सिमन्स पीएलसी प्रोग्राम करने योग्य तर्क नियंत्रक सीपीयू केंद्रीय इकाई 6ES7414-4HM14-0AB0

सीमेंस 6ES7414-4HM14-0AB0 | SIMATIC S7-400H CPU 414H — रिडंडेंट सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट, 2.8MB मेमोरी, 4 इंटरफेस (1 MPI/DP + 1 DP + 2 Sync), 21 एक्सपेंशन रैक, S7-400H / S7-400F/FH

CPU 414H — S7-400H पदानुक्रम में इसका स्थान

S7-400H प्लेटफ़ॉर्म H-CPU की एक प्रगति प्रदान करता है, प्रत्येक मेमोरी, इंटरफ़ेस गणना और प्रसंस्करण क्षमता में वृद्धि के साथ बड़े और अधिक जटिल इंस्टॉलेशन से मेल खाता है। CPU 414H इस परिवार में एक महत्वपूर्ण मध्य स्थिति रखता है।

इस रेंज में इसका पूर्ववर्ती — CPU 412H (6ES7412-3HJ14-0AB0) — 768KB कुल मेमोरी प्रदान करता है।

CPU 414H इसे 2.8MB तक तिगुना कर देता है, जो डेटा और प्रोग्राम के बीच समान रूप से विभाजित होता है, और एक दूसरा समर्पित PROFIBUS DP इंटरफ़ेस जोड़ता है जो 412H में नहीं है। 414H के ऊपर CPU 417H वेरिएंट स्थित हैं, जो सबसे अधिक मांग वाले निरंतर प्रक्रिया स्वचालन कार्यक्रमों के लिए अतिरिक्त इंटरफेस के साथ 20MB कुल मेमोरी तक स्केल करते हैं।

उन प्रक्रिया संयंत्रों के लिए जहां स्वचालन कार्यक्रम को सैकड़ों PID नियंत्रण लूप, कई खंडों पर व्यापक PROFIBUS I/O नेटवर्क, और प्रक्रिया हिस्टोरियन बफरिंग और रेसिपी प्रबंधन के लिए बड़े डेटा संरचनाओं को संभालना पड़ता है, 414H का 2.8MB दो स्वतंत्र PROFIBUS DP इंटरफेस के साथ मिलकर एंट्री-लेवल H-CPU से एक महत्वपूर्ण कदम है।

दूसरा समर्पित DP इंटरफ़ेस नियंत्रक को अलग-अलग PROFIBUS नेटवर्क प्रबंधित करने की अनुमति देता है — उदाहरण के लिए, ड्राइव और चर-गति उपकरण के लिए एक खंड, इंस्ट्रूमेंटेशन और ट्रांसमीटर के लिए दूसरा — विभिन्न डिवाइस प्रकारों के बीच बस बैंडविड्थ साझा किए बिना।

मुख्य विनिर्देश

दो सिंक इंटरफ़ेस और फाइबर-ऑप्टिक सिंक्रोनाइज़ेशन

CPU 414H पर दो सिंक्रोनाइज़ेशन मॉड्यूल इंटरफ़ेस पूरे H-सिस्टम रिडंडेंसी तंत्र की भौतिक नींव हैं।

प्रत्येक इंटरफ़ेस एक प्लगेबल IF 960 सिंक्रोनाइज़ेशन सबमॉड्यूल स्वीकार करता है — एक फाइबर-ऑप्टिक ट्रांसीवर जो फाइबर-ऑप्टिक केबल के माध्यम से पार्टनर CPU रैक में संबंधित सबमॉड्यूल से जुड़ता है।

फाइबर-ऑप्टिक माध्यम जानबूझकर है: यह दो CPU रैक के बीच पूर्ण गैल्वेनिक अलगाव प्रदान करता है, औद्योगिक वातावरण में विद्युत सिंक्रोनाइज़ेशन केबल को प्रभावित करने वाली सामान्य-मोड वोल्टेज समस्याओं को समाप्त करता है, और दूरी पर मज़बूती से संचालित होता है (मानक शॉर्ट-रेंज संस्करणों पर लगभग 10 मीटर तक) जो आमतौर पर H-सिस्टम इंस्टॉलेशन में दो रैक को अलग करते हैं।

दो स्वतंत्र सिंक लिंक अनिवार्य हैं, वैकल्पिक नहीं।

S7-400H की रिडंडेंसी केवल तभी बनाए रखी जा सकती है जब सिंक्रोनाइज़ेशन चैनल स्वयं रिडंडेंट हो — एक एकल सिंक लिंक विफलता जो सिंक्रोनाइज़ेशन तंत्र को अक्षम कर देती है, एक पूर्ण रिडंडेंट H-सिस्टम को बिना फेलओवर क्षमता वाले एकल-CPU सिस्टम में बदल देगी।

दो अलग-अलग फाइबर केबल के माध्यम से दो स्वतंत्र सिंक पथों के साथ, एक सिंक पथ में विफलता एक रखरखाव अलार्म उत्पन्न करती है लेकिन CPU जोड़ी की सिंक्रोनाइज़ेशन और हॉट-स्टैंडबाय तत्परता बनाए रखने की क्षमता को बाधित नहीं करती है।

S7-400H का सिस्टम डायग्नोस्टिक्स एकल सिंक पथ दोषों का पता लगाता है और रिपोर्ट करता है, जिससे रखरखाव कर्मचारियों को किसी भी प्रक्रिया-प्रभावित घटना से पहले खराब लिंक को बहाल करने का समय मिलता है।

21 एक्सपेंशन रैक — बड़े सिस्टम क्षमता के लिए तर्क

CPU 414H केंद्रीय रैक के अतिरिक्त अधिकतम 21 एक्सपेंशन रैक का समर्थन करता है — सबसे बड़े संभव कॉन्फ़िगरेशन में कुल 22 भौतिक रैक।

प्रत्येक रैक सिग्नल मॉड्यूल, फ़ंक्शन मॉड्यूल और संचार प्रोसेसर को समायोजित करता है, जिसमें प्रत्येक रैक स्टेशन में 8 अतिरिक्त मॉड्यूल स्लॉट का योगदान देता है। 22 रैक में प्रति रैक 8 मॉड्यूल के साथ, एक पूरी तरह से निर्मित CPU 414H स्टेशन 176 से अधिक मॉड्यूल पदों की मेजबानी कर सकता है।

व्यावहारिक रूप से, निरंतर प्रक्रिया संयंत्र स्वचालन शायद ही कभी S7-400H स्टेशनों को उनकी पूर्ण अधिकतम सीमा तक बनाता है।

21-रैक विस्तार क्षमता बड़े एकीकृत प्रक्रिया इकाइयों की स्केलिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मौजूद है — एक रिफाइनरी आसवन इकाई, एक रासायनिक रिएक्टर परिसर, एक बड़ा जल उपचार संयंत्र — जहां एक एकल S7-400H स्टेशन कई सौ फील्ड उपकरणों, कई ड्राइव और दर्जनों असतत उपकरण आइटम को नियंत्रित कर सकता है।

414H की क्षमता इन वास्तव में बड़े कार्यक्रमों को संभालने के लिए कैलिब्रेटेड है, बिना स्टेशन को कई संचार नियंत्रकों में तोड़ने की आवश्यकता के, जो वास्तुकला में इंजीनियरिंग जटिलता और संभावित विफलता बिंदु जोड़ देगा।

S7-400F/FH — कार्यात्मक सुरक्षा के साथ रिडंडेंसी का संयोजन

CPU 414H को S7-400F/FH कॉन्फ़िगरेशन में उपयोग के लिए प्रमाणित किया गया है — ऐसे सिस्टम जो H-सिस्टम के हार्डवेयर रिडंडेंसी (हॉट-स्टैंडबाय CPU जोड़े) को IEC 61508-प्रमाणित कार्यात्मक सुरक्षा के साथ जोड़ते हैं। S7-400F/FH ऑपरेशन में, CPU एक मानक उपयोगकर्ता प्रोग्राम और एक सुरक्षा प्रोग्राम दोनों निष्पादित करता है।

सुरक्षा कार्यक्रम सुविधा की सुरक्षा आवश्यकताओं विनिर्देश में परिभाषित सुरक्षा उपकरण कार्यों (SIFs) को लागू करता है, और सुरक्षा-रेटेड F-CPU पर चलता है जिसमें PROFIsafe संचार प्रोटोकॉल प्रमाणित सुरक्षा को PROFIBUS DP नेटवर्क पर F-परिधीय तक विस्तारित करता है।

F/FH कॉन्फ़िगरेशन खतरनाक क्षेत्र प्रक्रिया प्रतिष्ठानों के लिए पूर्ण सुरक्षा और उपलब्धता समाधान है: H-रिडंडेंसी नियंत्रक हार्डवेयर दोषों के कारण अनियोजित शटडाउन को रोकता है, जबकि F-प्रमाणीकरण सुनिश्चित करता है कि सुरक्षा उपकरण कार्य प्रक्रिया खतरा विश्लेषण द्वारा परिभाषित आवश्यक सुरक्षा अखंडता स्तर (SIL 1, 2, या 3 आवेदन के आधार पर) प्राप्त करते हैं।

अपस्ट्रीम तेल और गैस उत्पादन प्लेटफार्मों, रिफाइनरियों और रासायनिक संयंत्रों जैसी सुविधाओं में, एक ही नियंत्रक में निरंतर उपलब्धता और प्रमाणित सुरक्षा का संयोजन एक विलासिता सुविधा नहीं बल्कि एक नियामक और परिचालन आवश्यकता है।

बंद किए गए H-CPU के लिए स्पेयर पार्ट्स रणनीति

CPU 414H को सीमेंस द्वारा 01.02.2017 से बंद कर दिया गया था, जिसका अर्थ है कि इसे अब सीमेंस के मानक बिक्री चैनलों के माध्यम से निर्मित या वितरित नहीं किया जाता है। हालांकि, बंद का मतलब अनुपलब्ध नहीं है।

सीमेंस आमतौर पर महत्वपूर्ण औद्योगिक उत्पादों के लिए बंद होने के दस साल बाद तक स्पेयर पार्ट्स की उपलब्धता के लिए प्रतिबद्ध रहता है — एक नीति जो वर्तमान में संचालित S7-400H प्रतिष्ठानों में से कई को कवर करती है। सीमेंस स्पेयर पार्ट्स विंडो से परे, औद्योगिक अधिशेष और नवीनीकरण बाजार में परीक्षण और वारंटेड CPU 414H इकाइयों का पर्याप्त स्टॉक है।

CPU 414H इकाइयों के साथ S7-400H सिस्टम संचालित करने वाले साइटों के लिए, न्यूनतम अनुशंसित स्पेयर स्टॉक H-CPU मॉड्यूल का एक पूरा सेट है — 6ES7414-4HM14-0AB0 की दो इकाइयां, क्योंकि दोनों रैक को समान CPU की आवश्यकता होती है। एक बेमेल CPU जोड़ी (विभिन्न फर्मवेयर संस्करण, या एक मूल और एक थोड़ा अलग उत्पादन तिथियों के साथ नवीनीकृत) अभी भी कार्य कर सकती है लेकिन फर्मवेयर सामंजस्य की आवश्यकता हो सकती है।

मिलान किए गए स्पेयर जोड़े रखने से आपातकालीन प्रतिस्थापन सरल हो जाता है और अनियोजित आउटेज के दौरान समय के दबाव में फर्मवेयर संगतता का प्रबंधन करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

Q1: CPU 414H में दो PROFIBUS DP इंटरफ़ेस हैं — MPI/DP संयुक्त इंटरफ़ेस और समर्पित DP इंटरफ़ेस। क्या दोनों एक साथ उपलब्ध हैं, और क्या वे विभिन्न PROFIBUS DP नेटवर्क से जुड़ सकते हैं?

हाँ, दोनों PROFIBUS DP इंटरफ़ेस एक साथ काम कर सकते हैं, और वे अलग-अलग, स्वतंत्र PROFIBUS DP नेटवर्क से जुड़ सकते हैं। STEP 7 हार्डवेयर कॉन्फ़िगरेशन में, प्रत्येक इंटरफ़ेस को अपने स्वयं के बस मापदंडों (बस पता, ट्रांसमिशन गति, समय पैरामीटर) के साथ अपना PROFIBUS नेटवर्क सौंपा गया है।

CPU 414H प्रत्येक पीएलसी स्कैन चक्र के भीतर इंटरलीव्ड फैशन में नेटवर्क 1 और नेटवर्क 2 पर स्लेव को स्कैन करते हुए, दोनों नेटवर्क पर स्वतंत्र रूप से DP मास्टर के रूप में संचालित होता है।

यह डुअल-मास्टर क्षमता विशेष रूप से बड़े प्रक्रिया संयंत्रों में मूल्यवान है जहां इंस्ट्रूमेंटेशन (ट्रांसमीटर, विश्लेषक) को ड्राइव उपकरण (चर आवृत्ति ड्राइव, सॉफ्ट स्टार्टर) से स्वतंत्र बस सेगमेंट पर अलग करने से क्रॉस-नेटवर्क हस्तक्षेप कम होता है और दोष डोमेन को अलग करके समस्या निवारण को सरल बनाता है।

MPI/DP इंटरफ़ेस को MPI मोड में भी कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, बजाय DP मोड के जब उस भौतिक इंटरफ़ेस पर PROFIBUS DP मास्टर फ़ंक्शन की आवश्यकता नहीं होती है — उदाहरण के लिए, इसे विशेष रूप से प्रोग्रामिंग टर्मिनल एक्सेस और HMI कनेक्शन के लिए उपयोग करने के लिए।

Q2: जब CPU 414H सक्रिय CPU विफल हो जाता है और स्टैंडबाय CPU कार्यभार संभाल लेता है तो स्विचिंग समय (फेलओवर समय) क्या है?

CPU 414H के साथ सही ढंग से कॉन्फ़िगर किए गए S7-400H सिस्टम में फेलओवर समय पीएलसी स्कैन चक्र के भीतर होता है — आमतौर पर सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन, संचार लोड और PROFIBUS DP स्लेव की संख्या के आधार पर कुछ मिलीसेकंड से लेकर कुछ दस मिलीसेकंड तक। सामान्य हॉट-स्टैंडबाय सिंक्रोनाइज़ेशन के दौरान, दोनों CPU प्रत्येक स्कैन चक्र में समान डेटा के साथ समान प्रोग्राम निष्पादित करते हैं।

सिंक्रोनाइज़ेशन तंत्र यह सुनिश्चित करता है कि स्टैंडबाय CPU की मेमोरी स्थिति — आउटपुट, डेटा ब्लॉक, टाइमर, काउंटर — प्रत्येक स्कैन सीमा पर मास्टर CPU को दर्शाता है।

जब मास्टर विफल हो जाता है, तो स्टैंडबाय CPU खुद को सक्रिय घोषित करता है और तुरंत आउटपुट को नियंत्रित करना शुरू कर देता है, बिना पुनरारंभ अनुक्रम निष्पादित किए या कोल्ड स्टेट से इनपुट को फिर से पढ़े।

फ़ील्ड डिवाइस के दृष्टिकोण से, आउटपुट बिना किसी बोधगम्य रुकावट के अपनी अंतिम मान्य स्थिति बनाए रखते हैं; PROFIBUS DP स्लेव के दृष्टिकोण से, मास्टर उन्हें एक चक्र को याद किए बिना पोलिंग करना जारी रखता है।

Q3: क्या CPU 414H रखरखाव के लिए दूसरे CPU को हटा दिए जाने पर एकल-CPU गैर-रिडंडेंट मोड में संचालित हो सकता है, और इसके निहितार्थ क्या हैं?

CPU 414H एकल-CPU मोड में संचालित हो सकता है — जब केवल एक इकाई अपने रैक में स्थापित होती है, या जब दो CPU के बीच सिंक्रोनाइज़ेशन लिंक अनुपस्थित होता है, तो S7-400H सिस्टम उपलब्ध CPU पर चलता रहता है। इस मोड को एकल ऑपरेशन या डिग्रेडेड मोड कहा जाता है।

सिस्टम एक डायग्नोस्टिक अलार्म उत्पन्न करता है जो इंगित करता है कि पूर्ण रिडंडेंसी उपलब्ध नहीं है, और STEP 7/WinCC ऑपरेटर इंटरफ़ेस एक संबंधित स्थिति संदेश प्रदर्शित करता है।

इस डिग्रेडेड स्थिति में, कार्यशील CPU सभी प्रक्रिया नियंत्रण, PROFIBUS DP संचार और HMI डेटा प्रावधान को सामान्य रूप से जारी रखता है — लेकिन उस एकल CPU को प्रभावित करने वाला कोई भी हार्डवेयर दोष प्रक्रिया शटडाउन का परिणाम देगा, क्योंकि कार्यभार संभालने के लिए कोई पार्टनर CPU नहीं है।

नियोजित रखरखाव के लिए — एक विफल सिंक सबमॉड्यूल को बदलना, एक CPU रैक पर निवारक रखरखाव करना — एक संक्षिप्त, प्रबंधित अवधि के लिए डिग्रेडेड मोड में संचालन स्वीकार्य है और इसके लिए डिज़ाइन किया गया है। डिग्रेडेड मोड में लंबे समय तक संचालन स्थापना के जोखिम प्रोफ़ाइल को काफी बढ़ाता है।

Q4: मेमोरी विभाजन का क्या महत्व है — 1.4MB डेटा और 1.4MB प्रोग्राम — प्रोग्राम विकास के लिए, और क्या उपयोगकर्ता डेटा ब्लॉक प्रोग्राम मेमोरी का उपभोग कर सकते हैं या इसके विपरीत?

SIMATIC S7-400H में, वर्किंग मेमोरी (RAM जिसका CPU सक्रिय प्रोग्राम निष्पादन के लिए उपयोग करता है) निर्माण के समय एक निश्चित कोड (प्रोग्राम) विभाजन और एक निश्चित डेटा विभाजन में विभाजित होती है, और ये विभाजन विनिमेय नहीं होते हैं। प्रोग्राम कोड — OBs, FCs, FBs, संकलित निर्देश अनुक्रम — कोड मेमोरी का उपभोग करते हैं; डेटा ब्लॉक (DBs), जिसमें इंस्टेंस DBs, साझा DBs और रेसिपी स्टोरेज शामिल हैं — डेटा मेमोरी का उपभोग करते हैं।

एक प्रोग्राम जिसमें कई जटिल नियंत्रण एल्गोरिदम होते हैं लेकिन अपेक्षाकृत छोटे डेटा सेट होते हैं, वह 1.4MB डेटा आवंटन के केवल एक अंश का उपयोग करते हुए 1.4MB कोड सीमा के भीतर आराम से फिट होगा।

इसके विपरीत, अपेक्षाकृत सरल नियंत्रण तर्क लेकिन बड़े रेसिपी टेबल, हिस्टोरियन बफर, या व्यापक अलार्म डेटा संरचनाओं वाला एक प्रोग्राम कोड मेमोरी को काफी खाली छोड़ते हुए 1.4MB डेटा मेमोरी भर सकता है। CPU 414H के साथ काम करने वाले प्रोग्राम डेवलपर्स को विकास के दौरान दोनों मेमोरी क्षेत्रों की स्वतंत्र रूप से निगरानी करनी चाहिए।

लोड मेमोरी (फ्लैश/EPROM या मेमोरी कार्ड) प्रोग्राम की सहेजी गई प्रतिलिपि रखती है; वर्किंग मेमोरी सक्रिय रूप से निष्पादित प्रतिलिपि रखती है; केवल वर्किंग मेमोरी विभाजन निष्पादन समय आकार के लिए मायने रखता है।

Q5: क्या STEP 7 V5.x CPU 414H के लिए एकमात्र प्रोग्रामिंग वातावरण है, या TIA Portal का उपयोग किया जा सकता है?

CPU 414H, क्लासिक SIMATIC S7-400H प्लेटफ़ॉर्म के हिस्से के रूप में, STEP 7 Professional V5.x का उपयोग करके प्रोग्राम किया जाता है — पारंपरिक STEP 7 क्लासिक वातावरण।

TIA Portal प्रोग्रामिंग के लिए S7-400H CPU परिवार का समर्थन नहीं करता है; TIA Portal का S7-400 समर्थन मानक S7-400 CPU (गैर-H) को कवर करता है, और TIA Portal में समर्थित वर्तमान-पीढ़ी का उच्च-उपलब्धता प्लेटफ़ॉर्म S7-1500H है। TIA Portal में CPU 414H को इंजीनियर करना संभव नहीं है।

यदि कोई साइट अन्य सभी पीएलसी प्रोग्रामिंग के लिए TIA Portal पर मानकीकृत है, तो S7-400H प्रोग्राम को अभी भी STEP 7 V5.5 या STEP 7 Professional का उपयोग करके बनाए रखा और विस्तारित किया जाना चाहिए। सीमेंस ने S7-300 और S7-400 सिस्टम के मौजूदा स्थापित आधार के लिए STEP 7 V5.x का समर्थन करने के लिए प्रतिबद्ध किया है; भले ही प्राथमिक विकास फोकस TIA Portal में स्थानांतरित हो गया हो, अपडेट और सुरक्षा पैच उपलब्ध होते रहते हैं।