CPU COMPACT com MPI 6ES7312-5BF04-0AB0 6ES7 312-5BF04-0AB0 6ES7312-5BFO4-OABO

Siemens 6ES7312-5BF04-0AB0 | SIMATIC S7-300 CPU 312C — CPU Compacta com MPI, 10 DI / 6 DQ, 2 Contadores de Alta Velocidade 10kHz, 64KB de Memória de Trabalho, 24VDC, 80×125×130mm

Visão Geral

O Siemens 6ES7312-5BF04-0AB0 é o SIMATIC S7-300 CPU 312C — a solução de PLC compacta da Siemens que integra um processador de PLC, I/O digital integrado, entradas de contador de alta velocidade e uma entrada de fonte de alimentação em um único módulo de 80mm de largura.

Para projetistas de máquinas que constroem painéis de controle econômicos onde o espaço do painel é limitado e a contagem de I/O é modesta, o 312C muda o cálculo da arquitetura do sistema. Em vez de um módulo de CPU mais um módulo de entrada digital separado mais um módulo de saída digital separado, três módulos encolhem para um.

O esforço de fiação diminui, o espaço no trilho de montagem diminui e o custo do sistema diminui.

O "C" em CPU 312C é a chave — significa Compacto, diferenciando esta série das CPUs S7-300 padrão (não integradas) que não possuem I/O embutido. Todas as CPUs S7-300 da série C seguem a mesma abordagem: capacidade do processador compatível com a escala da aplicação, com I/O integrado suficiente para lidar com as conexões diretas mais comuns sem a necessidade de módulos adicionais.

O complemento de I/O 10+6 do 312C cobre as necessidades de pequenas máquinas com um punhado de sensores, botões, chaves fim de curso e atuadores digitais — todos conectados diretamente ao próprio módulo da CPU — enquanto a interface MPI e a capacidade de expansão com módulos de sinal adicionais lidam com qualquer coisa mais complexa.

As duas entradas de contador de alta velocidade expandem o alcance prático do 312C para aplicações que as entradas digitais regulares não conseguem atender.

Saídas de pulso de encoders, chaves de proximidade contando ciclos de máquina, medidores de vazão gerando trens de pulso — todos geram sinais que alternam muito rapidamente para o filtro de entrada normal de 100ms e ciclo de scan da CPU capturar com precisão.

As entradas HSC do 312C operam independentemente do ciclo de scan em até 10kHz, contando pulsos com precisão, independentemente do tempo de execução do programa do PLC.

Especificações Chave

Cartão de Memória Micro — Armazenamento de Programa Não Negociável

A CPU 312C requer um Cartão de Memória Micro (MMC) para armazenamento de programa, e este requisito não é opcional. Ao contrário das CPUs S7-300 mais antigas que tinham um EPROM integrado ou RAM com backup de bateria para retenção de programa, a CPU 312C e todas as CPUs S7-300 de geração posterior armazenam seus programas no Cartão de Memória Micro — um pequeno cartão baseado em Flash que se encaixa no painel frontal da CPU.

O MMC serve duas funções: ele armazena o programa do usuário (a estrutura STEP 7 OB/FC/FB/DB) de forma persistente sem exigir backup de bateria, e ele carrega o firmware da CPU (o sistema operacional).

Quando a energia é aplicada a uma CPU 312C que contém um MMC com um programa válido, a CPU copia o programa do MMC para a memória de trabalho e inicia a execução — sem bateria, sem carregamento de um dispositivo de programação necessário após o download inicial do programa.

As implicações operacionais são significativas.

Um MMC com um programa completo pode ser movido de uma CPU em execução para uma CPU de substituição idêntica, e a substituição assume o programa sem quaisquer etapas de programação adicionais. Para fabricantes de máquinas que enviam muitas máquinas idênticas, isso significa que uma cópia do MMC serve como backup para toda uma frota — se uma CPU falhar em campo, a substituição é pré-carregada do MMC de backup em minutos.

O MMC não está incluído com a CPU 312C e deve ser encomendado separadamente. Capacidades comuns são 64KB, 128KB, 512KB, 2MB e 4MB — o cartão de 64KB atende a programas pequenos, enquanto cartões maiores permitem o armazenamento de dados adicionais, como receitas, tendências históricas e documentação.

Contadores de Alta Velocidade — Além do Ciclo de Scan Normal

As duas entradas de contador de alta velocidade integradas da CPU 312C usam contadores de hardware dedicados que operam assincronamente ao ciclo de scan do PLC. Essa contagem de hardware garante que nenhum pulso seja perdido, independentemente de quão ocupada esteja a execução do programa da CPU em qualquer momento — um requisito crítico para medição de comprimento baseada em encoder, contagem de lotes e medição de vazão.

A uma frequência máxima de 10kHz, as entradas HSC podem contar pulsos que chegam a cada 100 microssegundos.

Isso corresponde, por exemplo, a um encoder produzindo 10.000 pulsos por revolução em um eixo rodando a 60 RPM — uma especificação razoável para uma roda de medição ou encoder de posição em um transportador de movimento lento.

Para eixos mais rápidos ou encoders de maior resolução, o limite de 10kHz se torna uma restrição e um contador mais rápido (disponível em módulos de função como o FM 350) seria necessário.

Os contadores podem operar em vários modos configuráveis através do STEP 7: contagem crescente simples (acumula pulsos de um evento), contagem crescente/decrescente (direção controlada por uma segunda entrada), medição de frequência (conta pulsos durante um tempo de portão definido e relata a frequência) e medição de período. Cada modo atende a diferentes aplicações de medição.

Interface MPI — Programação e Rede

A MPI (Multi-Point Interface) na CPU 312C é uma interface de comunicação econômica, mas capaz, que lida com as necessidades essenciais de rede da CPU:

Acesso de programação: Um terminal de programação STEP 7 se conecta à porta MPI da CPU através de um adaptador de PC (USB ou RS232) para download, upload, monitoramento online e diagnóstico de programas. Este é o uso mais básico e universalmente necessário da porta MPI.

Conexão HMI: Dispositivos HMI Siemens OP (Operador Panel) e TP (Touch Panel) se conectam à CPU 312C via MPI para exibir dados do processo e aceitar entradas do operador. A conexão MPI é mais simples e de menor custo do que o PROFIBUS para conexões HMI-para-CPU únicas.

Comunicação PLC-a-PLC: Múltiplos PLCs S7-300 ou S7-400 podem compartilhar uma rede MPI, trocando dados através da comunicação S7 (serviços PUT/GET).

Esta é uma alternativa ao PROFIBUS para redes pequenas onde a maior velocidade e a maior contagem de nós do PROFIBUS não são necessárias.

A interface MPI não suporta operação mestre ou escrava PROFIBUS DP — para conectividade PROFIBUS, a CPU 312C exigiria um módulo de processador de comunicação adicional CP 342-5.

Esta é uma distinção significativa ao especificar o sistema: se a conexão escrava PROFIBUS DP a um controlador de nível superior for necessária, a interface apenas MPI da CPU 312C deve ser complementada.

FAQ

P1: A CPU 312C possui 10 entradas digitais e 6 saídas digitais integradas. Mais I/O podem ser adicionados e como?

Sim. O I/O integrado é complementado pela instalação de módulos de sinal S7-300 (série SM) no mesmo trilho de montagem da CPU.

Módulos de sinal digital e analógico S7-300 padrão — SM 321 entradas digitais, SM 322 saídas digitais, SM 323 DI/DQ combinados, I/O analógico SM 331/332 — todos se conectam à CPU através do barramento de backplane S7-300. A CPU 312C suporta um rack de expansão via um par de módulos de interface IM 365 se espaço adicional no trilho de montagem for necessário. 

A capacidade total de I/O do sistema é limitada pelo número de slots de módulo disponíveis e pela faixa de endereçamento de I/O da CPU.

P2: Qual é a diferença entre a CPU 312C e a CPU 312 (não compacta), e quando cada uma deve ser selecionada?

A CPU 312 (não compacta) não possui I/O integrado — é um módulo de CPU puro que fornece apenas a interface MPI e a conexão a módulos de sinal no backplane. Sua vantagem é a flexibilidade: cada slot pode ser atribuído livremente ao tipo de módulo necessário, sem I/O fixo.

A CPU 312C inclui 10 DI e 6 DQ e os dois HSCs, que estão sempre presentes.

Se uma máquina precisa de exatamente ou aproximadamente 10 DI e 6 DQ mais contadores de alta velocidade, o 312C os fornece sem a necessidade de módulos adicionais. 

Se uma máquina precisa principalmente de I/O analógico ou uma proporção DI/DQ muito diferente, o I/O fixo do 312C oferece menos flexibilidade, e a CPU não compacta com módulos de sinal selecionados livremente pode ser a melhor configuração.

P3: As saídas digitais da CPU 312C podem acionar diretamente contatores de bobina de 24VDC e válvulas solenoides?

As saídas digitais integradas da CPU 312C são do tipo transistor 24VDC, classificadas para cargas de 24VDC. Cada saída pode fornecer a corrente necessária para acionar bobinas de relé padrão de 24VDC (tipicamente 50–200mA) e pilotos de válvulas solenoides de 24VDC (100–300mA) diretamente, desde que a corrente de carga por saída esteja dentro da classificação especificada.

Para cargas maiores (contatores de motor principal com bobinas de 24V, solenoides maiores) ou cargas AC (bobinas operadas em 230VAC), relés de interposição devem ser usados. 

A corrente de saída por canal da CPU e a corrente total do módulo devem ser verificadas em relação às cargas conectadas durante a fase de projeto.

P4: A CPU 312C suporta PROFIBUS DP e, em caso afirmativo, em qual função?

A interface MPI da CPU 312C não suporta PROFIBUS DP. Se a conectividade PROFIBUS DP for necessária — seja para a CPU atuar como mestre DP controlando I/O remoto, ou para a CPU atuar como escravo DP conectado a um controlador de nível superior — um módulo de processador de comunicação externo (CP 342-5 para mestre DP, ou CP 342-5 FO para PROFIBUS de fibra óptica) deve ser instalado no trilho de montagem ao lado da CPU.

Para novos projetos onde a conectividade PROFIBUS é um requisito, uma CPU com uma interface PROFIBUS DP integrada (como a CPU 314C-2 DP) evita a necessidade de um módulo CP adicional.

P5: Qual é o caminho de migração recomendado da CPU 312C para uma plataforma Siemens atual?

A Siemens recomenda a série SIMATIC S7-1500 como a plataforma sucessora para o S7-300, incluindo as variantes de CPU compactas. A CPU 1511C-1 PN ou CPU 1512C-1 PN (da série compacta S7-1500) fornecem funcionalidade de I/O integrada comparável com desempenho significativamente melhorado, PROFINET IO nativo, memória de trabalho estendida e engenharia TIA Portal.

A migração requer a reescrita do programa STEP 7 no TIA Portal — não existe conversão direta automatizada — mas a Siemens fornece ferramentas de suporte de migração no TIA Portal que podem auxiliar na reestruturação e adaptação de programas legados.

Para máquinas que devem permanecer no S7-300 por motivos de compatibilidade legada, o suporte a peças de reposição da Siemens continua por dez anos após a data de descontinuação do produto.