คอมแพคต์ CPU ด้วย MPI 6ES7312-5BF04-0AB0 6ES7 312-5BF04-0AB0 6ES7312-5BFO4-OABO

Siemens 6ES7312-5BF04-0AB0 | SIMATIC S7-300 CPU 312C — ซีพียูแบบกะทัดรัดพร้อม MPI, 10 DI / 6 DQ, 2 ตัวนับความเร็วสูง 10kHz, หน่วยความจำใช้งาน 64KB, 24VDC, 80×125×130 มม.

ภาพรวม

Siemens 6ES7312-5BF04-0AB0 คือ SIMATIC S7-300 CPU 312C — โซลูชัน PLC กะทัดรัดของ Siemens ที่รวมโปรเซสเซอร์ PLC, อินพุต/เอาต์พุตดิจิทัลในตัว, อินพุตตัวนับความเร็วสูง และอินพุตแหล่งจ่ายไฟไว้ในโมดูลเดียวที่มีความกว้าง 80 มม.

สำหรับนักออกแบบเครื่องจักรที่สร้างแผงควบคุมที่คุ้มค่า โดยมีพื้นที่จำกัดและจำนวน I/O ไม่มากนัก 312C จะเปลี่ยนการคำนวณสถาปัตยกรรมระบบ แทนที่จะใช้โมดูล CPU บวกกับโมดูลอินพุตดิจิทัลแยกต่างหาก บวกกับโมดูลเอาต์พุตดิจิทัลแยกต่างหาก โมดูลสามโมดูลจะรวมเป็นหนึ่งเดียว

ความพยายามในการเดินสายลดลง พื้นที่รางยึดลดลง และต้นทุนระบบลดลง

ตัวอักษร "C" ใน CPU 312C คือกุญแจสำคัญ — ย่อมาจาก Compact ซึ่งแยกซีรีส์นี้ออกจาก CPU S7-300 มาตรฐาน (ที่ไม่ใช่แบบรวม) ซึ่งไม่มี I/O ในตัว CPU S7-300 ซีรีส์ C ทั้งหมดใช้วิธีการเดียวกัน: ความสามารถของโปรเซสเซอร์ที่ตรงกับขนาดของแอปพลิเคชัน พร้อมด้วย I/O ในตัวที่เพียงพอต่อการจัดการการเชื่อมต่อโดยตรงที่พบบ่อยที่สุดโดยไม่ต้องใช้โมดูลเพิ่มเติม

ส่วนประกอบ I/O 10+6 ของ 312C ครอบคลุมความต้องการของเครื่องจักรขนาดเล็กที่มีเซ็นเซอร์ ปุ่มกด สวิตช์จำกัด และแอคทูเอเตอร์ดิจิทัลจำนวนเล็กน้อย — ทั้งหมดเชื่อมต่อโดยตรงกับโมดูล CPU เอง — ในขณะที่อินเทอร์เฟซ MPI และความสามารถในการขยายด้วยโมดูลสัญญาณเพิ่มเติมจะจัดการกับสิ่งที่ซับซ้อนกว่า

อินพุตตัวนับความเร็วสูงสองตัวช่วยขยายช่วงการใช้งานจริงของ 312C ไปสู่แอปพลิเคชันที่อินพุตดิจิทัลทั่วไปไม่สามารถให้บริการได้

เอาต์พุตพัลส์จากตัวเข้ารหัส สวิตช์ตรวจจับระยะทางนับรอบเครื่องจักร เครื่องวัดอัตราการไหลที่สร้างสัญญาณพัลส์ — ทั้งหมดสร้างสัญญาณที่สลับเร็วเกินไปสำหรับตัวกรองอินพุตปกติ 100 มิลลิวินาทีและรอบการสแกนของ CPU ที่จะจับได้อย่างถูกต้อง

อินพุต HSC ของ 312C ทำงานโดยไม่ขึ้นกับรอบการสแกนที่ความเร็วสูงสุด 10kHz นับพัลส์ได้อย่างถูกต้องโดยไม่คำนึงถึงเวลาการประมวลผลโปรแกรมของ PLC

ข้อมูลจำเพาะหลัก

การ์ดหน่วยความจำขนาดเล็ก — การจัดเก็บโปรแกรมที่จำเป็นต้องมี

CPU 312C ต้องการการ์ดหน่วยความจำขนาดเล็ก (MMC) สำหรับการจัดเก็บโปรแกรม และข้อกำหนดนี้ไม่สามารถเลือกได้ แตกต่างจาก CPU S7-300 รุ่นเก่าที่มี EPROM ในตัวหรือ RAM ที่สำรองด้วยแบตเตอรี่สำหรับการคงโปรแกรมไว้ CPU 312C และ CPU S7-300 รุ่นใหม่ทั้งหมดจะจัดเก็บโปรแกรมไว้ในการ์ดหน่วยความจำขนาดเล็ก — การ์ดขนาดเล็กที่ใช้แฟลชซึ่งเสียบเข้ากับแผงด้านหน้าของ CPU

MMC ทำหน้าที่สองอย่าง: จัดเก็บโปรแกรมผู้ใช้ (โครงสร้าง OB/FC/FB/DB ของ STEP 7) อย่างถาวรโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่สำรอง และบรรจุเฟิร์มแวร์ของ CPU (ระบบปฏิบัติการ)

เมื่อจ่ายไฟให้กับ CPU 312C ที่มีการ์ด MMC พร้อมโปรแกรมที่ถูกต้อง CPU จะคัดลอกโปรแกรมจากการ์ด MMC ไปยังหน่วยความจำใช้งานและเริ่มการประมวลผล — ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ ไม่ต้องโหลดจากอุปกรณ์โปรแกรมหลังจากดาวน์โหลดโปรแกรมครั้งแรก

ผลกระทบต่อการดำเนินงานมีความสำคัญ

MMC ที่มีโปรแกรมสมบูรณ์สามารถย้ายจาก CPU ที่กำลังทำงานไปยัง CPU ทดแทนที่เหมือนกัน และ CPU ทดแทนจะรับช่วงโปรแกรมโดยไม่ต้องมีขั้นตอนการโปรแกรมเพิ่มเติม สำหรับผู้ผลิตเครื่องจักรที่จัดส่งเครื่องจักรที่เหมือนกันจำนวนมาก ซึ่งหมายความว่าสำเนา MMC หนึ่งชุดจะทำหน้าที่สำรองสำหรับเครื่องจักรทั้งหมด — หาก CPU ล้มเหลวในสนาม CPU ทดแทนจะถูกโหลดล่วงหน้าจากการ์ด MMC สำรองภายในไม่กี่นาที

การ์ด MMC ไม่ได้รวมอยู่กับ CPU 312C และต้องสั่งซื้อแยกต่างหาก ความจุทั่วไปคือ 64KB, 128KB, 512KB, 2MB และ 4MB — การ์ด 64KB เหมาะสำหรับโปรแกรมขนาดเล็ก ในขณะที่การ์ดขนาดใหญ่ช่วยให้จัดเก็บข้อมูลเพิ่มเติมได้ เช่น สูตร แนวโน้มประวัติ และเอกสาร

ตัวนับความเร็วสูง — เหนือกว่ารอบการสแกนปกติ

อินพุตตัวนับความเร็วสูงในตัวสองตัวของ CPU 312C ใช้ตัวนับฮาร์ดแวร์เฉพาะที่ทำงานแบบอะซิงโครนัสกับรอบการสแกนของ PLC การนับฮาร์ดแวร์นี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะไม่มีการพลาดพัลส์ใดๆ โดยไม่คำนึงถึงความยุ่งยากในการประมวลผลโปรแกรมของ CPU ในขณะใดขณะหนึ่ง — ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับการวัดความยาวโดยใช้ตัวเข้ารหัส การนับเป็นชุด และการวัดอัตราการไหล

ที่ความถี่สูงสุด 10kHz อินพุต HSC สามารถนับพัลส์ที่มาถึงทุกๆ 100 ไมโครวินาที

ซึ่งสอดคล้องกับตัวอย่างเช่น ตัวเข้ารหัสที่สร้างพัลส์ 10,000 พัลส์ต่อการหมุนบนเพลาที่ทำงานด้วยความเร็ว 60 RPM — ข้อกำหนดที่สมเหตุสมผลสำหรับล้อวัดหรือตัวเข้ารหัสตำแหน่งบนสายพานลำเลียงที่เคลื่อนที่ช้า

สำหรับเพลาที่เร็วกว่าหรือตัวเข้ารหัสที่มีความละเอียดสูงกว่า ข้อจำกัด 10kHz จะกลายเป็นข้อจำกัด และจะต้องใช้ตัวนับที่เร็วกว่า (มีอยู่ในโมดูลฟังก์ชัน เช่น FM 350)

ตัวนับสามารถทำงานได้หลายโหมดที่สามารถกำหนดค่าได้ผ่าน STEP 7: การนับขึ้นแบบง่าย (สะสมพัลส์จากเหตุการณ์) การนับขึ้น/ลง (ควบคุมทิศทางด้วยอินพุตที่สอง) การวัดความถี่ (นับพัลส์ในช่วงเวลาที่กำหนดและรายงานความถี่) และการวัดคาบเวลา แต่ละโหมดรองรับแอปพลิเคชันการวัดที่แตกต่างกัน

อินเทอร์เฟซ MPI — การเขียนโปรแกรมและการสร้างเครือข่าย

MPI (Multi-Point Interface) บน CPU 312C เป็นอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่คุ้มค่าแต่มีความสามารถ ซึ่งจัดการความต้องการเครือข่ายที่จำเป็นของ CPU:

การเข้าถึงการเขียนโปรแกรม: เทอร์มินัลโปรแกรม STEP 7 เชื่อมต่อกับพอร์ต MPI ของ CPU ผ่านอะแดปเตอร์ PC (USB หรือ RS232) สำหรับการดาวน์โหลดอัปโหลด ตรวจสอบออนไลน์ และวินิจฉัยโปรแกรม นี่คือการใช้งานพอร์ต MPI ที่พื้นฐานที่สุดและจำเป็นที่สุด

การเชื่อมต่อ HMI: อุปกรณ์ HMI ของ Siemens OP (Operator Panel) และ TP (Touch Panel) เชื่อมต่อกับ CPU 312C ผ่าน MPI เพื่อแสดงข้อมูลกระบวนการและรับอินพุตจากผู้ปฏิบัติงาน การเชื่อมต่อ MPI นั้นง่ายกว่าและมีต้นทุนต่ำกว่า PROFIBUS สำหรับการเชื่อมต่อ HMI กับ CPU เพียงเครื่องเดียว

การสื่อสาร PLC ต่อ PLC: PLC S7-300 หรือ S7-400 หลายตัวสามารถแชร์เครือข่าย MPI แลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านการสื่อสาร S7 (บริการ PUT/GET)

นี่เป็นทางเลือกแทน PROFIBUS สำหรับเครือข่ายขนาดเล็กที่ความเร็วสูงกว่าและจำนวนโหนดที่มากกว่าของ PROFIBUS ไม่จำเป็น

อินเทอร์เฟซ MPI ไม่รองรับการทำงานแบบ PROFIBUS DP master หรือ slave — สำหรับการเชื่อมต่อ PROFIBUS CPU 312C จะต้องใช้โมดูลโปรเซสเซอร์สื่อสารเพิ่มเติม (CP 342-5)

นี่เป็นความแตกต่างที่มีความหมายเมื่อระบุระบบ: หากต้องการการเชื่อมต่อแบบ PROFIBUS DP slave กับตัวควบคุมระดับสูง อินเทอร์เฟซ MPI เท่านั้นของ CPU 312C จะต้องได้รับการเสริม

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: CPU 312C มีอินพุตดิจิทัล 10 ตัวและเอาต์พุตดิจิทัล 6 ตัวในตัว สามารถเพิ่ม I/O ได้อีกหรือไม่ และอย่างไร?

ใช่ I/O ในตัวจะเสริมด้วยการติดตั้งโมดูลสัญญาณ S7-300 (ซีรีส์ SM) บนรางยึดเดียวกันกับ CPU

โมดูลสัญญาณดิจิทัลและแอนะล็อก S7-300 มาตรฐาน — อินพุตดิจิทัล SM 321, เอาต์พุตดิจิทัล SM 322, DI/DQ แบบรวม SM 323, I/O แอนะล็อก SM 331/332 — ทั้งหมดเชื่อมต่อกับ CPU ผ่านบัสแบ็คเพลน S7-300 CPU 312C รองรับแร็คขยายหนึ่งตัวผ่านคู่โมดูลอินเทอร์เฟซ IM 365 หากต้องการพื้นที่รางยึดเพิ่มเติม 

ความจุ I/O ทั้งหมดของระบบถูกจำกัดด้วยจำนวนสล็อตโมดูลที่มีอยู่และช่วงการระบุที่อยู่ I/O ของ CPU

คำถามที่ 2: ความแตกต่างระหว่าง CPU 312C และ CPU 312 (ที่ไม่ใช่แบบกะทัดรัด) คืออะไร และควรเลือกตัวใดเมื่อใด?

CPU 312 (ที่ไม่ใช่แบบกะทัดรัด) ไม่มี I/O ในตัว — เป็นเพียงโมดูล CPU ที่มีเฉพาะอินเทอร์เฟซ MPI และการเชื่อมต่อกับโมดูลสัญญาณบนแบ็คเพลน ข้อได้เปรียบคือความยืดหยุ่น: ทุกสล็อตสามารถกำหนดให้กับประเภทโมดูลที่ต้องการได้อย่างอิสระ โดยไม่มี I/O ที่ตายตัว

CPU 312C ประกอบด้วย 10 DI และ 6 DQ และ HSC สองตัว ซึ่งมีอยู่เสมอ

หากเครื่องจักรต้องการ DI และ DQ ประมาณ 10 ตัว และ HSC สองตัว 312C จะส่งมอบสิ่งเหล่านี้โดยไม่ต้องใช้โมดูลเพิ่มเติม 

หากเครื่องจักรต้องการ I/O แบบแอนะล็อกเป็นหลัก หรืออัตราส่วน DI/DQ ที่แตกต่างกันมาก I/O ที่ตายตัวของ 312C ให้ความยืดหยุ่นน้อยลง และ CPU ที่ไม่ใช่แบบกะทัดรัดพร้อมโมดูลสัญญาณที่เลือกได้อย่างอิสระอาจเป็นการกำหนดค่าที่ดีกว่า

คำถามที่ 3: เอาต์พุตดิจิทัลของ CPU 312C สามารถขับคอนแทกเตอร์คอยล์ 24VDC และโซลินอยด์วาล์วได้โดยตรงหรือไม่?

เอาต์พุตดิจิทัลในตัวของ CPU 312C เป็นแบบทรานซิสเตอร์ 24VDC เหมาะสำหรับโหลด 24VDC เอาต์พุตแต่ละตัวสามารถจ่ายกระแสที่จำเป็นในการขับคอยล์รีเลย์ 24VDC มาตรฐาน (โดยทั่วไป 50–200mA) และไพลอตโซลินอยด์วาล์ว 24VDC (100–300mA) ได้โดยตรง โดยที่กระแสโหลดต่อเอาต์พุตอยู่ในพิกัดที่ระบุ

สำหรับโหลดที่ใหญ่ขึ้น (คอนแทกเตอร์มอเตอร์หลักพร้อมคอยล์ 24V, โซลินอยด์ขนาดใหญ่) หรือโหลด AC (คอยล์ที่ทำงานที่ 230VAC) จะต้องใช้รีเลย์คั่นกลาง 

ควรตรวจสอบกระแสเอาต์พุตต่อช่องสัญญาณของ CPU และกระแสโมดูลทั้งหมดเทียบกับโหลดที่เชื่อมต่อในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ

คำถามที่ 4: CPU 312C รองรับ PROFIBUS DP หรือไม่ และถ้าใช่ ในบทบาทใด?

อินเทอร์เฟซ MPI ของ CPU 312C ไม่รองรับ PROFIBUS DP หากต้องการการเชื่อมต่อ PROFIBUS DP — ไม่ว่า CPU จะทำหน้าที่เป็น DP master ควบคุม I/O ระยะไกล หรือ CPU จะทำหน้าที่เป็น DP slave ที่เชื่อมต่อกับตัวควบคุมระดับสูง — จะต้องติดตั้งโมดูลโปรเซสเซอร์สื่อสารภายนอก (CP 342-5 สำหรับ DP master หรือ CP 342-5 FO สำหรับ PROFIBUS ใยแก้วนำแสง) บนรางยึดข้าง CPU

สำหรับการออกแบบใหม่ที่ต้องการการเชื่อมต่อ PROFIBUS CPU ที่มีอินเทอร์เฟซ PROFIBUS DP ในตัว (เช่น CPU 314C-2 DP) จะช่วยลดความจำเป็นในการใช้โมดูล CP เพิ่มเติม

คำถามที่ 5: เส้นทางการย้ายข้อมูลที่แนะนำจาก CPU 312C ไปยังแพลตฟอร์ม Siemens ปัจจุบันคืออะไร?

Siemens แนะนำซีรีส์ SIMATIC S7-1500 เป็นแพลตฟอร์มสืบทอดสำหรับ S7-300 รวมถึง CPU แบบกะทัดรัด CPU 1511C-1 PN หรือ CPU 1512C-1 PN (จากซีรีส์กะทัดรัด S7-1500) ให้ฟังก์ชัน I/O ในตัวที่เทียบเคียงได้พร้อมประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก PROFINET IO ดั้งเดิม หน่วยความจำใช้งานที่ขยายใหญ่ขึ้น และวิศวกรรม TIA Portal

การย้ายข้อมูลต้องเขียนโปรแกรม STEP 7 ใหม่ใน TIA Portal — ไม่มีการแปลงโดยตรงอัตโนมัติ แต่ Siemens มีเครื่องมือสนับสนุนการย้ายข้อมูลใน TIA Portal ที่สามารถช่วยในการจัดโครงสร้างใหม่และปรับโปรแกรมเดิมได้

สำหรับเครื่องจักรที่ต้องคงอยู่บน S7-300 ด้วยเหตุผลด้านความเข้ากันได้กับระบบเดิม Siemens ยังคงสนับสนุนอะไหล่เป็นเวลาสิบปีหลังจากวันที่เลิกผลิตผลิตภัณฑ์