Egy kisebb gép automatizálásához sok esetben elegendő egy SIMATIC S7-1200. Egy több gépegységből, nagyszámú hálózati eszközből, összetett mozgásvezérlésből és felsőbb szintű adatkapcsolatokból álló rendszerhez viszont jellemzően az S7-1500 a jobb kiindulási alap.
A határt azonban nem lehet kizárólag az I/O-pontok száma alapján meghúzni. Egy kevés fizikai jellel működő berendezés is igényelhet nagy kommunikációs teljesítményt, gyors reakcióidőt vagy összetett adatfeldolgozást. Máskor egy viszonylag sok digitális jelet kezelő, de egyszerű működésű gépet gazdaságosan meg lehet valósítani S7-1200-zal.
Nézzük meg, milyen szempontok alapján érdemes döntened, és milyen hibák vezetnek leggyakrabban alul- vagy túlméretezett PLC-rendszerhez.
A SIMATIC S7-1200 alapvetően kompakt automatizálási feladatokra kialakított, integrált I/O-val és kommunikációs lehetőségekkel rendelkező, modulárisan bővíthető PLC-család. Tipikus alkalmazási területei az önálló gépek, kisebb technológiai egységek és kompakt gépcellák.
A SIMATIC S7-1500 nagyobb teljesítményű és szélesebb tartományban skálázható vezérlőplatform. Különböző teljesítményosztályú CPU-k, jelmodulok, technológiai és kommunikációs modulok érhetők el hozzá, ezért összetett gépekhez, nagyobb gyártócellákhoz és gyorsabb folyamatokhoz is jól illeszthető.
Fontos, hogy az S7-1200 nem egyszerűen az S7-1500 kisebb változata. A két rendszer részben átfedi egymást, de eltérő projektméretekhez és rendszerarchitektúrákhoz optimalizálták őket.
Új beruházásnál azt is tisztázni kell, hogy hagyományos S7-1200 vagy az újabb S7-1200 G2 generáció kerül-e szóba. A CPU-generációt, a firmware-t, a szükséges TIA Portal verziót és a modulkompatibilitást már a tervezés elején pontosan meg kell határozni.
Gyakori megközelítés, hogy a tervező összeszámolja a digitális és analóg jeleket, majd kiválasztja azt a legkisebb CPU-t, amelyhez ennyi I/O csatlakoztatható.
Ez azonban csak a méretezés egyik része. A PLC terhelését legalább ugyanennyire meghatározza:
Előfordulhat például, hogy egy gépen csak negyven fizikai I/O található, de több szervohajtást kell összehangolni, receptadatokat kell kezelni, és folyamatos kapcsolat szükséges egy gyártásirányítási rendszerrel. Ilyenkor nem az I/O-szám lesz a döntő szempont.
Az S7-1200 általában jó választás, ha a vezérlési feladat elsősorban sorrendi logikából áll:
Ilyen lehet egy kisebb szalagrendszer, önálló adagoló, emelőberendezés, szivattyúvezérlés vagy kompakt szerelőállomás.
Az S7-1500 felé érdemes lépned, ha:
A teljesítményigényt nem érdemes kizárólag a program méretéből megbecsülni. Egy rövid, de minden ciklusban végrehajtott számítás vagy adatmozgatás nagyobb terhelést okozhat, mint sok egyszerű logikai hálózat.
Már a tervezési szakaszban érdemes rögzíteni:
Meglévő, hasonló gépnél érdemes az online diagnosztikából és trace mérésekből kiindulni. Új berendezésnél pedig ne csak a normál működést, hanem a várható legnagyobb terhelést is vedd figyelembe.
Az S7-1200 CPU-k egyik előnye az integrált I/O. Egy kisebb gépnél kevés külön modulból felépíthető a teljes központi állomás.
Ez különösen előnyös, ha:
A kompakt kialakítás azonban nem jelenti azt, hogy ne kellene tartalékkal számolni. Érdemes külön tartalékot hagyni digitális és analóg csatornákra, modulfoglalatra, kommunikációs kapcsolatokra és kapcsolószekrény-helyre.
Az S7-1500 moduláris rendszere nagyobb és összetettebb konfigurációkhoz előnyös. Akkor válik különösen indokolttá, amikor a projektben:
Egy hosszú gyártósornál nem feltétlenül célszerű minden jelet a központi kapcsolószekrénybe visszakábelezni. Profinet hálózaton kapcsolódó decentralizált I/O-állomásokkal csökkenthető a kábelezés, és jobban elkülöníthetők a gépegységek.
Ilyenkor nemcsak azt kell vizsgálnod, hogy hány modul fér a CPU mellé, hanem azt is, hogy:
Egy mai PLC ritkán csak a fizikai bemeneteket és kimeneteket kezeli. Kapcsolódhat HMI-hez, hajtásokhoz, vonalkódolvasóhoz, mérleghez, robothoz, SCADA-rendszerhez, adatgyűjtőhöz vagy másik PLC-hez.
Az S7-1200 és az S7-1500 családban is elérhető Profinet-kommunikáció, de az interfészek, kapcsolatok és támogatott funkciók a konkrét CPU-tól és firmware-verziótól függenek.
Tipikus konfiguráció lehet:
Egy ilyen rendszer megfelelően kiválasztott S7-1200 CPU-val általában jól kezelhető.
S7-1500 indokolt lehet, ha a vezérlő:
A kommunikációs terhelést nemcsak az eszközök száma határozza meg. A lekérdezési gyakoriság, az adatcsomagok mérete, az újracsatlakozási logika és a diagnosztikai forgalom is számít.
Egyszerű pozicionálás vagy fordulatszám-vezérlés önmagában még nem teszi kötelezővé az S7-1500 használatát. Az S7-1200 család is alkalmas több alapvető mozgásvezérlési feladatra, de a pontos lehetőségeket mindig a kiválasztott CPU alapján kell ellenőrizni.
S7-1500-at, illetve összetettebb feladatnál S7-1500T technológiai CPU-t érdemes vizsgálni, ha:
Itt nem pusztán a tengelyek száma a döntő. Egyetlen tengely is lehet összetett, ha gyors regiszterjel-korrekciót, pontos szinkronizációt vagy speciális mozgásprofilt igényel.
Mindkét PLC-család a TIA Portal környezetében konfigurálható, programozható és diagnosztizálható. A beépített online diagnosztika, watch table és trace funkció jelentősen gyorsíthatja a beüzemelést és a hibakeresést.
A különbség főként a rendszer méretével válik láthatóvá.
Egy kisebb S7-1200-as gépnél általában:
Egy nagyobb S7-1500-as rendszerben gyakran:
Ha egy óra állásidő jelentős termelési veszteséget okoz, akkor nemcsak a PLC vételárát kell vizsgálnod. Azt is számold ki, hogy egy modul-, kommunikációs vagy hálózati hiba mennyi idő alatt azonosítható.
Mind az S7-1200, mind az S7-1500 családban elérhetők fail-safe vezérlők.
Egy kisebb, önálló gép standard és biztonsági feladataihoz az S7-1200 F-CPU gazdaságos megoldás lehet.
S7-1500 F-CPU felé érdemes lépni, ha:
A funkcionális biztonsági tervezésnél természetesen nem önmagában a PLC-családot kell vizsgálni. A teljes biztonsági funkciót a szenzortól a beavatkozóig, megfelelő kockázatértékelés alapján kell kialakítani.
Amennyiben egyetlen CPU meghibásodása nem állíthatja le a technológiát, az S7-1500 redundáns változatai jöhetnek szóba.
Ez nem tipikus kompakt gépautomatizálási feladat. Inkább folyamatos üzemű technológiáknál vagy olyan rendszereknél indokolt, ahol a leállás költsége és következménye jelentős.
Ilyenkor a rendelkezésre állást nemcsak a CPU oldaláról kell megvizsgálni. A hálózat, az I/O-rendszer, a tápellátás és a kezelői rendszer is lehet egyetlen hibapont.
A hardverár mellett a szükséges engineering szoftvert is számításba kell venni.
Az S7-1200 programozásához elegendő lehet a STEP 7 Basic. Az S7-1500 konfigurálásához és programozásához STEP 7 Professional szükséges.
Ez kisebb gépgyártóknál különösen fontos. Az S7-1500-ra történő átállás nemcsak CPU- és modulbeszerzést jelenthet, hanem:
A kiválasztáskor ellenőrizd:
Gyors döntési táblázat
| Kiválasztási szempont | S7-1200 felé mutat | S7-1500 felé mutat |
|---|---|---|
| Gép mérete | Önálló, kompakt gép | Több gépegység vagy nagyobb technológia |
| Vezérlési feladat | Egyszerű vagy közepesen összetett | Nagy, sok funkcióból álló rendszer |
| Ciklusidő | Normál gépészeti folyamatok | Gyors vagy szigorúan meghatározott reakcióidő |
| I/O-rendszer | Kevés központi vagy néhány távoli I/O | Sok decentralizált állomás és speciális modul |
| Kommunikáció | Kevés, jól meghatározott partner | Sok PLC, HMI, hajtás, SCADA- vagy IT-kapcsolat |
| Motion control | Egyszerű pozicionálás | Több összehangolt tengely vagy kinematika |
| Safety | Kisebb önálló gép | Nagyobb, összetett safety rendszer |
| Rendelkezésre állás | Normál gépüzem | Redundáns vezérlőarchitektúra |
| Bővítés | Korlátozott, előre ismert igény | Jelentős vagy bizonytalan bővülés |
| Engineering | STEP 7 Basic is elegendő lehet | STEP 7 Professional szükséges |
A táblázat iránymutatás. A végleges választás előtt mindig ellenőrizd a konkrét CPU műszaki adatait és konfigurációs korlátait.
A rendszer tartalmaz:
Ehhez jellemzően elegendő egy megfelelően kiválasztott S7-1200. A méretezésnél azonban maradjon tartalék további érzékelők, egy későbbi frekvenciaváltó és új HMI-funkciók számára.
A rendszerben található:
Egy kisebb változat még megoldható S7-1200-zal. Ha azonban sok recept, részletes naplózás, több kommunikációs partner és későbbi technológiai bővítés várható, az S7-1500 biztonságosabb választás lehet.
A gépben:
Ilyen feladathoz jellemzően S7-1500, összetettebb mozgásvezérlésnél pedig S7-1500T technológiai CPU vizsgálandó.
Ha a technológia leállása jelentős veszteséget okoz, és vezérlőhiba esetén is folytatni kell az üzemet, redundáns S7-1500 architektúra lehet indokolt.
Ebben az esetben a PLC kiválasztása már a teljes rendelkezésre állási koncepció része.
Ne csak I/O-listát írj. Rögzítsd:
Határozd meg:
Vedd figyelembe:
A CPU terhelése gyakran hiba vagy újraindulás közben a legnagyobb. Ilyenkor egyszerre indulhat:
A méretezést ezért ne csak a stabil automata üzem alapján végezd.
A hardverkonfiguráció összeállításához érdemes a Siemens TIA Selection Toolt használni. A kiválasztott CPU kézikönyvében és műszaki adatlapján külön ellenőrizd:
Egy kisebb CPU olcsóbb lehet, de ha később CPU-csere, új licenc, hardverátalakítás vagy hosszabb beüzemelés szükséges, az eredeti megtakarítás gyorsan eltűnik.
A teljes költséghez tartozik:
A „még éppen elég” CPU gyakran csak a projekt indulásakor elég. Később érkezik még egy mérőeszköz, új receptfunkció, plusz HMI vagy termelési adatkapcsolat.
Külön tervezz tartalékot:
Az S7-1500 nem tesz automatikusan jobbá egy egyszerű gépet. Ha a feladatot egy S7-1200 megfelelő tartalékkal ellátja, akkor a nagyobb CPU csak növelheti a hardver- és licencköltséget.
A túlméretezés akkor lehet indokolt, ha vállalati standardizálás, alkatrész-egységesítés vagy biztosan tervezett bővítés áll mögötte.
A beszerzési kiírásban ne csak annyi szerepeljen, hogy „Siemens S7-1200 PLC”.
Érdemes megadni:
© 2024 Prognex Automation Kft.
