ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ CPU 6ES7412-3HJ14-0AB0 6ES7 412-3HJ14-0AB0 6ES7412-3HJ14-OABO

Siemens 6ES7412-3HJ14-0AB0∙ SIMATIC S7-400H CPU 412-3H ∙ Υψηλής Διαθεσιμότητας Επεπεξεργαστική CPU, 768KB Μνήμη, 1 MPI/DP + 2 Συγχρονιστικές Διεπαφές, S7-400H και S7-400F/FH

Σύνοψη

ΗΗ Siemens 6ES7412-3HJ14-0AB0είναι η CPU 412-3H η κεντρική μονάδα επεξεργασίας του συστήματος ελέγχου υψηλής διαθεσιμότητας SIMATIC S7-400H. Μια ενιαία μονάδα 6ES7412-3HJ14-0AB0 δεν μπορεί να λειτουργεί μόνη της στον προβλεπόμενο ρόλο της.

Απαιτεί μια δεύτερη πανομοιότυπη CPU, και οι δύο λειτουργούν σε ένα περιττό ζεύγος: και οι δύο CPU εκτελούν το ίδιο πρόγραμμα ταυτόχρονα, και οι δύο επεξεργάζονται τις ίδιες εισροές και οι εξόδους τους συγκρίνονται συγχρονικά.

Αν ένας CPU αποτύχει, ο άλλος αναλαμβάνει την διαδικασία, συνεχίζοντας τη διαδικασία χωρίς την παραμικρή διαταραχή που είναι ορατή στην ελεγχόμενη διαδικασία.

Αυτή η περιττή χρήση υλικού είναι το χαρακτηριστικό του S7-400H και ο λόγος που υπάρχει ως ξεχωριστή πλατφόρμα από το πρότυπο S7-400.ένα σφάλμα PLC προκαλεί ένα μηχάνημα να σταματήσει, αλλά ανακτήσιμα.

Σε εγκαταστάσεις συνεχούς επεξεργασίας ̇ διυλιστήρια, χημικοί αντιδραστήρες, παραγωγή ενέργειας, επεξεργασία νερού ̇ μια βλάβη του ελεγκτή μπορεί να σημαίνει απώλεια της διαδικασίας, μόλυνση του προϊόντος, βλάβη του εξοπλισμού,ή κινδύνων για την ασφάλεια.

Το κόστος μιας απρόβλεπτης διακοπής μπορεί να φτάσει εκατοντάδες χιλιάδες δολάρια σε απώλεια παραγωγής, και η επανέναρξη μετά από απρόβλεπτη διακοπή μπορεί να διαρκέσει ώρες.Τα συστήματα που ελέγχουν αυτές τις διαδικασίες δεν μπορούν να ανεχθούν ακόμη και σύντομες διακοπές του ελεγκτήΓι' αυτό το λόγο ο S7-400H είναι σχεδιασμένος από το μηδέν για συνεχή λειτουργία σε οποιοδήποτε σφάλμα υλικού.

Η CPU 412-3H είναι η αρχική H-CPU της σειράς S7-400H, η οποία παρέχει 768KB συνολικής μνήμης (512KB προγράμματος, 256KB δεδομένων) με επικοινωνία MPI / DP.

Για μεγαλύτερα προγράμματα ή εφαρμογές που απαιτούν περισσότερη αποθήκευση δεδομένων,οι μεγαλύτερες CPU 414-3H (6ES7414-3HM14-0AB0) και CPU 417-4H (6ES7417-4HL14-0AB0) προσφέρουν προοδευτικά μεγαλύτερη μνήμη και πρόσθετες διεπαφές.

Βασικές προδιαγραφές

Η αρχιτεκτονική συγχρονισμού ∙ Πώς δύο CPUs γίνονται ένα σύστημα αντοχής σε σφάλματα

Ο σχεδιασμός των τριών διεπαφών της CPU 412-3H αντανακλά τις τεχνικές απαιτήσεις της υπερβολής του υλικού.

Η ενιαία διεπαφή MPI/DP χειρίζεται την κανονική επικοινωνία αυτοματισμού, συνδέοντας την CPU με συσκευές πεδίου PROFIBUS DP, με τερματικά προγραμματισμού, με πάνελ HMI και με άλλους PLC στο δίκτυο εργοστασίου.Οι δύο διεπαφές συγχρονισμού είναι αφιερωμένες στην επικοινωνία μεταξύ των CPU.

Οι δύο διεπαφές μονάδας συγχρονισμού σε κάθε CPU 412-3H συνδέονται με μονάδες συγχρονισμού (IM 460-4, 6ES7460-4AA01-0AB0) που σχηματίζουν τις φυσικές συνδέσεις δεδομένων μεταξύ των δύο περιττών συρτάρων CPU.Χρησιμοποιούνται δύο ανεξάρτητοι σύνδεσμοι συγχρονισμού, όχι ένας, επειδή το κανάλι συγχρονισμού πρέπει να είναι περιττό..

Μία απλή βλάβη του καλωδίου συγχρονισμού θα απενεργοποιούσε ολόκληρη τη λειτουργία.

Με δύο ανεξάρτητες διαδρομές συγχρονισμού, το ζευγάρι των CPU μπορεί να συγχρονιστεί μέσω οποιασδήποτε διαδρομής ανεξάρτητα, και ένα σφάλμα σε μια διαδρομή συγχρονισμού δημιουργεί συναγερμό συντήρησης χωρίς να αναγκαστεί μια αλλαγή.

Η επικοινωνία συγχρονισμού μεταφέρει όλες τις πληροφορίες κατάστασης που απαιτούνται για να διατηρηθούν οι δύο CPU πανομοιότυπες: κάθε κατάσταση εξόδου, κάθε χρονόμετρο και τιμή μετρητή, κάθε κομμάτι μνήμης ενημερώνεται σε κάθε σάρωση προγράμματος.

Αυτός ο άκαμπτος συγχρονισμός είναι αυτός που επιτρέπει μια πραγματική αλλαγή (όχι επανεκκίνηση) όταν ένας CPU αποτυγχάνει:η επιζώντα CPU έχει ήδη όλα τα τρέχοντα δεδομένα και συνεχίζει την εκτέλεση από ακριβώς εκεί που η αποτυχημένη CPU σταμάτησε.

S7-400H και S7-400F/FH

Το 6ES7412-3HJ14-0AB0 είναι συμβατό με δύο διαμορφώσεις συστήματος:

S7-400H (υψηλή διαθεσιμότητα):Η τυποποιημένη περιττή διαμόρφωση ∙ δύο CPU που λειτουργούν παράλληλα, λειτουργία "fail-over" σε περίπτωση βλάβης υλικού, διαθεσιμότητα στόχου στο εύρος του 99,99% ή καλύτερα.

Το σύστημα H ασχολείται με τη διαθεσιμότητα (τη διατήρηση της λειτουργίας της διαδικασίας), αλλά όχι με τη λειτουργική ασφάλεια (αποτροπή επικίνδυνων καταστάσεων της διαδικασίας).

S7-400F/FH (υψηλή διαθεσιμότητα ασφαλείας σε περίπτωση αποτυχίας):Συνδυάζει εφεδρικότητα υλικού με πιστοποιημένη λειτουργική ασφάλεια IEC 61508.

Το σύστημα F/FH προσθέτει πιστοποιημένες για την ασφάλεια F-ενότητες και τμήματα προγράμματος ασφάλειας που εφαρμόζουν τις λειτουργίες ασφαλείας με όργανα (SIF) που απαιτούνται για τις διαδικασίες επικίνδυνων περιοχών.

Όταν απαιτείται τόσο η διαθεσιμότητα (χωρίς απρογραμμάτιστες διακοπές) όσο και η λειτουργική ασφάλεια (προστασία με πιστοποίηση SIL 1/2/3) στον ίδιο ελεγκτή, ο S7-400F/FH απευθύνεται και στους δύο ταυτόχρονα.Αυτή η διαμόρφωση είναι κοινή στο πετρέλαιο και το αέριο, χημικές και πυρηνικές βιομηχανίες όπου οι κίνδυνοι της διαδικασίας απαιτούν πιστοποιημένη προστασία ασφάλειας παράλληλα με τη συνεχή λειτουργία.

Διαμόρφωση μνήμης ∙ 512KB Πρόγραμμα, 256KB Δεδομένα

Ο διαχωρισμός μνήμης 512KB για το πρόγραμμα και 256KB για τα δεδομένα αντικατοπτρίζει το τυπικό ισοζύγιο φόρτου εργασίας στις εφαρμογές συνεχούς ελέγχου διαδικασιών που στοχεύει το S7-400H.Τα προγράμματα αυτοματισμού διαδικασιών τείνουν να είναι μεγαλύτερα από τα ισοδύναμα προγράμματα διακριτής αυτοματισμού, επειδή περιλαμβάνουν:

Εξαιρετική επεξεργασία αναλογικού σήματος (μεγέθυνση, φιλτράρισμα, αξιολόγηση ορίων συναγερμού για δεκάδες ή εκατοντάδες μεταβλητές διαδικασίας), σύνθετοι αλγόριθμοι ελέγχου (κασκάδες PID βρόχων, ρυθμιστές αναλογίας,προηγμένο έλεγχο διαδικασιών), μεγάλες δομές δεδομένων για την ενσωμάτωση ιστορικών διαδικασιών (απόσβεση ιστορικών μετρήσεων πριν από τη μετάδοση στο SCADA),και ολοκληρωμένες διαδικασίες διάγνωσης και διαχείρισης συναγερμού που αναφέρουν λεπτομερώς την κατάσταση της εγκατάστασης στους χειριστές.

Η μνήμη προγράμματος 512KB φιλοξενεί αυτά τα πολύπλοκα προγράμματα.η προσθήκη φορτώσιμων τεμαχίων λειτουργίας (FB) που αποθηκεύονται σε κάρτες μνήμης επεκτείνει το μέγεθος του αποτελεσματικού προγράμματος πέρα από το όριο ενσωματωμένης μνήμης.

Γενικές ερωτήσεις

Ερώτηση 1: Ο S7-400H αλλάζει αυτόματα στην αναμονή CPU όταν ο κύριος αποτυγχάνει, και πόσο γρήγορα είναι η αλλαγή;

Ναι, η μετάβαση είναι αυτόματη και δεν απαιτεί παρέμβαση του χειριστή.Η CPU αναμονής που εκτελεί το ίδιο πρόγραμμα με τα ίδια δεδομένα σε συγχρονισμό συνεχίζει την εκτέλεση χωρίς διακοπή.

Ο χρόνος μετάβασης σε ένα σωστά διαμορφωμένο σύστημα S7-400H είναι εντός του χρόνου κύκλου σάρωσης PLC, συνήθως στην περιοχή των μονοψήφων χιλιοστών δευτερολέπτων,που είναι αόρατο από τις συσκευές πεδίου και τον εξοπλισμό διεργασίας.

Δεν χάνεται καμία αξία της διαδικασίας, δεν αλλάζουν οι εξόδους λόγω της ίδιας της αλλαγής και δεν απαιτείται χειροκίνητη επανεκκίνηση.

Ε2: Μπορεί το S7-400H να συντηρηθεί ̇ να αντικατασταθούν οι ενότητες ή να ενημερωθεί το λογισμικό ̇ ενώ τρέχει η διαδικασία;

Ναι. Η περιττή αρχιτεκτονική του S7-400H υποστηρίζει την online συντήρηση ∙ αντικαθιστώντας αποτυχημένες μονάδες σε ένα rack CPU ενώ το άλλο παραμένει σε λειτουργία και ελέγχει τη διαδικασία.

Αυτό σημαίνει ότι η συντήρηση του υλικού μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια της παραγωγής, συμπεριλαμβανομένης της αντικατάστασης ενός αποτυχημένου CPU (του ίδιου του 6ES7412-3HJ14-0AB0), της ανταλλαγής τροφοδοσιών, της αντικατάστασης των μονάδων I / O,και την ενημέρωση του firmware, όλα χωρίς να σταματήσει η διαδικασία..

Μετά τη συντήρηση, η επισκευασμένη ράκα συγχρονίζεται εκ νέου αυτόματα με την ράκα λειτουργίας.

Αυτή η δυνατότητα συντήρησης σε απευθείας σύνδεση είναι το βασικό λειτουργικό πλεονέκτημα του συστήματος H σε σχέση με την απλή παροχή σε κατάσταση αναμονής.

Ε3: Είναι η CPU 412-3H άμεσα συμβατή με τις τυπικές μονάδες I/O S7-400 και τις μονάδες επικοινωνίας;

Ναι, τα συρτάρια CPU S7-400H αποδέχονται τα πρότυπα S7-400 μονάδες σήματος (SM), επεξεργαστές επικοινωνίας (CP) και μονάδες λειτουργίας (FM), με την επιφύλαξη περιορισμών κατάστασης εφεδρείας.

Κατά τη λειτουργία με λειτουργία H, οι ενότητες που εγκαταστάθηκαν και στις δύο ράκες θα πρέπει να είναι πανομοιότυπες και ορισμένοι τύποι μονάδων (ιδίως FM με λειτουργίες λεωφορείου επικοινωνίας) απαιτούν ειδικές ενότητες συμβατές με την λειτουργία H.

Οι τυποποιημένες μονάδες I/O S7-400 (SM421, SM422, SM431, SM432 σειρά) είναι συμβατές και χρησιμοποιούνται συχνά.

Ε4: Πώς προγραμματίζεται το S7-400H; Απαιτείται ειδικό λογισμικό πέρα από το STEP 7;

Το S7-400H χρησιμοποιεί το STEP 7 ως περιβάλλον προγραμματισμού, με την προσθήκη της βιβλιοθήκης S7-REDCONNECT.

Το λογισμικό REDCONNECT παρέχει τα τεμάχια λειτουργίας και τα εργαλεία διαμόρφωσης για τη δημιουργία των περιττών συνδέσεων επικοινωνίας (συνδέσεις μεταξύ του συστήματος H και των PROFIBUS/PROFINET slaves,Συστήματα SCADA, κλπ.) με τρόπο ώστε και οι δύο CPU να μπορούν να διαχειρίζονται ταυτόχρονα τη διαδρομή επικοινωνίας, με αυτόματη αλλαγή των συνδέσεων επικοινωνίας εκτός από την αλλαγή της CPU.

Χωρίς το REDCONNECT, το σύστημα H θα συνεχίσει να εκτελεί τα πρότυπα προγράμματα χρήστη STEP 7, αλλά τα περιττά χαρακτηριστικά διαμόρφωσης επικοινωνίας δεν θα είναι διαθέσιμα.

Ε5: Η CPU 412-3H διακόπτεται. Ποια είναι η συνιστώμενη διαδρομή μετανάστευσης της Siemens;

Η Siemens συνιστά το σύστημα SIMATIC S7-1500H (ιδίως την CPU 1513H-1 PN και την CPU 1517H-3 PN) ως αντικατάσταση τρέχουσας γενιάς για την S7-400H.

Το S7-1500H παρέχει ισοδύναμο εφεδρικό υλικό με σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση (γρηγορότεροι κύκλοι σάρωσης, μεγαλύτερη μνήμη), εγγενές εφεδρικό PROFINET IO,ολοκλήρωση με την μηχανική της πύλης TIA, και ένα σημαντικά πιο συμπαγές φυσικό αποτύπωμα.

Η μετανάστευση από το S7-400H στο S7-1500H είναι ένα έργο υλικού και λογισμικού. Το πρόγραμμα STEP 7 πρέπει να μεταφερθεί στην πύλη TIA.και η διαμόρφωση του υλικού ανακαινίστηκε για τη νέα πλατφόρμα, αλλά η Siemens παρέχει εργαλεία και υπηρεσίες μετανάστευσης για τη στήριξη της μετάβασης.