Výkonnost a excelentní dynamika Přehled 2004
Úvod, aplikace, výhody Konstruktéři strojů a výrobních zařízení již řadu let cítí sílící konkurenční tlak a snaží se udržet či zvýšit své zisky úsporou času a nákladů. Jestliže je současně očekávána nabídka strojů, které jsou stále výkonnější a produktivnější znamená to nové požadavky na implementované automatizační systémy. Od modulárních automatizačních systémů se očekává široký rozsah funkcí a příznivá cena. Současně je však třeba také zlepšovat prostředky pro síťová připojení a snižovat inženýrské náklady. Mnoho uživatelů proto důvěřuje koncepci Plně integrované automatizace (TIA) s mnoha referenčními aplikacemi na celém světě a v různých oblastech průmyslu. Tito uživatelé profitují ze zkušeností a globálních servisních služeb společnosti s významným postavením na trhu stejně jako z kvality spojené se jménem SIMATIC jako takovým. To je velmi dobrý základ pro rostoucící zisky a zlepšení konkurenceschopnosti společně s použitím inovačních automatizačních řešení. Z celého rozsahu námi nabízených PLC je SIMATIC S7-400 navržen pro systémová řešení ve výrobě a řízení technologických procesů. S7-400 charakterizuje především vysoká rychlost zpracování, rozsáhlé komunikační možnosti a výkonná konfigurace systému (paměť, čítače, časovače atd). Aplikace Automobilový průmysl (montážní linky) Výroba speciálních strojů a zařízení Provoz skladů Systémy stavební techniky Ocelářství Výroba a rozvod el. energie Papírenský a polygrafický průmysl Zpracování dřeva Textilní průmysl Farmacie Potravinářský průmysl Procesní řízení (např. vodní zdroje, čištění odpadních vod) Chemický průmysl a petrochemie Speciální aplikace Pro speciální aplikace jsou k dispozici další modifikace S7-400: Pro aplikace vyžadující bezvýpadkový provoz (redundntní konfiguraci) lze použít S7-400H Pro bezpečnostní aplikace jsou dostupné S7-400F, které lze nabídnout také v redundantním provedení (S7-400 F/FH) Nabízíme také CPU S7-400 vprovedení standardních karet do PCI slotů (řešení na bázi PC Win AC Slot) Snižování inženýrských nákladů Společně s Inženýrskými nástroji (E-SW) nabízí S7-400 skutečně efektivní konfiguraci a programování, což se projeví obzvláště v rozsáhlých automatizačních úlohách, svysokým podílem nákladů na vývoj. Dostupné jsou např. vyšší programovací jazyky jako SCL agrafické Inženýrské nástroje pro sekvenční řízení, stavové diagramy atechnologicky orientované diagramy. Snižování provozních nákladů Archivace kompletních projektových dat včetně symboliky akomentářů přímo v CPU usnadňuje a zjednodušuje servis a údržbu. Navíc výkonný integrovaný systém diagnostických funkcí přináší stále vyšší spolehlivost. Společně s konfigurovatelnými procesními funkcemi pro analýzu procesních chyb dále přispívá ke snižování prostojů a dalšímu zvýšení produktivity. Rychlejší strojový cyklus Inovovaná CPU přinášejí nové standardy co se týče rychlosti zpracování a komunikačního výkonu. Výsledkem výkonového navýšení nových CPU je pak kratší strojový cyklus. Nové funkce Výkonnější konfigurace inovovaných CPU umožňuje integraci nových funkcí bez dalších investic do hardwaru, např. pro kvalitnější zpracování dat, komfortní diagnostiku, integraci do nadřazené úrovně systémů MES nebo pro rychlou komunikaci po sběrnicových systémech. 2
Design, modularita, síťové propojení Design Základ systému S7-400 tvoří vnitřní sběrnice, napájecí zdroj a CPU. S ohledem na jednoduchá pravidla pro obsazování jednotlivých slotů je celý systém vysoce modulární avariabilní. Řada S7-400 je charakteristická svou robustností provoz bez ventilátoru, možnost změny konfigurace či výměna modulu za provozu (CiR, hot swapping). Široký rozsah modulů lze využít jak v centralizovaných konfiguracích tak i v distribuovaných strukturách s jednotkami ET 200; to znamená velmi nízké náklady na zásoby náhradních dílů. Jednoduchá montáž S7-400 zaháknutím modulu k vnitřní sběrnici Modularita Modularita je jedním z předních rysů celého systému. Výkonná vnitřní sběrnice S7-400 a komunikační rozhraní, integrovaná přímo v CPU umožňují pohodlný a výkonný provoz na více komunikačních linkách. To umožňuje rozdělit systém např. na linku pro HMI a programovací úlohy, další linku pro ekvidistantní avysoce výkonné komponenty pro řízení pohybu a další linku pro běžné v/v. Nebo lze takto vytvořit spojení s nadřazenou úrovní MES/ERP systémů a spojení s Internetem. Výkonné, flexibilní síťové propojení Rozhraní, která jsou integrována přímo na CPU, umožňují konfiguraci výkonných komunikačních struktur díky využití standardních sběrnicových technologií, např. pro připojení HMI komponent a programovacích přístrojů. Je možno připojit i větší počet HMI zařízení. Programovací přístroje lze spojit skaždým bodem sítě (routing) a adresovat všechny síťové uzly. MPI (Multi-point interface) MPI je úsporné řešení pro komunikaci s programovacími přístroji a PC, HMI systémy a dalšími řídicími systémy SIMATIC S7/C7/WinAC. Celkem lze propojit 125 MPI stanic s přenosovou rychlostí 187.5 kbit/s, např. pro výměnu procesních dat mezi různými řídicími systémy nebo s komponenty HMI bez jakékoliv programování. Rozhraní MPI lze konfigurovat též jako rozhraní PROFIBUS DP a připojit tak další DP sběrnici. PROFIBUS DP SIMATIC S7-400 lze napojit na PROFIBUS DP (dle EN 50170), což přináší optimální konfiguraci rozsáhlejších distribuovaných sítí. Tím se otevírají komunikační možnosti ipro další partnery od řídicích systémů SIMATIC až po přístrojovou techniku od jiných výrobců. Je možné také komunikovat se stávajícími systémy SIMATIC S5 nebo SIMATIC 505. Distribuované v/v lze konfigurovat pomocí vývojového prostředí STEP 7 úplně stejně jako centralizované. Podpora standardu DP V1 dovoluje programování a optimalizaci polních jednotek během provozu, což znamená opět vyšší komfort a kratší časy pro nastavení přístroje, jednotky. Komunikační moduly rozhraní K dalším možnostem rozšíření patří komunikační moduly rozhraní, které lze použít pro např. budoucí plánované rozšíření dané konfigurace. Pro tyto účely má CPU 414-3 a 416-3 jeden volný slot a CPU 417 má dva volné sloty. Přidáním právě těchto modulů rozhraní lze jednoduše připojovat a konfigurovat další DP sítě s jednotkami master a slave. Výkonné síťové propojení s rozhraním na CPU a komunikačním procesorem 3
Výkon CPU Spektrum CPU Pro návrh vhodné konfigurace programovatelných řídicích systémů má uživatel k dispozici výkonnostně odstupňované spektrum jednotek CPU od základního modelu až po ty nejvýkonnější. Se všemi CPU lze vybudovat rozsáhlá řešení a několik CPU může pracovat společně v jedné konfiguraci tzv. multicomputing, který dále zvyšuje výkonnost systému. Díky jejich vysoké rychlosti zpracování adeterministickým časovým odezvám operují jednotky CPU s velmi krátkým strojovým cyklem. Jednotlivé typy CPU se liší v parametrech jako jsou např. velikost RAM, adresovatelný rozsah, počet spojení a čas zpracování instrukcí. Multicomputing Multicomputing znamená provoz více nežli jednoho CPU v centralizované konfiguraci řídicího sytému apro uživatele znamená hned několik výhod. Multicomputing umožňuje rozdělení výkonu, např. komplexní technické funkce jako jsou řízení, početní operace nebo komunikace lze rozdělit a přiřadit je samostatným CPU. Každé z těchto CPU může mít dále připojeny vlastní lokální v/v. Multicomputing také umožňuje rozdělení funkcí, např. jedno CPU může zpracovávat časově kritické funkce a další CPU funkce časově nekritické. V multicomputing módu všechna CPU pracují jako jedno CPU, tozn. jestliže jde jedno CPU do stopu, jdou v ten samý okamžik do stopu i všechna ostatní. Synchronizační funkce umožňují koordinaci všech činností rozděleného CPU pro každou instrukci zvlášť. Díky mechanismu globálních dat je velmi rychlý datový přenos mezi jednotlivými CPU. 64 32 16 Počet spojení Sedm výkonnostně odstupňovaných jednotek CPU řady S7-400 Výkon Platforma S7-400 vyniká nejen svou rychlostí odezvy, ale i velkou výkonnostní rezervou. Lze dosáhnout velmi krátké časové odezvy ato i v případě, že je současně požadována komunikace, nebo se objeví jiná neočekávaná zatížení. Paměť v MB 20 5.6 2.8 1.4 0.5 0.25 0.14 0.10 0.06 0.04 0.03 4 8 16 Adresovatelný rozsah Vstupy/výstupy v KB CPU 412-1 CPU 412-2 CPU 414-2 CPU 414-3 CPU 416-2 CPU 416-3 CPU 417 Čas zpracování Binární instrukce v µs Diagnostika Inteligentní diagnostický systém jednotek CPU průběžně monitoruje funkčnost procesů a celého systému, registruje chyby a všechny specifické systémové události; také umožňuje definovat speciální diagnostická hlášení. Diagnostické funkce umějí rozpoznávat zda se příslušný signál vyhodnotí (u digit. modulů) nebo zda funkce zpracovávající analogové veličiny (u analog. modulů) pracují tak jak mají. V případě výskytu diagnostické hlášky (např. převodník bez napájení ) modul spustí diagnostické přerušení. CPU pak přeruší zpracovávání uživatelského programu a vykonává blok příslušného diagnostického přerušení. Procesní přerušení znamená, že signály z procesu lze monitorovat a spouštět příslušné reakce na změny v těchto signálech. 4
Inovace CPU Celé spektrum jednotek CPU S7-400 je v letošním roce inovováno a osazeno výkonějšími procesory. Hlavním rysem inovací je výkonnější konfigurace (více RAM, jednotné několikanásobné navýšení čítačů a časovačů) a vyšší celková výkonnost systému. To se samozřejmě dále promítá jak do vyšších rychlostí zpracování tak i do zvýšení komunikačního výkonu. Větší důraz je kladen na integraci dalších funkcí a zrychlení strojového cyklu bez dalších hardwarových investic. Např. nové funkce včetně archivace a zpracování dat, pohodlné diagnostiky nebo vertikální integrace do systémů MES. Vysoký komunikační výkon poskytuje rychlá komunikace přes Ethernet aefektivního propojení na procesní úrovni se dosahuje přes zavedené sběrnice PROFIBUS s novými funkcemi jako je např. izochronní režim. Nejvýraznější vlastností nových CPU je bezesporu významné zkrácení rychlosti zpracování. V bitových operacích jsou časy zpracování v průměru poloviční. Při zpracování komplexnějších instrukcí lze dosahovat 13 až 70 násobného zvýšení rychlosti! Zrychlení činnosti se netýká jenom jednotlivých příkazů, ale zasahuje plošně do všech prováděných operací. Instrukce komplexnějšího charakteru mají nyní mnohem menší vliv na celkovou dobu zpracování uživatelského programu a zpracování programů s velkým podílem aritmetických funkcí je podle toho také značně rychlejší. Nová CPU jsou co se týče náhrady aprogramových požadavků plně kompatibilní s předchozímy typy, tozn. že předchozí typ CPU lze bez problémů nahradit novým aniž by došlo k jakýmkoliv nepříznivým jevům a bez jakýchkoliv zásahů do programu. Rovněž lze bez omezení dále používat stávající paměťové karty. Násobek Zvýšení rychlosti CPU 417-4 v porovnání s předchozí verzí K dispozici jsou také inovované moduly rozhraní pro rozšíření o další DP linky u CPU 414-3, 416-3 a 417-4. Navíc, pokud jde o rychlost zpracování, nové CPU S7-400 mohou plně nahradit CPU 945 řady SIMA- TIC S5. RAM 70 50 40 30 20 10 Sčítání v pevné des. čárce 96 144 KB 144 256 KB Dělení v pevné des. čárce Sčítání v pohyblivé des. čárce Dělení v pohyblivé des. čárce Komplexní aritmetika 256 512 KB 768 1.4 MB Typ instrukcí Další vlastnosti nových CPU: Stejně jako je tomu u řady S7-300 budou dále nové jednotky CPU vybaveny páčkovými přepínači pro přepnutí poloh RUN/STOP/MRES. K zobrazení stavu jednotky CPU (kromě bezvýpadkových/redundantních) slouží nyní pouze jedna řada LED diod. 412-1 412-2 414-2 414-3 416-2 416-3 417-4 1.6 2.8 MB 3.2 5.6 MB 4 20 MB Zvýšení paměti RAM nových jednotek CPU v porovnání s předchozí verzí 5
Paměťový koncept Všechna S7-400 CPU mají oddělenou paměť pro data a pro program. Toto rozdělení přináší 100% nárůst výkonu dané konfigurace. Zatímco standardní procesor přistupuje k paměti RAM nejméně dvakrát, speciální S7-400 procesor přistupuje zvlášť k paměti pro data azvlášť k paměti pro program v jednom cyklu. To umožňuje dělená sběrnice pro programový kód a data. Takto se dosahuje vysoké výkonnosti, která je hlavní výhodou pro uživatele S7-400. Velikost procesní paměti je určena výběrem příslušného typu CPU z odstupňovaného spektra jednotek CPU. Integrovaná zaváděcí paměť (RAM) je dostačující pro malé až středně velké programy. Pro rozsáhlejší programy je možné paměť navýšit vložením externí RAM. Další paměťovou kartou, kterou lze připojit je zálohovací flash paměť. Ta umožňuje zálohu dat bez baterie. Externí zaváděcí paměť přes baterii zálohovaná paměť RAM nebo paměť Flash pro trvalé uchování dat Integrovaná zaváděcí paměť přes baterii zálohovaná paměť RAM Pracovní paměť, kód 50% pro program nezálohovaná RAM Pracovní paměť, data 50% pro data přes baterii zálohovaná paměť RAM Typy pamětí SIMATIC S7-400 Zaváděcí paměť pro projektová data (bloky, symbolika, komentáře, konfigurace, parametrizační data, atd.) uživatelské soubory Pracovní paměť pro moduly spojené s procesem, obraz procesu, lokální data 6
Izochronní režim a změny konfigurace v RUN módu Izochronní režim Řada S7-400 je nyní schopna nabídnout řešení s distribuovanými v/v, které jsou s velmi vysokou přesností schopny obsluhovat iextrémně rychlé procesy. Díky tomu je za současného zvyšování kvality možné dále rozšiřovat výrobní produkci. Všechny tyto vlastnosti dovoluje systémová funkce, která je označována jako izochronní režim (nedostupné uredundantních CPU). Rozumí se tím synchronní vazba mezi vstupy a výstupy decentrálních periferií, přenosem signálu přes PROFIBUS a zpracováním programu v taktovacím kmitočtu ekvidistantního PROFIBUSu. Výsledkem je systém, který zaznamenává své vstupní signály, zpracovává je a předává na výstupy v konstantních časových intervalech. S7-400 je takto schopna zaručit přesně Distribuovaná automatizační struktura s odezvou v reálném čase a izochronním režimem. CPU ET200 System clock Jednotné taktování pro kompletní automatizační strukturu reprodukovatelné a definované procesní časové odezvy s ekvidistantním a synchronním zpracováním distribuovaných v/v. Díky přesnému opakování všech časových sekvencí lze spolehlivě obsluhovat právě rychlé procesy. Pro aplikace z oblasti řízení pohybu, měření a regulace je k dispozici řada komponent, které izochronní provoz podporují. Změny hardwarové konfigurace vrun módu (CiR Configuration in RUN) Další důležitou vlastností SIMATIC S7-400 je možnost změny hardwarové konfigurace za provozu (v RUN módu) bez jakýchkoliv negativních dopadů, např. když je třeba připojit nové senzory či akční členy. Snižuje se tím čas servisního zásahu do dané konfigurace, protože tyto změny lze provádět za plného provozu dané technologie. Jestliže provozy a technologie díky této systémové funkci nemusí být zastaveny a pak znovu inicializovány, když dojde k výměně hardwaru, je možno velmi pružně reagovat na změny v procesu a velmi snadno jej různým způsobem optimalizovat. Je možno přidávat a odebírat distribuované v/v stanice (PROFI- BUS DP a PROFIBUS PA řízené jednotky, tj. slaves) stejně tak jednotlivé v/v moduly v systémech ET 200M a přiřazovat jim nové parametry (např. k výběru jiných hranic přerušení apod). 7
S7-400H PLC se zvýšeným zabezpečením proti poruše S7-400H jsou bezvýpadkové (redundantní) PLC založené na standardních jednotkách S7-400, které značně snižují ryzika selhání a poruch ve výrobních procesech. Redundantní uspořádání znamená, že S7-400H je především určená pro aplikace, kde selhání a poruchy v systému mají dalekosáhlé důsledky a je třeba se jim co nejvíce vyvarovat (např. výroba a rozvod el. energie, chemický průmysl, těžba nerostných surovin atd). Zvýšeného zabezpečení se dosahuje použitím dvou paralelních centrálních řídících systémů, jejichž CPU jsou spojena optickým kabelem a řídí v/v přes redundantní PROFIBUS DP linky. V případě selhání proběhne plynulé přepnutí. Nepoškozená jednotka v okamžiku poruchy převezme řízení a daná úloha je dále zpracovávána bez ztráty důležitých dat. Při konfiguraci redundantních S7-400H PLC se může uživatel zcela sousředit na danou úlohu: S7-400H se programuje jako standardní neredundantní S7-400 systém za použití všech STEP 7 programovacích jazyků. Všechny specifické redundantní funkce lze pohodlně programovat ve STEP 7 po přidání příslušného SW balíku (od STEP 7 V5.3 není třeba žádý další SW, redundance plně integrovány). Navíc program napsaný pro standardní, neredundantní systém lze snadno převádět na redundantní a naopak. S7-400H je součástí celkové koncepce zvané Plně integrovaná automatizace (TIA), což je systém výhradně složený ze standardních komponent SIMATIC S7, a tudíž využívá všech jejích integračních možností. Redundantní PLC SIMATIC S7-400H SIMATIC S7-400H v/v s redundantním rozhraním Y link PA link Konfigurace SIMATIC S7-400H s přepínaným zapojením v/v 8
S7-400F/FH bezpečnostní PLC Bezpečnostní a redundantní PLC SIMATIC S7-400FH CPU S7-400H v bezpečnostní konfiguraci (CPU 417-4H) Standardní SM F-SM (DI, DO, AI) Standardní PROFIBUS DP linka k jednotkám v/v s bezpečnostní komunikací a profile V případě selhání či poruchy bezpečnostní S7-400F PLC okamžitě přivedou dané zařízení či technologii do definovaného stavu tak, aby byla zaručena maximální bezpečnost pro obsluhující personál, nedošlo k poškození stroje a okolního prostředí. Bezpečnostní funkce jsou prováděny podle bezpečnostního programu v CPU společně s bezpečnostními moduly v/v. V jedné konfiguraci lze mít jak standardní tak i bezpečnostní jednotky v/v. Standardní automatizaci i bezpečnostní algoritmy lze provozovat na jednom PLC. CPU 416F je zvláště vhodná pro výrobní průmysl, je založena na standardní CPU, jejíž operační systém je rozšířen pro vykonávání bezpečnostních programů a různých ochranných měření. Bez omezení lze provozovat i běžné programy, které neobsahují bezpečnostní funkce. Programuje se ve standardních programovacích jazicích LAD a FBD. Softwarový balík Distributed Safety zjednodušuje nastavení bezpečnostních v/v a programování pomocí předdefinovaných softwarových bloků schválených německým Technickým inspektorátem (TÜV). Redundantní CPU 414H a 417H jsou určeny zejména pro procesní průmysl. Jejich operační systém je rozšířen tzv. F- knihovnu. Programování se provádí přes volání a spojování funkčních bloků v CFC (Continuous Function Chart). Softwarový balík S7 F Systems usnadňuje parametrizaci bezpečnostních v/v a programování přes předdefinované a certifikované standardní bloky. Použitím dvou bezvýpadkových a bezpečnostních systémů lze vybudovat vysoce spolehlivé řešení S7-400FH, které kombinuje bezpečnostní techniku (bezpečné odstavení technologie) a redundanci. V případě selhání přepne řízení na záložní systém (HW redundance) a zachová tím kontinuitu výrobního procesu a předejde ztrátě důležitých technologických dat. Jako bezpečnostní jednotky v/v jsou zde používány ET200S a ET200M. Díky bezpečnostnímu profilu PROFIsafe lze použít pro standartní i bezpečnostní komunikaci mezi centrální procesorovou jednotkou a v/v jedinou linku PROFIBUS DP. 9
Technická specifikace CPU CPU 412-1 CPU 412-2 CPU 414-2 CPU 414-3 Pracovní paměť integrovaná 96 KB 1444 KB 144 KB 256 KB 256 KB 512 KB 768 KB 1.4 MB na program 48 KB 72 KB 72 KB 128 KB 128 KB 256 KB 384 KB 384 KB na data 48 KB 72 KB 72 KB 128 KB 128 KB 256 KB 384 KB 384 KB Zaváděcí paměť integrovaná 256 KB RAM rozšiřitelná na 64 MB zálohování Počet bloků FB 256 2048 FC 256 2048 DB 512 (DB 0 rezervován) 4095 (DB 0 rezervován) Běh programu volný cyklus 1 1 přerušení hodinami reálného času 2 4 přerušení se zpožděním 2 4 cyklické přerušení 2 4 přerušení vyvolané procesem 2 4 víceprocesorové přerušení 1 1 náběh 3 3 Čas zpracování Bitové instrukce 0.2 s 0.1 s 0.1 s 0.06 s Instrukce se slovy 0.2 s 0.1 s 0.1 s 0.06 s Pevná des. čárka 0.2 s 0.1 s 0.1 s 0.06 s Pohyblivá des. čárka 0.6 s 0.3 s 0.6 s 0.18 s Bitové paměti/časovače/čítače Bitové paměti 4 KB 8 KB S7 časovače/s7 čítače 256/256 2048/2048 256/256 2048/2048 IEC časovače/iec čítače SFB/SFB SFB/SFB Provedení Počet rozšiřujících jednotek 21 Počet DP mastr jednotek, přes CP max. 10 Počet FM (funkční moduly) limitováno počtem slotů a počtem spojení Počet CP (komunik. procesory) limitováno počtem slotů a počtem spojení Roszhraní MPI/DP Počet DP slave jednotek 32 32 Přenosová rychlost max. 12 Mbit/s max. 12 Mbit/s DP rozhraní Počet 1 1 2 Počet DP slave jednotek 64 96 96 na každou linku Přenosová rychlost max. 12 Mbit/s max. 12 Mbit/s max. 12 Mbit/s Další moduly rozhraní 1 x DP Adresovatelný rozsah Oblast adresace v/v 4 KB/4 KB 8 KB/8 KB Obraz procesu v/v 4 KB/4 KB 8 KB/8 KB Digitální kanály 32768/32768 65536/65536 Analogové kanály 2048/2048 4096/4096 Objednací číslo skupiny 6ES7412-1XF 6ES7412-2XG 6ES7414-2XG 6ES7414-3XJ 10
Technická specifikace CPU CPU 416-2 CPU 416-3 CPU 417-4 Pracovní paměť integrovaná 1.6 MB 2.8 MB 3.2 MB 5.6 MB 4 MB 20 MB na program 0.8 MB 1.4 MB 1.6 MB 2.8 MB 2 MB 10 MB na data 0.8 MB 1.4 MB 1.6 MB 2.8 MB 2 MB 10 MB Zaváděcí paměť integrovaná 256 KB RAM rozšiřitelná na 64 MB zálohování Počet bloků FB 2048 6144 FC 2048 6144 DB 4095 (DB 0 rezervován) 8191 (DB 0 rezervován) Běh programu volný cyklus 1 1 přerušení hodinami reálného času 8 8 přerušení se zpožděním 4 4 cyklické přerušení 9 9 přerušení vyvolané procesem 8 8 víceprocesorové přerušení 1 1 náběh 3 3 Čas zpracování Bitové instrukce 0.08 s 0.04 s 0.1 s 0.03 s Instrukce se slovy 0.08 s 0.04 s 0.1 s 0.03 s Pevná des. čárka 0.08 s 0.04 s 0.1 s 0.03 s Pohyblivá des. čárka 0.48 s 0.12 s 0.6 s 0.09 s Bitové paměti/časovače/čítače Bitové paměti 16 KB S7 časovače/s7 čítače 512/512 2048/2048 IEC časovače/iec čítače SFB/SFB Provedení Počet rozšiřujících jednotek 21 Počet DP mastr jednotek, přes CP max. 10 Počet FM (funkční moduly) limitováno počtem slotů a počtem spojení Počet CP (komunik. procesory) limitováno počtem slotů a počtem spojení Roszhraní MPI/DP Počet DP slave jednotek 32 32 Přenosová rychlost max. 12 Mbit/s max. 12 Mbit/s DP rozhraní Počet 1 2 3 Počet DP slave jednotek 125 125 na každou linku 125 na každou linku Přenosová rychlost max. 12 Mbit/s max. 12 Mbit/s max. 12 Mbit/s Další moduly rozhraní 1 x DP 2 x DP Adresovatelný rozsah Oblast adresace v/v 16 KB/16 KB Obraz procesu v/v 16 KB/16 KB Digitální kanály 131072/131072 Analogové kanály 8192/8192 Objednací číslo skupiny 6ES7416-2XK 6ES7416-3XL 6ES7417-4XL 11
Programování Ke konfiguraci a programování nových jednotek CPU řady S7-400 je třeba STEP 7 V5.2, SP1, HF3 a HSP (Hardware Support Package). Vývojové prostředí STEP 7 nabízí funkce pro všechny fáze automatizačních projektů od počáteční konfigurace, ladění, testování až po údržbu a servis. STEP 7 STEP 7 obsahuje SIMATIC Manager, centrální nástroj pro kompletní obsluhu všech dílčích softwarových nástrojů daného projektu. To se týká nejen samostatných CPU, ale i celých provozů bez ohledu na to zkolika automatů, pohonů a operátorských rozhraní se dané řešení skládá. Dále zajišťuje udržení konzistence dat celého projektu. STEP 7 obsahuje jak hardwarovou konfiguraci provozu, tak i parametrizaci jednotlivých modulů. Nejsou tedy již třeba žádná další hardwarová nastavení. Také v sobě integruje tři základní programovací jazyky: instrukce (STL), kontaktní schéma (LAD) a funkční bloky (FBD). Umožňuje parametrizaci komunikačních spojení mezi jednotkami CPU a další řadu praktických funkcí. Inženýrské nástroje Řada S7-400 je všeobecně používána pro rozsáhlá programová řešení, kde je vhodné použití vyšších programovacích jazyků a graficky orientovaných nástrojů založených na STEP 7. Ty poskytují další funkce pro lepší programování automatizačních řešení z hlediska funkčnosti zařízení a komfortní uživatelské rozhraní. Požadavky na paměť STL LAD FBD Požadavky Inženýrských nástrojů (E-SW) na paměť K dispozici jsou následující programovací nástroje: S7-SCL (Structured Control Language) Vyšší programovací jazyk založený na PASCALu pro programování SIMATIC S7/C7. S7-GRAPH Pro grafickou konfiguraci sekvenčního řízení pro SIMATIC S7/C7. S7-HiGraphů Pro grafický popis sekvenčních nebo asynchronních procesů se stavovými diagramy pro SIMATIC S7/C7. CFC (Continuous Function Chart) Technologický plán pro grafické propojení komplexních funkcí pro SIMATIC S7. S7-SCL CFC S7- GRAPH S7- HIGRAPH Produktivita Uložaní dat STEP 7 umožňuje uložení jakýchkoliv dat do CPU, např. pro potřeby servisu či aktualizace systému. Pro pracovníka servisu jsou přístupné nejen běžící programy, ale i celý projekt včetně symboliky a komentářů. Při použití vyšších programovacích jazyků nebo grafických inženýrských nástrojů jsou zdrojové kódy programu ihned k dispozici v jejich originální podobě či grafickém formátu. Také je možno tímto způsobem uložit specifické pokyny pro uživatele, manuály a dokumentaci stroje přímo do CPU, vše ve standardních formátech. 12
Komunikace Plně integrovaná automatizace (TIA) Jednotný, kompletně integrovaný akonzistentní systém, se kterým lze vybudovat nejrůznější automatizační řešení! Důležitým prvkem celého systému jsou právě komunikační sítě: Průmyslový Ethernet (IEEE 802-3 a 802.3u) mezinárodní standard pro propojování rozsáhlých oblastí i jednotlivých řídicích systémů. PROFIBUS (IEC 61158/EN 50170) mezinárodní standard pro komunikaci jednotlivých řídicích systémů a polní instrumentace, stejně tak PROFIBUS PA pro jiskrově bezpečné aplikace v procesní automatizaci. AS-Interface (EN 50295) mezinárodní standard pro komunikaci mezi senzory a akčními členy. EIB (EN 50090, ANSI EIA 776) celosvětově standardizovaný instalační systém pro nasazení při automatizaci budov. Připojení Point-to-point pro komunikaci mezi dvěma uzly prostřednictvím speciálních protokolů. Point-to-point struktura představuje nejjednodušší formu komunikace. Jsou používány různé protokoly (např. RK 512, 3964 a ASCII). Procesní komunikace Procesní komunikace je využívána ke spojení akčních členů/senzorů s CPU. Toto spojení s S7-400 zajišťuje PROFIBUS DP na kterém je S7-400 připojena jako master a to buď prostřednictvím integrovaných rozhraní, speciálních interface modulů nebo komunikačních procesorů (CP). AS interface, EIB sítě a další sběrnicové systémy jsou z S7-400 přístupné přes PROFIBUS brány (gateways). Datová komunikace Datová komunikace umožňuje přenos dat mezi automatizačními systémy nebo mezi automatizačním systémem a dalším inteligentním partnerem (PC atd.) Data lze přenášet buť pomocí programovacího rozhraní nebo prostřednictvím zavedených sběrnic S7-400 SIMATIC S7-300 lze připojit do různých typů průmyslových komunikačních sítí PROFIBUS a průmyslový Ethernet. Programovací rozhraní umožňuje na jedné straně jednoduchou cyklickou datovou výměnu (bez potvrzení) a na druhé straně programovatelný datový přenos většího množství dat (s/bez potvrzení). PC S7-300 OS S7-400 Skener ET 200 Link Link Detektor požáru OS Senzor Síťové rozhraní IE/PB ET 200 Procesní / polní komunikace Datová komunikace Lze používat i specifické komunikační procesory (CP) pro spojení se sběrnicemi PROFIBUS a průmyslový Ethernet; což znamená např. přímé využití protokolu TCP/IP. 13
Možnosti zozšíření, spektrum modulů S7-400 umožňuje centralizované nebo distribuované rozšíření tak, jak to vyžaduje daná úloha. Jsou kdispozici rozšiřující jednotky pro centralizované rozšíření nebo řešení na bázi průmyslové sběrnice PROFIBUS pro distribuované rozšíření. Centralizované rozšíření Centralizované rozšíření znamená, že další nosiče (racks) lze přímo spojit s centrální řídicí jednotkou. Spojení lze instalovat až na vzdálenost 600m při současném zachování plné výkonnosti, kterou poskytuje vnitřní integrovaná sběrnice (backplane bus). Na kratší vzdálenost lze přenášet do rozšiřující jednotky i napájení. V centralizovaném provedení jsou k dispozici nosiče (racks) se 4, 9 a 18 sloty. Pomocí patřičných modulů rozhraní lze připojit až 21 rozšiřujících jednotek s 18 nebo 9 sloty pro moduly řady S7-400. Jednotky v/v S7-400 Pro centralizované a rozšiřující jednotky je k dispozici široké spektrum S7-400 v/v modulů: inteligentní zdroje (redundantní, diagnostické) zajišťující napájení ve všech provozních napětích digitální a analogové v/v moduly pro téměř všechny typy signálů, včetně přerušení a diagnostiky funkční moduly pro čítání/měření, všechny typy polohovacích funkcí, vačkové řízení, řízení pohybu a další výpočetní operace komunikační moduly pro sériová PtP (Poin-to-Point) spojení akomunikaci prostřednictvím sběrnicových systémů PROFIBUS a průmyslový Ethernet. moduly rozhraní pro připojení rozšiřujících jednotek k centrálnímu řídicímu systému Pro distribuovaná rozšíření je používána průmyslová sběrnice PROFIBUS. Pro přístup do těchto sítí je řada S7-400 vybavena PROFIBUS DP rozhraními integrovanými do CPU. Tím je k dispozici velký počet v/v modulů se kterými lze S7-400 přizpůsobit skutečně různorodým požadavkům. Lze používat jak PROFIBUS DP moduly firmy Siemens tak i od jiných výrobců. Propojení se světem IT S7-400 nabízí jednoduché propojení automatizační techniky s moderním světem IT. S použitím CP 443-1 IT komunikačního procesoru je možné: vytvářet své vlastní webovské stránky pomocí jakéhokoliv HTML nástroje a procesní proměnné jednoduše přiřazovat různým HTML objektům monitorování S7-400 přes tyto webovské stránky s použitím standardního webovského prohlížeče posílání e-mailů z uživatelského programu S7-400 vzdálené programování přes telefonní síť (např. ISDN) s použitím WAN díky TCP/IP. Komunikace Spojení Point-to-Point s rychlostí přenosu dat do 115 Kbit/s a různými protokoly, např. pro připojení tiskáren, scannerů a zařízení od jiných výrobců Připojení na PROFIBUS s DP nebo FMS protokolem (DP V0 a DP V1) Připojení na průmyslový Ethernet přes ISO/TCP nebo TCP/IP komunikační protokol Připojení na Internet a využití IT funkcí (web, e-mail) Následující brožury obsahují další a podrobnější informace o celém spektru modulů a komunikačních řešeních: SIMATIC Technology Counting and measuring with SIMATIC Positioning with SIMATIC Loop control with SIMATIC Cam control with SIMATIC FM 458-1DP for SIMATIC S7-400 Point-to-point coupler modules Industrial communication for Automation & Drives Ke stažení na link nebo k dispozici na našich propagačních materiálech (např. SIT 2004 CD) www.siemens.com/simatic/printmaterial Technologie Čítání v různých pracovních režimech až do 500 khz Vačkové řízení, až 16 vačkových stop na modul Všechny způsoby polohování: Regulace polohy v režimu rychloposuvu a pracovním posuvu (3 osy na modul) Polohování a pojezdy (Point-to-Point) používající krokové motory či servomotory (3 osy na modul) PID regulátor se schopností zálohování a integrovanou online samočinnou optimalizací pro různé typy regulátorů (spojitý regulátor, krokový regulátor, pulsní regulátor) Volně programovatelný, vysoce dynamický řídicí systém, až 100 os na modul 14 link www.siemens.com/simatic/printmaterial
V/V moduly charakteristika Signálové moduly představují rozhraní SIMATIC S7-400 směrem do procesu. Dle různých požadavků automatizačních úloh nabízíme široké spektrum digitálních a analogových modulů. Ty však reprezentují jenom část modulů, které lze přes PROFIBUS DP připojit (viz předchozí strana). U centralizovaných a některých distribuovaných (ET 200M, S) signálových modulů je možno přidávat a odebírat moduly za provozu (Hot swapping). Snadná instalace Senzory a akční členy jsou zapojovány pomocí konektorů na přední straně. Jestliže dochází k výměně modulu, konektor se jednoduše zasune do nového modulu a spojení zůstává nezměněné. Rychlé spojení Použití SIMATIC TOP connect znamená ještě snadnější spojení. Můžete si vybrat mezi předzapojenými předními konektory s jednotlivými vodiči a kompletním modulárním systémem stavebnicových bloků, který se skládá z předního konektorového modulu, kabelu aterminálového bloku. Vysoká kompaktnost Vysoká kanálová hustota na modulech znamená velmi úsporný design a malé prostorové nároky S7-400: Moduly jsou k dispozici s8až 32 digitálními kanály nebo s2 až 16 analogovými kanály. Snadná parametrizace Moduly jsou konfigurovány a parametrizovány pomocí STEP 7, kde lze jednoduše měnit veškerá nastavení. Data jsou ukládána centrálně a při nahrazování modulů jsou automaticky přenášena do nového modulu čímž se lépe předchází možným chybám. Žádný upgrade softwaru při použití nového modulu není třeba. Diagnostika, přerušení Většina modulů monitoruje získávání signálu (diagnostická přerušení) a také signály z procesu (procesní přerušení). To umožňuje rychle reagovat na jakékoliv neobvyklosti nebo události v procesu. Zda má řídící systém reagovat a jakou reakci má provést lze parametrizovat prostřednictvím STEP 7. Na následujících stránkách je možno dle přehledných tabulek vybrat patřičný signálový modul pro danou aplikaci. Pravidelné aktualizace a obsáhlé technické informace vždy naleznete v interaktivním elektronickém katalogu CA 01: www.siemens.com/automation/ca01 SM 422 32-kanálový modul digitálních výstupů 15
V/V moduly Průvodce výběrem digitálních vstupů/výstupů Typ modulu Průvodce výběrem digitálních vstupů Speciální vlastnosti Velmi rychlý 24 V DC nejvyšší kanálová Modul pro vyšší Modul pro nizší modulu 24 V DC vstupní standardní vstupní hustota pro 120 V proměnná napětí proměnná napětí, modul, generování modul nejvyšší s prerušením 1) přerušení kanálová hustota Typ napětí DC DC AC / DC AC / DC AC / DC Vstupní napětí 24 V 24 V 120 V 120 / 230 V 24 až 60 V Schopnost přerušení Vstupní zpoždění 0,05 až 3 ms 2) 3 ms < 25 ms < 25 ms 0,05 až 3 ms 2) Počet kanálů 16 32 32 16 16 Obj. č. skupiny 6ES7 421-7BH..... 1BL..... 1EL..... 1FH..... 7DH..... Typ modulu Průvodce výběrem digitálních výstupů Speciální vlastnosti DC výstupní modul 24 V DC Velmi rychlý 24V AC standardní Releový výstupní modulu pro vyšší proudy standardní vstupní DC výstupní modul, výstupní modul modul modul nejvyšší generování kanálová hustota přerušení Typ napětí DC DC DC AC Relé Vstupní napětí 24 V 24 V 120 V 120 / 230 V 5 125 V DC Výstupní proud 2 A 0,5 A 0,5 A 2 A 5 A Schopnost přerušení Počet kanálů 16 32 32 16 16 Obj. č. skupiny 6ES7 422-7BH..... 1BL..... 7BL..... 1FH..... 7HH..... 1) lze používat jako vstup typu P nebo M 2) lze nastavit pomocí parametrů 16
V/V moduly Průvodce výběrem analogových vstupů Typ modulu Průvodce výběrem analogových vstupů Fyzicky měřená proměnná Napětí Speciální vlastnosti Standardní Standardní Více měřicích Velmi rychlé Generování Izolace po modulu modul modul rozsahů získání analog. diagnostických kanálech se 16 vstupy s 8 vstupy hodnoty a procesních a generování přerušení diagnostických v 16 bit rozlišení a procesních přerušení Rozsah měřicího ±1 V ±1 V ±80 mv ±1 V ± 25 mv ±25 mv převodníku 1 5 V ±10 V ±250 mv ±10 V ± 50 mv ±50 mv 1 5 V ±500 mv 1 5 V ± 80 mv ±80 mv ±1 V ± 250 mv ±250 mv ±2,5 V ± 500 mv ±500 mv ±1 V ± 1 V ±1 V ±5 V ± 2.5 V ±2.5 V ±10 V ± 5 V ±5 V 1 5 V ± 10 V ±10 V 1 5 V 1 5 V Schopnost přerušení Izolace Počet kanálů 16 8 8 8 16 8 Rozlišení 13 Bit 13 Bit 14 Bit 14 Bit 16 Bit 16 Bit Čas převodu na kanál 55/65 ms 23/25 ms 20/23 ms 52 ms 6/21/23 ms Obj. č. 6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-0HH..- 1KF0..- 1KF1..- 1KF2..- 7QH..- 7KF0..- Typ modulu Průvodce výběrem analogových vstupů Fyzicky měřená proměnná Proud Speciální vlastnosti Standardní Standardní Standardní Velmi rychlé Generování Izolace modulu modul modul modul získání analog. diagnostických po kanálech se 16 vstupy s 8 vstupy s 8 vstupy hodnoty a procesních a generování přerušení diagnostických v 16 bit rozlišení a procesních přerušení Rozsah měřicího 4 20 ma 4 20 ma 4 20 ma 4 20 ma 4 20 ma 4 20 ma převodníku ±20 ma ±20 ma 0 20 ma ±20 ma 0 20 ma 0 20 ma ± 5 ma ±5 ma ± 10 ma ±10 ma ± 20 ma ±20 ma ±3,2 ma Schopnost přerušení Izolace Počet kanálů 16 8 8 8 16 8 Rozlišení 13 Bit 13 Bit 14 Bit 14 Bit 16 Bit 16 Bit Čas převodu na kanál 55/65 ms 23/25 ms 20/23 ms 52 ms 6/21/23 ms Obj. č. 6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-6ES7 431-0HH..- 1KF0..- 1KF1..- 1KF2..- 7QH..- 7KF0..- 17
V/V moduly Průvodce výběrem analogových vstupů Typ modulu Průvodce výběrem analogových vstupů Fyzicky měřená proměnná Odpor Speciální vlastnosti Standardní modul Více měřicích rozsahů Velmi rychlé získání Více měřicích rozsahů modulu analog. hodnoty a generování procesních a generování procesních a diagnostických přerušení přerušení Rozsah měřicího 0 600 Ω 0 48 Ω, 0 150 Ω 0 600 Ω 0 48 Ω, 0 150 Ω převodníku 0 300 Ω, 0 600 Ω 0 300 Ω, 0 600 Ω 0 6000 Ω 0 6000 Ω Schopnost přerušení Izolace Počet kanálů 4 4 4 8 Rozlišení 13 Bit 14 Bit 14 Bit 16 Bit Čas převodu na kanál 23/25 ms 20/23 ms 52 ms 6/21/23 ms Obj. č. 6ES7 431-1KF0..- 6ES7 431-1KF1..- 6ES7 431-1KF2..- 6ES7 431-7QH..- Typ modulu Průvodce výběrem analogových vstupů Fyzicky měřená proměnná Teplota Speciální vlastnosti Standardní modul s 8 kanály 16 kanálů s 16 bit rozlišením Izolace po kanálech a generování modulu a generování procesních procesních a diagnostických a diagnostických přerušení přerušení Typy B, E, N, J, K, L, R, S, T, U B, E, N, J, K, L, R, S, T, U B, E, N, J, K, L, R, S, T, U Schopnost přerušení Izolace Počet kanálů 8 16 8 Rozlišení 14 Bit 16 Bit 16 Bit Čas převodu na kanál 20/23 ms 6/21/23 ms Obj. č. 6ES7 431-1KF1..- 6ES7 431-7QH..- 6ES7 431-7KF0..- Typ modulu Průvodce výběrem analogových vstupů Fyzicky měřená proměnná Odporový teploměr Speciální vlastnosti Standardní modul se 4 kanály Generování procesních Generování procesních modulu a diagnostických přerušení a diagnostických přerušení Typy Pt 100, Pt 200, Pt 500, Pt 1000, Pt 100, Pt 200, Pt 500, Pt 1000, Pt 100, Pt 200, Pt 500, Pt 1000, Ni 100 Ni 100, Ni 1000 Ni 100, Ni 1000 Schopnost přerušení Izolace Počet kanálů 4 8 8 Rozlišení 14 Bit 16 Bit 16 Bit Čas převodu na kanál 20/23 ms 6/21/23 ms Obj. č. 6ES7 431-1KF1..- 6ES7 431-7QH..- 6ES7 431-7KF1..- 18
V/V moduly Průvodce výběrem analogových výstupů Standardy Průvodce výběrem analogových výstupů Fyzicky měřená proměnná Napětí, proud Rozsah měřicího převodníku ±10 V, 0 10 V, 1 5 V, ±20 ma, 0 20 ma, 4 20 ma Schopnost přerušení Izolace 3 Počet kanálů 8 Rozlišení 13 Bit Čas převodu na kanál 420 ms Obj. č. 6ES7 432-1HF..- Standardy SIMATIC S7-300 splňuje tyto národní a mezinárodní standardy: DIN, EN, IEC UL certifikát CSA certifikát FM class 1 div. 2; A, B, C, D Teplotní skupina T4 ( 135 C) Námořní osvědčení z: American Bureau of Shiping Bureau Veritas Det Norske Veritas Germanischer Lloyd Lloyds Register of Shipment Okolní teploty 0 až 60 C pro všechny komponenty Odolnost proti zemětřesení 19
Další informace týkající se řídicích systémů SIMATIC je možné nalézt na internetu: www.siemens.cz/as Všechny názvy v tomto přehledu označené jsou registrované obchodní značky Siemens AG SIEMENS, s.r.o. Automatizace a pohony Evropská 33a 160 00 Praha 6 Siemens AG 2004 změny vyhrazeny