Наиболее востребованные из линейки SIMATIC – контроллеры SIMATIC S7-1200. Преимущества этого исполнения: универсальность, широкий функционал и умеренная цена. По техническим возможностям S7-1200 уступают более мощным S7-1500, но они хорошо зарекомендовали себя в решении большинства технологических задач, при этом стоимость отличается на порядок. Модульная конструкция контроллера S7-1200 дает возможность создания устройства под конкретное производство за счет выбора комплектации.

SIMATIC S7-1200
SIMATIC S7-1200

Программное обеспечение S7-1200 совместимо со всеми версиями TIA Portal, включая упрощенную программу Lite, разработанную исключительно под контроллеры семейства SIMATIC.

Центральный процессор

Основной элемент системы управления – центральный процессорный модуль (CPU), исполняющий функции обработки, хранения данных и выполнения программных задач. Центральный процессор в конструкциях семейства S7-1200 исполнен в пяти вариантах по быстродействию, числу входов-выходов, объему памяти. По питанию также имеется несколько модификаций:

  • DC/DC/RLY – напряжение питания и входное напряжение 24В, выходы релейного типа;
  • DC/DC/DC – питание и вход 24В, выходы также 24В (транзисторные ключи);
  • AC/DC/RLY – питание переменным током напряжением 115/230В, дискретные входы на 24В, релейные выходы.
Модели CPU
Модели CPU

Первая модель, CPU 1211, ограничена базовой конструкцией по количеству входов-выходов, следующая, CPU 1212, имеет возможность подключения двух дополнительных сигнальных модулей, в последующих исполнениях – восьми.

PROFINET-интерфейс для программирования, диагностики, коммуникаций с HMI-панелями и/или другими устройствами, устанавливается во всех моделях. Отличие состоит в количестве коммутирующих портов. Исполнения CPU 1215 и CPU 1217 оборудованы двумя.

Наличие встроенного Web-сервера позволяет просматривать на экране компьютера или смартфона, через стандартный интернет-браузер, интересующую информацию о действующем контроллере.

Информация о подключении
Информация о подключении

Объем информации, отображаемый на HTML-странице:

  • Start page – полное наименование устройства, общая информация;
  • Identification – данные по конкретному исполнению (серийный номер, номер заказа, версия программного обеспечения);
  • Diagnostic buffer – уведомления о диагностике;
  • Module information – информация по каждому установленному в контроллер модулю;
  • Communication – параметры, связанные с сетевыми соединениями (IP-адрес, MAC-адрес, имя, маска и др.);
  • Variable Status – просмотр и изменение значений переменных входов-выходов;
  • File Browser – доступ к файлам, сохраненным в памяти процессора или на карте памяти;
  • User Pages – пользовательские страницы. Изначально – стандартные, но предусмотрена возможность самостоятельного создания web-страниц, которые могут быть учтены непосредственно в проекте. Создателю новых файлов достаточно иметь базовые знания в программировании.

Процессорные модули имеют SIMATIC Memory Card – слот для установки карт памяти.

Карта памяти
Карта памяти

Установленную карту памяти используют как внешнюю загрузку для процессорного модуля (обновление встроенных программ, копирование информации во внутреннюю память процессора). Контроллеры S7-1200 имеют встроенную загрузочную память, поэтому установка SIMATIC Memory Card рассматривается как дополнительный вариант, тогда как у контроллеров S7-1500 встроенная загрузочная память отсутствует, и внешнее воздействие возможно исключительно через слот.

Сигнальные модули

Дополнительная установка в конструкцию сигнальных модулей (SM) и сигнальных плат (SB) обеспечивает расширение возможностей за счет включения, в случае необходимости, так называемых, резервных, входов и выходов, как дискретных, так и аналоговых (DI, DQ и AI, AQ).

SM и SB
SM и SB

Сигнальные модули различают, в том числе, по функционалу. Например, для измерения температуры устанавливают модуль SM 1231 Thermocouple (подключение термопар) или SM 1231 RTD (подключение терморезисторов).

Технологические модули SM 1278 4xIO-Link Master работают в качестве и сигнальных устройств, и коммуникационных. Предусмотрено подключение до 4-х элементов IO Link.

Тензометрические датчики (системы измерения силы или других характеристик процесса) подключают через модули SIWAREX WP231. Этот модуль, в отличие от большинства других, рассчитанных только на взаимодействие с центральным процессором по внутренней шине, работает также через Ethernet (Modbus TCP/IP) или RS 485 (Modbus RTU) с HMI-панелями. ПО для модуля разрабатывалось отдельно, но это не мешает его совместить с TIA Portal.

Коммуникационные модули

В создании эффективных промышленных сетей установка коммуникационных модулей (CM) и коммуникационных процессоров (CP) играют важную роль, расширяют технические возможности контроллеров.

Среди коммуникационных устройств имеются модули, установка которых предусматривает обмен данными через сети. Например, CM1242-5 (slave) и CM 1243-5 (master) устанавливают для внедрения контроллера в сети PROFIBUS DP и выстраивания систем распределенного ввода-вывода данных. В линейке контроллеров S7-1200 предусмотрено подключение трех коммуникационных модулей, каждый из которых способен обслужить 32 управляемых DP-устройства. В общую схему можно включить распределительные станции ET-200, контроллеры S7, преобразователи частоты и другие приборы.

Модули CM 1241 и платы CB 1241 позволяют установить обмен данными по PtP-соединению с использованием интерфейсов RS-232 или RS-485, поддерживающих протоколы Modbus RTU и ASCII протокол USS (обмен данными между входами/выходами контроллера и приводами серий MICROMASTER и SINAMICS.

Коммуникационные модули CM 1243-2 служат для включения контроллеров S7-1200 в качестве ведущего устройства в сети AS-Interface. Через сеть ASI к контроллеру можно подключить до 62 ведомых устройств.

Интегрировать контроллер S7-1200 в системы телеуправления и поддерживать обмен данными через мобильные беспроводные сети GSM и LTE – задача процессоров CP 1242 и 1243.

Подключение модулей контроллера

Для соединения модулей между собой предусмотрена внутренняя шина. Процесс продуман и легко реализуем: процессор устанавливают на DIN-рейку, снимают крышку соединителя, устанавливают сигнальный модуль и переводят шинный соединитель в левое положение. Надежная фиксация модуля с процессором обеспечена.

Подключение модулей
Подключение модулей

Соединение коммуникационных модулей немного отличается, так как у них не выдвижной шинный соединитель. Поэтому обычно их соединяют с процессором перед установкой на DIN-рейку.

При сборке контроллера сигнальные модули подключают к процессору с правой стороны, а коммуникационные модули – с левой. Платы, и сигнальные, и коммутационные, устанавливают в отведенный для них отсек на передней части процессора. В этом же отсеке предусмотрено место для батарейной платы (BB), выполняющей функцию отсчета реального времени в случае перебоев с питанием.

Добавление S7 1200 в проект Tia Portal

Когда проект создан в STEP 7, нужно зайти в конфигуратор устройств и добавить контроллер, выбирая параметры на вкладке Devices & networks — Add new Devices.

Добавление S7 1200 в проект Tia Portal
Добавление S7 1200 в проект Tia Portal

На вкладке имеются все модели CPU, доступные в данной версии программы. Если выбрать, например, CPU 1214C DC/DC/ RLY, в раскрывшемся списке отмечаем серийный номер процессора. Справа размещено описание, версия, а в верхнюю строку можно ввести имя для обозначения устройства в проекте. Не забываем нажать кнопку Add. Если нет возможности точно идентифицировать имеющуюся модель, то в списке нужно выбрать строку «Unspecified CPU 1200». Программа TIA Portal, если контроллер подключен к компьютеру, должна сама определить модель, после чего в открывшемся окне появится изображение выбранного CPU. Можно, для верности, сравнить изображение с выбранным образцом.

Визуализация алгоритма выбора процессора
Визуализация алгоритма выбора процессора

Вкладка Properties дает возможность задать большинство параметров контроллера: поведение дискретных и аналоговых выходов в режиме Stop, настройки быстродействующих счетчиков, генераторов последовательных импульсов, широтно-импульсную модуляцию, последовательность действий контроллера при запуске системы, время цикла и многие другие. Контроллеру присваивается IP адрес.

При необходимости можно дополнить конфигурацию за счет включения в схему модулей расширения: перетаскиваем нужный в рабочую область из каталога Hardware catalog.

Добавление модуля расширения
Добавление модуля расширения

После того, как все необходимые модули контроллера, внесены в проект, специалисты приступают к разработке программной части. Таким образом, контроллеры S7-1200, имеющие модульную конструкцию, востребованы при обеспечении технологических процессов на различных производственных участках. Основное преимущество – возможность создания конфигурации контроллера под любой проект.