Neue Siemens S7 300 6ES7312-1AE14-0AB0 6ES73121AE140AB0 6ES7312-1AE14-OABO

Siemens 6ES7312-1AE14-0AB0 ∙ SIMATIC S7-300 CPU 312 ∙ Zentralverarbeitungseinheit, MPI-Schnittstelle, 32KB Arbeitsspeicher, integrierte 24VDC-Versorgung, 0,1μs Bitverarbeitung, 40×125×130mm

Übersicht

DieDies ist der Fall, wenn die Anlage nicht in Betrieb ist.ist die CPU 312 die Einstiegs-Standard-CPU (nicht kompakte) der SIMATIC S7-300-Familie.

Bei 40 mm und 270 g ist es eine der physikalisch kompaktesten S7-300-CPUs und bietet gleichzeitig den vollständigen S7-300-Befehlssatz, die Standard-MPI-Kommunikationsoberfläche,und ausreichende Verarbeitungsleistung für die überwiegende Mehrheit der kleinen und mittleren Maschinensteuerungs- und Prozessautomationsaufgaben.

Um zu verstehen, wo die CPU 312 passt, muss man die Struktur der S7-300-CPU-Reihe verstehen.

Die Familie erstreckt sich von kompakten CPUs (wie die CPU 312C, die digitale E/A integriert hat) bis hin zu Standard-CPUs (wie diese CPU 312, ohne integrierte E/A, aber mit voller modularer Flexibilität),zu leistungsfähigeren CPUs (CPU 314), 315, 317) mit größeren Speichern und integrierten PROFIBUS DP-Schnittstellen.

The CPU 312 is the starting point of the standard CPU range — the choice when the task requires the modularity and engineering flexibility of the standard CPU architecture but does not require the larger memory, Multi-Rack-Fähigkeit oder zusätzliche Schnittstellen von CPUs höherer Modelle.

Der 32 KB Arbeitsspeicher ist die primäre Einschränkung der CPU 312 und definiert die Anwendungen, für die er geeignet ist.

Bei 32 KB kann die CPU 312 kleine bis mittlere STEP 7-Programme aufnehmen, die bis zu mehreren hundert Programmblöcke, Standard-PLC-Steuerlogik, grundlegende Datenverarbeitung,und moderate Kommunikationsanforderungen.

Es ist nicht für Programme geeignet, die große Rezepturentabellen, umfangreiche Historikerpuffer oder komplexe mathematische Algorithmen verwalten, die großen Objektcode erzeugen.die CPU 314 (64KB), CPU 315-2 DP (256KB) oder CPU 317-2 DP (1MB) sind die geeigneten Optionen.

Schlüsselmerkmale

0.1 μs Binärverarbeitung Was es für die Zykluszeiten bedeutet

In der Praxis mischt ein typisches S7-300-Programm binäre (Kontakt/Spule) Anweisungen, Wortoperationen,Arithmetik, und Kommunikationsüberschüsse.

Ein Programm mit 1.000 binären Anweisungen hat eine Rohanweisungsdurchführungszeit von 0.1 ms , das Schreiben aller Ausgänge), die Kommunikationsverarbeitung und die Selbstprüfung für jeden Zyklus.

Bei einer CPU 312, die ein Programm mit mittlerer Größe in einer Ein-Rack-Station mit standardmäßigen digitalen und analogen Modulen S7-300 ausführt, liegen die typischen Zykluszeiten je nach Programmgröße im Bereich von 515 ms.Anzahl der aktiven ModuleFür Maschinensteuerungsanwendungen zielt die CPU 312 auf die Sequenzierung von Förderzeugen, Maschinenverriegelung,Einfache Chargenprozesse: Eine Zykluszeit von 5-15 ms ist völlig ausreichend..

Prozesstemperaturschleifen, Druckregulierung und andere langsam dynamische Prozessvariablen ändern sich auf einer Zeitskala von Sekunden bis Minuten,die PLC-Scan-Zykluszeit für die Schleifleistung irrelevant macht (die von der Reaktionszeit des Senders und der Ventildynamik dominiert wird).

Nur schnelle mechanische Prozesse (Hochgeschwindigkeitssortierung, Drucksteuerung, schnelle Pick-and-Place-Operationen) erfordern PLC-Zykluszeiten unter 5 ms.und diese Anwendungen werden von leistungsstarken CPUs mit deutlich größeren Speichern und dedizierten Interrupt-Verarbeitungskapazitäten bedient, nicht die CPU 312.

Die Mikro-Speicherkarte ∙ Programmspeicher ohne Batterie

The CPU 312 requires a Micro Memory Card (MMC) for programme storage — the flash-based card that serves simultaneously as load memory (storing the complete programme that is downloaded from STEP 7) and as the persistent storage mechanism that eliminates the need for a backup battery. Jedes Mal, wenn sich die CPU 312 einschaltet, liest sie das Programm vom MMC in den Arbeits-RAM und beginnt mit der Ausführung.mit Siemens, das eine Mindestdatenspeicherung von 10 Jahren für die MMC vorschreibt.

Dieser batteriefreie Betrieb ist ein echter Wartungsvorteil gegenüber älteren CPU-Generationen, die einen regelmäßigen Batteriewechsel erforderten, um das Programm durch Stromausfälle zu erhalten. A discharged or failed backup battery in an older S7-300 or S5 CPU resulted in complete programme loss at the next power interruption — a service event that could require hours of programme reload and system restart in a production environment.

Die MMC-Architektur beseitigt diesen Ausfallmodus vollständig.mit einer Leistung von mehr als 10 W und einer Leistung von mehr als 10 W,.

Die 6-zeichen-Service-Socket an der Vorderseite der CPU 312 akzeptiert Standard-S7-300 MMCs (SIMATIC Micro Memory Cards, 6ES7953-8LXXX-0AA0 Familie) in Kapazitäten von 64KB bis 8MB.

MPI-Schnittstelle Fähigkeiten und Beschränkungen

Die CPU 312 bietet eine einzige MPI-Schnittstelle, ohne PROFIBUS DP, ohne PROFINET, ohne integriertes Ethernet.

Diese Schnittstellenbeschränkung ist das wichtigste Auswahlkriterium: Wenn die Anwendung die CPU als PROFIBUS DP-Master (Steuerung von Remote-E/A-Stationen, Laufwerken,oder Instrumente in einem PROFIBUS-Netzwerk), ist die CPU 312 nicht die richtige Wahl. Eine CPU mit einer integrierten PROFIBUS DP-Schnittstelle (CPU 315-2 DP, CPU 317-2 DP) oder der Zusatz eines CP 342-5-Kommunikationsprozessors wäre erforderlich.

Die MPI-Schnittstelle bietet:

Programmierung des Zugangs zum Terminal:Eine STEP 7-Arbeitsstation ist über einen PC-Adapter (6ES7972-0CB20-0XA0 oder USB-Äquivalent) über den MPI-Anschluss für den Programmdownload, Online-Überwachung und Diagnose mit der CPU verbunden.

HMI-Verbindung:Siemens OP- und TP-Betriebspanele verbinden sich über MPI, um Prozessdaten anzuzeigen und Bedienerinputs zu akzeptieren.

PLC-zu-PLC-KommunikationMehrere S7-300-CPUs können ein MPI-Netzwerk teilen und Daten über die S7-Grundkommunikation (SFC 65/66 für globale Daten) oder die S7-Kommunikation (SFB 8/9 BSEND/BRCV oder SFB 12/13 BSEND/BRCV) austauschen.die einfache Koordinierung zwischen mehreren Steuerungen ohne PROFIBUS ermöglicht.

Globale Daten:Up to 4 global data circles can be defined for cyclic data exchange between S7 controllers on the same MPI network — a simple mechanism for sharing status variables between PLCs without explicit communication programming.

Die 6-Verbindungsgrenze der CPU 312 (Gesamtzahl der PG-, OP- und S7-Verbindungen) begrenzt die Anzahl der gleichzeitig aktiven MPI-Netzwerkteilnehmer.

In einer Station mit einem Programmierterminal, einem HMI-Panel und einer S7-Kommunikationsverbindung ist die Verbindungsgrenze bereits nahezu erreicht.

Programmstruktur und Blocktypen

Die CPU 312 unterstützt die vollständige STEP 7-Block-basierte Programmstruktur innerhalb ihrer 1,024-Block-Gesamtgrenze.

Die Blocktypen sind:

OBs (Organisationsblöcke):Die Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem und dem Benutzerprogramm. OB1 ist das zyklische Hauptprogramm. OB35 ist ein zyklischer Unterbrechungsvorgang (100ms standardmäßig). OB40 ist ein Hardware-Unterbrechungsvorgang von Modulen.OB82 ist eine diagnostische Unterbrechung..

OB100 ist der Start-OB. OBs sind die definierten Eingangspunkte, über die das S7-300-Betriebssystem als Reaktion auf Ereignisse Benutzercode aufruft.

FB (Funktionsblöcke) und FC (Funktionen):Benutzergenerierte wiederverwendbare Programmmodule. FBs haben zugehörige Instanzdatenblöcke, die die statischen Variablen des FB speichern; FCs sind staatenlose Funktionen.

Beide können von OBs oder von anderen FBs/FCs aufgerufen werden, um eine strukturierte Programmhierarchie zu erstellen.

Datenblöcke:Datenspeicherbereiche ️ gemeinsame Datenblöcke für Anlagenebene, Instanzdatenblöcke für FB und Datenspeicher.

In einem Arbeitsspeicher von 32 KB müssen alle OBs + FBs + FCs + DBs zusammen innerhalb von 32 KB passen.

Erfahrene S7-300-Ingenieure kennen sich mit der Verwaltung von Arbeitsspeicherbudgets aus.und Programmgrößenziele sollten frühzeitig im Projekt festgelegt werden, um zu vermeiden, dass die 32KB-Grenze spät in der Entwicklung entdeckt wird.

Häufig gestellte Fragen

F1: Die CPU 312 hat keine PROFIBUS DP-Schnittstelle. Wie kann sie mit PROFIBUS-Feldgeräten kommunizieren, wenn die Anwendung dies erfordert?

Der Standardansatz für das Hinzufügen der PROFIBUS DP-Master-Fähigkeit zu einem CPU 312-System besteht darin, ein CP 342-5-Kommunikationsprozessormodul (6GK7342-5DA02-0XE0) im S7-300-Rack zu installieren.

Die CP 342-5 bietet eine vollständige PROFIBUS DP-Master-Schnittstelle und arbeitet unabhängig vom MPI-Port der CPU 312.Die CP 342-5 tauscht Daten mit der CPU über das Backplane S7-300 aus., und der Programmierer verwendet Funktionsanrufe (FC1 DP_SEND und FC2 DP_RECV aus der CP 342-5 Funktionsbibliothek) zur Datenübertragung zwischen den Datenblöcken der CPU 312 und dem PROFIBUS I/O-Image der CP 342-5.

Dieser Ansatz verbraucht einen der wertvollen 8-Modul-Slots der CPU 312, and the additional cost of the CP 342-5 (which exceeds the CPU 312 itself in list price) often makes it more economical to upgrade to a CPU 315-2 DP (which has PROFIBUS DP integrated) rather than adding the CP to a CPU 312 systemDer CP 342-5-Ansatz ist für bestehende CPU 312-Installationen geeignet, bei denen ein Profibus-Ansatz erforderlich ist, aber ein vollständiger CPU-Austausch nicht gerechtfertigt ist.

F2: Welche maximale Anzahl an analogen und digitalen E/A-Punkten kann die CPU 312 in einer einzigen Station verarbeiten, und ist dies durch Arbeitsspeicher oder durch die Hardware begrenzt?

Die Hardwaregrenze ist restriktiver als die Speichergrenze für die CPU 312.

Die Bildgröße des Prozesses ¢ 128 Bytes für Eingänge und 128 Bytes für Ausgänge ¢ bestimmt die maximal adressierbare E/A: 128 Bytes × 8 Bits = 1.024 digitale Eingänge (I 0.0 bis I 127.7) und 1,024 Digitale Ausgänge (Q 0).0 bis Q 127.7) oder eine gleichwertige Mischung aus analoger und digitaler Adressierung innerhalb desselben Bytebereichs.

Die Hardwaregrenze ist die Anzahl der Modulslots: 8 Slots im zentralen Rack + 8 Slots im einzigen erlaubten Erweiterungsrack = 16 Gesamtmodulpositionen.16 Module liefern 32 Bytes digitaler E/A.

Bei 8-Kanal-Analogmodulen mit jeweils 16 Bytes (8 Kanäle × 2 Bytes pro Analogwort) würden 16 Analogmodule 256 Bytes verbrauchen, was die Prozessbildgrenze übersteigt.eine gemischte Installation von digitalen und analogen Modulen in einer 16-Slot-Station hat keine Schwierigkeiten, innerhalb der 128-Byte-Prozessbildgrenze zu passen.

Der 32KB Arbeitsspeicher begrenzt die Programmkomplexität, aber selten die E/A-Adressen für die Größenordnung der Installationen, die die CPU 312 anspricht.

F3: Was geschieht mit den Datenspeicherblöcken, wenn die CPU 312 Strom verliert, und welche Rolle spielt die Mikromemory-Karte bei der Datenspeicherung?

In der Speicherarchitektur der CPU 312 ist der Arbeitsspeicher (32 KB) der aktive Ausführungsspeicher, der das laufende Programm und alle aktuellen Variablenwerte enthält.Es verliert seinen Inhalt, wenn der Strom abgeschaltet wird..

Die Micro-Speicherkarte ist ein nicht flüchtiger Flash-Speicher und enthält nur die Lastspeicherkopie des Programms.Datenblockinhalte auch wenn sie in den Datenblock-Eigenschaften von STEP 7 als speicherfähig gekennzeichnet sind werden während des Betriebs nicht automatisch in der MMC gespeichert.

Die in der CPU 312 gespeicherten Daten werden durch kurze Stromunterbrechungen durch einen kondensatorgestützten Schaltkreis in der CPU (derselbe interne Kondensator, der die CPU-Uhr bei Stromausfall aufrechterhält) gespeichert.aber dieser Kondensator hält Daten nur für eine begrenzte Zeit (normalerweise Stunden bei Raumtemperatur).

Wenn die CPU lange genug ausgeschaltet ist, bis der Kondensator entladen ist, gehen die Daten verloren.Akkumulierte Summen das Programm sollte diese Werte regelmäßig in einen nicht speicherfähigen Datenblock schreiben und den gesamten Datenblock mit Hilfe der SFC 84 (WRIT_DBL) in den MMC kopieren, Schreiben Sie Datenblock zum Laden von Speicher).

Beim Starten liest OB100 den Datenblock aus dem MMC unter Verwendung von SFC 82 (CREA_DBL oder ähnlich).Diese explizite MMC-Schreib-/Lese-Prozedur bietet einen echten nicht flüchtigen Speicher zum Preis von etwas längeren Start-/Shutdown-Routinen.

F4: Kann die CPU 312 mit TIA Portal programmiert werden oder ist STEP 7 V5.x erforderlich?

Vor allem STEP 7 V5.5 SP1 oder höher (klassische STEP 7, nicht TIA Portal) ist die native Programmierumgebung für die CPU 312.

TIA Portal does not include native support for the S7-300 CPU 312 in its standard product configuration — TIA Portal's S7-300 support covers specific CPU models that Siemens has explicitly included in the TIA Portal S7-300 library, und die ältere CPU 312 (insbesondere die Hardwareversion 1AE14) wird möglicherweise nicht vollständig unterstützt.

Einige Ingenieure haben das TIA-Portal mit der Unterstützung der älteren Geräte des S7-300 über HSP-Dateien (Hardware Support Package) verwendet, die vom Siemens Industry Online Support verfügbar sind,aber dieser Ansatz sollte gegen die spezifische TIA Portal Version und die CPU 312 Firmware Version überprüft werden, bevor es für ein Produktionsprojekt.

Für neue Projekte, bei denen das TIA-Portal die erforderliche Ingenieurumgebung ist,Siemens empfiehlt, eine S7-300-CPU aus dem im TIA-Portal ausdrücklich unterstützten Bereich auszuwählen (z. B. CPU 315-2 PN/DP oder CPU 317-2 DP in späteren Firmwareversionen) oder auf die S7-1500-Plattform zu migrierenDas ist das Hauptziel von TIA Portal.

F5: Welcher Weg wird von der CPU 312 auf eine aktuelle Siemens-Plattform empfohlen, und wie komplex ist die Migration?

Siemens empfiehlt offiziell, von S7-300 auf die SIMATIC S7-1500-Plattform zu migrieren.Einrackinstallationen : es bietet deutlich mehr Arbeitsspeicher (150KB), integrierte PROFINET IO, schnellere Verarbeitung (48ns binär) und TIA Portal Engineering.

Die Migrationsbemühungen sind nicht unbedeutend:Das STEP 7-Programm muss für das TIA-Portal umstrukturiert und neu geschrieben werden (es gibt keine automatisierte Code-Konvertierung), obwohl die Anweisungen auf Sprachebene weitgehend kompatibel sind).

Hardware-E/A muss neu konzipiert werden (S7-300-Module sind nicht mit S7-1500 kompatibel) und alle MPI-verbundenen HMI müssen ersetzt oder auf PROFINET- oder Ethernet-Konnektivität aktualisiert werden.

Für Standorte, die sich die technische Investition einer vollständigen Migration nicht leisten können, wird die vorhandene CPU 312 auf STEP 7 V5 beibehalten.x mit Ersatzteilen ist eine tragfähige langfristige Strategie Siemens verpflichtet sich, 10 Jahre nach Beendigung der Produktion Ersatzteile zur Verfügung zu stellen (bis etwa 2033), und die installierte Basis der S7-300-Systeme ist groß genug, um einen Sekundärmarkt für Hardware und Support-Expertise weit über diesen Zeitrahmen hinaus zu erhalten.