STEROWNIKI PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200

SIMATIC S7-1200 jest nowym modułowym sterownikiem przemysłowym, przeznaczonym do małych i średnich aplikacji. Główny nacisk przy projektowaniu tego systemu został położony na to, aby komunikacja paneli operatorskich SIMATIC HMI oraz sterowników SIMATIC S7-1200 była możliwie jak najwydajniejsza, zarówno pod względem wydajności przesyłania danych, jak również łatwości i intuicyjności projektowania aplikacji. Szczególnie jest to widoczne przy zarządzaniu zmiennymi w projekcie aplikacji. System umożliwia jednokrotną deklarację zmiennych, zarówno dla części wizualizacyjnej projektu, jak i części sterownikowej. Pozwala też na swobodne przenoszenie zmiennych pomiędzy projektowanymi urządzeniami - wszystko w ramach jednej bazy danych projektowych. Dzięki temu można uniknąć wielu błędów w aplikacjach.

Charakterystyka sterowników S7-1200
- Modułowa konstrukcja: po lewej stronie CPU znajdują się moduły komunikacyjne CP, po prawej moduły rozszerzeń wejść/wyjść binarnych i analogowych SM. Na CPU dostępne złącze do instalacji modułu płytki sygnałowej w dwóch wykonaniach jako wejścia/wyjścia binarne oraz jako wyjście analogowe
- Maksymalna konfiguracja: 3 moduły komunikacyjne, 8 modułów rozszerzeń sygnałowych, 1 płytka sygnałowa
- Zintegrowany interfejs PROFINET/ETHERNET
- Maksymalna liczba wejść/wyjść binarnych: 284
- Wszystkie wejścia typu P – aktywny stan „1” (sink) oraz M – aktywny stan „0” (source)
- Maksymalna liczba wejść/wyjść analogowych: 51
- Zintegrowane 2 wejścia analogowe 0-10V DC
- Możliwość budowy zdecentralizowanych struktur sterowania na bazie sieci PROFINET/ETHERNET, MODBUS RTU, USS
- Brak ruchomych części mechanicznych (wentylatora)
- Zintegrowana komunikacja z panelami HMI Basic Panel Industrial Ethernet
- Wersja „SIPLUS” o rozszerzonym zakresie temperatur od -25°C do +70°C
- Zintegrowane funkcje technologiczne szybkich liczników, regulacji PID, wyjścia PWM/PTO (100kHz) oraz kontrola ruchu Morion Control PLCopen
- Zintegrowany zegar czasu rzeczywistego
- Możliwość zmiany oprogramowania wewnętrznego (firmware)
- Obsługa, diagnostyka, modyfikacja oprogramowania poprzez zintegrowany port ETHERNET
- Wysuwalne listwy przyłączeniowe dla kabli sygnałowych dla wszystkich modułów.

Konstrukcja mechaniczna
Dla rodziny sterowników SIMATIC S7-1200 dostępne jest bogate spektrum jednostek centralnych CPU, które można dobierać ze względu na rodzaj napięcia zasilającego (AC lub DC) bądź też ze względu na rodzaj wyjść zintegrowanych w sterowniku (wyjścia przekaźnikowe lub tranzystorowe). Z punktu widzenia wydajności i możliwości rozszerzeń są dostępne trzy jednostki centralne CPU, każda w trzech odmianach wyposażenia sprzętowego. Różnią się miedzy sobą pojemnością pamięci, liczbą wejść/wyjść, liczbą możliwych do podłączenia modułów rozszerzeń.
Do sterownika SIMATIC S7-1200 CPU 1214C można podłączyć maks. 8 modułów rozszerzeń, jedna płytkę sygnałową instalowaną bezpośrednio na CPU oraz 3 moduły komunikacyjne. Każda jednostka centralna CPU sterownika SIMATIC S7-1200 ma zintegrowane 2 wejścia analogowe o zakresie 0-10V DC. Sterowniki wyposażono w funkcje technologiczne zliczania, pomiarów, regulacji oraz ruchu Motion Control, które są zintegrowane sprzętowo w sterowniku. Sterownik SIMATIC S7-1200 jest wyposażony w złącze komunikacyjne PROFINET/ETHERNET, które wspiera liczne protokoły: TCP/IP, ISO on TCP oraz S7.
Złącze komunikacyjne może służyć do programowania sterownika, komunikacji między sterownikami oraz do komunikacji z panelami SIMATIC HMI Basic Panel. Wszystkie moduły niezależnie od ilości kanałów mają te same wymiary i ich szerokość wynosi 45 mm, co pozwala na wygodny montaż w miejscach o małej przestrzeni zabudowy.

Funkcjonalność
Dla rozwiązań komunikacyjnych typu punkt-punkt aktualnie dostępne są dwa moduły komunikacyjne: z portem RS-485 lub RS-232, montowane po lewej stronie jednostki centralnej. Pozwalają one na tworzenie własnych protokołów komunikacyjnych w trybie swobodnego portu (FREEPORT), skorzystanie z protokołu ASCII, zastosowanie protokołów MODBUS RTU lub USS do komunikacji z falownikami SINAMICS lub MICROMASTER. Dzięki temu sterownik może obsługiwać czytniki kodów paskowych, drukarki, komunikować się z komputerami PC, modemami analogowymi i GSM czy też napędami. Dzięki zintegrowanym z oprogramowaniem STEP7 Basic bibliotekom PLCopen, możliwe jest sterowanie silnikami krokowymi lub serwonapędami. W tym celu wykorzystywane są dostępne na sterowniku wyjścia impulsowe PTO (regulacja częstotliwości przy zadanej długości impulsu) do 100 kHz. Za pomocą kreatora programowego tworzy się zadane profile prędkości z charakterystyką przejazdu, a w przypadku wykorzystania sterowania silnikami krokowymi, deklarowane są również punkty referencyjne przejazdu. Nie jest potrzebna szczególnie głęboka znajomość techniki napędowej, aby zrealizować sterowanie silnikami krokowymi czy też napędami serwo. Sterownik SIMATIC S7-1200 pozwala na wykorzystanie jednocześnie do 16 regulatorów PID. Dla procesów pomiaru temperatury można wyskalować regulator w °C lub w przypadku regulacji ciśnienia – w barach. Można również samodzielnie dobrać jednostkę skalującą regulatora.

Komunikacja
Sterownik SIMATIC S7-1200 posiada bogate możliwości komunikacyjne:
- PROFINET/ETHERNET przemysłowy – (IEE 802-3 oraz 802u) z obsługą protokołów: TCP/IP, ISO na TCP (RFC 1006), S7
- MODBUS RTU master/slave
- USS – komunikacja z falownikami MICROMASTER/SINAMICS
- Tryb swobodny portu ASCII oraz inne protokoły definiowane przez użytkownika

Programowanie
Nowe oprogramowanie inżynierskie SIMATIC STEP7 Basic pozwala na programowanie sterowników SIMATIC S7-1200 oraz paneli operatorskich SIMATIC HMI Basic Panel. Struktura okien programu została tak podzielona, aby optymalnie wykorzystać przestrzeń na tworzenie programu użytkownika. Po lewej stronie okna, gdzie tworzony jest właściwy program, znajduje się struktura projektu aplikacji, w której w formie drzewa umieszczone są projekty HMI oraz PLC, a także dodatkowe funkcje szybkiego przełączenia na okno deklaracji połączeń sieciowych, przejścia do trybu bezpośredniego połączenia ze sterownikiem „online”, dostęp do karty pamięci dodatkowej lub możliwość wprowadzenia nowego urządzenia do projektu. Po prawej stronie okna programu użytkownika znajduje się biblioteka funkcji dostępnych w programie wraz z zakładkami umożliwiającymi uzyskanie szczegółowych informacji na temat działania każdej z funkcji. Taka struktura pozwala na szybki i swobodny dostęp do wszystkich istotnych części projektu w danej chwili.

W części deklaracji sieci widoczna jest cała struktura połączeń komunikacyjnych pomiędzy urządzeniami z zadeklarowanymi połączeniami (connections). Oprogramowanie STEP7 Basic zintegrowane jest na platformie TIA Portal, która wspiera nową funkcjonalność między aplikacjami. Dzięki temu zmienne pomiędzy projektami HMI i PLC można w sposób dowolny przemieszczać wraz z przypisanymi do nich właściwościami. Można tworzyć własne biblioteki, a w nich umieszczać dowolne elementy i obiekty projektu, zarówno zmienne projektowe, jak również najczęściej wykorzystywane funkcje programu czy też grafiki obiektów. Dodatkowo w sposób graficzny można przeciągać zmienne oraz symbole pomiędzy edytorami projektu, albo wkładać zmienne przeciągając je myszą na wcześniej umieszczone obiekty w projekcie.
Edytory wspierają obsługę zmiennych symbolicznych, więc zmiana nazwy symbolicznej w jednym miejscu projektu pociąga za sobą zmianę we wszystkich innych miejscach, gdzie taka zmienna została umieszczona. Edytory są wyposażone w szereg innych ciekawych rozwiązań usprawniających tworzenie aplikacji. Elementy biblioteczne projektu, takie jak bloki, zmienne, alarmy, ekrany HMI, bloki programowe, kompletne stacje HMI lub PLC są archiwizowane w formie bibliotek. Te elementy biblioteczne, jak również całe biblioteki pozwalają na przemieszczanie w ramach tego samego projektu, a jednocześnie można kopiować je do innych projektów. Pozwala to znacząco zaoszczędzić czas na tworzenie aplikacji, a także stworzyć swoją własną bibliotekę projektową, którą potem można wykorzystywać przy tworzeniu i uruchamianiu własnych nowych projektów automatyki.

Strukturę bibliotek wykorzystują też kreatory programowe zwane wizardami, których zadaniem jest przedstawienie w sposób graficzny bardziej skomplikowanych zagadnień, takich jak parametryzacja i projektowanie regulatorów PID, deklaracja profili prędkości i kształtowania ruchu biblioteki Motion Control. Sprawdzona koncepcja bloków organizacyjnych OB, funkcji FC oraz bloków funkcyjnych FB i bloków danych DB z systemów SIMATIC S7-300/S7-400 została przeniesiona na platformę SIMATIC S7-1200. Nowe edytory programowe oraz szereg udoskonaleń związanych z koncepcją TIA Portal zaowocowały stworzeniem niezwykle wydajnego systemu automatyki.