โมดูลอินเทอร์เฟซ 6ES7151-3AA23-0AB0 6ES7 151-3AA23-0AB0 6ES7151-3AA23-OABO

 Siemens 6ES7151-3AA23-0AB0 | SIMATIC ET 200S IM 151-3 PN ST — โมดูลอินเทอร์เฟซ PROFINET, 100 Mbit/s, 2×RJ45, IRT 250µs, Shared Device, Media Redundancy, 63 โมดูล

ภาพรวม

Siemens 6ES7151-3AA23-0AB0 คือ IM 151-3 PN ST — โมดูลอินเทอร์เฟซ PROFINET IO ที่เปลี่ยนสถานี I/O แบบกระจาย ET 200S ให้เป็นอุปกรณ์ PROFINET IO

ในสถาปัตยกรรม ET 200S โมดูลอินเทอร์เฟซคือเกตเวย์เครือข่ายของสถานี: มันเก็บชื่ออุปกรณ์และที่อยู่ IP ที่กำหนดโดยตัวควบคุม PROFINET IO ในระหว่างการติดตั้งใช้งาน จัดการการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบวนซ้ำระหว่างตัวควบคุมและโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อทั้งหมด และแปลงเฟรมข้อมูล PROFINET เป็นรูปแบบบัสแบ็คเพลน ET 200S ที่โมดูล I/O ของสถานีอ่านและเขียน

การระบุ "ST" (Standard) แยกความแตกต่างของโมดูลนี้จากรุ่น "HF" (High Feature) เวอร์ชัน ST รองรับการสื่อสาร PROFINET พร้อมความสามารถ IRT — Isochronous Real-Time ซึ่งช่วยให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบกำหนดเวลาได้โดยไม่มีการกระตุกที่เวลาอัปเดตสั้นถึง 250µs

สิ่งนี้ทำให้ IM 151-3 PN ST อยู่ในกลุ่มการควบคุมการเคลื่อนไหวและการใช้งานเครื่องจักรความเร็วสูงที่รอบการอัปเดต PROFINET IO ต้องซิงโครไนซ์อย่างใกล้ชิดกับรอบกลไกของเครื่องจักร

สวิตช์ 2 พอร์ตในตัวคือสิ่งที่ทำให้โทโพโลยีแบบสาย PROFINET สามารถใช้งานได้จริงในสนาม

แทนที่จะเดินสายเคเบิลแยกต่างหากจากสวิตช์แผงไปยังสถานี ET 200S แต่ละสถานี สายเคเบิลเครือข่ายจะเชื่อมต่อแบบลูกโซ่จากพอร์ต RJ45 ของสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง — สวิตช์ภายใน IM 151-3 PN ST จะส่งต่อการรับส่งข้อมูลเครือข่ายจากต้นน้ำไปยังปลายน้ำโดยไม่จำเป็นต้องใช้สวิตช์ภายนอกที่แต่ละสถานี 

สายการผลิตยี่สิบสถานีสามารถทำงานบนเส้นทางสายเคเบิล PROFINET เดียว โดยแต่ละสถานีเชื่อมต่อกับสถานีถัดไป

ข้อมูลจำเพาะหลัก

IRT — การสื่อสารแบบ Isochronous Real-Time

PROFINET มีระดับการสื่อสารสามระดับ: TCP/IP มาตรฐาน, RT (Real-Time) และ IRT (Isochronous Real-Time)

IM 151-3 PN ST รองรับ IRT — ระดับสูงสุด สงวนไว้สำหรับการใช้งานที่รอบการอัปเดต I/O ต้องซิงโครไนซ์อย่างแม่นยำกับเหตุการณ์ภายนอก (โดยทั่วไปคือรอบการประมาณค่าของตัวควบคุมการเคลื่อนไหว หรือเวลาของรอบกลไกของเครื่องจักร)

ในการทำงาน IRT แบนด์วิดท์ที่สงวนไว้ภายในรอบการส่ง PROFINET จะถูกจัดสรรให้กับข้อมูล IRT โดยเฉพาะ

แบนด์วิดท์ที่สงวนไว้นี้ได้รับการป้องกันจากการรบกวนจากการรับส่งข้อมูลเครือข่ายอื่น ๆ — แม้แต่การสื่อสารพื้นหลังที่หนักหน่วงก็ไม่สามารถหน่วงเวลาหรือขัดขวางการถ่ายโอนข้อมูล IRT ได้ 

ผลลัพธ์คือเวลาอัปเดตที่รับประกันและกำหนดเวลาได้ โดยมีการกระตุกเป็นไมโครวินาทีแทนที่จะเป็นมิลลิวินาที ซึ่งเป็นข้อกำหนดสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวที่ใช้ PROFINET, ไดรฟ์หลายแกนที่ประสานงานกัน และระบบตรวจสอบความเร็วสูง

เวลาอัปเดตขั้นต่ำ 250µs ของ IM 151-3 PN ST แสดงถึงรอบ IRT ที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ด้วยโมดูลนี้

เวลาอัปเดตที่เร็วขึ้นต้องใช้รุ่น HF (High Feature)

Shared Device — สถานี ET 200S หนึ่งสถานี, ตัวควบคุมสองตัว

Shared Device เป็นคุณสมบัติ PROFINET ที่อนุญาตให้สถานี IM 151-3 PN ST หนึ่งสถานีถูกเข้าถึงโดยตัวควบคุม PROFINET IO สองตัวแยกกันพร้อมกัน

ตัวควบคุมแต่ละตัวจะได้รับชุดย่อยของโมดูลของสถานีของตนเอง — ตัวอย่างเช่น ตัวควบคุม A อ่านและเขียนไปยังโมดูล 1–4, ตัวควบคุม B อ่านและเขียนไปยังโมดูล 5–8 ตัวควบคุมแต่ละตัวจะเห็นเฉพาะชุดย่อยของตนเอง และ IM 151-3 PN ST จะจัดการการแบ่งพาร์ติชันข้อมูลอย่างโปร่งใส

ความสามารถนี้ใช้ในสถาปัตยกรรมเครื่องจักรที่ตัวควบคุมความปลอดภัยและตัวควบคุมมาตรฐานใช้ฮาร์ดแวร์ I/O แบบกระจายเดียวกัน — ตัวควบคุมความปลอดภัยเข้าถึงโมดูล I/O ที่ปลอดภัย และตัวควบคุมมาตรฐานเข้าถึงโมดูล I/O มาตรฐาน ทั้งหมดภายในสถานี ET 200S เดียวกัน

ช่วยลดความจำเป็นในการใช้สถานี ET 200S แยกต่างหากสำหรับ I/O ความปลอดภัย ประหยัดค่าใช้จ่ายฮาร์ดแวร์และพื้นที่แผง

หมายเหตุ: Shared Device ไม่พร้อมใช้งานร่วมกับตัวเลือก "high flexibility" ของ IRT

Media Redundancy — การป้องกันโทโพโลยีแบบวงแหวน

IM 151-3 PN ST รองรับ PROFINET Media Redundancy Protocol (MRP) ซึ่งช่วยให้สถานี ET 200S สามารถเข้าร่วมเครือข่าย PROFINET แบบโทโพโลยีวงแหวน ในการกำหนดค่าแบบวงแหวน สายเคเบิลเครือข่ายจะสร้างวงจรปิดผ่านอุปกรณ์ทั้งหมด โดยมี Media Redundancy Manager เฉพาะ (โดยทั่วไปคือ S7-300 หรือ S7-400 CPU) ตรวจสอบความสมบูรณ์ของวงแหวน

หากส่วนของสายเคเบิลขาด MRP จะกำหนดค่าวงแหวนใหม่เพื่อส่งการรับส่งข้อมูลผ่านเส้นทางสำรองภายในเวลาสลับมาตรฐาน 200 มิลลิวินาที ซึ่งจะช่วยขจัดจุดที่ล้มเหลวเพียงจุดเดียวที่โทโพโลยีแบบสายแสดงถึง

สำหรับสภาพแวดล้อมการผลิตที่ความเสียหายของสายเคเบิลเครือข่ายเป็นความเสี่ยงที่สมจริง — สภาพแวดล้อมโรงงานเครื่องจักรที่มีรถยก, รางสายเคเบิลที่สั่นสะเทือน, หรือการติดตั้งภายนอกอาคารที่สัมผัสกับสภาพอากาศ — การสำรองข้อมูลสื่อผ่านโทโพโลยีวงแหวนช่วยลดโอกาสที่ความล้มเหลวของเครือข่ายจะทำให้เครื่องจักรหยุดทำงานได้อย่างมาก

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: ความแตกต่างระหว่าง IM 151-3 PN ST และ IM 151-3 PN HF คืออะไร?

เวอร์ชัน ST (Standard) รองรับ IRT ด้วยเวลาอัปเดตขั้นต่ำ 250µs เวอร์ชัน HF (High Feature) ลดรอบ IRT ขั้นต่ำลงเหลือ 125µs และรองรับคุณสมบัติเพิ่มเติม รวมถึงโปรไฟล์การสื่อสารที่ปลอดภัย PROFIsafe สำหรับการรวมโมดูล F โดยตรง

หากแอปพลิเคชันไม่ต้องการรอบ IRT ต่ำกว่า 250µs หรือการสนับสนุน PROFIsafe โดยตรงผ่านโมดูลอินเทอร์เฟซ ST เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องและคุ้มค่ากว่า

คำถามที่ 2: IM 151-3 PN ST สามารถแทนที่ IM 151-1 PROFIBUS รุ่นเก่าในสถานี ET 200S ที่มีอยู่ได้หรือไม่?

ฮาร์ดแวร์สถานี ET 200S ทางกายภาพ (โมดูลเทอร์มินัล, โมดูลอิเล็กทรอนิกส์) เข้ากันได้กับทั้งโมดูลอินเทอร์เฟซ PN และ DP

การแทนที่ IM 151-1 (PROFIBUS) ด้วย IM 151-3 (PROFINET) ต้องใช้: การกำหนดค่าการเชื่อมต่อเครือข่ายของสถานีใหม่จาก PROFIBUS เป็น PROFINET ในการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ของตัวควบคุม, การกำหนดชื่ออุปกรณ์ PROFINET ให้กับ IM ใหม่, และการตรวจสอบว่าโปรเจกต์ของตัวควบคุม PROFINET มีสถานี ET 200S อยู่ในการกำหนดค่าเครือข่าย PROFINET 

โมดูลอิเล็กทรอนิกส์และการเดินสายภาคสนามยังคงเหมือนเดิม

คำถามที่ 3: ชื่ออุปกรณ์ถูกกำหนดให้กับ IM 151-3 PN ST อย่างไร?

ตัวควบคุม PROFINET IO กำหนดชื่ออุปกรณ์ในระหว่างการติดตั้งใช้งาน — ไม่ว่าจะโดยอัตโนมัติโดยใช้การตรวจจับโทโพโลยีของ Siemens (ผ่านข้อมูล LLDP) หรือด้วยตนเองผ่านฟังก์ชัน "Assign device name" ของ STEP 7 / TIA Portal

เมื่อกำหนดแล้ว ชื่อจะถูกจัดเก็บทั้งในโปรเจกต์ของตัวควบคุมและบน IM 151-3 PN ST เอง (สำรองข้อมูลบน SIMATIC Micro Memory Card หากมี)

คุณสมบัติ Prioritized Startup ช่วยให้สถานีสามารถสร้างการสื่อสารได้เร็วขึ้นหลังจากรีบูตโดยการคงชื่ออุปกรณ์ไว้โดยไม่ต้องทำการค้นหาใหม่ทั้งหมด

คำถามที่ 4: สถานีรองรับ 63 โมดูล. งบประมาณกระแสไฟของบัสแบ็คเพลนของ ET 200S จำกัดสิ่งนี้หรือไม่?

ใช่. งบประมาณพลังงานของสถานี ET 200S กำหนดโดยโมดูลพลังงานที่ติดตั้ง (ประเภท PM-E, PM-D) และโมดูลอิเล็กทรอนิกส์แต่ละตัวจะดึงกระแสไฟฟ้าจากบัสแบ็คเพลนที่แรงดันไฟฟ้าจ่ายที่กำหนด

จำนวนโมดูลที่สามารถติดตั้งได้จริงถูกจำกัดโดย: (a) กระแสแบ็คเพลนทั้งหมดที่มีจากโมดูลพลังงานที่ติดตั้ง, (b) ความกว้างสถานีสูงสุด 2 ม., และ (c) สูงสุด 63 โมดูล

การกำหนดค่าจริงมักจะไม่ถึง 63 โมดูลก่อนที่งบประมาณกระแสแบ็คเพลนหรือขีดจำกัดความกว้างสถานีจะถึงก่อน การออกแบบสถานีควรรวมการคำนวณงบประมาณกระแสแบ็คเพลนเทียบกับอัตรากระแสของโมดูลที่ติดตั้งทั้งหมด

คำถามที่ 5: IM 151-3 PN ST รองรับการสลับโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ ET 200S แบบ hot-swap ระหว่างการทำงานหรือไม่?

ใช่. หนึ่งในคุณสมบัติการออกแบบหลักของระบบ ET 200S คือความสามารถในการถอดและใส่โมดูลอิเล็กทรอนิกส์ในขณะที่สถานีกำลังเปิดเครื่องและสื่อสาร — สิ่งนี้เปิดใช้งานโดยสถาปัตยกรรมสองส่วนของโมดูลเทอร์มินัล (ที่ยังคงอยู่) และโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ (ที่สามารถสลับได้)

IM 151-3 PN ST สร้างการขัดจังหวะการใส่/ถอดโมดูลเพื่อแจ้งเตือนตัวควบคุม PROFINET IO เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงโมดูลเกิดขึ้น

โปรแกรมผู้ใช้ของตัวควบคุมสามารถตอบสนองต่อการขัดจังหวะเหล่านี้เพื่อใช้การตอบสนองที่ควบคุมได้ — ตัวอย่างเช่น การแทนที่ค่าเอาต์พุตเริ่มต้นที่ปลอดภัยในขณะที่โมดูลไม่อยู่