• Модульность конструкции
• Работа с естественным охлаждением
• Возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода
• Широки коммуникационные возможности
• Большой выбор функций на уровне операционной системы
• Минимальные затраты на эксплуатацию и обслуживание

Что обеспечивает:

• Эффективное применение контроллеров
• Получение рентабельных решений для построение систем автоматизации в разных отраслях промышленности

Назначение контроллеров SIMATIC S7- 300

S7-300 – это универсальный модульный программируемый контроллер для решения задач автоматического управления низкой и средней степени сложности. Эффективному применению контроллеров способствует наличие широкой гаммы центральных процессоров, модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных и коммуникационных модулей, модулей блоков питания и интерфейсных модулей.

Области применения контроллеров:

• автоматизация машин специального назначения
• автоматизацию текстильных и упаковочных машин
• автоматизацию машиностроительного оборудования
• автоматизацию оборудования для производства технических средств управления и электротехнической аппаратуры;
• построение систем автоматического регулирования и позиционирован
• автоматизированные измерительные установки
• в автомобильной промышленности, машино- и станкостроении
• для управления конвейерами
• в обрабатывающей промышленности
• в системах управления пассажирским транспортом
• в системах материально-технического обеспечения

Конструкция контроллеров SIMATIC S7- 300

Контроллеры S7-300 имеют модульную конструкцию и позволяют использовать в своем составе слудующие устройства:

Модуль центрального процессора (CPU)

Модуль блока питания (PS)

Сигнальные модули (SM)

Коммуникационные процессоры (CP)

Функциональные модули (FM)

Интерфейсные модули (IM)

Модули специального назаначения

Контроллеры S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением. Программируемые контроллеры не поддерживают функцию "горячей" замены модулей.

Система ввода-вывода данных

Система ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав две части: систему локального и систему распределенного ввода-вывода . Система локального ввода-вывода образуется модулями, устанавливаемыми непосредственно в монтажные стойки контроллера. Cистема распределенного ввода-вывода включает в свой состав станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, подключаемые к контроллеру через сети PROFINET IO, PROFIBUS DP и AS-Interface.

Система локального ввода-вывода

• В зависимости от типа CPU система может включать до 8 или до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей
• Все модули устанавливаются в монтажные стойки контроллера, функции которых выполняют профильные шины S7-300
• В состав системы могуе входить один базовый блок с центральным процессором и до трех стоек расширения, в которые могут размещаться до 8 модулей
• Интерфейсные модули обеспечивают соединение стоек между собой
• Расстояние между стойками может достигать до 10 м (при использовании интерфейсных модулей IM 360 и IM 361)

Система распределенного ввода-вывода

Для реализации широких коммуникационных возможностей контроллеры S7-300 снабжаются:
• Коммуникационными процессорами (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, PROFINET/Industrial Ethernet и AS-Interface,а также к Internet и для организации последовательных каналов связи RS 232, TTY, RS 422/ RS 485 через PtP-интерфейс
• MPI-интерфейсом, встроенным в каждый центральный процессор, для связи программаторами, персональными и промышленными компьютерами, устройствами человеко-машинного интерфейса и другими системами
• Дополнительными встроенными в центральный процессор интерфейсами PtP, PROFIBUS DP или Industrial Ethernet

Общие технические характеристики

В таблице ниже приведены сравнительные технические данные программируемых контроллеров в общепромышленном и SIPLUS S7-300 в защищенном исполнении.

Общие технические данные контроллеров S7- 300

• Модульность конструкции
• Работа с естественным охлаждением
• Возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода
• Широки коммуникационные возможности
• Большой выбор функций на уровне операционной системы
• Минимальные затраты на эксплуатацию и обслуживание

Что обеспечивает:

• Эффективное применение контроллеров
• Получение рентабельных решений для построение систем автоматизации в разных отраслях промышленности

Назначение контроллеров SIMATIC S7- 300

S7-300 – это универсальный модульный программируемый контроллер для решения задач автоматического управления низкой и средней степени сложности. Эффективному применению контроллеров способствует наличие широкой гаммы центральных процессоров, модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных и коммуникационных модулей, модулей блоков питания и интерфейсных модулей.

Области применения контроллеров:

• автоматизация машин специального назначения
• автоматизацию текстильных и упаковочных машин
• автоматизацию машиностроительного оборудования
• автоматизацию оборудования для производства технических средств управления и электротехнической аппаратуры;
• построение систем автоматического регулирования и позиционирован
• автоматизированные измерительные установки
• в автомобильной промышленности, машино- и станкостроении
• для управления конвейерами
• в обрабатывающей промышленности
• в системах управления пассажирским транспортом
• в системах материально-технического обеспечения

Конструкция контроллеров SIMATIC S7- 300

Контроллеры S7-300 имеют модульную конструкцию и позволяют использовать в своем составе слудующие устройства:

Модуль центрального процессора (CPU)

Модуль блока питания (PS)

Сигнальные модули (SM)

Коммуникационные процессоры (CP)

Функциональные модули (FM)

Интерфейсные модули (IM)

Модули специального назаначения

Контроллеры S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением. Программируемые контроллеры не поддерживают функцию "горячей" замены модулей.

Система ввода-вывода данных

Система ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав две части: систему локального и систему распределенного ввода-вывода . Система локального ввода-вывода образуется модулями, устанавливаемыми непосредственно в монтажные стойки контроллера. Cистема распределенного ввода-вывода включает в свой состав станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, подключаемые к контроллеру через сети PROFINET IO, PROFIBUS DP и AS-Interface.

Система локального ввода-вывода

• В зависимости от типа CPU система может включать до 8 или до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей
• Все модули устанавливаются в монтажные стойки контроллера, функции которых выполняют профильные шины S7-300
• В состав системы могуе входить один базовый блок с центральным процессором и до трех стоек расширения, в которые могут размещаться до 8 модулей
• Интерфейсные модули обеспечивают соединение стоек между собой
• Расстояние между стойками может достигать до 10 м (при использовании интерфейсных модулей IM 360 и IM 361)

Система распределенного ввода-вывода

Для реализации широких коммуникационных возможностей контроллеры S7-300 снабжаются:
• Коммуникационными процессорами (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, PROFINET/Industrial Ethernet и AS-Interface,а также к Internet и для организации последовательных каналов связи RS 232, TTY, RS 422/ RS 485 через PtP-интерфейс
• MPI-интерфейсом, встроенным в каждый центральный процессор, для связи программаторами, персональными и промышленными компьютерами, устройствами человеко-машинного интерфейса и другими системами
• Дополнительными встроенными в центральный процессор интерфейсами PtP, PROFIBUS DP или Industrial Ethernet

Общие технические характеристики

В таблице ниже приведены сравнительные технические данные программируемых контроллеров в общепромышленном и SIPLUS S7-300 в защищенном исполнении.

Общие технические данные контроллеров S7- 300

Эта статья будет пожалуй отправной точкой в предполагаемом цикле статей о промышленных логических контроллерах ведущей фирмы производителя ПЛК - SIEMENS. В статье будет дан краткий обзор выпускаемых этой фирмой линеек ПЛК с описанием конструктива, основных функциональных возможностях, ограничениях, средствах программирования и отладки. Итак, приступим.

Линейка нижнего уровня ПЛК представлена логическими контроллерами LOGO. Идеально подходят для создания средств простейшей автоматизации и замены всяких таймеров, реле времени и т.д. Более того предусмотрено расширение за счет различных модулей.

Существует ограничение на расширение системы. Так общее количество дискретных входов системы (модуля ПЛК и модулей расширения) не может превышать 24 и число дискретных выходов не может превышать 16. Дополнительный модули могут иметь дискретные входа/выхода (как с транзисторным ключом на выходе (ток до 0,3А) так и имеющие реле для коммутации сигналов с током до 10А, аналоговые входа/выхода 0-10В или 4-20мА (при этом некоторые модули имеют уже заложенную характеристику для термосопротивлений типа Pt100 и Pt1000 позволяющую иметь в системе измеритель температуры для возможности построения достаточно функциональной системы). Количество аналоговых входов и выходов также ограничены. В системе может быть не более 8 аналоговых входов и 2 аналоговых выходов. Дальнейшее расширение возможно при использовании Центрального ПЛК типа LOGO! 0BA7 (отличия от других типов ПЛК будет дано ниже) имеющего в своем составе порт Ethernet, что позволяет расширить систему за счет сетевого обмена с другими системами на базе LOGO! 0BA7 со своими модулями расширения. Но и в этом случае система будет иметь ограничения. Максимальное число входных дискретных сигналов в системе не может превышать 64, выходных 64, аналоговых входов 32, аналоговых выходов 16. При этом важно понять. Что программу может выполнять только один ПЛК работающий в режиме Master, а остальные работая в режиме Slave обеспечивают взаимодействие Master с модулями расширения ПЛК работающих в режиме Slave.

В линейке LOGO имеются следующие типы центральных ПЛК:

LOGO BASIC тип 0BA6 – содержат в своем составе ЖК экран позволяющий отображать любые данные из программы пользователя и осуществлять программирование модуля.

LOGO PURE тип 0BA6 – упрощенный вариант. Не имеет экрана.

LOGO BASIC тип 0BA7 – содержат в своем составе ЖК экран позволяющий отображать любые данные из программы пользователя и осуществлять программирование модуля.

Имеются центральные ПЛК с питанием +24В, +12 +24В, ~24В, ~115~240В.

Также имеются модули типа SIPLUS LOGO работающие в расширенном температурном диапазоне и высокой влажности.

Типы 0BA6 и 0BA7 имеют следующие отличия:
Число исполняемых функциональных блоков: для 0BA6 – 200, для 0BA7 – 400.
Порт программирования: последовательный порт LOGO для 0BA6, Ethernet для 0BA7.
Возможность расширения кроме своих модулей расширения: для 0BA6 нет, Ethernet есть.
Также модули типа 0BA7 имеют дополнительные улучшения в виде исполнения пользовательских функций, большего числа аналоговых и дискретных флагов и т.д.

Учитывая, что стоимость модулей LOGO BASIC тип 0BA6 стоил в 2012 году около 120 евро и кабель для его программирования еще 80 евро, а LOGO BASIC тип 0BA7 не нуждается в кабеле программирования и стоит 200 евро (обладая при этом существенно большими возможностями) приобретение модуля типа LOGO BASIC типа 0BA6 неоправданно.

В системах на базе модулей LOGO HMI интерфейс (взаимодействие с пользователем) может быть реализован следующим образом:

В модулях LOGO BASIC за счет имеющегося ЖК экрана позволяющего отображать до 4-х строк буквенно-цифровых строк до 12 символов на строку (на разных языках включая русский). Подсветка экрана регулируется из программы.

Внешний экран LOGO TD:

LOGO TD имеет возможность выводить 4 строки по 24 символа на строку, до 4-х бар графиков. Также доступны 10 сенсорных кнопок.

Монтаж модулей LOGO с модулями осуществляется на стандартную профильную 35мм DIN рейку.

В качестве альтернативного крепления на модуле предусмотрены крепления на щит в виде «ушек» по болты. Сочленение модулей расширения с ПЛК и остальными модулями происходит при помощи разъемов типа папа и мама на боковых сторонах модуля (расположены под пластиковой заглушкой).

Программирование

Программирование с экрана модуля: осуществляется на языке FBD. Процесс программирования заключается в выборе необходимой функции из библиотеки, определении привязок к входам выходам или другим функциям, а также установки параметров функции при необходимости. Данный вид программирования очень сложен и требует большого внимания. Его использование целесообразно скорее для корректировки существующей программы чем для набора программы с нуля (за исключением только очень простых программ).

Программирование с помощью карты памяти:

Смысл заключается в том, что программа (заранее созданная) сначала записывается на карту памяти, а затем вставляется в паз для модуля памяти в модуле LOGO. После подачи питания на модуль LOGO PURE, программа автоматически копируется в память модуля и начинает выполняться. В модулях типа LOGO BASIC на экран выводиться сообщение о необходимости скопировать программу во внутреннюю память. Для массового программирования модулей память может быть использован специальный программатор.

Модули памяти для LOGO тип 0BA6.

Для LOGO тип 0BA7 используется стандартная карта SD.

Программирование с помощью LOGO SOFT COMFORT.

Используется специальная программа устанавливаемая на РС и потом записываемая в модуль. Программа поддерживает набор и симуляцию программы модуля.

​

Для заливки программы в модуль LOGO тип 0BA6 используется специальный кабель COM или USB.

Для обучения работы с LOGO фирмой SIEMENS выпускается набор LOGO! TD NEWS BOX

В пластмассовом чемодане находится модуль LOGO! 230 RC или LOGO! 12/24 RC (с TD News Box: LOGO! 12/24 RCo, (без дисплея), LOGO! USB-кабель для подключения к ПК, LOGO! Soft Comfort - программное обеспечение для программирования ПЛК, руководство пользователя LOGO на CD

LOGO! News Box TD также содержит LOGO! Текстовый дисплей TD с соединительным кабелем. Стоит это хозяйство около 20000 рублей.

Линейка начального уровня ПЛК представлена контроллерами SIEMENS S7-200. Это уже вполне адекватные ПЛК позволяющие реализовать автоматические системы высокой сложности. Естественно предусмотрено расширение за счет различных модулей.

Также существует ограничение на расширение системы. В таблице приведены типы ПКЛ, встроенные выхода/выхода и допустимые расширения.

Модули расширения имеют в своей номенклатуре модули работы с термосопротивлениями различных типов, термопарами, модули позиционирования, весоизмерительные модули, различные коммуникационные модули.

Модули дискретных входов/выходов.

Коммуникационные модули

Дальнейшее расширение возможно при использовании встроенного интерфейса PPI / MPI. При организации сети PPI может быть использовано до 32 станций.

При этом все контроллеры S7-200 могут выступать как равноправные устройства генерирующие запросы и отвечающие на них.

При работе в сети типа MPI (для организации взаимодействия с ПЛК типа S7-300 или S7-400) ПЛК S-200 будет выступать как ведомое устройство.

Имеются центральные ПЛК с питанием +24В, ~120~230В.

Также имеются модули типа SIPLUS S7-200 работающие в расширенном температурном диапазоне и высокой влажности.

Взаимодействие с пользователем

В системах на базе S7-200 HMI интерфейс (взаимодействие с пользователем) может быть реализован следующим образом:

Панели текстовые и графические

Панели подключаются по интерфейсу PPI

HMI интерфейс на PC: реализуется средствами программ Protool или WinCC.

Монтаж ПЛК с модулями осуществляется на стандартную профильную 35мм DIN рейку.

В качестве альтернативного крепления на модуле предусмотрены крепления на щит в виде «ушек» по болты. Сочленение модулей расширения с ПЛК и остальными модулями происходит при помощи гибкого кабеля на боковой стороне каждого модуля (расположены под пластиковой заглушкой).

Программирование всегда ведется из программы STEP 7 MicroWin, отличаются только способы загрузки программы в ПЛК.

Через кабель PC / PPI

Через Industrial Ethernet при наличии в системе коммуникационного модуля CP243-1.

Через модемную связь при наличии в системе коммуникационного модуля CP241.

При программировании используется программа STEP7 MicroWin на языках LAD, STL или FBD. Также в MicroWin осуществляется настройка панелей оператора TD200 и TD400, а также коммуникационных модулей.

Пакет STEP 7 MicroWin имеет множество встроенных библиотек и мастеров настройки модулей.

Необходимо отметить, что на данный момент SIEMENS рекомендует для замены ПЛК SIMATIC S7-200 ПЛК SIMATIC S7-1200. S7-1200 обладают большими возможностями. К ним можно отнести: меньший размер корпусов, больший размер памяти, большее число поддерживаемых входов в системе и меньшую цену.

Для написания программы используется пакет STEP 7 BASIC в которой интегрированы средства написания и отладки программ для ПЛК, а также пакет WinCC Basic для создания HMI на базе панелей KT и KTP.

Не уверен но видимо step 7 basic поддерживает симуляцию своими средствами (в отличии от STEP 7 MicroWin.

Также STEP 7 BASIC не поддерживает язык программирования STL (по крайней мере v10 точно). Это лишь подтверждает мою уверенность в том, что ПЛК S7-200 и S7-1200 наиболее удобно программировать в языке графического вида типа LAD или FBD. Сложные системы уже реализуются на ПЛК S7-300 S7-400 и могут быть запрограммированы на STL. По крайней мере на курсах STEP 7 PRO1 и PRO2 меня уверяли (и я в общем то согласен с ними, код написанный на LAD просто нечитабелен при большом объеме), что проще писать на STL. Естественно это создает неудобства для тех, кто уже глубоко освоил программирование на STL и приходиться осваивать LAD для обслуживания S7-1200. Предусмотрена утилита для конвертирования проектов для S7-200 в S7-1200 но форуме посвященном ПЛК SIEMENS неоднократно публиковались отзывы связанные с проблемами при конвертации проектов.

Контроллеры SIEMENS S7-300

Модульные программируемые контроллеры для решения задач автоматизации среднего уровня сложности. Являются наиболее яркими и наверное самыми востребованными представителями ПЛК фирмы SIEMENS. Существенные возможности для расширения до 32 модулей (4 ряда по 8 модулей в каждом) позволяют обслуживать огромное количество сигналов (до 8200 дискретных и 512 аналоговых). Набор встроенных технологических функций позволяет решать задачи скоростного счета, измерения частоты или длительности периода, ПИД-регулирования, позиционирования, перевода части дискретных выходов в импульсный режим.

Монтаж осуществляется на профильную шину S7-300. Фиксация в рабочих положениях осуществляется винтами. Объединение модулей в единую систему выполняется с помощью шинных соединителей (входят в комплект поставки каждого модуля), устанавливаемых на тыльную часть корпуса.

Шинный соединитель

Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места занимают только модули блока питания, CPU и коммуникационного модуля. Наличие съемных соединителей позволяет производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощают выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Возможна установка в систему так называемых Dummy модулей для резервирования места в системе под дальнейшее расширение. Эти модули не выполняют ни каких функций кроме обеспечения целостности шины системы.

HMI может быть реализован как на базе панелей оператора так и на базе PC программами Protool или WinCC. Программирование осуществляется из среды STEP7 Professional (на данный момент интегрирована со средой разработки HMI WinCC). Запись и отладка программы возможна через любой доступный в системе интерфейс.

Модульный программируемый контроллер для решения сложных задач автоматического управления.

В системах S7-400 возможна замена модулей расширения без выключения контроллера за счет расположения шины непосредственно в стойке. Также на ПЛК S7-400 возможно построение так называемых H - систем (систем двойного резервирования) имеющих два CPU программа в которых выполняется параллельно и переключение между управляющими контроллерами происходит без прерывания технологического процесса.

Основные характеристики приведены в таблице

Программирование и настройка также как и S7-300 осуществляется из пакета STEP 7.

Ну и наконец SIMATIC S7-1500 новое решение от SIEMENS.

Просто неограниченные возможности за счет увеличенного быстродействия и огромного количества памяти. Время выполнения логической операции 1 нс. Скорость обмена по внутренней шине до 400 Мб/с. Также изменилась качество программой поддержки ПЛК. Теперь в программе хранятся и символьные имена и комментарии, поддержка 64-битных данных.

Монтаж осуществляется либо с помощью шинных соединителей как S7-300 либо на активную встроенную шину.

Simatic S7-300 – программируемые логические контроллеры от Siemens

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) серии Simatic S7 производства Siemens по количеству инсталляций в системах управления промышленных объектов России занимают первое место - примерно 70% от всех установок. Такое почетное место ПЛК S7 занимают благодаря высокой надежности и широкому спектру моделей, покрывающих потребности АСУ ТП разного уровня - от мелких цементных установок до огромных металлургических и химических заводов.

Контроллеры семейства S7-300 созданы для решения задач АСУ ТП мелкого и среднего уровня и обладают следующими преимуществами:

• наличие большого разнообразия модулей центрального процессора и модулей расширения позволяет максимально эффективно построить автоматизированную систему управления на базе S7-300 под потребности конкретного технологического процесса;
• быстрое и легкое расширение АСУ ТП благодаря использованию распределенных структур ввода-вывода и простому включению дополнительных контроллеров в существующую сеть;
• из-за низкого тепловыделения не требуется дополнительное охлаждение типа вентиляторов;
• имея большое количество встроенных функций и внешних подключаемых библиотек ПЛК S7-300 обладает большой функциональной мощностью и может использоваться для большого количества как стандартных, так и специализированных задач.

Пример ПЛК S7-300 c модулями расширения 32xDI, 32xDO, 1x8DI 1x8DO

Состав S7-300:

• Модуль центрального процессора (CPU) - "мозг" всей системы. Имеет 20 типов, различающихся по мощности процессора, объемам памяти, функциональным возможностям, предназначенных для решения задач различного уровня сложности, например: 6ES7315-2EH14-0AB0;
• Блок питания (PS), с выходом 24 В DC и номинальными токами 2…10 А, для питания CPU и модулей расширения, например: 6ES7307-1BA01-0AA0;
• сигнальные модули (SM) для ввода и вывода аналоговых (2…8 AI, 2…8 AO) и дискретных сигналов (4…64 DI, 4…64 DO);
• Коммуникационные модули (CP) для связи контроллеров друг с другом и с верхним уровнем, например со SCADA. Связь происходит через промышленные сети - AS-Interface, Industrial Ethernet, Profibus, PtP-связь, например: 6ES7341-1CH02-0AE0;
• Специализированные модули (FM) для решения специальных задач. Представляют интеллектуальные модули со встроенными микропроцессорами. Выполняют задачи взвешивания, счета импульсов, позиционирования и разгружают CPU для решения более приоритетных задач;
• Интерфейсные модули (IM) позволяют расширить количество подключаемых модулей к одному CPU до 32-х штук, например: 6ES7360-3AA01-0AA0.

Состав S7-300

Возможности расширения с помощью интерфейсных модулей IM

Конструкция S7-300:

• Модули монтируются на на профильную шину S7-300 с помощью болтов, что обеспечивает максимальную надежность монтажа. Между собой модули соединяются с помощью шинных соединителей.
• Модули могут размещаться в стойке в любой последовательности (кроме PS, CPU, IM)
• Количество модулей (IM, FM,SM) в одном ряду - 8 штук. Благодаря модулям IM, можно добавить к одной базовой стойке с CPU три стойки расширения по 8 модулей расширения в каждой.

CPU S7-300:

Все модули центрального процессора имеют высокую мощность, подгружаемую память до 8 Мб, поддержку различных промышленных сетей. Карта памяти MMC представляет из себя обычную флеш-карту, на которой сохраняются данные при сбое питания, для загрузки/скачивания/хранения управляющей программы, для хранения архивных данных, сообщений, трендов.

Модули центрального процессора с буквой "C" в наименовании (например: 313C-2 PtP 6ES7313-5BG04-0AB0) имеют встроенные входа/выхода, что позволяет использовать их без добавления модулей SM.