Conceito de memória do Siemens S7-300/400 explicado: memória de carga, memória de trabalho e dados retentivos.
A arquitetura de memória do Siemens Os controladores lógicos programáveis (CLPs) S7-300 e S7-400 são organizados em três camadas distintas: memória de carga, memória de trabalho e memória do sistema. Qualquer falha relacionada à memória, seja uma CPU que se recusa a sair do estado STOP, um programa que desaparece após uma queda de energia ou um alarme de bateria em um S7-400, pode ser rastreada até uma dessas camadas e às regras que governam a movimentação de dados entre elas. Este artigo define cada camada com precisão, explica como as duas famílias de controladores as implementam de forma diferente, fornece os parâmetros concretos de CPUs representativas e conclui com diagnósticos de falhas, práticas de manutenção e as perguntas mais frequentes dos engenheiros. O material pressupõe conhecimento prático de STEP 7 e da estrutura geral de um programa de CLP, mas não exige especialização prévia em gerenciamento de memória.
A memória de carga armazena o programa completo do usuário, incluindo blocos de código (OB, FB, FC), blocos de dados (DB), símbolos, comentários e dados técnicos. É o repositório não volátil, ou seja, com backup por bateria, do qual a CPU restaura sua cópia de trabalho a cada inicialização. A memória de trabalho é a área de RAM integrada na qual a CPU executa o programa; ela contém apenas o código e os dados necessários para a execução. A memória do sistema é o conjunto de áreas de endereço sobre as quais o conjunto de instruções opera: entradas de processo (I), saídas de processo (Q), memória de bits (M), temporizadores (T), contadores (C), dados locais (L) e blocos de dados (DB).
A distinção entre as três camadas não é meramente acadêmica. Um bloco que existe apenas na memória de carga não é executado. Um bloco que existe apenas na memória de trabalho é executado, mas não pode ser carregado em um dispositivo de programação. Um sinalizador retentivo que não possui backup na memória de carga é redefinido a cada reinicialização. Cada camada possui sua própria volatilidade, seus próprios limites de capacidade e seu próprio comportamento em caso de falha, conforme resumido na Tabela 1.
Tabela 1: As três camadas de memória em resumo
Camada | Conteúdo | Implementação S7-300 | Implementação S7-400 | Comportamento em caso de perda de energia
Memória de carregamento | Programa completo: blocos, símbolos, comentários, dados técnicos | Cartão de memória Micro (MMC) | RAM alimentada por bateria; cartão Flash EPROM opcional | S7-300: retido no MMC. S7-400: retido na RAM enquanto a bateria estiver em boas condições; caso contrário, restaurado da EPROM ou perdido.
Memória de trabalho | Somente código executável e dados | RAM integrada | RAM integrada | Conteúdo perdido; reconstruído a partir da memória de carregamento na próxima inicialização
Memória do sistema | Endereçamento I, Q, M, T, C, L, DB | Circuitos internos da CPU | Circuitos internos da CPU | Reinicialização de componentes não retentivos; restauração de componentes retentivos a partir da memória de carga
Um segundo eixo atravessa a arquitetura: a diferença entre armazenamento volátil e não volátil. No S7-300, a não volatilidade é alcançada com memória flash (o MMC) e não requer bateria. No S7-400, a não volatilidade é alcançada com uma RAM com bateria e, opcionalmente, com um cartão Flash EPROM. Essa única diferença explica a maior parte da divergência prática entre as duas famílias, desde o LED de bateria fraca no S7-400 até o fato de que uma CPU S7-300 sem um MMC simplesmente não inicializa.
A memória de carga é a camada de maior capacidade. Ela armazena o programa em sua forma completa, incluindo dados que a CPU nunca executa diretamente: comentários de bloco, informações de símbolos e objetos de tecnologia. Quando um projeto é compilado e baixado, cada bloco é transferido primeiro para a memória de carga. A CPU então copia as partes executáveis para a memória de trabalho. Como a memória de carga contém o projeto completo, ela também é a camada que um upload lê quando você transfere um programa da CPU de volta para um dispositivo de programação.
Todos os processadores S7-300 atuais armazenam a memória de carga em um cartão de memória Micro Memory Card (MMC). O MMC é um cartão flash plugável que se encaixa em um slot na parte frontal do processador. Ele não requer bateria, razão pela qual um sistema S7-300 pode ficar sem energia por anos e ainda iniciar com seu programa intacto. Os números de pedido representativos para a família de MMC são 6ES7953-8LL31-0AA0 (512 KB) e 6ES7953-8LM31-0AA0 (2 MB); a mesma família abrange capacidades de 64 KB a 8 MB, e o tamanho máximo aceitável depende do processador.
O MMC não é um acessório opcional. Uma CPU S7-300 moderna sem um MMC não consegue executar um programa: a CPU entra em estado de parada (STOP) e solicita um cartão de memória no buffer de diagnóstico. Esta é uma decisão de projeto deliberada. Como o MMC é o único armazenamento não volátil do sistema, ele contém não apenas o programa, mas também os dados retentes e, em algumas CPUs, o firmware. Se o cartão estiver ausente, a CPU não terá um programa para executar nem um local para armazenar o estado retentivo.
O cartão MMC possui um pequeno interruptor deslizante de proteção contra gravação em seu compartimento. Quando o interruptor está na posição travada, a CPU rejeita downloads exibindo uma mensagem informando que o cartão de memória está protegido contra gravação. O interruptor protege o cartão contra sobrescrita acidental durante o uso, mas é uma causa comum de falhas em downloads após manutenção, portanto, sua posição deve ser a primeira coisa a ser verificada quando um download for recusado.
Se a memória de carga estiver perdida ou vazia: no S7-300, uma MMC vazia ou ausente significa que a CPU para e não pode iniciar. No S7-400, uma memória RAM de carga vazia sem cartão EPROM significa que a CPU inicia no estado STOP sem nenhum programa do usuário; se um cartão EPROM estiver presente, a CPU copia o programa da EPROM para a RAM na inicialização e funciona normalmente.
O S7-400 implementa a memória de carga em dois estágios. O estágio primário é uma RAM integrada ao módulo da CPU, que armazena a cópia de trabalho da memória de carga. Essa RAM é mantida ativa por uma bateria de reserva, por exemplo, a 6ES7971-0BA00, instalada na fonte de alimentação ou no compartimento da CPU. O estágio secundário é um cartão Flash EPROM plugável, por exemplo, a 6ES7952-1KM00-0AA0, que fornece armazenamento não volátil que sobrevive mesmo à perda total da energia da bateria.
Ao ser ligado, o S7-400 se comporta da seguinte maneira. Se a memória RAM de carga contiver um programa, a CPU o copia para a memória de trabalho e inicia. Se a RAM estiver vazia, mas um cartão Flash EPROM estiver inserido, a CPU copia o programa da EPROM para a memória RAM de carga e, em seguida, para a memória de trabalho. Se ambas estiverem vazias, a CPU entra em estado de parada (STOP). Essa sequência de inicialização é o motivo pelo qual um S7-400 bem conservado pode se recuperar de uma falha de bateria sem qualquer intervenção, desde que a EPROM esteja atualizada.
Se a memória de carga for perdida ou estiver vazia: no S7-400, a perda da memória RAM de carga ocorre quando a bateria falha durante uma queda de energia e não há um cartão EPROM instalado. O programa é então perdido e deve ser baixado novamente ou restaurado a partir de um arquivo de backup. Este cenário, mais do que qualquer outro, justifica o hábito de baixar o programa para a EPROM após cada alteração de configuração.
A memória de trabalho é a RAM integrada na qual a CPU executa o programa. Ela é dividida internamente em uma área de código e uma área de dados. Durante o download, a CPU copia os blocos executáveis da memória de carregamento para a memória de trabalho; durante a execução, a CPU busca instruções e dados exclusivamente da memória de trabalho. A memória de trabalho é sempre volátil. Em ambas as famílias de processadores, ela é reconstruída a partir da memória de carregamento a cada inicialização, portanto, um programa que "sobrevive" a um ciclo de energia o faz porque a memória de carregamento sobreviveu, e não porque a memória de trabalho sobreviveu.
A memória de trabalho é a camada que determina se um programa cabe. Um bloco de dados grande, um OB longo ou um FB muito aninhado podem esgotar a memória de trabalho mesmo quando a memória de carregamento ainda tem espaço livre. Quando isso acontece, o download é rejeitado com uma mensagem como "Memória de usuário não disponível", e a solução é reduzir o tamanho do programa ou migrar para uma CPU com mais memória de trabalho. A memória de trabalho não pode ser expandida adicionando placas; é uma propriedade fixa do próprio módulo da CPU. É por isso que o valor da memória de trabalho nos dados técnicos da CPU é o número mais importante a ser verificado quando um projeto ultrapassa a capacidade da sua controladora.
Se a memória de trabalho for perdida ou estiver vazia: a CPU para ou não inicia. Como a memória de trabalho é reconstruída a cada inicialização, sua perda normalmente é transitória e imperceptível: a CPU simplesmente recarrega a partir da memória de carregamento. A perda torna-se permanente apenas quando a memória de carregamento também é perdida, que é o cenário da bateria do S7-400 descrito acima.
Memória do sistema é o termo coletivo para as áreas de dados endereçáveis nas quais o conjunto de instruções opera. Essas áreas são implementadas nos circuitos internos da CPU, não em qualquer mídia removível, e seus tamanhos são propriedades fixas de cada modelo de CPU. A Tabela 2 lista as áreas e suas funções.
Tabela 2: Áreas de endereçamento da memória do sistema
Área | Símbolo | Conteúdo | Notas
Processar imagem das entradas | I | Estados de entrada copiados dos módulos de E/S no início de cada varredura OB 1 | Endereçamento de byte e bit, por exemplo, I0.0 a I0.7 no byte de entrada IB0; intervalo padrão de 128 bytes, configurável até um máximo específico da CPU (2048 bytes na maioria das CPUs S7-300)
Processamento da imagem das saídas | Q | Estados de saída gravados nos módulos de E/S ao final de cada varredura OB 1 | Endereçamento de byte e bit, por exemplo, Q0.0 a Q0.7 no byte de saída QB0
E/S periférica | PI, PQ | Acesso direto aos módulos de E/S que ignora a imagem do processo | Usado para E/S de alta velocidade ou com restrições de tempo; endereçado como palavras PIW/PQW
Memória de bits | M | Flags para estados lógicos intermediários | Endereçamento de bytes e bits, por exemplo, M0.0 a M0.7 no byte de flags MB0; o tamanho depende da CPU; em algumas CPUs, os primeiros 256 bytes são reservados para dados do sistema e não podem ser usados livremente.
Blocos de dados | DB | Armazenamento de dados estruturados para o programa do usuário | O atributo Retain controla se o conteúdo do DB permanece após uma reinicialização
Temporizadores | T | Funções do temporizador S5 | O número de temporizadores depende da CPU
Contadores | C | Funções de contador | O número de contadores depende da CPU
Dados locais | L | Variáveis temporárias da chamada OB, FB ou FC atualmente ativa | Baseado em pilha; a profundidade é limitada por classe de prioridade
As áreas I e Q são atualizadas através da imagem do processo. No início do programa cíclico, a CPU copia os estados dos módulos de entrada para a área I; durante o ciclo, o programa lê esses instantâneos consistentes; ao final do ciclo, a CPU copia a área Q para os módulos de saída. Esse mecanismo garante que todas as seções do programa vejam os mesmos estados de entrada em uma única varredura. O acesso periférico direto (PIW, PQW) ignora a imagem e lê ou grava o módulo diretamente, o que é mais rápido, mas não consistente durante a varredura. Uma imagem de processo que seja muito pequena para a E/S instalada pode ser ampliada nas propriedades da CPU no STEP 7, até o máximo específico da CPU.
A memória de bits, historicamente chamada de flags, é a área de rascunho do programa. Um único bit de flag, por exemplo M0.0, armazena um estado booleano; oito bits consecutivos formam o byte de flag MB0, endereçado de M0.0 a M0.7. Palavras de flag (MW) e palavras duplas de flag (MD) são formadas pelo agrupamento de bytes. O tamanho da área M varia de acordo com a CPU: uma CPU 314 fornece 256 bytes, uma CPU 315-2 DP fornece 2048 bytes e uma CPU 319-3 PN/DP fornece 8192 bytes. Em várias CPUs S7-300, parte da área M, por exemplo, os primeiros 256 bytes, é reservada para dados do sistema usados pelo sistema operacional e por funções do sistema; usar esses endereços no programa do usuário pode produzir comportamento errático, portanto, os dados técnicos da CPU específica devem ser consultados antes que a área M seja alocada livremente.
Os temporizadores (T) e contadores (C) são elementos funcionais com um estado interno: um temporizador armazena o tempo restante, um contador armazena o valor da contagem. Seus números são fixos por CPU, por exemplo, 256 temporizadores e 256 contadores em uma CPU 314 e 2048 de cada em uma CPU 319-3 PN/DP. Os dados locais (L) são a área da pilha que armazena as variáveis temporárias da chamada atualmente ativa. Cada vez que um bloco de função (FB) ou bloco de código (FC) é chamado, a CPU reserva uma fatia da pilha de dados locais para os temporários desse bloco; aninhamento profundo ou estruturas temporárias grandes podem esgotar a pilha, o que produz um erro de programação e, se não tratado, um STOP. Em CPUs S7-300, a pilha de dados locais é tipicamente de 32 KB, compartilhada entre as classes de prioridade; em CPUs S7-400, a capacidade é maior e, em modelos mais recentes, alocada por classe de prioridade.
Se a memória do sistema for perdida ou reinicializada: as áreas não retentivas I, Q, M, T, C e L são inicializadas a cada reinicialização, e os bancos de dados não retentivos são redefinidos para seus valores de carga. As áreas retentivas são restauradas a partir da memória de carga, mecanismo que será examinado nas próximas seções.
A característica definidora do conceito de memória do S7-300 é a ausência de bateria. O programa reside no MMC, a memória de trabalho é recarregada a partir do MMC a cada inicialização e os dados retentivos também são armazenados no MMC. Quando a CPU detecta um desligamento, ela salva os valores atuais das áreas retentivas configuradas no MMC; na próxima inicialização, ela os restaura. Esse projeto tem três consequências práticas.
Primeiramente, o MMC é um item de desgaste em um sentido estrito. A memória flash tem uma resistência finita a ciclos de apagamento/gravação, e cada desligamento grava as áreas de retenção. Em operação cíclica normal, isso não é uma preocupação, mas programas que modificam dados de retenção em ciclos rápidos, ou que usam as funções do sistema SFC 82 a SFC 84 para gravar blocos de dados no MMC em um loop, reduzem a vida útil do cartão. O número nominal de ciclos de gravação é fornecido na documentação da Siemens para o cartão.
Em segundo lugar, a configuração de memória retentiva é explícita. No STEP 7, a caixa de diálogo de propriedades da CPU (Configuração de Hardware, guia Memória Retentiva) define quantos bytes de M, quantos temporizadores e quantos contadores são retentivos. O intervalo padrão do sinalizador de memória retentiva na maioria das CPUs S7-300 é de M 0,0 a M 15,7. Os blocos de dados são tornados retentivos individualmente, marcando-os com o atributo Retain nas propriedades do bloco. Somente os intervalos configurados sobrevivem a um ciclo de energia; todo o resto é inicializado.
Em terceiro lugar, o comportamento de download é simples e uniforme. Um download normal no STEP 7 grava o bloco no MMC (memória de carga) e o copia para a memória de trabalho. Não existe um caminho separado de "download somente para RAM" no S7-300: com um MMC instalado, todo download é automaticamente não volátil. O processo de upload funciona da mesma forma: um upload lê do MMC. Cartões MMC de reposição em todas as capacidades estão listados no catálogo de peças de reposição de PLCs da Siemens, o que é importante para fábricas que precisam manter um cartão de reposição programado em estoque.
A questão da bateria, que domina as discussões sobre o S7-400, simplesmente não se aplica ao S7-300. Se uma CPU S7-300 não tiver bateria, o programa não poderá ser perdido devido a uma falha na bateria. Os modos de falha realistas são: ausência, bateria cheia, proteção contra gravação ou MMC defeituosa, e cada um deles é examinado na Seção 9.
O conceito de memória do S7-400 é organizado em torno de uma RAM com bateria de backup, tendo a memória Flash EPROM como rede de segurança. A bateria de backup, por exemplo, a 6ES7971-0BA00, mantém a memória de carga baseada em RAM e os dados retidos enquanto o controlador está desligado. O módulo da CPU também possui uma bateria de buffer recarregável integrada, que mantém a RAM por um tempo limitado, da ordem de dezenas de minutos quando totalmente carregada, durante a troca da bateria principal. Esse buffer é o motivo pelo qual a bateria pode ser trocada com o controlador desligado, mas nunca se deve confiar nele por mais tempo do que o especificado no manual.
O cartão Flash EPROM, por exemplo 6ES7952-1KM00-0AA0, é a camada não volátil do S7-400. Ele não é necessário para o funcionamento, mas faz a diferença entre uma falha de bateria recuperável e uma catastrófica. A família de cartões varia de 64 KB a 64 MB, e o tamanho máximo depende da CPU. A cadeia de inicialização descrita na Seção 2.2 significa que uma CPU com um cartão EPROM atual se recupera automaticamente de uma bateria descarregada; uma CPU sem um cartão inicia em estado STOP e precisa de um novo download.
O comportamento de download no S7-400 possui dois níveis, e confundi-los é uma causa comum de problemas em campo:
1. Um download normal grava o bloco na memória RAM de carga e na memória de trabalho. A alteração entra em vigor imediatamente, mas é volátil: ela persiste após um ciclo de energia apenas enquanto a bateria mantiver a RAM ativa.
2. A função "Download to EPROM" (ou "Copy RAM to ROM") grava o conteúdo atual da memória carregada no cartão Flash EPROM. Dessa forma, as alterações são mantidas mesmo em caso de perda total da bateria.
A sequência clássica de falhas do S7-400 é, portanto: baixar uma modificação à tarde, nunca copiar a RAM para a ROM e, duas semanas depois, após uma queda de energia com a bateria descarregada, descobrir que a CPU reinicia com o programa antigo da EPROM. A modificação existia apenas na RAM e foi perdida. Manter a EPROM atualizada após cada alteração de comissionamento é a regra de manutenção mais eficaz relacionada à memória do S7-400.
O S7-400 reporta continuamente o estado da bateria. Uma condição de bateria fraca acende o LED BATF na parte frontal da CPU ou da fonte de alimentação e grava uma entrada no buffer de diagnóstico. O STEP 7 exibe o estado detalhado em Diagnóstico de Hardware / Informações do Módulo, na aba Bateria, que lista o status da bateria e, em muitas CPUs, a capacidade de backup restante estimada. Baterias de backup como a 6ES7971-0BA00 são estocadas na linha de peças de reposição de PLCs justamente por serem consumíveis com vida útil medida em anos, e não em décadas.
A questão prática em todas as discussões de projetos relacionados à memória é a mesma: quanta memória de trabalho e quanta memória de carga a CPU realmente possui? A Tabela 3 apresenta valores representativos para cinco CPUs amplamente instaladas. O valor da memória de trabalho é fixo; o valor da memória de carga corresponde ao tamanho máximo do cartão MMC ou EPROM que a CPU aceita.
Tabela 3: CPUs representativas e suas memórias
CPU | Número do pedido | Memória de trabalho | Memória de carga (máx.) | Uso típico
CPU 314 | 6ES7314-1AG14-0AB0 | 128 KB | MMC até 8 MB | Máquinas de médio porte, aplicações padrão S7-300
CPU 315-2 DP | 6ES7315-2EH14-0AB0 | 256 KB | MMC até 8 MB | E/S distribuída via PROFIBUS DP
CPU 319-3 PN/DP | 6ES7318-3EL01-0AB0 | 2 MB | MMC até 8 MB | Aplicações S7-300 de grande porte com PROFINET
CPU 414-2 | 6ES7414-2XK05-0AB0 | 512 KB | RAM mais EPROM até 64 MB | Aplicações S7-400 de gama média
CPU 417-4 | 6ES7417-4XT05-0AB0 | 4 MB | RAM mais EPROM até 64 MB | Aplicações S7-400 de alto desempenho
Duas regras de dimensionamento decorrem da tabela. Primeiro, a memória de trabalho é a restrição que vincula a lógica do programa. Um projeto com grandes blocos de dados ou muitos blocos no caminho cíclico precisa de espaço livre na memória de trabalho, pois a CPU executa a partir da memória de trabalho e não pode paginar o código da memória de carregamento sob demanda. Segundo, a memória de carregamento é a restrição que vincula os dados do projeto: símbolos, comentários e objetos de tecnologia são armazenados apenas na memória de carregamento. Um projeto que compila para 300 KB de código ainda pode precisar de um MMC de 2 MB quando os comentários e as informações de símbolos forem incluídos. A prática geral é dimensionar o MMC generosamente na fase de comissionamento, pois uma troca de placa posterior requer um download completo e uma breve parada na produção.
Os dados retidos são o estado que deve sobreviver a um ciclo de energia: contadores de peças finalizadas, seleções de receitas, indicadores de modo e totais acumulados. O procedimento de configuração é idêntico em estrutura em ambas as famílias, diferindo apenas no mecanismo de armazenamento interno.
No S7-300, abra as propriedades da CPU em Configuração de Hardware e selecione a aba Memória Retentiva. Lá, defina os intervalos de retenção para a memória de bits (por exemplo, 16 bytes de M por padrão), o número de temporizadores de retenção e o número de contadores de retenção. Os blocos de dados são tratados individualmente: nas propriedades do banco de dados, marque o bloco como Reter. Os dados de retenção são então armazenados no MMC ao desligar e restaurados ao ligar, razão pela qual permanecem ativos mesmo sem bateria.
No S7-400, o mesmo diálogo define os intervalos de retenção, mas o mecanismo de armazenamento é a RAM com bateria. Os valores de retenção permanecem após um ciclo de energia, desde que a bateria esteja em boas condições. Se a bateria falhar enquanto o controlador estiver desligado, os dados de retenção são perdidos e os bancos de dados afetados são reinicializados com seus valores de carga na próxima inicialização. É por isso que o estado da bateria de um S7-400 é um tópico de manutenção, e não um detalhe operacional.
A maioria das reclamações sobre retenção de dados ocorre devido a três erros de configuração. O intervalo de retenção não está configurado, fazendo com que os sinalizadores sejam redefinidos a cada reinicialização. O intervalo está configurado, mas o banco de dados não possui o atributo "Retain", resultando na redefinição do conteúdo do banco de dados mesmo que os sinalizadores M permaneçam ativos. Ou o intervalo está configurado na CPU errada em um projeto com múltiplas CPUs, fazendo com que a CPU pretendida seja redefinida enquanto uma CPU não utilizada retenha os dados. Todos os três problemas são diagnosticados em minutos, comparando a guia "Memória Retentiva" com o comportamento observado após um ciclo de energia de teste.
As falhas de memória no S7-300/400 manifestam-se através dos LEDs, do buffer de diagnóstico e do comportamento de downloads e uploads. A Tabela 4 reúne os modos de falha comuns, suas causas e o caminho de diagnóstico para cada um.
Tabela 4: Modos de falha e diagnósticos relacionados à memória
Sintoma | Causa provável | Diagnóstico | Tratamento
CPU em STOP; LEDs SF e STOP acesos; entrada de diagnóstico "STOP devido a erro de memória" | MMC ausente ou defeituoso (S7-300), ou memória de carregamento corrompida | Leia o buffer de diagnóstico via STEP 7 (nós acessíveis, informações do módulo); verifique o encaixe do MMC | Insira um MMC em bom estado com um backup do programa; faça o download novamente; substitua o cartão se estiver defeituoso
Download rejeitado com a mensagem "Memória de usuário insuficiente" | Capacidade de memória de trabalho ou de carga esgotada | Compare os tamanhos dos blocos do projeto com a memória de trabalho da CPU; verifique a memória de carga livre | Exclua blocos não utilizados; reduza os tamanhos dos bancos de dados; migre para uma CPU com mais memória de trabalho ou um MMC maior.
Download rejeitado com a mensagem "cartão de memória protegido contra gravação" | Chave MMC travada | Inspecione a chave no compartimento do cartão | Abra a chave; repita o download
Download rejeitado em um S7-300 sem cartão inserido | MMC ausente | Verifique o slot do cartão; leia o buffer de diagnóstico | Insira o MMC; a CPU então aceita o download
LED BATF S7-400 aceso; entrada de diagnóstico "bateria fraca" | Bateria de reserva esgotada ou ausente | Informações do módulo, guia Bateria; verifique a voltagem e o status | Substitua a bateria conforme o procedimento na Seção 11; verifique o conteúdo da RAM posteriormente.
O S7-400 reinicia com um programa antigo após uma queda de energia | Bateria descarregada e o cartão EPROM contém uma versão mais antiga que o último download da RAM | Compare a data da EPROM com a última alteração de comissionamento | Copie a RAM para a ROM / faça o download para a EPROM após cada alteração; substitua a bateria
O upload não retorna blocos ou retorna um projeto incompleto | Os blocos existem apenas na memória de trabalho ou o MMC contém uma versão mais antiga (S7-300) | Tente fazer o upload a partir da CPU; verifique quais blocos estão listados | Primeiro, baixe o programa atual para o MMC e, em seguida, faça o upload.
Perda de dados retidos após reinicialização | Intervalos de retenção não configurados, banco de dados sem atributo de retenção ou MMC removido ao desligar (S7-300) | Consulte a guia Memória Retentiva; execute um ciclo de energia de teste controlado | Configure os intervalos de retenção e os atributos de retenção; faça o download novamente
Relatórios de chamadas SFC 82/83/84: "Memória de usuário indisponível" | MMC cheio ou limite de ciclos de gravação atingido durante o registro de dados em tempo de execução | Verifique o espaço livre no cartão; revise os parâmetros da chamada | Espaço livre no cartão; arquive e exclua blocos de dados registrados antigos
Duas regras gerais tornam esses diagnósticos mais rápidos. Primeiro, o buffer de diagnóstico é a principal evidência: ele registra a causa da parada, o carimbo de data/hora e o módulo que disparou o evento, e pode ser lido mesmo por uma CPU em estado de parada (STOP). Segundo, a distinção entre memória de carregamento e memória de trabalho explica a maioria das surpresas de upload/download: se um bloco não estiver na memória de carregamento, ele não pode ser enviado; se não estiver na memória de trabalho, ele não pode ser executado.
A manutenção da memória em equipamentos S7-300/400 legados segue um pequeno conjunto de regras que previnem praticamente todos os modos de falha da Tabela 4.
Faça um backup antes de mexer em qualquer coisa. Um upload completo do programa e da configuração de hardware para a estação de engenharia deve preceder qualquer download, qualquer operação com cartão de memória e qualquer trabalho com a bateria. O arquivo de backup é a garantia que torna cada etapa subsequente reversível. Muitas fábricas programam um novo backup após cada alteração de comissionamento e mantêm o arquivo em um servidor com a data no nome do arquivo.
Verifique a bateria do S7-400 periodicamente. O estado da bateria é visível no STEP 7 Diagnóstico de Hardware / Informações do Módulo, na aba Bateria, e o LED BATF fornece uma indicação local. Uma verificação mensal do LED BATF durante as rondas de rotina, além de uma revisão trimestral da aba Bateria, permite detectar uma bateria fraca muito antes que ela se torne um problema de produção. A vida útil da bateria é medida em anos, mas varia com a temperatura ambiente e a duração das interrupções de energia; portanto, a substituição baseada em calendário é menos confiável do que a substituição baseada no status.
Manuseie os cartões MMC seguindo as instruções do manual. O cartão MMC só pode ser inserido ou removido com a CPU desligada. A remoção de um cartão durante a operação ou durante um download pode corrompê-lo e forçar a formatação e um novo download completo. Os cartões devem ser armazenados em embalagens antiestáticas, etiquetados com o nome do projeto e a versão do firmware, e protegidos contra gravação com o dispositivo deslizante assim que o conteúdo for finalizado. Um cartão reserva programado em estoque é a forma mais rápida de recuperação de desastres que uma planta S7-300 pode ter; a linha de peças de reposição para PLCs da Siemens abrange a família de cartões de 512 KB a 8 MB.
Considere a fonte de alimentação. O S7-300 é alimentado pela PS 307 e o S7-400 pela PS 407, ambas disponíveis para redes de 120 V/60 Hz e 230 V/50 Hz; a faixa de entrada está impressa na placa de identificação de cada módulo. Os módulos possuem a marcação CE para o mercado europeu e as certificações UL/CSA para instalações na América do Norte. Uma fonte de alimentação com defeito apresenta sintomas de memória antes de causar uma falha total, pois quedas de tensão corrompem o conteúdo da RAM e acionam sequências de reinicialização. As medições de tensão nos terminais de carga devem ser incluídas na mesma rotina de manutenção que a verificação da bateria.
Estoque de peças de reposição para plantas antigas. Plantas que utilizam hardware S7-300/400 além de sua vida útil original devem manter, no mínimo, um MMC programado por tipo de CPU, uma bateria de backup reserva por S7-400 e uma CPU reserva de cada tipo em uso. CPUs mais antigas são cada vez mais difíceis de encontrar, portanto, a CPU reserva deve ser adquirida enquanto o modelo ainda estiver disponível. Se a planta utiliza cartões Flash EPROM, um cartão reserva com o programa atual completa o conjunto. O custo de um cartão programado e de uma bateria é pequeno em comparação com o custo de uma parada de produção não planejada, e os preços em dólares americanos variam de acordo com a região e a disponibilidade.
O S7-300 perde o programa quando a bateria acaba? Não, porque o S7-300 não possui bateria para armazenamento de programas. O programa reside no MMC e a memória de trabalho é recarregada a partir do MMC a cada inicialização. Portanto, uma bateria descarregada não causa perda de programa no S7-300; a maioria das CPUs S7-300 sequer possui um compartimento para bateria. A questão da bateria se aplica ao S7-400, onde a memória de carga baseada em RAM depende da bateria de reserva enquanto o controlador está desligado.
O que acontece se o MMC for removido com a CPU em funcionamento? A CPU pode parar (STOP) e o próprio cartão pode ser danificado, pois a CPU grava no MMC durante o desligamento e os downloads. A Siemens especifica que o MMC só pode ser inserido ou removido com a CPU desligada. Se um cartão foi removido com a CPU em funcionamento, desligue-a, reinsira o cartão e verifique o buffer de diagnóstico. Se o cartão estiver corrompido, formate-o e baixe novamente o programa a partir do backup.
Como faço para tornar os dados retentivos em um S7-300? Abra as propriedades da CPU em Configuração de Hardware e selecione a guia Memória Retentiva. Defina os intervalos de retenção para a memória de bits (padrão M 0,0 a M 15,7), o número de temporizadores e o número de contadores. Para blocos de dados, marque o bloco com o atributo Reter em suas propriedades. Os dados retentivos são então salvos no MMC ao desligar e restaurados ao ligar, sem necessidade de bateria. Observe que apenas os intervalos configurados retêm seus valores; todo o resto é inicializado na reinicialização.
Qual é o procedimento de troca da bateria do S7-400? Primeiro, confirme se o programa atual está armazenado em um cartão Flash EPROM ou em um arquivo de backup na estação de engenharia; esta etapa é obrigatória. Em seguida, com a CPU ligada, abra o compartimento da bateria e substitua a célula por uma nova do mesmo tipo (6ES7971-0BA00), respeitando o tempo de autonomia fornecido pela bateria recarregável integrada, normalmente da ordem de dezenas de minutos quando totalmente carregada. Após a inserção, confirme se o LED BATF se apaga e verifique o status em Informações do Módulo, na aba Bateria. Se a CPU foi desligada e a RAM foi perdida, restaure o programa a partir da EPROM ou do backup antes de reiniciar a produção.
Posso fazer download apenas para a memória de trabalho? No S7-300, não: com um MMC instalado, cada download grava no MMC e copia para a memória de trabalho, portanto, cada download é automaticamente não volátil. No S7-400, um download normal grava na memória RAM de carga e na memória de trabalho; a alteração é volátil, a menos que você faça o download para a EPROM ou copie a RAM para a ROM. Uma alteração que existe apenas na RAM persiste após um ciclo de energia somente enquanto a bateria mantiver a RAM ativa. Se a bateria falhar durante uma queda de energia, a alteração é perdida e a CPU reinicia com a versão da EPROM.
Por que meu upload não mostra nenhum bloco? Um upload lê da memória de carregamento. No S7-300, blocos que existem apenas na memória de trabalho não podem ser carregados, o que normalmente acontece quando o MMC foi substituído ou formatado após o último download. Primeiro, baixe o programa atual para o MMC e, em seguida, execute o upload. No S7-400, verifique se a memória RAM de carregamento, e não apenas a memória de trabalho, contém o programa; se a CPU foi reiniciada a partir da EPROM após a perda da bateria, o upload retorna a versão da EPROM.
Qual a vida útil da bateria do S7-400 e quando ela deve ser substituída? A vida útil depende da composição química da bateria, da temperatura ambiente e da frequência e duração das interrupções de energia. O método mais confiável é a substituição baseada no status: substitua a célula quando o LED BATF acender ou quando o módulo de informações indicar um nível baixo de bateria. Em um rack energizado, vários anos de serviço são típicos. A bateria reserva recarregável da CPU oferece uma janela limitada para a troca da bateria principal, portanto, uma célula de reposição deve estar disponível antes do início do procedimento.
O conceito de memória do S7-300/400 é um modelo de três camadas. A memória de carga armazena o programa completo e é não volátil (MMC no S7-300, RAM com bateria e EPROM Flash opcional no S7-400). A memória de trabalho é a RAM integrada volátil a partir da qual a CPU executa os dados, sendo reconstruída a partir da memória de carga a cada inicialização. A memória do sistema fornece as áreas de endereço I, Q, M, T, C, L e DB, com subconjuntos retentivos configurados no STEP 7 e restaurados a partir da memória de carga na reinicialização.
A maioria dos problemas em campo se resume a um pequeno número de causas: um MMC ausente ou protegido contra gravação no S7-300, uma bateria descarregada ou uma EPROM desatualizada no S7-400, um intervalo de retenção nunca configurado ou um programa que excede a memória de trabalho. Cada um desses problemas possui um caminho de diagnóstico definido através dos LEDs, do buffer de diagnóstico e das Informações do Módulo, e cada um possui uma solução definida. As regras de manutenção que os previnem são igualmente poucas: faça backup antes de qualquer download, mantenha a EPROM do S7-400 atualizada, verifique a bateria periodicamente, manuseie os MMCs somente com a alimentação desligada e mantenha um cartão reserva programado e uma bateria reserva em estoque. Para instalações que utilizam hardware S7-300/400 legado, essas regras não são diligência opcional; elas representam a diferença entre uma intervenção breve e uma completa reativação.
· [ ] Configuração completa do programa e do hardware com backup na estação de engenharia após cada alteração de comissionamento
· [ ] MMC inserido em cada CPU S7-300; MMC programado sobressalente armazenado por tipo de CPU (trava deslizante de proteção contra gravação fechada)
· [ ] A posição do seletor MMC foi verificada antes dos downloads; os cartões foram inseridos e removidos somente com o aparelho desligado.
· [ ] LEDs S7-400 BATF verificados durante rondas de rotina (mensalmente)
· [ ] O estado da bateria do S7-400 foi verificado em Informações do Módulo, aba Bateria (trimestralmente); bateria de substituição em estoque
· [ ] Atualizar os cartões EPROM após cada download (Copiar RAM para ROM / download para EPROM)
· [ ] Os intervalos de retenção e os atributos de retenção foram verificados em relação aos requisitos do processo após qualquer alteração de configuração.
· [ ] Comportamento retentivo confirmado com um ciclo de potência de teste controlado após o comissionamento
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