Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Řídicí systémy Simatic na všech platformách

Řídicí systémy Simatic na všech platformách

Společnost Siemens nabízí široké spektrum univerzálních řídicích systémů a komponent pro průmyslovou automatizaci, měření a regulaci. Uživatelé mají k dispozici optimální řídicí prvky pro každou automatizační úlohu, od nejjednodušších a nejlevnějších systémů pro lokální řízení až po složité distribuované řídicí struktury s rozsáhlými komunikačními možnostmi. Tato řešení poskytuje společnost Siemens v různých provedeních a s různě výkonnými procesorovými jednotkami.

Modulární PLC

Modulární PLC řady Simatic jsou optimalizovány pro čistě řídicí algoritmy. Jsou velmi robustní a vykazují dlouhodobou spolehlivost, a to i v náročných a specifických průmyslových podmínkách (např. v prostředí s nebezpečím výbuchu). Lze je v podstatě kdykoliv flexibilně rozšířit, v některých případech i za provozu. Doplňovat je možné další jednotky modulů I/O, funkční moduly či moduly pro komunikaci. V závislosti na náročnosti řešené úlohy lze vybrat vhodnou procesorovou jednotku (CPU) ze široké škály produktů podle různých kritérií, např. podle výkonnosti, velikosti pracovní paměti, rychlosti zpracování instrukcí nebo podle počtu komunikačních rozhraní. Modulární PLC řady Simatic rovněž nacházejí uplatnění při požadavku na řízení se zvýšenou spolehlivostí v redundantním provedení (fault-tolerant) či jako systémy zajišťující funkční bezpečnost (fail-safe systems).

Typickými představiteli této produktové skupiny jsou programovatelné automaty řady S7-300 a 400, které v poslední době zaznamenávají prudký narůst výkonnosti. Lze zmínit inovovanou řadu CPU S7-400 s označením V5 nebo nové produkty, jako jsou např. CPU 319 řady S7-300 (obr. 1). Významným trendem je zvětšování kapacity pracovní paměti a orientace na Profinet (s využitím integrovaných rozhraní přímo v CPU) a s ním spojené webové služby. V praxi to znamená více možností při vývoji uživatelských programů a komfortnější a levnější údržbu či správu zařízení.

Vestavné počítače

Systémy Simatic Embedded využívají otevřenost a veškeré výhody produktů založených na běžných počítačích typu PC, ale přitom nabízejí větší robustnost. Řídicí algoritmy i klasické uživatelské programy pro PC mohou běžet v jediném zařízení bez použití jakýchkoliv rotujících (a tedy údržbu vyžadujících a k poruchám nejvíce náchylných) částí, jako jsou např. ventilátor nebo pevný disk. Operační systém je v takovém případě přizpůsoben dané hardwarové architektuře a optimalizován na její podmínky. Důležité provozní údaje jsou i při neočekávaném výpadku bezpečně zajištěny v integrované, na napájení nezávislé paměti SRAM. Systémy Simatic Embedded jsou dodávány s předem nainstalovaným softwarem, a jsou tak připraveny k okamžitému použití. Lze je instalovat přímo na zařízení nebo osadit na lištu DIN v rozváděči.

Tab. 1. Přehled vlastností a oblastí použití řídicích systémů Simatic založených na různých platformách

Platforma

Vlastnosti

Oblast použití

modulární PLC

hotové řešení na klíč, ihned k použití

řízení centrálních i decentrálních I/O

dlouhodobá kompatibilita, dostupnost a spolehlivost

technologické úlohy

možnost použít v náročných průmyslových podmínkách

řízení se zvýšenými požadavky na spolehlivost (redundance) a funkční bezpečnost

velká modularita a rozšiřitelnost

odolnost proti vibracím

bezúdržbové

vestavné (embedded) systémy

hotové řešení na klíč, ihned k použití

řízení a vizualizace

víceúčelové

technologické úlohy

odolnost proti vibracím

úzká vazba na běžný software PC

bezúdržbové, optimalizované pro 24h provoz

integrace programů v C/C++

možnost zákaznického provedení

výměna dat přes OPC

systémy založené na PC (PC based)

flexibilní řešení

řízení a vizualizace

otevřenost softwarové i hardwarové konfigurace

technologické úlohy

využití všech zdrojů klasického PC

sběr dat, archivace

časté inovace, nejvyšší výkony CPU a široká škála doplňků

úzká vazba na software i hardware běžných PC

multifunkčnost

integrace programů v C/C++

možnost zákaznického provedení

výměna dat přes OPC

Tuto skupinu produktů v současné době reprezentuje zejména Simatic Microbox 420-RTX (obr. 1; či jeho nástupce 427B) a Simatic Panel PC 477-HMI/RTX (či jeho nástupce 447B). Zatímco vestavný počítač Microbox PC je vhodný pro zařízení bez operátorského rozhraní nebo pro instalaci vzdálené obrazovky, Panel PC 477 (obr. 3) lze nabídnout s obrazovkou o délce úhlopříčky 12", 15" i 19" v provedení touch s dotykovým displejem nebo key s funkčními klávesami. První ze jmenovaných produktů, Microbox PC, se osvědčil např. jako výkonné zařízení pro zpracování a archivaci dat v oblasti strojového vidění. V kombinaci s kamerovými senzory Machine Vision značky Siemens je ideálním řešením výstupní kontroly výroby a řízení kvality výrobního provozu. Přitom je zde možné díky WinAC RTX (softwarový PLC) dále provozovat klasické řídicí algoritmy a obsluhovat např. periferní jednotky I/O a komunikovat s ostatními PLC řady Simatic. Druhý z produktů, Panel PC 477, zase představuje úplnou integraci veškerého řízení včetně vizualizace do jediné jednotky se zvýšenou průmyslovou odolností. Je tak ideálním řešením pro zapuštění do ovládacích pultů v blízkosti výroby. Uživatelé v nabídce naleznou konfigurace s patřičnou velikostí WinCC flexible runtime (velikost závisí na počtu proměnných řízeného procesu) v kombinaci s WinAC RTX, což znamená i cenově zajímavé řešení.

Soft-PLC a slot-PLC

Systémy Simatic založené na bázi PC lze provozovat na běžných PC buď jako čistě softwarové PLC, nebo jako slot-PLC v podobě zásuvných karet do běžných rozhraní PCI. Uživatel může volně kombinovat jakékoliv uživatelské programy pro PC, vizualizace a řídicí algoritmy, stejně jako technologické funkce (např. řízení polohy a pohybu - motion control), a vytvořit tak úplné a jednotné řešení. Navíc může využívat rozsáhlé (v podstatě neomezené) zdroje daného PC, ať už jde o paměť nebo o výkonnost CPU. Využívá se tedy vždy to nejlepší a nejmodernější, co je momentálně na trhu k dispozici.

V této výkonnostní třídě lze aktuálně využít soft-PLC s označením WinAC RTX (obr. 4) nebo slot-PLC s označením WinAC Slot PLC v podobě zásuvných karet hardwarově založených na výkonných jednotkách CPU řady S7-400. WinAC Slot PLC umožňují díky externímu napájení řízení zcela nezávislé na Windows. V jediném PC lze provozovat až čtyři tato zařízení.

Závěr

Přestože průmyslové řídicí systémy Simatic jsou založeny na různých hardwarových architekturách, zachovávají si jednotný přístup k projektování a vývoji uživatelského softwaru, integrovanou diagnostiku i vzájemnou komunikaci. Při takto široké produktové základně jsou to vlastnosti zcela unikátní. Všechny zmiňované prvky se programují v dnes již zavedeném a známém vývojovém prostředí Step 7. Veškeré zkušenosti a vytvořené zázemí pro hojně rozšířené programovatelné automaty řady Simatic lze velmi snadno využít i na nesrovnatelně výkonnějších průmyslových PC. Společnost Siemens je se svou globální působností nejen garantem kvality a celosvětové technické podpory, ale i firmou, která se podílí na tvorbě a vývoji průmyslových standardů. Právě pečlivě otestované a prověřené standardy jsou pevnými body v rychle se měnícím světě průmyslových PC. Díky nim poskytuje Siemens kvalitní podporu během celého životního cyklu výrobku, včetně dlouhodobého zajištění potřebných náhradních dílů.

Ing. Rostislav Kosek,
Siemens, s. r. o.

Obr. 1. Nové CPU 319F-3 PN/DP pro úlohy se zvýšenou spolehlivostí
Obr. 2. Simatic Microbox PC 420 může být doplněn množstvím I/O modulů
Obr. 3. Simatic Panel PC 477
Obr. 4. Soft-PLC WinAC RTX
Obr. 5. PLC na zásuvné počítačové kartě WinAC Slot PLC

Příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde