Центральные процессоры

Обзор контроллеров SIMATIC S7-1500. Часть 1. Центральные процессоры.

Общие сведения:

-Универсальный модульный высокопроизводительный контроллер со степенью защиты IP20

-Применение в системах автоматизации циклических процессов во всех секторах промышленного производства

-Широкая гамма модулей различного назначения, гибкое масштабирование под решение любых задач

-Исключительно высокая производительность для контроллеров своего класса

-Проектирование и программирование в среде TIA Portal

-PROFINET в качестве основного системного интерфейса

-Поддержка функций обновления встроенного программного обеспечения для всех модулей контроллера

-Конструкция не требует обслуживания, работа с естественным охлаждением, отсутствие батарей.

-Наличие исполнений аппаратуры для стандартных и тяжелых промышленных условий эксплуатации

Два исполнения:

Стандартное SIMATIC S7-1500

-Стандартные промышленные условия эксплуатации

-Диапазон рабочих температур от 0 до +55 °C

-Относительная влажность до 95% без появления конденсата

-Монтаж в шкафы управления внутренней установки

Исполнение для тяжёлых условий эксплуатации SIPLUS Extreme S7-1500

-Тяжелые промышленные условия эксплуатации

-Диапазон рабочих температур от -40 до +70 °C

-Относительная влажность до 100%, допускается появление конденсата и льда на печатных платах и электронных компонентах

-Защищён от воздействие химически, биологически и механически активных веществ

-Монтаж в шкафы управления внутренней или наружной установки

Для контроллеров всех исполнений:

-Одинаковое функциональное назначение однотипных модулей SIMATIC и SIPLUS Extreme

-Одинаковый набор электрических и временных параметров модулей SIMATIC и SIPLUS Extreme

-Одинаковые установочные размеры, способы монтажа и схемы подключения внешних цепей модулей SIMATIC и SIPLUS Extreme

Состав линейки модулей S7-1500

Состав модулей:

-Модули центральных процессоров (CPU)

-Модули ввода и вывода цифровых и аналоговых сигналов (SM)

-Технологические модули для решения технологических задач (TM)

-Коммуникационные модули (CM/CP)

-Блоки питания нагрузки (PM) и системные блоки питания (PS)

Конструктивные особенности:

Конструкция SIMATIC S7-1500/ ET 200MP

-Профильная шина S7-1500 в качестве механической основы контроллеров S7-1500/ станций ET 200MP

-Формирование внутренней шины с помощью U-образных шинных соединителей

-Подключение внешних цепей через съемные фронтальные соединители, гибкие соединители или модульные соединители SIMATIC TOP Connect

-Механическое кодирование фронтальных соединителей

-Фиксация модулей в рабочих положениях встроенными в их корпуса винтами

-До 32 модулей расширения на контроллер S7-1500/ станцию ET 200MP

Фронтальные соединители:

-Съемные фронтальные соединители для подключения внешних цепей соответствующих модулей

-Наличие модификаций для модулей шириной 25 или 35 мм

-Фронтальные штекеры для модулей шириной 35 мм заказываются отдельно и имеют модификации с контактами под винт или с отжимными контактами

-Модули шириной 25 мм поставляются в комплекте с фронтальными штекерами с отжимными контактами

-Поддержка функций механического кодирования фронтальных соединителей для исключения ошибок при замене модулей

-Подключение внешних цепей проводниками сечением от 0.25 до 1.5 кв.мм

Гибкие соединители:

-Гибкие соединители для быстрого монтажа шкафов управления

-Стандартный фронтальный соединитель с подключенным жгутом из 20 или 40 проводов сечением 0.5 кв.мм

-Наличие модификаций с изоляцией проводников, отвечающих требованиям различных стандартов

-Рабочее напряжение =24 В, длительно допустимый ток на один проводник 1.5 А

-Наличие маркировки проводов со свободной стороны жгута в соответствии с номерами контактов на фронтальном соединителе

-Стандартные длины жгутов 2.5, 3.2, 5, 6.5, 8 и 10 м

Модульные соединители SIMATIC TOP Connect

Быстрое и простое соединение всех компонентов, снижение количество ошибок при монтаже шкафов управления

Модульная конструкция, включающая в свой состав:

- фронтальный соединитель специальной конструкции - для установки на цифровой и аналоговый модуль;

- готовый обычный или экранированный соединительный кабель длиной до 10 м;

- от 1 до 4 терминальных модулей различной конструкции для подключения внешних цепей

Наличие терминальных модулей с встроенными промежуточными реле и оптронами

Заземление экранов кабелей:

Индивидуальные элементы заземления экранов соединительных кабелей для модулей соответствующих типов

Защитные крышки:

Два фиксированных положения защитных крышек:

-Для жгутов из проводников с тонкой изоляцией

-Для жгутов из проводников с толстой изоляцией

Профильные шины S7-1500

Универсальная профильная шина для установки модулей S7-1500 и компонентов для установки на стандартную 35 мм профильную шину

Семейства центральных процессоров S7-1500

Стандартные CPU:

Решение стандартных задач автоматического управления F-CPU:

CPU 1511F-1 PN

CPU 1513F-1 PN

CPU 1515F-2 PN

CPU 1516F-3 PN/DP

CPU 1517F-3 PN/DP

CPU 1518F-4 PN/DP

Решение стандартных задач автоматического управления, построение отказобезопасных (Safety) F-систем

Компактные CPU

CPU 1511C-1 PN

CPU 1512C-1 PN

Решение стандартных задач автоматического управления, CPU имеют встроенных входа-выхода цифровых и аналоговых сигналов

Технологические T(F)-CPU:

CPU 1511T(F)-1 PN

CPU 1515T(F)-2 PN

CPU 1516T(F)-3 PN/DP

CPU 1517T(F)-3 PN/DP

Решение задач управления перемещением с поддержкой или без поддержки отказобезопасных функций.

Ссылка на подробный обзор SIMATIC S7-1500T (F) в конце статьи

Технологические D(ТF) - CPU в формфакторе приводов SINAMICS S12

CPU 1504D TF

CPU 1507D TF

Решение задач управления перемещением с поддержкой отказобезопасных функций. Имеет встроенный модуль управления приводом CU320.

Ссылка на подробный обзор SIMATIC S7-1500D в конце статьи

R-CPU для программного резервирования:

CPU 1513R-1 PN

CPU 1515R-2 PN

Решение стандартных задач автоматического управления, построение систем с программным резервированием центральных процессоров S7-1500

Ссылка на подробный обзор SIMATIC S7-1500R в конце статьи

H-CPU для аппаратного резервирования.

CPU 1517H-3 PN

Решение стандартных задач автоматического управления, построение систем с аппаратным резервированием центральных процессоров S7-1500

Ссылка на подробный обзор SIMATIC S7-1500Н в конце статьи

MFP-CPU Многофункциональная платформ:

CPU 1518(F)-4 PN/DP MFP

Функциональность:

Производительность и объемы памяти центральных процессоров CPU 1518

Дополнительная рабочая память для приложений C/C++ объемом 50 Мбайт

Использование кодов C/C++ в программах STEP 7 методом вызова программных блоков

Встроенная, предварительно сконфигурированная операционная система с фиксированным программируемым интерфейсом (API)

Параллельный с выполнением программы STEP 7 запуск приложений C/C++

Использование приложений C/C++ реального масштаба времени и приложений, не использующих этого режима

Реализация сложных вычислительных алгоритмов, задач автоматического регулирования, поддержки дополнительных коммуникационных протоколов, непосредственного обмена данными с базами данных и т.д.

Разработка приложений C/C++ в среде SIMATIC ODK 1500S с eclipse/ Target 1500S

Программные коды на языках высокого уровня C/C++ могут быть использованы: - как функциональные библиотеки CPU (код - C/C++, для синхронного выполнения в CPU - runtime), вызываемые из программы STEP 7 - как отдельные приложения, выполняемые в - среде C/C++ runtime параллельно с CPU runtime

CPU S7-1500S(F) программные CPU на основе промышленных ПК:

CPU 1505S (F)

CPU 1507S (F)

Решение стандартных задач автоматического управления, построение F-систем, программирование на стандартных языках IEC, а также на языках C/C++

Процессоры исполнения исполнения SIPLUS:

Конструкция на примере CPU 1516-3 PN/DP:

Конструкция на основе CPU 1512C-1 PN:

Краткие технические данные:

Системная диагностика:

Обеспечение доступа к диагностической информации при переводе центрального процессора в режим STOP

Встроенная система непрерывной диагностики компонентов системы автоматизации

Поддержка функций диагностики на уровне системной службы CPU

Автоматическое обновление диагностической информации для всей новой аппаратуры семейств SIMATIC, SIMOTION и SINAMICS

Автоматическое обновление данных и однородное отображение диагностической информации на экранах панелей операторов SIMATIC Comfort Panel, компьютерных систем визуализации и SCADA систем WinCC, а также в веб-сервере

Кибербезопасность и защита данных и ноу-хау:

Защита паролем от несанкционированного чтения и модификации программных блоков

Шифрование конфиденциальных данных проекта

Защита ноу-хау путем привязки программных блоков к номеру карты памяти или к номеру центрального процессора

Четыре уровня прав доступа к системе автоматизации. Четвертый уровень имеет парольный доступ для установки HMI соединений, загрузки/ выгрузки проекта и обновления встроенного программного обеспечения модулей

Использование CP 1543-1 для защищенного коммуникационного обмена данными (firewall, VPN, HTTPS, FTPS, ESMTP, …)

Встроенные технологические функции

Управление перемещением:

Гибкие возможности подключения приводов через PROFINET, PROFIBUS, аналоговые или дискретные каналы ввода-вывода

-Конфигурируемые PLC-open совместимые блоки для управления перемещением

-Широкий набор диагностических функций, отображение ошибок в приборах и системах SIMATIC HMI

ПИД регулирование:

Поддержка: универсальных и 3-позиционных ПИД регуляторов, а также ПИД регуляторов температуры

Простой запуск с автоматической настройкой параметров и оптимизацией работы регулятора

Встроенные функции отказобезопасности

Трассировка:

Регистрация до 16 переменных на трассировку

До 4 независимых заданий на трассировку

Сбор данных в реальном масштабе времени

Сохранение результатов трассировки в SMC (Simatic Memory Card) и их просмотр в веб-сервере

Включение в трассировку формул для расчета параметров

Дисплеи центральных процессоров:

Защита доступа к дисплею с помощью пароля

Установка и удаления дисплея во время работы

Установка/ изменение параметров настройки (IP адресов, имен станций, времени и т.д.) без использования программатора

Отображение информации о составе используемой аппаратуры и версиях встроенного программного обеспечения модулей в системах локального и распределенного ввода-вывода

Отображение информации о состоянии системы

Отображение диагностической информации и аварийных сообщений с возможностью их квитирования

Отображение изменений переменных

Создание резервных копий/ восстановление данных с SMC при переводе CPU в состояние STOP

SIMATIC Memory Card (SMC) для аппаратных CPU и SIMATIC ET 200SP:

Форматирование SMC утилитами Windows приводит к потере ее работоспособности в контроллере!!!

Предварительно отформатированная (FAT32) SD карта емкостью 4, 12, 24, 256 Мбайт, 2 или 32 Гбайт, используемая:

в качестве загрузочной памяти контроллера или транспортируемого носителя данных;

для архивирования данных и сохранения рецептур, сохранения резервных копий/ восстановления данных, сохранения/ воспроизведения результатов трассировки сохранения веб-страниц пользователя;

для защиты программных блоков от несанкционированного копирования и тиражирования

для обновления встроенного программного обеспечения модулей контроллера

для необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера

Встроенный интерфейс PROFINET центральных процессоров:

Системный интерфейс для загрузки/ выгрузки проектов, а также диагностики контроллера

Обмен данными через PROFINET IO в режимах RT/IRT с поддержкой функций контроллера, интеллектуального и/или общего прибора ввода-вывода, а также протоколов MRP/MRPD при работе в кольцевых сетях

Поддержка S7 функций связи в режиме S7 клиента или сервера

Поддержка открытого обмена данными через Industrial Ethernet на основе транспортных протоколов TCP/IP, ISO-on-TCP и UDP

Поддержка функций клиента или сервера MODBUS TCP/IP (функции 01…06, 11, 15 и 16)

Поддержка доступа к веб-серверу центрального процессора

Функций OPC UA клиента (CPU с FW 2.5 и выше) или сервера (CPU с FW 2.0 и выше)

Коммуникационные ресурсы центральных процессоров:

Встроенный веб-сервер:

Стандартные веб-страницы с доступом:

к идентификационным данным CPU и модулей контроллера;

к информации о сетевых адресах и статистикой работы сети;

к просмотру переменных центрального процессора и состояний входов и выходов;

к просмотру содержимого архивов и рецептов в памяти CPU или в SMC. Просмотр результатов трассировки, сохраненных в SIMATIC Memory Card

центру обновления встроенного программного обеспечения;

к содержимому буфера диагностических сообщений;

к специальной странице для технологических функций;

к изменению режимов работы CPU и подтверждению получения сообщений

Также:

Поддержка русского языка

Поддержка веб-страниц пользователя

Создание резервных копий, восстановление данных контроллера с SIMATIC Memory Card

HTTPS доступ к серверу

Получение доступа к веб-серверу с помощью браузеров:

Internet Explorer от V8;

Mozilla Firefox от V22;

Google Chrome от V33;

Mobile Safari и Chrome для iOS от V8;

Android Browser и Android Chrome для OC JellyBean

В составе программируемого контроллера S7-1500 может использоваться несколько типов CPU стандартного или специализированного назначения.

Все типы центральных процессоров S7-1500 оснащены интерфейсом PROFINET с встроенным 2-канальным коммутатором и поддержкой обмена данными в режимах RT и IRT. Он используется для программирования, конфигурирования, диагностики и обслуживания контроллера, коммуникационного обмена данными, подключения аппаратуры систем распределенного ввода-вывода, поддержки функций интеллектуального прибора ввода-вывода.

Некоторые типы центральных процессоров оснащены одним или двумя дополнительными интерфейсами PROFINET со своими IP адресами. Второй интерфейс PROFINET с CPU 1515 и выше может быть

использован для обмена данными в режиме RT. Центральные процессоры CPU 151x-x PN/DP дополнительно оснащены интерфейсом PROFIBUS DP.

Дополнительные коммуникационные интерфейсы могут быть получены с помощью коммуникационных модулей. В зависимости от типа используемого CPU в одном контроллере S7-1500 может быть установлено до 8 коммуникационных модулей для подключения к сетям PROFINET, Industrial Ethernet и PROFIBUS.

Все центральные процессоры оснащены встроенным веб сервером, который позволяет использовать стандартный веб браузер для доступа к стандартным и создаваемым пользователем веб страницам.

Центральные процессоры S7-1500 оснащены рабочей памятью достаточно большого объема, физически разделенной на области памяти программы и памяти данных. В качестве загрузочной памяти используются карты памяти SIMATIC Memory Card емкостью от 4 Мбайт до 32 Гбайт. Дополнительно карта памяти находит применение для необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера без использования буферных батарей, а также для сохранения всего проекта STEP 7, включая символьные имена. За счет считывания этой информации сервисные работы могут выполняться без наличия на программаторе исходного проекта.

SIMATIC Memory Card – это предварительно отформатированная (FAT32) SD карта, совместимая с файловой системой Windows. Операции записи и считывания информации с карты могут выполняться с использованием стандартного считывателя SD карт. Форматировать SIMATIC Memory Card инструментальными средствами Windows запрещено.

Высокая производительность центральных процессоров дополняется скоростной внутренней шиной контроллера. Скорость обмена данными через эту шину равна 400 Мбит/с, что позволяет получать минимальные времена циклов выполнения программы, а также минимальные времена реакции на внешние события. Время реакции терминал-терминал в программируемом контроллере S7-1500 не превышает 100 мкс.

Все центральные процессоры S7-1500 комплектуются съемными дисплеями, существенно повышающими эксплуатационные характеристики контроллера.

Они позволяют:

• выполнять установку/ изменение параметров настройки (IP адресов, имени станции, даты и времени и т.д.) без использования программатора;

• отображать диагностическую информацию и аварийные сообщения;

• отображать состояния модулей в системе локального и распределенного ввода-вывода;

• отображать идентификационные данные: заказные и серийные номера, а также версии встроенного программного обеспечения модулей системы локального и распределенного ввода-вывода и т.д.

Для отображения информации на дисплее может выбираться три языка из списка поддерживаемых языков. В CPU и дисплеях с встроенным программным обеспечением от V1.5 меню дисплея может отображаться на русском языке. Установку и удаление дисплея допускается выполнять во время работы контроллера. Доступ к выполнению необходимых операций защищается паролем.

Все центральные процессоры S7-1500 обеспечивают встроенную поддержку технологических функций управления перемещением и ПИД регулирования.

Встроенные функции управления перемещением позволяют получать гибкие варианты подключения приводов через каналы ввода-вывода и интерфейсы PROFINET и/или PROFIBUS с поддержкой

профиля PROFIdrive. Программирование задач управления перемещением выполняется с использованием PLCopen совместимых блоков.

Встроенная поддержка функций ПИД регулирования позволяет использовать S7-1500 для решения широкого круга задач автоматического регулирования, применять регуляторы с аналоговыми или импульсными выходными сигналами, шаговые регуляторы, а также выполнять операции автоматической оптимизации их работы.

Программы STEP 7 для CPU 1518-4 PN/DP MFP могут дополняться кодами на языках C/C++. Эти коды разрабатываются с помощью пакетов ODK-1500S или Target 1500S for Simulink. Последний вариант позволяет интегрировать модель Simulink в программу контроллера, выполнять ее тестирование и отладку, автоматически генерировать коды C/C++ для CPU.

Для комфортного выполнения пуско-наладочных работ могут быть использованы функции трассировки, позволяющие регистрировать и отображать изменение до 16 переменных во времени.

На CPU с FW от V2.0 и выше допускается установка OPC UA S7-1500 сервера.