Сименс лого примеры выполнения программ. Логические модули LOGO!8

02.04.2019

Инжиниринговый центр "СКАТ" оказывает услуги по программированию LOGO . Наши специалисты имеют многолетний опыт работы программирования ПЛК LOGO Siemens.

Программирование логических реле LOGO от Siemens производится в программной среде разработки LOGO Soft Comfort.

Наши специалисты оказывают следующие услуги по работе с контроллерным оборудованием LOGO Siemens:

Разработка и согласование Технического Задания на программирование Logo;
Разработка алгоритма программы LOGO;
Программирование LOGO;
Отладка программы LOGO на стенде с ПЛК.

Заказать программирование LOGO Siemens

Если Вы хотите заказать услуги по программированию LOGO, обращайтесь в наш Центр , отправив заявку по электронной почте [email protected] . Мы найдем оптимальное решение для Вашей задачи.

ПЛК LOGO Siemens

Фирма Siemens по праву считается ведущим производителем программируемых логических контроллеров. Линейка контроллеров LOGO Siemens в основном используется для разработки несложных средств автоматизации и управления, они считаются компонентами нижнего уровня программирования ПЛК. Контроллеры LOGO Siemens отличаются простотой обслуживания, удобством использования и программирования ПЛК. Существенным преимуществом является возможность использовать до 200 функциональных блоков при программировании Logo.

Расширение ПЛК LOGO Siemens

В линейке контроллеров LOGO предусмотрено расширение за счет использования разнообразных модулей. Количество входов и выходов общей системы (контроллер + модуль) ограничено. Дискретных входов не должно быть более 24, выходов не более 16. Аналоговых входов не должно быть более 8, аналоговых выходов не более 2.
Дальнейшее расширение возможно за счет использования модуля, имеющего возможность сетевого обмена.

Ассортимент ПЛК LOGO Siemens

Основное семейство LOGO Siemens включает в себя следующие устройства:

Универсальные логические модули: с встроенным дисплеем и клавиатурой или без них.
Модули расширения: 8 и 16 - канальные модули ввода-вывода дискретных сигналов, 2 - канальные модули ввода-вывода аналоговых сигналов, модули для сетевого обмена.
Модули блоков питания LOGO!Power с выходными напряжениями 5 В, 12 В, 15 В, 24 В и стабилизатор питания.
Дополнительное оборудование, такое как программатор, соединительные кабели, памяти, батареи и так далее.

Языки программирования ПЛК LOGO Siemens

Программирование ПЛК LOGO Siemens осуществляется за счет использования языков программирования FunctionBlockDiagram (FBD) или LadderDiagrams (LAD), о которых говорится ниже. Программирование LOGO может реализовываться с помощью программной среды LOGO! SoftComfort для персонального компьютера, либо клавишами непосредственно на самом устройстве (интерфейс контроллера поддерживает десять языков на текстовом дисплее), либо установкой заранее запрограммированного модуля памяти.

Пример программы для плк LOGO Siemens

Специалистами ИЦ "СКАТ" выполнено множество работ по программированию LOGO. Одна из последних работ по программированию LOGO представлена ниже.

На рисунке показан пример программы для контроллера LOGO Siemens, выполненный на языке FBD специалистами ИЦ "СКАТ" в 2014 году.

Что такое ПЛК LOGO Siemens?

Программируемый логический контроллер LOGO (ПЛК ) - это электронное устройство, предназначенное для управления и контроля разрабатываемого процесса и его автоматизации. Программируемый логический контроллер LOGO отличается от релейных систем - в нем алгоритмы работы реализованы программно. Исходя из этого, можно отметить преимущество в том, что надежность работы схемы с ПЛК LOGO не будет зависеть от её сложности.

Цикл работы ПЛК LOGO проходит в четыре этапа:

Опрос входов LOGO.
Исполнение пользовательской программы LOGO.
Установление выходных значений плк LOGO.
Подготовка работы отладчика, диагностика, визуализация и другие вспомогательные функции плк LOGO.

Этим LOGO отличается от более простых микропроцессорных устройств. Обычно программное обеспечение программируемого логического контроллера состоит из двух частей: системное ПО, которое управляет разными узлами контроллера и связывает его составляющие (если сравнивать контроллер с персональным компьютером, то можно сказать, что это операционная система) и вторая часть - это прикладное программное обеспечение.

На этом уровне контроллер LOGO выполняет те функции, которые с прикладной программой, ему в память закладывает программист. Программирование LOGO достаточно просто реализуется, так как специалисту важно знать лишь, с какого входа контроллера идет сигнал и как выход будет на него реагировать.

Языки программирования ПЛК LOGO

В настоящее время разработчики стандартов по языкам программирования ПЛК стремятся сделать их максимально понятными не только для специалистов по разработке и написанию программ, но и для инженеров-технологов.

Для систем автоматизации технологических процессов Международной Электротехнической Комиссией разработан стандарт МЭК-61131-3, который сочетает в себе принципы программирования ПЛК различных изготовителей. Данный стандарт содержит пять следующих языков программирования ПЛК:

FunctionBlockDiagram (FBD) -простой и наглядный язык программирования ПЛК LOGO, позволяющий достаточно легко обучаться ему прикладным специалистам, не имеющих специальных знаний в области программирования LOGO. При программировании ПЛК LOGO данным языком, используются специальные блоки (элементы). Это могут быть счетчики, триггеры, таймеры, элементы И, ИЛИ, НЕ и другие. При последовательном выполнении, внутренняя структура команд транслируется в быстрый и достаточно надежный код.
LadderDiagrams (LАD) -также составляющая стандарта МЭК-61131-3. Данный язык программирования ПЛК LOGO реализован на принципах релейной логики, аналогично электрической цепи с замыканием и размыканием контактов. Здесь значение ИСТИНА будет иметь ситуация - «ток течет», а значение ЛОЖЬ - «ток не течет». Благодаря этому соответствию, LАD язык программирования ПЛК LOGO понятен для инженеров по автоматизации, также широко используется в промышленности.
SequentialFunctionChart (SFC) -это графический язык программирования ПЛК, реализующий последовательное управление функциональными блоками системы. Достаточно широко используется в SCADA и HMI пакетах.
StatementList (STL) - этот язык программирования ПЛК по своей структуре и принципам работы ближе всего сравним с языком Паскаль. Его используют при написании больших по объему программ и в случаях, когда требуется работа с аналоговыми сигналами.
InstructionList (IL) -язык программирования ПЛК, отдаленно напоминающий Ассемблер. В настоящее время, ввиду развития других направлений программирования логических контроллеров, практически не используется.

Каждый язык программирования ПЛК имеет свои преимущества и недостатки. Выбор нужного языка программирования ПЛК полностью зависит от опыта работающего специалиста и его предпочтений. На данный момент наиболее популярными языками программирования ПЛК являются языки, FBD, LAD и STL, так как они удобны в использовании, наглядны и достаточно просты в использовании.

Для программирования LOGO специалистами ИЦ "СКАТ", в основном, используются языки программирования LOGO такие, как FBD и LAD.

Наводя порядок в шкафу, я нашел старый контроллер Siemens Logo! и ряд аксессуаров к нему. Когда-то, десять лет назад, я сделал несколько проектов на таких игрушках. Ностальгия и тёплые воспоминания про те времена побудили меня к написанию этого поста.

Под катом много фотографий (geek porn)!

Итак, что такое Siemens Logo!? Фирма Siemens позиционирует данное устройство как «интеллектуальное реле», позволяющее строить несложные системы автоматизации. Примером таких систем могут быть, например, гаражные ворота, лестничное освещение, управление насосами, поддерживающими уровень воды в баке и прочие простые системы, включающие в себя несколько датчиков с дискретными выходами, несколько исполнительных устройств и органы управления (кнопки и переключатели). Датчики с аналоговыми выходами тоже поддерживаются, при наличии специальных модулей расширения.

1. Железо

Семейство Siemens Logo! включает в себя множество разных модулей, но самым главным из них является модуль процессора.

1.1. Модуль процессора

Модуль, который я хочу вам показать, оснащен небольшим монохромным LCD. На нем отображаются меню, нужные при загрузке программы, на нём могут отображаться сообщения при работе программы, с него можно даже, при сильном желании, запрограммировать контроллер без подключения к компьютеру. Выпускаются также «слепые» модули (Pure), не имеющие экрана, но если вы занимаетесь построением систем на Siemens Logo!, нужно иметь хотя бы один модуль с экраном, чтобы иметь возможность копировать модули памяти. Но об этом будет сказано ниже.

Итак, модуль процессора 0BA3 питается от сети 220В, и имеет четыре дискретных выхода (реле) и восемь дискретных входов. Дискретный выход представляет собой реле с нагрузочной способностью до 10А при напряжении до 240В, дискретный вход допускает подключение цепей переменного тока напряжением 220В.

Самое интересное, конечно, внутри. Итак, модуль процессора в разобранном виде:

Модуль состоит из двух плат, на верхней плате расположен сам процессор и LCD, на нижней - блок питания, реле и дискретные входы.

Начнем с верхней платы.

Верхняя плата, верхняя сторона.

То же, со снятым LCD.

Верхняя плата, нижняя сторона.

На верхней плате размещается сам процессор (ASIC, разработанный специально для этого изделия), LCD, микросхема L4949EP (стабилизатор напряжения 5В, схема сброса и супервизор питания), кварц на 8МГц, ещё одна микросхема неизвестного назначения, микросхема Atmel 24C08 (EEPROM на 8 кбит), микросхемы 74hc4066 (4 аналоговых ключа) и 74HC11(?). Также на верхней плате расположены разъемы для подключения нижней платы, модуля расширения и модуля памяти.
Как видим, ничего особо интересного на верхней плате нет. Весь основной функционал заключается в одной специализированной микросхеме.

На нижней плате мы видим более интересные вещи. Здесь расположен источник питания на микросхеме TOP332G. Сама по себе микросхема (контроллер импульсного источника питания) очень распространенная, но здесь она применяется в несколько необычном включении, без трансформатора. Получается простой понижающий импульсный преобразователь напряжения, понижающий напряжения от сетевого (85 - 240В) до 24В постоянного тока. Блок питания не изолирует устройство от сети! Цифровая «земля» и общий провод дискретных входов оказываются связаны с «нулём» сети напрямую, поэтому при монтаже контроллера важно, ради соблюдения техники безопасности, подключать сеть правильно, с учётом того, какой провод нулевой, а какой фазный.

Дискретные выходы представляют собой реле Schrack с обмоткой на 24В. Кстати, маркировка на корпусе реле гласит, что коммутируемый ток составляет 8А, а Siemens заявляет для данного модуля 10А. Непорядок.

Дискретные входы не имеют гальванической развязки. По сути, сетевое напряжение через делитель и фильтр поступает напрямую на логику.

Схема дискретного входа

Также на нижней плате расположены винтовые клеммы, разъем для соединения с верхней платой и пьезопищалка.

1.2. Модуль дискретного ввода-вывода

Модуль дискретного ввода-вывода 0BA0, содержит четыре дискретных выхода (реле), четыре дискретных входа, и, как и другие модули этого семейства, пристыковывается к модулю процессора сбоку.

Отдельно он выглядит так:

И в разобранном виде:

Он также состоит из двух плат, верхней и нижней.

Верхняя плата, вид сверху.

Используются точно такие же реле Schrack на 8А, но на этот раз Siemens заявляет максимальный ток 5А. То есть в случае с процессорным блоком они рискуют тем, что будет превышен максимально допустимый ток через контакты реле, а здесь они перестраховываются.

Верхняя плата, вид снизу.

Здесь мы опять видим специализированную микросхему и уже знакомый нам стабилизатор питания L4949.

Нижняя плата содержит ещё два реле, источник питания и четыре дискретных входа. Все эти узлы аналогичны используемым в процессорном модуле.

1.3. Загрузочный кабель

Кабель предназначен для загрузки программ через порт RS-232. Кабель имеет гальваническую развязку.

Посмотрим, что внутри.

Внутри гибко-жесткая печатная плата. На одной стороне две оптопары.

Микросхема MAX3221 (порт RS232) и буфер (74НС14 или какой-то аналог).

1.4. Модуль памяти

Желтенькая штучка на фото - это модуль памяти. В принципе, Logo! работает и без него, но желтый модуль позволяет копировать программы. После заливки программы в контроллер по кабелю её можно скопировать в желтый модуль и вставить в другой контроллер, скажем, находящийся на объекте. Удобно тем, что монтажнику не нужно брать с собой ноутбук и кабель. Бывают ещё красные модули, они не позволяют скопировать своё содержимое во внутреннюю память контроллера (типа, защита от копирования).

Внутри находится микросхема EEPROM Atmel 24C08, такая же, как в модуле процессора.

2. Пишем программу

Итак, подключаем питание, включаем контроллер, и видим следующее:

Напишем программу «мигания светодиодиком». Светодиодик в кавычках, потому что никакой индикации срабатывания выхода на самом деле нет. Мы просто услышим звук срабатывающего реле. Слово «пишем» тоже можно взять в кавычки, потому что програмы для Siemens Logo! не пишутся, а рисуются в графической среде Logo! Comfort.

«Программы» в этой среде построены из «кубиков», каждый из которых представляет собой логический элемент, реле времени, вход, выход, и т.п.

В этой же среде можно запустить симуляцию программы. В нашем случае программа состоит из одного блока Symmetrical Pulse Generator, одного дискретного выхода, и одной константы (лог. 1), разрешающей работу генератора. Всё предельно просто.

Программное обеспечение позволяет запрограммировать любое поколение контроллеров Logo!, как старые (этот, например, третья модель), так и новые (6-я и 7-я модель). Отличаются они тем, что в новых гораздо больше функций, и гораздо меньше ограничений. Третья модель, например, позволят использовать в программе всего лишь до 56 блоков, в современных моделях блоков может быть и 200.

Достоинством этой среды является то, что в ней можно начать работу «с нуля», не имея опыта программирования логических контроллеров. «Кривая обучения» минимальна и может занять один вечер.

Программное обеспечение хорошо документировано, есть примеры проектов (например, автоматика лестничного освещения).

Теперь самое интересное.

Цены.

Конечно, именно эти модели давно устарели и сняты с производства, поэтому приведу цены на их современные инкарнации.
Цены приведены в рублях и являются приблизительными.

Модуль процессора - 4200 р.
Модуль дискретного ввода-вывода - 3000 р.
Кабель - 3800 р.
Модуль памяти - 650 р.

Впечатляет, не правда ли? Особенно на кабель (две микросхемы и две оптопары) и на модуль памяти (одна микросхема стоимостью меньше 10 р.)

Вот и всё. Надеюсь, вам понравилось. Буду рад ответить на ваши вопросы.

Из письма читателя почтовой рассылки: "Используя контроллер LOGO! фирмы SIEMENS хочу на практике научится программировать контроллеры, автоматизировать разные процессы и в перспективе создать создать у себя комплексную систему умный дом. Подскажите возможно ли это и какие дополнительные модули нужно купить к контроллеру LOGO для организации умного дома?" ...

В этой статье попробуем ответить на вопрос читателя рассылки - рассмотрим возможность применения программируемых логических контроллеров для целей и для создания системы "умный дом".

Прежде чем рассматривать применение средств для автоматизации, давайте разберемся, что вообще подразумевается под понятием «умный» дом ? Можно ли считать диммер, установленный в цепи одной из ламп, интеллектуальным домом? Если нет, то с какого момента начинается «интеллектуальность» жилища? Ведь даже при обилии различных устройств, устанавливаемых в наших квартирах, не все их можно привязать к понятию «умного» дома.

Видимо, термин «умный дом» подразумевает некую комплексную систему устройств, повышающих комфорт, безопасность и рациональное использование ресурсов. Тогда в нем должны в том или ином объеме присутствовать несколько подсистем управления. Это охрана помещений, пожарная безопасность, сигнализация аварийных ситуаций с водой или электричеством. Не помешают системы управления отоплением, кондиционированием и вентиляцией. Традиционно необходимы системы управления освещением. А для досуга - управление мультимедийными устройствами.

Исходя из перечисленного, далеко не полного перечня задач, можно переходить к выбору устройств, на базе которых будет строиться интеллектуальная система. Из обилия предложений на ранке попробуем примерять на эту роль .

При первом знакомстве с линейкой логических контроллеров LOGO возникают сомнения: это очень сложно, непонятно и для домашнего применения совсем не годится. Не будем торопиться. У всех без исключения изделий и стандартов есть свои плюсы и свои недостатки. У одних, как , слабая помехоустойчивость, другие не подходят по цене или необходимости часто менять источники питания.

Если сложность контроллеров заключается в процедуре программирования и необходимости дополнительных блоков (питания, расширения), то и достоинства весомы: сделал систему, настроил и... забыл о ее существование. Тем более, это справедливо по отношению к контроллерам Siemens, у которых высочайшая надежность и разнообразие сфер применения.

Коротко о составе и назначении модулей. Контроллеры включают в себя два вида модулей: LOGO!Basic, который имеет дисплей и клавиатуру для ввода программ вручную и LOGO!Pure, в который программы заносятся с компьютера через интерфейсный кабель, или путем установки карты памяти с записанной программой. Память контроллеров рассчитана на 200 программных блоков (операций). Всего выпускается 8 модификаций, отличающихся напряжением питания, количеством каналов ввода/вывода и наличием часов реального времени.

Кроме этого, серия LOGO содержит 9 видов модулей расширения для увеличения числа входов/выходов. Есть в серии и блоки питания для датчиков и модулей расширения. В набор аксессуаров входят кабель для программирования контролеров с компьютера, программа Soft Comfort. Она предназначена для создания алгоритмов управления и эмуляции работы схемы. Дополнительно предлагается дисплей для отображения информации LOGO! TD.

А теперь вернемся к «умному» дому. Первое и самое серьезное возражение против контроллеров LOGO заключается в том, что задача автоматизации дома не является простой по определению. Если решать проблему «в лоб», то сосуществование нескольких подсистем управления потребует электрического шкафа, соизмеримого по размерам со шкафом для одежды.

Вторым, не менее важным обстоятельством, является необходимость прокладки силовых и сигнальных проводов. А для этого необходимо сразу иметь на руках исчерпывающий проект автоматизации для закладки необходимого количества проводников. Если замахнуться на реализацию всех перечисленных выше подсистем, то количество проводов составит десятки разнородных проводов, а общая их длина под километр.

Третий недостаток связан с самой концепцией построения систем управления на программируемых контроллерах. Она предусматривает наличие центрального единого управляющего щита, в который стекается вся информация с датчиков и выдаются командные сигналы. Пользоваться такой системой без выносных пультов крайне неудобно, а мобильные устройства в серии контроллеров отсутствует.

Поэтому перспектива получить громоздкую систему, с процедурой опутывания проводами квартиру, и не позволяющую переконфигурировать ее после элементарного перемещений мебели, делает эту элементную базу совершенно не привлекательной.

Есть и еще одно соображение, скорее психологическое. Автоматизацией своих домов занимаются люди своеобразного склада характера: беспокойные и увлекающиеся. То, что сегодня для них верх совершенства и предмет гордости, завтра становится обыденным, а послезавтра постылым. Руки начинают чесаться: хочется что-то переделать, усовершенствовать или перепрограммировать.

Вот тут контроллеры LOGO и могут проявить свой “нордический” характер. Не хватает линий связи, число выходов или входов ограничено, щиток забит модулями до отказа. Еще хуже ситуация, если предстоит переезд. Для жилых помещений это редкое, если не сказать, экзотическое событие. Но для офисов, оборудованных системой на базе контроллеров LOGO, проблема переноса оборудования почти не осуществима. Изъять модули, как самое дорогостоящее оборудование, еще можно. Но удастся ли быстро восстановить электрические цепи в первоначальном виде - это не факт.

Если перспективы использования контроллеров LOGO столь неутешительны, почему в сети массово появляются сообщения об их успешном применении? Причин может быть несколько: авторы по работе связаны с использованием контроллеров на производстве, и для них адаптация в домашнюю среду устройств не представляет трудностей. Другой вариант печальней: продавцы изделий настойчиво рекламируют эту серию как простейшее изделие, применить которое может даже школьник младших классов.

На самом деле не надо забывать, что логические контроллеры предназначались изначально для управления простым, единичным оборудованием в производстве. По сути, это набор различных программируемых устройств в одном корпусе. Поэтому достаточно просто можно их использовать для управления отдельным насосом, вентилятором или несколькими лампами. Но попытка связать эти функции в одну систему с разнообразными сценариями сразу резко усложняет ее состав и стоимость.

Кстати, о стоимости. Контроллер без блоков расширения стоит от 123 евро типа Pure и до 180 евро исполнения Basic. Ставить такое устройство для управления несколькими лампами - это сущее разорение. А прокладывать дополнительные провода в квартире после недавнего ремонта ради нескольких домашних устройств - это еще большее разорение. Еще серьезней цена возрастет при попытке оснастить систему датчиком (температуры, влажности или иным).

Контролер воспринимает входные аналоговые сигналы только стандартного типа, например, 0-20мА. Поэтому датчики должны иметь нормализованные выходные сигналы. Стоимость таких датчиков сравнима с контроллером. Поэтому программируемые контроллеры, и не только LOGO, сегодня получили ограниченное распространение в домашней автоматизации.

Мы планируем развивать эту тему здесь.

На стадии проектирования очень трудно предусмотреть все нюансы технологического процесса будущего производства ввиду большого количества взаимосвязанных условий. В то же время даже безукоризненно выполненный проект может доставить разработчику массу хлопот, если в него нужно внести какие-либо непредвиденные изменения. Революционным прорывом в промышленной автоматике стал переход от исполнительных устройств с единожды и навсегда заложенной функцией к гибко перестраиваемым модульным блокам с изменяемой по требованию текущего момента конфигурацией.

Законченные решения в компактном исполнении: многофункциональные модули Logo!

Ярким примером такого подхода стало семейство программируемых реле Logo! (рисунок 1), производимых компанией Siemens. Собственно, слово «реле» в названии этих интеллектуальных устройств оставлено лишь в дань традиции, поскольку набор функциональных возможностей, заложенных в них изготовителем, не идет ни в какое сравнение с банальной коммутацией проводников, выполняемой обычными электромеханическими реле. Один такой модуль способен заменить собой целый блок релейно-коммутационной логики, что не только экономит место в шкафу управления, но и в значительной мере сокращает время ввода в эксплуатацию.

Рис. 1.

Идеология модулей LOGO! базируется на составлении разработчиком требуемой блок-схемы путем выбора из 8 основных и 29 дополнительных встроенных функций. К основным функциям (рисунок 2) относятся обычные операции логического сложения, вычитания, исключения и т.д., а дополнительные предоставляют такие возможности, как:

генератор ШИМ-последовательности,
годичный часовой выключатель,
формирователь текстовых сообщений,
пропорциональный регулятор,
аналоговый усилитель,
частотный детектор,
реверсивный счетчик,
реле времени,
аналоговый триггер.

Рис. 2.

В одной управляющей программе может быть задействовано до двухсот исполняемых функций, что определяет область применения этих приборов в различных системах контроля доступа, управления климатом, освещением, промышленным оборудованием и во многих других направлениях человеческой деятельности. Ниже в таблице 1 представлено параметрическое сравнение программируемых реле семейства LOGO!.

Таблица 1.

Наименование	Наличие дисплея	Количество дискретных входов/выходов	Тип дискретных выходов	Ток нагрузки, А	Рабочая температура, °С	Питающее напряжение, В	Габаритные размеры, мм
6ED1052-2MD00-0BA6	–	8/4	релейный	10 – активная 3 – индуктивная	0…55	12	72х90
6ED1052-1FB00-0BA6	да					115	72х90
6ED1052-1FB00-0BA7						115	107х90
6ED1052-1HB00-0BA6						24	72х90
6ED1052-1MD00-0BA7						12	107х90
6ED1052-1CC01-0BA6			транзисторный	0,3		24	72х90

Конструктивно модули Logo! выполнены в эргономичных, компактных пластиковых корпусах со степенью защиты IP20, предназначенных для установки на стандартные профильные шины DIN или на вертикальную плоскую поверхность. Цепи питания и датчики подключаются к клеммам в верхней части корпуса, а исполнительные устройства — снизу. Каждый блок может быть легко дополнен аналоговыми или коммуникационными модулями расширения, подключаемыми к нему с правой стороны. Подключение модуля расширения (рисунок 3) к внутренней шине логического модуля можно выполнить лишь в том случае, если его кодировочные штифты попадают в кодировочные пазы предшествующего модуля. Для объединения внутренней шины обоих модулей достаточно перевести ползунок на передней панели в рабочее положение.

Рис. 3.

Наиболее полно раскрыть внутренние ресурсы модулей помогает грамотно продуманный разработчиками процесс программирования, который может осуществляться тремя способами: с использованием встроенной клавиатуры и дисплея, установкой заранее запрограммированной карты памяти, а также — при помощи программного обеспечения LOGO! Soft Comfort.

Программирование сводится к подключению библиотек, требуемых в данный момент функций, установке соединений входа и выхода конкретной функции со входами и выходами логического модуля или других функций, настройка установочных параметров данной функции — время задержки включения или выключения, начальные значения и граничные пределы счетчиков, пороговые значения аналоговых величин и т.д. Наглядность этого процесса более всего напоминает любимую многими в детстве игру в кубики, с той лишь разницей, что вместо сказочных персонажей на гранях кубика нанесены фрагменты блок-схем (рисунок 4), из которых последовательно «собирается» законченное электронное устройство.

Рис. 4.

Разумеется, ручной ввод программы в модуль имеет смысл только на этапе начального программирования и отладки. При наличии проверенной рабочей версии программы, процесс программирования осуществляется установкой в специальный паз энергонезависимого картриджа (рисунок 5) с исходным кодом. При включении питания программа автоматически копируется из съемного носителя в память логического модуля, после чего выполняется ее автоматический запуск. При извлечении картриджа с программой, защищенной от копирования, память соответствующего модуля будет очищена.

Рис. 5.

Ну и, конечно, наиболее удобный и естественный способ программирования модулей LOGO! осуществляется при помощи LOGO! Soft Comfort — специально разработанной программы, предоставляющей широкие возможности по разработке, отладке и документированию программ этих логических модулей. Разработка может выполняться на языках LAD (Ladder Diagram ) или FBD. Стилистика этих языков допускает использование символьных имен для переменных и функций, также поддерживается вставка необходимых комментариев. Немаловажно, что разработка, отладка и полное тестирование работы программы может осуществляться в автономном режиме без наличия реального модуля LOGO!, что позволяет начать работу над каким-либо проектом, не дожидаясь поступления заказанного оборудования.

В настоящее время логические модули LOGO! BA6 и LOGO! BA7, выпускаемые компанией Siemens, при грамотном дополнении необходимыми модулями расширения могут не только выполнять локальные задачи автоматического регулирования, но также использоваться в качестве полноценных, функционально законченных блоков управления.

Промышленные контроллеры Simatic — простота, компактность, функциональность

Неуклонно растущие требования рынка привели к развитию из программируемых реле отдельного класса приборов — промышленных контроллеров. Эти устройства, обладающие неизмеримо большим функционалом и внутренними ресурсами, постепенно завоевали популярность среди разработчиков, ввиду отличной себестоимости и существенной экономии времени при построении систем управления различной сложности.

Компанией Siemens разработана перспективная серия модульных программируемых контроллеров SIMATIC, включающая в себя несколько семейств, рекомендованных для различных применений. Стоящая у истоков серии модель S7-200 (рисунок 6) бесспорно является самым бюджетным вариантом в линейке. Однако невысокая стоимость никак не отражается на ее функциональных возможностях, которые позволяют организовать управление как отдельными машинами, так и локальными производственными участками.

Рис. 6.

Эффективность контроллеров S7-200 определяет широкий спектр решаемых ими производственных задач: от замены устаревших схем релейной логики до построения сложных автономных систем управления или создания интеллектуальных устройств распределенного ввода-вывода.

Контроллеры S7-200 идеально подходят для управления:

прессами;
смесителями пластификатора и цемента;
насосами и вентиляторами;
деревообрабатывающим оборудованием;
воротами и дверьми;
гидравлическими подъемниками;
конвейерами;
оборудованием пищевой промышленности;
лабораторным оборудованием.

Простота освоения S7-200 подкрепляется наличием специальных стартовых программных пакетов и грамотно составленной технической документацией в сочетании с интуитивно понятным мощным набором инструкций и дружественным интерфейсом. Время выполнения 1 кбайт логических инструкций процессором контроллера не превышает 0,22 мс, что позволяет ему легко справляться с такими задачами реального времени, как обработка прерываний, подсчет тактовых импульсов скоростных счетчиков, пропорциональное регулирование, генерирование импульсных ШИМ-сигналов.

Помимо этого, контроллеры S7-200 содержат в своем составе часы реального времени (встроенные или устанавливаемые в виде съемного модуля), один или два порта RS-485 универсального назначения, и могут выполнять функции ведущего устройства AS-Interface (модуль CP 243-2 ), ведомого устройства PROFIBUS DP (модуль EM 277 ) и поддерживать быстрый, полноценный Industrial Ethernet посредством модуля коммуникации CP 243-1 . Программирование модулей осуществляется посредством дружественной оболочки программирования STEP 7 Micro/WIN, имеющей трехуровневую парольную защиту программ пользователя.

Как уже отмечалось, простые системы управления могут быть построены на основе одного отдельно взятого центрального процессора S7-200. Для создания более сложных систем (рисунок 7) он дополняется необходимым набором модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, коммуникационных и технологических модулей.

Рис. 7.

При необходимости, модули контроллера могут располагаться в два ряда. Связь между рядами выполняется готовым интерфейсным кабелем длиной 0,8 м. Состав используемых модулей расширения ограничивается лишь нагрузочной способностью цепи питания внутренней шины центрального процессора, а также размером его адресного пространства. Ниже приведена сравнительная оценочная таблица 2 центральных процессоров серии S7-200.

Таблица 2. Параметрические данные процессорных модулей S7-200

Параметры	Наименование
Параметры	CPU221	CPU222	CPU224	CPU224XP	CPU226
Применение	Применение в узлах локальной автоматики	Построение относительно простых узлов локальной автоматики или комплексных систем автоматизации	Построение компактных систем управления высокой производительности, работающих автономно или в составе комплексных систем автоматизации
Память программ, кбайт	4		12		16
Память данных, кбайт	2		8		10
Количество дискретных входов	6	8	14	Дополнительно 2 аналоговых входа и 1 выход	24
Количество дискретных выходов	4	6	10	Дополнительно 2 аналоговых входа и 1 выход	16
Наличие модулей расширения	Без расширения	До 2	До 7
Наличие модулей расширения	1xRS-485, PPI/MPI		2xRS-85, PPI/MPI

Как известно, прогресс не стоит на месте, все новое рано или поздно становится обыденным, а затем переходит в разряд анахронизмов. В мире техники этот процесс протекает во много раз быстрее, чем в обществе. Поэтому появление на рынке новой серии контроллеров S7-1200 (рисунок 8), являющейся продолжением предыдущей модели S7-200, представляется вполне закономерным этапом развития.

Рис. 8. Результат развития «двухсотой » серии — контроллер S7-1200

Разработчики S7-1200 не пошли по простому пути увеличения быстродействия и расширения памяти, а создали новое концептуальное устройство, полностью отвечающее требованиям комплексной автоматизации. Заложенные в серию функциональные возможности и высокая производительность делают контроллеры S7-1200 отличным инструментом для решения задач автоматизации малой и средней сложности.

Отличительные особенности серии:

построение локальных узлов автоматизации, работа в составе комплексных распределенных структур управления с интенсивным сетевым обменом данными;
работа в реальном масштабе времени, мощные коммуникационные возможности;
широкий спектр модулей и плат различного назначения;
исключительно простая установка, программирование и обслуживание;
соответствие требованиям стандартов ГОСТ-Р, VDE, UL, CSA. Система управления качеством продукции сертифицирована по ISO 9001;
мощная система программирования, конфигурирования и технической диагностики.

S7-1200 идеально подходит для работы в тех областях, где ранее применение контроллеров считалось экономически нецелесообразным и для решения задач автоматизации использовались специализированные, сложные в наладке и эксплуатации, электронные устройства. Контроллер специально ориентирован на применение в направлениях:

складского хозяйства;
конвейерных систем;
элеваторов и эскалаторов;
систем транспортировки материалов;
металлообрабатывающих, упаковочных, трафаретно-печатающих машин;
смешивающих и опреснительных установок;
установок по очистке сточных вод;
станций распределения электроэнергии;
противопожарных систем;
установок кондиционирования воздуха;
насосных станций;
установок обеспечения безопасности, защиты доступа и.т.д.

Семейство S7-1200 объединяет в своем составе центральные процессорные модули (таблица 3) различной производительности с модификациями для питания постоянным или переменным током, сигнальные платы SB 12xx для установки непосредственно в модуль центрального процессора без увеличения установочных размеров контроллера, дополнительные сигнальные модули SM 12xx для ввода и вывода дискретных или аналоговых сигналов, коммуникационные модули CM 12xx для подключения контроллера к сети PROFIBUS DP, обмена данными через последовательные каналы связи или мобильную сеть GSM; четырехканальный коммутатор CSM 1277 для развертывания сетевых структур Ethernet/PROFINET, а также дополнительные компоненты в виде карт памяти SIMATIC Memory Card и имитаторов входных сигналов, служащих для отладки рабочих программ контроллеров.

Таблица 3. Сравнительные параметры программируемых реле Logo!

Параметры	Наименование процессора
Параметры	SIMATIC CPU 1211C	SIMATIC CPU 1212C	SIMATIC CPU 1214C	SIMATIC CPU 1211C	SIPLUS CPU 1211C
Оперативная память, кбайт	30	50	75	100	25
Загружаемая память, кбайт	1		4		1
Подключаемые модули	3 коммуникац.	3 коммуникац; 2 сигнальных	3 коммуникац; 8 сигнальных		3 коммуникац.
Аналоговые входы	Два аналоговых входа 0…10
Дискретные входы	6	6	14	14	6
Дискретные выходы	4	6	10	10	4
Дискретные выходы	DC 24 В/0,5 А или AC 250 В/2 А
Условия эксплуатации	стандартные				тяжелые

Помимо своих основных рабочих функций, контроллеры S7-1200 имеют развитую систему контроля и мониторинга. Различные варианты панелей оператора (рисунок 9) совмещают в себе богатые функциональные возможности и средства визуализации технологических процессов.

Рис. 9.

Серия панелей операторов представлена несколькими вариантами с диагоналями экранов 3,6…15 дюймов, предназначенными для эксплуатации в промышленных условиях и для решения задач оперативного управления и мониторинга на уровне производственных машин и установок. Все приборы содержат однородный набор базовых функций человеко-машинного интерфейса и позволяют вести регистрацию аварийных сигналов, управление рецептурами, посторенние временных графиков производственных процессов и.т.д. А достоинства лаконичного, интуитивно понятного интерфейса подчеркиваются удобной сенсорной клавиатурой.

Следующим звеном после S7-200 в линейке устройств Simatic выступает S7-300 (рисунок 10) — модульный контроллер средней производительности, предназначенный для универсального использования. Выгодно отличается от экономичного, бюджетного S7-200 мощными внутренними ресурсами (до 65536 цифровых и 4096 аналоговых каналов при памяти программ, равной 1,4 Мбайт) и более высокой производительностью.

Рис. 10. S7-300 — компактное решение для построения систем средней сложности

Состав серии включает в себя широкий спектр модулей, максимально адаптированных к решению наиболее распространенных производственных задач, что значительно упрощает построение системы управления.

К достоинствам семейства S-300 относятся:

удобная конструкция в сочетании с естественным охлаждением;
свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления;
высокая мощность благодаря большому количеству встроенных функций;
простое включение в сетевые конфигурации;
быстрая, легкая инсталляция на специальную профильную шину.

Контроллеры S7-300 находят применение в текстильном, упаковочном, электротехническом оборудовании, в системах водоснабжения и автоматизации судовых установок, а также в производственных машинах специального назначения. Состав серии насчитывает более 20 наименований модулей центрального процессора (CPU), применяемых в зависимости от типа сложности решаемой задачи, различные сигнальные модули (SM), не только выполняющие функции преобразования цифровых и аналоговых сигналов, но и поддерживающие отечественные (ГОСТ) градуировки термометров сопротивления и термопар.

Помимо традиционного оборудования, в семейство S-300 входят мощные коммуникационные процессоры (CP), призванные обеспечить автономную обработку данных в сетях AS-Interface, PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и при обычных Point-to-Point-соединениях. А применение специального программного обеспечения дополняет этот список возможностями работы по протоколам MODBUS RTU, MODBUS/TCP, BACnet и KNX/EIB. Состав линейки завершают функциональные модули (FM ) — интеллектуальные устройства, оснащенные встроенным микропроцессором, предназначенные для освобождения главного процессора от выполнения рутинных задач локальных производственных участков: автоматического регулирования, взвешивания, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т.д.

В модулях центрального процессора семейства S7-300 (таблица 4) усилиями разработчиков удачно воплощена концепция «минимума, где возможно» и «максимума, где потребуется». Под минимализмом в данном случае понимается законченная логичность конструкции, а максимум выражен в грамотном сочетании аппаратных ресурсов и быстродействия. Модули ЦП семейств S7-300 отличают развитые коммуникационные возможности, позволяющие поддерживать большое количество одновременных соединений, удобное решение памяти программ в виде MMC-карты и, что немаловажно — отсутствие необходимости использования буферной батареи.

Таблица 4. Основные технические характеристики центральных процессоров семейства S7-300

Параметры		Наименование процессора
Параметры		312C	313C-2 PtP	313C-2 DP	313C	314C-2 PtP	314C-2 DP
Рабочая память, кбайт		64	128			192
Загружаемая память MMC, кбайт		64…4096	64…8192
Время выполнения операций, мкс:	логических	0,2	1
Время выполнения операций, мкс:	с плавающей запятой	6	3
Кол-во каналов ввода-вывода		256/64	1008/248	8192/512	1016/253		8192/512
Кол-во активных коммуникационных соединений		6	8			12
Кол-во встроенных входов/выходов	дискретных	10/6	16/16	16/16	24/16
Кол-во встроенных входов/выходов	аналоговых	-/-	-/-	-/-	4 (I/U)/2
Встроенные функции:	скоростные счетчики, кГц	2х10	3х30	3х30	3х30	4х60
	импульсные выходы, кГц	2х2,5	3х2,5	3х2,5	3х2,5	4х2,5
	ПИД-регулирование	нет	есть	есть	есть	есть
	позиционирование	нет	нет	нет	нет	по 1-й оси
Габаритные размеры, мм		80х125х130	120х125х130

Наряду с S7-300, компанией Siemens выпускается более продвинутая модель S7-400 (рисунок 11), предназначенная для построения систем автоматизации средней и высокой степени сложности. Данный тип контроллера более всего подходит для управления циклическими или непрерывными производственными операциями.

Рис. 11.

От предыдущей модели S7-400 отличается гибкими возможностями изменения объекта управления по мере его развития. Встроенная технология CiR (Configuration in RUN ) позволяет вносить изменения в систему управления без ее остановки. Помимо этого, положительным моментом является встроенная система «горячего» резервирования, выполняющая переключение управления на резервный блок при отказе основного. Также для повышения надежности систем распределенного ввода/вывода предусмотрено дублирование интерфейса PROFIBUS DP. Для конфигурирования и программирования S7-400 могут использоваться как стандартные программные средства — STEP 7 Professional V11, SIMATIC S7/WinAC — так и инструментальные средства проектирования, включающие в свой состав лексические и графические языки программирования высокого уровня, применение которых не только делает процесс программирования более наглядным, но и существенно снижает время создания проекта.

Состав линейки центральных процессоров S7-400 представлен тремя основными направлениями:

CPU- центральные процессоры, ориентированные на решение стандартных задач автоматического управления;
F-CPU- центральные процессоры, применяемые при построении систем противоаварийной защиты и обеспечения безопасности с одновременной поддержкой стандартных функций управления;
H-CPU- центральные процессоры для построения резервированных систем автоматизации. Обеспечивают поддержку функций резервирования на уровне операционной системы. Могут использоваться для построения обычных и резервированных систем противоаварийной защиты и безопасности.

По сравнению с предыдущими моделями, данные процессорные блоки обладают весьма впечатляющими техническими характеристиками: рабочая память программ и данных составляет 5,6…15 Мбайт, огромное количество дискретных и аналоговых каналов ввода-вывода — 131072 и 8192 соответственно, плюс встроенный интерфейс MPI/PROFIBUS DP и дополнительный модульный PROFINET. Все это позволяет при желании построить на базе одного контроллера S7-400 всю систему управления большим предприятием.

Как известно, совершенству нет предела. В линейке контроллеров Simatic под это определение более всего подходит S7-1500 (рисунок 12) — универсальный инструмент для автоматизации циклических процессов во всех секторах промышленного производства.

Рис. 12.

Всевозможные сигнальные, технологические и коммуникационные модули, входящие в состав периферийных блоков S7-1500, продуманно разделены на отдельные классы, отличающиеся поддержкой различных наборов функций:

модули класса BA (Basic )- относительно простые и недорогие компоненты без диагностики параметров;
модули класса ST (Standard ) обладают поддержкой диагностических функций на уровне модуля;
Модули класса HF (High Feature ) имеют поддержку диагностических функций на уровне отдельного канала. Повышенная стойкость к воздействию помех, высокая прочность электрической изоляции;
модули класса HS (High Speed )- модули с малым временем фильтрации сигналов и быстрым преобразованием.

Внешние цепи сигнальных модулей подключаются посредством 40-полюсных фронтальных соединителей, конструктивной особенностью которых является операция механического кодирования при первой установке на выбранный модуль. В дальнейшем данный фронтальный соединитель не может быть установлен на модули других типов, что исключает возможность возникновения ошибок при их замене. Максимальная конфигурация контроллера включает в свой состав один центральный процессор и до 30 сигнальных, технологических и коммуникационных модулей.

Изящным решением разработчиков стало оснащение центральных процессоров S7-1500 эстетичными цветными дисплеями (рисунок 13), при помощи которых осуществляется локальная настройка контроллера:

установка/изменение параметров настройки (IP-адресов, имени станции и т.д.) без использования программатора;
наглядное отображение диагностической информации и аварийных сообщений;
просмотр текущего состояния модулей в системе локального и распределенного ввода-вывода;
просмотр идентификационных данных, серийных номеров, а также версии встроенного программного обеспечения.

Рис. 13.

Для отображения информации может быть выбран один из двух поддерживаемых языков. Установка и удаление дисплея допускается во время работы контроллера. Доступ к выполнению операций защищен паролем. Центральные процессоры S7-1500 оснащены встроенной рабочей памятью программ до 1 Мбайт и данных до 5 Мбайт. В качестве загружаемой памяти используются карты памяти SIMATIC Memory Card емкостью 2 Мбайт…2 Гбайт.

Отдельного внимания заслуживает программное обеспечение SIMATIC S7/ WinAC, объединяющее в себе систему тесно связанных инструментальных средств конфигурирования, программирования, диагностики и обслуживания систем автоматизации. Эти программные пакеты содержат исчерпывающий набор функций, необходимых для всех этапов разработки и эксплуатации систем автоматического управления:

планирование, проектирование, конфигурирование и настройка параметров периферийных модулей и компонентов промышленной связи;
разработка программы пользователя;
документирование данных проекта;
тестирование, отладка и выполнение пуско-наладочных работ;
контроль рабочих процессов в порядке текущей эксплуатации;
архивирование данных.

Для программирования, конфигурирования, диагностики и обслуживания контроллеров S7-1500 используются инструментальные средства среды STEP 7 Professional V.12. Благодаря новому оптимизированному компилятору исходный символьный код преобразуется в машинные команды, позволяющие получать минимальное время выполнения программных циклов. Несомненное удобство представляет быстрое и безошибочное определение состава аппаратуры контроллера путем считывания параметров конфигурации прямо из системы проектирования. Встроенные в STEP 7 Professional средства миграции проектов делают возможным применение S7-1500 для исполнения существующих программ контроллеров S7-300 и S7-1200.

Заключение

В условиях современного рынка многие производители стремятся вложить в свою продукцию не только высокое качество, но и некие уникальные черты. В своей серии контроллеров Simatic специалистам SIEMENS удалось совместить четко сформулированную и изящно воплощенную идею структурированной прозрачности всей линейки оборудования с некоей особой педантичностью, что особенно актуально в свете решения руководства SIEMENS свернуть в следующем году производство уже далеко не передовых 200 и 300 серий, полностью заменив их современными S7-1200 и S7-1500.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: