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PLC Controllore Logico Programmabile
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| Luogo di origine | Germania |
| Marca | SIMENS |
| Certificazione | CE RoHS |
| Numero di modello | 6ES7412-3HJ14-0AB0 |
IlSiemens 6ES7412-3HJ14-0AB0è la CPU 412-3H la central processing unit del sistema di controllo ad alta disponibilità SIMATIC S7-400H. Una singola unità 6ES7412-3HJ14-0AB0 non può operare da sola nel suo ruolo previsto.
Richiede una seconda CPU identica, e le due operano in una coppia ridondante: entrambe le CPU eseguono lo stesso programma simultaneamente, entrambe elaborano gli stessi input e le loro uscite vengono confrontate in modo sincrono.
Se una CPU fallisce, l'altra prende il sopravvento senza soluzione di continuità, continuando il processo senza il minimo disturbo visibile al processo controllato.
Questa ridondanza hardware è la caratteristica che definisce la S7-400H e la ragione per cui esiste come una piattaforma separata dalla S7-4400 standard.un guasto di un PLC fa fermare una macchina, ma recuperabile.
In impianti di processo continuo ̇ raffinerie, reattori chimici, produzione di energia, trattamento dell'acqua ̇ un guasto del regolatore può comportare perdita di processo, contaminazione del prodotto, danni alle apparecchiature,o rischi per la sicurezza.
Il costo di un singolo arresto non pianificato può raggiungere centinaia di migliaia di dollari in perdita di produzione, e il riavvio dopo un arresto non pianificato può richiedere ore.I sistemi che controllano questi processi non possono tollerare nemmeno brevi interruzioni del controller, per questo l'S7-400H e' progettato da zero per un funzionamento continuo in qualsiasi singolo guasto hardware.
La CPU 412-3H è l'H-CPU entry-level nella gamma S7-400H che fornisce 768KB di memoria totale (512KB di programma, 256KB di dati) con comunicazione MPI/DP.
Per programmi o applicazioni più grandi che richiedono più spazio di archiviazione dei dati,la CPU 414-3H (6ES7414-3HM14-0AB0) e la CPU 417-4H (6ES7417-4HL14-0AB0) offrono una memoria progressivamente maggiore e interfacce aggiuntive.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Memoria totale | 768 KB |
| Memoria del programma | 512 KB |
| Memoria dati | 256 KB |
| Interfaccia MPI/DP | 1 × MPI / PROFIBUS DP combinato |
| Interfacce di sincronizzazione | 2 × (per moduli di sincronizzazione) |
| Tipi di sistema | S7-400H, S7-400F/FH |
| Statuto | Interrotto |
La progettazione a tre interfacce della CPU 412-3H riflette le richieste tecniche della ridondanza hardware.
L'unica interfaccia MPI/DP gestisce la comunicazione automatica normale collegando la CPU ai dispositivi di campo PROFIBUS DP, ai terminali di programmazione, ai pannelli HMI e ad altri PLC della rete dell'impianto.Le due interfacce di sincronizzazione sono dedicate alla comunicazione tra CPU.
Le due interfacce del modulo di sincronizzazione su ciascuna CPU 412-3H si collegano ai moduli di sincronizzazione (IM 460-4, 6ES7460-4AA01-0AB0) che formano i collegamenti fisici di dati tra i due rack di CPU ridondanti.Due collegamenti di sincronizzazione indipendenti sono utilizzati non uno perché il canale di sincronizzazione stesso deve essere ridondante.
Un singolo guasto al cavo di sincronizzazione potrebbe in qualche modo disabilitare l'intera funzione di ridondanza.
Con due percorsi di sincronizzazione indipendenti, la coppia di CPU può sincronizzarsi attraverso entrambi i percorsi indipendentemente, e un guasto in un percorso di sincronizzazione genera un allarme di manutenzione senza forzare un switchover.
La comunicazione di sincronizzazione trasporta tutte le informazioni di stato necessarie per mantenere entrambe le CPU identiche: ogni stato di uscita, ogni timer e valore del contatore, ogni bit di memoria aggiornato a ogni scansione del programma.
Questa sincronizzazione senza urti è ciò che consente un vero switchover (non un riavvio) quando una CPU fallisce:la CPU sopravvissuta ha già tutti i dati attuali e continua l'esecuzione da esattamente dove la CPU fallita ha smesso.
Il 6ES7412-3HJ14-0AB0 è compatibile con due configurazioni di sistema:
S7-400H (alta disponibilità):Configurazione redundante standard due CPU in parallelo, fail-over in caso di guasto hardware, disponibilità target nell'intervallo del 99,99% o superiore.
Il sistema H si occupa della disponibilità (mantenere in funzione il processo) ma non della sicurezza funzionale (prevenire gli stati pericolosi del processo).
S7-400F/FH (Alta disponibilità a prova di guasto):Combina la ridondanza hardware con la sicurezza funzionale certificata IEC 61508.
Il sistema F/FH aggiunge moduli F certificati di sicurezza e blocchi di programma di sicurezza che implementano le funzioni di sicurezza strumentalizzate (SIF) richieste per i processi nelle aree pericolose.
Quando nello stesso controller sono richiesti sia la disponibilità (senza spegnimenti non pianificati) sia la sicurezza funzionale (protezione certificata SIL 1/2/3), il S7-400F/FH si rivolge a entrambi contemporaneamente.Questa configurazione è comune nel settore petrolifero e del gas, industria chimica e nucleare in cui i rischi di processo richiedono una protezione certificata di sicurezza accanto al funzionamento continuo.
La suddivisione della memoria 512 KB per il programma e 256 KB per i dati riflette il tipico equilibrio del carico di lavoro nelle applicazioni di controllo continuo dei processi che il S7-400H mira.I programmi di automazione dei processi tendono ad essere più grandi dei programmi di automazione discreti equivalenti perché includono:
Ampia elaborazione del segnale analogo (scaling, filtraggio, valutazione dei limiti di allarme per decine o centinaia di variabili di processo), algoritmi di controllo complessi (lusso PID in cascata, regolatori di rapporto,controllo avanzato dei processi), le grandi strutture di dati per l'integrazione degli storici dei processi (buffering degli storici di misurazione prima della trasmissione a SCADA),e routine di diagnostica e di gestione dell'allarme complete che segnalino dettagliatamente agli operatori lo stato dell'impianto.
La memoria di programma di 512KB ospita questi programmi complessi.l'aggiunta di blocchi di funzioni caricabili (FB) memorizzati sulle schede di memoria estende la dimensione effettiva del programma oltre il limite di memoria integrata.
D1: L'S7-400H passa automaticamente alla CPU di standby quando il master fallisce e quanto è veloce il passaggio?
Sì, il passaggio è automatico e non richiede l'intervento dell'operatore.La CPU in stand-by che ha eseguito lo stesso programma con gli stessi dati in sincronia continua l'esecuzione senza interruzioni.
Il tempo di commutazione in un sistema S7-400H correttamente configurato è entro il tempo di ciclo di scansione del PLC, in genere nell'intervallo di millisecondi a una sola cifra,che è impercettibile ai dispositivi di campo e agli strumenti di processo.
Nessun valore di processo viene perso, nessuna uscita cambia lo stato a causa della commutazione stessa e non è richiesto un riavvio manuale.
D2: L'S7-400H può essere mantenuto i moduli sostituiti o il firmware aggiornato mentre il processo è in esecuzione?
L'architettura ridondante dell'S7-400H supporta la manutenzione on-line, sostituendo i moduli falliti in un rack CPU mentre l'altro rimane in esecuzione e controlla il processo.
Ciò significa che la manutenzione dell'hardware può essere eseguita durante la produzione, tra cui: la sostituzione di una CPU non funzionante (la stessa 6ES7412-3HJ14-0AB0), lo scambio di alimentatori, la sostituzione dei moduli I/O,e l'aggiornamento del firmware senza interrompere il processo.
Dopo la manutenzione, il rack riparato viene re-sincronizzato automaticamente con il rack di funzionamento.
Questa possibilità di manutenzione online è il vantaggio operativo principale del sistema H rispetto al semplice servizio di standby a caldo.
D3: La CPU 412-3H è direttamente compatibile con i moduli di I/O standard S7-400 e con i moduli di comunicazione?
I rack CPU S7-400H accettano moduli di segnale standard S7-400 (SM), processori di comunicazione (CP) e moduli di funzione (FM), soggetti a restrizioni di modalità di ridondanza.
Nel funzionamento in modalità H, i moduli installati in entrambi i rack devono essere identici e alcuni tipi di moduli (in particolare i moduli FM con funzioni di bus di comunicazione) richiedono specifiche versioni compatibili con la modalità H.
I moduli standard di I/O S7-400 (serie SM421, SM422, SM431, SM432) sono compatibili e comunemente utilizzati.
D4: Come viene programmato l'S7-400H? È necessario un software speciale oltre il STEP 7?
L'S7-400H utilizza STEP 7 come ambiente di programmazione, con l'aggiunta della libreria S7-REDCONNECT.
Il software REDCONNECT fornisce i blocchi di funzioni e gli strumenti di configurazione per la configurazione dei collegamenti di comunicazione ridondanti (connessioni tra il sistema H e i slave PROFIBUS/PROFINET,Sistemi SCADA, ecc.) in modo che entrambe le CPU possano gestire simultaneamente il percorso di comunicazione, con un failover automatico delle connessioni di comunicazione in aggiunta al failover della CPU.
Senza REDCONNECT, il sistema H eseguirà ancora i programmi utente standard STEP 7, ma le funzionalità di configurazione di comunicazione ridondanti non saranno disponibili.
D5: La CPU 412-3H è stata interrotta. Qual è il percorso di migrazione raccomandato da Siemens?
Siemens raccomanda il sistema SIMATIC S7-1500H (in particolare la CPU 1513H-1 PN e la CPU 1517H-3 PN) come sostituzione di generazione corrente per la S7-400H.
L'S7-1500H fornisce una ridondanza hardware equivalente con miglioramenti significativi delle prestazioni (cicli di scansione più veloci, maggiore memoria), ridondanza IO PROFINET nativa,integrazione con l'ingegneria del portale TIA, e un'impronta fisica significativamente più compatta.
La migrazione da S7-400H a S7-1500H è un progetto di hardware e software. Il programma STEP 7 deve essere migrato al portale TIA.e la configurazione dell'hardware ricostruita per la nuova piattaforma, ma Siemens fornisce strumenti e servizi di migrazione per supportare la transizione.
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