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

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

Panoramica

Il Siemens 6GK7443-1EX20-0XE0 è il processore di comunicazione CP 443-1 per SIMATIC S7-400 — il modulo di interfaccia Industrial Ethernet che collega direttamente lo chassis PLC S7-400 alle reti Ethernet da 10/100 Mbit/s, fungendo contemporaneamente da controller PROFINET IO per sistemi di I/O distribuiti.

Nella gerarchia dei moduli S7-400, il CP 443-1 si inserisce nel backplane accanto ai moduli CPU e gestisce autonomamente l'intero carico di comunicazione di rete, indipendentemente dalla CPU, scaricando l'elaborazione dei protocolli Ethernet in modo che la CPU rimanga concentrata sull'esecuzione del suo programma PLC senza che l'overhead di comunicazione degradi le prestazioni del ciclo di scansione.

La caratteristica hardware più distintiva della variante EX20 è il suo switch real-time integrato a due porte basato sul chip ERTEC 400.

Le due porte RJ45 non sono due connessioni di rete indipendenti — condividono un unico indirizzo IP e formano uno switch che consente al modulo di partecipare a topologie lineari (daisy-chain) e ad anello senza uno switch esterno.

Ciò è direttamente rilevante per le installazioni PROFINET IO dove la topologia lineare tramite connessioni da dispositivo a dispositivo riduce i costi hardware e lo spazio nell'armadio rispetto alle architetture cablate a stella che richiedono uno switch centrale ad ogni livello.

La topologia ad anello, se combinata con il Media Redundancy Protocol (MRP), consente alla rete di recuperare automaticamente da un singolo guasto di cavo o switch, mantenendo i dispositivi PROFINET IO online durante le condizioni di guasto.

Con 128 connessioni attive in modalità multiprotocollo, il CP 443-1 EX20 può mantenere contemporaneamente un mix di connessioni di scambio dati S7, connessioni socket TCP/IP aperte, collegamenti controller PROFINET IO e sessioni SEND/RECEIVE con dispositivi compatibili S5 — tutte attive contemporaneamente e tutte gestite in modo indipendente dal processore del CP.

Il CP appare alla CPU S7-400 come un modulo standard nello chassis, con lo scambio dati gestito tramite aree di memoria CPU condivise definite in NetPro durante la configurazione.

Specifiche Chiave

Servizi di Comunicazione — Cosa Fornisce Ciascuna Modalità

Il valore del CP 443-1 in una rete di impianto deriva dall'ampiezza delle modalità di comunicazione che supporta contemporaneamente. Ogni modalità serve uno scopo di integrazione distinto:

Comunicazione S7 (PUT/GET) è il protocollo nativo di scambio dati Siemens-to-Siemens.

Consente alle CPU S7-400 di leggere e scrivere dati direttamente ad altri controller S7 — S7-300, S7-400 o S7-1500 tramite gateway — utilizzando i blocchi di programma PUT e GET.

Questo è lo standard per il coordinamento inter-PLC nelle linee di produzione multi-controller, dove un controller deve leggere i valori di processo o scrivere i setpoint a un altro controller attraverso la rete dell'impianto.

Fetch/Write fornisce compatibilità retroattiva con i sistemi SIMATIC S5 legacy che utilizzano il vecchio modello di connessione S5.

Negli impianti in cui coesistono sistemi S7-400 e sistemi S5 più vecchi, la capacità Fetch/Write del CP 443-1 mantiene la comunicazione con l'hardware legacy senza richiedere apparecchiature di conversione del protocollo.

SEND/RECEIVE (comunicazione aperta) implementa connessioni socket TCP/IP o ISO per la comunicazione con sistemi non Siemens — server SCADA, piattaforme MES, sistemi di qualità, punti di integrazione ERP e controller di terze parti che comunicano tramite Ethernet standard.

I blocchi funzione SEND e RECEIVE nel programma della CPU S7-400 gestiscono il passaggio dei dati da e verso il CP per queste connessioni.

Controller PROFINET IO collega i sistemi di I/O distribuiti — ET 200S, ET 200M, ET 200SP, drive compatibili PROFINET e strumenti — direttamente alla CPU S7-400 tramite la rete Ethernet, senza la necessità di un'infrastruttura di bus di campo PROFIBUS separata.

Il CP 443-1 EX20 gestisce lo scambio dati ciclico IO con fino a 32 dispositivi PROFINET IO che supportano l'avvio prioritario e gestisce tutta la comunicazione in tempo reale PROFINET indipendentemente dal ciclo del programma della CPU.

Switch Integrato ERTEC 400 — Topologia e Ridondanza

Il chip ERTEC 400 all'interno del CP 443-1 EX20 è lo stesso silicio utilizzato negli switch industriali SCALANCE X di Siemens per applicazioni PROFINET.

La sua integrazione nel modulo CP significa che le due porte RJ45 sul pannello frontale del modulo sono porte switch gestite che condividono l'unico indirizzo Ethernet del modulo — non due interfacce di rete separate.

In una topologia lineare, le due porte del CP si collegano al dispositivo precedente e successivo in una catena a margherita, creando un unico segmento Ethernet che attraversa più dispositivi senza richiedere uno switch cablato a stella ad ogni nodo.

In una topologia ad anello (quando MRP è abilitato), la seconda porta dell'ultimo dispositivo si collega alla prima, formando un anello chiuso.

Lo standard MRP definisce come un dispositivo nell'anello agisce da Ring Manager, monitorando continuamente l'integrità dell'anello e attivando un percorso alternativo in meno di 200 millisecondi quando viene rilevata una rottura dell'anello.

Per i sistemi PROFINET IO in cui il mantenimento della continuità della comunicazione IO è importante — in particolare nelle applicazioni in cui la perdita di dati di sensori o attuatori durante un guasto potrebbe creare problemi di sicurezza o problemi di qualità del processo — la topologia ad anello con MRP fornisce un meccanismo di ridondanza conveniente che utilizza solo i cavi e le porte già presenti nell'installazione.

Lista di Controllo Accessi IP — Sicurezza a Livello di Rete

La funzione di lista di controllo accessi IP (ACL) consente al CP 443-1 di accettare o rifiutare connessioni in ingresso da specifici indirizzi IP o intervalli di indirizzi IP.

Ciò fornisce un controllo degli accessi a livello di rete che limita quali sistemi esterni possono avviare connessioni alla CPU S7-400 tramite il CP.

In un ambiente di impianto in cui la rete OT (Operational Technology) si collega a sistemi IT aziendali o infrastrutture cloud, un ACL IP sul CP crea un perimetro definito: solo i server SCADA, le workstation di ingegneria e i sistemi HMI con indirizzi IP configurati possono stabilire connessioni, mentre tutto il resto del traffico di rete viene bloccato al CP.

Questo non sostituisce un'architettura di rete correttamente progettata con firewall e segmentazione di rete, ma fornisce un ulteriore livello di protezione significativo contro accessi non intenzionali o malevoli al PLC tramite l'interfaccia Ethernet.

FAQ

D1: Il CP 443-1 EX20 ha due porte RJ45. Può connettersi contemporaneamente a due subnet diverse?

No. Le due porte RJ45 sono porte dello switch ERTEC 400 integrato nel modulo e condividono un unico indirizzo IP — non sono due interfacce di rete indipendenti su subnet diverse. Entrambe le porte appartengono allo stesso segmento Ethernet.

Il design a doppia porta supporta topologie lineari e ad anello all'interno di una singola rete. Per la comunicazione multi-subnet (collegamento dell'S7-400 a più reti indipendenti), sarebbero necessari più moduli CP 443-1 installati nello stesso chassis S7-400.

D2: Il numero massimo di connessioni attive è elencato come 128. Come si distribuisce tra le diverse modalità di comunicazione?

Il limite di 128 connessioni è il totale su tutte le modalità di protocollo attive contemporaneamente.

L'allocazione tra comunicazione S7, SEND/RECEIVE ISO-on-TCP/ISO/UDP e PROFINET IO è configurata in NetPro e consumata dal pool condiviso. Le connessioni dei dispositivi PROFINET IO consumano dallo stesso pool delle altre connessioni.

L'allocazione effettiva dipende dai requisiti specifici dell'applicazione — un sistema con molti dispositivi PROFINET IO consuma più connessioni dal pool, lasciandone meno disponibili per S7 e SEND/RECEIVE contemporaneamente.

Il manuale operativo del CP 443-1 fornisce tabelle dettagliate del budget di connessione per la pianificazione della configurazione massima.

D3: Il CP 443-1 EX20 può essere utilizzato con CPU ridondanti S7-400H?

Sì, l'EX20 può essere utilizzato come modulo sostitutivo nelle configurazioni H-CPU, anche con H-CPU che eseguono firmware V4.0 e versioni successive.

Tuttavia, ci sono limitazioni: la modalità SSEND/SRECV sull'interfaccia SEND/RECV non è supportata con le H-CPU, e PROFINET IO non è supportato con le H-CPU. 

Per le applicazioni di sistema H che richiedono PROFINET IO, deve essere specificata la variante CP avanzata. La comunicazione S7 e il SEND/RECEIVE standard in altre modalità funzionano correttamente con le H-CPU.

D4: Quale software di configurazione è necessario per impostare il CP 443-1 EX20?

Il CP 443-1 EX20 è configurato utilizzando SIMATIC STEP 7 (Classic) con lo strumento di configurazione di rete NetPro.

In STEP 7, il modulo CP viene aggiunto alla configurazione hardware dell'S7-400, e quindi NetPro viene utilizzato per definire le connessioni — assegnazioni S7, SEND/RECEIVE, PROFINET IO e tutti i parametri di rete inclusi indirizzo IP, subnet, impostazioni DHCP e la lista di controllo accessi IP. 

TIA Portal non configura nativamente il CP 443-1 EX20 per S7-400; STEP 7 Classic rimane lo strumento appropriato per questa generazione di moduli.

D5: Il 6GK7443-1EX20-0XE0 è discontinuato. Qual è il successore raccomandato?

Siemens raccomanda il CP 443-1 EX31 (6GK7443-1EX31-0XE0) come successore dell'EX20.

L'EX31 mantiene lo stesso set di funzionalità di base e l'interfaccia fisica (doppio RJ45, switch basato su ERTEC) aggiungendo una scheda a circuito stampato rivestita per il funzionamento in temperature ambiente fino a 70°C — più ampio rispetto all'intervallo operativo standard dell'EX20.

L'EX31 è una sostituzione diretta per l'EX30 e l'EX20 nella maggior parte delle applicazioni.

Per nuovi progetti S7-400, Siemens raccomanda anche di valutare il percorso di migrazione a S7-1500 con la sua integrazione PROFINET nativa, che elimina la necessità di un modulo CP separato.