Контроллеры Siemens Simatic. Компоненты Siemens для автоматизации работы предприятия.

Программируемые контроллеры Siemens

Данный тип устройств востребован в самых различных областях – металлургии, машиностроении, химической и пищевой промышленности, логистике. Программируемые контроллеры Siemens представлены двумя основными сериями — LOGO! и Simatic. Каждая модель имеет следующие технические и эксплуатационные характеристики:

LOGO!

LOGO!Эта линейка периферийных устройств и контроллеров Siemens отличается небольшими размерами и универсальностью применения. ПЛК используются для изготовления устройств с автоматизированным управлением, которые предназначены для логического анализа данных. Модули взаимодействуют между собой с помощью встроенных в память команд. Контроллеры управляются посредством специализированного программного обеспечения (LOGO! Basic) или встроенной клавиатуры. Еще одним преимуществом ПЛК линейки LOGO! является невысокая стоимость, благодаря которой эта серия считается оптимальным решением для разработки новых систем или полномасштабного обновления уже существующих.

Siemens Simatic S7

Линейка Simatic S7-300 и Simatic S7-400. Предназначена для решения задач повышенной сложности. Контроллеры этой серии имеют возможность применения большого количества дополнительных модулей, изменяющих или расширяющих существующую функциональность системы. В устройствах предусмотрена регулировка мощности и система естественного охлаждения, позволяющие упростить эксплуатацию и повысить надежность. Имеется объемный список встроенных функций, решающих любые задачи по автоматизации. Управление устройством доступно через цифровой интерфейс.

Серия Siemens S7-1200 и Siemens S7-1500. Основанный на решениях предыдущих поколений устройств Siemens контроллер предназначен для автоматизации систем любого уровня сложности. Встроенная функциональность может быть расширена дополнительными модулями. Несмотря на высокую производительность и стабильность работы, стоимость контроллеров остается на доступном для широкого круга потребителей уровне. Контроллеры серий 1200/1500 поддерживают концепцию TIA (Totally Integrated Automation – Комплексная интегрированная автоматизация) и способны обмениваться данными по множеству каналов связи – Ethernet, Profinet, P2P, PROFIBUS, Modbus, AS-Interface, USS, ASCII.

Siemens SIMATIC HMI. Операторская панель, предназначенная для разработки и обслуживания микроконтроллеров Simatic посредством HMI (человеко-машинного интерфейса). Включает в себя такое ПО, как Simatic Protool, Simatic WinCC Flexible и Simatic WinCC. Операторские панели выполнены в 3-х вариантах для различных условий использования и технологических требований – key panels, basic panels, comfort panels и mobile panels.

Siemens S7-1500

Универсальный ПЛК нового поколения используется при создании АСУ циклическими процессами во всех отраслях промышленности. Достоинства семейства:

• компактная модульная конструкция;
• использование промышленных коммуникационных сетей любого типа;
• устойчивость к электромагнитным помехам;
• естественное охлаждение.

Среда программирования TIA Portal упрощает взаимодействие человека и машины при управлении высоко- и низковольтной аппаратурой, приводным оборудованием, устройствами коммуникации всех уровней.

В составе семейства имеются модификации:

• со стандартным центральным процессором;
• с компактным CPU;
• на базе F-CPU для систем управления противоаварийной защитой
• с процессором T-CPU для управления перемещением;
• SIPLUS extreme S7-1500 для сложных производственных условий.

Аппаратный состав программируемых контроллеров Siemens S7-1500 помимо модуля центрального процессора включает сигнальные модули ввода/вывода данных в аналоговом или цифровом виде, модули скоростного счета, позиционирования, формирования задающих импульсов, блоки коммутации, питания.

Программное обеспечение SIEMENS

Промышленное ПО представляет собой систему взаимосвязанных инструментов для программирования и эксплуатации автоматизированных систем Siemens. Эти компоненты включают в себя полный функционал, требуемый для всех этапов разработки и использования АСУ. Мы предлагаем следующие решения:

• TIA. Интегрированная среда разработки ПО для систем автоматизации Siemens, затрагивающая все уровни — от приводов и контроллеров до человеко-машинного интерфейса.
• WinCC. Система HMI, предназначенная для визуализации технологического процесса, настройки связи с микроконтроллерами, создания резервированных систем и расширений для них.
• Step 7. ПО для создания автоматизированных систем, основанных на программируемых логических контроллерах марки Simatic (S7-300/ 400, M7, C7).

Классификация линейки ПЛК LOGO

Нижний уровень линейки Siemens ПЛК представлены контроллерами с наименованием LOGO. Используются для реализации систем автоматизации простейшего формата. Способны стать полноценной заменой таким устройствам как таймеры, временные реле и т. п. Несмотря на простоту, у этих PLC включена возможность подключения различных дополнительных модулей.

Программируемые логические контроллеры Siemens LOGO представлены в линейке следующими типами:

• Logo Basic 0BA6 в конструктивном плане включает жидкокристаллический дисплей, который визуализирует любую информацию из пользовательской программы и осуществляет программирование основного модуля;
• Logo Pure 0BA6 является упрощенным вариантом, так как у устройства отсутствует дисплей;
• Logo Basic 0BA7 оснащены ЖК дисплеями с функциями, идентичными первому пункту из данного списка.

Центральные Siemens PLC могут идти с разным напряжением питания:

• +24 В;
• +12 +24 В;
• ~24 В;
• ~115~240 В.

Для расширения диапазонов по таким показателям как температура и влажность возможно использование модулей SIPLUS LOGO в контроллерах Сименс.

Важно отметить различия между моделями линейки по типам 0BA6 и 0BA7:

• выполняемые функциональные блоки в первом случае идут в количестве 200 штук, во втором — 400;
• для первого варианта используется последовательный порт Logo, а для второго применяется Ethernet;
• возможность увеличения модулей с целью расширения доступна только для 0BA7;
• помимо этого последняя модификация снабжена дополнительным набором пользовательских функций, увеличенным количеством флагов (дискретных и аналоговых).

Обратите внимание, что на сегодняшний день при рассмотрении двух данных типов ПЛК Сименс стоит сделать выбор в пользу второго, так как при пересчете затрат первый оказывается при имеющемся наборе функций просто невыгодным.

Блоки питания Siemens

Источники энергии обеспечивают бесперебойную работу промышленного оборудования. В линейку Siemens SITOP входят серии Smart, Compact, Modular и LOGO!Power. Все реализуемые нами блоки питания имеют сертификат соответствия ГОСТ Р и следующие эксплуатационные особенности:

• высокий КПД;
• точную стабилизацию и минимальные пульсации выдаваемого напряжения при неустойчивых входных показателях;
• разделение входных и выходных цепей с помощью гальванического элемента;
• работу в условиях естественного охлаждения.

Ниже представлено подробное описание моделей SITOP Siemens:

• LOGO!Power. Изготавливаемые в виде компактных логических модулей, устройства этой линейки могут принимать широкий диапазон входных напряжений переменного тока. Источники питания способны работать в условиях нестабильной нагрузки, выдавая напряжение от 5 до 24 вольт.
• Smart и Compact. Компактные источники питания, обладающие высокой перегрузочной способностью (до 150%). Они эффективно защищают оборудование от коротких замыканий, скачков напряжения и перегрузок в цепи.
• Modular. Блоки питания Siemens этой марки обладают модульной конструкцией. Они дополняются различными компонентами, которые обеспечивают возможность резервирования, буферизации, управления и анализа сетевых параметров. В базовую комплектацию входят стабилизированный источник питания с одно- , двух- или трехфазным входным напряжением переменного тока. Выдаваемое блоком выходное напряжение не превышает 24 вольт и имеет силу тока 5-40 ампер. Все блоки питания серии SITOP Modular выпускаются и реализуются в компактных металлических корпусах и имеют уровень защиты IP20. Монтируются устройства на профильные шины, соответствующие стандарту DIN.

Ограничения ПЛК Siemens Logo

На расширение системы приборов у Siemens PLC есть ограничение. Этот фактор объясняется тем, что общее число дискретных входов не способно превысить 24 единицы, а количество выходов — 16-ти единиц. В данном случае имеется в виду учет самого модуля ПЛК и набора с модулями расширения. Какими могут быть дополнительные варианты модулей:

• включающие входы и выходы дискретного типа: с транзисторным ключом и током до показания в 0,3 А или реле для коммутационных процессов с сигналами с током не более 10 А;
• аналоговые входы и выходы соответствуют диапазону напряжения в 0-10 В или токе в интервале 4-20 мА.

Но следует помнить, что оба варианта имеют ограничения. То есть такая система предполагает в плане количества не больше 8 входов и 2 выходов аналогового типа. Но возможно расширение за счет использования дополнительного центрального ЛПК, который снабжен отдельным портом Ethernet.

За счет него происходит расширение системы при помощи сетевого обмена со сторонними системами. Но и этот аспект будет сопровождаться ограничениями:

• число входных и выходных дискретных сигналов не будут превышать 64 единицы на каждый из наборов;
• число аналоговых входов не может быть выше 32 единиц, а выходов — 16.

Сами программы при этом выполняются исключительно одним программируемым логическим контроллером, выполняющим работу в режиме Master, а остальные, функционируя в режиме Slave, отвечают за взаимодействие основного режима Master с модулями расширения Slave.

Модульные станции ввода-вывода

SIMATIC ЕТ200SP – многофункциональная модульная станция с уровнем защиты IP20. Предназначена для систем распределенного ввода-вывода на базе сетей PROFINET IO и Profibus DP. Поддерживает скорость передачи информации до 100 Мбит/с (PROFINET) и до 12 Мбит/с (Profibus). За счет модульной архитектуры легко адаптируется и перенастраивается для эксплуатации в различных производственных целях. Поддерживает установку 64 модулей одновременно, причем их замена может выполняться «горячим» способом (без остановки системы). Siemens SIMATIC ET200SP совместима со стандартными профильными шинами DIN 35х15х7,5 и 35х15х15 миллиметров.

Наша компания разрабатывает, проектирует и внедряет автоматизированные системы, оказывает поддержку в эксплуатации и модернизации производственного оборудования. Заказать устройства или услуги наших специалистов Вы можете по телефону: +7(495) 64-220-64.

Мы являемся партнерами компании Siemens.
Руководство по SIMATIC ET200SP

Законченные решения в компактном исполнении: многофункциональные модули Logo!

Ярким примером такого подхода стало семейство программируемых реле Logo! (рисунок 1), производимых компанией Siemens. Собственно, слово «реле» в названии этих интеллектуальных устройств оставлено лишь в дань традиции, поскольку набор функциональных возможностей, заложенных в них изготовителем, не идет ни в какое сравнение с банальной коммутацией проводников, выполняемой обычными электромеханическими реле. Один такой модуль способен заменить собой целый блок релейно-коммутационной логики, что не только экономит место в шкафу управления, но и в значительной мере сокращает время ввода в эксплуатацию.

Рис. 1. Модули Logo! легко перенастраиваются в заданную блок-схему благодаря обширной библиотеке готовых функций

Идеология модулей LOGO! базируется на составлении разработчиком требуемой блок-схемы путем выбора из 8 основных и 29 дополнительных встроенных функций. К основным функциям (рисунок 2) относятся обычные операции логического сложения, вычитания, исключения и т.д., а дополнительные предоставляют такие возможности, как:

• генератор ШИМ-последо­вательности,
• годичный часовой выключатель,
• формирователь текстовых сообщений,
• пропорциональный регулятор,
• аналоговый усилитель,
• частотный детектор,
• реверсивный счетчик,
• реле времени,
• аналоговый триггер.

Рис. 2. Основные логические функции модулей включают в себя наиболее распространенные операции двоичной логики

В одной управляющей программе может быть задействовано до двухсот исполняемых функций, что определяет область применения этих приборов в различных системах контроля доступа, управления климатом, освещением, промышленным оборудованием и во многих других направлениях человеческой деятельности. Ниже в таблице 1 представлено параметрическое сравнение программируемых реле семейства LOGO!.

Таблица 1. Сравнительные параметры программируемых реле Logo!

Конструктивно модули Logo! выполнены в эргономичных, компактных пластиковых корпусах со степенью защиты IP20, предназначенных для установки на стандартные профильные шины DIN или на вертикальную плоскую поверхность. Цепи питания и датчики подключаются к клеммам в верхней части корпуса, а исполнительные устройства — снизу. Каждый блок может быть легко дополнен аналоговыми или коммуникационными модулями расширения, подключаемыми к нему с правой стороны. Подключение модуля расширения (рисунок 3) к внутренней шине логического модуля можно выполнить лишь в том случае, если его кодировочные штифты попадают в кодировочные пазы предшествующего модуля. Для объединения внутренней шины обоих модулей достаточно перевести ползунок на передней панели в рабочее положение.

Рис. 3. Модули расширения имеют уникальные комбинации кодировочных штифтов, что исключает неправильное подключение

Наиболее полно раскрыть внутренние ресурсы модулей помогает грамотно продуманный разработчиками процесс программирования, который может осуществляться тремя способами: с использованием встроенной клавиатуры и дисплея, установкой заранее запрограммированной карты памяти, а также — при помощи программного обеспечения LOGO! Soft Comfort.

Программирование сводится к подключению библиотек, требуемых в данный момент функций, установке соединений входа и выхода конкретной функции со входами и выходами логического модуля или других функций, настройка установочных параметров данной функции — время задержки включения или выключения, начальные значения и граничные пределы счетчиков, пороговые значения аналоговых величин и т.д. Наглядность этого процесса более всего напоминает любимую многими в детстве игру в кубики, с той лишь разницей, что вместо сказочных персонажей на гранях кубика нанесены фрагменты блок-схем (рисунок 4), из которых последовательно «собирается» законченное электронное устройство.

Рис. 4. Во время ручного программирования на экране модуля отображается только изменяемая в данный момент функция

Разумеется, ручной ввод программы в модуль имеет смысл только на этапе начального программирования и отладки. При наличии проверенной рабочей версии программы, процесс программирования осуществляется установкой в специальный паз энергонезависимого картриджа (рисунок 5) с исходным кодом. При включении питания программа автоматически копируется из съемного носителя в память логического модуля, после чего выполняется ее автоматический запуск. При извлечении картриджа с программой, защищенной от копирования, память соответствующего модуля будет очищена.

Рис. 5. Съемные картриджи памяти

Ну и, конечно, наиболее удобный и естественный способ программирования модулей LOGO! осуществляется при помощи LOGO! Soft Comfort — специально разработанной программы, предоставляющей широкие возможности по разработке, отладке и документированию программ этих логических модулей. Разработка может выполняться на языках LAD (Ladder Diagram) или FBD. Стилистика этих языков допускает использование символьных имен для переменных и функций, также поддерживается вставка необходимых комментариев. Немаловажно, что разработка, отладка и полное тестирование работы программы может осуществляться в автономном режиме без наличия реального модуля LOGO!, что позволяет начать работу над каким-либо проектом, не дожидаясь поступления заказанного оборудования.

В настоящее время логические модули LOGO! BA6 и LOGO! BA7, выпускаемые компанией Siemens, при грамотном дополнении необходимыми модулями расширения могут не только выполнять локальные задачи автоматического регулирования, но также использоваться в качестве полноценных, функционально законченных блоков управления.

Применение модульных логических контроллеров SIMATIC S7-300

ПЛК Siemens имеет модульную конструкцию, позволяющую увеличивать функционал системы при усложнении или модернизации технологического процесса, что позволяет постепенно наращивать производственную мощность, без больших затрат. Корпус устройств серии S7-300 охлаждается естественным образом, а также имеет высокую степень устойчивости к вибрациям и ударным воздействиям. Электроника контроллера способна выдержать различные электромагнитные помехи. Это позволяет ПЛК от фирмы Siemens успешно использоваться во многих инженерных системах производственного и гражданского назначения, например:

• Химическая и нефтехимическая промышленность;
• Энергетика и ЖКХ (насосные станции, пусковые котлы и т.п.);
• Автоматика гражданских зданий (автоматические двери, эскалаторы и т.п.);
• Станкостроение и машиностроение;
• Пищевая промышленность (упаковочные, разливные, экипировочные машины и т.п.);
• Производства электроники и электротехники.

И многое другое.

Контроллеры сименс принцип работы

Программируемый контроллер SIMATIC S7-300 имеет модульную конструкцию. Модули, из которых составляется требуемая конфигурация контроллера, могут быть центральными (располагаться по соседству с центральным процессором CPU) или распределенными. Конфигурация контроллера SIMATIC S7-300 установленного в стенде включает в себя:

— стойку, используемую для размещения и соединения модулей между собой;

— модуль ввода и вывода дискретных сигналов SIPLUS SM 323, который используется для преобразования входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы, а также для преобразования внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы;

— центральный процессор CPU 315-2PN/DP с встроенным интерфейсом ведущего DP-устройства, используемый для размещения и обработки программы пользователя. Процессор является активным узлом сети PROFIBUS, который циклически обменивается данными со своими ведомыми DP-устройствами.

Память CPU логически разделена на области. Программа пользователя располагается в загрузочной памяти и в рабочей памяти. Конструктивно загрузочная память является частью CPU или отдельным встраиваемым модулем памяти. Вводимая программа и конфигурация оборудования записываются в загрузочную память.

Рабочая память конструктивно является частью CPU и представляет собой RAM-память. В оперативной памяти содержатся исполняемые части программы пользователя: код программы и данные пользователя.

Принцип работы ПЛК заключается в обработке по прикладной программе пользователя данных с модулей входов (например, сигналов от подключенных датчиков) и последующей выдачей управляющих сигналов, посредством модулей выходов и модулей связи, обеспечивающих подключение исполнительных устройств (рис.2).

Рисунок 2 — Принцип работы контроллера

Из программатора программа пользователя целиком, включая данные конфигурации, пересылается в загрузочную память. Операционная система CPU копирует части программного кода и данных в рабочую память. Когда программа считывается программатором из CPU, блоки выбираются из загрузочной памяти с текущими значениями адресов данных из рабочей памяти.

Загрузочная память в CPU для S7-300 состоит из встроенной RAM-памяти, которая может целиком вмещать программу. Для защиты от сбоев питания используется модуль EPROM флэш-памяти в качестве носителя для данных и программ пользователя. Таким образом, обеспечивается сохранность данных без применения резервной батареи.

Программное обеспечение STEP 7

Программный пакет STEP 7 это программное обеспечение для создания проектов, обеспечивающих комплексное решение задачи автоматизации на основе программируемых логических контроллеров SIMATIC S7-300 фирмы Siemens. Промышленное программное обеспечение SIMATIC разработано с учетом требований международного стандарта DIN EN 6.1131-3, что облегчает изучение программного обеспечения.

Пакет STEP 7 включает разработку программных и аппаратных средств, в рамках одного проекта. На основе требований к программной и аппаратной частям выполняется создание и конфигурирование сетей, рабочих программ и блоков данных для решения конкретной задачи.

Программа SIMATIC S7 является структурированной программой, что означает, что данные и установки для системы автоматизации структурированы внутри проекта и представлены в виде объектов (блоков), обладающих определенными функциями, соответствующими их положению в сетевой и иерархической структуре системы. Различные классы приоритетов позволяют располагать в определенном порядке прерывания исполняемой программы пользователя.

STEP 7 работает с переменными различных типов, начиная с переменных двоичного типа(BOOL), численных форматов(INT или REAL) и заканчивая сложными типами, такими как массивы.

Для организации работы по конфигурированию, программированию и тестированию программной части системы автоматического управления процессами служит утилита SIMATIC Manager. Эта программа содержит все функции, необходимые для создания проекта. При необходимости SIMATIC Manager инициирует запуск других утилит в графическом виде (рис. 3). Единый интерфейс обеспечивает возможность единообразного выполнения всех этапов работ.

Рисунок 3 — Приложения запускаемые SIMATIC Manager

Программные средства применяются для:

— конфигурирования и параметрирования аппаратуры (HWConfig);

— конфигурирования сетей и соединений (NetPro, приложения задания PROFIBUS-адреса и установки интерфейса PC/PG);

— загрузки и тестирования пользовательской программы (утилита для наблюдения и изменения переменных, диагностические функции, LAD/FBD/STL редактор).

В процессе конфигурирования определяется состав оборудования в целом, разбиение оборудования на модули, способы подключения, используемые сети, выбираются настройки для используемых модулей. Система проверяет правильность использования и подключения отдельных компонент. Завершается конфигурирование загрузкой выбранной конфигурации в оборудование. Программирование контроллеров производится редактором программ, обеспечивающим написание программ на одном из трех наиболее распространенных языках:

— LAD — язык релейно-контактной логики;

— FBD — язык функциональных блочных диаграмм;

— STL — язык списка инструкций

Возможность наблюдения за текущим состоянием программы, доступное при использовании любого языка программирования, обеспечивает не только удобную отладку программного обеспечения, но и быстрый поиск неисправностей в подключаемом оборудовании, даже если оно не имеет средств диагностики.

Унификация промышленного программного обеспечения SIMATIC базируется на трех основных принципах:

— единое управление данными проекта, при котором символьные переменные, параметры конфигурирования и настройки хранятся в единой базе данных и доступны всем инструментальным средствам. Это позволяет экономить время и исключать возникновение ошибок из-за многократного ввода одних и тех же данных;

— согласованная система инструментальных средств: для каждой фазы выполнения проекта могут использоваться свои, наиболее удобные для выполнения этих задач, инструментальные средства;

— открытость для интеграции в офисную среду управления производством системной платформы промышленного ПО SIMATIC.

Высокую производительность промышленного программного обеспечения SIMATIC обеспечивают:

— проблемно-ориентированные инструментальные средства, обеспечивающие простоту решения широкого круга задач автоматизации;

— многократное использование секций программы. Написанные ранее секции программ могут сохраняться в виде библиотек и легко копироваться в новые проекты;

— параллельная разработка отдельных частей проекта несколькими проектировщиками;

— встроенные диагностические функции, существенно снижающие время отладки любой программы;

Принцип работы ПЛК SIMATIC S7-300

Принцип действия ПЛК Siemens заключается в циклическом считывании входных сигналов, по которым с помощью заданного программой алгоритма вычисляются состояния выходных (управляющих) сигналов. Одна такая последовательность действий называется циклом контроллера.

Программирование ПЛК Siemens упрощается за счет большого количества интегрированных функций, в совокупности с широким выбором различных типов модулей (сигнальных, коммуникационных и функциональных) систему очень просто адаптировать под решение конкретных задач.