Микроконтроллеры SIMATIC S7-1200 – совершенно новый уровень интеграции

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.

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.

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. 

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.

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.

Е.В. Гуляев, технический консультант,

ООО «Сименс», сектор индустрии, 

департамент «Промышленная автоматизация», г. Москва,

тел.: (495) 223-3728,

e-mail: evgeny.gulyaev@siemens.com