Le module d'interface 6ES7151-3AA23-0AB0 6ES7 151-3AA23-0AB0 6ES7151-3AA23-OABO est fourni à l'utilisateur.

 Siemens 6ES7151-3AA23-0AB0 | SIMATIC ET 200S IM 151-3 PN ST — Module d'interface PROFINET, 100 Mbit/s, 2×RJ45, IRT 250µs, Appareil partagé, Redondance des médias, 63 modules

Vue d'ensemble

Le Siemens 6ES7151-3AA23-0AB0 est le module d'interface PROFINET IO IM 151-3 PN ST qui transforme une station d'E/S distribuées ET 200S en un appareil PROFINET IO.

Dans l'architecture ET 200S, le module d'interface est la passerelle réseau de la station : il détient le nom d'appareil et l'adresse IP attribués par le contrôleur PROFINET IO lors de la mise en service, gère l'échange de données cyclique entre le contrôleur et tous les modules électroniques connectés, et convertit les trames de données PROFINET au format du bus backplane ET 200S que les modules d'E/S de la station lisent et écrivent.

La désignation "ST" (Standard) distingue ce module de la variante "HF" (High Feature). La version ST prend en charge la communication PROFINET avec capacité IRT — Isochronous Real-Time, qui permet un échange de données déterministe et sans gigue avec des temps de mise à jour aussi courts que 250µs.

Cela place l'IM 151-3 PN ST fermement dans le domaine du contrôle de mouvement et des applications de machines à haute vitesse où le cycle de mise à jour PROFINET IO doit être étroitement synchronisé avec le cycle mécanique de la machine.

Le commutateur intégré à 2 ports est ce qui rend la topologie en ligne PROFINET pratique sur le terrain.

Plutôt que de faire passer un câble séparé du commutateur du panneau à chaque station ET 200S, le câble réseau est chaîné d'un port RJ45 de station au suivant — le commutateur à l'intérieur de l'IM 151-3 PN ST transmet le trafic réseau de l'amont vers l'aval sans nécessiter de commutateur externe à chaque station. 

Une ligne de production de vingt stations peut fonctionner sur un seul chemin de câble PROFINET, chaque station étant connectée à la suivante.

Spécifications clés

Communication IRT — Isochronous Real-Time

PROFINET offre trois classes de communication : TCP/IP standard, RT (Real-Time) et IRT (Isochronous Real-Time).

L'IM 151-3 PN ST prend en charge l'IRT — la classe la plus élevée, réservée aux applications où le cycle de mise à jour des E/S doit être précisément synchronisé avec un événement externe (typiquement le cycle d'interpolation du contrôleur de mouvement ou le temps de cycle mécanique d'une machine).

En fonctionnement IRT, une bande passante réservée au sein du cycle d'envoi PROFINET est allouée exclusivement aux données IRT.

Cette bande passante réservée est protégée des interférences par d'autres trafics réseau — même une communication de fond intensive ne peut pas retarder ou perturber le transfert de données IRT. 

Le résultat est un temps de mise à jour garanti et déterministe avec une gigue de l'ordre des microsecondes plutôt que des millisecondes, ce qui est l'exigence pour le contrôle de mouvement basé sur PROFINET, les entraînements multi-axes coordonnés et les systèmes d'inspection à haute vitesse.

Le temps de mise à jour minimum de 250µs de l'IM 151-3 PN ST représente le cycle IRT le plus court possible réalisable avec ce module.

Des temps de mise à jour plus rapides nécessitent la variante HF (High Feature).

Appareil partagé — Une station ET 200S, deux contrôleurs

L'appareil partagé est une fonctionnalité PROFINET qui permet à une station IM 151-3 PN ST d'être accédée simultanément par deux contrôleurs PROFINET IO distincts.

Chaque contrôleur se voit attribuer son propre sous-ensemble des modules de la station — le contrôleur A lit et écrit dans les modules 1 à 4, le contrôleur B lit et écrit dans les modules 5 à 8, par exemple. Chaque contrôleur ne voit que son propre sous-ensemble, et l'IM 151-3 PN ST gère le partitionnement des données de manière transparente.

Cette capacité est utilisée dans les architectures de machines où un contrôleur de sécurité et un contrôleur standard partagent le même matériel d'E/S distribuées — le contrôleur de sécurité accède aux modules d'E/S sécurisées, et le contrôleur standard accède aux modules d'E/S standard, le tout au sein d'une seule station ET 200S.

Cela élimine le besoin d'une seconde station ET 200S physiquement séparée pour les E/S de sécurité, économisant ainsi les coûts de matériel et l'espace dans le panneau.

Remarque : L'appareil partagé n'est pas disponible en combinaison avec l'option "haute flexibilité" IRT.

Redondance des médias — Protection de la topologie en anneau

L'IM 151-3 PN ST prend en charge le protocole de redondance des médias PROFINET (MRP), qui permet à la station ET 200S de participer à un réseau PROFINET en topologie en anneau. Dans une configuration en anneau, les câbles réseau forment une boucle fermée à travers tous les appareils, avec un gestionnaire de redondance des médias dédié (typiquement le CPU S7-300 ou S7-400) surveillant l'intégrité de l'anneau.

Si un segment de câble se rompt, le MRP reconfigure l'anneau pour acheminer le trafic par le chemin alternatif dans le temps de commutation standard de 200 ms, éliminant ainsi le point unique de défaillance que représente une topologie en ligne.

Pour les environnements de production où les dommages aux câbles réseau représentent un risque réaliste — environnements d'atelier avec chariots élévateurs, chemins de câbles sujets aux vibrations, ou installations extérieures exposées aux intempéries — la redondance des médias via la topologie en anneau réduit considérablement la probabilité qu'une défaillance réseau entraîne un temps d'arrêt de la machine.

FAQ

Q1 : Quelle est la différence entre l'IM 151-3 PN ST et l'IM 151-3 PN HF ?

La version ST (Standard) prend en charge l'IRT avec un temps de mise à jour minimum de 250µs. La version HF (High Feature) réduit le cycle IRT minimum à 125µs et prend en charge des fonctionnalités supplémentaires, y compris le profil de communication sécurisé PROFIsafe pour l'intégration directe des modules F.

Si l'application ne nécessite pas de cycles IRT inférieurs à 250µs ou de prise en charge PROFIsafe directe via le module d'interface, la version ST est le choix correct et plus économique.

Q2 : L'IM 151-3 PN ST peut-il remplacer l'ancien PROFIBUS IM 151-1 dans une station ET 200S existante ?

Le matériel physique de la station ET 200S (modules de terminal, modules électroniques) est compatible avec les modules d'interface PN et DP.

Le remplacement d'un IM 151-1 (PROFIBUS) par un IM 151-3 (PROFINET) nécessite : la reconfiguration de la connexion réseau de la station de PROFIBUS à PROFINET dans la configuration matérielle du contrôleur, l'attribution d'un nom d'appareil PROFINET au nouvel IM, et la vérification que le projet du contrôleur PROFINET inclut la station ET 200S dans sa configuration réseau PROFINET. 

Les modules électroniques et leur câblage de terrain restent inchangés.

Q3 : Comment le nom d'appareil est-il attribué à l'IM 151-3 PN ST ?

Le contrôleur PROFINET IO attribue le nom d'appareil lors de la mise en service — soit automatiquement en utilisant la détection de topologie de Siemens (via les données LLDP), soit manuellement via la fonction "Attribuer un nom d'appareil" de STEP 7 / TIA Portal.

Une fois attribué, le nom est stocké à la fois dans le projet du contrôleur et sur l'IM 151-3 PN ST lui-même (sauvegardé sur une carte mémoire SIMATIC Micro si une est présente).

La fonction de démarrage prioritaire permet à la station d'établir la communication plus rapidement après un cycle d'alimentation en conservant le nom d'appareil sans nécessiter une séquence de redécouverte complète.

Q4 : La station prend en charge 63 modules. Le bus backplane de l'ET 200S a-t-il un budget de courant qui limite cela ?

Oui. Le budget d'alimentation de la station ET 200S est déterminé par les modules d'alimentation installés (types PM-E, PM-D), et chaque module électronique consomme du courant du bus backplane à la tension d'alimentation nominale.

Le nombre de modules qui peuvent réellement être installés est limité par : (a) le courant total du bus backplane disponible à partir des modules d'alimentation installés, (b) la largeur maximale de station de 2 m, et (c) le maximum de 63 modules.

Les configurations pratiques atteignent rarement 63 modules avant que le budget de courant du bus backplane ou la limite de largeur de station ne soient atteints. La conception de la station doit inclure un calcul du budget de courant du bus backplane par rapport à toutes les puissances nominales des modules installés.

Q5 : L'IM 151-3 PN ST prend-il en charge le remplacement à chaud des modules électroniques ET 200S pendant le fonctionnement ?

Oui. L'une des caractéristiques de conception fondamentales du système ET 200S est la capacité de retirer et d'insérer des modules électroniques pendant que la station est alimentée et communique — cela est rendu possible par l'architecture en deux parties du module de terminal (qui reste) et du module électronique (qui peut être échangé).

L'IM 151-3 PN ST génère des interruptions d'insertion/retrait de module qui notifient le contrôleur PROFINET IO lorsqu'un changement de module se produit.

Le programme utilisateur du contrôleur peut répondre à ces interruptions pour implémenter une réponse contrôlée — par exemple, substituer une valeur de sortie par défaut sûre pendant qu'un module est absent.