Ethernet a komunikace s PLC Simatic S7-200

Ethernet a komunikace s PLC Simatic S7-200

V předchozích letech byl Ethernet v automatizaci záležitostí pouze vyšších řídicích systémů. Nyní však Siemens představuje novinku – komunikační procesor CP 243-1 pro připojení malého řídicího systému Simatic S7-200 k síti Ethernet. Jde o první zařízení, které umožňuje připojit malé programovatelné automaty k Ethernetu. Zdaleka to však není jen Ethernet, co je možné pro komunikaci se systémem Simatic S7-200 použít.

Vlastnosti PLC Simatic S7-200

Simatic S7-200 je řada malých programovatelných automatů (mikro-PLC) od firmy Siemens, určených k řízení jednodušších automatizačních aplikací. Uživatelský program může obsahovat Booleovu logiku, čítače, časovače, složité matematické operace s celými i reálnými čísly, až osm smyček PID regulátorů a má rozsáhlé možnosti pro komunikaci s jinými zařízeními. Kompaktní design, flexibilní konfigurace a výkonný instrukční soubor jsou důvody, proč je PLC S7-200 výborným řešením pro řízení široké škály aplikací v automatizaci. Pohled na automat S7-200 s připojeným komunikačním modulem je na obr. 1.

S7-200 splňuje všechny předpoklady pro moderní komunikaci. Disponuje nejpoužívanějšími rozhraními a přenosovými protokoly. V následujících odstavcích je nejen přehled dnes nejpoužívanějších komunikačních protokolů, ale také jednoduchý návod, jak danou komunikaci pomocí automatu Simatic S7-200 realizovat. Detailněji se zaměříme na zbrusu nový rozšiřovací modul CP243-1, který umožňuje připojit S7-200 k Ethernetu.

Ethernet

Ethernet není nutné nikterak blíže představovat. Každý jej zná alespoň z pohledu uživatele PC. V průmyslu se doposud Ethernet používal pouze pro vyšší úrovně řízení, pro operátorské stanice atd. Použití Ethernetu v průmyslu se ale nyní rozrůstá i na nejnižší úrovně řízení. Firma Siemens totiž představuje komunikační procesor CP 243-1 pro připojení malého řídicího systému S7-200 k síti Ethernet.

Zařízení podporuje komunikaci na rychlostech 100 Mb/s nebo 10 Mb/s při plném nebo polovičním duplexu. Procesor dokáže komunikovat s jakýmkoliv systémem připojeným na Ethernet. Může to být jiný řídicí systém (Simatic S7-200, S7-300, S7-400) nebo např. vizualizační systém WinCC. S PC je možné komunikovat prostřednictvím serveru S7-OPC Server.

Velkou předností komunikačního procesoru CP243-1 je mj. možnost dálkové konfigurace, programování a diagnostiky systému S7-200. Pomocí CP243-1 je totiž možné k S7-200 připojit přes Ethernet programovací prostředí STEP 7 – Micro/WIN. Uživatel tak může upravovat uživatelský program nebo třeba sledovat stav automatu, který může být i stovky kilometrů vzdálený.

Konfigurace automatu S7-200 je velice jednoduchá. STEP 7 – Micro/WIN 3.2.2 obsahuje průvodce pro konfiguraci Ethernetu. Stačí zadat IP adresu modulu CP243-1, IP adresu druhého komunikačního partnera a datové oblasti, které chce uživatel přenášet. Průvodce sám vytvoří podprogramy, které se starají o komunikaci. Přehled použití komunikačního procesoru CP 243-1 je na obr. 2.

Dalším krokem vpřed je podpora internetových služeb. V modulu CP 243-1 IT je k dispozici kromě výše popsané ethernetové komunikace navíc e-mailový klient, webový server a server FTP. PLC tak může posílat obsluze nebo dispečerovi e-mailové zprávy nebo může celému světu poskytovat internetové stránky.

Profibus-DP

Profibus-DP je jedna z nejrozšířenějších sběrnic používaná na vyšších úrovních řízení. Siemens ji podporuje již řadu let. Komunikační protokol Profibus-DP je definován evropskou normou EN 50170.

Automat Simatic S7-200 je možné pro připojení na Profibus-DP vybavit rozšiřovacím modulem EM277. Po připojení na sběrnici se automat chová jako kterákoliv jiná řízená stanice (slave). Jediné, co je nutné provést, je nastavit na přepínači modulu jeho síťovou adresu a zadat oblasti v paměti S7-200, které mají být přenášeny do řídicí jednotky (master). Smyslem celého procesu je cyklicky aktualizovat hodnoty v řídicí i řízené jednotce. Řídicí jednotka a S7-200 potom komunikují zcela autonomně, bez jakéhokoliv vlivu na uživatelský program v automatu.

AS-Interface

Název sběrnice AS-Interface vznikl z anglického Actuator-Sensor-Interface. Jak již název napovídá, jde o sběrnici nejnižší úrovně, která se používá pro předávání dat snímačům a akčním členům. Tuto sběrnici definují normy EN 50295 a IEC 62026-2. Použitím AS-Interface získá uživatel flexibilitu, robustnost a velkou spolehlivost.

Jasným řešením pro AS-Interface je v případě automatů Simatic S7-200 rozšiřovací modul CP243-2, který pracuje jako řídicí jednotka (master) AS-Interface. Po připojení sběrnice stačí stisknout tlačítko na modulu a okamžitě proběhne automatické rozpoznání všech řízených stanic (slaves), které jsou na sběrnici připojeny. Programování je jednoduché – programovací prostředí STEP 7 – Micro/WIN 3.2.2 obsahuje průvodce, který uživatele přehlednou formou provede celým procesem a vytvoří vše potřebné.

Modem

Lze se setkat i s aplikacemi, kde je nutné, aby byla data z automatu přenášena pomocí klasické telefonní linky. Nebo údržbu systému zajišťuje firma, která je od místa aplikace poměrně vzdálená a cesta servisního technika stojí čas i peníze. Není nic jednoduššího, než řídicí systém rozšířit o modem, který zabezpečí dálkové spojení s PLC.

U systému Simatic S7-200 je možné použít modemový rozšiřovací modul EM241, pomocí kterého lze nejen přenášet data z jednoho PLC do druhého, ale také automat na dálku přeprogramovat nebo sledovat jeho stav při běhu programu (tzv. teleservis). Výhodou je také možnost ochrany spojení heslem a zpětného volání. S použitím modemu GSM lze navíc přenášet data pomocí sítě GSM nebo posílat SMS na mobilní telefon.

Sériová komunikace

Často je třeba k řídicímu systému připojit zařízení, které komunikuje po sériovém portu. Nejčastěji to bývají čtečky čárových kódů, tiskárny, váhy nebo např. inteligentní měniče frekvence. Proto je řídicí systém Simatic S7-200 vybaven sériovým rozhraním Freeport, které umožňuje definovat sériovou komunikaci přesně podle požadavků aplikace.

Protokol se přizpůsobí kterékoliv variantě sériové komunikace. Pro další zjednodušení práce jsou již od výrobce předem naprogramovány instrukce pro protokol USS, který se používá pro komunikaci s měniči frekvence MicroMaster, a instrukce pro komunikaci po protokolu Modbus.

Shrnutí možností komunikace

Programovatelný automat Simatic S7-200 má řadu možností komunikace a záleží jen na uživateli, kterou z nich použije. V zásadě se dá říci, že pro každou variantu existuje rozšiřovací modul. Pro orientaci slouží tab.1.

Tab. 1. Přehled komunikačních možností PLC Simatic S7-200

Pro jednoduché aplikace v průmyslu má Simatic S7-200 mnoho předností. Kromě výkonného instrukčního souboru a široké nabídky rozšiřovacích modulů pro vstupy a výstupy jsou nezanedbatelnou součástí i jeho obrovské komunikační možnosti. Kromě připojení sběrnic Profibus-DP a AS-Interface je novinkou možnost komunikace po Ethernetu. Využít lze také klasickou sériovou komunikaci, popř. telefonní spojení pomocí modemu. Podrobné informace včetně příkladů aplikací najdou zájemci na internetové adrese http://www.siemens.cz/micro

Ing. Tomáš Halva, Siemens s. r. o.

Siemens, s. r. o.
Technická 15
616 00 Brno
tel: 541 191 742
fax: 541 191 749
e-mail: micro@rg.siemens.cz
http://www.siemens.cz/micro