Mô-đun đầu vào kỹ thuật số SM 521 | SIMATIC S7‑1500 và ET 200MP

Tổng quan SM 521

SM 521 là họ mô‑đun đầu vào số (Digital Input) của SIMATIC S7‑1500 và ET 200MP, nhận tín hiệu số từ hiện trường (cảm biến/switch) và chuyển về vùng I/O tiến trình của CPU/IO‑controller, với dải điện áp vào phổ biến 24 VDC và biến thể mở rộng 24…125 V UC hoặc 230 VAC tùy mã hàng.
Dòng SM 521 bao gồm các biến thể theo cấp tính năng: BA (Basic), ST/tiêu chuẩn thị trường, HF (High Feature) và HS (High Speed), khác biệt ở khả năng chẩn đoán, tham số hóa, hỗ trợ đếm tốc độ cao, thời gian trễ vào và tính năng nâng cao khác theo phân loại chính thức của Siemens.

SM 521 tiêu biểu và mã hàng

• DI 16x24VDC HF: 6ES7521‑1BH00‑0AB0; 16 kênh 24 VDC, hỗ trợ tham số hóa, chẩn đoán, ngắt phần cứng, và cấu hình kênh 0/1 cho chức năng đếm.

• DI 32x24VDC HF: 6ES7521‑1BL00‑0AB0; 32 kênh 24 VDC, hai nhóm tiềm năng, cho phép dùng kênh 0/1 làm bộ đếm, kèm tính năng chẩn đoán/ngắt nâng cao.

• DI 16×24…125VUC HF: 6ES7521‑7EH00‑0AB0; 16 kênh hỗn hợp 24…125 V UC (DC/AC), hỗ trợ tham số hóa và chẩn đoán cho ứng dụng điện áp đa dạng.

• DI 16x24VDC BA: 6ES7521‑1BH10‑0AA0; 16 kênh 24 VDC, cấp Basic với trễ vào cố định, wiring/khai báo đơn giản, phù hợp ứng dụng cơ bản.

• DI 16x24VDC SRC BA: 6ES7521‑1BH50‑0AA0; 16 kênh 24 VDC kiểu “sinking” (SRC), trễ vào cố định 3,2 ms, hỗ trợ LLDP/tiêu chuẩn wiring và nhảy tiềm năng.

• DI 16x24VDC HS: 6ES7521‑7BH00‑0AB0; 16 kênh 24 VDC cấp High Speed cho tác vụ thời gian thực cao hơn, tài liệu hướng dẫn trong Manual Collection S7‑1500/ET 200MP.

Tính năng cốt lõi theo cấp tính năng

• HF: tham số hóa sâu (bộ lọc đầu vào 0,05…20 ms), chẩn đoán trực tuyến, ngắt phần cứng và tùy chọn dùng kênh 0/1 như bộ đếm xung, thích hợp yêu cầu phản hồi nhanh và giám sát giàu thông tin.

• BA: hướng đến đơn giản/chi phí tối ưu, trễ vào cố định (điển hình 3,2 ms trên biến thể SRC BA) và ít tham số hơn, phù hợp máy/nhánh I/O tiêu chuẩn.

• HS: phục vụ bài toán thời gian thực khắt khe với tốc độ lấy mẫu/độ trễ thấp hơn nữa, dùng khi chu kỳ I/O cần tối thiểu hóa trong miền IRT/đẳng thời của hệ thống.

Thông số nổi bật theo mô‑đun

• DI 16x24VDC HF (6ES7521‑1BH00‑0AB0): bộ lọc đầu vào tham số 0,05…20 ms; có thể cấu hình kênh 0/1 làm bộ đếm; có chẩn đoán/ngắt phần cứng; wiring theo chuẩn front connector ET 200MP.

• DI 32x24VDC HF (6ES7521‑1BL00‑0AB0): 32 kênh 24 VDC, 2 nhóm tiềm năng, có LED trạng thái kênh, nguồn L+, M, chỉ thị RUN/ERROR/PWR, và hỗ trợ đếm ở kênh 0/1.

• DI 16×24…125VUC HF (6ES7521‑7EH00‑0AB0): cho phép vào DC/AC trong dải 24…125 V, kết hợp tham số hóa và chẩn đoán để thích nghi nhiều tiêu chuẩn tín hiệu hiện trường.

• DI 16x24VDC BA/SRC BA: cung cấp chức năng vào số ổn định với wiring đơn giản; phiên bản SRC BA có trễ vào cố định 3,2 ms và hướng dẫn sử dụng jumper phân phối tiềm năng giữa mô‑đun lân cận.

So sánh HF vs BA vs HS

• HF ưu tiên cho yêu cầu tính năng nâng cao (chẩn đoán, ngắt, lọc tham số, đếm xung), trong khi BA ưu tiên đơn giản/chi phí với trễ vào cố định và giảm tham số hóa.

• HS được dùng cho miền thời gian thực khắt khe hơn HF, khi cần tối ưu hơn nữa tốc độ đáp ứng I/O trong chuỗi công nghệ đẳng thời/IRT.

Kích thước và cơ khí lắp đặt

Các mô‑đun SM 521 dạng 35 mm cho tủ điều khiển chuẩn DIN, kích thước tham khảo điển hình 35×147×129 mm với khối lượng cỡ vài trăm gram, phù hợp lắp song song cùng các mô‑đun ET 200MP khác.
Mặt trước mô‑đun có chỉ thị LED trạng thái kênh, LED RUN/ERROR/PWR và đầu nối front connector; kiểu nhóm tiềm năng tùy biến thể (một hoặc nhiều nhóm) cho phép linh hoạt phân đoạn nguồn cảm biến.

Đấu dây và đầu nối front connector

Hướng dẫn đấu nối thể hiện sơ đồ khối, bố trí chân và gợi ý che chắn cáp trong phần Đấu dây của mỗi tài liệu mô‑đun, tham chiếu System Manual S7‑1500/ET 200MP để đồng bộ tiêu chuẩn thi công.
Trên biến thể SRC BA, tài liệu khuyến nghị dùng “potential jumpers” kèm front connector để phân phối 24 VDC sang mô‑đun lân cận, giúp rút ngắn thời gian lắp đặt và giảm điểm đấu.

Tham số hóa trong TIA Portal

Trên DI HF, bộ lọc đầu vào có thể đặt 0,05…20 ms để cân bằng chống nhiễu và độ trễ, đồng thời có thể cấu hình kênh 0/1 ở chế độ đếm xung, trong khi các kênh còn lại hoạt động như đầu vào số thường.
Các tham số về chẩn đoán/ngắt phần cứng được bật theo kênh/nhóm, cho phép tạo alarm/interrupt về CPU khi xảy ra sự kiện cạnh/bất thường, cải thiện khả năng phản ứng logic thời gian thực.

Chẩn đoán và ngắt phần cứng

Mô‑đun HF hỗ trợ dải chẩn đoán (ví dụ mất nguồn L+, lỗi nhóm tiềm năng, lỗi kênh) và ngắt phần cứng theo sự kiện, được trình bày trong mục “Interrupts/diagnostics alarms” của tài liệu, giúp giảm MTTR và tăng minh bạch vận hành.
LED chỉ thị trạng thái kênh/nguồn và vùng địa chỉ hóa rõ ràng trong sơ đồ mặt trước hỗ trợ bảo trì hiện trường nhanh, hạn chế cần công cụ chuyên dụng khi kiểm tra sơ bộ.

Hiệu năng và thời gian đáp ứng

Các mô‑đun HF cho phép đặt thời gian lọc thấp tới 0,05 ms, phục vụ bài toán cần bắt cạnh nhanh trong ứng dụng discrete, trong khi BA giữ trễ cố định (ví dụ 3,2 ms) để đơn giản hóa và đồng nhất hành vi.
Với DI HF, hai kênh đặc biệt (0/1) có thể dùng cho nhiệm vụ đếm xung đơn giản, thường tới hàng kHz trong phạm vi hướng dẫn nhà sản xuất/nhà phân phối, hữu ích cho đọc cảm biến tốc độ hoặc đếm sản phẩm nhẹ.

Ứng dụng điển hình

• Máy đóng gói/nhặt‑đặt tốc độ cao: DI 16x/32x 24VDC HF cho phép lọc ngắn và đếm xung trên kênh 0/1 để bắt nhịp/đồng bộ chuyển động ở tầng I/O.

• Tổ hợp điện áp đa dạng: DI 16x 24…125VUC HF phục vụ dây chuyền có cảm biến/ngõ ra rải rác ở mức điện áp DC/AC khác nhau, có tham số hóa chẩn đoán phù hợp.

• Ứng dụng phổ thông tối ưu chi phí: DI 16x 24VDC BA hoặc SRC BA cho trạm I/O cơ bản, wiring đơn giản và hành vi ổn định nhờ trễ cố định.

Bảng so sánh nhanh các mô‑đun SM 521

Hướng dẫn triển khai trong TIA Portal

• Khai báo mô‑đun: chọn đúng mã hàng và firmware, thêm vào rack S7‑1500 hoặc trạm ET 200MP; xác nhận nhóm tiềm năng và map địa chỉ I/O theo sơ đồ module.

• Tham số hóa HF/HS: đặt bộ lọc đầu vào 0,05…20 ms theo nhu cầu bắt cạnh/khử nhiễu; bật chẩn đoán/ngắt phần cứng theo kênh/nhóm để ghi sự kiện vào OB/报警.

• Chế độ đếm kênh 0/1 (HF): kích hoạt “counting” cho kênh 0/1, cấu hình nguồn xung và ngưỡng, đảm bảo lấy mẫu tín hiệu phù hợp chu kỳ công nghệ.

Tối ưu hiệu năng và độ tin cậy

Giữ thời gian lọc vừa đủ theo tốc độ tín hiệu thực tế để cân bằng độ nhiễu và độ trễ, tránh đặt 0,05 ms khi không cần nhằm giảm jitter và gánh nặng xử lý.
Bật chẩn đoán/ngắt đúng ngữ cảnh để giảm “noise” sự kiện trong CPU, ưu tiên báo lỗi nguồn nhóm/kênh quan trọng và sự kiện cạnh phục vụ logic an toàn/chất lượng.

Thông số cơ khí/điện tham khảo thực tế

Ví dụ DI 32x24VDC HF cho kích thước 35×147×129 mm, công suất tổn hao điển hình vài W, môi trường hoạt động 0…60 °C khi lắp ngang, phù hợp độ bền cơ khí IP20 trên tủ chuẩn.
Khoảng cách cáp vào tối đa có thể đạt 600…1000 m tùy loại cáp bọc/không bọc, yêu cầu tuân thủ tiêu chuẩn wiring công nghiệp và điều kiện EMC của dây chuyền.

Lựa chọn mô‑đun

• Đếm/bắt cạnh nhanh và chẩn đoán phong phú: dùng DI 16x/32x 24VDC HF để có lọc 0,05…20 ms, ngắt phần cứng và đếm kênh 0/1.

• 24…125 V UC đa dạng: chọn DI 16x 24…125VUC HF cho nhà máy có nhiều mức điện áp cảm biến khác nhau.

• Cấu hình cơ bản/chi phí tối ưu: DI 16x 24VDC BA hoặc SRC BA với trễ cố định, wiring nhanh và ít tham số.

Câu hỏi thường gặp

• Có thể dùng kênh nào để đếm xung trên SM 521 HF? Các kênh 0 và 1 có thể cấu hình chế độ đếm, phần còn lại hoạt động như đầu vào số tiêu chuẩn.

• Trễ đầu vào nhỏ nhất trên DI HF là bao nhiêu? Có thể đặt tối thiểu đến 0,05 ms tùy nhu cầu chống nhiễu và tốc độ bắt cạnh.

• DI BA có tham số hóa bộ lọc như HF không? DI BA hướng đến đơn giản với trễ cố định (ví dụ 3,2 ms trên SRC BA), không có tham số hóa sâu như HF.

• Khi nào nên chọn DI HS? Khi miền I/O nằm trong domain đẳng thời/IRT cần rút ngắn thời gian đáp ứng hơn nữa so với HF.

Khuyến nghị chọn mã theo hành trình kỹ thuật

• Xác định yêu cầu tốc độ/bắt cạnh và mức điện áp hiện trường, từ đó chọn HF cho tốc độ cao/chẩn đoán, BA cho cơ bản, HS cho thời gian thực khắt khe, và UC HF cho dải điện áp rộng.

• Kiểm tra topology, nguồn nhóm tiềm năng và phụ kiện front connector/potential jumper để tối ưu wiring và tính sẵn sàng bảo trì.