S7-1200之我見

 


西門子這個自動化行業的巨人在SIMATIC產品的曆史長河里又一次投了一顆礫石激起了一片漣漪而這顆礫石的名字就叫作S7-1200,從產品命名上來看更像是S7-200的一個延伸或者升級,在這裡筆者想詳細的講解一下這款產品,在講解之前我覺得應該了解一下西門子PLC的家族史。

1、西門子plc的曆史

從西門子公司1872進入中國以來,中國自動化前進的之路一直有西門子自動化產品相伴,說到西門子的PLC大家都能說出那些耳熟能詳的型號S7-200/300/400,但是可能大家並不知道這些產品並非所有都是西門子的德國血統,S7-300/400採用的是STEP7編程而S7-200則採用STEP7Micro/win編程,曾經有很多人都嘆息過為什麼熟悉了S7-300產品之後再去學習S7-200產品仿佛換了一個公司產品而需要從頭學起反之亦然。這是為什麼呢?這就是因為S7-200產品是西門子利用收購的一家美國公司開發軟件和產品,為了能夠爭奪PLC的低端市場而整合上市的。相信大家也看出來S7-200的編程模式和SM特殊寄存器設置都能夠找到一些美日式PLC編程模式的痕跡,而西門子也一直尋找合適的時機開發屬於德國血統的低端PLC產品,就在2009年S7-1200這款產品應運而生。

2、S7-1200的市場定位

有控友說S7-1200是S7-200的一個簡單的升級,可以說這句話說得知其然而不知其所以然,因為它確實不是升級而是替代,為什麼這樣說呢!因為S7-1200的這個產品是西門子低端PLC產品的一記重拳。西門子已經停止除在中國的S7-200CN系列以外的S7-200生產線,S7-200CN以其低廉的價格還要爭奪第三發展中國家的自動化市場份額。而在歐美低端市場將全部被S7-1200產品覆蓋。在中國有很多廠商相繼推出兼容S7-200的模塊這也使得西門子在低端市場的份額佔去一部分,所以為了降低成本而保住市場還要延續200CN系列的輝煌,而西門子將會把最新的通訊和控制技術應用在S7-1200這款產品上同樣西門子也將會用S7-1200這款產品強力打造全球PLC中低端市場。

3、S7-1200的產品定位

S7-1200這款產品的定位還是相當明確的,瞄準的正是中低端小型PLC產品線,硬件結構由緊湊模塊化結構組成,系統IO點數、內存容量,均比S7-200多出30%,充分滿足市場的針對小型PLC的需求,現在很多離散行業和過程控制行業的小型單元和系統點數均是在離散點200以內、模擬點在36-48點之內,所以在這個時候S7-200將不能應對,客戶只能選購S7-300中型PLC以大馬拉小車形式來面對工程這也給客戶造成了一定成本上的浪費。而S7-1200這款產品容量上的設計是在充分積累客戶多年需求之上而得。

 

 f) 基於控制對象編程

剛才上文提到了S7-1200增加了DB數據塊和STRUCKT數據類型,正因為具有了這兩個必備的條件這才引出此系統的一個很重要的功能,這就是基於控制對象的編輯和編程,添加控制對象也只需要單擊一下鼠標。 添加新的對象(如一個軸或一個 PID 控制器)時,工程組態系統的“添加新對象”(Add new object)窗口中會顯示相關設置。根據對象的功能為對象命名。微調各種對象時,用戶可以使用功能描述,分配完對象的所有信息后,編輯器中會立即打開該對象。

g) 集成 HMI 工程組態

SIMATIC STEP 7 Basic 包括功能強大的HMI 軟件 SIMATIC WinCC Basic,用於對SIMATIC HMI 精簡系列面板進行高效的編程和組態。高效的工程組態包括,例如:通過智能拖放功能直接使用 HMI 項目中的控制器過程值。HMI 是整個項目的一部分,HMI 數據可始終保持一致性。HMI 和PLC 之間的連接可以集中定義。還可以創建多個模板並分配給其它畫面。完全集成的HMI 功能使組態 SIMATIC HMI 精簡系列面板變得十分方便且高效。

h) 通訊集成Profinet接口

在當前自動化推崇工業以太網通訊的趨勢中,西門子的全線產品已經開始“頂盔貫甲”全部 上了Profinet的接口,而唯獨低端產品S7200還是停留在以太網通訊S7協議的這個層面上,這是為什麼呢!因為西門子已經把具有Profinet接口的S7-1200引領上市了。S7-1200支持傳統的以太網S7通訊同樣也支持Profinet工業以太網總線通訊主要是用於SIMATIC HMI 精簡系列面板(用於可視化);其它控制器(用於 PLC 間的通訊);第三方設備(用於可選的高級集成)

i) 靈活的第三方通訊

與第三方方設備通訊一直都是PLC自動化廠商的軟肋,而S7-1200配備了CM模塊支持RS232/485以及自身以太網口通訊。針對串行通訊RS232/485採用使用功能塊配置幀通訊的方式來完成數據流的通訊,並且S7-1200支持SEND_PTP 和 RCV_PTP功能塊串行通訊的封裝這樣就意味着很容易封裝出來各種串行通訊協議。而針對以太網S7-1200提供了TCP和UDP的兩種通訊方式,並且提供了標準 T-Send/T-Receive 功能塊完善通訊的解決方案,例如完全可以利用這兩組指令封裝出來modbus-TCP協議庫提供給用戶。另外系統提供了豐富字符處理的指令庫(LEFT、RIGHT、DELETE、INSERT、REPLACE、VAL_STRG、STRG_VAL 和S_CONV)這就意味着增強了這款產品對通訊中ASCII字符處理的能力,可以和大量第三方進行自定義字符通訊(稱重、二次儀表、單片機等)。

5、 S7-1200的產品展望

上邊說了這麼多S7-1200的一些特點,但並不表示這款產品就沒有不足,“金無足赤人無完人”而且這款產品還是在成長過程當中,他在很多功能方面都不完善,例如:不支持Profinet CAB和IO組態;不支持PPI、MPI和profibus通訊;不支持配方功能等,但是這些功能對於西門子開發並不是問題這也僅僅西門子為了能及早上市,把某些通訊模塊和軟件功能相繼隨後推出和規劃在下一版本的軟件中,所以用戶現在可以因地制宜根據自己的項目範圍使用此款產品,隨着中國經濟的快速復甦和歐美經濟的衰退,現在正是出現大量中國設備出口的局面,而S7200CN系列沒有CE等認証是不能出口到歐美,而S7-1200正是良好的一款低端緊湊型PLC產品非常適合中小型開發項目和設備,並且如果需要與大量第三方設備通訊這款產品真是物盡其用,筆者在這裡覺得這款產品將會在未來3年的自動化市場處處開花。



4、S7-1200的產品新特性

a)緊湊模塊化結構

S7-1200產品延續了200緊湊式結構,CPU1214C的寬度僅有110mm,CPU1212C和CPU1211C的寬度也僅有90mm。通訊模塊和信號模塊的體積也十分小巧,使得這個緊湊的模塊化系統大大節省了空間,從而在安裝過程中為您提供了最高的效率和靈活性。另外S7-1200增加一個特殊結構的IO模塊叫做信號板,它是鑲嵌在CPU箱體上的分別為2DI/O和1AO這正是西門子設計精髓之道可以隨時定製所需要補充的IO模塊,中小型工程的問題突顯之處就是工程的不確定性,很有可能在工程實施過程當中出現DI/O和AO不夠用,而AI卻是能夠較為富裕信號通道。

 



b)強大的控制功能

系統集成了16路PID的控制迴路,並且PID都是能夠支持自適應的快速功能塊,並且提供了PID參數調試和觀測的控制畫面,可以讓用戶在並不熟悉PID參數如何調整的情況下把工藝參數控制到所需標準。

系統集成了多達6個高速計數器(3個100kHz,3個30kHz),用於精確監視增量編碼器、頻率計數或對過程事件進行高速計數。

系統集成了2個高速輸出,可用作高速脈衝輸出或脈寬調製輸出。當組態成PTO時,它們將提供最高頻率為100kHz的50%占空比高速脈衝輸出,以便對步進電機或伺服驅動器進行開環速度控制和定位控制。通過2個高速計數器對高速脈衝輸出進行內部反饋。當組態成PWM輸出時,將生成一個具有可變占空比的固定週期輸出來控制電機速度、閥位置或加熱元件的占空比。

系統支持對步進電機和伺服驅動器進行開環速度控制和位置控制。對該功能的組態十分簡單:通過一個軸工藝對象和通用的PLCopen運行功能塊即可實現。除了返回(home)和點動(jog)功能以外,還支持絕對、相對和速度運動。

c)經典的編程模式

S7-1200使用SIMATICSTEP7Basic工具編程,而這款的工具的使用風格基本與STEP7Professional一樣,提供LAD和FBD兩種編程語言並採用OB組織塊FB功能塊FC功能函數DB數據塊的編程形式(通過背景DB的支持可以實現功能塊參數化調用),這次西門子公司終於把全線產品的編程風格統一了。

 



d)複雜的數據結構

複雜的數據結構意味着什麼呢!其實就是數組、結構等這樣的多元素組成的數據單位,而市面上很少會有低端PLC的編程語言能夠支持複雜的數據結構,都是採用扁平式的數據類型(BOOL、INT、WORD、DWORD、REAL)。S7-1200這款產品繼承了300/400中高端PLC所具備的數據結構開始支持數組和結構等。

e)指令參數的多態性

在西門子的經典的編程指令當中都是採用數據類型一致分類,例如加/減/乘/除的指令根據不同的數據類型是不同的指令,而在對S7-1200編程時不分數據類型只是調用功能,讓功能塊放置在network中時纔會讓用戶選擇是哪種的數據類型,這就輕鬆實現了參數的多態性。