La carte du processeur de communication 6GK1561-1AA00

Siemens 6GK1561-1AA00 | CP 5611 — Processeur de communication PCI 32 bits pour PROFIBUS / MPI / PPI, 9,6 kbit/s à 12 Mbit/s, isolation 1000 VDC, RS-485 protégé contre les surtensions, PCI 2.1

Vue d'ensemble

Le Siemens 6GK1561-1AA00 est le CP 5611 — le processeur de communication PCI 32 bits standard qui connecte un PC d'ingénierie ou un PG (appareil de programmation) Siemens aux réseaux PROFIBUS et MPI.

Pour la génération d'équipements d'automatisation Siemens basés sur les automates S7-300, S7-400, les variateurs SIMOREG 6RA70 et SINAMICS avec interfaces MPI ou PROFIBUS DP, le CP 5611 est la carte qui connecte le poste de travail d'ingénierie au bus — permettant la programmation STEP 7, l'accès aux paramètres des variateurs via STARTER ou DriveMonitor, la gestion des appareils de processus via SIMATIC PDM, et la communication PROFIBUS ouverte via FDL SEND/RECEIVE pour l'intégration d'applications personnalisées.

La caractéristique d'ingénierie clé de la carte est son architecture d'isolation électrique et de protection.

L'interface PROFIBUS RS-485 est isolée du bus PCI du PC à 1000 VDC, ce qui empêche les courants de boucle de masse et les tensions de mode commun présentes dans le câblage des installations industrielles d'atteindre les circuits internes du PC.

En plus de l'isolation, le port RS-485 est doté d'un circuit de protection dédié conçu pour les courants de surtension jusqu'à Ipp = 100A (forme d'onde 10/700 µs, 4 kV selon ITU-T K.20/21 et VDE 0433) et une protection contre les décharges électrostatiques de ±15 kV.

Ce ne sont pas des caractéristiques consultatives — elles reflètent la réalité des réseaux PROFIBUS installés à proximité de variateurs de puissance, d'équipements de soudage et de grands contacteurs, où l'environnement électrique comprend des transitoires conduits et des événements de décharge électrostatique que des émetteurs-récepteurs RS-485 ordinaires ne survivraient pas.

La protection contre les surintensités à récupération automatique sur le port RS-485 traite un mode de défaillance spécifique : un défaut de câble ou un câblage incorrect qui applique une tension soutenue aux lignes de données. Le circuit de protection du CP 5611 permet au port de supporter une surintensité soutenue de 60V sans dommage permanent, et la fonction de récupération automatique rétablit le fonctionnement normal lorsque le défaut est supprimé — plutôt que de nécessiter le remplacement de la carte.

Spécifications clés

PROFIBUS DP vs MPI — Ce que la carte prend en charge

Le CP 5611 fonctionne sur PROFIBUS et MPI — deux réseaux physiquement similaires mais distincts au niveau du protocole, qui partagent le même câble RS-485 et le connecteur Sub-D à 9 broches, mais diffèrent par leur adressage, leur modèle de communication et leur débit maximal.

PROFIBUS DP est le bus de terrain haute vitesse pour la communication d'E/S distribuées et de variateurs.

Jusqu'à 12 Mbit/s, c'est le protocole d'échange de données cyclique maître-esclave entre les automates et les racks d'E/S distribuées (série ET 200), les variateurs de vitesse configurés comme esclaves PROFIBUS DP, et les appareils de terrain intelligents.

Lorsque le CP 5611 agit en tant que maître PROFIBUS DP avec le logiciel SOFTNET-PB DP installé, un PC peut lire et écrire des données d'E/S vers les esclaves PROFIBUS en temps réel — une fonction utile pour la connectivité SCADA, l'acquisition de données et les outils de mise en service personnalisés.

En tant qu'esclave DP (avec SOFTNET-PB DP Slave), le PC apparaît comme un partenaire d'échange de données pour un contrôleur maître PROFIBUS.

MPI (Multi-Point Interface) est le protocole de communication et de programmation propriétaire de Siemens, natif des automates S7-300 et des anciens automates S7-400. Le CP 5611 se connecte aux réseaux MPI pour permettre la programmation et la surveillance en ligne STEP 7 des automates S7-300 qui ont le MPI comme interface principale — particulièrement pertinent pour les machines existantes où l'automate n'a pas été mis à jour vers un modèle compatible PROFIBUS.

MPI fonctionne à des débits de données plus faibles (typiquement 187,5 kbit/s ou 1,5 Mbit/s) et prend en charge moins de nœuds que PROFIBUS DP, mais est suffisant pour l'accès d'ingénierie.

PPI (Point-to-Point Interface) est le protocole de communication des systèmes SIMATIC S7-200 (micro-automates).

Le CP 5611 prend en charge le PPI pour la communication PC-S7-200 avec le logiciel de programmation STEP 7 Micro/WIN — permettant la programmation et la surveillance des automates S7-200 à partir de la même carte utilisée pour l'accès S7-300/400.

Communication des variateurs — STARTER et DriveMonitor

L'un des cas d'utilisation les plus courants du CP 5611 dans la base installée est son rôle d'interface matérielle pour la mise en service et le diagnostic des variateurs via les outils Siemens STARTER et DriveMonitor.

Les variateurs SINAMICS (G120, S120) et les variateurs SIMOREG DC-MASTER 6RA70 prennent en charge les connexions PROFIBUS DP pour l'accès d'ingénierie, et le CP 5611 fournit le lien physique PC-PROFIBUS dont ces outils ont besoin.

Lors de la mise en service d'un variateur, l'ingénieur installe le CP 5611 dans un ordinateur portable ou un PC d'atelier, se connecte via un câble PROFIBUS à la connexion bus du variateur, et utilise STARTER pour télécharger le jeu de paramètres du variateur, exécuter des assistants de mise en service guidée, effectuer l'auto-réglage d'identification du moteur, et surveiller les valeurs de processus en temps réel pendant les cycles de test.

DriveMonitor offre un accès similaire pour les variateurs DC SIMOREG 6RA70.

Les deux outils s'appuient sur la couche de communication PG/OP que le CP 5611 fournit nativement, sans nécessiter de licences logicielles supplémentaires au-delà des outils eux-mêmes.

SIMATIC PDM (Process Device Management) étend la même approche aux instruments de terrain PROFIBUS intelligents — débitmètres, transmetteurs de pression et positionneurs qui prennent en charge les profils PROFIBUS PA ou PROFIBUS DP avec EDD (Electronic Device Description).

Le CP 5611 sert de passerelle au segment PROFIBUS pour la configuration et l'accès au diagnostic des appareils par PDM.

Emplacement PCI et compatibilité PC

Le CP 5611 s'insère dans un emplacement PCI 32 bits conforme à la norme PCI 2.1 — l'emplacement PCI parallèle conventionnel qui était l'interface d'extension standard des PC de bureau jusqu'à la fin des années 1990 et 2000. La plupart des PC de bureau fabriqués entre environ 1995 et 2010 incluent au moins un emplacement PCI ; beaucoup en incluent trois ou plus.

Les PC industriels et les ordinateurs montés en rack utilisés dans les salles de contrôle et les armoires de machines ont généralement conservé les emplacements PCI plus longtemps que les PC grand public et continuent de les inclure sur certaines plateformes de cartes mères industrielles.

Le CP 5611 ne s'insère pas dans les emplacements PCIe (PCI Express) — la norme ultérieure qui a remplacé le PCI conventionnel sur la plupart des cartes mères modernes.

Pour les postes de travail d'ingénierie basés sur PCIe, la carte successeur est le CP 5622 (6GK1562-2AA00), qui utilise l'interface PCIe X1 et offre une connectivité PROFIBUS et MPI équivalente.

FAQ

Q1 : Le CP 5611 utilise un emplacement PCI conventionnel. Quelle interface de poste de travail d'ingénierie moderne doit être spécifiée pour les nouvelles installations ?

Le CP 5611 (6GK1561-1AA00) et son successeur direct CP 5611 A2 (6GK1561-1AA01) utilisent l'emplacement PCI 32 bits, absent de la plupart des cartes mères de génération actuelle.

Pour les nouveaux postes de travail d'ingénierie et les ordinateurs portables avec des emplacements PCIe, la carte appropriée est le CP 5622 (6GK1562-2AA00), qui offre les mêmes fonctions PROFIBUS DP et MPI via une carte PCIe X1 qui s'adapte à n'importe quel emplacement PCIe (x1, x4, x8 ou x16).

Le CP 5622 prend en charge les systèmes d'exploitation Windows 32 bits et 64 bits.

Q2 : Un seul CP 5611 peut-il se connecter simultanément aux réseaux PROFIBUS DP et MPI ?

Non. Le CP 5611 dispose d'une seule interface physique RS-485 connectée à un seul port Sub-D à 9 broches. Il se connecte à un seul réseau à la fois — soit un segment PROFIBUS, soit un segment MPI.

Le mode de communication de la carte (DP ou MPI) est défini dans le logiciel SIMATIC NET lors de la configuration et correspond au réseau physique auquel le câble est connecté.

Pour un accès simultané à deux réseaux, deux cartes sont nécessaires.

Q3 : Quel logiciel est nécessaire pour utiliser le CP 5611 avec STEP 7 pour la programmation d'automates ?

Le CP 5611 nécessite son propre pilote, qui est inclus dans le progiciel SIMATIC NET PC. Une fois le pilote installé et la carte configurée dans SIMATIC NET, STEP 7 (Classic) accède à la carte via l'interface PG/OP standard — aucune licence supplémentaire n'est nécessaire pour la programmation, la surveillance et le diagnostic de base des automates.

Des progiciels SOFTNET supplémentaires (SOFTNET-PB DP, SOFTNET-PB S7) sont requis pour le fonctionnement maître/esclave DP en temps d'exécution et la communication S7 PUT/GET à partir d'applications PC personnalisées.

Q4 : La carte est classée pour 0 à +70 °C. Peut-elle être utilisée dans une armoire de commande où les températures peuvent être plus élevées ?

La plage de fonctionnement de 0 à 70 °C s'applique à la température de fonctionnement interne de la carte, qui est déterminée par la température ambiante à l'intérieur du châssis du PC plus l'auto-échauffement de la carte (2,0 W).

Les températures des armoires de commande dépassant +50 °C sont courantes en été ou dans des boîtiers mal ventilés — si le PC contenant la carte est situé à l'intérieur d'une telle armoire, la température interne du PC peut dépasser la classification de la carte et causer des problèmes de fiabilité. 

Pour les environnements à haute température, la carte doit être installée dans un boîtier de PC séparément ventilé ou climatisé, ou une plateforme PC industrielle alternative avec une classification thermique appropriée doit être utilisée.

Q5 : Le port RS-485 est protégé contre les surtensions avec une classification de Ipp = 100A. Cela protège-t-il contre les foudroiements directs sur le câble PROFIBUS ?

Le circuit de protection contre les surtensions est conçu pour les transitoires conduits qui voyagent le long des blindages de câble et des conducteurs de signal — le type de surtension induit dans les câbles à proximité d'équipements électriques ou entrant dans un bâtiment à partir d'une installation de câble extérieure.

La classification Ipp = 100A (10/700 µs) couvre les courants d'impulsion typiques de ces scénarios.

Les foudroiements directs sur le câble ou le chemin de câbles impliquent des niveaux d'énergie beaucoup plus élevés qui dépassent la classification du circuit de protection. 

Pour les segments PROFIBUS qui courent à l'extérieur ou entre les bâtiments, des parafoudres dédiés doivent être installés aux points d'entrée des bâtiments en plus de la protection intégrée de la carte.