126_128.pdf

A U T O M A T Y K A

Sterowniki programowalne

SIMATIC S7-200, część 1

Firma Siemens jest znana na

polskim rynku profesjonalnym

g³Ûwnie jako dostawca

rozwi¹zaÒ dla automatyki,

w†tym sterownikÛw

programowalnych z†rodzin

SIMATIC. W†miarÍ rozwoju

technologii elektronicznych

udoskonalano rÛwnieø

rozwi¹zania stosowane

w†sterownikach, co

zaowocowa³o szeregiem

interesuj¹cych moøliwoúci

implementowanych

w†sterownikach.

szyn i†urz¹dzeÒ oraz tworzenia zde-

centralizowanych struktur sterowa-

nia dla ma³ych obiektÛw typu prze-

pompownie, oczyszczalnie úciekÛw

(automatyzacja poszczegÛlnych pro-

cesÛw i†zdecentralizowane sterowa-

nie i†komunikacja z†systemami nad-

rzÍdnymi). Sterowniki S7-200 moø-

na zastosowaÊ rÛwnieø do automa-

tyzacji w†systemach inteligentnego

budynku lub automatyzacji sterowa-

nia i†kontroli dla budynkÛw jedno-

i†wielorodzinnych. DziÍki bardzo

atrakcyjnemu stosunkowi moøli-

woúci do ceny sterownik S7-200

sta³ siÍ dostÍpny praktycznie dla

kaødego automatyka, elektryka

i†elektronika.

czym nie wiÍcej niø 31 w†kaødym seg-

mencie. Segmenty oddzielone s¹ miÍ-

dzy sob¹ wzmacniaczami ( repeater ).

Maksymalnie moøna uøyÊ do

9†wzmacniaczy. Maksymalna odleg³oúÊ

pomiÍdzy skrajnymi sterownikami

w†sieci w†jednym segmencie wynosi

1200 m, przy prÍdkoúci 9,6 kb/s.

Waønym parametrem w†komuni-

kacji w†sieci PPI jest czas wymia-

ny danych miedzy uczestnikami

sieci. Aby zapewniÊ optymalne cza-

sy przesy³ania danych pomiÍdzy

sterownikami a†panelami operators-

kimi OP, okreúlona zosta³a†maksy-

malna liczba paneli operatorskich

OP moøliwych do pod³¹czenia do

jednego sterownika S7-200 oraz

liczba sterownikÛw, ktÛre mog¹ ko-

munikowaÊ siÍ z†tym samym pane-

lem ( tab. 1 ).

SieÊ PPI jest stosowana wszÍ-

dzie tam, gdzie jest konieczne prze-

kazywanie danych pomiÍdzy ste-

rownikami S7-200 a†wybranymi pa-

nelami OP oraz innymi sterownika-

mi S7-200. Jest to najtaÒsza sieÊ

Moøliwoúci komunikacyjne

S7-200

SieÊ PPI

Wszystkie sterowniki S7-200 (na

fot. 1 pokazano jednostkÍ centraln¹

CPU222) wyposaøono w†port komu-

nikacyjny RS485. Do transmisji da-

nych wykorzystano ìwbudowanyî

protokÛ³ PPI, zapewniaj¹cy komuni-

kacjÍ pomiÍdzy sterownikami i†pa-

nelami operatorskimi OP w†sieci

PPI. Panele operatorskie s¹ maste-

rami sieci, sterowniki mog¹ byÊ

konfigurowane jako master lub sla-

ve . W†zwi¹zku z†tym, w†sieci PPI

s¹ moøliwe struktury wielomastero-

we, w†przeciwieÒstwie do innych

rodzajÛw sieci. Medium transmisyj-

nym jest skrÍtka dwuøy³owa z†ek-

ranem o†odpowiednio dobieranych -

w†zaleønoúci od zastosowania - pa-

rametrach mechanicznych i†falo-

wych. PrÍdkoúÊ przesy³u danych

wynosi 9,6/19,2/187,5 kb/s.

Maksymalnie w†sieci PPI moøe

pracowaÊ do 128 uczestnikÛw, przy

Najpopularniejsza obecnie rodzi-

na sterownikÛw - SIMATIC S7 -

sk³ada siÍ z†trzech grup urz¹dzeÒ:

SIMATIC S7-200, SIMATIC S7-300

i†SIMATIC S7-400.

W†kaødej z†wymienionych grup

znajduj¹ siÍ jednostki centralne,

rÛøni¹ce siÍ miÍdzy sob¹ wydajnoú-

ci¹, moøliwoúciami adresowania,

oraz moøliwoúciami komunikacyjny-

mi. Rodzina S7-400 jest przezna-

czona do automatyzacji duøych

obiektÛw (na przyk³ad w†przemyúle

chemicznym, naftowym, w†automa-

tyzacji lotnisk, duøych oczyszczal-

ni úciekÛw, w†przemyúle samocho-

dowym). Rodzina S7-300 jest stoso-

wana przede wszystkim w†automa-

tyzacji kompletnych linii produk-

cyjnych we wszystkich dzia³ach

przemys³u. Rodzina S7-200 przewi-

dziana jest do automatyzacji ma-

Fot. 1. Jednostka centralna

CPU222

126

Elektronika Praktyczna 9/2003

A U T O M A T Y K A

lub -400 lub panele OP. Do jedne-

go sterownika S7-200 moøna pod-

³¹czyÊ jeden lub dwa modu³y

EM277.

Fot. 2. Wygląd modułu EM277

SieÊ Profibus DP

Za pomoc¹ dodatkowego modu-

³u rozszerzenia EM277, sterownik

S7-200 moøe pracowaÊ rÛwnieø

w†sieci Profibus DP jako slave .

Masterem sieci Profibus DP moøe

byÊ sterownik S7-300 lub -400.

Maksymalna liczba uczestnikÛw

sieci Profibus DP, w†zaleønoúci od

uøytego CPU lub procesora komu-

nikacyjnego (CP342-5 - fot. 4 ), wy-

nosi od 64 do 122. Uczestnikiem

sieci jest naturalnie rÛwnieø ste-

rownik S7-200, a†konkretnie modu³

EM277. PrÍdkoúci wymiany danych

w†sieci Profibus DP mog¹ byÊ

zmieniane w†szerokich granicach

i†wynosz¹ od 9,6 kb/s do 12 Mb/s.

W†zaleønoúci od zastosowanej prÍd-

koúci rÛøni¹ siÍ†rÛwnieø d³ugoúci

dla segmentÛw w†sieci i†wynosz¹

dla 9,6 kb/s - 1000 m†i†12 Mb/s -

100 m. Panele OP w†sieci Profibus

DP komunikuj¹ siÍ ze sterownika-

mi za pomoc¹ standardowych fun-

kcji S7, ktÛre wprowadzaj¹ ograni-

czenia na liczbÍ aktywnych po³¹-

czeÒ, w†zwi¹zku z†tym naleøy licz-

bÍ projektowanych paneli OP do-

stosowaÊ do liczby dostÍpnych ak-

tywnych po³¹czeÒ S7. Jest one uza-

leøniona od zastosowanego sterow-

nika S7-300 lub -400. Dla nowych

sterownikÛw S7-300/ i†-400 liczba

aktywnych po³¹czeÒ wynosi 15,

w†przypadku starszych - 4.

Sterowniki S7-200 wraz

z†EM277 w†sieci Profibus s¹ wyko-

rzystywane najczÍúciej do lokalne-

go zbierania danych z†obiektu,

przetwarzania tych danych oraz

przekazywania do jednostek nad-

rzÍdnych S7-300. Wykorzystywane

s¹ rÛwnieø†wtedy, gdy istnieje po-

trzeba wykonywania lokalnych ste-

rowaÒ z†dodatkow¹ funkcja komu-

nikacji ze sterownikiem nadrzÍd-

nym np. z†wizualizacj¹ procesu

przemys³owego.

Fot. 3. Wygląd panela operators−

kiego OP7

przemys³owa, oferuj¹ca przekazywa-

nie niewielkich iloúci danych (16

bajtÛw w†jednej paczce) na znacz-

ne odleg³oúci.

SieÊ AS-Interface

DziÍki modu³owi rozszerzeÒ

CP243-2 ( fot. 5 ) sterownik S7-200

moøe pracowaÊ w†sieci AS-Interface

jako master sieci. SieÊ AS-Interface

jest sieci¹ znormalizowan¹. Wielu

producentÛw wytwarza uk³ady,

urz¹dzenia i†elementy pracuj¹ce ja-

ko slave sieci AS-Interface. Siemens

posiada rÛwnieø bogat¹ ofertÍ urz¹-

dzeÒ slave AS-Interface, s¹ to mo-

du³y wejúÊ-wyjúÊ dwustanowych,

analogowych, pneumatycznych, mo-

tostartery, lampy sygnalizacyjne,

modu³y LOGO! ASi i†inne. Maksy-

malna liczba uczestnikÛw w†sieci,

jak¹ jest w†stanie zaadresowaÊ

CP243-2 wynosi 62. Do jednego ste-

rownika S7-200 moøna do³¹czyÊ

dwa modu³y CP243-2. Maksymalna

odleg³oúÊ pomiÍdzy masterem

a†ostatnim uczestnikiem sieci, bez

zastosowania wzmacniaczy, wynosi

100 m. Przy zastosowaniu dwÛch

SieÊ MPI

Port komunikacyjny RS485

wbudowany w†S7-200 moøe byÊ

wykorzystany do pracy w†trybie

MPI slave ( Multi Point Interface ).

PrÍdkoúÊ wymiany danych w†tym

trybie z†innymi uczestnikami sieci

wynosi 19,2/187,5 kb/s. W†trybie

MPI slave S7-200 moøe komuniko-

waÊ siÍ ze sterownikami S7-300

oraz S7-400. Masterem sieci MPI

jest sterownik S7-300 lub -400,

ktÛry moøe zapisywaÊ i†odczyty-

waÊ dane z†S7-200. Sterowniki S7-

200 nie mog¹ w†tym trybie pracy

komunikowaÊ siÍ ze sob¹ bezpo-

úrednio, tylko poúrednio poprzez

S7-300 lub -400.

Sterowniki S7-200 moøna pod³¹-

czyÊ do sieci MPI rÛwnieø poprzez

modu³ EM277 ( fot. 2 ), ktÛry posia-

da moøliwoúÊ komunikacji jako

MPI slave . Do jednego mo-

du³u†EM277 moøna pod³¹czyÊ do

6†urz¹dzeÒ, przy czym 1†po³¹czenie

jest zarezerwowane dla programato-

ra PG, drugie zarezerwowano dla

panela operatorskiego OP ( fot. 3 ).

Pozosta³e cztery po³¹czenia s¹ prze-

znaczone dla dowolnych urz¹dzeÒ

komunikuj¹cych siÍ w†protokole

MPI i†mog¹ to byÊ np. sterowniki

swobodnie programowalne S7-300

S7-200

"! !

#$%# &!'%

"%!

S7-200

Fot. 4. Procesor komunikacyjny

CP342−5 umożliwia pracę

sterownika w sieci Profibus DP

z maksymalnie 64...122 innymi

urządzeniami

()!

* ()

()

&()!

Elektronika Praktyczna 9/2003

127

Mo¿liwoœci pod³¹czeñ

Tab. 1. Zestawienie liczby paneli operatorskich możliwych do podłączenia do jednego

sterownika oraz liczby sterowników mogących współpracować z jednym panelem

Mo¿liwoœci pod³¹czeñ

A U T O M A T Y K A

Fot. 5. Moduł rozszerzeń CP243−2

umożliwia m.in. współpracę

jednostki centralnej z siecią AS−i

wzmacniaczy maksymalna odleg³oúÊ

pomiÍdzy urz¹dzeniami wynosi 300

m. Czas odczytu i†zapisu danych

przez mastera CP243-2 dla 62

uczestnikÛw sieci wynosi 10 ms.

Kaødy z†dwustanowych modu³Ûw

slave posiada 4†wejúcia i†4†wyjúcia

binarne. Bior¹c pod uwagÍ, øe mak-

symalna liczba uczestnikÛw sieci

wynosi 124 (przy zastosowaniu

dwÛch modu³Ûw CP243-2 wspÛ³pra-

cuj¹cych z†jednym†CPU), maksymal-

na liczba adresowanych linii w†sie-

ci AS-Interface wynosi 496 wejúÊ

i†496 wyjúÊ binarnych. Obecnie

w†sieci ASi dostÍpne s¹ rÛwnieø

modu³y analogowych wejúÊ/wyjúÊ.

Jednoczeúnie moøna wykorzystaÊ†do

31 modu³Ûw analogowych 4-kana³o-

wych. SieÊ ASi jest idealna dla pro-

ducentÛw maszyn. W†oparciu o†ni¹

moøna tworzyÊ nawet bardzo skom-

plikowane struktury sterowania,

gdzie odleg³oúci pomiÍdzy elemen-

tami sterowanymi (silniki, klapy, za-

wory, czujniki) s¹ doúÊ znaczne do-

chodz¹ce nawet do 300 m.

Fot. 6. Wygląd falownika

Micromaster 420

nikowaÊ siÍ ze wszystkimi standardo-

wymi urz¹dzeniami jak np.: drukarki,

modemy analogowe i†GSM M20 Ter-

minal, liczniki energii elektrycznej

(Modbus master lub slave ), sterowanie

do 31 napÍdÛw Micromaster, Master-

drive (protokÛ³ USS), mierniki wago-

we i†czytniki kodÛw paskowych.

Poniewaø w†trybie swobodnym

portu nie ma ograniczeÒ co do pro-

toko³u transmisji, uøytkownik moøe

samodzielnie tworzyÊ w³asne proto-

ko³y transmisji.

Tryb swobodny portu wykorzys-

tywany jest rÛwnieø do bezpoúred-

niej komunikacji i†sterowania prze-

kszta³tnikiem Micromaster (na fot. 6

pokazano modu³ Micromaster 411).

Sterownik ma wbudowan¹ obs³ugÍ

szeregowego protoko³u USS, za po-

moc¹ ktÛrego w†sposÛb ci¹g³y moøe-

my zadawaÊ i†obserwowaÊ paramet-

ry napÍdu. Tak wiÍc moøemy zada-

waÊ czÍstotliwoúÊ pracy przekszta³-

tnika oraz odczytywaÊ parametry ak-

tualne i†zadawaÊ parametry do na-

pÍdu, takie jak: czasy hamowania

i†narastania prÍdkoúci napÍdu, pr¹d

silnika itp. Aby korzystanie z†proto-

ko³u USS maksymalnie uproúciÊ,

Siemens przygotowa³ gotowe biblio-

teki funkcji do bezpoúredniego ste-

rowania przekszta³tnikÛw. Biblioteki

te instaluje siÍ jako dodatkowe

w†programie s³uø¹cym do programo-

wania sterownika S7-200, czyli

Step7 MicroWin. Z†jednego sterow-

nika S7-200 moøna sterowaÊ do 31

przekszta³tnikÛw czÍstotliwoúci.

Micha³ Bereza, Siemens

Po³¹czenie typu Free Port

Zintegrowany z†CPU port komuni-

kacyjny RS485 moøe byÊ rÛwnieø

skonfigurowany do pracy w†trybie

swobodnym portu FreePort, tzn. ko-

munikacja i†wymiana danych z†partne-

rem moøe dobywaÊ siÍ w†kodach AS-

CII za pomoc¹†protoko³u Modbus.

Maksymalna prÍdkoúÊ przesy³ania da-

nych wynosi 38,4 kb/s, przy czym do-

stÍpne s¹ rÛwnieø inne prÍdkoúci 600,

1200, 2400, 4800, 9600, 19,200 kb/s.

Przy zastosowaniu kabla PC/PPI istnie-

je moøliwoúÊ†konwersji standardu

RS485 na RS232 i†dziÍki temu - w†try-

bie swobodnym portu - moøna komu-

128

Elektronika Praktyczna 9/2003

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: