Fatti interessanti su Siemens Simatic S7

• Che cos'è Siemens SIMATIC S7?

• Come sono costruiti i controller PLC?

• Criteri di acquisto per controller PLC

• Cosa distingue la logica programmabile S7 Siemens Simatic?

• Quale sistema S7 per quale scopo?

Che cos'è Siemens SIMATIC S7?

Siemens SIMATIC S7 è un controller PLC. PLC è sinonimo di Controllore Logico Programmabile. Derivano il nome dall'inglese Programmable Logic Controller. (PLC). Un controller PLC viene utilizzato per il controllo e la regolazione di una macchina o di un impianto, ad esempio nell'industria per il controllo di nastri trasportatori. Il controller è programmato in digitale per poter utilizzare la macchina da controllare con logica software. Un controllo programmabile in memoria funziona quindi tramite software, mentre un terminale convenzionale di controllo programmato in connessione (VPS) controlla i terminali cablati tramite relè e contattori. A differenza del VPS, un PLC è molto dinamico e può essere personalizzato in base al rispettivo scenario di applicazione, senza bisogno di essere convertito sul lato di montaggio. Un PLC ha un sistema operativo installato in modo permanente e può caricare programmi scritti dall'utente tramite un'interfaccia di memoria. 

Come sono costruiti i controller PLC?

Un controller PLC ha in genere ingressi per sensori e uscite per i cosiddetti attuatori. In base ai valori di ingresso che i sensori forniscono al controller PLC, gli attuatori vengono controllati tramite la CPU del controller PLC. In questo modo è possibile aprire le finestre non appena viene raggiunta una determinata temperatura, o azionare i nastri trasportatori quando si raggiunge un certo peso. Utilizzando convertitori analogico-digitali (ADU) è possibile elaborare non solo segnali provenienti da sensori digitali, ma anche analogici. I gruppi di uscita analogici possono essere controllati a loro volta tramite convertitori analogici digitali (dOff).

Gli attuali controller PLC sono alimentati da una tensione di 24 volt DC. La CPU è l'unità centrale di calcolo del controller PLC e comprende, oltre al processore, le aree di memoria necessarie per il firmware e l'elaborazione dei dati.

Anche se esiste una norma per i controller PLC, la IEC 61131, la maggior parte dei sistemi PLC non vi si attengono rigorosamente, in modo che i sistemi di diversi produttori non siano generalmente compatibili tra loro.

Un controller PLC ha in genere ingressi per sensori e uscite per i cosiddetti attuatori. In base ai valori di ingresso che i sensori forniscono al controller PLC, gli attuatori vengono controllati tramite la CPU del controller PLC. In questo modo è possibile aprire le finestre non appena viene raggiunta una determinata temperatura, o azionare i nastri trasportatori quando si raggiunge un certo peso. Utilizzando convertitori analogico-digitali (ADU) è possibile elaborare non solo segnali provenienti da sensori digitali, ma anche analogici. I gruppi di uscita analogici possono essere controllati a loro volta tramite convertitori analogici digitali (dOff).

Gli attuali controller PLC sono alimentati da una tensione di 24 volt DC. La CPU è l'unità centrale di calcolo del controller PLC e comprende, oltre al processore, le aree di memoria necessarie per il firmware e l'elaborazione dei dati.

Anche se esiste una norma per i controller PLC, la IEC 61131, la maggior parte dei sistemi PLC non vi si attengono rigorosamente, in modo che i sistemi di diversi produttori non siano generalmente compatibili tra loro.

Criteri di acquisto per controller PLC

Le caratteristiche importanti per l'acquisto di un controller PLC sono:

• Tempo di ciclo: Indica il tempo necessario per l'elaborazione di un ciclo, incluse tutte le attività di comunicazione. Un ciclo è costituito dalla routine di avvio della CPU, dalla lettura di tutti gli ingressi e quindi anche dei dati dei sensori presenti, dall'elaborazione seriale delle istruzioni del programma, dalla scrittura dei risultati del programma negli intervalli caratteristici e dati del controller fino all'attivazione degli attuatori di uscita. In genere, la CPU interrompe un ciclo se richiede troppo tempo, il che può essere il caso, ad esempio, se il programma da eseguire è mal scritto.
• Tempo di reazione: Il tempo di reazione indica la durata tra la modifica di un segnale d'ingresso e la reazione mediante la modifica del segnale d'uscita. Indica quindi la velocità con cui gli attuatori collegati alle uscite del controller PLC possono reagire ai nuovi valori misurati dei sensori.
• Dimensione dell'area caratteristica: L'area caratteristica serve per l'archiviazione dei risultati intermedi. Un indicatore contiene dati nei formati bit, byte, WORD o DWORD. Più grande è l'intervallo, più dati possono essere memorizzati. Ciò influenza la velocità di elaborazione del ciclo e risulta in un tempo di ciclo ridotto per la maggior parte dei programmi.

• Operabilità dell'interfaccia HMI: HMI è in questo contesto l'interfaccia uomo-macchina e oggi viene spesso realizzata sotto forma di touchscreen. Il sistema SIMATIC S7 offre un sistema avanzato con diversi pannelli con display widescreen di dimensioni 4, 7, 9 e 12 pollici. I sistemi HMI possono essere utilizzati in combinazione sia con i tasti sia con l'inserimento touch. Inoltre, è possibile collegare mouse, tastiere e scanner di codici a barre tramite un'interfaccia USB e trasferire i dati su una chiavetta USB.
• Scalabilità del sistema PLC: Siemens offre con i suoi numerosi moduli di espansione e controllo un sistema scalabile che può essere montato senza grandi sforzi su guida DIN.
• Approvazioni del sistema PLC: La conformità alle norme nazionali e internazionali del sistema di controllo è sempre più importante. Questi includono, ad esempio, le norme cULus, FM, ATEX, CE e EN 61000-6-4, 60068-2-X e 61131-2

Cosa distingue la logica programmabile S7 Siemens Simatic?

Software e pezzi di ricambio

Siemens Simatic S7 è il PLC più noto e più diffuso. Nella vecchia serie S7-200, il controller viene fornito con il software Step7MicroWin, nelle serie S7-300 e S7-400 con il software più diffuso oggi Step7. Il successore della serie S7-300, che sarà ancora disponibile fino al 2020, è già disponibile con la serie S7-1500. Per S7-300 ci sarà ancora una garanzia sui ricambi di dieci anni dopo l'arresto della produzione.

Particolarità

A partire dalla serie S7-400, i gruppi di segnale possono essere alimentati e inseriti (hot-swap). Le estensioni dell'impianto e le operazioni di scambio dei componenti sono quindi possibili durante il funzionamento.

Il sistema Siemens S7 è caratterizzato da una capacità molto elevata per le periferiche di I/O, tra l'altro perché le prestazioni della CPU possono essere scalate dinamicamente dalla serie S/7-400 in su. A tale scopo è possibile utilizzare più CPU in un unico dispositivo centrale. In questo modo è possibile assegnare le singole attività complesse, come il controllo, il calcolo o la comunicazione, a ciascuna CPU, in modo dedicato, in modo da ottimizzare il tempo del processore. Ciò consente di ottenere prestazioni migliori con un elevato utilizzo.

Inoltre, grazie agli strumenti di ingegneria SIMATIC è possibile progettare e diagnosticare in modo efficiente il lavoro di programmazione. Questi offrono diversi linguaggi di alto livello come SCL e strumenti di ingegneria grafica per controlli di sequenza, grafici di stato e piani tecnologici.

Con l'interfaccia multipoint MPI (interfaccia multipoint) di Siemens è inoltre possibile superare grandi distanze nella comunicazione dati. A tale scopo, è possibile commutare tra due terminali MPI fino a nove ripetitori.

Programmazione

A differenza della norma IEC 61131, Siemens Simatic S7 richiede ai programmatori di indirizzare i dati globali in modo autonomo. A tale scopo sono disponibili diversi intervalli di memoria. Inoltre, i segnali di ingresso e di uscita non vengono inclusi nella dichiarazione delle variabili sugli indirizzi, ma nella risposta dei valori nelle immagini di processo PAE e PPA con gli operatori I e O e i loro indirizzi. A differenza dei sistemi PLC , che si basano sulla norma IEC 61131, la dichiarazione delle variabili in Step7 non ha molto importanza.

Quale sistema S7 per quale scopo?

• S7-300: Per piccoli sistemi di controllo per potenze medio basse. Sono inclusi, ad esempio, macchine tessili, macchine da imballaggio, costruzione generale di macchine e di controllo, costruzione di macchine utensili, tecnica di installazione e applicazioni dell'industria elettrica e dell'artigianato elettrico.
• S7-400: Per la gamma di potenza media e superiore. La serie S7-400 si distingue per la possibilità di ridondanza della periferica di ingresso/uscita. In questo modo, ad esempio, è possibile tollera il guasto di una CPU, di un PROFIBUS o di un gruppo di segnali.
• S7-1500: Questa serie dispone di funzioni di sicurezza e verifica integrate. Ciò include, ad esempio, una protezione basata su password contro la lettura e la modifica non autorizzata dei componenti del programma e una protezione contro la copia non autorizzata. Inoltre, con questa serie per la prima volta esiste un concetto di autorizzazione con livelli e una protezione contro la manipolazione dei dati tecnici. Le connessioni Ethernet possono essere protette da un firewall integrato e dalla creazione di connessioni VPN. Inoltre, in questa serie l'analisi del sistema è già integrata nella CPU. In questo modo le informazioni di sistema vengono fornite direttamente dall'unità centrale e possono essere lette sull'interfaccia HMI, sul portale TIA, tramite display o tramite il server web integrato.