Ce sunt si cum functioneaza automatele programabile din familia Simatic?

Timp de citit: 6 minute

Sistemul de automatizare SIMATIC

Sistemul de automatizare SIMATIC este reprezentat de componente coordonate cu metode unitare de configurare, inregistrare si transmitere a datelor. Automatele programabile din familia SIMATIC (S7) reprezinta baza sistemului de automatizare.

Cele mai intalnite tipuri montate in sisteme sunt: S7-200 un automat de mici dimensiuni folosit in automatizari ale unor procese mai simple (obiecte casnice de exemplu); S7-300, un automat pentru automatizari medii, si S7-400, solutia pentru automatizari complexe.

Structura automatelor SIMATIC

Un astfel de automat este format din unitatea centrala si modulele de I/O. Unitatea centrala are incarcat programul utilizator in timp ce modulele de I/O asigura comunicarea cu procesul care este controlat.

Celelalte componente din solutia SIMATIC pentru automatizari, cum ar fi (C7, DP, C7, HMI, NET), completeaza automatul programabil reprezentand o consola specializata de programare, module de I/0 distribuite – pentru o comanda la distanta, modul pentru conectare in retea etc.

Limbajul acestui concept de automatizare totala este STEP7 care este utilizat pentru configurarea componentclor SIMATIC, pentru a le atribui parametri si nu in ultimul rand pentru a le programa.

Unealta software centrala pentru control este reprezentata de SIMATIC Manager care pastreaza toate datele unui proiect de automatizare intr-un director cu o structura ierarhica si permite reutilizarea softului de utilizator prin librarii.

Principalele activitati realizate de STEP7

• configurarea hardware-ului – ceea ce reprezinta aranjarea modulelor, atribuirea de adrese, precum si setarea proprietatilor acestora;
• configurarea parametrilor de comunicare precum si a proprietatilor acesteia;
• scrierea de programe utilizator pentru automatul programabil intr-unul dintre cele 3 moduri folosite: Ladder Logic (LAD), Function Block Diagram (FBD) sau Statement List (STL), precum si testarea online a acestora pe automat. Solutia SIMATIC pune la dispozitie si pachete software optionale care pot extinde functionarea uneltelor standard din STEP7.

Consideratii privind alegerea solutiei de automatizare

Alegerea hardware-ului

Exista mai multe criterii pentru alegerea tipului de automat programabil. Pentru aplicatii de nivel redus criteriul cel mai important este reprezentat de numarul de intrari si iesiri precum si de dimensiunea programului utilizator.

In cazul proceselor mai complexe trebuie avut in vedere daca raspunsul in timp este suficient de rapid, daca memoria este suficienta pentru volumul de date care urmeaza sa fie inmagazinat. O masina unealta va fi probabil comandata prin intermediul unui singur automat programabil.

Solutia pentru automatizarile distribuite

In cazul proceselor raspandite in mai multe locatii este mai util folosirea unor module de I/O distribuite, decat a unor module dispuse pe automat. Aceasta nu numai ca reduce lungimea unor cabluri de conectare cu procesul, ci poate si indica viteza de raspuns a automatului.

Solutia unei automatizari distribuite are si alte avantaje: programele utilizator pentru diferitele parti ale procesului sunt mai scurte si pot fi (in general) rulate independent de restul procesului.

Totodata schimbul necesar de date intre automat si proces este in mod esential mai facil daca este utilizat modul de comunicare in retea (SIMATIC NET).

Alegerea limbajului de programare

Alegerea limbajului de programare depinde de utilizator precum si de complexitatea task-ului care trebuie realizat. In cazul prelucrarii semnalelor binare sunt mai usor de folosit LAD si FBD, in timp ce in cazul task-urilor care cer manuirea variabilelor complexe si adresarea indirecta poate fi utilizat STL.

Recomandam utilizarea STL datorita faptului ca este familiar celor care programeaza la un nivel mai inalt, precum si procesarii unui volum mare de date.

Crearea unui proiect

Toate datele care ofera solutia de automatizare sunt colectate impreuna intr-un proiect. Acesta va fi creat utilizand STEP7. Datele sunt structurate ierarhic.

Urmatorul nivel dupa proiect este reprezentat de „statii” care contin una sau mai multe unitati centrale cu un program utilizator. Pot fi utilizate comenzi de meniu care insereaza obiecte noi, pot fi deschise aceste obiecte pentru a fi configurate.

Scrierea, analiza si salvarea unui program

Programul utilizator contine toate instructiunile folosite de catre programator pentru procesarea semnalelor pentru controlul masinii sau procesului pentru a realiza task-ul cerut.

Impartirea programului in blocuri de instructiuni poate fi orientata pe proces, caz in care fiecare functie (bloc de functii) corespunde unei parti a procesului sau masinii, respectiv orientata functional, caz in care functiile corespund comunicarii, modurilor de operare etc.

Programele sunt editate si testate. Testarea acestora se poate face dupa incarcarea lor pe automatul programabil sau pe softul de testare PLCSIM.

Dupa testarea softului acesta este incarcat intr-o memorie EPROM si este generata documentatia proiectului utilizand DOCPRO. Proiectul poate fi salvat sub forma unui fisier comprimat.

Componentele unei statii de automatizare SIMATIC

Consideram o „statie” de automatizare SIMATIC un automat programabil din aceasta familie impreuna cu modulele de I/O.

Componentele unei astfel de statii sunt:

• sina de montare – asigura conectarea modulelor individuale. Automatele S7-300 utilizeaza o sina simpla, lungimea sa fiind determinata de numarul modulelor. S7-400 folosesc o sina de aluminiu de lungime fixa prevazuta cu conectori pentru magistrala;
• sursa de alimentare – asigura alimentarea intregii statii de automatizare;
• unitatea centrala – inmagazineaza si executa programul utilizator, atribuie parametri modulelor, realizeaza comunicatia intre dispozitivul de programare, module, statii aditionale prin intermediul magistralei;
• module de interfata – conecteaza sinele de montare intre ele;
• module de I/O – fac adaptarea semnalelor din proces sau catre proces;
• module functionale – realizeaza diverse functii care nu pot fi „acoperite” de catre unitatea centrala (control);
• procesor pentru comunicare – folosit in momentul in care se doreste conectarea in sub-retele;

Sunt folosite doua tipuri de magistrale: una pentru transmiterea spre / dinspre modulele de I/O, respectiv una pentru comunicarea rapida cu un volum mai mare de date intre unitatea centrala si celelalte module.

Modulele de I/O pot fi locale sau distribuite. Cele distribuite pot fi de tip master sau slave daca sunt plasate undeva in campul procesului. Si modulele distribuite sunt vazute ca si cele locale avand alocate adrese si neexistand practic diferente intre cele 2 tipuri din punct de vedere al unitatii centrale.

Unitati centrale SIMATIC

Unitatea centrala pentru automatizari S7-200

• limbaj de programare STEP7 Micro;
• folosit pentru automatizari mici, mai multe module de extindere, posibilitati de conectare in retea;
• numarul de module de I/O poate fi ridicat astfel incat sa satisfaca cerintele legate de proces. O interfata de tipul punct cu punct permite conectarea mai multor unitati centrale impreuna (pana la 31), precum si conectarea cu alte automate din familia SIMATIC.

Unitatea centrala pentru automatizari S7-300

• automatizari medii, aceleasi caracteristici ca la S7-200 si in plus posibilitatea de instalare a sursei pe sina centrala;
• sloturile sunt numerotate: 1 pentru sursa (chiar daca lipseste), 2 pentru unitate centrala, 3 pentru modul de interfata, 4-11 pentru modulele de I/O;
• este prevazut cu module pentru lucru in mediu cu conditii ostile (temperaturi foarte ridicate sau scazute, un nivel ridicat de vibratii, o rezistenta la socuri).

Unitatea centrala pentru automatizari S7-400

• automatizari complexe;
• imbunatateste performantele statiilor din familia 300 avand o mai mare capacitate de procesare a informatiei;
• posibilitatea de conectare a doua unitati centralle la aceeasi sursa, capacitate de multiprocesare;

Componentele din standardul SIMATIC S7-300/400 permit un sistem redundant de automatizare in cazul proceselor lente, astfel ca o statie poate prelua controlul procesului in cazul in care o alta statie (master de exemplu) cade.

In timpul acestei perioade toate semnalele din proces sunt „inghetate”. Un sistem complet C7 presupune pe langa unitatea centrala si modulele de I/O si un panou operator prin intermediul caruia operatorul poate interactiona cu sistemul de automatizare.

Limbajul de programare STEP7

Principala cerinta pentru limbajul de programare a unui automat programabil este aceea de a fi usor de inteles si utilizat in aplicatii de conducere a proceselor.

Acest lucru implica nevoia unui limbaj inalt pentru a furniza comenzi foarte apropiate de functiile cerute de catre un inginer automatist, dar fara a fi complex si a necesita un timp de invatare mare.

Exista mai multe limbaje si metode de programare care pot fi utilizate in cazul programarii automatelor din familia SIMATIC dupa cum satisfac una dintre cerintele programatorilor.

Trei dintre acestea (LAD, FBD si STL) sunt incluse in pachetul STEP7 iar altele pot fi achizitionate ca pachete aditionale.

Descarca atasamentele acestui articol pentru a afla cum se programeaza in LAD, FBD si STL:

Bibliografie:

https://uk.rs-online.com
https://www.alshoala.net/
https://www.youtube.com/ – SIEMENS S7-200 PLC Programming Tutorial Bangla | AC Motor on/off with signal lamp | Class 03
http://icrservices.com/
https://forums.mrplc.com/
http://www.mys.com.my/
https://new.siemens.com/