทางความร้อนของ CPU 414H นั้นไม่มากนัก แม้ในแร็คที่โหลดเต็ม

ข้อมูลจำเพาะหลัก

414H ในช่วง CPU S7-400H

แพลตฟอร์ม S7-400H มี H-CPU หลายรุ่น โดยแต่ละรุ่นจะเพิ่มความจุหน่วยความจำเพื่อรองรับขนาดของโปรแกรมระบบอัตโนมัติ CPU 412H (6ES7412-3HJ14-0AB0) เริ่มต้นที่ 768KB รวม — เหมาะสำหรับหน่วยประมวลผลขนาดเล็ก

CPU 414H ที่ 1.4MB (ส่วนนี้) จัดการโปรแกรมที่มีขนาดและความซับซ้อนปานกลาง CPU 414H ที่ 2.8MB (6ES7414-4HM14-0AB0) ขยายไปยังโปรแกรมควบคุมกระบวนการต่อเนื่องที่ใหญ่ขึ้น ที่ด้านบนสุด รุ่น CPU 417H มีหน่วยความจำสูงสุด 20MB สำหรับโปรแกรมระบบอัตโนมัติทั่วทั้งโรงงานที่ซับซ้อนที่สุด

การแบ่งหน่วยความจำ 1.4MB ของ 4HJ04 — ข้อมูล 700KB และโปรแกรม 700KB — สะท้อนถึงปรัชญาการออกแบบที่สมดุล โปรแกรมควบคุมกระบวนการมักจะสร้างโครงสร้างข้อมูลที่ใหญ่กว่าโปรแกรมควบคุมเครื่องจักรที่เทียบเท่ากัน เนื่องจากมีการใช้ Process Data Objects (PDOs), ตารางสัญญาณเตือน และบัฟเฟอร์บันทึกประวัติอย่างกว้างขวาง

การแบ่ง 700KB/700KB ที่เท่ากันนี้ยอมรับสิ่งนี้ โดยให้หน่วยความจำข้อมูลที่เพียงพอควบคู่ไปกับหน่วยความจำโปรแกรม

สำหรับช่วงการใช้งานที่ 414H มุ่งเป้า — การควบคุมหน่วยประมวลผล เช่น คอลัมน์กลั่น, ส่วนเครื่องปฏิกรณ์, หรือขั้นตอนการบำบัดน้ำ — หน่วยความจำโปรแกรม 700KB สามารถรองรับลูปควบคุมหลายร้อยลูป, ลอจิกสัญญาณเตือนที่เกี่ยวข้อง, และการจัดการการสื่อสารกับชั้น SCADA

อินเทอร์เฟซ PROFIBUS DP สองตัว — ความยืดหยุ่นของเครือข่าย

อินเทอร์เฟซ PROFIBUS DP สองตัวบน CPU 414H ช่วยให้สามารถจัดการเครือข่ายอุปกรณ์ภาคสนามที่แยกจากกันได้อย่างอิสระ:

อินเทอร์เฟซ MPI/DP แบบรวม: สามารถกำหนดค่าเป็น MPI (สำหรับการเชื่อมต่อเทอร์มินัลการเขียนโปรแกรมและ HMI) หรือ PROFIBUS DP master เมื่อกำหนดค่าเป็น DP master อินเทอร์เฟซนี้จะจัดการกลุ่มอุปกรณ์ภาคสนาม PROFIBUS หนึ่งกลุ่ม — ตัวอย่างเช่น เครือข่าย PROFIBUS ที่อุทิศให้กับไดรฟ์, ปั๊มปรับความเร็ว, และสตาร์ทเตอร์มอเตอร์

อินเทอร์เฟซ DP เฉพาะ: ทำงานเป็น PROFIBUS DP master เสมอ

อินเทอร์เฟซนี้จัดการเครือข่าย PROFIBUS ที่สองที่แยกจากกัน — ตัวอย่างเช่น เครือข่ายที่อุทิศให้กับเครื่องมือวัด (เซ็นเซอร์แรงดัน, การไหล, อุณหภูมิ) แยกจากเครือข่ายไดรฟ์

การแยกไดรฟ์และเครื่องมือวัดออกเป็นส่วน PROFIBUS ที่แยกจากกันเป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไปในการออกแบบระบบอัตโนมัติกระบวนการ

โมดูลไดรฟ์สร้างปริมาณการรับส่งข้อมูลบัสจำนวนมาก (การอัปเดตข้อมูลความเร็วและแรงบิดบ่อยครั้ง) และสามารถใช้แบนด์วิดท์ PROFIBUS ซึ่งทำให้ความเร็วในการอัปเดตสำหรับเครื่องมือวัดช้าลง

ส่วนที่แยกจากกัน แต่ละส่วนบนอินเทอร์เฟซ DP master ของตัวเอง จะแยกโปรไฟล์การรับส่งข้อมูลเหล่านี้และรับรองว่าเครือข่ายทั้งสองประเภทจะบรรลุอัตราการอัปเดตที่ต้องการได้อย่างอิสระ

การซิงโครไนซ์และการทำงานแบบ Hot-Standby Redundancy

อินเทอร์เฟซโมดูลซิงค์สองตัวรับซับโมดูลซิงโครไนซ์ใยแก้วนำแสง IF 960 ที่สามารถเสียบได้ ซับโมดูลเหล่านี้เชื่อมต่อกับซับโมดูลที่สอดคล้องกันในแร็ค CPU คู่ผ่านสายใยแก้วนำแสง สร้างลิงก์ซิงโครไนซ์สองลิงก์ที่แยกจากกันและแยกด้วยไฟฟ้าสถิตระหว่างแร็ค CPU ทั้งสอง

แร็ค CPU ทั้งสองรันโปรแกรมเดียวกันพร้อมกัน โดยซิงโครไนซ์ข้อมูลของตนในทุกรอบการสแกนผ่านลิงก์ซิงค์

หาก CPU ที่ทำงานอยู่ตรวจพบข้อผิดพลาดฮาร์ดแวร์ มันจะส่งสัญญาณให้ CPU สแตนด์บายเข้ามารับช่วงต่อทันที — CPU สแตนด์บายมีข้อมูลปัจจุบันทั้งหมดและดำเนินการต่อโดยไม่ต้องรีสตาร์ท

จากมุมมองของอุปกรณ์ภาคสนาม รอบ PROFIBUS ยังคงดำเนินต่อไปโดยไม่หยุดชะงัก

ลิงก์ซิงค์สองลิงก์เป็นสิ่งจำเป็น: หากลิงก์ซิงค์หนึ่งล้มเหลว ระบบจะยังคงทำงานต่อไป แต่ด้วย Redundancy ที่ลดลง — ลิงก์หนึ่งยังคงการซิงโครไนซ์ ในขณะที่การแจ้งเตือนข้อผิดพลาดจะแจ้งให้ฝ่ายบำรุงรักษาดำเนินการเพื่อกู้คืนลิงก์ที่สองก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์ที่สำคัญต่อกระบวนการใดๆ

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: CPU 414H เปรียบเทียบกับ 412H อย่างไร และจะเลือกระหว่างกันได้อย่างไร?

CPU 412H มีหน่วยความจำรวม 768KB พร้อมอินเทอร์เฟซ MPI/DP หนึ่งตัวและอินเทอร์เฟซซิงค์สองตัว — ไม่มีพอร์ต DP ที่สองโดยเฉพาะ CPU 414H มีหน่วยความจำ 1.4MB และเพิ่มอินเทอร์เฟซ PROFIBUS DP master ที่สองโดยเฉพาะ

เลือก 412H เมื่อโปรแกรมควบคุมกระบวนการมีขนาดกะทัดรัดและเครือข่าย PROFIBUS เดียวก็เพียงพอ

เลือก 414H เมื่อโปรแกรมต้องการมากกว่า ~640KB (โดยเหลือพื้นที่สำรอง) หรือเมื่อต้องการเครือข่าย PROFIBUS DP ที่แยกจากกันสองเครือข่ายสำหรับอุปกรณ์ภาคสนามจำนวนมาก

คำถามที่ 2: CPU 414H สามารถทำงานในโหมด S7-400 มาตรฐาน (ไม่ใช่ H) ได้หรือไม่ หากติดตั้งเพียงตัวเดียว?

ได้ เมื่อติดตั้ง CPU 414H เพียงตัวเดียว หรือเมื่อไม่มีลิงก์ซิงค์ระหว่าง CPU สองตัว CPU จะทำงานในโหมด "การทำงานเดี่ยว" — มันจะรันโปรแกรมผู้ใช้และควบคุมเครือข่าย PROFIBUS ตามปกติ โดยไม่มีฟังก์ชัน Redundancy

CPU จะสร้างการแจ้งเตือนการวินิจฉัยที่ระบุว่าไม่สามารถใช้ Redundancy ได้เต็มที่

ฟังก์ชันการควบคุมกระบวนการทั้งหมดทำงานตามปกติ; มีเพียงการป้องกันการสลับการทำงานอัตโนมัติเท่านั้นที่จะหายไปจนกว่าจะกู้คืน CPU ตัวที่สองและลิงก์ซิงค์

คำถามที่ 3: STEP 7 เป็นสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมเพียงอย่างเดียวหรือไม่ และ TIA Portal ได้รับการสนับสนุนหรือไม่?

CPU 414H ถูกเขียนโปรแกรมด้วย Siemens STEP 7 Professional V5.4 SP4 หรือใหม่กว่า — สภาพแวดล้อม STEP 7 แบบคลาสสิก

TIA Portal ไม่รองรับ CPU ตระกูล S7-400H สำหรับการเขียนโปรแกรม โปรเจกต์ STEP 7 ที่มีอยู่สำหรับระบบ S7-400H จะต้องอยู่ในสภาพแวดล้อม STEP 7 สำหรับการพัฒนาและการบำรุงรักษา

สำหรับโปรเจกต์ PLC ที่มีความพร้อมใช้งานสูงใหม่ Siemens นำเสนอ S7-1500H เป็นแพลตฟอร์มทดแทนรุ่นปัจจุบันที่รองรับ TIA Portal

คำถามที่ 4: การเปลี่ยน 6ES7414-4HJ04-0AB0 ในระบบ H ที่กำลังทำงาน — ต้องทำตามขั้นตอนใด?

S7-400H รองรับการเปลี่ยน CPU แบบออนไลน์ในขณะที่ CPU คู่ของมันยังคงทำงานอยู่

ขั้นตอนการเปลี่ยน: ปิดไฟแร็คที่มี CPU ที่ล้มเหลว, เปลี่ยนโมดูล CPU ทางกายภาพ, เปิดไฟแร็คอีกครั้ง — CPU ที่เปลี่ยนจะซิงโครไนซ์กับ CPU คู่ที่ยังคงทำงานอยู่ผ่านลิงก์ซิงค์ และกลับเข้าสู่สถานะ Hot-Standby โดยอัตโนมัติ

ไม่จำเป็นต้องดาวน์โหลดโปรแกรม (โปรแกรมอยู่ในหน่วยความจำของ CPU ที่กำลังทำงานและจะถูกคัดลอกไปยังตัวที่เปลี่ยนระหว่างการซิงโครไนซ์ใหม่)

แนะนำให้จับคู่เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ของ CPU ที่เปลี่ยนกับ CPU คู่ที่กำลังทำงานอยู่เพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้

คำถามที่ 5: เส้นทางการย้ายจาก CPU 414H ไปยังแพลตฟอร์ม Siemens ปัจจุบันคืออะไร?

Siemens แนะนำ SIMATIC S7-1500H เป็นแพลตฟอร์มรุ่นถัดไป CPU S7-1500H (1513H-1 PN, 1517H-3 PN) ให้การทำงาน Redundancy ที่มีความพร้อมใช้งานสูงเทียบเท่าหรือเหนือกว่า ด้วยเครือข่ายอุปกรณ์ภาคสนามที่ใช้ PROFINET, วิศวกรรม TIA Portal และหน่วยความจำที่ใหญ่ขึ้นอย่างมาก

การย้ายระบบเกี่ยวข้องกับการออกแบบฮาร์ดแวร์ใหม่ (โมดูล S7-1500 ไม่เข้ากันกับแร็ค S7-400), การแปลงโปรแกรมจาก STEP 7 เป็น TIA Portal (ไม่มีการแปลงโค้ดอัตโนมัติ — จำเป็นต้องมีการออกแบบใหม่ด้วยตนเอง), และการเปลี่ยนเครือข่ายจาก PROFIBUS เป็น PROFINET IO สำหรับอุปกรณ์ภาคสนาม

นี่เป็นโครงการลงทุน ซึ่งโดยทั่วไปจะดำเนินการในช่วงที่โรงงานปิดตามแผน และ Siemens มีเครื่องมือย้ายระบบและบริการด้านวิศวกรรมเพื่อสนับสนุนการเปลี่ยนผ่าน