Սիեմենս S7-1500 ընդհանուր ընտրության ուղեցույց և կիրառման ներմուծում

Արդյունաբերական ավտոմատացման և իմաստուն արտադրության արագ զարգացման հետ մեկտեղ PLC կառավարման համակարգերը ժամանակակից արդյունաբերության մեջ խաղում են ավելի ու ավելի կարևոր դեր: Որպես Siemens-ի նոր սերնդի բարձր կատարողականությամբ կառավարիչներ, S7-1500 PLC-ն դարձել է բազմաթիվ արդյունաբերական ավտոմատացման նախագծերի հիմնական կառավարման հարթակ՝ շնորհիվ իր բարձր արագությամբ մշակման հնարավորությունների, համոզիչ կապի կատարողականության և ճկուն մասշտաբավորման հնարավորությունների: Համեմատած ավանդական PLC-ների հետ՝ S7-1500-ը ոչ միայն բավարարում է բարդ սարքավորումների կառավարման պահանջները, այլև հարմարվում է Industry 4.0-ի և թվային գործարանների միտումներին: Այս հոդվածում մանրամասն ներկայացված են S7-1500-ի ապրանքային հատկանիշները, CPU-ի ընտրությունը, մոդուլների կոնֆիգուրացիան, TIA Portal-ի ինժեներական կիրառումները և տիպիկ արդյունաբերական կիրառումները, որոնք օգնում են օգտագործողներին ավելի լայն հասկացություն ձեռք բերել այս PLC-ների շարքի գործնական կիրառման արժեքի մասին:

Siemens S7-1500 PLC շարքի վերաբերյալ ընդհանուր ակնարկ

Siemens S7-1500-ը միջին և բարձր մակարդակի ավտոմատացված կառավարման ոլորտի համար մշակված PLC ապրանք է, որը հիմնականում օգտագործվում է արտադրական գծերի կառավարման, բարդ սարքավորումների կառավարման և ինտելեկտուալ արտադրության համակարգերի համար: Այս շարքը նկատելիորեն բարելավված է մշակման արագության, համակարգի կայունության և ցանցային կապի հնարավորությունների առումով՝ համեմատած ավանդական PLC-ների հետ, օրինակ՝ S7-300-ի հետ, ինչպես նաև ավելի լիարժեք ախտորոշման և սխալների վերացման ֆունկցիաներ ունի:

Siemens S7-1500-ը օգտագործում է մոդուլային կառուցվածքի դիզայն, որը թույլ է տալիս օգտագործողներին ճկուն ընդլայնել թվային մոդուլները, անալոգային մոդուլները և տարբեր կապի մոդուլները՝ համաձայն նախագծի պահանջների, ինչը հնարավորություն է տալիս բավարարել տարբեր չափսերի ավտոմատացված համակարգերի կիրառման պահանջները: CPU-ն ինքնուրույն ինտեգրված է PROFINET ինտերֆեյսով, ինչը հեշտացնում է արդյունաբերական ցանցային կապը և սարքավորումների միջև միացումը:

Ավելին, S7-1500-ը աջակցում է նաև շարժման կառավարման, անվտանգության կառավարման, OPC UA և այլ արդյունաբերական ինտերնետային ֆունկցիաների, ուստի այն լայնորեն օգտագործվում է ավտոմոբիլային արտադրության, փաթեթավորման սարքավորումների, տրանսպորտային և տրանսպորտային տրանսպորտի, ջրի մաքրման, լիթիում-իոնային մարտկոցների սարքավորումների և այլ ոլորտներում:
Արդյունաբերական թվային վերագործարկման զարգացման հետ մեկտեղ S7-1500-ը այլևս ոչ միայն PLC կառավարման համակարգ է, այլև աստիճանաբար վերածվել է խելացի գործարաններում հիմնական տվյալների կառավարման հարթակի:

Ինչպես ընտրել համապատասխան S7-1500 CPU-ն

PLC համակարգի նախագծման ընթացքում CPU-ի ընտրությունը ուղղակիորեն ազդում է ամբողջ համակարգի շահագործման արդյունավետության և հետագա ընդլայնման հնարավորությունների վրա: S7-1500 CPU-ների տարբեր մոդելները տարբերվում են մշակման կարողություններով, հիշողության ծավալով և կապի հնարավորություններով, ուստի անհրաժեշտ է հիմնավորված ընտրություն կատարել՝ հիմնվելով իրական նախագծային պահանջների վրա:

Փոքր սարքերի համար, որոնք ունեն քիչ I/O կետեր, սովորաբար կարելի է ընտրել CPU1511 կամ CPU1512, որոնք բավարարում են ընդհանուր տրամաբանական կառավարման և սարքերի փոխկապակցման պահանջները: Եթե նախագիծը ներառում է մեծ I/O մասշտաբ, բարդ տվյալների մշակում կամ մի քանի սարքերի միաժամանակյա կառավարում, ապա ավելի հարմար է ընտրել բարձր կատարողականությամբ մոդելներ, օրինակ՝ CPU1513, CPU1515 կամ նույնիսկ CPU1516: Մեծ մասշտաբի ավտոմատացված արտադրական գծերի կամ մեծ ծավալի տվյալներ պարունակող համակարգերի համար անհրաժեշտ է նաև հաշվի առնել ԿԵՊ-ի ծրագրային մշակման հնարավորությունները և կապի բեռնվածության ընդունակությունը՝ համակարգի կայուն աշխատանքն ապահովելու համար:

Բացի հիմնական վերահսկման պահանջներից՝ կապի ֆունկցիոնալությունը նույնպես կարևոր վերաբերման գործոն է ընտրության համար: Ժամանակակից արդյունաբերական համակարգերը սովորաբար պահանջում են կապ ՀՄԻ, SCADA, MES, ռոբոտների և երրորդ կողմի սարքերի հետ, այդ պատճառով անհրաժեշտ է հաստատել՝ արդյոք CPU-ն աջակցում է PROFINET, PROFIBUS, OPC UA կամ Modbus TCP կապի պրոտոկոլներին: Եթե համակարգը ներառում է շարժման վերահսկում կամ անվտանգության վերահսկում, ապա պետք է ընտրել CPU-ի մոդելներ, որոնք աջակցում են «Տեխնոլոգիա» կամ «Անվտանգ աշխատանք» (Fail-safe) ֆունկցիաներին՝ բավարարելու բարձր ճշգրտությամբ շարժման վերահսկման և արդյունաբերական անվտանգության վերահսկման պահանջները:

Հիմնավորված CPU-ի ընտրությունը ոչ միայն կարող է նվազեցնել նախագծի ծախսերը, այլև կարող է ապահովել բավարար տարածք հետագա համակարգի ընդլայնման համար:

S7-1500. Ընդհանուր մոդուլներ և կապի տարբերակներ

S7-1500-ի մոդուլային կառուցվածքը նրա կարևոր առավելություններից մեկն է: Օգտատերերը կարող են ազատորեն միավորել տարբեր ֆունկցիոնալ մոդուլներ՝ հիմնվելով սարքավորումների տեսակի և կառավարման պահանջների վրա, որպեսզի ստեղծեն նախագծի պահանջներին համապատասխան ավտոմատացված համակարգ:

Թվային քանակության մոդուլները հիմնականում օգտագործվում են վայրում գտնվող անցումային սիգնալների հավաքագրման համար, օրինակ՝ սեղմակների, մոտակայքի անցումային սարքերի և սենսորների վիճակների, ինչպես նաև կարող են օգտագործվել կատարող սարքերի՝ ռելեների, էլեկտրամեխանիկական փականների և կոնտակտորների կառավարման համար: Անալոգային մոդուլները հիմնականում օգտագործվում են արդյունաբերական այնպիսի սիգնալների մշակման համար, որոնք անընդհատ փոփոխվում են ջերմաստիճանում, ճնշման մեջ, հոսքի արագության մեջ և հեղուկի մակարդակում, և լայնորեն կիրառվում են գործընթացների կառավարման համակարգերում:

I/O մոդուլներից բացի՝ կապի մոդուլները նույնպես կարևոր բաղադրիչներ են արդյունաբերական ավտոմատացված համակարգերում: Կապի մոդուլների ընդլայնման միջոցով S7-1500-ը կարող է իրականացնել տվյալների փոխանակում հաճախականության փոխակերպիչների, արդյունաբերական ռոբոտների, սարքերի և երրորդ կողմի PLC-ների հետ:

Այժմ արդյունաբերական օբյեկտներում ամենահաճախ օգտագործվող կապի մեթոդներն են PROFINET-ը, PROFIBUS-ը և Արդյունաբերական Ethernet-ը: Դրանց մեջ PROFINET-ը դարձել է հիմնական արդյունաբերական Ethernet պրոտոկոլ՝ բարձր արագությամբ իրական ժամանակի կապի հնարավորությամբ, իսկ OPC UA-ն ավելի շատ օգտագործվում է արդյունաբերական Ինտերնետի և ինտելեկտուալ արտադրության համակարգերի միջև տվյալների փոխանակման համար:

Բաշխված I/O-ն նույնպես մեծ մասշտաբի ավտոմատացման նախագծերում տարածված լուծում է: ET200 շարքի հեռավար I/O-ի միջոցով համակարգը կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել օբյեկտի վրա տեղադրված միացման գծերի քանակը, բարելավել սարքավորումների ընդարձակելիությունը և սպասարկման արդյունավետությունը:

TIA Portal ծրագրավորման և կոնֆիգուրացման ներածություն

TIA Portal-ը Siemens-ի ամբողջությամբ ինտեգրված ավտոմատացման ինժեներական հարթակն է և S7-1500 PLC-ի հիմնական մշակման միջավայրն է: Համեմատած ավանդական ծրագրավորման ծրագրերի հետ՝ TIA Portal-ը հնարավորություն է տալիս ինտեգրված մշակել PLC-ն, HMI-ն, վարիչները և ցանցի կոնֆիգուրացիան, ինչը զգալիորեն բարելավում է ինժեներական մշակման արդյունավետությունը:

Նախագծի մշակման ընթացքում ինժեներները սկզբում պետք է ավարտեն սարքավորումների կոնֆիգուրացիան, ներառյալ CPU-ի կոնֆիգուրացիան, I/O մոդուլների կոնֆիգուրացիան և ցանցային կապի սահմանադրումները: TIA Portal-ը մատչելի է գրաֆիկական կոնֆիգուրացիայի ինտերֆեյս, որը օգտագործողներին թույլ է տալիս արագ ավարտել սարքավորումների կոնֆիգուրացիան և ցանցային միացումները՝ օգտագործելով քաշել և թողնել մեթոդը:

Ծրագրային ապահովման մշակման տեսանկյունից S7-1500-ը աջակցում է LAD, FBD և SCL նման մի շարք IEC ստանդարտ ծրագրավորման լեզուների: Դրանցից լավարձային դիագրամները հարմար են ավանդական տրամաբանական կառավարման համար, իսկ կառուցված տեքստը ավելի հարմար է բարդ ալգորիթմների և տվյալների մշակման խնդիրների համար: Օգտագործողները կարող են ճկուն ընտրել նախագծի բնութագրերին համապատասխան ծրագրավորման մեթոդը:

Ծրագրավորման ֆունկցիաներից բացի՝ TIA Portal-ը նաև ապահովում է հարուստ օնլայն դեբագինգի և ախտորոշման գործիքներ: Օրինակ՝ օնլայն մոնիտորինգը, փոփոխականների մոնիտորինգը, սխալների ախտորոշումը և Trace հետևման ֆունկցիաները բոլորը կարող են օգնել ինժեներներին արագ հայտնաբերել և լուծել համակարգի խնդիրները: Մեծ մասշտաբի ավտոմատացման նախագծերի համար այս հնարավորությունները կարող են զգալիորեն բարձրացնել սարքավորումների դեբագինգի արդյունավետությունը և հեշտացնել հետագա սպասարկումը:

S7-1500-ի տիպիկ կիրառումները արդյունաբերական ոլորտում

S7-1500-ը լայն կիրառում ունի տարբեր արդյունաբերական ոլորտներում՝ իր բարձր կատարողականությամբ կառավարման հնարավորությունների և հզոր կապի ֆունկցիաների շնորհիվ: Փաթեթավորման մեքենաների արդյունաբերության մեջ S7-1500-ը կարող է իրականացնել բարձրարագ շարժման կառավարում, բազմաառանցք սինխրոնացում և սերվոհամակարգերի համատեղ կառավարում, ինչը հնարավորություն է տալիս բավարարել բարձրարագ փաթեթավորման սարքավորումների ճշգրտության և արդյունավետության պահանջները:

Տրանսպորտային համակարգում S7-1500-ը կարող է իրականացնել տրանսպորտային գծի և սարքավորումների վիճակի մոնիտորինգի փոխկապակցված կառավարում՝ օգտագործելով բաշխված I/O և հաճախականության փոխակերպիչների կառավարում, ինչը բարձրացնում է ամբողջ համակարգի ավտոմատացման մակարդակը: Ջրի մաքրման ոլորտում PLC-ն սովորաբար օգտագործվում է ջրամբարների կառավարման, հեղուկի մակարդակի մոնիտորինգի և PID կարգավորման ֆունկցիաների իրականացման համար, իսկ S7-1500-ի կայուն աշխատանքային ցուցանիշները և հզոր կապի հնարավորությունները լավ բավարարում են այդպիսի պահանջները:

Ավելին, շարժման կառավարման ոլորտում S7-1500-ը կարող է իրականացնել նաև դիրքային կառավարում, համաժամանակեցված կառավարում և էլեկտրոնային կամարի ֆունկցիաներ, ուստի այն լայնորեն օգտագործվում է բարձր ճշգրտությամբ ավտոմատացված սարքավորումներում, ինչպես օրինակ՝ կտրման սարքավորումներում, փաթաթման սարքավորումներում և պիտակավորման սարքավորումներում: Ինտելեկտուալ արտադրության զարգացման հետ մեկտեղ ավելի ու ավելի շատ ձեռնարկություններ են միավորում S7-1500-ը MES համակարգերի, արդյունաբերական ամպային հարթակների և OPC UA կապի հետ՝ սարքավորումների տվյալների հավաքագրման, հեռավար մոնիտորինգի և արտադրական տվյալների վերլուծության համար, ինչը աջակցում է խելամիտ գործարանների ստեղծմանը:

Խմբագրություն

Որպես Siemens ընկերության բարձր կատարողականությամբ PLC արտադրանքների շարք, S7-1500-ը ոչ միայն օժտված է հզոր տվյալների մշակման հնարավորություններով և կայուն, հուսալի կառավարման ցուցանիշներով, այլև բավարարում է ժամանակակից արդյունաբերության բազմազան պահանջները՝ ցանցային կապի, շարժման կառավարման և ինտելեկտուալ արտադրության ոլորտներում: Դրա մոդուլային կառուցվածքը և ճկուն ընդարձակելիությունը այն հարմարեցնում են տարբեր կիրառման դեպքերի՝ փոքր և միջին չափսի սարքավորումներից մինչև խոշորամասշտաբ ավտոմատացված արտադրական գծեր:

Իրական նախագծերում ճիշտ CPU-ի ընտրությունը և մոդուլների կոնֆիգուրացիան կարող են արդյունավետորեն բարելավել համակարգի աշխատանքային արդյունավետությունը և նվազեցնել հետագա շահագործման փուլում սպասարկման ծախսերը: TIA Portal ինժեներական պլատֆորմի հետ միասին օգտագործողները կարող են նաև ավելի արդյունավետ իրականացնել ծրագրային ապահովման մշակումը, սարքավորումների ստուգումը և համակարգի ախտորոշումը:

Արդյունաբերության 4.0-ի և թվային գործարանների շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ S7-1500-ը աստիճանաբար վերածվել է իմաստուն արտադրական համակարգերի հիմնական կառավարման պլատֆորմի՝ ավանդական PLC կառավարիչից: Արդյունաբերական ավտոմատացման նախագծերի համար, որոնք ձգտում են բարձր արդյունավետության, բարձր հավաստիության և երկարաժամկետ մասշտաբավորելիության, S7-1500-ը անկասկած արժանի է առաջնային դիտարկման լուծում: