SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Микроконтроллеры SIMATIC S7-1200 – совершенно новый уровень интеграции

Рассматриваются новая серия микроконтроллеров SIMATIC S7-1200, разработанных компанией SIEMENS, их особенности и преимущества, а также инновационное ПО STEP7 Basic, используемое для их параметрирования и программирования.

ООО «Сименс», сектор индустрии, 
департамент «Промышленная автоматизация»

Siemens.gif


Специалисты в области промышленной автоматизации, а также разработчики систем автоматизированного управления зачастую сталкиваются с проблемой оптимального подбора необходимого оборудования. Выбор может определяться сложностью проектируемой системы, необходимым функционалом, расширяемостью и гибкостью. Важным фактором помимо самого оборудования является функциональность и удобство программной среды разработки. Обычно предлагается использовать отдельные программные пакеты для программирования контроллеров, средств операторского интерфейса и сетевого обмена данными. Этап объединения проектов всех компонентов системы для совместной их работы является достаточно трудоемким. При дальнейшей отладке системы внесение изменений в проект одного устройства может повлечь за собой необходимость изменения программы всех других, работающих совместно. На такие изменения обычно уходит достаточно много времени, а в процессе изменений легко допустить ошибки. Одной из таких комплексных задач является автоматизация инженерных и вспомогательных систем здания. Инфраструктура современного здания становится сложнее с каждым днем, и проектировщики все чаще вынуждены искать новые энерго- и ресурсосберегающие решения. Учитывая, все вышеперечисленные задачи и проблемы, специалисты департамента «Промышленная автоматизация» концерна Siemens разработали новую серию микроконтроллеров SIMATIC S7-1200. Применение контроллеров SIMATIC S7-1200 позволяет не только автоматизировать управление климатом, освещением, водоснабжением и др. как отдельными системами, но и организовать централизованный сбор данных, сигналов о неисправностях, осуществлять удаленное управление, тем самым повысить их надежность и существенно оптимизировать энергопотребление. Благодаря инновационным технологиям новый контроллер обладает большими функциональными возможностями, высокой производительностью и компактностью. Совершенно новый подход был применен и при создании программного пакета SIMATIC STEP 7 Basic, который является мощной средой разработки для систем автоматизации на основе S7-1200. Данное ПО позволяет создавать конфигурации как для микроконтроллеров, так и для панелей серии Basic Line. Такая интеграция значительно упрощает и ускоряет процесс программирования устройств, конфигурирования сетей, ввод в эксплуатацию и диагностику всей системы.

pic1.jpg

Рис. 1. Встроенный коммуникационный порт с интерфейсом Ethernet

Таким образом, новый контроллер SIMATIC S7-1200, панели серии Basic Line, а также новая среда разработки представляют собой комплексное решение как для простых, так и для сложных задач уровня малой автоматизации (Micro Automation). 

SIMATIC S7-1200 – новый модульный контроллер, который имеет современный дизайн, высокую производительность, широкий набор возможностей и предназначен для решения задач с числом дискретных входов/выходов до 284 ед. и аналоговых – до 51 ед. Максимальная конфигурация по числу входов/выходов возможна при подключении дополнительных модулей расширения. В зависимости от модели центрального процессора (CPU) таких модулей можно использовать до 8 ед. Самая младшая модель CPU 1221 не поддерживает подключение модулей входов/выходов. Одной из самых важных особенностей нового контроллера является встроенный коммуникационный порт с интерфейсом Ethernet (рис. 1). Этот интерфейс, получивший широкое применение в системах промышленной автоматизации, дает несомненное преимущество при организации связи как между контроллерами данной серии, так и при подключении других устройств, которые также имеют данный вид коммуникаций. Для повышения функциональности и более тесной интеграции S7-1200 с другими сериями контроллеров SIMATIC разработчиками планируется добавить поддержку протокола PROFINET для данного коммуникационного интерфейса. Помимо того, существует возможность использования дополнительных коммуникационных модулей с интерфейсами RS-485/232 для коммуникаций «точка-к-точке» и поддержки различных протоколов, таких, как MODBUS и USS. Следующей отличительной чертой контроллеров SIMATIC S7‑1200 можно назвать наличие двух встроенных в каждую модель CPU аналоговых входов. А если к этому добавить еще использование специальной платы Signal Board (рис. 2), которая монтируется непосредственно на переднюю панель контроллера и может содержать либо дополнительные дискретные входы/выходы, либо аналоговый выход, то данную компактную и недорогую конфигурацию можно использовать для простых задач аналогового регулирования. При этом нет необходимости задействовать дополнительные модули, весь функционал уже встроен в CPU. В таблице приведены характеристики доступных на данный момент моделей S7-1200.

pic2.jpg

Рис. 2. Сменная специальная плата Signal Board для монтажа
на переднюю панель контроллера

Наличие всего трех моделей на данном этапе не означает, что на этом разработка новой серии контроллеров будет остановлена. В будущем планируется появление более мощных версий CPU с дополнительными возможностями. Из приведенных в таблице характеристик следует отметить достаточно большой объем памяти для контроллеров данного класса, наличие встроенных скоростных входов и импульсных выходов. 

Организация памяти S7-1200 позволяет использовать широкий набор программных блоков различного назначения. Помимо стандартных блоков обработки команд, имеются специальные технологические блоки. Одной из встроенных технологических функций является точное управление приводами с поддержкой стандарта PLCopen и возможностью быстрой настройки и диагностики с помощью инструмента Drive Control Panel. Другой встроенной функцией является ПИД-регулирование с поддержкой работы 16 контуров одновременно и удобной панелью автонастройки.

Для начала работы с S7-1200 достаточно иметь стандартную сетевую карту на ПК и ПО STEP7 Basic. Новая среда разработки SIMATIC STEP7 Basic (рис. 3) является по-настоящему инновационной. Построенная на совершенно новой платформе, она объединяет все необходимое для конфигурирования, программирования и диагностики не только контроллера, но и серии панелей оператора Basic Line. Интеграция разработки проекта для всех компонентов системы в одном программном пакете позволяет значительно повысить удобство и эффективность работы по параметрированию и программированию. C помощью встроенных конфигураторов можно легко создать и изменить любую часть проекта, проверить правильность работы программы и осуществить диагностику в режиме on-line. 

Таблица 1

tabl1_small.jpg

В программном пакете существуют как стандартные инструкции для создания алгоритмов уп­равления, так и специальные блоки коммуникаций, управления перемещением и ПИД-регулирования. В стандартный набор пользовательских библиотек уже включены блоки для организации обмена данными по протоколам MODBUS и USS. Также существует возможность создания собственных биб­лиотек для упрощения многократного использования сходных по функциональности частей проекта и обмена ими между различными разработчиками.

pic3.jpg

Рис. 3. Новая среда разработки SIMATIC STEP7 Basic

При создании проекта для панели оператора могут использоваться переменные, уже заданные в проекте контроллера, путем простого перенесения их мышью, при этом тэги создаются автоматически. Правильность выполнения проекта панели можно проверить с помощью встроенной функции симуляции.

Комплексный подход к парамет­рированию и программированию систем автоматизации на основе серии контроллеров SIMATIC S7‑1200 позволяет сделать разработку проекта эффективной, упростить дальнейшую отладку и диагностику неисправностей. Контроллер SIMATIC S7-1200 универсален и имеет широкий диапазон применения от управления производственными станками и линиями до автоматизации зданий.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(24)_2009

Е.В. Гуляев, технический консультант,
ООО «Сименс», сектор индустрии, 
департамент «Промышленная автоматизация», г. Москва,
тел.: (495) 223-3728,
e-mail: evgeny.gulyaev@siemens.com