Programowanie sterowników PLC z reguły oznacza konfigurację, diagnostykę i przygotowanie oprogramowania na konkretnym urządzeniu. Okazuje się, że sterownik sterownikowi nierówny – istnieją istotne różnice w zakresie funkcjonalności pomiędzy poszczególnymi seriami sterowników PLC. Od razu uspokajam – w podstawowym zakresie tych różnic nie zauważymy, lecz przy doborze sterownika do aplikacji lub modernizacji systemu sterowania warto znać możliwości (lub ograniczenia) danej serii.
Wśród najpopularniejszych rozwiązań firmy Siemens z rodziny SIMATIC S7 spotkamy następujące serie sterowników PLC:
- S7-1500,
- S7-1200,
- S7-300,
- S7-400,
- ET 200SP CPU.
W pierwszej kolejności należy urządzenia podzielić na dwie kategorie:
- najnowsze, wiodące rozwiązania: S7-1500, S7-1200 oraz ET 200SP CPU,
- starsze, wciąż obecne w przemyśle, lecz niestosowane w nowych aplikacjach: S7-300 oraz S7-400.
W dalszej części skupimy się nowych, aktualnie stosowanych urządzeniach czyli sterownikach S7-1500, S7-1200 oraz ET 200SP CPU.
SIMATIC S7-1200
Sterownik S7-1200 to urządzenie zaprojektowane do małych i średnich aplikacji. Naturalnie określenie „małe” czy „średnie” jest dość indywidualne, ponieważ sam sterownik potrafi obsłużyć dość duże aplikacje przemysłowe. W praktyce jednak, gdy koszt maszyny czy inwestycji jest odpowiednio większy użytkownicy decydują się na mocniejsze jednostki z rodziny S7-1500 czy ET 200SP CPU.
Jakie są zalety sterownika S7-1200?
- Kompaktowość. Wszystkie sterowniki S7-1200 są sterownikami kompaktowymi (litera C w nazwie modelu), co oznacza, że posiadają zintegrowane wejścia i wyjścia. Ich liczba i typ zależy od wybranego modelu. Sterownik zawsze posiada wejścia cyfrowe i analogowe oraz wyjścia cyfrowe, a w modelach 1215 oraz 1217 są również wyjścia analogowe.
- Tańsza licencja. Do programowania niezbędna jest licencja STEP 7 Basic, której koszt (katalogowo 339€) jest znacznie tańsza od pełnej licencji STEP 7 Professional (katalogowo 2146€).
- Szybkie wejścia. Zintegrowane wejścia cyfrowe mogą zostać wykorzystane do obsługi szybkozmiennych sygnałów wejściowych pochodzących z takich urządzeń jak enkodery inkrementalne czy liczniki impulsowe – wszystko w cenie samego urządzenia.
- Szybkie wyjścia. Zintegrowane wyjścia cyfrowe mogą zostać zastosowane do sterowania impulsowego, czyli np. sterowania silnikami krokowymi.
Jakie zatem są wady?
- Języki programowania. Dostępne są jedynie języki LAD, FBD oraz SCL. Języki GRAPH oraz STL są dostępne tylko w seriach S7-1500 oraz ET 200SP CPU.
- Brak wszystkich funkcji systemowych. Zaawansowane funkcje diagnostyczne nie są dostępne dla sterowników S7-1200.
- Mniejsza liczba zasobów. Sterowniki S7-1200 posiadają mniej pamięci roboczej, nie mają pełnego wsparcia architektury 64-bitowej, wolniejsze taktowanie zegara czasu rzeczywistego (1kHz przy 1GHz w S7-1500) czy mniejsza maksymalna liczba urządzeń kontrolowanych w sieci Profinet.
- Mniejsza moc obliczeniowa. Czas przetwarzanie instrukcji przez sterownik jest znacznie wolniejszy od serii S7-1500. Poniższa tabela przedstawia różnice pomiędzy najmocniejszą jednostką S7-1200, modelem 1217C z najsłabszą jednostką S7-1500, 1511-1 PN.
| Parametr | 1217C | 1511-1 PN | Porównanie |
|---|---|---|---|
Czas przetwarzania operacji binarnej | 80 ns | 6 ns | 13x wolnej |
Czas przetwarzania operacji zmiennoprzecinkowej | 2300 ns | 37 ns | 37x wolniej |
Warto jednak dodać, że każda seria umożliwia wykorzystanie gotowych instrukcji systemowych, takich jak bloki regulatorów PID, sterowania ruchem Motion Control czy szeregu bloków komunikacyjnych do protokołów takich jak MQTT, S7, HTTP/HTTPS, TDS (bazy danych SQL Server). Sterowniki S7-1200 w standardzie posiadają interfejs Profinet, co pozwala na realizację komunikacji sieciowej w czasie rzeczywistym (Profinet RT).
SIMATIC S7-1200 G2
Wraz z pojawieniem się wersji V20 środowiska TIA Portal użytkownicy otrzymali możliwość programowania nowej generacji sterowników S7-1200 G2. Są to urządzenia o znacznie szerszym zakresie funkcjonalności, którym w porównania do poprzedniej generacji, znacznie bliżej do sterowników S7-1500. Póki co są to urządzenia świeże, a przemysł z dnia na dzień doświadcza coraz większej liczby tych urządzeń w szafach sterowniczych.
Co warto wyróżnić w porównaniu z poprzednią generacją?
- Większa moc obliczeniowa,
- Dodanie obszaru dla bloków danych DB, co znacząco zwiększa rozmiar zasobów pamięci,
- Wsparcie Profinet IRT,
- Możliwość synchronizacji napędów w czasie rzeczywistym (dotychczas funkcjonalność dostępna wyłącznie dla sterowników technologicznych S7-1500T).
Ponadto, zmiany dotknęły także konstrukcji samego sterownika, który w standardzie posiada dwa porty komunikacyjne.
Co ciekawe, ceny urządzeń nowej generacji S7-1200 G2 są na takim samym poziomie, co wcześniejsza generacja G1. Oznacza to, że praktycznie w tej samej cenie (katalogowo 442€) możemy otrzymać najnowsze rozwiązanie ze znacznie większym potencjałem od poprzednika. Warto dodać, że od wersji V20 środowiska TIA Portal nie ma konieczności zakupu licencji do tworzenia obsługi sterowników bezpieczeństwa, tj. licencji STEP 7 Safety Basic – została ona zintegrowana w ramach standardowej licencji STEP 7 Basic. Generuje to kolejną oszczędność na poziomie 200-250€.
SIMATIC S7-1500
S7-1500 jest wiodącą serią wśród wszystkich urządzeń z rodziny SIMATIC S7. Oferuje pełny zakres funkcjonalności, języków programowania, a także dedykowane rozwiązania sprzętowe. Rozpiętość modeli w serii S7-1500 jest duża, stąd model 1511-1 PN zakupić można już w cenie 850€, a model 1518TF-4 PN/DP za 10750€ (ceny katalogowe). Większy model sterownika PLC to:
- większy rozmiar pamięci roboczej – zmieścimy w sterowniku więcej kodu programowego,
- większy rozmiar pamięci bloków danych DB – zmieścimy więcej danych,
- szybszy czas przetwarzania instrukcji – dla najwyższych jednostek czas przetwarzania operacji bitowej to 1ns,
- większa liczba interfejsów sieciowych Profinet / Profibus,
- możliwość zakupu urządzeń z obsługą programu bezpieczeństwa (litera F), synchronizacją wieloosiową (litera T) czy systemu redundantnego (litera R, H).
Warto wiedzieć, sterownik S7-1500 można spotkać w wielu formach:
- Standardowy sterownik PLC,
- ET 200SP CPU – obudowa popularnej wyspy sygnałowej ET 200SP w postaci sterownika PLC,
- TDC – Technology Driver Controller – sterownik S7-1500 zintegrowany z przetwornicą częstotliwości SINAMICS S120,
- Software Controller – sterownik PLC o bardzo wysokiej wydajności uruchamiany na komputerze przemysłowym,
- 1500V – wirtualny sterownik PLC uruchamiany w formie aplikacji informatycznej w ekosystemie Industrial Edge.
Sterowniki S7-1500 w obudowie ET 200SP CPU to bardzo popularne rozwiązanie ze względu na kompaktową konstrukcję. Urządzenia są montowane na standardowej szynie DIN, a wymiana modułu sprowadza się do wymiany pojedynczej „kasety” bez konieczności demontażu z szyny. W przypadku klasycznych modułów sterownika S7-1500 wypięcie modułu sygnałowego wiąże się z rozłączeniem całej szyny zasilającej pomiędzy PLC, a pozostałymi modułami.
W razie zainteresowania zakupem licencji zapraszam do kontaktu.
kontakt@marcinpodsiadly.pl
