Контроллеры Siemens Simatic. Компоненты Siemens для автоматизации работы предприятия.

25 ноября 2013

SIEMENSстатьяПромавтоматика

На стадии проектирования очень трудно предусмотреть все нюансы технологического процесса будущего производства ввиду большого количества взаимосвязанных условий. В то же время даже безукоризненно выполненный проект может доставить разработчику массу хлопот, если в него нужно внести какие-либо непредвиденные изменения. Революционным прорывом в промышленной автоматике стал переход от исполнительных устройств с единожды и навсегда заложенной функцией к гибко перестраиваемым модульным блокам с изменяемой по требованию текущего момента конфигурацией.

Программируемые контроллеры Siemens

Данный тип устройств востребован в самых различных областях – металлургии, машиностроении, химической и пищевой промышленности, логистике. Программируемые контроллеры Siemens представлены двумя основными сериями — LOGO! и Simatic. Каждая модель имеет следующие технические и эксплуатационные характеристики:

LOGO!

LOGO!Эта линейка периферийных устройств и контроллеров Siemens отличается небольшими размерами и универсальностью применения. ПЛК используются для изготовления устройств с автоматизированным управлением, которые предназначены для логического анализа данных. Модули взаимодействуют между собой с помощью встроенных в память команд. Контроллеры управляются посредством специализированного программного обеспечения (LOGO! Basic) или встроенной клавиатуры. Еще одним преимуществом ПЛК линейки LOGO! является невысокая стоимость, благодаря которой эта серия считается оптимальным решением для разработки новых систем или полномасштабного обновления уже существующих.

Siemens Simatic S7

Линейка Simatic S7-300 и Simatic S7-400. Предназначена для решения задач повышенной сложности. Контроллеры этой серии имеют возможность применения большого количества дополнительных модулей, изменяющих или расширяющих существующую функциональность системы. В устройствах предусмотрена регулировка мощности и система естественного охлаждения, позволяющие упростить эксплуатацию и повысить надежность. Имеется объемный список встроенных функций, решающих любые задачи по автоматизации. Управление устройством доступно через цифровой интерфейс.

Серия Siemens S7-1200 и Siemens S7-1500. Основанный на решениях предыдущих поколений устройств Siemens контроллер предназначен для автоматизации систем любого уровня сложности. Встроенная функциональность может быть расширена дополнительными модулями. Несмотря на высокую производительность и стабильность работы, стоимость контроллеров остается на доступном для широкого круга потребителей уровне. Контроллеры серий 1200/1500 поддерживают концепцию TIA (Totally Integrated Automation – Комплексная интегрированная автоматизация) и способны обмениваться данными по множеству каналов связи – Ethernet, Profinet, P2P, PROFIBUS, Modbus, AS-Interface, USS, ASCII.

Siemens SIMATIC HMI. Операторская панель, предназначенная для разработки и обслуживания микроконтроллеров Simatic посредством HMI (человеко-машинного интерфейса). Включает в себя такое ПО, как Simatic Protool, Simatic WinCC Flexible и Simatic WinCC. Операторские панели выполнены в 3-х вариантах для различных условий использования и технологических требований – key panels, basic panels, comfort panels и mobile panels.

С чего всё начиналось?

Все начиналось с построения релейно-контактных систем управления, представляющих из себя огромные шкафы, набитые проводами и релейными модулями. В эти шкафы приходили сигналы от датчиков, а на выходе формировались команды исполнительным устройствам. Кроме того, что они были больших размеров, такие системы управления неудобны тем, что они совершенно не гибкие: для того, изменить логику управления, необходимо вручную перебирать всю электрическую схему. С развитием микропроцессорной техники на смену релейным шкафам пришли ПЛК – устройства, выполняющие те же функции, но имеющие принципиально другой механизм преобразования входных сигналов в выходные. Такое преобразование в ПЛК выполняется в соответствии с записанной программой. С появлением контроллеров размеры систем управления уменьшились в десятки раз, значительно упростился процесс их разработки и последующих изменений.

Программное обеспечение SIEMENS

Промышленное ПО представляет собой систему взаимосвязанных инструментов для программирования и эксплуатации автоматизированных систем Siemens. Эти компоненты включают в себя полный функционал, требуемый для всех этапов разработки и использования АСУ. Мы предлагаем следующие решения:

• TIA. Интегрированная среда разработки ПО для систем автоматизации Siemens, затрагивающая все уровни — от приводов и контроллеров до человеко-машинного интерфейса.
• WinCC. Система HMI, предназначенная для визуализации технологического процесса, настройки связи с микроконтроллерами, создания резервированных систем и расширений для них.
• Step 7. ПО для создания автоматизированных систем, основанных на программируемых логических контроллерах марки Simatic (S7-300/ 400, M7, C7).

Конструкция и принцип работы

Программируемый модуль – это тот же ПК, только в уменьшенном формате. Контроллеры Siemens rlu, logo, lcd, Allenbernecker, Bradley, desigo, pxc, rainer, rmu, rmub, rvd, rvs, rwd,rwx состоят из таких же деталей: процессор cpu, микропроцессор, микросхема, интегральная схема, источник питания, диск.

Мозг всей PLC-системы является модуль CPU. Этот модуль обычно находится рядом с источником питания. Производители предлагают различные виды процессоров, основанных на сложности, необходимой для системы.

Процессор состоит из микропроцессора, микросхемы памяти и других интегральных микросхем для контроля логики, мониторинга и связи. ПЛК имеет различные режимы работы. В режиме программирования он принимает информацию с ПК, благодаря чему обеспечено выполнение даже очень сложных задач.

Схема подключения контролера к пк

Блоки питания Siemens

Источники энергии обеспечивают бесперебойную работу промышленного оборудования. В линейку Siemens SITOP входят серии Smart, Compact, Modular и LOGO!Power. Все реализуемые нами блоки питания имеют сертификат соответствия ГОСТ Р и следующие эксплуатационные особенности:

• высокий КПД;
• точную стабилизацию и минимальные пульсации выдаваемого напряжения при неустойчивых входных показателях;
• разделение входных и выходных цепей с помощью гальванического элемента;
• работу в условиях естественного охлаждения.

Ниже представлено подробное описание моделей SITOP Siemens:

• LOGO!Power. Изготавливаемые в виде компактных логических модулей, устройства этой линейки могут принимать широкий диапазон входных напряжений переменного тока. Источники питания способны работать в условиях нестабильной нагрузки, выдавая напряжение от 5 до 24 вольт.
• Smart и Compact. Компактные источники питания, обладающие высокой перегрузочной способностью (до 150%). Они эффективно защищают оборудование от коротких замыканий, скачков напряжения и перегрузок в цепи.
• Modular. Блоки питания Siemens этой марки обладают модульной конструкцией. Они дополняются различными компонентами, которые обеспечивают возможность резервирования, буферизации, управления и анализа сетевых параметров. В базовую комплектацию входят стабилизированный источник питания с одно- , двух- или трехфазным входным напряжением переменного тока. Выдаваемое блоком выходное напряжение не превышает 24 вольт и имеет силу тока 5-40 ампер. Все блоки питания серии SITOP Modular выпускаются и реализуются в компактных металлических корпусах и имеют уровень защиты IP20. Монтируются устройства на профильные шины, соответствующие стандарту DIN.

Принцип работы ПЛК

ПЛК работает по циклическому принципу. В самом начале цикла ПЛК сканирует состояния входов, на которые поступают сигналы от датчиков и устройств. Затем в соответствии с алгоритмом программы происходит вычисление состояния выходов. В конце рабочего цикла контроллер устанавливает каждый выход в состояние, которое было определено.

1. Чтение состояний входов

2. Выполнение программы пользователя

3. Запись состояний выходов

Указанные этапы цикла выполняются последовательно – это означает, что изменения состояний входов не будут «замечены» контроллером во время выполнения программы. По этой причине одним из важнейших параметров ПЛК является время реакции. Если оно окажется больше, чем минимальный период изменения состояний входов, некоторые события, происходящие в системе, будут «пропущены» контроллером.

Также стоит учесть, что и датчики реагируют на изменения в системе не мгновенно. Поэтому полное время реакции системы управления складывается из времени реакции ПЛК и времени реакции датчиков.

Время реакции системы — время с момента изменения состояния системы до момента выработки соответствующей реакции (принятия решения).

Модульные станции ввода-вывода

SIMATIC ЕТ200SP – многофункциональная модульная станция с уровнем защиты IP20. Предназначена для систем распределенного ввода-вывода на базе сетей PROFINET IO и Profibus DP. Поддерживает скорость передачи информации до 100 Мбит/с (PROFINET) и до 12 Мбит/с (Profibus). За счет модульной архитектуры легко адаптируется и перенастраивается для эксплуатации в различных производственных целях. Поддерживает установку 64 модулей одновременно, причем их замена может выполняться «горячим» способом (без остановки системы). Siemens SIMATIC ET200SP совместима со стандартными профильными шинами DIN 35х15х7,5 и 35х15х15 миллиметров.

Наша компания разрабатывает, проектирует и внедряет автоматизированные системы, оказывает поддержку в эксплуатации и модернизации производственного оборудования. Заказать устройства или услуги наших специалистов Вы можете по телефону: +7(495) 64-220-64.

Мы являемся партнерами компании Siemens.
Руководство по SIMATIC ET200SP

Системы реального времени

Все системы можно условно разделить на системы жёсткого и мягкого реального времени.

В системах жёсткого реального времени реакция ПЛК не должна превышать определённый временной порог. При увеличении времени реакции система теряет свою работоспособность.

В системах мягкого реального времени при увеличении времени реакции может происходить сильное ухудшение качества управления, но работоспособность при этом не теряется.

Цифровые интерфейсы ПЛК

Изначально ПЛК предназначались для управления последовательными логическими процессами. Современные контроллеры помимо логических операций способны выполнять цифровую обработку сигналов. Они могут обмениваться информацией с другими устройствами, такими как панели оператора, GSM-модули, частотные преобразователи, серверы сбора данных и др.

ПЛК могут иметь распределённую структуру, когда модули входов и выходов находятся на значительном удалении от самого контроллера, вблизи объекта управления. Несколько ПЛК, управляющие разными частями одной системы, могут объединяться в сеть для обмена информаций и согласования управляющих действий, а так же передачи всей информации о системе в центральный диспетчерский пункт.

В этих случаях обмен удалённых модулей и устройствами с ПЛК осуществляется по цифровым интерфейсам с использованием специализированных протоколов, таких как Modbus RTU, ModBus TCP, CANopen, Profibus, EtherNet IP и других.

Источники:

https://electrik.info/main/automation/710-princip-raboty-i-osnovy-programmirovaniya-plk.html https://www.asutpp.ru/kontrollery-siemens.html https://pikabu.ru/story/kak_i_obeshchal_programmirovanie_promyishlennyikh_kontrollerov_siemens_5699847 https://electricalschool.info/automation/1654-programmiruemye-kontrollery-siemens.html https://lazysmart.ru/osnovy-avtomatiki/programmiruemy-e-logicheskie-kontroll/

Входы и выходы ПЛК

Дискретные входы – предназначены для ввода сигналов от дискретных датчиков (кнопки, тумблеры, концевые выключатели, термостаты и др.). Напряжение сигнала унифицировано для всех ПЛК и составляет 24 В. Проще говоря, при «появлении» на входе контроллера напряжение 24 В – ПЛК будет считать этот вход «включенным», то есть он примет значение логической «1» в восприятии контроллера.

Дискретные выходы – предназначены для управления устройствами по принципу «включить/выключить» (магнитные пускатели, лампочки, клапаны и др.). Дискретный выход – это обычный контакт, который может замкнуть или разомкнуть управляющую или питающую цепь устройства.

Аналоговые входы – предназначены для ввода непрерывного сигнала с датчиков и других устройств. Существует два основных вида унифицированных аналоговых сигналов: по току – 4..20 мА, по напряжению 0..10 В. Например, датчик температуры имеет диапазон -10 — +70 °С, тогда 4мА на выходе соответствует -10 °С, а 20мА – это +70 °С. С аналоговыми сигналом по напряжению всё аналогично.

Аналоговые выходы – предназначены для плавного управления устройствами. Унифицированные значения аналогового сигнала на выходах такое же, как и на входах – 4..20мА (0..10В). Например, вентиль может поворачиваться в пределах от 0° до 90°. Ток 4мА повернёт его в положение 0°, а 20мА – в положение 90°. Для того, чтобы повернуть его на 45°, нужно подать на него управляющий сигнал 8мА. Таким образом, меняя значение силы тока на выходе, контроллер может поворачивать вентиль на заданный угол.

Специализированные входы/выходы – не унифицированы, применяются для подключения нестандартных датчиков и исполнительных устройств со специфическим уровнем сигнала, питанием и программной обработкой.