ماژول‌های ارتباطی PLC 1200: انواع CM و CP متناسب با شبکه

اگر پی ال سی 1200 باید با شبکه‌ای غیر از رابط PROFINET داخلی CPU ارتباط بگیرد، به ماژول ارتباطی PLC 1200 نیاز دارید. ماژول ارتباطی این قابلیت را به CPU اضافه می کند. بسته به زیرساخت و پروتکل شبکه از ماژول های متفاوتی استفاده می شود.

به عنوان مثال ماژول CM 1241 RS232 با کابل حداکثر ۱۰ متر، پروتکل‌های Freeport و Modbus RTU را اجرا می‌کند. همچنین CM 1243-5 با سوکت ۹پین RS485، نقش DP Master را در PROFIBUS به عهده می گیرد. سرعت تبادل داده این ماژول بین ۹٫۶ کیلوبیت تا ۱۲ مگابیت بر ثانیه است.

لازم به ذکر است انواع پردازنده پی ال سی 1200 تا ۳ عدد ماژول ارتباطی را پشتیبانی می کنند.

ماژول ارتباطی PLC 1200 چیست؟

PLC 1200 زیمنس یکی از محبوب‌ترین کنترل کننده های صنعتی است. قدرت پردازش بالا، توسعه با ماژول های مختلف و قابلیت‌های عملیاتی گسترده برخی از ویژگی های این خانواده است. سری 1200 برای استفاده در پروژه‌های کوچک تا متوسط مناسب است.

ماژول‌ ارتباطی تبادل داده بین پی ال سی 1200 با اجزای مختلف شبکه و پردازنده‌های دیگر را ممکن می‌کند. در ادامه به معرفی انواع ماژول ارتباطی PLC 1200 و بررسی datasheet رسمی آن ها می پردازیم

مقدمه‌ای بر PLC 1200 زیمنس

پی ال سی 1200 عضو خانواده‌ سیماتیک زیمنس است. این سری در سال ۲۰۰۹ جایگزین سری قدیمی S7-200 شد. S7-1200 قدرت پردازش بالایی دارد و برای اجرای پروژه‌های ساده اما دقیق اتوماسیون به کار می‌رود. پردازنده 1200 طراحی جمع‌وجور و قابلیت‌های مشخصی دارد. علاوه بر این امکان توسعه‌ با استفاده از ماژول های متنوع را نیز دارد.

یکی از قابلیت‌های ۱۲۰۰ زیمنس، پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی مختلف است. تبادل داده بین پی‌ال‌سی و تجهیزات دیگر برای اجرای فرایندها ضروری است. CPU این کنترلر به‌صورت پیش‌فرض یک پورت ارتباطی PROFINET دارد و با استفاده از ماژول های ارتباطی قابلیت های آن بیشتر می شوند.

در مقاله‌ی پروتکل‌های ارتباطی ۱۲۰۰ زیمنس به بررسی پروتکل‌های مختلفی که این پی ال سی پشتیبانی می کند پرداخته ایم.

انواع ماژول‌های ارتباطی PLC 1200

غالب کنترل کننده های صنعتی موجود در بازار طراحی ماژولار دارند. حتی مینی پی ال سی لوگو 8 زیمنس نیز بر همین اساس طراحی شده است. عموما حافظه مورد نیاز، تعدادی ورودی/ خروجی و قابلیت های ارتباطی پایه روی پردازنده PLCهای ماژولار تعبیه می‌شود.

پردازنده های 1200 نیز دارای تعدادی ورودی و خروجی و یک پورت ارتباطی پایه هستند. پورت ارتباطی پیشفرض پی ال سی 1200 از نوع (PROFINET) است. برای ارتباط با شبکه‌های دیگر باید از ماژول های ارتباطی PLC 1200 استفاده کنید.

ارتباط با هر شبکه یا پروتکل به ماژول شبکه متفاوتی نیاز دارد:

• CM 1241 RS232: برای شبکه Modbus RTU
• CM 1243-5: PROFIBUS DP Master
• PROFIBUS DP Slave :CM 1242-5
• CP 1243-1: کنترل از راه دور روی شبکه
• سوئیچ CSM 1277 برای اتصال چند دستگاه اترنت به پورت CPU
• ماژول‌های توسعه CP 1243-1 و CSM 1277 unmanaged برای اتصال به شبکه اترنت
• ماژول‌های ارتباطی CM 1242-5 و CM 1243-5 برای اتصال به شبکه‌ی PROFIBUS

هر پروتکل ارتباطی از دو بخش زیرساخت ارتباطی و استاندارد انتقال داده تشکیل می‌شود. به همین دلیل پروتکل‌های متفاوت روی بستر یکسان اجرا می‌شوند و هر ماژول ارتباطی می‌تواند برای چند پروتکل به کار برود. اغلب ماژول‌های ارتباط سریال مثل CM 1241 قابلیت پشتیبانی از چند پروتکل مختلف روی یک زیرساخت واحد را دارند.

جدول زیر کاربرد هر کدام از ماژول های ارتباطی PLC 1200 را نشان می دهد:

در ادامه به بررسی بیشتر هر ماژول می پردازیم.

ماژول‌ ارتباط سریال CM 1241

ماژول CM 1241 قابلیت ارتباط سریال را به CPU اضافه می‌کند. مدل CM 1241 RS232 دارای کانکتور ۹پین D-sub است. این ماژول Freeport، Modbus RTU Master و Modbus RTU Slave را پشتیبانی می‌کند. کدهای ASCII را به‌صورت تابع کتابخانه‌ای در اختیار می‌گذارد و پروتکل 3964(R) هم روی آن تعریف شده است.

مشخصات عملیاتی ماژول CM 1241 RS232 با کد 6ES7241-1AH32-0XB0 در جدول زیر آمده است:

نکته‌ی عملی: ماژول ارتباطی CM 1241 RS232 تا ۲۴۷ شماره‌ی slave را آدرس می‌دهد، ولی هر segment فیزیکی فقط ۳۲ دستگاه را تحمل می‌کند و برای شبکه‌ی بزرگ‌تر repeater لازم است.

ماژول پروفی باس CM 1243-5

ماژول ارتباطی CM 1243-5 با کد فنی 6GK7243-5DX30-0XE0 عرضه شده است. CM 1242-5 برای اتصال PLC 1200 به عنوان DP Slave به شبکه PROFIBUS به کار می‌رود. این ماژول DPV1 را پشتیبانی می‌کند و به DP Slave تبدیل نمی‌شود. در زمان تعویض ماژول نیازی به کابل برنامه‌ریزی PG نیست.

جدول زیر بخشی از مشخصات فنی  CM 1243-5 را نشان می‌دهد:

نسخه‌ی SIPLUS این ماژول هم برای شرایط کاری سخت عرضه شده است.

ماژول slave پروفی باس: CM 1242-5

برای اتصال PLC 1200 در جایگاه DP Slave به شبکه‌ی PROFIBUS از ماژول CM 1242-5 استفاده می شود. این ماژول مطابق استاندارد IEC 61158 نقش Slave DPV1 را در شبکه می‌پذیرد و در زمان تعویض نیازی به کابل برنامه‌ریزی PG ندارد.

تغذیه‌ی CM 1242-5 مستقیما از گذرگاه backplane تأمین می‌شود و به کابل‌کشی اضافه نیاز ندارد. این ماژول با STEP 7 پیکربندی می‌شود، راه‌اندازی سریعی دارد و کنار CPU روی ریل DIN نصب می‌شود. زیمنس نسخه‌ی SIPLUS این ماژول را نیز برای استفاده در محیط‌های خشن و شرایط کاری سخت، مثل دما و رطوبت بالا، عرضه کرده است.

با استفاده از این ماژول از مزایای زیر بهره مند می شوید:

• این ماژول روی شبکه‌ی PROFIBUS سوار است بنابراین سیم‌کشی ثابت می‌ماند و به سخت‌افزار کمتری نیاز است.
• کاهش هزینه‌ی تعمیر و نگهداری
• افزایش سرعت عیب‌ یابی
• عدم نیاز به منبع تغذیه‌ی اضافی
• راه‌اندازی سریع و عدم نیاز به برنامه‌نویسی اضافه

 تله‌متری روی شبکه‌ی IP، ماژول CP1243-1

منظور از تله‌متری اندازه‌گیری پارامترهای خاص، مثل فشار یا دما از راه دور و ارسال داده روی‌ یک کانال ارتباطی به جای دیگر است.  ماژول ارتباطی CP 1243-1 پی ال سی 1200 زیمنس یک ماژول تله‌متری است.

این ماژول فقط در شبکه‌های مبتنی بر IP قابل استفاده است و از پروتکل‌های کنترل راه دور DNP3، IEC 60870 و TeleControl Basic پشتیبانی می‌کند. این ماژول با نام ماژول نظارت و امنیت شبکه‌ی زیمنس هم شناخته می شود.

ماژول CP 1243-1 را می‌توان در مکان‌هایی با ارتفاع حداکثر ۵۰۰۰ متر از سطح دریا بدون اختلال در عملکرد به کار برد و نرخ تبادل داده‌ی آن بین ۱۰ تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه است. از جمله قابلیت های ماژول ارتباط تله متری S7-1200 می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ارسال خودکار ایمیل‌های هشدار
• پایگاه داده‌ی ایمن با ظرفیت بافر ۶۴۰۰۰ عدد
• پشتیبانی از SINEMA Remote Connect با پیکربندی خودکار
• سیگنالینگ LED برای تشخیص سریع و آسان وضعیت
• راه‌اندازی سریع و پیکربندی آسان با نرم‌افزار STEP 7

تشخیص از راه دور هزینه‌ی رفت‌ و آمد و نگهداری را کم می‌کند. برنامه‌ریزی، تشخیص، کنترل و نظارت بر عملکرد ماژول از راه دور و از طریق اینترنت انجام می‌شود. احراز هویت ایستگاه‌های شبکه، رمزگذاری داده‌ها با VPN و بررسی یکپارچگی داده‌ها از قابلیت‌های این بخش است.

ماژول های ارتباطی 1200: سوئیچ شبکه‌ی محلی

سوئیچ کامپکت CSM 1277 برای اتصال S7-1200 به اترنت صنعتی به کار می‌رود. این ماژول ارتباطی با نام سوئیچ SCALANCE نیز شناخته می‌شود. این سوئیچ از توپولوژی های خطی، درختی یا ستاره‌ای پشتیبانی می کند و چون unmanaged است، پیکربندی لازم ندارد.

CSM 1277 راه‌حلی نسبتاً کم‌هزینه‌ برای شبکه‌های اترنت کوچک و محلی است و با کانکتورهای استاندارد RJ45 به ‌آسانی PLC 1200 را به شبکه وصل می‌کند. چهار پورت RJ45 برای این ماژول تعبیه شده است. برخی مزایای استفاده از این ماژول ارتباطی عبارتند از:

• صرفه جویی در هزینه‌ی نصب و فضا
• راه‌اندازی سریع و بدون نیاز به پیکربندی
• با افزایش تعداد CSM، شبکه به ‌سرعت گسترش می‌یابد

راهنمای انتخاب ماژول های ارتباطی S7-1200

ماژول ارتباطی PLC 1200 متناسب با نیاز ارتباطی پروژه انتخاب می شود. چهار قاعده‌ی کوتاه زیر را همیشه به حاطر داشته باشید:

• اگر دستگاه شما پورت RS232 یا Modbus RTU دارد، ماژول CM 1241 مناسب است.
• اگر CPU باید DP Master باشد، ماژول CM 1243-5 را بررسی کنید و به محدودیت 32 نود slave و ۳ ماژول روی هر CPU دقت کنید.
• اگر CPU باید slave یک PROFIBUS Master دیگر باشد، از ماژول CM 1242-5 استفاده کنید.
• اگر یک مرکز کنترل از راه دور روی شبکه‌ی IP دارید، ماژول CP 1243-1 را بررسی کنید و برای چند دستگاه اترنت محلی از CSM 1277 استفاده کنید.

پس از بررسی قابلیت های ارتباطی شامل زیرساخت و پروتکل های تحت پشتیبانی، ظرفیت ماژول ها را نیز در نظر بگیرید. پس از انتخاب، ماژول‌های ارتباطی و کارت‌های توسعه را در صفحه ماژول‌های توسعه S7-1200 مقایسه کنید و کد فنی هر مدل را با datasheet تطبیق دهید. هر بستر ارتباطی از پروتکل های متنوعی پشتیبانی می کند. بنابراین لازم است در زمان انتخاب ماژول ارتباطی علاوه بر رابط فیزیکی، پروتکل های ارتباطی را نیز در دیتاشیت بررسی کنید.