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| 원래 장소 | 독일 |
| 브랜드 이름 | SIMENS |
| 인증 | CE RoHS |
| 모델 번호 | 6ES7312-1AE14-0AB0 |
Siemens 6ES7312-1AE14-0AB0은 SIMATIC S7-300 제품군의 보급형 표준(비컴팩트) CPU인 CPU 312입니다.
가장 좁은 40mm와 270g으로, S7-300 CPU 중 물리적으로 가장 컴팩트한 제품군에 속하면서도 S7-300 전체 명령어 세트, 표준 MPI 통신 인터페이스, 그리고 대부분의 중소 규모 기계 제어 및 공정 자동화 작업에 충분한 처리 성능을 제공합니다.
CPU 312가 어디에 적합한지 이해하려면 S7-300 CPU 제품군의 구조를 이해해야 합니다.
이 제품군은 통합 디지털 I/O를 갖춘 CPU 312C와 같은 컴팩트 CPU부터, 통합 I/O는 없지만 완전한 모듈식 유연성을 갖춘 이 CPU 312와 같은 표준 CPU, 더 큰 메모리와 통합 PROFIBUS DP 인터페이스를 갖춘 더 강력한 CPU(CPU 314, 315, 317)까지 다양합니다.
CPU 312는 표준 CPU 제품군의 시작점입니다. 즉, 표준 CPU 아키텍처의 모듈성과 엔지니어링 유연성이 필요하지만 더 큰 메모리, 멀티 랙 기능 또는 상위 모델 CPU의 추가 인터페이스가 필요하지 않은 경우 선택됩니다.
32KB 작업 메모리는 CPU 312의 주요 제약 사항이며, 이를 통해 적합한 애플리케이션을 정의합니다.
32KB로 CPU 312는 수백 개의 프로그램 블록, 표준 PLC 제어 로직, 기본 데이터 처리 및 적당한 통신 요구 사항을 갖춘 중소 규모 STEP 7 프로그램을 수용합니다.
대규모 레시피 테이블, 광범위한 히스토리안 버퍼 또는 대규모 객체 코드를 생성하는 복잡한 수학 알고리즘을 관리하는 프로그램에는 적합하지 않습니다. 이러한 애플리케이션의 경우 CPU 314(64KB), CPU 315-2 DP(256KB) 또는 CPU 317-2 DP(1MB)가 적합한 선택입니다.
| 매개변수 | 값 |
|---|---|
| 작업 메모리 | 32 KB |
| 인터페이스 | 1 × MPI |
| 통합 전원 | 24VDC |
| 비트 처리 | 0.1 µs |
| 블록 수 | 최대 1,024개 |
| 카운터 | 256개 |
| 프로세스 이미지 | 128 바이트 I/O |
| 확장 랙 | 최대 1개 |
| 연결 | 총 6개 |
| 치수(가로×세로×깊이) | 40×125×130mm |
| 무게 | 270g |
| 상태 | 단종된 예비 부품 |
CPU 312의 이진 명령당 0.1 µs는 프로세서의 기본 실행 속도 지표입니다. 실제로는 일반적인 S7-300 프로그램은 이진(접점/코일) 명령, 워드 연산, 산술 연산 및 통신 오버헤드를 혼합합니다.
1,000개의 이진 명령을 가진 프로그램은 0.1ms의 순수 명령 실행 시간을 갖지만, S7-300 운영 체제가 각 사이클에 프로세스 이미지 업데이트(모든 입력 읽기, 모든 출력 쓰기), 통신 처리 및 자체 테스트 오버헤드를 추가하기 때문에 총 사이클 시간은 더 깁니다.
표준 S7-300 디지털 및 아날로그 모듈을 갖춘 단일 랙 스테이션에서 적당한 크기의 프로그램을 실행하는 CPU 312의 경우, 일반적인 사이클 시간은 프로그램 크기, 활성 모듈 수 및 MPI 인터페이스의 통신 트래픽에 따라 5~15ms 범위에 속합니다. CPU 312가 대상으로 하는 기계 제어 애플리케이션(컨베이어 시퀀싱, 기계 인터로킹, 간단한 배치 공정)의 경우 5~15ms 사이클 시간은 완전히 적합합니다.
프로세스 온도 루프, 압력 조절 및 기타 느린 동적 공정 변수는 초에서 분 단위의 시간 척도로 변경되므로 PLC 스캔 사이클 시간은 루프 성능(송신기 응답 시간 및 밸브 동역학에 의해 지배됨)과 관련이 없습니다.
빠른 기계적 공정(고속 분류, 프레스 제어, 빠른 픽앤플레이스 작업)만이 5ms 미만의 PLC 사이클 시간을 요구하며, 이러한 애플리케이션은 훨씬 더 큰 메모리와 전용 인터럽트 처리 기능을 갖춘 고성능 CPU에서 제공되며 CPU 312에서는 제공되지 않습니다.
CPU 312는 프로그램 저장을 위해 마이크로 메모리 카드(MMC)를 필요로 합니다. 이 플래시 기반 카드는 로드 메모리(STEP 7에서 다운로드된 전체 프로그램을 저장)와 백업 배터리 없이 데이터를 유지하는 영구 저장 메커니즘 역할을 동시에 수행합니다. CPU 312가 전원이 켜질 때마다 MMC에서 작업 RAM으로 프로그램을 읽고 실행을 시작합니다. MMC의 프로그램은 비휘발성이므로 전원 사이클을 통해 무기한 유지되며, Siemens는 MMC에서 최소 10년의 데이터 보존을 보장합니다.
이러한 배터리 없는 작동은 전원 장애 시 프로그램을 보존하기 위해 정기적인 배터리 교체가 필요했던 이전 CPU 세대에 비해 진정한 유지보수 이점입니다. 이전 S7-300 또는 S5 CPU에서 배터리가 방전되거나 고장 나면 다음 전원 차단 시 프로그램이 완전히 손실되어 생산 환경에서 몇 시간의 프로그램 다시 로드 및 시스템 재시작이 필요할 수 있습니다.
MMC 아키텍처는 이 오류 모드를 완전히 제거합니다. MMC가 백업 역할을 합니다. 실행 중인 CPU에서 MMC를 제거하면 카드의 프로그램이 그대로 유지되며, 이를 프로그래밍 터미널로 가져와 백업하거나 교체 CPU에 사전 로드할 수 있습니다.
CPU 312 전면의 6자리 서비스 소켓은 64KB에서 8MB 용량의 표준 S7-300 MMC(SIMATIC Micro Memory Cards, 6ES7953-8LXXX-0AA0 제품군)를 수용합니다.
CPU 312는 단일 MPI 인터페이스를 제공합니다. PROFIBUS DP, PROFINET 또는 통합 이더넷은 없습니다.
이 인터페이스 제한은 가장 중요한 선택 기준입니다. 애플리케이션에서 CPU가 PROFIBUS DP 마스터 역할을 수행해야 하는 경우(PROFIBUS 네트워크에서 원격 I/O 스테이션, 드라이브 또는 장치 제어), CPU 312는 올바른 선택이 아닙니다. 통합 PROFIBUS DP 인터페이스가 있는 CPU(CPU 315-2 DP, CPU 317-2 DP) 또는 CP 342-5 통신 프로세서 모듈을 추가해야 합니다.
MPI 인터페이스가 제공하는 기능은 다음과 같습니다:
프로그래밍 터미널 액세스: STEP 7 워크스테이션은 PC 어댑터(6ES7972-0CB20-0XA0 또는 USB 해당 제품)를 통해 MPI 포트로 CPU에 연결하여 프로그램 다운로드, 온라인 모니터링 및 진단을 수행합니다.
HMI 연결: Siemens OP 및 TP 운영자 패널은 MPI를 통해 연결되어 공정 데이터를 표시하고 운영자 입력을 받습니다. 단일 패널 MES의 경우 MPI 연결은 비용 효율적이고 간단합니다.
PLC 간 통신: 여러 S7-300 CPU가 MPI 네트워크를 공유하고 S7 기본 통신(전역 데이터의 경우 SFC 65/66) 또는 S7 통신(SFB 8/9 BSEND/BRCV 또는 SFB 12/13 BSEND/BRCV)을 통해 데이터를 교환할 수 있어 PROFIBUS 없이 간단한 다중 컨트롤러 조정을 가능하게 합니다.
전역 데이터: 동일한 MPI 네트워크의 S7 컨트롤러 간에 주기적인 데이터 교환을 위해 최대 4개의 전역 데이터 서클을 정의할 수 있습니다. 이는 명시적인 통신 프로그래밍 없이 PLC 간에 상태 변수를 공유하는 간단한 메커니즘입니다.
CPU 312의 6개 연결 제한(PG, OP 및 S7 연결의 총합)은 동시에 활성 상태인 MPI 네트워크 참가자 수를 제한합니다.
하나의 프로그래밍 터미널, 하나의 HMI 패널 및 하나의 S7 통신 링크가 있는 스테이션에서는 연결 제한이 거의 도달합니다.
CPU 312는 1,024개의 총 블록 제한 내에서 전체 STEP 7 블록 기반 프로그램 구조를 지원합니다.
블록 유형은 다음과 같습니다:
OB(조직 블록): 운영 체제와 사용자 프로그램 간의 인터페이스입니다. OB1은 메인 주기 프로그램입니다. OB35는 주기적 인터럽트(기본값 100ms)입니다. OB40은 모듈의 하드웨어 인터럽트입니다. OB82는 진단 인터럽트입니다.
OB100은 시작 OB입니다. OB는 S7-300 운영 체제가 이벤트에 응답하여 사용자 코드를 호출하는 정의된 진입점입니다.
FB(기능 블록) 및 FC(함수): 사용자가 생성한 재사용 가능한 프로그램 모듈입니다. FB는 FB의 정적 변수를 저장하는 인스턴스 데이터 블록을 가지고 있으며, FC는 상태가 없는 함수입니다.
둘 다 OB 또는 다른 FB/FC에서 호출하여 구조화된 프로그램 계층 구조를 만들 수 있습니다.
DB(데이터 블록): 데이터 저장 영역입니다. 플랜트 전체 변수에 대한 공유 데이터 블록, FB의 인스턴스 데이터 블록 및 유지 데이터 저장입니다.
32KB 작업 메모리에서 모든 OB + FB + FC + DB는 총 32KB 내에 포함되어야 합니다.
숙련된 S7-300 엔지니어는 메모리 예산 관리에 익숙합니다. STEP 7 온라인 메뉴는 실시간 작업 메모리 사용량을 제공하며, 프로젝트 초기에 프로그램 크기 목표를 설정하여 개발 후반에 32KB 제한을 발견하는 것을 피해야 합니다.
Q1: CPU 312에는 PROFIBUS DP 인터페이스가 없습니다. 애플리케이션에서 요구하는 경우 PROFIBUS 필드 장치와 어떻게 통신할 수 있습니까?
CPU 312 시스템에 PROFIBUS DP 마스터 기능을 추가하는 표준 방법은 S7-300 랙에 CP 342-5 통신 프로세서 모듈(6GK7342-5DA02-0XE0)을 설치하는 것입니다.
CP 342-5는 완전한 PROFIBUS DP 마스터 인터페이스를 제공하며 CPU 312의 MPI 포트와 독립적으로 작동합니다. CPU 312의 프로그램 관점에서 볼 때, CP 342-5는 S7-300 백플레인을 통해 CPU와 데이터를 교환하며, 프로그래머는 CP 342-5 함수 라이브러리의 함수 호출(FC1 DP_SEND 및 FC2 DP_RECV)을 사용하여 CPU 312의 데이터 블록과 CP 342-5의 PROFIBUS I/O 이미지 간에 데이터를 전송합니다.
이 접근 방식은 CPU 312의 귀중한 8개 모듈 슬롯 중 하나를 차지하며, CP 342-5의 추가 비용(목록 가격에서 CPU 312 자체를 초과함)은 종종 CPU 312 시스템에 CP를 추가하는 것보다 PROFIBUS DP가 통합된 CPU 315-2 DP로 업그레이드하는 것이 더 경제적입니다. CP 342-5 접근 방식은 PROFIBUS 기능 추가가 필요하지만 CPU 전체 교체가 정당화되지 않는 기존 CPU 312 설치에 적합합니다.
Q2: 단일 스테이션에서 CPU 312가 처리할 수 있는 최대 아날로그 및 디지털 I/O 포인트 수는 얼마이며, 이는 작업 메모리 또는 하드웨어에 의해 제한됩니까?
하드웨어 제한이 CPU 312의 메모리 제한보다 더 엄격합니다.
프로세스 이미지 크기(입력 128 바이트, 출력 128 바이트)는 최대 주소 지정 가능한 I/O를 결정합니다. 즉, 128 바이트 × 8 비트 = 1,024개의 디지털 입력(I 0.0 ~ I 127.7) 및 1,024개의 디지털 출력(Q 0.0 ~ Q 127.7) 또는 동일한 바이트 범위 내에서 아날로그 및 디지털 주소 지정의 동등한 혼합입니다.
하드웨어 제한은 모듈 슬롯 수입니다. 중앙 랙의 8개 슬롯 + 허용되는 단일 확장 랙의 8개 슬롯 = 총 16개의 모듈 위치입니다. 각 2바이트인 16채널 디지털 모듈의 경우 16개 모듈은 32바이트의 디지털 I/O를 제공하며, 이는 프로세스 이미지 제한 내에 있습니다.
각 16바이트(8채널 × 아날로그 워드당 2바이트)인 8채널 아날로그 모듈의 경우 16개 아날로그 모듈은 256바이트를 소비하여 프로세스 이미지 제한을 초과합니다. 실제로는 16슬롯 스테이션의 디지털 및 아날로그 모듈의 혼합 설치는 128바이트 프로세스 이미지 제한 내에 쉽게 맞습니다.
32KB 작업 메모리는 프로그램 복잡성을 제한하지만, CPU 312가 대상으로 하는 규모의 설치에 대한 I/O 주소 지정은 거의 제한하지 않습니다.
Q3: CPU 312가 전원 공급을 잃으면 데이터 블록 유지 데이터는 어떻게 되며, 데이터 유지에서 마이크로 메모리 카드의 역할은 무엇입니까?
CPU 312의 메모리 아키텍처에서 작업 RAM(32KB)은 활성 실행 메모리입니다. 실행 중인 프로그램과 모든 현재 변수 값을 보유합니다. 작업 RAM은 휘발성이므로 전원이 제거되면 내용이 손실됩니다.
마이크로 메모리 카드는 비휘발성 플래시 메모리이며 프로그램의 로드 메모리 복사본만 보유합니다. 중요하게도, 데이터 블록 내용은 STEP 7의 데이터 블록 속성에서 유지 데이터로 표시되더라도 작동 중에 MMC에 자동으로 저장되지 않습니다.
CPU 312의 유지 데이터는 CPU의 커패시터 백업 회로(전원 손실 중 CPU 시계를 유지하는 내부 커패시터와 동일)에 의해 짧은 전원 중단 동안 보존되지만, 이 커패시터는 제한된 시간(일반적으로 실온에서 몇 시간) 동안만 데이터를 유지합니다.
CPU가 커패시터가 방전될 만큼 오랫동안 전원이 차단되면 유지 데이터가 손실됩니다. 생산 카운터, 배치 ID 번호, 누적 합계와 같이 전원 중단 후에도 데이터가 유지되어야 하는 애플리케이션의 경우, 프로그램은 이러한 값을 비유지 데이터 블록에 주기적으로 쓰고 SFC 84(WRIT_DBL, Load Memory에 데이터 블록 쓰기)를 사용하여 전체 데이터 블록을 MMC에 복사해야 합니다.
시작 시 OB100은 SFC 82(CREA_DBL 또는 유사)를 사용하여 MMC에서 데이터 블록을 읽습니다. 이 명시적인 MMC 쓰기/읽기 절차는 시작/종료 루틴이 약간 더 길어지는 대가로 진정한 비휘발성 저장을 제공합니다.
Q4: CPU 312를 TIA Portal로 프로그래밍할 수 있습니까, 아니면 STEP 7 V5.x가 필요합니까?
주로 STEP 7 V5.5 SP1 이상(클래식 STEP 7, TIA Portal 아님)이 CPU 312의 기본 프로그래밍 환경입니다.
TIA Portal은 표준 제품 구성에 S7-300 CPU 312에 대한 기본 지원을 포함하지 않습니다. TIA Portal의 S7-300 지원은 Siemens가 TIA Portal S7-300 라이브러리에 명시적으로 포함한 특정 CPU 모델을 다루며, 이전 CPU 312(특히 1AE14 하드웨어 버전)는 완전히 지원되지 않을 수 있습니다.
일부 엔지니어는 Siemens Industry Online Support에서 제공하는 HSP(하드웨어 지원 패키지) 파일을 통해 S7-300 레거시 장치 지원과 함께 TIA Portal을 사용했지만, 이 접근 방식은 프로덕션 프로젝트에 사용하기 전에 특정 TIA Portal 버전 및 CPU 312 펌웨어 버전과 비교하여 확인해야 합니다.
TIA Portal이 필요한 엔지니어링 환경인 신규 프로젝트의 경우, Siemens는 TIA Portal에서 명시적으로 지원하는 S7-300 CPU(예: 최신 펌웨어 버전의 CPU 315-2 PN/DP 또는 CPU 317-2 DP)를 선택하거나 TIA Portal의 주요 대상인 S7-1500 플랫폼으로 마이그레이션할 것을 권장합니다.
Q5: CPU 312에서 현재 Siemens 플랫폼으로의 권장 마이그레이션 경로는 무엇이며, 마이그레이션의 복잡성은 어느 정도입니까?
S7-300에서 SIMATIC S7-1500 플랫폼으로 마이그레이션하는 Siemens의 공식 권장 사항입니다. CPU 312의 일반적인 애플리케이션 프로필(소규모 독립형 기계, 간단한 공정 제어, 단일 랙 설치)의 경우, S7-1500 CPU 1511-1 PN이 대략적인 기능적 대체품입니다. 훨씬 더 많은 작업 메모리(150KB), 통합 PROFINET IO, 더 빠른 처리 속도(48ns 이진), TIA Portal 엔지니어링을 제공합니다.
마이그레이션 노력은 간단하지 않습니다. STEP 7 프로그램은 TIA Portal용으로 재구성하고 다시 작성해야 합니다(자동 코드 변환은 존재하지 않습니다. STEP 7 Classic과 TIA Portal은 다른 프로그래밍 패러다임과 블록 구조를 사용하지만, 명령어 세트는 언어 수준에서 대부분 호환됩니다).
하드웨어 I/O는 재설계해야 합니다(S7-300 모듈은 S7-1500과 호환되지 않음). MPI에 연결된 모든 HMI는 PROFINET 또는 이더넷 연결로 교체하거나 업데이트해야 합니다.
전체 마이그레이션 엔지니어링 투자를 감당할 수 없는 현장의 경우, STEP 7 V5.x에서 예비 부품과 함께 기존 CPU 312를 유지하는 것이 장기적으로 실행 가능한 전략입니다. Siemens는 단종 후 10년 동안 예비 부품 가용성을 보장하며(약 2033년까지), S7-300 시스템의 설치 기반이 충분히 커서 해당 기간을 훨씬 넘어서까지 하드웨어 및 지원 전문 지식을 위한 2차 시장을 유지할 수 있습니다.
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