Поговорим сегодня про контроллеры, в частности про Siemens SIMATIC S7-1200, их особенности, аппаратные средства, добавление аппаратной конфигурации в  Tia Portal.

Контроллеры данного семейства являются, пожалуй, наиболее востребованными из всей линейки SIMATIC, благодаря своей универсальности, функционалу и приемлемой цене. Конечно, по своим возможностям, они уступают SIMATIC S7-1500, но здесь решающую роль играет цена - у S7-1200 она на порядок ниже. А для большинства задач их функциональных возможностей вполне достаточно.

Данную серию поддерживают все версии Tia Portal, включая Lite - упрощенную версию, работающую только с контроллерами данного семейства.

Контроллер S7-1200 имеет модульную структуру, представляющую набор различных компонентов.

Центральный процессор CPU

Основой всей системы является процессорный модуль CPU (Central Processing Unit), который отвечает непосредственно за обработку, хранение данных, выполнение программы.

Данное семейство представлено 5 моделями центральных процессоров, различающихся производительностью, количеством входов-выходов, объемом памяти.

Кроме того, эти модели имеют несколько различных модификаций - DC/DC/RLY с напряжением питания = 24 В, дискретными входами = 24 В, дискретными выходами релейного типа, DC/DC/DC с напряжением питания = 24 В, дискретными входами и дискретными выходами 24 В на основе транзисторных ключей, AC/DC/RLY с напряжением питания ~115/230 В, дискретными входами 24 В, дискретными выходами релейного типа.

 Также их отличительной особенностью является возможность подключения определенного количества дополнительных сигнальных модулей. Так например CPU 1211 не поддерживает такую возможность, для CPU 1212 таких модулей может быть только 2, а для остальных моделей - 8.

Стоит отметить наличие у всех моделей процессоров встроенного Web-сервера, позволяющего просматривать различную информацию о подключенном контроллере с помощью ПК или смартфона, через обычный Web-браузер.

Можно задействовать  ее в качестве внешней загрузочной памяти для процессорного модуля, для обновления  встроенного программного обеспечения, для копирования программ во внутреннюю память устройства. Кстати,  S7-1500 не имеют встроенной загрузочной памяти и без Memory Card не работают.

Сигнальные модули SM

Для расширения возможностей процессора применяются сигнальные модули (SM - Signal Modules) и сигнальные платы (SB - Signal Boards). Они позволяют задействовать в случае необходимости дополнительные дискретные (DI, DQ) и аналоговые (AI, AQ) входа и выхода.

Также есть сигнальные модули измерения температуры, специально для подключения термопар и термосопротивлений. В частности это модуль SM 1231 Thermocouple для термопар и SM 1231 RTD для термосопротивлений.

Кроме того, могут быть задействованы технологические модули SM 1278 4xIO-Link Master, работающие и как сигнальный модуль, и как коммуникационный. Каждый модуль позволяет подключить до 4 устройств IO Link.

Для работы с тензометрическими датчиками в системах взвешивания, измерения силы и прочих измерительных задачах применяются модули SIWAREX WP231. В отличии от всех предыдущих модулей, он имеет возможность работать как с CPU по стандартной внутренней шине, так и без него, например с HMI панелями, через Ethernet (Modbus TCP/IP) или RS 485 (Modbus RTU). У модуля SIWAREX имеется собственное ПО для настройки и обслуживания SIWATOOL V7, но при этом он может быть легко интегрирован в Tia Portal.

Коммуникационные модули CM

Коммуникационные модули (CM - Communications Modules ) и коммуникационные процессоры (CP - Communications Processors) существенно расширяют возможности контроллера в построении промышленных сетей.

Линейка коммуникационных устройств включает в себя ряд модулей, обеспечивающих обмен данными по сетям:

• Модули CM1242-5 (slave) и CM 1243-5 (master) позволяют использовать контроллеры в сетях PROFIBUS DP для построения систем распределенного ввода-вывода. Для S7-1200 возможно подключение до трех таких модулей. Каждый модуль, в свою очередь, способен обслуживать до 32 ведомых DP-устройств (в качестве ведомых DP могут выступать частотные преобразователи, распределительные станции ET-200, контроллеры S7, другие различные устройства).

• Модули CM 1241 и платы CB 1241 обеспечивают обмен данными через PtP (Point-to-Point) соединение на основе интерфейсов RS-232 или RS-485 и с поддержкой протоколов Modbus RTU и ASCII, а также USS (Протокол обмена данными между контроллером и приводами серий MICROMASTER и SINAMICS).

• Модули CM 1243-2 используются для подключения контроллеров S7-1200 к сетям AS-Interface (Actuator Sensor Interface) в качестве ведущего сетевого устройства. Позволяют подключить к контроллеру до 62 ведомых устройств в сети ASI.

• Процессоры CP 1242 и 1243 позволяют интегрировать S7-1200 в системы телеуправления и поддерживают обмен данными через мобильные беспроводные сети GSM и LTE.

Подключение модулей контроллера

Подключение модулей между собой осуществляется по внутренней шине. Сделано, кстати, очень удобно - достаточно установить процессор на DIN рейку, снять крышку соединителя, установить сигнальный модуль и перевести шинный соединитель в положение влево. И все, сигнальный модуль с процессором надежно зафиксированы между собой.

Добавление  S7 1200 в проект Tia Portal

После создания проекта в STEP 7 необходимо добавить наш контроллер в конфигураторе устройств. Делается это на вкладке Devices&networks - Add new Devices

Здесь нам представлены все доступные в данной версии программы модели CPU. Выбираем нашу модель CPU 1214C DC/DC/Rly и в раскрывающемся списке находим серийный номер процессора. Справа мы видим его описание, версию, вверху можно ввести имя устройства, которое будет отображаться в проекте. Нажимаем кнопку Add.

Если по каким-то причинам вы не можете точно идентифицировать свою модель, то можно выбрать в списке Unspecified CPU 1200 (Неопределенный CPU). Tia Portal сам должен определить вашу модель, главное чтобы контроллер был подключен к компьютеру.

В рабочей области открывшегося окна появится изображение выбранного нами CPU. Что мне например нравится, визуально сделано все реалистично.

На вкладке Properties можно сконфигурировать различные параметры нашего контроллера - IP адрес, по умолчанию он не задан, поведение цифровых и аналоговых выходов, когда ЦПУ находится в режиме STOP, быстродействующих счетчиков (HSC), генераторов последовательных импульсов (PTO) и широтно-импульсной модуляции (PWM), поведение контроллера при запуске системы, время цикла и многие другие параметры.

Далее, если это необходимо, добавляем модули расширения. Делается это простым перетаскиванием модуля из каталога Hardware catalog на рабочую область.

Таким образом, мы добавили все необходимые модули контроллера в проект. Наша аппаратная конфигурация готова, можно переходить к программной части, но это уже отдельная история.