Микроконтроллеры Simatic S7-1500

Универсальная масштабируемая система модульного типа со степенью защиты IP20. Эффективное решение для систем автоматизации циклических производств. Контроллер характеризуется высокими показателями производительности и максимальным удобством в эксплуатации. Высокая востребованность оборудования представленной серии объясняется оперативностью выполнения команд, наличием новых языковых расширений, оптимальными процессами генерирования программных кодов и применением новых типов данных. К мощным коммуникационным возможностям SIMATIC S7-1500 относятся PROFINET IO, опциональный дополнительный интерфейс PROFINET, а также возможность эффективного расширение коммуникационными модулями для подключения к промышленным сетям или в целях обмена данными через соединения.

Характеристики

Область применения контроллеров SIMATIC S7-1500

Благодаря модульной конструкции SIMATIC S7-1500 может использоваться в целях автоматизации различных процессов циклического типа в ряде промышленных секторов. Рентабельность решений достигается за счет модульности конструкций, естественного охлаждения и поддержки систем локального и распределенного ввода-вывода.

Программируемый контроллер SIMATIC S7-1500 - это эффективное решение в нижеприведенных системах автоматизации:

• Оборудование специального назначения
• Текстильные и упаковочные машины
• Машиностроительные комплексы
• Инсталляционные системы и производство инструментов
• Автомобильная сфера
• Объекты водоснабжения и водоотведения
• Предприятия пищевой промышленности и производства напитков

Первый этап поставок включает три типа центральных процессоров с разными уровнями производительности. Также сюда входят модули различного назначения. Аппаратное оснащение модуля гибко адаптируется к различным требованиям решаемых задач. При необходимости контроллер дополняется тем или иным набором модулей. Оборудование отмечено высокой стойкостью к электромагнитным и механическим воздействиям.

Система новых миниатюрных модульных контроллеров SIMATIC S7-1500 включает

• Центральный процессор: на первом этапе в оборудовании может применяться один из трех центральных процессоров, имеющих встроенный интерфейс PROFINET, PROFINET и PROFIBUS
• Сигнальные модули ввода/вывода дискретных/аналоговых сигналов
• Технологические модули, которые могут использоваться, к примеру, для скоростного счета, обнаружения конкретной заданной позиции или достоверного измерения
• Коммуникационные модули и процессоры для получения коммуникационных интерфейсов дополнительного порядка

В случае необходимости SIMATIC S7-1500 дополняется

• Системными блоками питания (PS), использующимися в комплексе с электроникой модулей контроллера посредством внутренней шины S7-1500. Оптимальное решение для ситуаций, когда мощности встроенного в процессор блока питания недостаточно
• Блоками питания нагрузки (PM) в целях преобразования входного напряжения ~ 120/230 В в выходное = 24 В, необходимое для питания внешних цепей
• Интерфейсными модулями ET 200MP - построение систем распределенного ввода/вывода с применением сигнальных, коммуникационных и технологических модулей контроллера S7-1500

Конструкция SIMATIC S7-1500

Внутренняя шина: Участки внутренней шины устройства интегрированы в каждый модуль. Их объединение в общую систему осуществляется посредством U-образных шинных соединителей, которые устанавливаются с тыльной стороны корпуса.

Профильные шины S7-1500 имеют разную длину и используются для установки модулей контроллера и ряда дополнительных компонентов, конструкция которых оптимизирована для установки на стандартную профильную шину DIN 35 мм.

Удобное подключение внешних цепей: эти элементы подключаются с применением съемных 40-полюсных фронтальных соединителей. За счет механического кодирования исключается риск ошибок и сбоев при замене модулей. При монтаже фронтальный соединитель может находиться в промежуточном положении. В этом случае элемент зафиксирован на корпусе, но не имеет электрических соединений с модулем. Фронтальные соединители имеют контакты под винт, посредством которых возможно подключать проводники сечением от 0.25 мм² до 1.5 мм² (AWG24 ... AWG16). Также для подключения внешних цепей дискретных сигнальных модулей применяются соединители типа TOP Connect, позволяющие выполнять оперативный и точный монтаж внешних цепей сигнальных модулей внутри IE (шкафов управления).

Маркировка: для этого применяют специальные этикетки, поставляемые на листах формата DIN A4 с перфорацией. Определенная надпись наносится лазерным принтером. Распечатка осуществляется из TIA Portal и не требует повторного ввода символов адресов или имен.

Аппаратная конфигурация: такое оборудование, как сигнальные коммуникационные и технологические модули контроллера, при необходимости могут монтироваться в любых комбинациях. Но максимальная конфигурация предусматривает один модуль центрального процессора и до 31 модуля устройства S7-1500.

Модули ввода-вывода

В составе SIMATIC S7-1500, а также станций ET 200MP может применяться нижеприведенный состав периферийных модулей:

• 16-ти и 32-х канальные модули ввода дискретных сигналов = 24 В или ~ 230 В при высоком/низком уровне активного входного сигнала
• 8-ми, 16-ти или 32х-канальные модули вывода дискретных сигналов = 24 В или ~ 230 В с номинальной величиной токов нагрузки на канал 0.5 A, 2 A или 5 A
• 8-ми канальные модули ввода аналоговых сигналов, используемые для достоверного измерения сигналов силы тока, сопротивления, напряжения, а также для получения температурных данных с помощью термометров сопротивления или современных термопар
• 4-х или 8-миканальные модули вывода аналоговых сигналов силы тока/напряжения, в том числе скоростные модули с временем преобразования, равным 125 мкс на 8 каналов
• Ряд технологических модулей, использующихся для выполнения скоростного счета и задач позиционирования
• Коммуникационные модули, выполняющие обмен данными через соединения типа point-to-point
• В стадии подготовки находятся F модули, которые будут оптимизированы для построения систем противоаварийной защиты и обеспечения высокого уровня безопасности

Периферийные модули со схожим функциональным потенциалом делятся на классы

• BA (Basic): простые модули, имеющие невысокую цену и не предусматривающие поддержку диагностических функций, а также опции передачи параметров настройки
• ST (Standard): модули, поддерживающие диагностические функции как на уровне модуля, так и группы каналов. Реализована возможность передачи параметров настройки. Устройства имеют класс точности для аналоговых модулей равный 0.3%
• HF (High Feature): модули, поддерживающие диагностические возможности на уровне обособленных каналов. Класс точности - 0,1%. Предусмотрена опция передачи параметров настройки. Стойкость к помехам, высокая прочность изоляции
• HS (High Speed): модули, характеризующиеся малыми временами фильтрации сигналов и минимальными временами преобразования

Аксессуарами для периферийных модулей выступают

• Маркировочные этикетки для их установки на модули ввода-вывода, а также технологические модули
• Элемент заземления экрана кабеля для применения с аналоговыми сигнальными и технологическими модулями серии SIMATIC S7-1500. Монтаж не предусматривает инструмента. В состав входит терминальный элемент подключения цепи питания = 24 В, заземляющая рамка и непосредственно терминал заземления
• 40-каполюсный фронтальный соединитель
• К дополнительным аксессуарам относятся защитные крышки модулей, U-образные шинные соединители

Коммуникационные возможности

Миниатюрный контроллер S7-1500 имеет несколько коммуникационных интерфейсов:

• PROFINET IO IRT, монтированный в каждый центральный процессор необходим для обмена данными в масштабе реального времени
• Модули для подключения контроллера к сетям типов PROFIBUS и Industrial Ethernet
• Модули для обмена данными через соединения типа точка-точка (point-to-point)

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFINET IO

Предлагаемое устройство SIMATIC S7-1500 подключается к сети PROFINET IO посредством монтированного в систему интерфейса центрального процессора PROFINET. Как результат - достигается возможность получения распределенных конфигураций ввода-вывода.

Функции контроллеров PROFINET IO могут осуществлять:

• Центральные процессоры SIMATIC S7-1500
• Центральные процессоры SIMATIC S7-1200
• Контроллеры SIMATIC S7-300 с PN-CPU или PROFINET
• Контроллеры SIMATIC S7-400 с PN-CPU или PROFINET
• Станции SIMATIC ET 200 с IM-CPU для PROFINET

В режиме приборов ввода-вывода могут быть задействованы

• Центральные процессоры SIMATIC S7-1500
• Центральные процессоры SIMATIC S7-1200 (версии FW 4.0 или выше)
• SIMATIC S7-400 с PN-CPU или процессоры PROFINET
• Станции ET 200S с IM151-8 PN/DP CPU, а также станции ET 200pro с IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300 с PN-CPU или процессоры PROFINET
• Станции ET 200, оснащенные интерфейсными модулями для подключения к PROFINET
• Устройства и оборудование человеко-машинного интерфейса, задействующие механизмы прямого доступа к клавиатуре
• Оборудование полевого уровня

Системы распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS DP

Программируемый контроллер SIMATIC S7-1500 подключается к сети PROFIBUS DP через встроенный интерфейс CPU 1516-3 PN/DP или с применением коммуникационного модуля. Посредством указанных интерфейсов обслуживаются системы распределенного ввода-вывода, базирующиеся на сети PROFIBUS DP. Системы локального и распределенного ввода-вывода на базе PROFIBUS DP предусматривают применение одинаковых способов адресации, конфигурирования, программирования.

Функции ведущих DP устройств могут осуществлять:

• SIMATIC S7-1500 – программируемые контроллеры, используя интерфейс PROFIBUS DP PN/DP-CPU или коммуникационный модуль типа PROFIBUS DP
• SIMATIC S7-1200 – программируемые контроллеры, посредством интерфейса PROFIBUS DP или с помощью коммуникационного модуля CM 1243-5
• SIMATIC S7-300 – программируемые контроллеры, используя интерфейс PROFIBUS DP PN/DP-CPU, DP-CPU или с применением коммуникационного модуля PROFIBUS DP
• SIMATIC S7-400 – программируемые контроллеры, с помощью интерфейса PROFIBUS DP PN/DP-CPU, DP-CPU или коммуникационного модуля PROFIBUS DP
• SIMATIC S5-115U/H, S5-135U и S5-155U/H – контроллеры, с интерфейсным модулем типа IM 308
• Контроллеры SIMATIC 505

Как ведомые DP устройства применяются:

• Периферийное оборудование ввода-вывода (примером могут быть станции ET 200)
• Приборы полевого уровня
• Контроллеры типов SIMATIC S7-200, S7-1200, S7-300, а также C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP
• Контроллеры SIMATIC S7-400 (с возможностью подключения через CP 443-5)
• Различные программаторы и ПК, где установлен пакет STEP 7, панели операторов также задействуют для обмена данными в сети PROFIBUS DP PG и OP опции связи.

Обмен данными через Ethernet

Контроллер S7-1500 поддерживает функцию подключения к Industrial Ethernet с помощью встроенного интерфейса PROFINET центрального процессора или посредством коммуникационного процессора серии CP 1543-1. Как результат, обмен данными поддерживается:

• С SIMATIC S7-1200
• С SIMATIC S7-300
• С SIMATIC S7-400
• С SIMATIC S5-115U/H, S5-135U, S5-155U/H
• С программаторами и офисными/промышленными ПК
• Со всем оборудованием оперативного управления и мониторинга семейства SIMATIC HMI
• С системами, адаптированными для управления приводами и роботами
• С узлами числового программного управления
• С комплексами решений других производителей

К возможностям коммуникационного процессора CP 1543-1 относятся нижеприведенные дополнительные показатели:

• Поддержка IPv6
• Интерфейс 1 Гбит/с
• FTP (клиент/ сервер), функции e-mail, SNMPv1/v3
• Обмен информацией с S5 на базе транспортного протокола ISO
• Защита данных, куда относится: защищенный доступ на базе идентификации оборудования, перечень разрешенных IP/MAC адресов, VPN туннели (V12 SP1 и выше), а также межсетевой экран (firewall)

Обмен данными с помощью PROFIBUS

Устройство SIMATIC S7-1500 подключается к сети PROFIBUS DP через интерфейс процессора или посредством коммуникационный модуля. В результате осуществляется поддержка обмена данными с ниже приведенными позициями оборудования:

• SIMATIC S7-1200
• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H, S5-135U, S5-155U/H
• Программаторы, а также промышленные и офисные ПК
• Приборы и системы оперативного управления/мониторинга SIMATIC HMI
• Комплексы управления приводами и роботами
• Системы числового программного управления
• Устройства и системы, выпущенные другими производителями

Обмен данными через point-to-point

Установка таких соединений осуществляется через PtP модули, которые также еще называют непосредственными. Соединения устанавливаются с:

• Принтерами, сканерами, системами идентификации, считывателями кода
• Системами автоматизации SIMATIC S7, SIMATIC S5 и решениями других производителей
• Системами управления роботами

Поддержка следующих протоколов:

• Устройство ведущего типа Modbus RTU
• Устройство ведомого типа Modbus RTU
• 3964(R) и USS
• Свободно программируемый порт с возможностью свободного определения пользователем формата телеграмм

Параметры интерфейсов:

• RS 232 с опцией поддержки дополнительных сигналов
• RS 422 – обмен данными на основе дуплексного принципа
• RS 485 – обмен данными на основе полудуплексного принципа и поддержкой многоточечных соединений
• Скорость обмена от 300 до 115 200 бит/с
• Внешние цепи подключается через соединитель D-типа

Функции SIMATIC S7-1500

• Высокая производительность, выражающаяся в возможности оперативного выполнения команд, также предусмотрены новые языковые расширения и типы данных. Сокращенное время реакции за счет рационально оптимизированного генерирования программных кодов
• Простота и оперативность программирования последовательностей управления конкретным перемещением с применением PLCopen Motion блоков стандартного типа
• Удобный в использовании инструментарий для диагностики и выполнения пуско-наладочных работ
• Формирование аварийных сообщений в автоматическом режиме и их последующее проектирование на человеко-машинный интерфейс
• Изохронный режим: оперативная синхронизация процессов по сбору данных в распределенной системе, их последующая передачи и реализация программы в PROFIBUS или PROFINET с постоянным временем цикла шины, т.е. сбор, обработка и выдача входных сигналов осуществляется через одинаковые промежутки времени
• Возможность увеличения объема продукции с сохранением показателей ее высокого качества достигается за счет способности SIMATIC S7-1500 выполнять высокоскоростную обработку данных и получать максимальную точность/воспроизводимость сигналов
• Полный набор компонентов и составляющих программ, оптимизированных для решения задач управления перемещением, скоростного управления и т.д.
• Высоконадежная парольная защита ноу-хау от риска несанкционированного считывания.
• Защита от несанкционированного копирования
• Успешно реализованная концепция 4-уровневой идентификации пользователей
• Встроенная системная диагностика
• Конфигурирование в SIMATIC STEP 7 Professional V12
• Высокая совместимость
• Карта памяти SIMATIC memory card
• Соответствие требованиям международных и национальных стандартов, к которым причислены: cULus, cULus для зон повышенной опасности, FM, ATEX для установок 24 В, CE, C-TICK, KCC

Технические характеристики SIMATIC S7-1500