สื่อสารโปรเซสเซอร์ 6GK7443-1EX20-0XE0 6GK7 443-1EX20-0XE0 6GK7443-1EX2O-OXEO

Siemens 6GK7443-1EX20-0XE0 | CP 443-1 โมดูลสื่อสาร — S7-400 Industrial Ethernet, Dual RJ45 10/100 Mbit/s, PROFINET IO Controller, 128 Connections, SNMP V2 / DHCP / Web Diagnostics

ภาพรวม

Siemens 6GK7443-1EX20-0XE0 คือ CP 443-1 โมดูลสื่อสารสำหรับ SIMATIC S7-400 — โมดูลอินเทอร์เฟซ Industrial Ethernet ที่เชื่อมต่อ S7-400 PLC rack เข้ากับเครือข่าย Ethernet 10/100 Mbit/s โดยตรง พร้อมทั้งทำหน้าที่เป็น PROFINET IO controller สำหรับระบบ I/O แบบกระจาย

ในลำดับชั้นของโมดูล S7-400, CP 443-1 จะเสียบเข้ากับ backplane เคียงข้างโมดูล CPU และรับภาระการสื่อสารเครือข่ายทั้งหมดอย่างอิสระจาก CPU โดยถ่ายโอนการประมวลผลโปรโตคอล Ethernet เพื่อให้ CPU ยังคงมุ่งเน้นไปที่การประมวลผลโปรแกรม PLC ของตนเองโดยไม่มีภาระการสื่อสารที่ทำให้ประสิทธิภาพการสแกนลดลง

คุณสมบัติฮาร์ดแวร์ที่โดดเด่นที่สุดของรุ่น EX20 คือสวิตช์เรียลไทม์แบบสองพอร์ตในตัวที่สร้างขึ้นบนชิป ERTEC 400

พอร์ต RJ45 สองพอร์ตไม่ใช่การเชื่อมต่อเครือข่ายอิสระสองรายการ — พอร์ตเหล่านี้ใช้ IP address เดียวกันและสร้างสวิตช์ที่ช่วยให้โมดูลสามารถเข้าร่วมในโทโพโลยีแบบเส้นตรง (daisy-chain) และแบบวงแหวนได้โดยไม่ต้องใช้สวิตช์ภายนอก

สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับการติดตั้ง PROFINET IO ซึ่งโทโพโลยีแบบเส้นตรงผ่านการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ช่วยลดต้นทุนฮาร์ดแวร์และพื้นที่ในตู้เมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรมแบบ star-wired ที่ต้องการสวิตช์กลางในทุกระดับ

โทโพโลยีแบบวงแหวน เมื่อรวมกับ Media Redundancy Protocol (MRP) จะช่วยให้เครือข่ายสามารถกู้คืนจากความล้มเหลวของสายเคเบิลหรือสวิตช์เพียงรายการเดียวได้โดยอัตโนมัติ ทำให้ PROFINET IO device ยังคงออนไลน์ได้ในระหว่างสภาวะความผิดปกติ

ด้วยการเชื่อมต่อที่ใช้งานอยู่ 128 รายการในโหมด multi-protocol, CP 443-1 EX20 สามารถรักษาการผสมผสานของการแลกเปลี่ยนข้อมูล S7, การเชื่อมต่อ socket TCP/IP แบบเปิด, การเชื่อมต่อ PROFINET IO controller และเซสชัน SEND/RECEIVE กับอุปกรณ์ที่เข้ากันได้กับ S5 — ทั้งหมดนี้ทำงานพร้อมกันและจัดการโดยโปรเซสเซอร์ของ CP เองอย่างอิสระ

CP จะปรากฏต่อ S7-400 CPU เสมือนเป็นโมดูลมาตรฐานใน rack โดยการแลกเปลี่ยนข้อมูลจะจัดการผ่านพื้นที่หน่วยความจำ CPU ที่ใช้ร่วมกันซึ่งกำหนดไว้ใน NetPro ระหว่างการกำหนดค่า

ข้อมูลจำเพาะหลัก

บริการสื่อสาร — แต่ละโหมดมีอะไรให้บ้าง

คุณค่าของ CP 443-1 ในเครือข่ายโรงงานมาจากความกว้างของโหมดการสื่อสารที่รองรับพร้อมกัน แต่ละโหมดมีวัตถุประสงค์การรวมระบบที่แตกต่างกัน:

การสื่อสาร S7 (PUT/GET) คือโปรโตคอลการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเนทีฟของ Siemens-to-Siemens

ช่วยให้ S7-400 CPU สามารถอ่านและเขียนข้อมูลโดยตรงไปยังคอนโทรลเลอร์ S7 อื่นๆ — S7-300, S7-400, หรือ S7-1500 ผ่านเกตเวย์ — โดยใช้บล็อกโปรแกรม PUT และ GET

นี่คือมาตรฐานสำหรับการประสานงานระหว่าง PLC ในสายการผลิตแบบหลายคอนโทรลเลอร์ ซึ่งคอนโทรลเลอร์หนึ่งต้องการอ่านค่ากระบวนการหรือเขียนค่าที่ตั้งไว้ให้กับคอนโทรลเลอร์อื่นทั่วทั้งเครือข่ายโรงงาน

Fetch/Write ให้ความเข้ากันได้แบบย้อนหลังกับระบบ SIMATIC S5 รุ่นเก่าที่ใช้โมเดลการเชื่อมต่อ S5 แบบเก่า

ในโรงงานที่มีทั้งระบบ S7-400 และระบบ S5 รุ่นเก่าอยู่ร่วมกัน ความสามารถ Fetch/Write ของ CP 443-1 จะรักษาการสื่อสารกับฮาร์ดแวร์รุ่นเก่าโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์แปลงโปรโตคอล

SEND/RECEIVE (การสื่อสารแบบเปิด) ใช้การเชื่อมต่อ socket TCP/IP หรือ ISO สำหรับการสื่อสารกับระบบที่ไม่ใช่ของ Siemens — เซิร์ฟเวอร์ SCADA, แพลตฟอร์ม MES, ระบบคุณภาพ, จุดเชื่อมต่อ ERP และคอนโทรลเลอร์ของบุคคลที่สามที่สื่อสารผ่าน Ethernet มาตรฐาน

บล็อกฟังก์ชัน SEND และ RECEIVE ในโปรแกรมของ S7-400 CPU จะจัดการการส่งข้อมูลไปและกลับจาก CP สำหรับการเชื่อมต่อเหล่านี้

PROFINET IO Controller เชื่อมต่อระบบ I/O แบบกระจาย — ET 200S, ET 200M, ET 200SP, ไดรฟ์ที่รองรับ PROFINET และเครื่องมือ — โดยตรงกับ S7-400 CPU ผ่านเครือข่าย Ethernet โดยไม่ต้องใช้โครงสร้างพื้นฐาน PROFIBUS fieldbus แยกต่างหาก

CP 443-1 EX20 จัดการการแลกเปลี่ยนข้อมูล IO แบบวนซ้ำกับอุปกรณ์ PROFINET IO สูงสุด 32 เครื่องที่รองรับการเริ่มต้นระบบตามลำดับความสำคัญ และจัดการการสื่อสารแบบเรียลไทม์ PROFINET ทั้งหมดอย่างอิสระจากรอบการทำงานของโปรแกรม CPU

สวิตช์ในตัว ERTEC 400 — โทโพโลยีและการซ้ำซ้อน

ชิป ERTEC 400 ภายใน CP 443-1 EX20 คือซิลิคอนตัวเดียวกับที่ใช้ในสวิตช์อุตสาหกรรม SCALANCE X ของ Siemens สำหรับแอปพลิเคชัน PROFINET

การรวมเข้ากับโมดูล CP หมายความว่าพอร์ต RJ45 สองพอร์ตบนแผงหน้าของโมดูลเป็นพอร์ตสวิตช์ที่จัดการและใช้ IP address Ethernet เดียวกันของโมดูล — ไม่ใช่ส่วนต่อประสานเครือข่ายอิสระสองรายการ

ในโทโพโลยีแบบเส้นตรง พอร์ตทั้งสองของ CP จะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ด้านหน้าและด้านหลังในลักษณะ daisy chain สร้างส่วน Ethernet เดียวที่วิ่งผ่านอุปกรณ์หลายเครื่องโดยไม่ต้องใช้สวิตช์แบบ star-wired ที่แต่ละโหนด

ในโทโพโลยีแบบวงแหวน (เมื่อเปิดใช้งาน MRP) พอร์ตที่สองของอุปกรณ์สุดท้ายจะเชื่อมต่อกลับไปยังอุปกรณ์แรก สร้างเป็นวงแหวนปิด

มาตรฐาน MRP กำหนดว่าอุปกรณ์ใดในวงแหวนทำหน้าที่เป็น Ring Manager โดยจะตรวจสอบความสมบูรณ์ของวงแหวนอย่างต่อเนื่องและเปิดใช้งานเส้นทางสำรองภายในเวลาไม่เกิน 200 มิลลิวินาทีเมื่อตรวจพบการขาดการเชื่อมต่อของวงแหวน

สำหรับระบบ PROFINET IO ที่การรักษาความต่อเนื่องของการสื่อสาร IO เป็นสิ่งสำคัญ — โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่การสูญเสียข้อมูลเซ็นเซอร์หรือแอคทูเอเตอร์ระหว่างความผิดปกติอาจก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพหรือปัญหาคุณภาพกระบวนการ — โทโพโลยีแบบวงแหวนพร้อม MRP ให้กลไกการซ้ำซ้อนที่คุ้มค่าซึ่งใช้เฉพาะสายเคเบิลและพอร์ตที่มีอยู่แล้วในการติดตั้ง

รายการควบคุมการเข้าถึง IP — ความปลอดภัยที่ระดับเครือข่าย

ฟังก์ชันรายการควบคุมการเข้าถึง IP (ACL) ช่วยให้ CP 443-1 สามารถยอมรับหรือปฏิเสธการเชื่อมต่อขาเข้าจาก IP address หรือช่วง IP address ที่ระบุได้

สิ่งนี้ให้การควบคุมการเข้าถึงระดับเครือข่ายที่จำกัดว่าระบบภายนอกใดสามารถเริ่มต้นการเชื่อมต่อไปยัง S7-400 CPU ผ่าน CP ได้

ในสภาพแวดล้อมโรงงานที่เครือข่าย OT (Operational Technology) เชื่อมต่อกับระบบ IT ขององค์กรหรือโครงสร้างพื้นฐานคลาวด์, IP ACL บน CP จะสร้างขอบเขตที่กำหนด: เฉพาะเซิร์ฟเวอร์ SCADA, เวิร์กสเตชันวิศวกรรม และระบบ HMI ที่มี IP address ที่กำหนดค่าไว้เท่านั้นที่สามารถสร้างการเชื่อมต่อได้ ในขณะที่การรับส่งข้อมูลเครือข่ายอื่นๆ ทั้งหมดจะถูกบล็อกที่ CP

นี่ไม่ใช่สิ่งทดแทนสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมพร้อมไฟร์วอลล์และการแบ่งส่วนเครือข่าย แต่เป็นการเพิ่มชั้นการป้องกันที่มีความหมายต่อการเข้าถึง PLC โดยไม่ตั้งใจหรือโดยเจตนาร้ายผ่านอินเทอร์เฟซ Ethernet

คำถามที่พบบ่อย

Q1: CP 443-1 EX20 มีพอร์ต RJ45 สองพอร์ต สามารถเชื่อมต่อกับซับเน็ตที่แตกต่างกันสองเครือข่ายพร้อมกันได้หรือไม่?

ไม่ พอร์ต RJ45 สองพอร์ตเป็นพอร์ตบนสวิตช์ ERTEC 400 ในตัวของโมดูลและใช้ IP address เดียวกัน — ไม่ใช่ส่วนต่อประสานเครือข่ายอิสระสองรายการบนซับเน็ตที่แตกต่างกัน ทั้งสองพอร์ตอยู่ในส่วน Ethernet เดียวกัน

การออกแบบแบบสองพอร์ตรองรับโทโพโลยีแบบเส้นตรงและแบบวงแหวนภายในเครือข่ายเดียว สำหรับการสื่อสารแบบหลายซับเน็ต (การเชื่อมต่อ S7-400 กับเครือข่ายอิสระหลายเครือข่าย) จะต้องติดตั้งโมดูล CP 443-1 หลายตัวใน S7-400 rack เดียวกัน

Q2: การเชื่อมต่อที่ใช้งานสูงสุดระบุไว้ที่ 128 รายการ กระจายไปยังโหมดการสื่อสารต่างๆ อย่างไร?

ขีดจำกัดการเชื่อมต่อ 128 รายการคือทั้งหมดที่ครอบคลุมทุกโหมดโปรโตคอลที่ใช้งานพร้อมกัน

การจัดสรรระหว่างการสื่อสาร S7, SEND/RECEIVE ISO-on-TCP/ISO/UDP และ PROFINET IO จะถูกกำหนดค่าใน NetPro และใช้จากพูลที่ใช้ร่วมกัน การเชื่อมต่อ PROFINET IO device จะใช้จากพูลเดียวกันกับการเชื่อมต่ออื่นๆ

การจัดสรรจริงขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะ — ระบบที่มีอุปกรณ์ PROFINET IO จำนวนมากจะใช้การเชื่อมต่อจากพูลมากขึ้น ทำให้เหลือจำนวนน้อยลงสำหรับการสื่อสาร S7 และ SEND/RECEIVE พร้อมกัน

คู่มือการใช้งาน CP 443-1 มีตารางงบประมาณการเชื่อมต่อโดยละเอียดสำหรับการวางแผนการกำหนดค่าสูงสุด

Q3: สามารถใช้ CP 443-1 EX20 กับ CPU สำรอง S7-400H ได้หรือไม่?

ใช่ EX20 สามารถใช้เป็นโมดูลทดแทนในคอนฟิกูเรชัน H-CPU ได้ รวมถึง H-CPUs ที่ใช้เฟิร์มแวร์ V4.0 ขึ้นไป

อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัด: โหมด SSEND/SRECV บนอินเทอร์เฟซ SEND/RECV ไม่รองรับกับ H-CPUs และ PROFINET IO ไม่รองรับกับ H-CPUs

สำหรับแอปพลิเคชันระบบ H ที่ต้องการ PROFINET IO จะต้องระบุรุ่น CP ขั้นสูง การสื่อสาร S7 และ SEND/RECEIVE มาตรฐานในโหมดอื่นๆ ทำงานได้อย่างถูกต้องกับ H-CPUs

Q4: ต้องใช้ซอฟต์แวร์กำหนดค่าใดในการตั้งค่า CP 443-1 EX20?

CP 443-1 EX20 ถูกกำหนดค่าโดยใช้ SIMATIC STEP 7 (Classic) กับเครื่องมือการกำหนดค่าเครือข่าย NetPro

ใน STEP 7 โมดูล CP จะถูกเพิ่มเข้าไปในการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ S7-400 จากนั้นใช้ NetPro เพื่อกำหนดการเชื่อมต่อ — การกำหนดค่า S7, SEND/RECEIVE, PROFINET IO และพารามิเตอร์เครือข่ายทั้งหมด รวมถึง IP address, ซับเน็ต, การตั้งค่า DHCP และรายการควบคุมการเข้าถึง IP

TIA Portal ไม่ได้กำหนดค่า CP 443-1 EX20 สำหรับ S7-400 โดยตรง STEP 7 Classic ยังคงเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับโมดูลรุ่นนี้

Q5: 6GK7443-1EX20-0XE0 ถูกเลิกผลิตแล้ว อะไรคือรุ่นที่แนะนำให้ใช้แทน?

Siemens แนะนำ CP 443-1 EX31 (6GK7443-1EX31-0XE0) เป็นรุ่นที่ใช้แทน EX20

EX31 ยังคงคุณสมบัติพื้นฐานและอินเทอร์เฟซทางกายภาพเดียวกัน (dual RJ45, สวิตช์ที่ใช้ ERTEC) พร้อมทั้งเพิ่มแผงวงจรเคลือบสำหรับการทำงานในอุณหภูมิแวดล้อมสูงถึง 70°C — กว้างกว่าช่วงการทำงานมาตรฐานของ EX20

EX31 เป็นโมดูลทดแทนโดยตรงสำหรับ EX30 และ EX20 ในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่

สำหรับโปรเจกต์ S7-400 ใหม่ Siemens ยังแนะนำให้ประเมินเส้นทางการย้ายไปยัง S7-1500 พร้อมการรวม PROFINET แบบเนทีฟ ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นในการใช้โมดูล CP แยกต่างหาก