Simens PLC Controller di logica programmabile CPU Unità centrale 6ES7414-4HM14-0AB0

Siemens 6ES7414-4HM14-0AB0 500.000 SIMATIC S7-400H CPU 414H Redundant Central Processing Unit, 2,8MB di memoria, 4 interfacce (1 MPI/DP + 1 DP + 2 Sync), 21 rack di espansione, S7-400H / S7-400F/FH

CPU 414H

La piattaforma S7-400H offre una progressione di H-CPU, ognuna aumentando la memoria, il numero di interfacce e la capacità di elaborazione per abbinarsi a installazioni più grandi e complesse.La CPU 414H occupa una posizione centrale significativa in questa famiglia.

Il suo predecessore nella gamma la CPU 412H (6ES7412-3HJ14-0AB0) fornisce 768KB di memoria totale.

La CPU 414H triplica questo numero a 2,8 MB, divide equamente tra dati e programmi e aggiunge una seconda interfaccia PROFIBUS DP dedicata che manca alla 412H.scalabile fino a 20 MB di memoria totale con interfacce aggiuntive per i programmi di automazione continua dei processi più esigenti.

Per gli impianti di processo in cui il programma di automazione deve gestire centinaia di cicli di controllo PID, estese reti di I/O PROFIBUS su più segmenti,e grandi strutture di dati per il buffering degli storici dei processi e la gestione delle ricette, i 2,8 MB del 414H combinati con due interfacce PROFIBUS DP indipendenti è un significativo passo avanti rispetto all'H-CPU entry-level.

La seconda interfaccia DP dedicata consente al controllore di gestire reti PROFIBUS separate, ad esempio un segmento per azionamenti e apparecchiature a velocità variabile.altro per strumentazione e trasmettitori senza condividere la larghezza di banda del bus tra tipi di dispositivi diversi.

Specificità principali

Le due interfacce di sincronizzazione e la sincronizzazione in fibra ottica

Le due interfacce del modulo di sincronizzazione della CPU 414H costituiscono la base fisica dell'intero meccanismo di ridondanza del sistema H.

Ogni interfaccia accetta un sottomodulo di sincronizzazione IF 960 con connettore, un trasmettitore in fibra ottica che si collega al sottomodulo corrispondente nel rack della CPU partner tramite un cavo in fibra ottica.

Il supporto in fibra ottica è deliberato: fornisce un completo isolamento galvanico tra i due rack della CPU,elimina i problemi di tensione in modalità comune che possono interessare i cavi di sincronizzazione elettrica in ambienti industriali, e funziona in modo affidabile sulle distanze (fino a circa 10 m nelle versioni standard a corto raggio) che in genere separano i due rack in un impianto H-system.

Due collegamenti di sincronizzazione indipendenti sono obbligatori piuttosto che facoltativi.

The S7-400H's redundancy can only be maintained if the synchronisation channel itself is redundant — a single sync link failure that disabled the synchronisation mechanism would degrade a fully redundant H-system to a single-CPU system with no failover capability.

Con due percorsi di sincronizzazione indipendenti attraverso due cavi di fibra separati,un guasto in un percorso di sincronizzazione genera un allarme di manutenzione ma non compromette la capacità della coppia di CPU di sincronizzarsi e mantenere la prontezza di standby a caldo.

Il sistema di diagnostica del S7-400H rileva e segnala i guasti di un singolo percorso di sincronizzazione, dando al personale di manutenzione il tempo di ripristinare il collegamento degradato prima che si verifichi un evento che abbia un impatto sul processo.

21 Rack di espansione  La necessità di una grande capacità di sistema

La CPU 414H supporta un massimo di 21 rack di espansione in aggiunta al rack centrale, un totale di 22 rack fisici nella più ampia configurazione possibile.

Ogni rack ospita moduli di segnale, moduli di funzione e processori di comunicazione, con ogni rack che contribuisce fino a 8 slot di moduli aggiuntivi alla stazione.A 8 moduli per scaffale su 22 scaffali, una stazione CPU 414H completamente costruita può ospitare fino a 176 posizioni di modulo.

In pratica, l'automazione continua degli impianti di processo raramente consente di costruire stazioni S7-400H al loro massimo assoluto.

La capacità di espansione di 21 rack è disponibile per soddisfare le esigenze di scalazione di grandi unità di processo integrate ∙ un'unità di distillazione di una raffineria, un complesso di reattori chimici, un reattore di combustibile, un reattore di combustibile, un reattore di combustibile, un reattore di idrocarburi, un reattore di idrocarburi, un reattore di idrocarburi, un reattore di idrocarburi, un reattore di idrocarburi, un reattore di idrocarburi, un reattore di idrocarburi e un reattore di idrocarburi.un grande impianto di depurazione dell'acqua in cui una singola stazione S7-400H può controllare diverse centinaia di strumenti sul campo, più unità e dozzine di apparecchiature discrete.

La capacità del 414H e' calibrata per gestire questi programmi davvero grandi senza che la stazione debba essere suddivisa in più controller di comunicazione,che aggiungerebbe complessità ingegneristica e potenziali punti di guasto all'architettura.

S7-400F/FH ¢ Combinare la ridondanza con la sicurezza funzionale

La CPU 414H è certificata per l'utilizzo in sistemi S7-400F/FH con configurazioni che combinano la ridondanza hardware del sistema H (CPU in standby a caldo) con la sicurezza funzionale certificata IEC 61508.In funzione S7-400F/FH, la CPU esegue sia un programma utente standard che un programma di sicurezza.

Il programma di sicurezza attua le funzioni di sicurezza strumentali (SIF) definite nella specifica dei requisiti di sicurezza dell'impianto,e funziona su F-CPU con sicurezza con il protocollo di comunicazione PROFIsafe che estende la sicurezza certificata attraverso la rete PROFIBUS DP ai periferici F.

La configurazione F/FH è la soluzione completa per la sicurezza e la disponibilità per gli impianti di processo nelle aree pericolose: la ridondanza H previene gli spegnimenti non pianificati dovuti a guasti hardware del controller,mentre la certificazione F garantisce che le funzioni di sicurezza strumentali raggiungano il livello di integrità di sicurezza richiesto (SIL 1), 2 o 3 a seconda dell'applicazione) come definito dall'analisi dei rischi di processo.

In impianti come piattaforme di produzione di petrolio e gas, raffinerie e impianti chimici,la combinazione di disponibilità continua e sicurezza certificata nello stesso controller non è un elemento di lusso ma un requisito normativo e operativo;.

Strategia di ricambi per le H-CPU interrotte

La CPU 414H è stata interrotta dalla Siemens a partire dal 01.02.2017, il che significa che non è più prodotto o distribuito attraverso i canali di vendita standard di Siemens.

Siemens si impegna tipicamente a garantire la disponibilità di parti di ricambio per dieci anni dopo la cessazione della produzione di prodotti industriali critici, una politica che copre molti impianti S7-400H attualmente in funzione.Al di là della finestra dei pezzi di ricambio Siemens, il mercato delle eccedenze industriali e del rinnovamento possiede scorte considerevoli di unità CPU 414H testate e garantite.

Per i siti che utilizzano sistemi S7-400H con unità CPU 414H, la riserva minima raccomandata è di un set completo di moduli H-CPU ¢ due unità del 6ES7414-4HM14-0AB0,poiché entrambi i rack richiedono CPU identicheUna coppia di CPU non equiparata (versioni di firmware diverse, o una originale e una rinnovata con date di produzione leggermente diverse) può ancora funzionare, ma può richiedere l'armonizzazione del firmware.

Il mantenimento di coppie di ricambio abbinate semplifica la sostituzione di emergenza ed elimina la necessità di gestire la compatibilità del firmware sotto pressione di tempo durante un'interruzione non pianificata.

Domande frequenti

Q1: La CPU 414H dispone di due interfacce DP PROFIBUS, l'interfaccia combinata MPI/DP e l'interfaccia DP dedicata.e possono collegarsi a diverse reti PROFIBUS DP?

Sì, entrambe le interfacce PROFIBUS DP possono operare simultaneamente e possono connettersi a reti PROFIBUS DP separate e indipendenti.ad ogni interfaccia viene assegnata la propria rete PROFIBUS con i propri parametri del bus (indirizzo del bus), velocità di trasmissione, parametri di tempistica).

La CPU 414H opera come DP master su entrambe le reti in modo indipendente, scansionando gli schiavi su rete 1 e rete 2 in modo interlacciato all'interno di ogni ciclo di scansione PLC.

Questa capacità di doppio maestro è particolarmente utile nei grandi impianti di processo in cui si separano gli strumenti (trasmettitori, analizzatori) dalle apparecchiature di azionamento (azionamenti a frequenza variabile,I dispositivi di controllo del traffico (come i soft starter) su segmenti di bus indipendenti riducono le interferenze tra le reti e semplificano la risoluzione dei problemi isolando i domini di guasto..

L'interfaccia MPI/DP può anche essere configurata in modalità MPI piuttosto che in modalità DP quando non è necessaria una funzione master PROFIBUS DP su tale interfaccia fisica per esempio,per essere utilizzato esclusivamente per la programmazione dell'accesso al terminale e delle connessioni HMI.

D2: Qual è il tempo di commutazione (tempo di fallimento) quando la CPU 414H attiva fallisce e la CPU in standby prende il sopravvento?

The failover time in a correctly configured S7-400H system with CPU 414H is within the PLC scan cycle — typically in the range of several milliseconds to a few tens of milliseconds depending on the system configurationDurante la normale sincronizzazione in standby, entrambe le CPU eseguono lo stesso programma con gli stessi dati in ogni ciclo di scansione.

Il meccanismo di sincronizzazione garantisce che lo stato di memoria della CPU in standby (output, blocchi di dati, timer, contatori) rispecchi la CPU principale a ogni confine di scansione.

Quando il master fallisce, la CPU in standby si dichiara attiva e inizia a controllare le uscite immediatamente, senza eseguire una sequenza di riavvio o rileggere gli ingressi da uno stato freddo.

Dal punto di vista dei dispositivi di campo, le uscite continuano a mantenere il loro ultimo stato valido senza interruzioni percepibili; dal punto di vista degli schiavi PROFIBUS DP,il padrone continua a fare il sondaggio senza perdere un ciclo.

D3: Se la seconda CPU viene rimossa per manutenzione, la CPU 414H può funzionare in modalità non ridondante con una sola CPU e quali sono le implicazioni?

La CPU 414H può funzionare in modalità a CPU singola ?? quando è installata una sola unità nel suo rack o quando il collegamento di sincronizzazione tra le due CPU è assente,il sistema S7-400H continua a funzionare con la CPU disponibileQuesta modalità è denominata "operazione singola" o "modalità degradata".

Il sistema genera un allarme diagnostico che indica che la ridondanza completa non è disponibile e l'interfaccia dell'operatore STEP 7/WinCC visualizza un corrispondente messaggio di stato.

In questo stato degradato, la CPU continua a funzionare con il controllo dei processi, la comunicazione PROFIBUS DP,e la fornitura di dati HMI normalmente, ma qualsiasi errore hardware che colpisce quella singola CPU potrebbe causare lo spegnimento del processo, dal momento che non c'è una CPU partner da rilevare.

Per le operazioni di manutenzione pianificate, la sostituzione di un sottomodulo di sincronizzazione non funzionante, è accettabile e progettata l'esecuzione di una manutenzione preventiva su un rack di CPU, che funzioni in modalità degradata per un breve periodo.Il funzionamento prolungato in modalità degradata aumenta significativamente il profilo di rischio dell'impianto.

D4: Qual è il significato della divisione della memoria ¥ 1,4 MB di dati e 1,4 MB di programma ¥ per lo sviluppo di programmi, e i blocchi di dati utente possono consumare la memoria del programma o viceversa?

Nella SIMATIC S7-400H, la memoria di lavoro (la RAM che la CPU utilizza per l'esecuzione attiva dei programmi) è suddivisa al momento della fabbricazione in una partizione fissa di codice (programma) e una partizione fissa di dati,e queste partizioni non sono intercambiabili. Codice del programma OB, FC, FB, le sequenze di istruzioni compilate consuma memoria di codice; i blocchi di dati (DB), inclusi i DB di istanza, i DB condivisi e lo storage di ricette, consuma memoria di dati.

Un programma che ha molti algoritmi di controllo complessi ma set di dati relativamente piccoli si inserirà comodamente nel limite di codice di 1,4 MB utilizzando solo una frazione dell'allocazione di dati di 1,4 MB.

Al contrario, un programma con una logica di controllo relativamente semplice ma con grandi tabelle di ricette, buffer storici o ampie strutture di dati di allarme può riempire il 1.Memoria dati da 4 MB lasciando la memoria di codice in gran parte vuotaGli sviluppatori di programmi che lavorano con la CPU 414H dovrebbero monitorare entrambe le aree di memoria in modo indipendente durante lo sviluppo.

La memoria di carico (Flash/EPROM o scheda di memoria) contiene la copia salvata del programma; la memoria di lavoro contiene la copia in esecuzione attiva; solo la partizione della memoria di lavoro è importante per la dimensione del tempo di esecuzione.

D5: STEP 7 V5.x è l'unico ambiente di programmazione per la CPU 414H, o può essere utilizzato il portale TIA?

La CPU 414H, come parte della classica piattaforma SIMATIC S7-400H, è programmata utilizzando STEP 7 Professional V5.x il tradizionale ambiente STEP 7 Classic.

TIA Portal non supporta la famiglia di CPU S7-400H per la programmazione; il supporto S7-400 di TIA Portal copre le CPU standard S7-400 (non H),e la piattaforma di alta disponibilità di generazione attuale supportata nel portale TIA è la S7-1500HL'ingegneria di una CPU 414H nel portale TIA non e' possibile.

Se un sito ha standardizzato sul portale TIA per tutte le altre programmazioni PLC, il programma S7-400H deve comunque essere mantenuto ed esteso utilizzando STEP 7 V5.5 o STEP 7 Professional.Siemens si è impegnata a sostenere STEP 7 V5.x per la base installata esistente dei sistemi S7-300 e S7-400; aggiornamenti e patch di sicurezza continuano a essere disponibili anche se l'obiettivo primario di sviluppo è stato spostato verso il portale TIA.