Разработчики автоматизированных систем управления и работники сферы промышленной автоматизации нередко испытывают сложности с выбором необходимого оборудования. Оптимальность подбора определяет совокупность параметров, которая включает сложность системы, требуемый функционал, гибкость и возможность расширения. Важную роль играет и техподдержка, постгарантийное обслуживание изделия и его сопровождение на протяжении всего срока эксплуатации. Единичный контроллер может быть рассмотрен в качестве “черного ящика”, к которому предъявляется только одно требование - бесперебойная работа. Но когда таких устройств несколько, то приоритет отдается взаимодействию персонала с оборудованием.

Контроллеры серии SIMATIC S7-1200 — это программно-аппаратный комплекс, перед которым стоит задача уменьшения общих затрат на промышленное оборудование на протяжении всего времени его эксплуатации, начиная от проектирования и заканчивая утилизацией.

SIMATIC S7-1200 - это программируемый модульный контроллер с высокой производительностью, расширенным спектром возможностей и современным дизайном. Контроллер решает проблемы автоматизации начального уровня и позиционируется производителем как Basic Controller - имеющий базовые функции. Базовая конфигурация предусматривает процессорный блок, оснащенный 14-24 входами/выходами и расширением до 8 блоков ввода/вывода. В совокупности SIMATIC S7-1200 предполагает подключение до 51 аналоговых входов/выходов и до 284 дискретных. Это в полной мере оправдывает размещение контроллера в разряд “микро”, однако, есть существенное “но”: возможность работы в качестве мастера с распределенной периферией PROFINET IO и PROFIBUS DP, а также наличие адресного пространства емкостью 1000 байт. Такие характеристики потенциально позволяют контроллеру принимать до 500 аналоговых и до 8000 цифровых каналов. Если учесть, что рабочая память при этом может составлять от 50 до 150 кбайт, то контроллер уже не вписывается в категорию Micro PLC.

По сравнению со “старшим” контроллером серии возможности Basic достаточно скромны. Оба семейства максимально стандартизированы и имеют одинаковые языки программирования, одну среду написания программ, общие библиотеки, единую диагностическую систему и встроенный настраиваемый веб-сервис. Основные отличия заключаются в количественных показателях. S7-1200 характеризуется 16 логическими коннекциями, которые позволяют организовать сетевые коммуникации средствами ОС через порт Ethernet. Таким образом, доступно создание сети из 16 контроллеров, ПК и операторских панелей. Передача информации не зависит от выполнения алгоритмов управления оборудованием, которые заложил пользователь. В то же время контроллер поддерживает протокол MODBUS TCP, где отсутствуют подобные ограничения.

Поддержку коммуникационных процессоров реализовали своеобразно: с помощью специальной шины доступно подключение 3 коммуникационных плат для связи через сеть PROFIBUS, интерфейса AS-i и сеть из точки в точку по протоколам RS-485 и RS-232. Это дает возможность эксплуатировать контроллер в системе телеуправления, которая поддерживает передачу данных по протоколу DNP3 или IEC60870-5-104. Буферная память коммуникационных плат способна сохранить до 64000 измеренных величин с пометками времени и даты, если будет нарушена корректная работа системы связи. Шина предусматривает подключение модуля для функционирования системы идентификации на базе RFID-меток и 3G-модема. Таким решением сокращается число позиций для установки подключаемых на собственную шину данных модулей ввода/вывода.

Следующее интересное решение заключается в применении технологии SIGNAL BOARD. Лицевая панель контроллера оснащена специальной шахтой с разъемом, в который может быть подключен компактный модуль. Таким образом, без вынужденного увеличения габаритов могут быть расширены возможности процессорного блока. Модули имеют интерфейс RS485 или до 4 цифровых или 1 аналоговый вход/выход. Может показаться, что подобное решение не совсем оправданно и контроллер может быть просто расширен коммуникационным процессором или добавочными блоками входа/выхода. Но у таких блоков заметные габариты, что не в любой ситуации допустимо, а также минимум 8 каналов. Подобный подход позволяет добиться полного соответствия конфигурации оборудования всем техническим требованиям, несмотря на увеличение номенклатуры изделия.

Контроллер S7-1200 относится к классу защиты IP20 и подразумевает установку в шкафу или другом защитном корпусе с креплением на плоскую монтажную панель или 35-мм рейку. Винтовые клеммы легко отсоединяются вместе с кабелями, поэтому нет необходимости откручивать несколько десятков проводов для замены, если оборудование выйдет из строя. На оперативность и простоту замены влияет и способ загрузки программы, которая в данном случае осуществляется и с ПК, и через карту памяти.

Кроме стандартной модификации, производителем предлагается и версия Fail-Safety, которая предназначена обеспечения безопасности путем создания систем ПАЗ, реализованной в рамках положения Totally Integrated Automation. Это дает возможность Fail-Safety эффективно взаимодействовать со стандартными системами автоматизации, использовать ее в качестве подсистемы и выполнять не только F-функции, но стандартные функции управления. Помимо это версия Fail-Safety поддерживает стандартизированную концепцию диагностики систем SIMATIC S7. Контроллеры семейства S7-1200F полностью, с аппаратной и программной точки зрения, совместимы с аналогами, таким же образом программируются и требуют идентичный инструментарий с дополнениями в виде библиотеки F-блоков.

Для эксплуатации вне помещения, где присутствуют агрессивные газы и пары или повышена загазованность, разработана модификация SIPLUS, которая с аппаратной и программной стороны имеет полную совместимость с S7-1200. По своей сути, версия SIPLUS представляет собой тот же контроллер, который обладает расширенным температурным диапазоном в диапазоне от -25 до +60°С и загерметизированными платами специальным компаундом для усиленной защиты от внешних негативных воздействий.

Кроме непосредственного оборудования большое внимание уделено удобству и функциональности программной среды обработки. Как правило, для программирования контроллера, сетевого обмена информацией и инструментов операторского интерфейса используются отдельные пакеты. Процесс, при котором все компоненты системы объединяются для совместной работы, достаточно сложный. Дальнейшая настройка системы и корректировка проекта одного устройства могут привести к внесению изменений в программы других совместно работающих устройств. Такие коррективы не только отнимает значительную часть времени, но и чреваты допуском ошибок. Благодаря комплексному подходу к процессам программирования и настройки параметров систем автоматизации, базирующихся на контроллерах SIMATIC S7-1200, увеличивается эффективность разработки проекта, а дальнейшая отладка и диагностика неполадок становится значительно проще.

Для подготовки проекта используется общая среда TIA Portal. Эта платформа объединяет в себе все необходимое для каждой ступени работы с компонентами автоматизации. В единую структуру ПО объединены разработка проектов, конфигурирование SCADA и HMI-систем, настройка параметров модулей связи и сетевых компонентов, настройка программных алгоритмов управления и введение в эксплуатацию приводов. Пользовательский интерфейс на каждом из этих этапов для удобства унифицирован. Такой подход значительно ускоряет работу и дает возможность создания прозрачных решений, простых в диагностике и обслуживании, а также легко поддающихся трансформации и расширению. Основной акцент продукта TIA Portal стоит на простоту эксплуатации. Был создан совершенно новый интерфейс, который облегчает работу пользователя с платформой, а за счет стандартизации и унификации взаимодействие с различным оборудованием стало намного проще. В разработке ПО это инновация. Производитель поставил на первый план наглядность при работе, интуитивную понятность, убрал многократно вложенные структуры и предусмотрел 2 варианта интерфейса - проектный и портальный. В проектном интерфейсе открывается полный набор функций и весь инструментарий, который необходим при написании программ и разработке конфигурации. Портальный предназначен для обслуживающего персонала и открывает доступ только к тем инструментам и задачам, которые понадобятся для успешного ввода оборудования в эксплуатацию, его обслуживания и проведения диагностических работ.

За счет единой информационной проектной базы происходит бесшовная интеграция программ для контроллера и массивов настроек и графических объектов HMI для приводов, при этом упрощается администрирование благодаря отсутствию необходимости импортировать и экспортировать переменные. Существенная разнородность компонентов, входящих в состав проекта, никак не отразилась на возможности исполнения единой диагностической системы. Проект является единым целым, поэтому система оперативно мониторит состояние всего оборудования и отражает полученную информацию на устройствах HMI. Дополнительный плюс заключается в организации мониторинга средствами ОС контроллера, поэтому от пользователя не потребуются дополнительные трудовые затраты. От него потребуется только настройка выдачи на панель управления сообщений, а процессы подготовки и отправки будут осуществляться в автоматическом режиме.

Благодаря активному развитию серии S7-1200 появились достаточно бюджетные варианты систем автоматизации производственных процессов, которые вполне могут себе позволить небольшие предприятия. Линейка устройств Simatic - самая младшая в семействе, но, несмотря на это, производителем обеспечена ее полная совместимость с более старшими моделями. Это дает возможность заказчику взять под полный контроль стоимость готового решения. Производитель предлагает свободу в управлении этой стоимостью путем использования недорогих вариантов контроллеров и коммуникационных модулей на определенных участках автоматизированной системы, которые не нуждаются в существенных аппаратных ресурсах.