SIMATIC S7-1200

S7-1200 to mały, kompaktowy sterownik sklasyfikowany jako "basic", co rekomenduje go do zastosowania w małych i średniej wielkości aplikacjach. Rodzina składa się z pięciu typów, tj. 1211, 1212, 1214, 1215 i 1217. Główna różnica pomiędzy nimi to: wielkość pamięci RAM (ile programu można wgrać do sterownika), liczba zabudowanych w jednostce bazowej wejść i wyjść (od 12 do 26 kanałów), liczba portów komunikacyjnych PROFINET (jeden lub dwa) oraz kwestia, o ile dodatkowych modułów wejść / wyjść można rozszerzyć dany typ (1211/1212 nie można rozszerzać, pozostałe o 8 modułów).

FIRMWARE 1.X

Pierwszy firmware 1.0, w jaki był wyposażony PLC, oferował funkcjonalność na poziomie swojego poprzednika S7-200. Sterownik mógł pracować tylko w konfiguracji centralnej i być rozbudowany o procesory komunikacyjne (CM) i rozszerzające wejścia i wyjścia (SM). Z uwagi na zapowiedź szybkiego wycofania S7-200 i dobrą cenę nowy PLC szybko zastąpił swojego poprzednika.

Warto wspomnieć, że, ku zaskoczeniu wszystkich, w 2011 roku nasz kraj zajął 6. miejsce w świecie w rankingu szybkości migracji S7-200 na S7-1200. Jak na Polskę, która niestety nie jest jeszcze światowym potentatem w produkcji maszyn, była to nie lada gratka. Można śmiało powiedzieć, że sterownik ten szybko znalazł uznanie w świecie polskich automatyków, którzy są, jak widać, otwarci na innowacje. A to była dopiero pierwsza wersja S7-1200 (wersja tzn. elektronikę i firmware).

FIRMWARE 2.X

W maju 2011 roku sterownik otrzymał kolejną wersję hardware’u i firmware, tj. 2.0 (potem 2.2 w grudniu 2011 roku). Wprowadzała ona przełomowe dla tego PLC zmiany. Oprócz kolejnych nowych funkcji programistycznych (np. konwersja string z/do real, logowanie danych na MMC) sterownik stał się Kontrolerem IO i Masterem DP.

W każdej z tych podsieci mógł obsługiwać po 8 urządzeń podrzędnych (Slave i IO-Device). Sterownik obsługiwał najnowsze, dedykowane moduły telemetryczne GSM, mógł wykonywać proste pozycjonowanie osi napędu, tzw. Basic Motion Control (BMC), miał też wbudowaną obsługę sieci AS-I i serwer WWW (diagnostyczny i user-defined WWW). Funkcjonalności te przerastały już znacząco możliwości S7-200.

FIRMWARE 3.X

W maju 2012 roku sterownik S7-1200 otrzymał nową wersję hardwaru i firmware 3.0. Oprócz szybszego przetwarzania instrukcji w sterowniku zwiększono pamięć RAM (maks. 100 kB), wprowadzono opcję podwójnego portu PROFINET, analogowe wyjście, funkcję bateryjki dla podtrzymania RAM, rozbudowano funkcje BCM oraz rozbudowano funkcjonalność kontroler IO (obsługa do 16 I-Devices) i mastera DP (obsługa do 32 Slave DP), rozbudowano ochronę dostępu do hardwaru i WWW w PLC. Rozszerzono zakres temperatury pracy standardowego sterownika na od -20 do +60°C.

FIRMWARE 4.X

Wersja 4.0 firmware, która wprowadzona została w kwietniu 2015 roku, to kolejna rewolucyjna zmiana dla S7-1200. Nowy hardware oferuje: większą pamięć RAM (maks. 150 kB), szybsze przetwarzanie programu (operacja bitowa 85 ns), obsługiwanie dzięki szybkim licznikom sygnałów do 1 MHz, download w RUN (do 12 bloków), możliwość wgrania firmwar’e online, nagrywanie do RAM sygnałów (analogowych i cyfrowych) dzięki funkcji Trace, możliwość symulacji w S7-PLCSIM V13 programu S7-1200 (od firmware 4.01) klienta MRP (Media Redundancy Protocol), obsługę AI-Energy Meter (analizator parametrów sieci) i moduł analizy drgań mechanicznych (CMS Conditioning Machine System).

Wprowadzono nowe instrukcje dla BMC (z obsługą PROFIdrive), dodatkowe funkcje dla zmiennych string, receptury procesowe i inne. Jednak najważniejszym wydarzeniem było wbudowanie do CPU S7-1200 funkcjonalności failsafe. Rozszerzono portfolio modułów wejść i wyjść o 16 wejść typu failsafe, 4 wyjścia failsafe i 2 wyjścia przekaźnikowe failsafe. Sterownik S7-1200 Failsafe stał się w pełni funkcjonalnym, zintegrowanym systemem sterowania i bezpieczeństwa (SIMATIC Safety Integrated). W tej jednak wersji moduły bezpieczeństwa (failsafe) mogły być zlokalizowane tylko w raku centralnym PLC (SM typu S7-1200).

Tym sposobem doszliśmy do obecnie oferowanej wersji sterownika S7-1200 (F). Jesienią 2016 roku wersja 4.2 firmware wyposażyła sterownik S7-1200 w najważniejszą funkcjonalność, tj. w obsługę PROFIsafe. Od tego momentu stał się on w pełni sterownikiem procesowym (a raczej maszynowym) i bezpieczeństwa.

Moduły failsafe mogą być instalowane w raku centralnym (typ S7-1200) lub w dowolnej oddalonej stacji wejść / wyjść podłączonej do PLC poprzez PROFIBUS DP i/lub PROFINET (ET200S/SP, ET200M/ MP, PRO, ISP). Sterownik S7-1200 Failsafe może aktywować funkcje bezpieczeństwa wbudowane w napędy (ST0, ST1... wszystkie) oraz współpracować z innymi popularnymi aparatami zabezpieczeń (kurtyny, skanery bezpieczeństwa z PROFIsafe, master bezpieczeństwa dla robotów po PN/ PROFIsafe). Jego funkcjonalność niewiele ustępuje wyższej rodzinie sterowników SIMATIC.

PROGRAMOWANIE

Oprócz zastąpienia poprzednika sterownik S7-1200 odegrał inną, moim zdaniem jeszcze ważniejszą rolę. Razem z nowym PLC na rynek zostało wprowadzone nowe narzędzie programistyczne STEP7 Basic. Był to prawdziwy przełom. Całkowicie zmieniona została idea programowania - jeden projekt zawierający w drzewie wszystkie jego podzespoły, drag & drop, przeciąganie zmiennych pomiędzy komponentami hardware’owymi.

W świecie automatyków przyzwyczajonych do klasycznego "Stepa" i "Micro Win" zawrzało. A tak naprawdę był to dopiero pierwszy software w pełni odzwierciedlający ideę TIA (Totally Integrated Automation), czyli w pełni zintegrowanej automatyki. Zawrzało i jak to zwykle... ucichło.

Wspomniana wcześniej sprzedaż S7-1200 zaświadczyła o jakości sprzętu i oprogramowania. W 2012 wiosną wprowadzono do sprzedaży TIA Portal V11. Po jego uruchomieniu okazało się, że jest to środowisko identyczne (pozornie) ze STEP7 Basic. Jednak ten, kto zaprogramował choć jeden sterownik S7-1200, nie miał problemów z obsługą pełnego TIA Portal Professional. Tym sposobem w momencie wejścia na rynek produktu bardzo duże grono specjalistów nie miało oporów, aby zastosować go do większych systemów automatyzacji z S7-300/400, a potem z S7-1500.

DLACZEGO WIĘC S7-1200 TO CIĄGLE STEROWNIK KLASY BASIC?

Wróćmy do głównego wątku. Rzeczywiście funkcjonalnością S7-1200 w niewielkim stopniu ustępuje swoim wyższym "braciom", np. S7-1500. Podstawowe różnice, które klasyfikują sterownik do małych i średnich aplikacji, to:

• wielkość Process Image (PI) CPU: 1 kB (dla S7-1500: 32 kB),
• mała pamięć RAM: maks. 150kB (dla S7-1500: min. 256 kB, maks. 6 MB),
• brak edytora STL, Graph,
• długi czas przetwarzania instrukcji, np. 85 ns dla instrukcji bitowej (S7-1518: 1 ns),
• ilość rozproszonych peryferii: 32 DP i 16 PN (S7-1500 DP: 48, PN: 128),
• brak zawansowanych servisów komunikacyjnych,
• brak trybu IRT, PROFIenergy, klient MRP, slave I-DEV.

PODSUMOWANIE

Wymieniłem tylko ważniejsze cechy, których ograniczenia widoczne są na pierwszy rzut oka (szczegółowe informacje zawarte są w katalogu - zapraszam do lektury). Czy jednak naprawdę są to aż tak duże ograniczenia? Moim zdaniem tak, ale tylko w przypadku naprawdę sporych aplikacji. Aplikacje małe i średnie (a może i większe) z powodzeniem można realizować na S7-1200. Sam rynek to już zweryfikował.

Sterownik S7-1200(F) jest najbardziej znanym sterownikiem w przemyśle maszynowym. Jego funkcje (ograniczone) i tak pozwalają na budowę bardzo skomplikowanych aplikacji. Tak naprawdę rozmiar pamięci RAM jest tu największym ograniczeniem. Aby nie zdradzić tajemnic handlowych, powiem tylko, że sprzedaż sterownika S7-1200 sięga kilku tysięcy (!) sztuk rocznie. To prawdziwy sukces rynkowy firmy SIEMENS. Zapraszam do wypróbowania jego możliwości.

Andrzej Cyganik
SIEMENS Sp. z o.o. biuro regionalne w Krakowie
www.siemens.com