آموزش رایگان Solidworks- آموزش رایگان سالیدورک

آموزش کاربردی آردوینو در قالب پروژه تفنگ بازی

آموزش هارت HART در ابزار دقیق

آموزش ویدیویی نرم افزار TIA Portal در قالب پروژه ی تصفیه خانه بخش فیزیکی واحد پمپاژ

آموزش ویدیویی نرم افزار DIALux evo

آموزش ویدیویی مقدماتی تا پیشرفته نرم افزار دیالوکس (DIALux)

آموزش ویدیویی نرم افزار دیالوکس (DiaLux) - پیشرفته

سخت افزار plc های خانواده s7

مهرداد سبزواری

1399/7/29
1287
نرم افزار های تخصصی

بررسی سخت افزار خانواده s7 زیمنس

مقدمه:

ﻣﻌﻤﻮﻻً PLCﻫﺎ را ﺑﻪ ﺳـــﻪ دﺳـــﺘﮥ ﮐﻮﭼﮏ، ﻣﺘﻮﺳـــﻂ و ﺑﺰرگ ﺗﻔﮑﯿﮏ ﻣﯽﮐﻨﻨﺪ. اﮔﺮ ﭼﻪ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي زﯾﺎدي را ﺑﺎﯾﺪ در اﯾﻦ ﺗﻘﺴﯿﻢﺑﻨﺪي دﺧﺎﻟﺖ داد وﻟﯽ ﺷﺎﺧﺺﺗﺮﯾﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮي ﮐﻪ PLCﻫﺎ را از ﻫﻢ ﻣﺘﻤﺎﯾﺰ ﻣﯽﮐﻨﺪ ﺗﻌﺪاد ورودي و ﺧﺮوﺟﯽ ﯾﺎ ﺑﻪ اﺻﻄﻼح ﺗﻌﺪاد IO آﻧﻬﺎﺳﺖ. ﺑﺮ اﯾﻦ اﺳﺎس ﺑﺮﺧﯽ ﺗﻘﺴﯿﻢﺑﻨﺪي زﯾﺮ را اراﺋﻪ ﮐﺮدهاﻧﺪ:

PLC ﮐﻮﭼﮏ: ﺑﺎ ﺣﺪود 100 ورودي و ﺧﺮوﺟﯽ

PLC ﻣﺘﻮﺳﻂ: ﺑﺎ ﺣﺪود 1000 ورودي و ﺧﺮوﺟﯽ

PLC ﺑﺰرگ: ﺑﺎ ﺣﺪود 10000 ورودي و ﺧﺮوﺟﯽ

که البته تعداد I/O لزوما دلیل انتخاب نوع plc نیست و بعنوان مٍثال موار زیر دخیل میباشند

حجم حافظه

سرعت پردازش

قابلیت اتصال مموری خارجی

و….

حال به راس هرم هر سیستم کنترل یعنی plc میپردازیم

انواع plc خانواده s7

1-s7-200

2-s7-300

3-s7-400

4-s7-1200

5-s7-1500

حال به صورت جداگانه سخت افزارهای فوق را بررسی میکنیم

s7-200-این کنترلر از نوع (compact)بوده و به میکرو plc نیز معروف است و برای مقاصد ساده و سطح لاجیک کم کابرد دارند البته این plc دیگرتولید نمیشود و از رده خارج میباشد

از ویژگی های این plc میتوان قیمت ارزان و compact بودن و همچنین قابل اتصال ماژول های ورودی و خروجی و شبکه نام برد.

این plc بر خلاف سایر plc های خانواده s7 با نرم افزار Tia Portal قابل برنامه نویسی نمیباشد و برای برنامه نویسی این گروه باید از نرم افزار step7-microwin استفاده کرد

آخرین ورژن این نرم افزار ورژن 4 سرویس پک میباشد که بر ویندوز7 32بیتی اجرا میشود و بر روی ویندوز های جدید تر قابلیت اجرا ندارد و همین موضوع باعث تعویض این تجهیز با تجهیزات بروز تر گردیده است

بر خلاف سایر plc های زیمنس پورت ارتباطی این plc از نوع ppi بوده و همین موضوع مشکلاتی در ارتباط با plc در نسل های جدید اداپتورهای زیمنس بوجود آورده زیرا دارای این پورت ارتباطی نیستند

s7-300-این نوع PLC از لحاظ ساختار در دو نوع Compact و Modular ارائه می شود و برایمقاصد سطح متوسط و سطح لاجیک متوسط کابرد دارند

از ویژگی های این plc میتوان پشتیبانی از ماژول های متنوع توسع یابی راحت و اشغال فضای کم نام برد

یکی دیگر از ویژگی های این خانواده وجود cpu های سری f است و این بدین معناست که میتوان از این تجهیز در محیط های با ریسک بالا و خطر زیاد استفاده کرد

این plc با نرم افزار step 7 و Tia portal برنامه نویسی میشود و بر خلاف سری 200 محدودیتی ندارد

این cpu در ورژن های مختلف دارای پورت های ارتباطی مختلفی بوده و به همین دلیل براحتی به تمام شبکه های ارتباطی متصل میگردد البته باید به این موضوع دقت گردد که در شبکه مدباس علاوه بر قفل نرم افزاری نیاز به دانگل سخت افزاری نیز میباشد و الی شبکه مدباس بدون دانگل به این plc متص نمیشود

پورت ارتباطی اصلی این plc ها mpi بوده ولی علاوه بر این پورت در مدل های مختلف پورت های profibus که با اختصار با dp و profinet که به اختصار با pn نمایش داده میشواد برخوردار است البته این خانواده داراری ماژول های شبکه نیز میباشند که قابلیت استفاده از چند شبکه در یک رک را محیا میکند

البته نکته مهم برای برنامه نویسی plc های خانواده 300 با نرم افزار Tia porta این است که برخی از cpu های خانواده قدیمی این سری را پشتیبانی نمیکند پس برای برنامه نویسی سری 300 بهتر است از نرم افزار step7 -classic استفاده شود

مهمترین امکان این خانواده قابلیت swr با یا پشتیبانی cpu نرم افزاری است که قابلیت کنتزل پروژه را به میزان زیادی بالا میبرد

s7-400- S7-400 ه قدرتمندترین پی آل سی در خانواده‌ای کنترلر های SIMATIC بوده که برای راهکارهای اتوماسیونی با TIA-portal کاربرد گسترده‌ای دارند. S7-400 که با انواع و اقسام CPU های قدرتمند به‌منظور رفع نیازهای مورد نظر در تولید و مهندسی فرایند و همچنین صنایع مختلفی همچون خودروسازی، مهندسی ساختمان، صنایع غذایی، فولاد و غیره بکار گرفته می‌شود.

ز ویژگی های این plc میتوان مدت‌زمان پاسخ CPU در حال کار به پروسه‌ها 100 میلی‌ثانیه ومکان بک آپ گیری از داده‌ها در حالتی که باتری متصل باشد وجود دارد

پشتیبانی از استاندارد ارتباطی FMS وضریب ایمنی بالا و امکان افزایش ram و rom و همچنین پشتیبانی از s7-block privacy که ضریب امنیت را بالا میبرد و همچنین سیستم f که به آن اشاره شد برای محیط های پر خطر مناسب هستند

علاوه بر تفاوت قدرت پردازش و توانایی سری 400نسبت به 300 تفاوت دیگر این تجهیز در رک آنهاست

سری 300 رک فقط وظیفه نگهداری تجهیزات را بر عهده دارد

ولی در سری 400 علاوه بر نگهداری تجهیزات برقرای ارتباط و تغذیه تجهیزات نبز با رک میباشد

و اما مهمترین مزیت سری 400 که همان hwr است یا همان پشتیبانی cpu سخت افزاری که تا قبل از معرفی سری h 1500 مختص خانواده 400 بود و برای برنامه نویسی بصورت h حتما بایست از نرم افزار step 7 classic استفاده کرد و علاوه بر آن افزونه simatic h system را نیز باید نصب نمود

s7-1200 ﺳﺮي S7-1200 ﺑﺎ ﻫﺪف اﻧﺠﺎم اﺗﻮﻣﺎﺳﯿﻮنﻫﺎي ﻣﺤﺪود ، ﮐﻮﭼﮏ و در ﻋﯿﻦ ﺣﺎل ﺑﺴﯿﺎر دﻗﯿﻖ اراﺋـﻪ ﺷـﺪه اﺳـﺖ و ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦ ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ ﺑﺮاي PLCﻫﺎي ﮐﺎﻣﭙﮑﺖ ﺳﺮي S7-200 ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽ آﻧﻬﺎ ﺑﻪ ﻣﺮاﺗﺐ از ﺳﺮي 200 ﺑﺎﻻﺗﺮ اﺳﺖ ﺑﻪوﯾﮋه از ﻧﻈﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﭘﺮدازش و ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ارﺗﺒﺎط ﺷﺒﮑﻪ در ﺳﻄﺢ ﺑﺎﻻﺗﺮ از 200 ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮﻧﺪ، ﺑـﺎ اﯾـﻦ وﺟـﻮد ﺑﺎﯾـﺪ آﻧﻬـﺎ را ﭘـﺎﯾﯿﻦﺗﺮ از ﻣﺪلﻫﺎي ﺟﺪﯾﺪ S7-300 دﺳﺘﻪﺑﻨﺪي ﮐﺮد

این plc ها فقط با نرم افزار Tia Portal برنامه نویسی میشوند

ویژگی های این سری عبات است از

اﯾﻦ PLCﻫﺎ ﺑﻪﺻﻮرت ﯾﮑﭙﺎرﭼﻪ 1ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ I/O ﻫﺴﺘﻨﺪ . ﺗﻌﺪاد I/O ﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﺑﺎ CPU ﯾﮑﭙﺎرﭼﻪ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﮐـﻢ اﺳـﺖ و در ﺻﻮرت ﻧﯿﺎز ﻣﯽﺗﻮان ورودي و ﺧﺮوﺟﯽﻫﺎي آﻧﻬﺎ را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﮐﺎرتﻫﺎي ﺗﻮﺳﻌﻪ2 ﺗﺎ ﺣﺪي اﻓـﺰاﯾﺶ داد.از ﻧﻈـﺮ ﮐـﺎرﺑﺮدي در

ﭘﺮوژهﻫﺎي ﮐﻮﭼﮏ ﮐﻪ ﺗﻌﺪاد I/O ﮐﻢ اﺳﺖ و ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽ زﯾﺎدي از PLC ﻣﻮرد اﻧﺘﻈﺎر ﻧﯿﺴﺖ ﺑﻪﮐﺎر ﻣﯽرود. در ﻋﯿﻦ ﺣﺎل ﻣﯽ ﺗﻮان ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺒﮑﻪ ﻫﺎﯾﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ Profinetﺑﻪ ﺳﯿﮕﻨﺎل ﻫﺎي I/Oدﺳﺘﺮﺳﯽ داﺷﺖ.

ﺗﻤﺎم CPUﻫﺎي ﺳﺮي S7-1200 داراي ﭘﻮرت ﺷﺒﮑﻪ Profinet ﻫﺴﺘﻨﺪ ﮐﻪ ﻣﯽﺗﻮان ﺑﺮاي ﺳـﻪ ﻣﻨﻈـﻮر Programming، اﺗﺼﺎل ﺑﻪ HMI و اﺗﺼﺎل ﺑﻪ Distributed I/O از آن اﺳﺘﻔﺎده ﮐﺮد.

s7-1500-در ﺑﺮﺧﯽ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎ ﺗﻌﺪاد ورودي و ﺧﺮوﺟﯽﻫﺎي PLC اﮔﺮﭼﻪ در ﺣﺪ ﻣﺘﻮﺳﻂ اﺳﺖ وﻟﯽ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖﻫﺎﯾﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﺮﻋﺖ ﭘﺮدازش

ﺑﺎﻻ، ﻋﻤﻠﮑﺮد ﺳﺮﯾﻊ، اﻣﮑﺎن اﺟﺮاي وﻇﺎﯾﻒ ﭘﯿﭽﯿﺪة ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ و ﺣﺠﻢ ﺣﺎﻓﻈﻪ زﯾﺎد ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺪﯾﻬﯽ اﺳﺖ در اﯾﻦ ﻣﻮارد PLCﻫﺎي ﮐﻮﭼﮏ ﻣﺎﻧﻨﺪ S7-1200 ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺘﻔﺎده ﻧﯿﺴﺖ و ﺑﺎﯾﺪ از PLC رده ﺑﺎﻻﺗﺮ اﺳﺘﻔﺎده ﮐﺮد ﮐﻪ ﯾﮑﯽ از آﻧﻬﺎ S7-1500 میباشد

زﯾﻤﻨﺲ S7-1200 را ﺑﻪﻋﻨﻮان Basic Controller و ﺑﺮاي ﮐﺎرﻫﺎي ﺳﺎده ﻣﻌﺮﻓﯽ ﮐﺮده درﺣﺎﻟﯽﮐﻪ S7-1500 را ﺑﻪﻋﻨﻮان Advanced Controller و ﺑﺮاي ﮐﺎرﻫﺎي ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ ﭘﯿﭽﯿﺪه ﻋﺮﺿﻪ ﻧﻤﻮده اﺳﺖ.

مقایسه سری 300 و 400 با سری 1500

S7-1500 از ﻧﻈﺮ ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽ ﺣﺘﯽ ﺑﺎﻻﺗﺮ از S7-300 اﺳﺖ وﻟﯽ در ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑﺎ S7-400 در ﺑﺮﺧﯽ ﻣﻮارد ﻧﺰدﯾﮏ وﻟﯽ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ CPUﻫﺎي رده ﺑﺎﻻي 400 ﻣﺎﻧﻨﺪ 417 در ﺳﻄﺢ ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮد

از ویژگی های سری 1500 میتوان

-سرعت ﭘﺮدازش ﺑﺎﻻ

-ﺳﺮﻋﺖ ارﺗﺒﺎط ﺑﺎﻻﺗﺮ روي Backplane Bus ﺑﺮاي اﻧﺘﻘﺎل دﯾﺘﺎ از ﮐﺎرتﻫﺎي IO ﺑﻪ CPU

- ﺗﻌﺪاد ﭘﻮرت ﺑﯿﺸﺘﺮ روي CPU ﺑﺮاي Profinet ﮐﻪ ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺗﺎ ﭼﻬﺎر ﭘﻮرت ﺑﺎﺷﺪ. دو ﭘﻮرت ﺑﺎ IP ﯾﮑﺴﺎن ﺑﺮاي ارﺗﺒﺎط ﺑـﺎ ﺳﻄﺢ ﻓﯿﻠﺪ و دو ﭘﻮرت ﺑﺎ IP ﻣﺠﺰا ﺑﺮاي ارﺗﺒﺎط ﺑﺎ ﮐﻨﺘﺮﻟﺮﻫﺎ و ﻻﯾﻪﻫﺎي ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺷﺒﮑﻪ ﺑﻪﮐﺎر ﻣﯽرود

-ﺳﻬﻮﻟﺖ ارﺗﺒﺎط ﺑﺎ WebServer و ﻣﺎﻧﯿﺘﻮرﯾﻨﮓ ﺗﺤﺖ Web

-داراي ﻓﺎﻧﮑﺸﻦﻫﺎي ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژﯾﮑﺎل ﻣﺎﻧﻨﺪ Motion Control اﺳـﺖ ﮐـﻪ ﺑـﻪ ﺳـﻬﻮﻟﺖ ﺑـﺎ دراﯾﻮﻫـﺎي ﻣـﺪرن ﻧﻈﯿـﺮ SINAMICS زﯾﻤﻨﺲ ارﺗﺒﺎط ﻣﯽﮔﯿﺮد

CPU ﻣﺠﻬﺰ ﺑﻪ ﻧﻤﺎﯾﺸﮕﺮ اﺳﺖ

-امکان ﺑﺮﻧﺎﻣﻪﻧﻮﯾﺴﯽ ﺑﻪ زﺑﺎن ++C/C در ﺑﺮﺧﯽ CPUﻫﺎ وﺟﻮد دارد

خانوائه های مختلف سری 1500

-PLCﻫﺎي Standard : ﺑﺮاي ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﻌﻤﻮﻟﯽ

-PLCﻫﺎي Fail safe : ﺑﺮاي ﻧﯿﺎزﻫﺎي اﯾﻤﻨﯽ

PLCﻫﺎي Technology: ﺑﺮاي اﻣﮑﺎﻧﺎت ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ ﻧﻈﯿﺮ ﮐﻨﺘﺮل ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ

ماژول های sm خانواده s7

به کلیه کارت های ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ SM , (DI , DO , AI , AO) یا Signal Modul زیمنس میگویند . در واقع این کارت ها رابطه PLC زیمنس را با دنیای خارج برقرار میکنند به نحوی که ورودی ها اطلاعات را گرفته ، پس از تغییرات لازم و با توجه به برنامه نوشته شده تغییرات در خروجی های PLC زیمنس از طریق کارت های خروجی با PLC زیمنس در اتباط هستند اعمال میشود .

به عبارتی این ماژول ها بازوهای عملگر سیستم کنترل هستند

انواع ماژول های sm

1- ورودی دیجیتال (24 VDC , 120/220 VAC)

2- خروجی دیجیتال (ترانزیستوری و رله ای )

3- ورودی / خروجی دیجیتال ( تنها مخصوص PLC های سری S7 300 میباشد )

4- ورودی آنالوگ ( جریانی – ولتاژی – مقاومتی – ترموکوپلی )

5- خروجی آنالوگ ( جریانی – ولتاژی )

6- ورودی / خروجی آنالوگ ( تنها مخصوص PLC های سری S7 300 میباشد )