Zentrale Verarbeitungseinheit 6ES7315-2EH14-0AB0 6ES7 315-2EH14-0AB0

Siemens 6ES7315-2EH14-0AB0 | SIMATIC S7-300 CPU 315-2 PN/DP — 384KB Arbeitsspeicher, MPI/DP + PROFINET 2-Port Switch, PROFIBUS DP Master/Slave, PROFINET IO Controller/Device

Übersicht

Die Siemens 6ES7315-2EH14-0AB0 ist die CPU 315-2 PN/DP — die Mittelklasse-CPU der S7-300, die sowohl PROFIBUS DP als auch PROFINET-Konnektivität in einem einzigen Modul vereint und sie zum natürlichen Zentrum eines verteilten Automatisierungssystems macht, das beide Welten gleichzeitig abdecken muss.

Mit 384 KB Arbeitsspeicher und 0,05 Mikrosekunden pro Bit-Operation liegt sie komfortabel über den Einstiegs-CPUs der S7-300 und bewältigt die Logikkomplexität, die typisch für die mittelgroße Maschinenautomatisierung ist, ohne die zusätzlichen Hardwarekosten der höherwertigen CPU 317 oder CPU 319 Varianten.

Das bestimmende Merkmal der Hardware-Variante -2EH14 ist die Dual-Interface-Architektur: Eine Schnittstelle verwaltet die PROFIBUS DP und MPI-Kommunikation (Anbindung von Antrieben, dezentralen E/A-Baugruppenträgern und Programmiergeräten über den etablierten Feldbus), während die zweite Schnittstelle PROFINET über Ethernet mit einem integrierten Zwei-Port-Switch bereitstellt.

Dieser Switch ist kein kosmetisches Detail — er ermöglicht es der CPU, an einer PROFINET-Ring- oder Daisy-Chain-Topologie teilzunehmen, ohne einen externen Ethernet-Switch zu benötigen, was die Anzahl der Schaltschrankkomponenten reduziert.

Zwei Geräte können direkt an die PROFINET-Ports der CPU angeschlossen werden; eine Verbindung geht nach oben zum PROFINET-Master oder zur Engineering-Workstation, und die andere setzt sich nach unten zum nächsten Gerät in der Kette fort.

Gleichzeitige Nutzung von PROFIBUS DP und PROFINET für verschiedene Teile derselben Anlage ist der Kernanwendungsfall für diese CPU.

Eine typische Installation könnte PROFIBUS DP (über Schnittstelle 1) zur Kommunikation mit bestehenden Antrieben und älteren dezentralen E/A-Modulen verwenden, die vor PROFINET existierten, während PROFINET (über Schnittstelle 2) für neuere ET 200SP Remote-E/A-Stationen, PROFINET-fähige Antriebe wie SINAMICS G120 und für die Programmierung und HMI-Konnektivität über das Anlagen-Ethernet-Netzwerk genutzt wird.

Schlüsselspezifikationen

PROFIBUS DP Master und Slave — Duale Rollen an einer Schnittstelle

Die Schnittstelle 1 der CPU 315-2 PN/DP verwaltet sowohl MPI als auch PROFIBUS DP, und der PROFIBUS DP-Modus kann in zwei verschiedenen Rollen ausgeführt werden, die in einem Systemdesign koexistieren können:

DP Master: Die CPU initiiert den zyklischen Datenaustausch mit bis zu 124 PROFIBUS DP-Slaves — E/A-Module (ET 200M, ET 200S, ET 200B), Antriebe (SINAMICS, SIMODRIVE, Fremdfrequenzumrichter), Instrumente und alle anderen PROFIBUS DP-Slaves.

Als Master steuert die CPU die Bus-Timing, weist Adressen zu und durchläuft die Prozessdaten jedes Slaves in jedem DP-Bus-Zyklus.

Die maximale PROFIBUS-Datenrate beträgt 12 Mbit/s.

DP Slave (verteilte Intelligenz): Die CPU kann gleichzeitig als PROFIBUS DP-Slave für einen übergeordneten Master fungieren. In dieser Konfiguration wird ein Teil des E/A-Speichers der CPU als DP-Slave-Schnittstelle abgebildet — ein Master-Controller liest und schreibt diese Speicherbereiche, um die CPU zu steuern und Statusberichte zu erhalten, während die CPU ihr eigenes Programm unabhängig ausführt.

Dies ist das Modell der "verteilten Intelligenz": Mehrere intelligente CPU-Knoten in einer Produktionslinie, die jeweils ihren eigenen Maschinenbereich verwalten, koordiniert durch einen übergeordneten Master über PROFIBUS DP-Slave-Schnittstellen.

PROFINET IO Controller und IO Device — Beide gleichzeitig

Die PROFINET-Schnittstelle unterstützt ebenfalls sowohl Master- (IO Controller) als auch Slave-Rollen (IO Device):

IO Controller: Die CPU steuert PROFINET IO-Geräte — dezentrale E/A-Stationen, Sicherheits-E/A-Module, PROFINET-fähige Antriebe — und tauscht zyklische Prozessdaten aus.

Der IO Controller verteilt E/A-Daten an das Prozessabbild der CPU zur Verwendung im Steuerungsprogramm.

IO Device (Shared Device): Die CPU erscheint auch als PROFINET IO-Gerät für einen anderen IO Controller, wobei ein definierter Bereich ihres eigenen Speichers als IO Device-Schnittstelle abgebildet ist. Dies ermöglicht hierarchische Steuerungsarchitekturen, bei denen ein übergeordneter PROFINET IO Controller mehrere CPUs koordiniert, von denen jede auch ihre eigenen lokalen E/A und Antriebe als IO Controller verwaltet.

Die Shared Device-Funktion erfordert, dass die CPU die Firmware-Version V5.3 oder höher hat.

Speicherarchitektur und die Micro Memory Card

Die CPU 315-2 PN/DP speichert ihr ausführbares Programm im Arbeitsspeicher (384 KB integriertes RAM) und ihr gespeichertes Programm im Ladespeicher.

Der Ladespeicher auf dieser CPU wird ausschließlich von der Micro Memory Card (MMC) bereitgestellt — einer proprietären Siemens-Flash-Speicherkarte, die in den dedizierten MMC-Steckplatz auf der Vorderseite der CPU gesteckt wird. Die MMC ist nicht im Lieferumfang der CPU enthalten und muss separat bestellt werden.

Die MMC erfüllt drei Funktionen: Sie speichert das Benutzerprogramm, das beim Hochfahren in den Arbeitsspeicher kopiert wird; sie enthält die CPU-Firmware für Hardware-Updates; und sie dient als Datenspeicher — Daten, die auf die MMC gespeichert werden (durch STEP 7's Retain-Funktionen oder explizite S7-Datensicherungsoperationen), überstehen Stromausfälle ohne Batterie.

Die CPU hat standardmäßig keine Batterie, was bedeutet, dass das Verhalten von retentiven Daten für die nichtflüchtige Speicherung von der MMC abhängt.

MMC-Größen reichen von 64 KB bis 8 MB, und die geeignete Größe hängt von der Länge des Benutzerprogramms und den Datenspeicheranforderungen ab.

Eine CPU 315-2 PN/DP, die ein komplexes Maschinenprogramm mit mehreren Achsen und großen Datenblöcken ausführt, benötigt möglicherweise eine 512 KB oder 2 MB MMC.

Programmiersprachen und STEP 7 Tool Chain

Die CPU 315-2 PN/DP wird mit SIMATIC STEP 7 Professional (Classic) oder TIA Portal V13 und höher konfiguriert und programmiert.

Alle Standard-IEC-61131-3-Programmiersprachen werden unterstützt:

LAD (Ladder Diagramm) und FBD (Function Block Diagram) sind die grafischen Sprachen für die diskrete Logikprogrammierung, beide vertraut für Ingenieure mit elektrotechnischem Hintergrund.

STL (Statement List) ist die textbasierte Low-Level-Sprache, die zur effizientesten ausführbaren Datei für zeitkritische Routinen kompiliert wird.

SCL (Structured Control Language) ist eine auf Pascal basierende High-Level-Sprache für komplexe Arithmetik und Algorithmen.

CFC (Continuous Function Chart) bietet eine grafische, verbindungsbasierte Programmierumgebung, die für kontinuierliche Regelung und Antriebskoordination geeignet ist.

GRAPH unterstützt die Programmierung nach Funktionsplan (SFC) für schrittweise Maschinenabläufe mit Übergangsbedingungen.

Die CPU unterstützt auch Blockschutz (Verschlüsselung) durch S7-Blockschutz, der es Programm-Entwicklern ermöglicht, FB/FC/DB-Blöcke in verschlüsselter Form zu verteilen — sie laufen auf der CPU, sind aber für den Endbenutzer nicht lesbar, wodurch proprietäre Steuerungsalgorithmen geschützt werden.

FAQ

F1: Die CPU benötigt eine Micro Memory Card. Welche MMC-Größe ist für typische Anwendungen geeignet?

Die MMC-Größe hängt hauptsächlich von der Größe des Benutzerprogramms ab und davon, ob eine Datenspeicherung auf der Karte geplant ist. Eine 128 KB MMC fasst typische Maschinenprogramme im Bereich von 50–80 KB. Programme mit großen Datenblöcken, umfangreichen Funktionsbibliotheken oder OB/FC/FB-Sammlungen für die Koordination mehrerer Achsen erfordern möglicherweise 512 KB oder mehr.

Die MMC-Größe hat keinen Einfluss auf die Programmausführungsgeschwindigkeit — der Arbeitsspeicher (384 KB) begrenzt die Größe des Laufzeitprogramms, nicht die MMC. Im Zweifelsfall bietet eine 2 MB oder 4 MB MMC einen komfortablen Spielraum für Programmwachstum ohne Kostensteigerung, da der Preisunterschied gering ist.

F2: Kann die CPU 315-2 PN/DP eine CPU 315-2 DP (ohne PROFINET) in einem bestehenden System ersetzen?

Ja, mit Hardware-Überlegungen. Die CPU 315-2 PN/DP passt physisch in denselben S7-300-Schienensteckplatz wie andere CPU 315-Varianten.

Die PROFIBUS DP-Master-Funktion an Schnittstelle 1 ist kompatibel — bestehende PROFIBUS DP-Konfigurationen der ersetzten CPU können importiert werden. Die PROFINET-Schnittstelle 2 ist zusätzlich und beeinträchtigt die PROFIBUS-Konfiguration nicht. Die wichtigste Kompatibilitätsprüfung ist die Firmware- und STEP 7-Version: Die -2EH14 erfordert STEP 7 V5.5 SP4 oder höher für volle Funktionalität. 

Die vorhandene MMC der ersetzten CPU sollte bewertet werden — wenn sie eine kompatible Firmware-Version enthält und das Benutzerprogramm passt, kann sie übertragen werden; andernfalls wird eine neue MMC empfohlen.

F3: Wie viele PROFINET IO-Geräte kann die CPU 315-2 PN/DP als IO Controller steuern?

Die genaue maximale Anzahl von PROFINET IO-Geräten pro IO Controller wird durch die CPU-Firmware-Version und die Gesamtmenge der zyklischen E/A-Daten bestimmt.

Die CPU 315-2 PN/DP unterstützt bis zu 16 aktive Verbindungen über alle Protokolle gleichzeitig (einschließlich TCP/IP, ISO-on-TCP und UDP). PROFINET IO-Verbindungen verbrauchen aus diesem Pool.

In der Praxis sind Installationen mit 10–20 PROFINET IO-Geräten (ET 200SP-Stationen, Antriebe) mit entsprechender Verbindungsplanung gut innerhalb der Kapazität der CPU. Für Installationen, die mehr PROFINET IO-Knoten benötigen, sollte die CPU 319-3 PN/DP evaluiert werden.

F4: Die CPU verfügt über einen integrierten Webserver. Welche Informationen werden dort angezeigt?

Der integrierte Webserver bietet eine browserbasierte Diagnoseoberfläche, die den CPU-Status (Betriebsart, Scan-Zykluszeit, Firmware-Version), Moduldiagnosen für den S7-300-Rack und seine E/A-Module sowie aktive Kommunikationsverbindungen anzeigt.

Benutzerdefinierte Webseiten können über STEP 7 auf den Webserver geladen werden, um Prozesswerte, Alarmzustände oder Produktionsdaten in einem Browser anzuzeigen, ohne dedizierte HMI-Hardware zu benötigen.

Der Webserver wird über die IP-Adresse der PROFINET-Schnittstelle aufgerufen und erfordert keine zusätzliche Softwareinstallation auf dem zugreifenden PC über einen Standard-Webbrowser hinaus.

F5: Was ist der Unterschied zwischen -0AB0 und möglichen früheren Hardware-Revisionen der CPU 315-2 PN/DP?

Siemens verwendet Hardware-Revisionsbuchstaben (der letzte Teil der Bestellnummer, z.B. -0AB0), um technische Änderungen an der physischen Hardware zu verfolgen und gleichzeitig die volle Software-Kompatibilität zu gewährleisten.

Die Revision -0AB0 der CPU 315-2 PN/DP enthält Komponenten-Updates im Vergleich zu früheren Revisionen.

Aus Benutzersicht sind alle Hardware-Revisionen der CPU 315-2 PN/DP funktional identisch und softwarekompatibel — dasselbe STEP 7-Projekt läuft auf jeder Hardware-Revision.

Siemens dokumentiert Hardware-Änderungen im Product Change Notification (PCN) System, aber diese Änderungen wirken sich nicht auf die Konfiguration oder das Programm des Benutzers aus.