Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo

Nová řada programovatelných automatů Simatic S7-1200

Nové programovatelné automaty řady Simatic S7-1200, ovládací panely Simatic HMI Ba­sic, integrované rozhraní Profinet a nové vývojové prostředí Simatic Step 7 Basic před­stavují dokonale sladěný soubor prostředků umožňující snadno vyřešit široké spektrum menších automatizačních úloh.
 
Nový programovatelný automat (PLC) Simatic S7-1200 z produkce společnosti Sie­mens se vyznačuje univerzální a pružnou strukturou, velkou výkonností a mimořádně kompaktním provedením. V novém vývojo­vém prostředí Simatic Step 7 Basic lze pro­gramovat jak automat samotný, tak i ovládací panely řady Simatic HMI Basic. Řídicí sys­témy založené na těchto přístrojích lze tudíž snadno a rychle naprogramovat, zapojit do sítě a uvést do provozu. Nové PLC, ovládací panely řady HMI Basic a nové programovací prostředí Step 7 Basic tvoří dohromady celek, který nastavuje nový standard při řešení sou­časných automatizačních úloh.
 

Přehled hardwaru

 
Programovatelný automat Simatic S7-1200 je nová modulární řídicí jednotka určená k řešení menších automatizačních úloh. Splňuje požadavky na malé rozměry a níz­kou cenu zařízení a je společně s PLC řady Simatic S7-200 součástí skupiny tzv. mik­rosystémů. Při vývoji softwaru pro S7-1200 byl kladen zvláštní důraz na bezproblémovou integraci a dokonalou vzájemnou součinnost automatu, systému operátorského rozhraní a společného prostředí pro tvorbu jejich apli­kačních programů (obr. 1).
 
Konstrukčně je nový automat vyroben tak, aby byl provozně snadno přizpůsobitel­ný a rozšiřitelný podle požadavků nejrůzněj­ších automatizačních úloh.
 
K dispozici jsou tři typy základních jednotek, a to CPU 1211C, CPU 1212C a CPU 1214C, s odlišnými počty vestavěných I/O, velikostí paměti a možnostmi rozšíře­ní. Všechny typy CPU existují ve třech ver­zích, lišících se napájecím napětím (24 V DC nebo 230 V AC) a typem výstupů (tranzis­tor nebo relé). V porovnání s řadou S7-200 je novinkou varianta s napájením 24 V DC a reléovými výstupy. Základní jednotky mají bez výjimky vestavěné dva analogové vstu­py, umožňující přímo zpracovávat analogo­vé signály, aniž je nutné použít přídavné sig­nálové moduly.
 
Počet I/O lze zvětšit nejenom připojením signálových modulů z pravé strany CPU. Jako novinka jsou k dispozici také tzv. signálové desky (signal boards), které se jednoduše zepředu nasadí na CPU a poskytují rozhraní buď pro digitální I/O, nebo pro jeden analo­gový výstup (obr. 2). Digitální I/O na signá­lových deskách je možné též využít jako vy­sokorychlostní vstupy či výstupy do frekven­ce až 200 kHz. Při úlohách s několika málo signály I/O dovoluje toto uspořádání vytvořit skutečně kompaktní řídicí systém.
 

Koncepce paměti a programování S7-1200

 
Koncepce paměti a programování auto­matů řady S7-1200 jsou odlišné v porovnání s řadou S7-200, ale velmi podobné koncepci použité u vyšších PLC Simatic, tj. řad S7-300 a S7-400. Auto­mat obsahuje integrovanou na­hrávací paměť (load memory), která je energeticky nezávis­lá a využívá se např. k ulože­ní programu. Velikost této pa­měti závisí na typu CPU a lze ji zvětšit pomocí speciální kar­ty MMC.
 
Další pamětí obsaženou v CPU je tzv. pracovní paměť (work memory), určená k uklá­dání určitých částí programu během jeho vykonávání. Data uložená v pracovní paměti jsou při výpadku napájení ztracena.
 
K uložení dat při výpad­ku napájení je určena zvláštní paměť o velikosti 2 048 bajtů, v níž lze uložit jednotlivé bity (M) nebo data z datových blo­ků (DB).
 
Struktura programu pro au­tomat S7-1200, která je totož­ná se strukturou programu pro automaty řad S7-300 a S7-400, se vyznačuje přehledným a logickým členěním progra­mu. Program je rozdělen do organizačních bloků (OB), v nichž se specifikuje struk­tura programu, funkcí (FC) a funkčních bloků (FB) ob­sahujících kód specifické části programu. Data jsou uložena v datových blocích (DB).
 

Možnosti komunikace

 
Komunikační schopnosti programovatel­ných automatů Simatic S7-1200 jsou v soula­du se současným trendem v automatizaci, kte­rým je využívání protokolu Profinet. Základ­ní jednotky mají vestavěné rozhraní Profinet, umožňující automatu komunikovat v první fázi s programovacím nástrojem Step 7 Basic,okolními PLC a ovládacími panely HMI (obr. 3). Díky použitému rozhraní Profinet odpadá dříve nutný speciální kabel PC/PPI pro programování, což znamená úsporu po­řizovacích nákladů.
 
Při potřebě běžné sériové komunikační linky lze k CPU přidat až tři komunikační moduly s rozhraním RS-232 nebo RS-485. Moduly se k CPU připojují z levé strany a umožňují realizovat uživatelem určené spojení z bodu do bodu (point to point), např. s tiskárnami, čtečkami RFID, mode­my GSM atd.
 
Na stránkách www.siemens.cz/micro je k dispozici knihovna podporující GPRS mo­dem Sinaut MD 720-3, při jehož použití lze velmi jednoduše přijímat i odesílat zprávy SMS nebo přenášet data na server OPC či do jiného PLC.
Software Step 7 Basic obsahuje knihov­ny pro realizaci spojení při použití protokolu Modbus RTU (master/slave) a protokolu pro komunikaci s měniči USS.
 
Ke spojení několika automatů nebo ovlá­dacích panelů do sítě je k dispozici rozšiřo­vací modul CSM 1277, což je jednoduchý neřízený přepínač pro síť Ethernet/Profinet se čtyřmi porty.
 

Integrované funkce

 
Realizaci náročných úloh při řízení tech­nologických zařízení usnadňují funkce čítá­ní, měření, zpětnovazebního řízení (regulace) a řízení polohy a pohybu, jež jsou v automa­tu vestavěny jako standardní součást jeho zá­kladního vybavení.
 
Na rozdíl od PLC řady S7-200 umož­ňují všechny CPU řady S-1200 na vysoko­rychlostních I/O čítat, popř. generovat signál o frekvenci až 100 kHz. Při použití signálo­vých desek lze generovat i signál o frekven­ci až 200 kHz.
 

Software Step 7 Basic

 
Nový nástroj Simatic Step 7 Basic před­stavuje integrované softwarové prostředí pro tvorbu uživatelských programů pro PLC řady S7-1200 a operátorské panely řady HMI Basic.Verze Simatic Step 7 Basic V10.5 s integrova­ným softwarem WinCC Basic podporuje uži­vatele nabídkou aplikačně orientovaných a in­tuitivně ovladatelných editorů, které při vyso­kém uživatelském komfortu dovolují rychle vytvářet přehledné aplikační programy. Vý­vojové prostředí umožňuje zobrazit jednotlivé části programu v samostatných oknech a podporuje současnou práci na dvou monito­rech. Hlavní přínos softwaru spočívá v integ­raci tvorby programu pro PLC a panel operá­tora (HMI) do jednoho společného prostředí. Programátor již nemusí specifikovat proměnné zvlášť pro PLC a pro HMI, nýbrž může pro­měnnou z programu pro PLC jednoduše pře­nést rovnou do programu pro HMI.
 

HMI

 
Panely řady Simatic HMI Basic jsou ob­dobou textových panelů TD100C až TD400C u řady Simatic S7-200. Jde o levné panely s krytím IP65, s dotykovým displejem a s ve­stavěným rozhraním Profinet. Jsou k dispozi­ci s grafickým displejem s úhlopříčkou délky od 4" do 15" a uživatelům nabízejí dotykové ovládání a dotykové funkční klávesy. Co se týče funkcí tvorby zpráv a grafických zobra­zení průběhů veličin a správy receptur, jsou funkční schopnosti všech panelů řady HMI Basic shodné.
 

Závěr

 
Programovatelný automat Simatic S7-1200 je víceúčelová řídicí jednotka vhodná jak k efektivní automatizaci menších strojů a do­pravníkových systémů, tak k použití jako distribuovaná komponenta v rozsáhlejších automatizačních systémech. Přináší něko­lik průlomových vlastností, jako je sloučení programovacího softwaru pro PLC a HMI, integrované rozhraní Profinet atd. Přínosy této techniky novému uživateli jsou nasna­dě. Programování je v porovnání s předcho­zími softwarovými nástroji značně rychlejší a není nutné instalovat různé vývojové nástro­je pro PLC a HMI. Náklady spoří i analogo­vé vstupy vestavěné ve všech verzích CPU, stejné možnosti, co se týče vysokorychlost­ních I/O, a mnohem jemnější modularita sys­tému v porovnání s dosavadními PLC S7-200. Nezanedbatelným prvkem je také využití koncepce hardwaru a programování systé­mu s koncepcí použitou u vyšších řad PLC, tj. řad Simatic S7-300 a S7-400.
 
Noví i dosavadní zákazníci mohou využít podporu dostupnou na stránkách www.siemens.cz/micro, kde naleznou veš­keré materiály týkající se systému Simatic S7-1200, jako jsou např. uživatelské příruč­ky, ceník ve formátu PDF, široké spektrum vzorových příkladů a rovněž informace o ce­nově výhodných sadách pro nové uživatele.
Bc. Ondřej Rakušan, Siemens, s. r. o.
 
Obr. 1. PLC Simatic S7-1200, operátorské pa­nely Simatic HMI a software Step 7 Basic spolu tvoří dokonale sladěný automatizační nástroj
Obr. 2. Signální deska (Signal board)
Obr. 3. Port Profinet vestavěný v základní jednotce řady S7-1200
Obr. 4. Operátorský panel řady Simatic HMI Basic