معرفی و بررسی فنی سی پی یو سری ۱۵۰۰ زیمنس مدل CPU 1518-4 PN/DP با کد فنی 6ES7518-4AP00-0AB0

ورک مموری ۶ مگابایت برای برنامه و ۶۰ مگابایت برای اطلاعات

پورت‌ها :

اولین پورت: PROFINET IRT با سوئيچ دو پورت

دومین پورت: PROFINET RT با سوئيچ دو پورت

سومین پورت: اترنت

چهارمین پورت: پرفی‌باس 

 

بررسی تخصصی CPU 1518-4 PN/DP زیمنس با کد فنی 6ES7518-4AP00-0AB0

مقدمه: جامع‌ترین و پردرگاه‌ترین پردازنده لایه فوقانی اتوماسیون

در پروژه‌های اتوماسیون صنعتی در مقیاس‌های بسیار بزرگ و نیروگاهی، گاهی تنوع تجهیزات شبکه و گستردگی پروتکل‌های ارتباطی چالش‌برانگیزتر از حجم منطق برنامه است. پردازنده CPU 1518-4 PN/DP زیمنس با کد فنی 6ES7518-4AP00-0AB0 دقیقاً برای پاسخ به این نیاز چندوجهی طراحی شده است. این کنترلر رده‌بالا با دارا بودن چهار پورت ارتباطی مجزا، نقش مقتدرترین شاه‌راه ارتباطی و پردازشی را در خانواده SIMATIC S7-1500 ایفا می‌کند.

تفاوت بنیادین این مدل با سایر پردازنده‌های سری ۱۵۱۸، انعطاف ارتباطی بی‌نظیر آن است. جایی که باید سیستم‌های مدرن زمان‌حقیقی اترنت در کنار سیستم‌های نظارتی بالادستی و تجهیزات فیلدباس قدیمی مبتنی بر پروفی‌باس به صورت یکپارچه کنترل شوند، نسخه AP00 بدون نیاز به ماژول‌های توسعه ارتباطی (CPs) تمام نیازهای پروژه را پوشش می‌دهد.

 

مشخصات فنی و شناسنامه سخت‌افزاری

• جدول مشخصات کلیدی و ابعاد فنی

• سازنده: Siemens 
• خانواده محصول: SIMATIC S7-1500
• نام مدل: CPU 1518-4 PN/DP
• کد سفارش فنی (Article Number): 6ES7518-4AP00-0AB0
• حافظه کاری برنامه (Work Memory for Program): 6 Megabytes
• حافظه کاری داده (Work Memory for Data): 60 Megabytes
• پورت اول: PROFINET IRT (سوئیچ دو پورت RJ45)
• پورت دوم: PROFINET RT (سوئیچ دو پورت RJ45)
• پورت سوم: اترنت استاندارد (تک پورت RJ45)
• پورت چهارم: PROFIBUS DP (درگاه RS485 Sub-D 9-Pin)
• سرعت پردازش دستورات بیتی: حدود ۱ نانوثانیه
• نرم‌افزار برنامه‌نویسی: TIA Portal STEP 7 Professional

 

• قدرت پردازشی بی رقیب در سطح سخت‌افزار

سخت‌افزار پردازنده 6ES7518-4AP00-0AB0 مجهز به تراشه‌های پردازش هم‌زمان بسیار پیشرفته‌ای است که محاسبات پیچیده ریاضی و منطقی را با تأخیر نزدیک به صفر انجام می‌دهند. گذرگاه پشتی (Backplane Bus) با کارایی بالا، تبادل اطلاعات پرسرعت را با انواع کارت‌های آنالوگ، دیجیتال و ماژول‌های تابع (FM) برقرار می‌سازد. صفحه نمایش یکپارچه جلوی CPU نیز ابزاری کاربردی برای پایش وضعیت سلامت پردازنده، عیب‌یابی باس و پیکربندی سریع آدرس‌های شبکه در فیلد است.

 

کالبدشکافی ساختار حافظه؛ ۶ مگابایت برنامه و ۶۰ مگابایت داده

• تحلیل حافظه کاری برنامه 6MB؛ توسعه برنامه‌های ماژولار و گسترده

حافظه کاری ۶ مگابایتی مخصوص برنامه در این کنترلر، فضا و آزادی عمل کاملی را جهت پیاده‌سازی متدهای نوین نرم‌افزاری ایجاد می‌کند. در پروژه‌های پیچیده مهندسی، برنامه‌ها به صورت کاملاً ساختاریافته و در قالب بلوک‌های برنامه متعدد (FBs و FCs) طراحی می‌شوند. این حجم حافظه مهندس را قادر می‌سازد تا:

• الگوریتم‌های پیشرفته ایمنی و اینترلاک: سیستم‌های کنترلی فرآیندی پیچیده با هزاران شرط منطقی را بدون نگرانی از پر شدن حافظه مستقر کند.
• تکنولوژی‌های چندمحوره حرکت (Motion Control Objects): الگوریتم‌های سنکرون‌سازی و کنترل موقعیت ده‌ها محور سروو موتور را به طور هم‌زمان مدیریت نماید.
• پایگاه داده توابع استاندارد: بدون نیاز به حذف کدهای عیب‌یابی فرعی، کل کتابخانه‌های استاندارد کارخانه‌ای را در حافظه لود کند.

 

• تحلیل حافظه کاری داده 60MB؛ بستری ایده‌آل برای داده‌های کلان صنعتی

ظرفیت ۶۰ مگابایتی حافظه داده در این CPU، امکانات بی‌نظیری را برای ذخیره‌سازی اطلاعات به صورت لوکال فراهم می‌کند. در صنایع فرآیندی و تولیدی، پردازش و ذخیره‌سازی مقادیر متغیرها اهمیت بالایی دارد:

• مدیریت دستورالعمل‌های تولید (Recipe Management): ذخیره فرمولاسیون‌های حجیم و پارامترهای تولید قطعات مختلف به طور مستقیم درون پردازنده جهت لود سریع در خط تولید.
• سیستم‌های ثبت وقایع و خطاها (Diagnostics & Alarm Logging): نگهداری آرشیو بزرگی از پیام‌های خطای رخ‌داده در فیلد به منظور تحلیل‌های عیب‌یابی بعدی.
• تسهیل تبادلات OPC UA: ایجاد بافرهای بزرگ دیتابیس محلی جهت ارسال امن اطلاعات به نرم‌افزارهای مدیریتی سطح بالاتر کارخانه مانند SCADA و MES.

 

تحلیل جزئیات پورت‌های چهارگانه ارتباطی

• پورت اول: PROFINET IRT با سوئیچ داخلی دو پورت

اولین رابط فیزیکی این CPU پورت PROFINET IRT (Isochronous Real-Time) است که دارای دو پورت فیزیکی RJ45 با سوئیچ داخلی می‌باشد.

• کاربرد: این پورت به صورت ویژه برای شبکه‌های با سرعت بالا و زمان پاسخ بحرانی (کمتر از میلی‌ثانیه) درایوها، ابزارهای مکان‌یابی دقیق و فیدبک‌های حرکت هم‌زمان استفاده می‌شود.

 

• پورت دوم: PROFINET RT با سوئیچ داخلی دو پورت

رابط دوم که آن هم مجهز به سوئیچ دو پورت RJ45 است، بر اساس پروتکل PROFINET RT (Real-Time) کار می‌کند. این پورت دارای آدرس IP کاملاً جداگانه از پورت اول است.

• کاربرد: بهترین درگاه برای ارتباط با ایستگاه‌های توزیع‌شده ورودی/خروجی (ET 200)، شیرهای پنوماتیک تحت شبکه و سایر تجهیزاتی که نیاز به سنکرون‌سازی در ابعاد میکروثانیه ندارند.

 

• پورت سوم: اترنت استاندارد (Fast Ethernet)

این درگاه تک پورت اترنت به عنوان پل ارتباطی بین سطح فیلد (OT) و سطح فناوری اطلاعات (IT) کارخانه عمل می‌کند.

• کاربرد: متصل کردن پردازنده به شبکه‌های بالادستی کارخانه، سیستم‌های مانیتورینگ عمومی، سرورهای وب و ابزارهای عیب‌یابی مهندسی از راه دور بدون تداخل با شبکه‌های کنترلی زیرمجموعه.

 

• پورت چهارم: درگاه فیزیکی PROFIBUS DP

برگ برنده این نسخه برای پروژه‌های نوسازی، داشتن پورت PROFIBUS DP به صورت مستقیم روی بدنه است.

• کاربرد: اتصال مستقیم به شبکه سنسورها، محرک‌ها و درایوهای قدیمی مبتنی بر فیلدباس پروفی‌باس بدون نیاز به کارت‌های توسعه اضافی. این پورت قابلیت کارکرد به عنوان Master یا Slave را داراست.

 

سناریوهای کاربردی در فیلد صنعتی

• یکپارچه‌سازی و نوسازی کارخانجات بزرگ (Retrofitting & Integration)

در کارخانجاتی که دارای بخش‌های قدیمی مبتنی بر شبکه پروفی‌باس و بخش‌های نوین مبتنی بر پروفی‌نت هستند، استفاده از یک کنترلر که به طور هم‌زمان پورت‌های فیزیکی هر دو شبکه را دارد حیاتی است. CPU 1518-4 PN/DP با ایفای نقش به عنوان هاب مرکزی، اطلاعات بخش‌های مختلف را تجمیع و هماهنگ می‌کند.

 

• صنایع شیشه‌سازی، متالورژی و فرآیندهای مداوم

در فرآیندهایی که کوره یا مخازن شیمیایی نباید هرگز خاموش شوند، حجم بالایی از اطلاعات آنالوگ دما، فشار و دبی باید پایش و ثبت گردد. ظرفیت حافظه داده ۶۰ مگابایتی این کنترلر به همراه پورت‌های متنوع ارتباطی، پایداری بدون وقفه سیستم را تضمین می‌نمایند.

 

نکات نصب، راه اندازی و نگهداری مهندسی

• مدیریت حرارتی و تامین توان در رک

به دلیل توان سخت‌افزاری فوق‌العاده بالا و پردازش چهار درگاه ارتباطی به صورت موازی، دمای کاری این CPU نسبت به کنترلرهای رده پایین‌تر بالاتر است.

• همواره فضای تهویه استاندارد بالا و پایین CPU را روی ریل حفظ کنید.
• با محاسبه توان مصرفی گذرگاه از طریق نرم‌افزار TIA Selection Tool، در صورت نیاز از ماژول‌های تغذیه سیستمی (System Power Supplies) در سمت چپ CPU استفاده کنید.

 

• پیشنهاد ظرفیت کارت حافظه SIMATIC (SMC)

این پردازنده بدون نصب کارت حافظه زیمنس کار نمی‌کند. با توجه به ظرفیت حافظه کاری ۶۶ مگابایتی (مجموع برنامه و داده)، استفاده از کارت حافظه با ظرفیت حداقل 256MB توصیه می‌شود تا فضای کافی برای لود برنامه، مستندات پروژه و لاگ‌های وب‌سرور در دسترس باشد.

 

سوالات متداول (FAQ)

• کد فنی دقیق CPU 1518-4 PN/DP چیست؟

کد سفارش فنی این محصول زیمنس 6ES7518-4AP00-0AB0 است.

• تفاوت پورت اول و دوم این CPU در چیست؟

پورت اول از نوع PROFINET IRT (ارتباط فوق‌سریع هم‌زمان) برای درایوها بوده و پورت دوم از نوع PROFINET RT برای تجهیزات جانبی و عمومی با رنج آدرس IP مستقل است.

• ظرفیت حافظه کاری برنامه و داده در این مدل چقدر است؟

این مدل مجهز به ۶ مگابایت حافظه کاری برنامه و ۶۰ مگابایت حافظه کاری داده است.

• آیا پورت PROFIBUS این پردازنده فعال است؟

بله، پورت فیزیکی PROFIBUS DP (درگاه ۹ پین RS485) روی بدنه CPU قرار دارد و در پروژه به راحتی به عنوان Master یا Slave قابل تنظیم است.

• آیا برای ارتباط با وب‌سرور نیاز به ماژول جداگانه داریم؟

خیر، وب‌سرور داخلی زیمنس روی پورت سوم (اترنت) و پورت دوم به طور کامل پشتیبانی می‌شود و صفحات وب اختصاصی را می‌توان روی حافظه داده ۶۰ مگابایتی لود نمود.

 

• جمع‌بندی مهندسی

پردازنده CPU 1518-4 PN/DP زیمنس با کد فنی 6ES7518-4AP00-0AB0 غول ارتباطی و پردازشی خانواده S7-1500 است. این کنترلر با ترکیب ۶ مگابایت حافظه برنامه، ۶۰ مگابایت حافظه داده و چهار درگاه ارتباطی مجزا شامل PROFINET IRT، PROFINET RT، اترنت استاندارد و PROFIBUS DP، نیاز به هرگونه واسط یا مبدل ارتباطی را در شبکه‌های پیچیده مرتفع می‌سازد. سرعت بی‌نظیر ۱ نانوثانیه‌ای و طراحی لایه‌بندی شده پورت‌ها، پایداری و امنیت فوق‌العاده‌ای را در عظیم‌ترین پروژه‌های صنعتی رقم می‌زند.