Sterowniki PLC Siemens SIMATIC - charakterystyka sterowników

Siemens należy do największych firm na świecie. Ponad 170-letnia historia i doświadczenie daje jej impuls do bycia innowatorem w wielu dziedzinach przemysłu. Dość istotną częścią jej bogatego portfolio produktów są programowalne sterowniki logiczne PLC, które są znane pod nazwą SIMATIC.

Historia sterownika PLC SIMATIC

Znak towarowy SIMATIC został zarejestrowany w Niemieckim Urzędzie Patentowym w 1958 roku. Rok później w 1959 roku na wystawie obrabiarek w Paryżu zaprezentowano SIMATIC G, pierwszy na świecie sterownik modułowy, zbudowany na bazie półprzewodników germanowych w technologii RTL (Resistor-Transistor Logic). Nowa technologia jest znacznie szybsza niż poprzednie sterowniki przekaźnikowe i wymaga mniej miejsca do instalacji.

Druga generacja pod nazwą SIMATIC N zapewniła szybsze i bardziej niezawodne urządzenia dzięki wprowadzeniu krzemu zamiast germanu jako materiału przewodzącego, który jest bardziej stabilny. Sterowniki znalazły zastosowanie głównie w stacjach transformatorowych i elektrowniach.

W 1973 roku, firma wypuściła na rynek kontroler SIMATIC S3, która wprowadziła mikroprocesory i układy scalone do inżynierii sterowania. Po raz pierwszy sterowniki PLC mogły być programowane za pomocą oprogramowania, a wszystko dzięki postępom w informatyce.

6 lat później zostaje wprowadzona na rynek seria pod nazwą SIMATIC S5. Sterowniki S5 były programowane za pomocą STEP 5, jednego z pierwszych zaawansowanych narzędzi programowania PLC opartych na komputerze. Oprogramowanie inżynieryjne STEP 5 ułatwia szybkie tworzenie i modyfikowanie programów. Początkowo działa na systemach operacyjnych CP/M i MS-DOS, a później jest dostępne na platformie Windows. Był to przełom w automatyce, ponieważ sterowniki umożliwiły kontrolę złożonych procesów dzięki tej elastycznej programowalności.

SIMATIC S5-95U

W 1994 roku nastąpił kolejny przełomowy krok wraz z pojawieniem się SIMATIC S7. Pierwotnie w serii S7 były trzy główne klasy produktów: PLC S7-200, S7-300 i S7-400. Spośród trzech modeli najpopularniejszy stał się S7-300 ze względu na możliwość dopasowania go do niemal wszystkich zastosowań. Siemens także dodaje interfejs komunikacyjny Profibus i przedstawia koncept przemysłowej sieci w świecie sterowników.

W roku 1996 firma wprowadza koncepcję TIA. Dzięki temu zaczyna projektować rozwiązania do zautomatyzowania całego łańcucha produkcyjnego. W rezultacie powstaje platforma TIA Portal. Kilka lat później wprowadzono dwie kolejne serie produktów S7, PLC S7-1200 (2009) i PLC S7-1500 (2012). Oba modele coraz bardziej przesuwały granice wydajności, jednocześnie będąc bardziej opłacalnymi rozwiązaniami.

Poniżej przyjrzymy się po krótce trzem wiodącym modelom SIMATIC PLC: S7-300, S7-1200 i S7-1500.

SIMATIC S7-300

Sterownik PLC SIMATIC S7-300 stał się najbardziej popularnym spośród pierwszych serii produktowej S7. Jego sukces pomógł Siemensowi w ugruntowaniu się jako lidera w branży automatyzacji firm przemysłowych. S7-300 to kontroler średniego zakresu z złączem szeregowym, odpowiedni do rozległych i złożonych zadań kontroli procesu. Sterownik przeznaczony jest do automatyzacji maszyn, całych linii produkcyjnych i obiektów technologicznych.

Sterownik zapewnia możliwość budowy zarówno autonomicznych, jak i opartych na sieci komunikacyjnej, rozproszonych układów sterowania. Interfejsy komunikacyjne PROFIBUS i Ethernet/PROFINET umożliwiają połączenie sterowników w spójny i zintegrowany system sterowania produkcją.

Programowanie tych sterowników wykonujemy za pomocą pakietu narzędziowego STEP 7 lub STEP 7 Lite.

W porównaniu z S7-400, procesor S7-300 jest mniej wydajny i obsługuje mniej pamięci i posiada mniej wejść/wyjść. Jednak S7-300 jest bardziej opłacalny. S7-300 zapewniał lepsze wyważenie mocy obliczeniowej i kosztów, co sprawiło, że zdobył ogromną popularność na rynku wdrożeń automatyki przemysłowej.

Siemens oferuje różne wersje procesora S7-300, które można podzielić na cztery główne kategorie: standardowe, kompaktowe, bezpieczeństwa i technologii.

procesory standardowe: są przeznaczone dla małych i średnich zakładów o różnych wymaganiach dotyczących zakresu i potrzeb sieciowych

procesory kompaktowe: obejmują ten sam zakres co procesory standardowe, ale są lepiej dostosowane do środowisk, w których oszczędzanie miejsca jest i koszty kluczowym czynnikiem zakupu

procesory bezpieczeństwa „Fail-Safe”: integrują sterowanie zgodnie z normami bezpieczeństwa, dla aplikacji które muszą być odporne na awarie

procesory technologiczne: są specjalnie wyposażone i wykorzystywane np. do zaawansowanej kontroli ruchu przy napędach elektrycznych lub sterowaniu systemami zabezpieczeń

Sterownik PLC S7-300 był istotnym punktem w automatyce przez niemal trzy dekady. Jak podał w oficjalnym komunikacie Siemens, firma prowadzi fazę wycofania produktu SIMATIC S7-300/ET200M z oferty handlowej. Zgodnie z obowiązującymi w firmie korporacyjnymi procedurami, wymienione produkty, będą nadal dostępne w procesie sprzedaży jako nowe urządzenia do 1 października 2025 roku. Części zamienne będą dostępne do 1 października 2033 roku. W międzyczasie można migrować istniejącą bazę zainstalowaną do bardziej nowoczesnych sterowników serii PLC S7-1200 i S7-1500.

Więcej o sterownikach znajdziecie pod linkiem:
https://publikacje.siemens-info.com/pdf/49/SIMATIC%20S7-300%20-%20modu%C5%82owy%20sterownik%20PLC.pdf

SIMATIC S7-1200

Dla S7-1200 celem było rozwiązanie kilku wyzwań technicznych stawianych przez S7-300, głównie by zmniejszyć rozmiar i wbudować moduły wejścia/wyjścia. Sterownik miał nadal mieć możliwość modułowego rozszerzania. S7-1200 to modułowy, kompaktowy sterownik przeznaczony od wykonywania prostych zadań jak również tych wymagających precyzji.

Sterownik nie jest uważany za oficjalnego następcę S7-300. To zadanie ma przejąć S7-1500. S7-1200 jest swoistym modelem przejściowym, który może wykonywać większość funkcji modelu S7-1500. To, co odróżnia go od S7-1500, to jego kompaktowy rozmiar, zawiera mniej modułów wejścia/wyjścia oraz ma mniejszą pamięć i moc obliczeniową.

Kompaktowy rozmiar SIMATIC S7-1200 z wbudowanymi modułami wejścia/wyjścia sprawia, że jest bardzo ciekawą opcją do paneli sterujących zamontowanych na maszynie.

Więcej o serii sterownika S7-1200 znajdziecie w podręczniku pod linkiem:
https://publikacje.siemens-info.com/pdf/82/Pierwsze%20kroki%20z%20SIMATIC%20S7-1200%20-%20podr%C4%99cznik.pdf

SIMATIC S7-1500

Seria SIMATIC S7-1500 oferuje wszystkie zalety elastyczności i skalowalności linii S7-300, ale została zaprojektowana z myślą o przyszłości technologii automatyzacji sterowania. Dlatego wiele studiów przypadków dotyczących tej serii koncentruje się wokół przemysłu 4.0 i analizy danych.

Moc obliczeniowa, wydajność i długość kodu są znacznie poprawione w S7-1500. Protokół PROFINET IO z dwoma portami jest używany w standardzie w tych kontrolerach, które są zaprojektowane z myślą o rozległej skalowalności sieciowej.

Wraz z postępem technologicznym coraz więcej projektów korzysta z chmury do obsługi złożonej manipulacji danych i trendów. S7-1500 jest zaprojektowany właśnie do tych przypadków użycia, z protokołami i możliwościami sieciowymi do obliczeń brzegowych i w chmurze.

Do niedawna S7-1500 nadal był porównywany z S7-300, aby przy wyborze rozwiązania dla nowego projektu automatyzacji. Jednak po ogłoszeniu wycofania S7-300, S7-1500 stał się głównym rozwiązaniem.

Więcej o programowaniu sterownika S7-1500 znajdziecie w podręczniku pod linkiem:
https://publikacje.siemens-info.com/pdf/52/Przewodnik%20programowania%20dla%20S7-1200%20S7-1500.pdf