2.9. Контроллеры фирмы Siemens.

Фирма Siemens - один из крупнейших производителей программируемых логических контроллеров. Торговая марка Simatic широко известна во всем мире. Под этим именем представлены полностью интегрированные системы автоматизации.

В основу построения таких систем положены следующие принципы:

• Данные в систему вводятся один раз, после чего становятся

доступными на всех уровнях управления.

• Все компоненты и системы конфигурируются, программируются, запускаются, тестируются и обслуживаются с использованием простых стандартных блоков, встроенных в систему разработки. Все операции выполняются с использованием единого интерфейса и единых инструментальных средств.

• Различные сетевые решения конфигурируются просто и единообразно. Соединения могут быть легко модифицированы в любое время в любом месте.

2.9.1. Контроллеры семейства Simatic s7.

Интегрированная система автоматизации Simatic S7 объединяет:

• контроллеры Simatic S7;

• станции распределенного ввода/вывода Simatic DP;

• системы автоматизации Simatic C7;

• программаторы Simatic PG;

• промышленное программное обеспечение;

• человеко-машинный интерфейс;

• средства связи.

• Семейство контроллеров Simatic S7-200 предназначено для построения достаточно простых систем автоматизации, включающих несколько сот переменных.

В состав семейства входят модули центральных процессоров, модули ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов, а также коммуникационные модули.

Семейство Simatic S7-200 имеет четыре типа центральных процессоров, отличающихся объемом памяти, количеством встроенных вводов/выводов, набором встроенных функций, возможностями расширения системы (CPU221, CPU222, CPU224, CPU226).

Программы пользователя хранятся во внутренней памяти EEPROM.

Все центральные процессоры семейства обеспечивают выполнение следующих функций:

• скоростной счет;

• обработка прерываний (по остановке, по времени, прерываний связи);

• прямое сканирование вводов/выводов;

• парольная защита (полный доступ, только чтение, полная защита);

• выполнение операций целочисленной арифметики и с плавающей запятой, логических операций, операции вызова подпрограмм и переходов, преобразования форматов и т.п.;

• реализация алгоритма ПИД регулирования.

Характеристика процессоров

Процессор	CPU221	CPU222	CPU224	CPU226
Память программ (пользов.)	4 Кб EEPROM	4 Кб EEPROM	8 Кб EEPROM	8 Кб EEPROM
Память данных	2048 слов	2048 слов	2560 слов	2560 слов
Модуль расширения памяти программ и данных	1 Кб EEPROM	1 Кб EEPROM	1 Кб EEPROM	1 Кб EEPROM
Время выполнения логической операции	0.37 мс	0.37 мс	0.37 мс	0.37 мс
Количество дискретных вводов/выводов на CPU	10 (6/4)	14 (8/6)	24 (14/10)	40 (24/16)
Модули расширения в/в	нет	до 2	до 7	до 7
Количество дискретных вводов/выводов на систему	10	40/32	94/74	128/120
Количество аналоговых вводов/выводов на систему	-	8/2	28/7	28/7
ПИД - регулирование	да	да	да	да
Коммуникационный интерфейс	Порт PPI	Порт PPI	Порт PPI	2 порта PPI
Сетевая поддержка	нет	есть	есть	есть

Все центральные процессоры, за исключением CPU 221, позволяют наращивать количество обслуживаемых вводов/выводов за счет подключения модулей расширения ввода/вывода (CPU 222 - до 2 модулей, CPU 224/226 - до 7 модулей).

Модули ввода/вывода могут устанавливаться на 35 мм профильную DIN-рейку с креплением защелками или на плоскую поверхность с креплением винтами. Подключение к соседним модулям производится с помощью плоского кабеля. Внешние цепи подключаются к клеммам с винтовыми зажимами. Возможно также подключение внешних цепей через съемные терминальные блоки, что позволяет производить замену модулей без демонтажа внешних цепей.

На лицевой панели модулей ввода/вывода расположены светодиоды индикации состояния внешних цепей.

Коммуникационные возможности.

Взаимодействие с устройствами системы управления контроллеры семейства S7-200 осуществляют посредством встроенного интерфейса RS-485 (один - CPU 221/222/224, два - CPU 216) и коммуникационных модулей.

Контроллеры этого семейства используют для организации связи:

• PPI интерфейс, работающий в сканирующем или свободно программируемом режимах;

• MPI интерфейс, в котором S7-200 способен выполнять только функции ведомого устройства;

• ASI интерфейс, в котором контроллеры S7-200 выполняют функции ведущего устройства сети;

• сеть Profibus-DP, в которой S7-200 выполняют только функции ведомого устройства.

PPI интерфейс используется для соединения с программаторами PG, с ПЭВМ (через кабель PC/PPI), с текстовыми дисплеями TD-200 и панелями оператора, с другими контроллерами семейства S7-200 (рис. 2.9.1).

К одному программатору, текстовому дисплею или панели оператора по PPI интерфейсу можно подключить до 31 контроллера S7-200. Скорость передачи данных достигает 187,5 Кбод.

Рис. 2.9.1. Взаимодействие S7-200 с устройствами по PPI интерфейсу.

Свободно программируемый режим PPI интерфейса позволяет организовать последовательный обмен данными по протоколам связи MODBUS, ASCII и т. д. со скоростью передачи данных до 38,4 Кбод.

Свободно программируемый режим может быть использован:

• для организации связи с устройствами, оснащенными

последовательным интерфейсом;

• для организации модемной связи;

• для непосредственной связи двух контроллеров S7-200.

TD-200 – текстовый дисплей для обеспечения человеко-машинного интерфейса:

• индикация результатов измерений;

• установка требуемых значений входных и выходных сигналов;

• корректировка системы управления.

К одному контроллеру S7-200 можно подключить несколько TD-200.

В сети по MPI интерфейсу контроллеры S7-200 могут осуществлять связь с контроллерами S7-300, S7-400, панелью операторов Simatic OP, программаторами и компьютерами (контроллеры S7-200 в сети MPI – ведомые и не способны обмениваться данными между собой).

Благодаря интерфейсу Profibus-DP контроллеры S7-200 можно использовать в распределенной системе управления реального времени со скоростью обмена данными от 9.6 Кбод до 12 Мбод. В этой сети S7-200 – также только ведомый. Подключение контроллеров S7-200 к сети Profibus-DP выполняется через интерфейсный модуль EM-277. Длина линии связи определяется скоростью передачи (100 - 1200 м).

К онтроллеры серии S7-200 (за исключением CPU 221) могут выполнять функции ведущих ASI интерфейса. Подключение контроллеров к шине ASI реализуется с помощью коммуникационного модуля CP 243-2 (рис. 2.9.2).

Рис. 2.9.2. S7-200 - ведущий на шине ASI.

К интерфейсному модулю допускается подключение 62 ведомых устройств, способных обслуживать до 464 дискретных сигналов (248 входов и 216 выходов). К одному CPU можно подключить до двух модулей CP 243-2.

Монтаж контроллеров осуществляется на горизонтально или вертикально расположенную профильную шину. Существует возможность установки контроллеров на плоской поверхности.

Условия эксплуатации:

• температура - от 0 до +55⁰С;

• влажность - 5 - 95%.

Размеры процессоров: 90 х 80 х 62 мм.

• К онтроллеры Simatic S7–300 предназначены для решения задач автоматизации средней сложности. Контроллеры имеют в своем составе несколько типов центральных процессоров (CPU) различной производительности, широкий спектр модулей связи (коммуникационных процессоров CP и интерфейсных модулей IM), модулей ввода/вывода (сигнальные модули SM) и функциональных модулей FM.

Конструкция контроллера отличается удобством обслуживания:

• модули контроллера легко монтируются на профильную DIN – рейку и фиксируются винтом;

• подключение модулей к внутренней шине контроллера производится с помощью шинных соединителей;

• подключение внешних соединений с помощью винтовых или пружинных контактов;

• единая для всех модулей глубина установки.

В нешний вид одной стойки контроллера определенной конфигурации показан на рис. 2.9.3.

Рис. 2.9.3. Внешний вид стойки контроллера S7–300.

1. Блок питания.

2. Буферная батарея (для всех CPU кроме 312FM).

3. Клеммы для подключения питания 24В.

4. Ключ переключения режимов работы.

5. Светодиоды индикации состояния системы.

6. Субмодуль памяти (для всех CPU кроме 312FM).

7. Разъем многоточечного интерфейса MPI.

8. Фронтальный соединитель.

9. Защитная крышка.

Система S7-300 имеет несколько типов центральных процессоров: CPU 312FM, CPU 313, CPU 314FM, CPU 314, CPU 315, CPU 315-2DP, CPU 316, CU 318-2DP.