Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-1500
Программируемый контроллер Siemens SIMATIC S7-1500 базируется на развитии и совершенствовании функциональных возможностей программируемых контроллеров S7-300 и S7-400.
Улучшенная производительность системы, встроенная поддержка стандартных функций управления перемещением, обмен данными через PROFINET в режиме IRT (Isochronous Real Time), языковые расширения пакета STEP 7, возможность использования в производственных и перерабатывающих отраслях промышленности, а также поддержка проверенных временем функций S7-300/ S7-400 гарантируют получение преимуществ использования контроллера S7-1500.
В сочетании с преимуществами STEP 7 Professional V12 (TIA Portal) ввод в эксплуатацию серии контроллеров может быть выполнен легко, просто и эффективно.
Неоспоримыми преимуществами программируемого контроллера Siemens SIMATIC S7-1500 являются:
высочайшая производительность для своего класса (эффективное решение задач автоматизации среднего и высокого уровня сложности, а также минимальные времена реакции на внешние события);
модульная конструкция (максимальная адаптация аппаратуры к требованиям решаемых задач, удобная конструкция и работа с естественным охлаждением;
одновременное обслуживание систем локального и распределенного ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации (встроенная поддержка защищенного обмена данными через промышленные сети и Интернет;
расширенная концепция защиты доступа к программе и данным;
свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления.
Области применения контроллеров Siemens SIMATIC S7-1500
Контроллер SIMATIC S7-1500 может использоваться во всех областях, где традиционно находят применение программируемые контроллеры S7-300 и S7-400.
Состав аппаратуры и конструктивные особенности
Программируемые контроллеры S7-1500 позволяют использовать в своем составе:
модули центральных процессоров (CPU) различной производительности;
блоки питания (PM) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока;
сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов;
коммуникационные модули (CM/CP) для подключения контроллера к сетям Ethernet и PROFIBUS, а также поддержки обмена данными через непосредственные (PtP – point to point) соединения на основе последовательных интерфейсов RS 232 и RS 422/ RS 485;
технологические модули (TM) для решения задач скоростного счета и позиционирования.
По сравнению с программируемыми контроллерами S7-300 и S7-400 в S7-1500 существенно сокращена номенклатура модулей всех типов.
Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания.
Все модули устанавливаются на профильную шину S7-1500 и фиксируются в рабочих положениях винтами. В одну монтажную стойку может устанавливаться до 32 модулей контролера.
Порядок размещения модулей может быть произвольным. Дополнительный набор модулей может устанавливаться в стойки расширения, подключаемые к контроллеру через интерфейсные модули станции ET 200MP и сеть PROFINET.
Объединение модулей в единую систему выполняется с помощью U-образных шинных соединителей, устанавливаемых на тыльную часть корпуса. Эти соединители входят в комплект поставки каждого модуля. Внешние цепи сигнальных модулей подключаются через съемные фронтальные штекеры, механическое кодирование которых исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей. Дополнительно для этой цели могут использоваться модульные и гибкие соединители.
Все модули контроллера могут быть разбиты на несколько потенциальных групп, каждая из которых имеет общие шины питания внешних цепей.
Центральные процессоры S7-1500
Первая генерация аппаратуры позволяет использовать в составе S7-1500 три типа центральных процессоров, преимущественно ориентированных на замену существующих центральных процессоров S7-300. CPU 1511-1 PN предназначен для замены CPU 312 и CPU 314, CPU 1513-1 PN для замены CPU 315 и CPU 1516-3 PN/DP для замены CPU 317 и CPU 319.
Стандартным интерфейсом для всех типов центральных процессоров является интерфейс PROFINET. Он используется для программирования, конфигурирования, диагностики и обслуживание контроллера, коммуникационного обмена данными, а также обслуживания систем распределенного ввода-вывода с поддержкой обмена данными в режимах RT и IRT V2.2, а также функций контроллера, общих и интеллектуальных приборов ввода-вывода. CPU 1516-3 PN/DP дополнительно оснащен вторым интерфейсом Ethernet с собственным IP адресом, а также интерфейсом PROFIBUS DP.
Все центральные процессоры оснащены встроенным Web-сервером, который позволяет:
получать доступ к системным и оперативным сообщениям, а также к идентификационным данным;
выполнять системную диагностику всех модулей, используемых в проекте;
выполнять диагностику коммуникационных соединений, отображать параметры настройки, получать статистические данные о работе сети;
получать доступ к производственным данным с использованием таблиц переменных и свободно конфигурируемых списков переменных;
использовать конфигурируемые пользователем Web страницы.
Все центральные процессоры S7-1500 комплектуются съемными дисплеями, существенно повышающими эксплуатационные характеристики контроллера. Они позволяют:
выполнять установку/ изменение параметров настройки (IP адресов, имени станции и т.д.) без использования программатора;
отображать диагностическую информацию и аварийные сообщения;
отображать состояния модулей в системе локального и распределенного ввода-вывода;
отображать идентификационные данные: заказные и серийные номера, а также версии встроенного программного обеспечения модулей системы локального и распределенного ввода-вывода.
Для отображения информации может выбираться один из двух поддерживаемых языков.
Установку и удаление дисплея допускается выполнять во время работы контроллера.
Доступ к выполнению необходимых операций защищается паролем.
Центральные процессоры S7-1500 оснащены рабочей памятью достаточно большого объема. В качестве загружаемой памяти используются карты памяти SIMATIC Memory Card емкостью от 2 Мбайт до 2 Гбайт. Дополнительно карта памяти находит применение для необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера без использования буферных батарей, а также для сохранения всего проекта STEP 7, включая символьные имена.
За счет считывания этой информации сервисные работы могут выполняться без наличия на программаторе исходного проекта.
Высокая производительность центральных процессоров дополняется скоростной внутренней шиной контроллера.
Скорость обмена данными через эту шину равна 400 Мбит/с. Сочетание этих факторов позволяет получать минимальные времена циклов выполнения программы, а также минимальные времена реакции на внешние события.
Время реакции терминал-терминал в программируемом контроллере S7-1500 не превышает 100 мкс.
Все центральные процессоры S7-1500 обеспечивают встроенную поддержку технологических функций управления перемещением, трассировки и ПИД регулирования. Встроенные функции управления перемещением позволяют:
получать гибкие возможности подключения приводов через интерфейсы PROFINET и/или PROFIBUS с поддержкой профиля PROFIdrive;
выполнять простое программирование задач управления перемещением с использованием блоков PLCopen;
использовать однородные способы конфигурирования/проектирования для программируемых контроллеров, приборов и систем человеко-машинного интерфейса и приводов;
использовать комфортабельные инструментальные средства диагностики и выполнения пуско-наладочных работ;
выполнять циклическую регистрацию значений параметров для оптимизации процессов управления и работы приводов;
выполнять быстрый поиск неисправностей на основе аварийных сообщений, отправляемых в систему проектирования, приборы и системы человеко-машинного интерфейса, а также на дисплей центрального процессора.
Функции трассировки предназначены для сбора данных, используемых для анализа и оптимизации работы контроллера. Они позволяют:
выполнять регистрацию до 16 переменных центрального про-цессора независимо от системы проектирования;
обеспечивать одновременную поддержку до 4 заданий на трассировку;
выполнять циклический сбор данных в реальном масштабе времени;
выполнять мультиплексирование и фильтрацию данных;
экспортировать результаты измерений для документирования данных и их дальнейшей обработки.
Встроенная поддержка функций ПИД-регулирования позволяет использовать S7-1500 для решения широкого круга задач автоматического регулирования, применять регуляторы с аналоговыми или импульсными выходными сигналами, шаговые регуляторы, а также выполнять операции автоматической оптимизации их работы.
Инновации в STEP 7
Для программирования, конфигурирования, диагностики и обслуживания программируемых контроллеров S7-1500 используются инструментальные средства пакета STEP 7 Professional V12 (TIA Portal).
С появлением контроллера расширены и функциональные возможности этого пакета.
Пакет STEP 7 Professional V12 позволяет выполнять комплексное символьное программирование и оснащен оптимизированным компилятором LAD/ FBD/ STL, позволяющим получать минимальные времена циклов выполнения программы. Все языки программирования имеют одинаковый набор команд.
Введена поддержка 64-разрядных типов данных во всех языках IEC 61131-3.
В программах S7-1500 могут использоваться блоки данных объемом до 16 Мбайт.
Размер организационных блоков, функций и функциональных блоков увеличен до 512 Мбайт. Допускается использование более 10 организационных блоков на тип.
В языках LAD и FBD появилась новая функция Computer Box, существенно упрощающая выполнение вычислительных операций. Обеспечивается консистентная загрузка всех изменений в проекте, а также быстрое и безошибочное определение состава аппаратуры контроллера путем считывания параметров конфигурации в систему проектирования.
Совместимость
Встроенные в STEP 7 Professional средства миграции проектов позволяют использовать контроллер S7-1500 для выполнения существующих программ контроллеров S7-300.
С помощью функций копирования и вставки отдельные части программ контроллеров S7-1200 могут быть перенесены в программы S7-1500.
Архивы и рецепты
Программируемые контроллеры S7-1500 позволяют выполнять регистрацию выбранного набора переменными и выполнять двунаправленный обмен этими данными с другими системами автоматизации или с офисными приложениями.
Регистрируемые данные сохраняются в карте памяти в формате .csv файлов. Доступ к этим данным может быть получен через встроенный Web-сервер центрального процессора или с помощью считывателя SD карт.
Системная диагностика
Программируемые контроллеры S7-1500 обеспечивают поддержку комплексной системы технической диагностики. Она позволяет выполнять однородное отображение диагностической информации на экранах дисплея центрального процессора и приборов человеко-машинного интерфейса, в Web сервере, SCADA системах и в системе проектирования.
Доступ к диагностической информации может быть получен даже в случае перехода центрального процессора в режим STOP.
В аппаратных компонентах обновление диагностической информации выполняется автоматически. Поддерживается автоматическое обновление данных программ просмотра результатов диагностики в панелях операторов серии SIMATIC Comfort Panel и в SCADA системе.
Защита информации
Защите информации в S7-1500 и STEP 7 Professional V12 уделено особое внимание. Эта защита охватывает широкий спектр мер по пресечению несанкционированного доступа и использованию данных систем автоматизации:
защита ноу-хау: позволяет устанавливать защиту от несанкционированного просмотра, копирования и модификации программных блоков с помощью STEP 7, карт памяти, библиотек;
защита от копирования: привязкой связанных или отдельных программных блоков к серийному номеру центрального процессора или карты памяти;
защита доступа: обеспечивает поддержку новой степени защиты доступа к CPU уровня 4 (HMI соединения устанавливаются после ввода пароля), распределение уровней авторизации между уровнями доступа 1 … 3 с использованием собственных паролей, ограничивает время авторизации;
защита от манипуляции данными: включает защиту целостности данных проекта и системы связи, целостности и подлинности обновлений встроенного программного обеспечения, обеспечивает защиту от внешних атак.
