تجهیزات اتوماسیون و کنترل کننده های منطقی شرکت زیمنس با نام تجاری SIMATIC معرفی می شوند. بیش از 60 سال از ثبت علامت تجاری SIMATIC زیمنس در آلمان می گذرد. در طی این سالها به روز رسانی های محصولات منحصر به فرد سیماتیک زیمنس آن را به یک غول پیشرو در صنعت اتوماسیون تبدیل کرده است.
اساس طراحی کنترل کننده های منطقی به تکنولوژی های ساخت مدارات مجتمع وابسته است. پی ال سی های S7 – 300 از محصولات نسبتا قدیمی زیمنس است که هنوز هم کاربردهای گسترده ای در سطح جهان دارد. از سوی دیگر سری 1200 از جمله محصولات نسبتا جدید زیمنس در حوزه PLC ها است. در این مقاله به مقایسه S7 – 300 و 1200 زیمنس خواهیم پرداخت. با من همراه باشید.
تاریخچه سیماتیک زیمنس
همه چیز از یک تحقیق ساده شروع شد. در ابتدا قرار بود گروهی از مهندسان بر روی کاربرد و قابلیت های ترانزیستور برای استفاده در منبع تغذیه تحقیق کنند. اما نتایج این تحقیقات مانند یک انقلاب صنعتی، همه چیز را دگرگون کرد. سال 1959، زیمنس با افتخار از اولین نسل سیستم کنترل ماژولار با نام SIMATIC G رونمایی کرد. این فن آوری جدید سرعتی به مراتب بیشتر از مدارات فرمان رله ای و در عین حال به فضای کمتری نیاز داشت. با معرفی این تکنولوژی جدید پایه و اساس یکی از موفق ترین سیستم های اتوماسیون صنعتی جهان گذاشته شد.
تحولات ایجاد شده در ساخت ICها، تغییر شگرفی در قدرت پردازش و کوچک کردن ابعاد کنترل کننده های منطقی ایجاد کرد. شرکت زیمنس متناسب با پیشرفت تکنولوژی آپدیت های جدیدی از محصولات خود را ارایه نمود.
در سال 1994 پی ال سی های SIMATIC S7 در سه کلاس عملکردی S7-200، S7-300 و S7-400 وارد بازار شدند. طبق آنچه در اسناد زیمنس اشاره شده، طراحی سری S7-200 به گونه ای است که این سری را مناسب استفاده در پروژه های کوچک و متوسط کرده است. سری S7-300 در سطح بالاتری از طراحی و قدرت عملیاتی این خانواده قرار می گیرد. در سال 2013 شرکت زیمنس نسخه جدید PLCهای سری S7-200 را به نام تجاری s7-1200 معرفی نمود. با توجه به نزدیکی پردازنده های خانواده 300 و 1200 در برخی از کاربردها، مقایسه S7 – 300 و 1200 زیمنس می تواند راهگشا باشد.
معرفی PLC 1200
PLC 1200 یک کنترل کننده منطقی ماژولار با قدرت پردازش بالاست. این PLC مناسب کاربرد های کوچک و متوسط است. این کنترل کننده صنعتی ماژول های پردازنده متفاوتی دارد. ماژول پردازنده با توجه به پارامترهایی مانند سرعت پردازش، حافظه مورد نیاز و اهمیت ایمنی متناسب با پروژه انتخاب می شود.
ماژول های ورودی و خروجی متناسب با نوع سیگنال و تعداد ترمینال در سری های مختلفی دسته بندی می شوند. همچنین به منظور ارتباط با سایر بخش های اتوماسیون، پی ال سی ها از پروتکل های ارتباطی متنوعی پشتیبانی می کنند. انتخاب پروتکل ارتباطی و راه های انتقال داده با توجه به نیاز پروژه و با نگاه به بحث توسعه پروژه انتخاب می شود. پی ال سی 1200 از پروتکل های مختلفی پشتیبانی می کند که در مقاله “پروتکل های ارتباطی 1200 زیمنس” مورد بررسی قرار داده ایم.
معرفی PLC S7 300
PLC S7 300 یکی دیگر از محصولات سیماتیک زیمنس است. به صورت کلی این کنترل کننده منطقی از نظر قدرت و سرعت پردازش در سطح بالاتری نسبت به PLC 1200 قرار می گیرد.
ماژولار بودن Simatic S7-300 آن را به یک کنترل کننده منطقی با امکان انجام طیف گسترده ای از برنامه ها تبدیل کرده است. S7 300 نیز مانند 1200 از ماژول های متنوعی تشکیل شده است. انتخاب ماژول با توجه به نیاز های پروژه سبب افزایش انعطاف پذیری این خانواده پی ال سی شده است. به صورت کلی یک پی ال سی S7 – 300 را می توان متشکل از ماژول های زیر دانست:
- منبع تغذیه (PS)
- ماژول پردازنده (CPU)
- ماژول های سیگنال (SM)
- ماژول های عملکردی (FM)
- پردازنده های ارتباطی (CP)
- ماژول واسط (IM)
پردازنده های S7 300 را می توان از طریق کابل PROFIBUS به هم و یا دیگر PLC های SIMATIC S7 متصل کرد. لازم به ذکر است برای برنامه ریزی سری 300 به کابل PG نیاز است.
مقایسه S7-300 و 1200 از منظر پردازنده
پردازنده را می توان مهمترین بخش پی ال سی دانست. در واقع این واحد مغز متفکر اتوماسیون صنعتی است. عموما خانواده های پی ال سی زیمنس انواع مختلفی از پردازنده ها را عرضه می کنند. برای مقایسه دو خانواده پی ال سی، مقایسه پردازنده ها از اهمیت بالایی برخوردار است.
بررسی پردازنده PLC 1200
سری S7-1200 زیمنس ماژول های مختلف پردازنده (CPU) را با قدرت پردازش و سرعت متفاوت ارائه می دهد. علاوه بر این که هر CPU با تعداد ورودی و خروجی (آنالوگ و دیجیتال) متفاوتی طراحی شده است، امکان استفاده از ماژول ورودی و خروجی هم وجود دارد. به صورت کلی 1200 به صورت ماژولار طراحی شده است. طراحی ماژولار امکان انتخاب با توجه به نیاز های طراح را فراهم می آورد. این امکان ضمن ایجاد شرایط توسعه برنامه های آینده پروژه از صرف هزینه های اضافی جلوگیری می کند.
هر یک از سری های پردازنده 1200 در انواع مختلف ورودی و خروجی و تغذیه به بازار عرضه می شوند. (خروجی/ورودی/تغذیه) DC/DC/DC، DC/DC/relay و AC/DC/relay می تواند آنالوگ یا دیجیتال و مستقیم یا متناوب باشد. در سیستم های بزرگ تعداد ورودی ها، خروجی ها و فرآیندها زیاد است. ماژول های توسعه گزینه مناسبی برای حل مشکل محدودیت های ماژول پردازنده در این شرایط هستند. ماژول های توسعه ورودی و خروجی و ماژول های ارتباطی از این دست هستند. توجه به نوع و قابلیت های پردازنده در مقایسه S7 – 300 و 1200 زیمنس از از اهمیت بالایی برخوردار است.
به طور کلی ماژول های سری 1200 در 5 سری تولید می شوند که عبارت است از:
- 1212C
- 1213C
- 1214C
- 1215C
- 1217C
این ماژول ها در دو طبقه بندی استاندارد و ایمن در برابر خطا قرار می گیرند. CPU های ایمن با عنوان FAIL SAFE شناخته می شوند. این سری پردازنده ها در صورت بروز خطا در سیستم امکان بازگشت به شرایط ایمن را فراهم می آورند.
در مقاله “آشنایی با انواع PLC S7 – 1200” جزئیات بیشتری در مورد این پردازنده را بررسی کرده ایم.
بررسی پردازنده PLC S7-300
در مقایسه S7-300 و 1200 زیمنس، سری 300 قدرت پردازش بالاتر، گزینه های ارتباطی پیشرفته تر و ماژول های ورودی و خروجی متنوع تری را دراختیار ما قرار میدهد. اما در بحث طراحی پردازنده می توان گفت دیدگاه طراحی در S7 – 300 تخصصی تر بوده است.
پردانده‌های PLC S7-300 در چهار گروه زیر عرضه می شوند:
- استاندارد
- ایمن (fail safe)
- کامپکت
- تکنولوژی
CPU های استانداردبه لطف طراحی ماژولار قابلیت گسترش دارند. نسخه‌های مختلفی از جمله CPU 312C، CPU 313C، CPU 314C، CPU 315-2DP، CPU 317-2DP و CPU 319-3PN/DP در گروه پردازنده های استاندارد سری 300 قرار دارند. طراحی ساده و کاربر پسند، اجرای ساده ساختار ها و انعطاف پذیری بالا برخی از ویژگی های این سری پردازنده است.
سی پی یوهای Simatic S7-300 Fail-Safe نسخه‌هایی هستند که ایمنی سیستم در اولویت طراحی آنها قرار داشته است. در سی پی یو های Fail Safe امکان ارتباط با پردازنده های استاندارد نیز در نظر گرفته شده است. این سری از پردازنده ها متناسب با الزامات ایمنی پیشرفته توسعه یافته اند. امکان اتصال ورودی/خروجی توزیع شده ET 200S و ET 200M نیز در این پردازنده ها فراهم آمده است. در مقایسه S7-300 و 1200 زیمنس توجه به پردازنده های ایمن نیز حائز اهمیت است. سری Fail Safe خانواده 300 امکان ارتباط از طریق PROFIBUS DP با نمایه PROFIsafe را فراهم آورده است.
پردازنده های کامپکت یکی دیگر از انواع ماژول پردازنده S7 300 است. در مواردی که با محدودیت فضا مواجه هستیم به سراغ نسخه های کامپکت می رویم. در مقام مقایسه S7-300 و 1200 زیمنس، سری کامپکت S7-300 قدرت پردازش و قدرت عملیاتی بالاتری را در اختیار ما قرار می دهد.
سری پردازنده های تکنولوژیک، CPU های تخصصی هستند که در کاربرد های ویژه ای مورد استفاده قرار می گیرند. یک تفاوت برجسته PLC 1200 و S7-300 در عرضه سری های پردازنده تکنولوژیک S7 300 است. به طور مثال این پردازنده ها در کنترل حرکات پیچیده رباتیک مورد استفاده قرار می گیرند.
مقایسه PLC 1200 و S7-300 از نظر کاربرد
یکی از مهمترین دلایل عرضه سری های مختلف کنترل کننده صنعتی، تنوع کاربرد آن ها است. اگرچه پی ال سی ها در کاربردهای مختلف با هدف مدیریت سیستم مورد استفاده قرار می گیرند، با این وجود تفاوت در الزامات و نیازهای پروژه های مختلف، تفاوت گسترده پی ال سی ها را سبب شده است. در این بخش به مقایسه S7 – 300 و 1200 زیمنس از منظر کاربرد هر کدام می پردازیم.
کاربردهای PLC 1200 زیمنس
پی ال سی 1200زیمنس در صنایع مختلف از جمله تولید، اتوماسیون فرآیند، انرژی و حمل و نقل کاربرد دارد. کنترل و نظارت بر وظایف پیچیده اتوماسیون مانند کنترل ماشین، خط تولید، فرآیند و جمع آوری داده ها از جمله وظایفی است که این کنترل کننده به خوبی از پس انجام آن ها بر می آید. از جمله مهترین کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- در صنعت تولید، 1200 وظایف پیچیده اتوماسیون را به خوبی کنترل می کند. کنترل ماشین، کنترل خط تولید و کنترل فرآیند از جمله وظایف پیچیده صنعت تولید است که PLC 1200 زیمنس به راحتی از عهده آن بر می آید.
- نظارت و کنترل دقیق متغیر ها در صنایعی مانند فرآوری شیمیایی، داروسازی، غذا و نوشیدنی و تصفیه آب و … ضروری است. در این کاربردها کنترل دقیق متغیرهایی مانند دما، فشار، سرعت جریان و سطح به صورت همزمان را می توان به کنترل کننده های سری 1200 سپرد.
- در بخش انرژی شامل نیروگاه های تولید برق، سیستم های انرژی تجدیدپذیر و شبکه های توزیع نیز این کنترل کننده مورد استفاده قرار می گیرد.
- یکی دیگر از موارد کاربرد PLC 1200 زیمنس در جابجایی مواد و لجستیک مانند تسمه نقاله، سیستم های ذخیره سازی و بازیابی خودکار (ASRS) و تجهیزات جابجایی مواد است.
- تصفیه خانه های آب، ایستگاه های پمپاژ و شبکه های توزیع آب نیز از این کنترل کننده بهره می برند.
به صورت کلی 1200 زیمنس یک پیشنهاد ویژه برای انجام پروژه های کوچک اما دقیق اتوماسیون صنعتی است.
کاربرد های S7-300 زیمنس
در مقایسه S7-300 و 1200 زیمنس از منظر کاربرد، می توان وجوه مشترک زیادی پیدا کرد. این کنترل کننده قابلیت پردازش مقادیر دریافت شده از انواع ورودی مانند لیمیت سوییچ و متغیرهای آنالوگ مانند مقادیر سنسورهای گرما، فشار و موقعیت در یک سیستم موقعیت یاب را دارد.
برهمین اساس PLC S7 300قابلیت فعال نمودن دستگاه هایی مانند انواع موتورهای الکتریکی، رله های مغناطیسی و سیم پیچی ها و سیلندرهای نیوماتیکی یا هیدرولیکی را دارد. همچنین می تواند خروجی‌های آنالوگ را فعال کند.
پردازنده S7 300 دارای ارتباطات خاصی با سایر قسمت های داخلی و خارجی خود است و اغلب در صنایع سطح بالاتر و فرآیندهای پیچیده تر که به قدرت و سرعت پردازش بیشتری نیاز دارند مورد استفاده قرار می گیرد. کنترل ماشین آلات خاص، صنایع و ماشین آلات بسته بندی خاص و مجتمع های هوشمند برخی از موارد کاربرد S7-300 است.
مقایسه S7-300 و 1200 زیمنس از نظر برنامه نویسی
در مقایسه S7-300 و 1200 زیمنس، بررسی محیط برنامه نویسی نیز به عنوان یکی از تفاوت های اساسی حائز اهمیت است. همانطور که گفته شده PLC 1200 مناسب کاربرد های کوچک و متوسط است. بنابر این از سهم بازار بیشتری برخوردار است . در نتیجه تعداد کاربران و برنامه نویسان بیشتری هم از امکانات آن بهره می برند و با آن پروژه های خود را پیش می برند.
به همین دلیل شرکت زیمنس یک محیط برنامه نویسی با امکانات ویژه جهت تسهیل برنامه نویسی برای PLC ها ارائه کرده است. نرم افزار TIA Portal (Totally Integrated Automation) یک محیط همه منظوره و گرافیکی است که امکان پیکر بندی، تنظیم پارامتر های ارتباطی و برنامه نویسی را فراهم آورده است.
توابع و کتابخانه های موجود در این پرتال به کاربران کمک می کند وظایف معمول اتوماسیون مانند کنترل حرکت، ثبت داده ها و صدور فرمان ها را با کمترین خطا و بالاترین سرعت انجام دهند. در مقاله “آشنایی با تیا پرتال” می توانید اطلاعات بیشتری در مورد این نرم افزار جامع بدست بیاورید. برنامه نویسی 1200 به کمک این نرم افزار انجام می شود.
برنامه نویسی PLC های سری S7 300 با نرم افزار Simatic Manager که با نام اختصاری Step7 نیز شناخته می شود انجام می شود. این نرم افزار به منظور پیکربندی و برنامه نویسی PLC S7 300 و سری 400 مورد استفاده قرار می گیرد.
بخش گسترده ای از کنترل کننده های منطقی در صنایع با این نرم افزار برنامه نویسی می شوند.
باید توجه داشت زبان های برنامه نویسی PLC به صورت استاندارد و مشترک در هر دو محیط برنامه نویسی به کار می رود.
در مقاله “آشنایی با زبان های برنامه نویسی plc زیمنس” به تشریح انواع زبان های استاندارد مورد استفاده برای برنامه نویسی پی ال سی ها پرداخته ایم.