Kommunikationsprozessorkarte 6GK1561-1AA00 6GK1 561-1AA00 6GK1561-1AAOO

Siemens 6GK1561-1AA00 | CP 5611 — 32-Bit PCI Kommunikationsprozessor für PROFIBUS / MPI / PPI, 9,6 kbit/s bis 12 Mbit/s, 1000VDC Isolierung, Überspannungsgeschützter RS-485, PCI 2.1

Übersicht

Der Siemens 6GK1561-1AA00 ist die CP 5611 — der Standard 32-Bit PCI Kommunikationsprozessor, der einen Engineering-PC oder ein Siemens PG (Programmiergerät) mit PROFIBUS- und MPI-Netzwerken verbindet.

Für die Generation von Siemens-Automatisierungsgeräten, die auf den S7-300, S7-400, SIMOREG 6RA70 und SINAMICS Antrieben mit MPI- oder PROFIBUS DP-Schnittstellen basieren, ist die CP 5611 die Karte, die die Engineering-Workstation an den Bus anbindet — ermöglicht STEP 7 Programmierung, Zugriff auf Antriebsparameter über STARTER oder DriveMonitor, Prozessgeräteverwaltung über SIMATIC PDM und offene PROFIBUS-Kommunikation über FDL SEND/RECEIVE für die Integration kundenspezifischer Anwendungen.

Das wichtigste technische Merkmal der Karte ist ihre elektrische Isolations- und Schutzarchitektur.

Die RS-485 PROFIBUS-Schnittstelle ist von der PCI-Schnittstelle des PCs mit 1000VDC isoliert, was Masseschleifenströme und Gleichtaktspannungen, die in industriellen Anlagenleitungen vorhanden sind, vom Erreichen der internen Schaltkreise des PCs abhält.

Zusätzlich zur Isolierung verfügt der RS-485-Port über eine dedizierte Schutzschaltung, die für Stoßströme bis zu Ipp = 100A (10/700µs Wellenform, 4 kV gemäß ITU-T K.20/21 und VDE 0433) und ±15 kV elektrostatische Entladungsschutz ausgelegt ist.

Dies sind keine beratenden Merkmale — sie spiegeln die Realität von PROFIBUS-Netzwerken wider, die in der Nähe von Hochleistungs-Motorantrieben, Schweißgeräten und großen Schützen installiert sind, wo die elektrische Umgebung leitungsgebundene Transienten und elektrostatische Entladungsereignisse aufweist, die einfache RS-485-Transceiver nicht überleben würden.

Der automatische Überstromschutz am RS-485-Port adressiert einen spezifischen Ausfallmodus: ein Kabelbruch oder eine falsche Verdrahtung, die eine anhaltende Spannung an die Datenleitungen anlegt. Die Schutzschaltung der CP 5611 ermöglicht es dem Port, 60V anhaltenden Überstrom ohne bleibende Schäden zu widerstehen, und die automatische Wiederherstellungsfunktion stellt den Normalbetrieb wieder her, wenn der Fehler behoben ist — anstatt einen Kartenaustausch zu erfordern.

Wichtige Spezifikationen

PROFIBUS DP vs MPI — Was die Karte unterstützt

Die CP 5611 arbeitet sowohl auf PROFIBUS als auch auf MPI — zwei physikalisch ähnliche, aber protokollunterschiedliche Netzwerke, die dasselbe RS-485-Kabel und denselben 9-poligen Sub-D-Stecker verwenden, sich aber in ihrer Adressierung, ihrem Kommunikationsmodell und ihrer maximalen Datenrate unterscheiden.

PROFIBUS DP ist der Hochgeschwindigkeits-Feldbus für dezentrale E/A und Antriebskommunikation.

Mit bis zu 12 Mbit/s ist es das Protokoll für den zyklischen Master-Slave-Datenaustausch zwischen SPSen und dezentralen E/A-Racks (ET 200 Serie), Frequenzumrichter, die als PROFIBUS DP-Slaves konfiguriert sind, und intelligenten Feldgeräten.

Wenn die CP 5611 als PROFIBUS DP-Master mit installierter SOFTNET-PB DP-Software fungiert, kann ein PC E/A-Daten in Echtzeit von PROFIBUS-Slaves lesen und schreiben — eine Funktion, die für SCADA-Konnektivität, Datenerfassung und kundenspezifische Inbetriebnahme-Tools nützlich ist.

Als DP-Slave (mit SOFTNET-PB DP Slave) erscheint der PC als Datenaustauschpartner für einen PROFIBUS-Master-Controller.

MPI (Multi-Point Interface) ist das proprietäre Programmier- und CPU-übergreifende Kommunikationsprotokoll von Siemens, das nativ für S7-300 und ältere S7-400 CPUs ist. Die CP 5611 verbindet sich mit MPI-Netzwerken, um die STEP 7 Online-Programmierung und Überwachung von S7-300 CPUs zu ermöglichen, die MPI als primäre Schnittstelle haben — besonders relevant für ältere Maschinen, bei denen die CPU nicht auf ein PROFIBUS-fähiges Modell aktualisiert wurde.

MPI arbeitet mit niedrigeren Datenraten (typischerweise 187,5 kbit/s oder 1,5 Mbit/s) und unterstützt weniger Knoten als PROFIBUS DP, ist aber für den Engineering-Zugriff ausreichend.

PPI (Point-to-Point Interface) ist das Kommunikationsprotokoll von SIMATIC S7-200 (Mikro-SPS)-Systemen.

Die CP 5611 unterstützt PPI für die PC-zu-S7-200-Kommunikation mit der STEP 7 Micro/WIN Programmiersoftware — ermöglicht die Programmierung und Überwachung von S7-200 SPSen von derselben Karte aus, die für den S7-300/400-Zugriff verwendet wird.

Antriebskommunikation — STARTER und DriveMonitor

Einer der häufigsten Anwendungsfälle der CP 5611 in der installierten Basis ist die Hardware-Schnittstelle für die Inbetriebnahme und Diagnose von Antrieben über die Siemens-Tools STARTER und DriveMonitor.

SINAMICS Antriebe (G120, S120) und SIMOREG DC-MASTER 6RA70 Antriebe unterstützen PROFIBUS DP-Verbindungen für den Engineering-Zugriff, und die CP 5611 bietet die physische PC-zu-PROFIBUS-Verbindung, die diese Tools benötigen.

Bei der Antriebsinbetriebnahme installiert der Ingenieur die CP 5611 in einem Laptop oder Werkstatt-PC, verbindet sich über ein PROFIBUS-Kabel mit der Busverbindung des Antriebs und verwendet STARTER, um den Parametersatz des Antriebs hochzuladen, geführte Inbetriebnahme-Assistenten auszuführen, die Motoridentifikation automatisch abzustimmen und Prozesswerte während Testläufen in Echtzeit zu überwachen.

DriveMonitor bietet ähnlichen Zugriff für SIMOREG DC-Antriebe 6RA70.

Beide Tools basieren auf der PG/OP-Kommunikationsschicht, die die CP 5611 nativ bereitstellt, ohne zusätzliche Softwarelizenzen über die Tools selbst hinaus zu benötigen.

SIMATIC PDM (Process Device Management) erweitert denselben Ansatz auf intelligente PROFIBUS-Feldgeräte — Durchflussmesser, Drucktransmitter und Positionierer, die PROFIBUS PA oder PROFIBUS DP mit EDD (Electronic Device Description)-Profilen unterstützen.

Die CP 5611 dient als Gateway zum PROFIBUS-Segment für den Gerätekonfigurations- und Diagnosezugriff von PDM.

PCI-Steckplatz und PC-Kompatibilität

Die CP 5611 passt in den 32-Bit-Steckplatz nach PCI 2.1-Standard — den konventionellen parallelen PCI-Steckplatz, der die Standard-Erweiterungsschnittstelle für Desktop-PCs in den späten 1990er und 2000er Jahren war. Die meisten Desktop-PCs, die zwischen etwa 1995 und 2010 hergestellt wurden, verfügen über mindestens einen PCI-Steckplatz; viele enthalten drei oder mehr.

Industrie-PCs und Rack-Computer, die in Kontrollräumen und Schaltschränken verwendet werden, behielten PCI-Steckplätze oft länger als Consumer-Desktops und integrieren sie weiterhin auf bestimmten industriellen Motherboard-Plattformen.

Die CP 5611 passt nicht in PCIe (PCI Express)-Steckplätze — den späteren Standard, der konventionelles PCI auf den meisten modernen Motherboards ersetzt hat.

Für Engineering-Workstations auf PCIe-Basis ist die Nachfolgerkarte die CP 5622 (6GK1562-2AA00), die die PCIe X1-Schnittstelle verwendet und eine gleichwertige PROFIBUS- und MPI-Konnektivität bietet.

FAQ

F1: Die CP 5611 verwendet einen konventionellen PCI-Steckplatz. Welche moderne Engineering-Workstation-Schnittstelle sollte für Neuinstallationen spezifiziert werden?

Die CP 5611 (6GK1561-1AA00) und ihr direkter Nachfolger CP 5611 A2 (6GK1561-1AA01) verwenden den 32-Bit-PCI-Steckplatz, der auf den meisten aktuellen Motherboards fehlt.

Für neue Engineering-Workstations und Laptops mit PCIe-Steckplätzen ist die geeignete Karte die CP 5622 (6GK1562-2AA00), die dieselben PROFIBUS DP- und MPI-Funktionen über eine PCIe X1-Karte bietet, die in jeden PCIe-Steckplatz (x1, x4, x8 oder x16) passt.

Die CP 5622 unterstützt sowohl 32-Bit- als auch 64-Bit-Windows-Betriebssysteme.

F2: Kann eine einzelne CP 5611 gleichzeitig an PROFIBUS DP- und MPI-Netzwerke angeschlossen werden?

Nein. Die CP 5611 verfügt über eine physische RS-485-Schnittstelle, die an einen einzigen 9-poligen Sub-D-Anschluss angeschlossen ist. Sie verbindet sich jeweils mit einem Netzwerk — entweder einem PROFIBUS-Segment oder einem MPI-Segment.

Der Kommunikationsmodus der Karte (DP oder MPI) wird in der SIMATIC NET-Software während der Konfiguration eingestellt und entspricht dem physischen Netzwerk, an das das Kabel angeschlossen ist.

Für gleichzeitigen Zugriff auf zwei Netzwerke sind zwei Karten erforderlich.

F3: Welche Software wird benötigt, um die CP 5611 mit STEP 7 für die SPS-Programmierung zu verwenden?

Die CP 5611 benötigt ihren eigenen Treiber, der im SIMATIC NET PC-Softwarepaket enthalten ist. Sobald der Treiber installiert und die Karte in SIMATIC NET konfiguriert ist, greift STEP 7 (Classic) über die Standard-PG/OP-Schnittstelle auf die Karte zu — für grundlegende SPS-Programmierung, Überwachung und Diagnose sind keine zusätzlichen Lizenzen erforderlich.

Zusätzliche SOFTNET-Pakete (SOFTNET-PB DP, SOFTNET-PB S7) sind für den Laufzeitbetrieb als DP-Master/Slave und für die S7 PUT/GET-Kommunikation von kundenspezifischen PC-Anwendungen erforderlich.

F4: Die Karte ist für 0 bis +70°C ausgelegt. Kann sie in einem Schaltschrank verwendet werden, in dem die Temperaturen höher sein können?

Der Betriebsbereich von 0–70°C bezieht sich auf die interne Betriebstemperatur der Karte, die sich aus der Umgebungstemperatur im PC-Gehäuse plus der Eigenerwärmung der Karte (2,0W) ergibt.

Schaltschranktemperaturen über +50°C sind im Sommer oder in schlecht belüfteten Gehäusen üblich — wenn der PC mit der Karte in einem solchen Schrank untergebracht ist, kann die interne PC-Temperatur die Nennwerte der Karte überschreiten und zu Zuverlässigkeitsproblemen führen. 

Für Umgebungen mit hohen Temperaturen sollte die Karte in einem separat belüfteten oder klimatisierten PC-Gehäuse installiert werden, oder es sollte eine alternative Industrie-PC-Plattform mit entsprechender thermischer Auslegung verwendet werden.

F5: Der RS-485-Port verfügt über einen Überspannungsschutz mit einer Nennleistung von Ipp = 100A. Schützt dies vor direkten Blitzeinschlägen in das PROFIBUS-Kabel?

Die Überspannungsschutzschaltung ist für leitungsgebundene Transienten ausgelegt, die entlang von Kabelabschirmungen und Signalleitern wandern — die Art von Überspannung, die in Kabelwegen in der Nähe von Stromversorgungsgeräten induziert wird oder beim Eintritt in ein Gebäude von einer Außeninstallation stammt.

Die Nennleistung von Ipp = 100A (10/700µs) deckt die Impulsströme ab, die typisch für diese Szenarien sind.

Direkte Blitzeinschläge in das Kabel oder die Kabeltrasse beinhalten wesentlich höhere Energieniveaus, die die Nennleistung der Schutzschaltung überschreiten. 

Für PROFIBUS-Segmente, die im Freien oder zwischen Gebäuden verlaufen, sollten an den Gebäudeeintrittspunkten dedizierte Überspannungsableiter zusätzlich zum integrierten Schutz der Karte installiert werden.