CPU CENTRAL UNIT 6ES7412-3HJ14-0AB0 6ES7 412-3HJ14-0AB0 6ES7412-3HJ14-OABO

Siemens 6ES7412-3HJ14-0AB0 | SIMATIC S7-400H CPU 412-3H — Yüksek Kullanılabilirlik Yedekli CPU, 768KB Bellek, 1 MPI/DP + 2 Senkron Arayüz, S7-400H ve S7-400F/FH

Genel Bakış

Siemens 6ES7412-3HJ14-0AB0 SIMATIC S7-400H yüksek kullanılabilirlik denetleyici sisteminin merkezi işlem birimi olan CPU 412-3H'dir. Tek bir 6ES7412-3HJ14-0AB0 birimi, amaçlanan rolünde tek başına çalışamaz.

İkinci bir özdeş CPU gerektirir ve ikisi yedekli bir çift olarak çalışır: her iki CPU da aynı programı eşzamanlı olarak çalıştırır, her ikisi de aynı girdileri işler ve çıktıları senkron olarak karşılaştırılır.

Bir CPU arızalanırsa, diğeri sorunsuz bir şekilde devralır ve kontrollü süreç için görülebilir en ufak bir rahatsızlık olmadan işlemi sürdürür.

Bu donanım yedekliliği, S7-400H'nin tanımlayıcı özelliğidir ve standart S7-400'den ayrı bir platform olarak var olmasının nedenidir. Çoğu fabrika otomasyonunda, bir PLC arızası bir makinenin durmasına neden olur — elverişsiz ve maliyetli, ancak kurtarılabilir.

Sürekli proses tesislerinde — rafineriler, kimyasal reaktörler, enerji üretimi, su arıtma — bir denetleyici arızası proses kaybı, ürün kirliliği, ekipman hasarı veya güvenlik tehlikeleri anlamına gelebilir.

Tek bir plansız duruşun maliyeti, üretim kaybı açısından yüz binlerce dolara ulaşabilir ve plansız bir duruş sonrası yeniden başlatma saatler sürebilir. Bu süreçleri kontrol eden sistemler, kısa süreli denetleyici kesintilerine bile tolerans gösteremez, bu nedenle S7-400H, herhangi bir tek donanım arızası yoluyla sürekli çalışma için sıfırdan tasarlanmıştır.

CPU 412-3H, S7-400H serisindeki giriş seviyesi H-CPU'dur — MPI/DP iletişimi ile 768KB toplam bellek (512KB program, 256KB veri) sağlar.

Daha büyük programlar veya daha fazla veri depolama gerektiren uygulamalar için, daha büyük CPU 414-3H (6ES7414-3HM14-0AB0) ve CPU 417-4H (6ES7417-4HL14-0AB0) giderek daha büyük bellek ve ek arayüzler sunar.

Anahtar Özellikler

Senkronizasyon Mimarisi — İki CPU Nasıl Tek Bir Arızaya Dayanıklı Sistem Olur

CPU 412-3H'nin üç arayüzlü tasarımı, donanım yedekliliğinin teknik taleplerini yansıtmaktadır.

Tek MPI/DP arayüzü, normal otomasyon iletişimini yönetir — CPU'yu PROFIBUS DP saha cihazlarına, programlama terminallerine, HMI panellerine ve tesis ağındaki diğer PLC'lere bağlar. İki senkronizasyon arayüzü, CPU'lar arası iletişime ayrılmıştır.

Her CPU 412-3H'deki iki senkron modül arayüzü, iki yedekli CPU rafı arasındaki fiziksel veri bağlantılarını oluşturan senkronizasyon modüllerine (IM 460-4, 6ES7460-4AA01-0AB0) bağlanır. İki bağımsız senkron bağlantı kullanılır — tek değil — çünkü senkronizasyon kanalı kendisi yedekli olmalıdır.

Aksi takdirde, tek bir senkron kablo arızası tüm yedeklilik işlevini devre dışı bırakacaktır. 

İki bağımsız senkron yolu ile CPU çifti, her iki yoldan bağımsız olarak senkronize olabilir ve bir senkron yolu arızası, bir geçişi zorlamadan bir bakım alarmı üretir.

Senkron iletişim, her iki CPU'yu aynı tutmak için gereken tüm durum bilgilerini taşır: her çıkış durumu, her zamanlayıcı ve sayaç değeri, her bellek biti — her program taramasında güncellenir.

Bu kesintisiz senkronizasyon, bir CPU arızalandığında gerçek bir geçişi (yeniden başlatma değil) sağlayan şeydir: hayatta kalan CPU zaten tüm mevcut verilere sahiptir ve kaldığı yerden tam olarak yürütmeye devam eder.

S7-400H ve S7-400F/FH — Yedeklilik ve Güvenlik Bir Arada

6ES7412-3HJ14-0AB0 iki sistem yapılandırmasıyla uyumludur:

S7-400H (Yüksek Kullanılabilirlik): Standart yedekli yapılandırma — paralel çalışan iki CPU, donanım arızasında devralma, %99,99 veya daha iyi aralığında hedef kullanılabilirlik.

H sistemi kullanılabilirliği (sürecin çalışır durumda kalması) ele alır, ancak fonksiyonel güvenliği (tehlikeli proses durumlarını önleme) ele almaz.

S7-400F/FH (Arızaya Dayanıklı Yüksek Kullanılabilirlik): Donanım yedekliliğini IEC 61508 sertifikalı fonksiyonel güvenlikle birleştirir.

F/FH sistemi, tehlikeli alan prosesleri için gereken güvenlik enstrümante edilmiş fonksiyonlarını (SIF) uygulayan güvenlik sertifikalı F-modülleri ve güvenlik program blokları ekler. 

Hem kullanılabilirlik (plansız duruşlar yok) hem de fonksiyonel güvenlik (SIL 1/2/3 sertifikalı koruma) aynı denetleyicide gerektiğinde, S7-400F/FH her ikisini de aynı anda ele alır. Bu yapılandırma, petrol ve gaz, kimya ve nükleer endüstrilerde, proses tehlikelerinin sürekli çalışma ile birlikte sertifikalı güvenlik koruması gerektirdiği yerlerde yaygındır.

Bellek Yapılandırması — 512KB Program, 256KB Veri

Bellek bölümü — program için 512KB ve veri için 256KB — S7-400H'nin hedeflediği sürekli proses kontrol uygulamalarındaki tipik iş yükü dengesini yansıtır. Proses otomasyon programları, eşdeğer ayrık otomasyon programlarından daha büyüktür çünkü şunları içerir:

Kapsamlı analog sinyal işleme (ölçeklendirme, filtreleme, onlarca veya yüzlerce proses değişkeni için alarm limiti değerlendirmesi), karmaşık kontrol algoritmaları (kaskat PID döngüleri, oran denetleyicileri, gelişmiş proses kontrolü), proses tarihçisi entegrasyonu için büyük veri yapıları (SCADA'ya iletilmeden önce ölçüm geçmişlerini arabelleğe alma) ve operatörlere tesis durumunu ayrıntılı olarak bildiren kapsamlı teşhis ve alarm yönetimi rutinleri.

512KB program belleği bu karmaşık programları barındırır. Çok büyük tesisler için, bellek kartlarında saklanan yüklenebilir fonksiyon bloklarının (FB'ler) eklenmesi, etkili program boyutunu yerleşik bellek sınırının ötesine genişletir.

SSS

S1: Ana CPU arızalandığında S7-400H otomatik olarak beklemedeki CPU'ya geçer mi ve geçiş ne kadar hızlıdır?

Evet, geçiş otomatiktir ve operatör müdahalesi gerektirmez. Aktif (ana) CPU kendisinde bir arıza algıladığında, beklemedeki CPU'ya devralması için sinyal verir. Aynı programı aynı verilerle senkron olarak çalıştıran beklemedeki CPU, kesintisiz olarak yürütmeye devam eder.

Doğru yapılandırılmış bir S7-400H sisteminde geçiş süresi, PLC tarama döngüsü süresi içindedir, tipik olarak tek haneli milisaniye aralığında, bu da saha cihazları ve proses enstrümantasyonu için algılanamaz.

Geçişin kendisi nedeniyle hiçbir proses değeri kaybolmaz, hiçbir çıktı durumu değişmez ve manuel yeniden başlatma gerekmez.

S2: Süreç çalışırken S7-400H bakım yapılabilir mi — modüller değiştirilebilir veya firmware güncellenebilir mi?

Evet. S7-400H'nin yedekli mimarisi çevrimiçi bakımı destekler — diğer CPU çalışırken ve süreci kontrol ederken bir CPU rafındaki arızalı modülleri değiştirmek.

Bu, üretim sırasında donanım bakımının yapılabileceği anlamına gelir: arızalı bir CPU'yu (6ES7412-3HJ14-0AB0'ın kendisi) değiştirmek, güç kaynaklarını değiştirmek, G/Ç modüllerini değiştirmek ve firmware'i güncellemek — hepsi süreci durdurmadan. 

Bakımdan sonra, onarılan raf çalışan raf ile otomatik olarak yeniden senkronize edilir.

Bu çevrimiçi bakım yapılabilirliği, H sisteminin basitçe bir sıcak bekleme sağlamaya göre temel operasyonel avantajıdır.

S3: CPU 412-3H standart S7-400 G/Ç modülleri ve iletişim modülleriyle doğrudan uyumlu mu?

Evet. S7-400H CPU rafları, yedeklilik modu kısıtlamalarına tabi olarak standart S7-400 sinyal modüllerini (SM'ler), iletişim işlemcilerini (CP'ler) ve fonksiyon modüllerini (FM'ler) kabul eder.

H modu çalışmasında, her iki rafta takılı modüller özdeş olmalıdır ve bazı modül türleri (özellikle iletişim veri yolu fonksiyonlarına sahip FM'ler) özel H uyumlu sürümler gerektirir. 

Standart S7-400 G/Ç modülleri (SM421, SM422, SM431, SM432 serisi) uyumludur ve yaygın olarak kullanılır. Tam uyumluluk listesi S7-400H sistem kılavuzunda belgelenmiştir.

S4: S7-400H nasıl programlanır — STEP 7'nin ötesinde özel bir yazılım gerekir mi?

S7-400H, S7-REDCONNECT kütüphanesinin eklenmesiyle STEP 7'yi programlama ortamı olarak kullanır.

REDCONNECT yazılımı, yedekli iletişim bağlantılarını (H sistemi ile PROFIBUS/PROFINET köleleri, SCADA sistemleri vb. arasındaki bağlantılar) kurmak için fonksiyon blokları ve yapılandırma araçları sağlar, böylece her iki CPU da CPU geçişine ek olarak iletişim bağlantılarının otomatik devralmasıyla iletişim yolunu eşzamanlı olarak yönetebilir.

REDCONNECT olmadan, H sistemi standart STEP 7 kullanıcı programlarını çalıştırmaya devam edecektir, ancak yedekli iletişim yapılandırma özellikleri mevcut olmayacaktır.

S5: CPU 412-3H üretimden kaldırıldı. Siemens'in önerilen geçiş yolu nedir?

Siemens, S7-400H'nin mevcut nesil değiştirme olarak SIMATIC S7-1500H sistemini (özellikle CPU 1513H-1 PN ve CPU 1517H-3 PN) önermektedir.

S7-1500H, performans (daha hızlı tarama döngüleri, daha yüksek bellek), yerel PROFINET IO-yedekliliği, TIA Portal mühendisliği ile entegrasyon ve önemli ölçüde daha kompakt bir fiziksel ayak izi ile eşdeğer donanım yedekliliği sağlar.

S7-400H'den S7-1500H'ye geçiş bir donanım ve yazılım projesidir — STEP 7 programı TIA Portal'a geçirilmelidir ve donanım yapılandırması yeni platform için yeniden oluşturulmalıdır — ancak Siemens geçişi desteklemek için geçiş araçları ve hizmetleri sağlar.