وحدة المعالجة المركبة مع MPI 6ES7312-5BF04-0AB0 6ES7 312-5BF04-0AB0 6ES7312-5BFO4-OABO

سيمنز 6ES7312-5BF04-0AB0 | SIMATIC S7-300 CPU 312C — وحدة تحكم مدمجة مع MPI، 10 مدخلات رقمية / 6 مخرجات رقمية، 2 عداد عالي السرعة 10 كيلو هرتز، ذاكرة عمل 64 كيلوبايت، 24 فولت تيار مستمر، 80 × 125 × 130 ملم

نظرة عامة

إن سيمنز 6ES7312-5BF04-0AB0 هي SIMATIC S7-300 CPU 312C — حل PLC المدمج من سيمنز الذي يجمع بين معالج PLC، ومدخلات ومخرجات رقمية مدمجة، ومدخلات عداد عالية السرعة، ومدخل طاقة في وحدة واحدة بعرض 80 ملم.

بالنسبة لمصممي الآلات الذين يبنون لوحات تحكم فعالة من حيث التكلفة حيث تكون مساحة اللوحة محدودة وعدد المدخلات والمخرجات متواضعًا، فإن 312C يغير حسابات بنية النظام. بدلاً من وحدة معالج ووحدة مدخلات رقمية منفصلة ووحدة مخرجات رقمية منفصلة، تتقلص ثلاث وحدات إلى واحدة.

جهد الأسلاك يتقلص، ومساحة سكة التركيب تتقلص، وتكلفة النظام تتقلص.

الحرف "C" في CPU 312C هو المفتاح — فهو يرمز إلى Compact (مدمج)، مما يميز هذه السلسلة عن وحدات تحكم S7-300 القياسية (غير المدمجة) التي لا تحتوي على مدخلات ومخرجات مدمجة. تتبع جميع وحدات تحكم S7-300 من سلسلة C نفس النهج: قدرة المعالج متوافقة مع حجم التطبيق، مع ما يكفي من المدخلات والمخرجات المدمجة للتعامل مع الاتصالات المباشرة الأكثر شيوعًا دون الحاجة إلى وحدات إضافية.

تغطي مجموعة المدخلات والمخرجات 10+6 الخاصة بـ 312C احتياجات الآلات الصغيرة التي تحتوي على عدد قليل من المستشعرات، وأزرار الضغط، ومفاتيح الحد، والمشغلات الرقمية — وكلها متصلة مباشرة بوحدة وحدة التحكم نفسها — بينما تتعامل واجهة MPI والقدرة على التوسع بوحدات إشارة إضافية مع أي شيء أكثر تعقيدًا.

توسع مدخلات العداد عالية السرعة المدمجة نطاق 312C العملي إلى تطبيقات لا تستطيع المدخلات الرقمية العادية خدمتها.

نبضات الخرج من المشفرات، ومفاتيح التقارب التي تعد دورات الآلة، ومقاييس التدفق التي تولد قطارات نبضات — كلها تولد إشارات تتغير بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن لمرشح الإدخال العادي لوحدة التحكم ودورة المسح البالغة 100 مللي ثانية التقاطها بدقة.

تعمل مدخلات HSC الخاصة بـ 312C بشكل مستقل عن دورة المسح بتردد يصل إلى 10 كيلو هرتز، وتعد النبضات بدقة بغض النظر عن وقت تنفيذ برنامج وحدة التحكم.

المواصفات الرئيسية

بطاقة الذاكرة الصغيرة — تخزين البرنامج غير قابل للتفاوض

تتطلب وحدة التحكم CPU 312C بطاقة ذاكرة صغيرة (MMC) لتخزين البرنامج، وهذا المتطلب ليس اختياريًا. على عكس وحدات تحكم S7-300 القديمة التي كانت تحتوي على ذاكرة EPROM مدمجة أو ذاكرة RAM مدعومة بالبطارية للاحتفاظ بالبرنامج، فإن وحدة التحكم CPU 312C وجميع وحدات تحكم S7-300 من الجيل الأحدث تخزن برامجها على بطاقة الذاكرة الصغيرة — وهي بطاقة صغيرة تعتمد على ذاكرة الفلاش يتم إدخالها في اللوحة الأمامية لوحدة التحكم.

تخدم بطاقة الذاكرة الصغيرة وظيفتين: فهي تخزن برنامج المستخدم (هيكل OB/FC/FB/DB الخاص بـ STEP 7) بشكل دائم دون الحاجة إلى دعم البطارية، وهي تحمل البرنامج الثابت لوحدة التحكم (نظام التشغيل).

عند تطبيق الطاقة على وحدة تحكم CPU 312C تحتوي على بطاقة ذاكرة صغيرة ببرنامج صالح، تقوم وحدة التحكم بنسخ البرنامج من بطاقة الذاكرة الصغيرة إلى ذاكرة العمل وتبدأ التنفيذ — لا حاجة لبطارية، ولا تحميل من جهاز برمجة بعد تنزيل البرنامج الأولي.

الآثار التشغيلية كبيرة.

يمكن نقل بطاقة ذاكرة صغيرة ببرنامج كامل من وحدة تحكم قيد التشغيل إلى وحدة تحكم بديلة متطابقة، وتتولى الوحدة البديلة البرنامج دون أي خطوات برمجة إضافية. بالنسبة لمصنعي الآلات الذين يشحنون العديد من الآلات المتطابقة، يعني هذا أن نسخة واحدة من بطاقة الذاكرة الصغيرة تعمل كنسخة احتياطية لأسطول كامل — إذا فشلت وحدة تحكم في الميدان، يتم تحميل البديل مسبقًا من بطاقة الذاكرة الصغيرة الاحتياطية في دقائق.

لا يتم تضمين بطاقة الذاكرة الصغيرة مع وحدة التحكم CPU 312C ويجب طلبها بشكل منفصل. السعات الشائعة هي 64 كيلوبايت، 128 كيلوبايت، 512 كيلوبايت، 2 ميجابايت، و 4 ميجابايت — بطاقة 64 كيلوبايت تغطي البرامج الصغيرة، بينما تسمح البطاقات الأكبر بتخزين بيانات إضافية مثل الوصفات، والاتجاهات التاريخية، والوثائق.

العدادات عالية السرعة — ما وراء دورة المسح العادية

تستخدم مدخلات العداد عالية السرعة المدمجة في وحدة التحكم CPU 312C عدادات أجهزة مخصصة تعمل بشكل غير متزامن مع دورة مسح وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. يضمن هذا العد بالأجهزة عدم تفويت أي نبضات بغض النظر عن مدى انشغال تنفيذ برنامج وحدة التحكم في أي لحظة — وهو متطلب حاسم لقياس الطول المستند إلى المشفر، وعد الدفعات، وقياس التدفق.

عند تردد أقصى يبلغ 10 كيلو هرتز، يمكن لمدخلات HSC عد النبضات التي تصل كل 100 ميكرو ثانية.

يقابل هذا، على سبيل المثال، مشفرًا ينتج 10000 نبضة لكل دورة على عمود يدور بسرعة 60 دورة في الدقيقة — مواصفات معقولة لعجلة قياس أو مشفر موضع على ناقل يتحرك ببطء.

بالنسبة للأعمدة الأسرع أو المشفرات ذات الدقة الأعلى، يصبح حد 10 كيلو هرتز قيدًا وستكون هناك حاجة إلى عداد أسرع (متاح في وحدات الوظائف مثل FM 350).

يمكن للعدادات العمل في عدة أوضاع قابلة للتكوين عبر STEP 7: العد التصاعدي البسيط (يجمع النبضات من حدث)، العد التصاعدي/التنازلي (يتم التحكم في الاتجاه بواسطة مدخل ثانٍ)، قياس التردد (يعد النبضات خلال وقت بوابة محدد ويبلغ عن التردد)، وقياس الدورة. كل وضع يخدم تطبيقات قياس مختلفة.

واجهة MPI — البرمجة والشبكات

واجهة MPI (واجهة متعددة النقاط) على وحدة التحكم CPU 312C هي واجهة اتصال فعالة من حيث التكلفة ولكنها قادرة تتعامل مع احتياجات الشبكات الأساسية لوحدة التحكم:

الوصول إلى البرمجة: يتصل طرف برمجة STEP 7 بمنفذ MPI الخاص بوحدة التحكم عبر محول كمبيوتر (USB أو RS232) لتنزيل البرنامج، وتحميله، والمراقبة عبر الإنترنت، والتشخيص. هذا هو الاستخدام الأساسي والأكثر تطلبًا لواجهة MPI.

اتصال HMI: تتصل أجهزة HMI من سيمنز OP (لوحة المشغل) و TP (لوحة اللمس) بوحدة التحكم CPU 312C عبر MPI لعرض بيانات العملية وقبول مدخلات المشغل. اتصال MPI أبسط وأقل تكلفة من PROFIBUS لاتصالات HMI واحدة بوحدة التحكم.

اتصال PLC بوحدة تحكم PLC: يمكن لعدة وحدات تحكم PLC من S7-300 أو S7-400 مشاركة شبكة MPI، وتبادل البيانات عبر اتصال S7 (خدمات PUT/GET).

هذا بديل لـ PROFIBUS للشبكات الصغيرة حيث لا تكون سرعة PROFIBUS الأعلى وعدد العقد الأكبر مطلوبة.

لا تدعم واجهة MPI تشغيل PROFIBUS DP الرئيسي أو التابع — للاتصال بـ PROFIBUS، ستحتاج وحدة التحكم CPU 312C إلى وحدة معالج اتصال إضافية CP 342-5.

هذا تمييز مهم عند تحديد النظام: إذا كان اتصال تابع PROFIBUS DP بوحدة تحكم أعلى مستوى مطلوبًا، فيجب استكمال واجهة MPI فقط لوحدة التحكم CPU 312C.

أسئلة متكررة

س1: تحتوي وحدة التحكم CPU 312C على 10 مدخلات رقمية و 6 مخرجات رقمية مدمجة. هل يمكن إضافة المزيد من المدخلات والمخرجات، وكيف؟

نعم. يتم استكمال المدخلات والمخرجات المدمجة عن طريق تثبيت وحدات إشارة S7-300 (سلسلة SM) على نفس سكة التركيب مثل وحدة التحكم.

وحدات الإشارة الرقمية والتماثلية القياسية لـ S7-300 — مدخلات رقمية SM 321، مخرجات رقمية SM 322، مدخلات/مخرجات رقمية مدمجة SM 323، مدخلات/مخرجات تماثلية SM 331/332 — كلها تتصل بوحدة التحكم عبر ناقل خلفي S7-300. تدعم وحدة التحكم CPU 312C رف توسيع واحد عبر زوج من وحدات واجهة IM 365 إذا كانت هناك حاجة لمساحة سكة تركيب إضافية. 

يتم تحديد السعة الإجمالية للمدخلات والمخرجات للنظام بواسطة عدد فتحات الوحدات المتاحة ونطاق عنونة المدخلات والمخرجات لوحدة التحكم.

س2: ما هو الفرق بين وحدة التحكم CPU 312C ووحدة التحكم CPU 312 (غير المدمجة)، ومتى يجب اختيار كل منهما؟

وحدة التحكم CPU 312 (غير المدمجة) لا تحتوي على مدخلات ومخرجات مدمجة — إنها وحدة تحكم خالصة توفر فقط واجهة MPI والاتصال بوحدات الإشارة على الناقل الخلفي. ميزتها هي المرونة: يمكن تعيين كل فتحة بحرية لنوع الوحدة المطلوبة، دون مدخلات ومخرجات ثابتة.

تتضمن وحدة التحكم CPU 312C 10 مدخلات رقمية و 6 مخرجات رقمية واثنين من العدادات عالية السرعة، وهي موجودة دائمًا.

إذا كانت الآلة تحتاج إلى 10 مدخلات رقمية و 6 مخرجات رقمية بالإضافة إلى عدادات عالية السرعة بالضبط أو تقريبًا، فإن 312C توفرها دون الحاجة إلى وحدات إضافية. 

إذا كانت الآلة تحتاج بشكل أساسي إلى مدخلات ومخرجات تماثلية أو نسبة مختلفة جدًا من المدخلات الرقمية/المخرجات الرقمية، فإن المدخلات والمخرجات الثابتة لوحدة التحكم 312C توفر مرونة أقل، وقد تكون وحدة التحكم غير المدمجة مع وحدات الإشارة المختارة بحرية هي التكوين الأفضل.

س3: هل يمكن للمخرجات الرقمية لوحدة التحكم CPU 312C تشغيل موصلات الملفات 24 فولت تيار مستمر وصمامات الملف اللولبي مباشرة؟

المخرجات الرقمية المدمجة لوحدة التحكم CPU 312C هي من نوع ترانزستور 24 فولت تيار مستمر، مصنفة للأحمال 24 فولت تيار مستمر. يمكن لكل مخرج توفير التيار المطلوب لتشغيل ملفات مرحل 24 فولت تيار مستمر القياسية (عادةً 50-200 مللي أمبير) وطياري صمامات الملف اللولبي 24 فولت تيار مستمر (100-300 مللي أمبير) مباشرة، بشرط أن يكون تيار الحمل لكل مخرج ضمن التصنيف المحدد.

بالنسبة للأحمال الأكبر (موصلات المحركات الرئيسية بملفات 24 فولت، صمامات أكبر) أو الأحمال المترددة (ملفات تعمل بجهد 230 فولت تيار متردد)، يجب استخدام مرحلات وسيطة. 

يجب التحقق من تيار الخرج لكل قناة لوحدة التحكم والتيار الإجمالي للوحدة مقابل الأحمال المتصلة أثناء مرحلة التصميم.

س4: هل تدعم وحدة التحكم CPU 312C بروتوكول PROFIBUS DP، وإذا كان الأمر كذلك، ففي أي دور؟

لا تدعم واجهة MPI لوحدة التحكم CPU 312C بروتوكول PROFIBUS DP. إذا كان الاتصال بـ PROFIBUS DP مطلوبًا — سواء لوحدة التحكم لتكون رئيسًا لـ DP يتحكم في مدخلات ومخرجات بعيدة، أو لوحدة التحكم لتكون تابعًا لـ DP متصلًا بوحدة تحكم أعلى مستوى — فيجب تثبيت وحدة معالج اتصال خارجية (CP 342-5 لـ DP الرئيسي، أو CP 342-5 FO لـ PROFIBUS بالألياف الضوئية) على سكة التركيب بجانب وحدة التحكم.

بالنسبة للتصميمات الجديدة التي يكون فيها الاتصال بـ PROFIBUS مطلوبًا، فإن وحدة تحكم ذات واجهة PROFIBUS DP مدمجة (مثل CPU 314C-2 DP) تتجنب الحاجة إلى وحدة CP إضافية.

س5: ما هو مسار الترحيل الموصى به من وحدة التحكم CPU 312C إلى منصة سيمنز الحالية؟

توصي سيمنز بسلسلة SIMATIC S7-1500 كمنصة خلفية لـ S7-300، بما في ذلك وحدات التحكم المدمجة. توفر وحدة التحكم CPU 1511C-1 PN أو CPU 1512C-1 PN (من سلسلة S7-1500 المدمجة) وظائف مدخلات ومخرجات مدمجة مماثلة مع أداء محسّن بشكل كبير، و PROFINET IO أصلي، وذاكرة عمل موسعة، وهندسة TIA Portal.

يتطلب الترحيل إعادة كتابة برنامج STEP 7 في TIA Portal — لا يوجد تحويل مباشر تلقائي — ولكن سيمنز توفر أدوات دعم الترحيل في TIA Portal يمكن أن تساعد في إعادة هيكلة وتكييف البرامج القديمة.

بالنسبة للآلات التي يجب أن تظل على S7-300 لأسباب التوافق القديم، تستمر سيمنز في دعم قطع الغيار لمدة عشر سنوات بعد تاريخ إيقاف المنتج التدريجي.