Pokud jste někdy přemýšleli, jak továrny udržují jejich stroje hladce, nebo jak složité průmyslové procesy zůstávají na cestě, odpověď často leží v malém, ale výkonném zařízení zvaném PLC. A pokud jde o PLC,CPU SIMATIC S7-1200je jméno, které znovu a znovu přichází. V této příručce rozebíráme vše, co potřebujete vědět o procesoru Simatic S7-1200, od toho, co to je, až to, jak to funguje, a proč se tak široce používá v průmyslových odvětvích po celém světě. Ať už jste studentem, který se učí o průmyslové automatizaci, techniku, který chce rozšířit své znalosti nebo majitele firmy zvážit nové vybavení, vám tato příručka poskytne solidní pochopení procesoru Simatic S7-1200.
Co je CPU SIMATIC S7-1200?
CPU Simatic S7-1200 je typ programovatelného logického řadiče (PLC), kterou vytvořil Siemens, přední společnost v průmyslové technologii s více než 175 lety historie. PLC jsou jako „mozky“ průmyslových strojů a systémů. Berou informace ze senzorů, zpracovávají je a poté odesílají signály do jiných částí systému, aby se věci staly zapínáním motoru, zastavení dopravního pásu nebo úpravy teploty v továrně.
Procesor Simatic S7-1200 je navržen speciálně pro malé a střední automatizační úkoly. Byl představen v roce 2009 v rámci rodiny Siemens 'Simatic S7 a byl vytvořen, aby nahradil starší modely, jako je S7-200, nabízející lepší výkon a další funkce v menším balíčku. Je to dostatečně kompaktní, aby se vešly do těsných kontrolních skříní, ale dostatečně silné, aby zvládly úkoly, jako je ovládání malé výrobní linky, správa obalového stroje nebo monitorování podmínek prostředí v zařízení.
Jedním z důvodů, proč je CPU Simatic S7-1200 tak populární, je jeho flexibilita. Lze jej snadno naprogramovat a přizpůsobit se různým úkolům, což znamená, že může růst a měnit se jako potřeby změny podnikání. Například malá pekárna by mohla začít se Simatic S7-1200 CPU ovládajícím pouze jednu troubu, a poté později přidat další stroje, které může stejný CPU spravovat. Navíc je to spolehlivé-něco, co je v průmyslových odvětvích zásadní, kde i malé prostoje mohou stát stovky nebo tisíce dolarů. Siemens testuje každý CPU Simatic S7-1200, aby se zajistilo, že může fungovat v drsných podmínkách, jako jsou vysoké teploty nebo zaprášené prostředí, které jsou v továrnách běžné.
Klíčové hardwarové komponenty procesoru Simatic S7-1200
Abychom pochopili, jak funguje CPU Simatic S7-1200, pomáhá vědět o jeho hlavních hardwarových částech. Pojďme se podívat na ty nejdůležitější:
Procesor
Srdcem CPU S7-1200 je procesor. To je místo, kde se děje všechno „myšlení“. Procesor čte program, který mu říká, co má dělat, vezme data ze senzorů a jiných zařízení a poté rozhoduje, jaké akce podniknout. Rychlost a síla procesoru určují, jak rychle může CPU SIMATIC S7-1200 zpracovat informace, což je důležité pro udržení kroku s rychle se pohybujícími průmyslovými procesy.
Různé modely CPU Simatic S7-1200 mají různé procesory. Například model 1214C má 32bitový procesor, který zvládne až 100 000 pokynů za sekundu, zatímco výkonnější model 1217C může zpracovat více než 300 000 pokynů za sekundu. To znamená, že 1217c je lepší pro úkoly, které vyžadují rychlá rozhodnutí, jako je ovládání vysokorychlostního balení.
Paměť
CPU Simatic S7-1200 má dva hlavní typy paměti: paměť programu a datová paměť. Paměť programu je místo, kde jsou uloženy pokyny (program). Toto je sada kroků, která říká CPU, co má dělat. Datová paměť je místo, kde CPU ukládá informace, které shromažďuje při spuštění, jako jsou čtení ze senzorů nebo stav strojů (například ať jsou zapnuty nebo vypnuty).
Většina modelů CPU S7-1200 S7-1200 přichází s nejméně 50 KB programové paměti a 100 KB datové paměti, což je dostatečné pro většinu malých a středních úkolů. Pokud potřebujete více, můžete přidat paměťové karty, které se připojují k CPU, podobné tomu, jak do telefonu přidáte paměťovou kartu. Tyto karty mohou pro CPU ukládat další programy, datové protokoly nebo dokonce aktualizace firmwaru.
Vstupní/výstup (I/O) porty
Vstupní a výstupní porty jsou způsob, jak se CPU SIMATIC S7-1200 připojuje k vnějšímu světu. Vstupní porty přijímají signály ze zařízení, jako jsou senzory, které detekují věci jako teplota, tlak nebo zda je část na správném místě. Například teplotní senzor v potravinové troubě může odeslat signál do vstupního portu CPU, když teplota dosáhne 350 stupňů F. Výstupní porty odesílají signály na zařízení, jako jsou motory, světla nebo ventily, a říkat jim, kdy zapnout nebo vypnout. Signál z výstupního portu by mohl říct motoru, aby začal pohybovat dopravním pásem.
Procesor Simatic S7-1200 je dodáván s řadou vestavěných portů I/O. Například model 1214c má 14 digitálních vstupů, 10 digitálních výstupů, 2 analogové vstupy a 2 analogové výstupy. Digitální vstupy a výstupy pracují s jednoduchými signály zapnutí/vypnutí (jako je spínač světla), zatímco analogové obsahují různé signály (jako spínač stmívače, který může nastavit světlo na 30% nebo 70% jas). Pokud potřebujete více portů než vestavěný CPU, můžete k němu připojit další I/O moduly, což vám umožní ovládat více zařízení.
Komunikační rozhraní
V dnešním propojeném světě musí průmyslové systémy spolu mluvit. TheCPU SIMATIC S7-1200má vestavěná komunikační rozhraní, která ji umožňují připojit k jiným zařízením, počítačům a dokonce i internetu. To znamená, že operátoři mohou sledovat, co CPU dělá z počítače v jiné místnosti, nebo na něj poslat nové pokyny, aniž by byli hned vedle stroje.
Mezi běžné komunikační protokoly používané procesorem Simatic S7-1200 zahrnují Profinet a Ethernet. Profinet je rychlý průmyslový protokol, který umožňuje CPU komunikovat s jinými zařízeními Siemens, jako jsou motory nebo roboty, v reálném čase. Ethernet je stejný protokol, jaký používá domácí internet, což usnadňuje připojení CPU k počítači nebo síti továrny. Některé modely také podporují Wi-Fi nebo mobilní připojení, což umožňuje dálkové monitorování odkudkoli s připojením k internetu.
Základy programování S7-1200
Programování CPU SIMATIC S7-1200 může znít komplikovaně, ale ve skutečnosti je navrženo tak, aby byl uživatelsky přívětivý, dokonce i pro ty, kteří jsou nové na PLC. Zde je rychlý pohled na to, jak to funguje:
Programovací software: Portál TIA
SIEMENS poskytuje software s názvem Portal TIA (zcela integrovaný automatizační portál), který se používá k programování CPU SIMATIC S7-1200. TIA Portal je jednorázový obchod pro všechny věci související s nastavením a provozováním CPU. Má jednoduché, vizuální rozhraní, které usnadňuje vytváření programů, testuje je a odesílá je na CPU.
TIA Portal je k dispozici pro počítače Windows a lze jej stáhnout z webu Siemens (některé verze jsou pro základní použití zdarma, zatímco pokročilé verze vyžadují licenci). Software obsahuje nástroje jako „Krok 7“ pro programování a „WinCC“ pro vytváření monitorovacích obrazovek, které zobrazují data v reálném čase z CPU, jako jsou hodnoty senzorů nebo stav stroje.
Programovací jazyky
Procesor Simatic S7-1200 lze naprogramovat pomocí několika jazyků, ale nejběžnější jsou:
- Ladder Logic (LAD): Toto je jeden z nejstarších a nejoblíbenějších programovacích jazyků PLC. Vypadá to jako diagramy elektrických obvodů, s „příčkou“, které představují různé akce. Je snadné pochopit, pokud máte základní znalost elektřiny. Například příčka může mít na levé straně „kontakt“ (jako senzorový signál) a „cívka“ (jako výstup motoru) na pravé straně-když je kontakt uzavřen (senzor něco detekuje), je cívka pod napětím (zapnutí motoru).
- Strukturovaný text (ST): Je to spíše jako počítačový programovací jazyk, s řádky kódu, které používají slova jako „if,“ „pak“ a „else“. Je to dobré pro složitější úkoly, jako je výpočet toho, kolik produktu vložit do kontejneru na základě jeho velikosti. Například: "Pokud kontejner_size=velký, pak filt_amount:=1000; else Fill_Amount:=500; end_if;"
- Schéma funkčního bloku (FBD): To používá bloky k reprezentaci různých funkcí, které jsou spojeny s řádky, aby ukázaly, jak to proudí data. U některých typů programů je vizuální a snadné sledovat, jako jsou ty, které v procesu ovládají více kroků. Blok může představovat funkci „časovače“, přičemž řádky se zobrazují, když se spustí a co se stane, když dojde čas.
Psaní jednoduchého programu
Řekněme, že chcete naprogramovat CPU SIMATIC S7-1200 a zapnout světlo, když senzor detekuje objekt. Zde je to, jak by to mohlo fungovat v žebříkové logice pomocí portálu TIA:
- Otevřete portál Tia a vytvořte nový projekt. Ze seznamu vyberte model CPU S7-1200, který používáte (jako 1214c).
- Přejděte do části „Program Block“ a vytvořte nový logický program žebříku.
- Na první příčku přetáhněte „normálně otevřený kontakt“ z sady nástrojů a přiřaďte jej ke vstupnímu portu připojenému k vašemu senzoru (jako i0.0).
- Přetáhněte „cívku“ z sady nástrojů a přiřaďte ji k výstupnímu portu připojenému k vašemu světlu (jako Q0.0). Připojte kontakt s cívkou s linií.
- Uložte program a stáhněte si jej do CPU Simatic S7-1200 pomocí připojení USB nebo Ethernet.
Když senzor detekuje objekt, odešle signál na vstup i0.0, uzavře kontakt. Tím se dokončí příčku a posílá energii do cívky v Q0.0, která zapne světlo. Portál TIA také umožňuje testovat program bez připojení k CPU pomocí režimu „simulace“, kde můžete kliknout na kontakty a napodobit signály senzorů a zjistit, zda výstupy fungují podle očekávání.
Aplikace CPU Simatic S7-1200 ve výrobě
Procesor Simatic S7-1200 se používá v širokém rozsahu výrobních nastavení. Zde je několik běžných příkladů:
Montážní linky
V továrnách na automobily nebo v elektronických rostlinách mají montážní linky mnoho kroků. Procesor Simatic S7-1200 může ovládat každý krok a zajistit, aby se díly pohybovaly z jedné stanice na druhou ve správný čas. Například v továrně na smartphone by CPU mohl říct robotickou ruku, aby zvedla obrazovku a umístila ji na tělo telefonu. Může zkontrolovat, zda je obrazovka správně zarovnána pomocí senzoru vidění-pokud ne, zastaví linku a upozorní technika, aby problém vyřešil a zabránil tomu, aby se vadné telefony vytvořily.
Balicí stroje
Balicí stroje musí vyplňovat kontejnery, utěsnit je a přesně je označit. TheCPU SIMATIC S7-1200Může ovládat rychlost stroje a zajistit, aby každý kontejner dostal správné množství produktu. Pro linii plnění šťávy by CPU mohl použít snímač průtoku k měření toho, kolik šťávy se do každé láhve nalije. Pokud je množství příliš nízké nebo příliš vysoké, CPU upraví ventil, který ovládá tok. Může také zkontrolovat, že štítky jsou aplikovány rovně pomocí kamery, a odmítnout jakékoli láhve, které nesplňují standard.
Výroba potravin a nápojů
V potravinářských továrnách je udržování věcí čisté a při správné teplotě zásadní pro bezpečnost. CPU Simatic S7-1200 může sledovat teplotní senzory v pecích nebo chladničkách a upravit je, pokud jsou příliš horké nebo studené. Například v pekárně by CPU mohl udržovat pizzu v přesně 475 stupňů F. Pokud teplota klesne na 460 stupňů F, CPU zapíná topný prvek; Pokud se zvýší na 490 stupňů F, vypne prvek. Může také ovládat dopravní pásy, které pohybují jídlem v různých stádiích výroby, jako je přesun těsta z mixéru do pekáče, poté do trouby a nakonec k chladicímu stojanu.
Voda a čištění odpadních vod
Dokonce i v zařízeních, která ošetřují vodu, hraje roli CPU Simatic S7-1200. Může ovládat čerpadla, která pohybují vodou prostřednictvím filtračních systémů, což zajišťuje, že každý krok procesu léčby dochází ve správném pořadí. Například CPU by mohl nejprve zapnout čerpadlo, aby poslal surovou vodu přes filtr, aby se odstranily velké částice, a poté zapněte další čerpadlo, aby přidali chemikálie, které zabíjejí bakterie. Může monitorovat hladiny chemikálií ve vodě pomocí senzorů-pokud není dostatek chloru, například CPU přidává více, aby se ujistil, že je voda bezpečná k pití.
SIMATIC S7-1200 CPU vs Ostatní PLC
Na trhu je mnoho PLC, tak proč si vybrat CPU SIMATIC S7-1200? Pojďme to porovnat s některými dalšími možnostmi:
Velikost a prostor
CPU Simatic S7-1200 je kompaktní, přičemž většina modelů měří méně než 10 palců na délku a 5 palců na výšku. To znamená, že nezabírá mnoho prostoru v ovládací skříni, což je velkou výhodou v malých továrnách nebo strojích, kde je prostor omezený na potravinářském voze nebo malém obalovém stroji. Některé další PLC, jako je Allen-Bradley Micro800, mají podobnou velikost, ale starší modely jako Siemens S7-300 jsou mnohem větší a potřebují více prostoru.
Snadné použití
Jak jsme již zmínili dříve, CPU Simatic S7-1200 je navržen tak, aby se snadno programoval a nastavil, zejména s portálem TIA. Software obsahuje tutoriály a předem vyrobené „funkční bloky“ pro běžné úkoly (jako je ovládání motoru), které mohou při psaní programů ušetřit čas. Některé starší PLC nebo modely od jiných značek, jako je Mitsubishi FX5, mají složitější programovací software, který může pro nové uživatele ztížit začít. TIA Portal vám také umožňuje bezdrátově se připojit k CPU, takže nemusíte být fyzicky vedle něj, abyste jej mohli programovat nebo sledovat.
Náklady
Pro malé a střední aplikace nabízí CPU Simatic S7-1200 dobrou rovnováhu funkcí a nákladů. Ceny začínají kolem 200 USD za základní modely (jako je 1211c) a zvyšují až 800 USD za silnější (jako je 1217 ° C). To je konkurenceschopné s dalšími PLCS Mid-Range, například, Allen-Bradley CompactLogix 5380 začíná na přibližně 500 USD, zatímco Mitsubishi FX5-32ET/D stojí asi 300 $. CPU Simatic S7-1200 není nejlevnější PLC na trhu (některé základní modely od čínských značek stojí méně než 100 USD), ale přichází se spolehlivým výkonem a zákaznickou podporou Siemens, což stojí za investici pro mnoho podniků. \\
Kompatibilita
TheCPU SIMATIC S7-1200Funguje dobře s jinými produkty Siemens, jako jsou senzory, motory a software. Díky tomu je snadné vytvoření kompletního systému pomocí komponent Siemens. Například můžete připojit motor Siemens Simotics přímo k CPU, aniž byste potřebovali další adaptéry, a použít portál TIA k programování CPU i motoru. Zatímco některé další PLC jsou kompatibilní s širokou škálou značek, mít vše od jednoho výrobce může zjednodušit nastavení a údržbu. Pokud se něco pokazí, můžete namísto jednání s více společnostmi kontaktovat společnost Siemens o podporu.
Tipy pro řešení problémů S7-1200
Dokonce i nejspolehlivější zařízení mohou mít problémy někdy. Zde je několik běžných problémů s CPU Simatic S7-1200 a jak je opravit:
CPU se nezapne
Nejprve zkontrolujte napájení. CPU SIMATIC S7-1200 obvykle běží na 24V DC napájení, takže se ujistěte, že je napájení nastaveno na správné napětí (nikoli 120 V AC, což by poškodilo CPU). Zkontrolujte, zda je napájecí kabel správně zapojen jak pro CPU, tak i napájení---Problém je volné připojení. Můžete vyzkoušet napájení pomocí měřiče napětí, abyste zjistili, zda vydává 24V. Pokud je napájení zapnuto, ale CPU se stále spustí, zkontrolujte stavová světla CPU-pokud existuje červené chybové světlo, může to být problém s hardwarem. V takovém případě možná budete muset kontaktovat podporu SIEEMENS nebo vyměnit CPU.
Senzory nebo akční členy neodpovídají
Pokud senzor neposílá data do procesoru Simatic S7-1200 nebo pohon (jako motor) neodpovídá na signály CPU, zkontrolujte kabeláž. Volné nebo poškozené dráty jsou běžnou příčinou. Ujistěte se, že všechna připojení jsou vibrace v továrně pevně-mají v továrně uvolněny terminály. Hledejte řezané nebo roztřepené dráty, které mohou signál zlomit. Můžete také zkontrolovat I/O porty na CPU, abyste se ujistili, že nejsou poškozeny-pokud je port ohnutý nebo má v sobě nečistoty, nemusí to udělat dobré spojení. Zkuste připojit senzor nebo ovladač s jiným portem, abyste zjistili, zda to funguje-pokud to dělá, může být původní port vadný.
Komunikační chyby
Pokud se CPU SIMATIC S7-1200 nemůže připojit k jiným zařízením nebo k portálu TIA, zkontrolujte síťové kabely. Ethernetové kabely se mohou poškodit, zejména pokud jsou nasazeny nebo vytaženy. Zkuste použít jiný kabel, abyste zjistili, zda to problém vyřeší. Ujistěte se, že nastavení sítě v portálu TIA odpovídá nastavení procesoru-by mělo mít stejný rozsah IP adresy (jako 192.168.0.x). IP adresu CPU můžete zkontrolovat připojením monitoru k ní (některé modely mají displej) nebo pomocí nástroje TIA „Online Access“. Restartování CPU nebo počítače s počítačem spuštěným portálem TIA může někdy vyřešit problémy s komunikací-stejně jako restartování domácího routeru může vyřešit problémy s internetem.
Program nefunguje podle očekávání
Pokud program, který jste napsali, nedělá to, co má, vraťte se na portál Tia a vyzkoušejte program krok za krokem. Pomocí funkce „Monitor“ sledujte, jak protékají signály prostřednictvím programu-to vám může pomoci zjistit, zda se vstup senzoru nikdy nezapne, nebo zda se výstup uvízne. Hledejte chyby v logice, jako je vstup senzoru, který je připojen k nesprávnému výstupu (například teplotní senzor připojený k výstupu motoru místo výstupu topení). Zkontrolujte, zda program používá správné adresy pro vstupy a výstupy-pokud jste pro senzor náhodně použili I0.1 místo i0.0, program nebude reagovat, když je snímač senzor. Program můžete také porovnat s příklady programů v knihovně portálu TIA, abyste zjistili, zda jste zmeškali krok.
Závěr
TheCPU SIMATIC S7-1200je všestranný a spolehlivý PLC, který hraje velkou roli při hladkém udržování průmyslových systémů. Od kompaktního designu a snadno použitelný programovací software po širokou škálu aplikací ve výrobě, výrobě potravin a úpravě vody není divu, že je mezi výrobci oblíbený. Jeho rovnováha velikosti, energie a nákladů z něj činí skvělou volbou pro malé a střední automatizační úkoly, zatímco jeho kompatibilita s jinými produkty Siemens a robustní komunikační funkce usnadňuje integraci do větších systémů.
Pamatujte, že klíčem k tomu, aby se z procesoru Simatic S7-1200 co nejlépe vytěžilo, je začít se základy: porozumět jeho hardwarovým komponentám, naučit se, jak jej naprogramovat pomocí portálu TIA pomocí žebříkové logiky nebo jiných jazyků a praktikovat řešení problémů, jako jsou chyby komunikace nebo chyby programu. S časem a zkušenostmi budete moci použít toto výkonné zařízení k ovládání všech druhů průmyslových procesů, díky nimž bude továrny efektivnější, bezpečnější a produktivnější. Ať už právě začínáte v průmyslové automatizaci nebo se snažíte upgradovat váš aktuální systém, CPU Simatic S7-1200 je nástroj, který stojí za to vědět.
