SIMATIC S5-115U

Pierwsze "prawdziwe" sterowania programowalne SIEMENS,a ze specjalnie do tego zakresu zastosowań dobranym rozwiązaniem sprzętowym (hardware) został zaoferowany w 1975 roku. Był to system sterowania SIMATIC S3.
W latach 1978/1979 został on zastąpiony przez SMATIC S5, w którym po raz pierwszy w większości zastosowane zostały mikroprocesory. Następnie system sterowania SIMATIC S5 został poddany modernizacji. Powstała seria U która, w stosunku do poprzednich aparatów o zwartej i mocnej konstrukcji wykazuje szereg zalet, jak np. moduły centralne z rozszerzonym zakresem funkcji, które oprócz procesora centralnego zawierają również pamięć programu oraz układ sprzęgający dla urządzeń programujących. Było to możliwe dzięki zastosowaniu typowych mikroprocesorów i innych układów scalonych o wielkiej skali integracji (np. pamięci), w wyniku, czego ulepszona została nie tylko konstrukcja mechaniczna, ale i zredukowany został w sposób istotny stosunek ceny do wydajności.
Sterownik S5-115 U należy do średniego zakresu wydajności urządzeń serii SIMATIC S5. Do dyspozycji są cztery moduły centralne o tych samych możliwościach funkcjonalnych, jednak o różnym czasie wykonywania programu.
Rok 2004/2005 to rozpoczęcie procesu zakończenia produkcji, po tym terminie jeszcze przez 10 lat będą dostepne w trybie obsługi sprzedaży części zamiennych.

Dlaczego więc postanowiłem opisać serię S5 ? Ponieważ w całej europie do dzisiaj jest bardzo dużo działających maszyn i urządzeń opartych na tym właśnie sterowniku.

• Oprogramowanie narzędziowe
• Płyta bazowa
• Procesor
• Wejścia / wyjścia
• Komunikacja

Proste zadania sterownicze realizuje się przy pomocy funkcji podstawowych programowania. Możliwość przedstawienia tych funkcji podstawowych jako listy funkcji, schematu funkcjonalnego lub schematu stykowego dają każdemu użytkownikowi możliwość wyboru odpowiadającego mu opisu funkcji sterowania. Uzyskana w ten sposób daleko idąca zgodność ze sposobem przedstawienia postanowionego zadania sterowniczego upraszcza nie tylko stosowania, ale i ułatwia szerokiemu kręgowi użytkowników tworzenie, wprowadzanie i poprawianie programów w języku STEP-5.

Przy pomocy języka programowania STEP-5 tworzone są różne algorytmy sterowania z wykorzystaniem sterowników SIMATIC S5.
Trzy sposoby programowania "przyjazne" dla użytkownika ułatwiają opis postawionego zadania i przyczyniają się w istotny sposób do łatwiejszego poznania i stosowania tego języka. Edycje programu w formie "schematu funkcjonalnego" (FUP) z symbolami wg. DIN 40700, jak również w formie "schematu stykowego" (KOP), opisują sterowanie w sposób obrazowy w oparciu o ewentualnie istniejący schemat funkcjonalny lub stykowy. Edycja w postaci "listy instrukcji" (AWL) wg. DIN 19239 jest najbardziej zbliżona do wewnętrznego odpowiednika programu sterowania tj. do języka maszynowego. Z tego też powodu forma ta sterowana jest w pierwszej kolejności przy prostych urządzeniach programujących.

Programy użytkownika podzielone są na bloki (strukturalne).
Blok to część programu ograniczona przez swoją funkcję, strukturę lub zakres stosowania. W obrębie języka STEP-5 rozróżnia się bloki zawierające instrukcje przetwarzania sygnałów (bloki organizacyjne, programowane, funkcjonalne i krokowe) oraz bloki, w których przechowuje się dane (bloki danych).
Bloki organizacyjne (OB) służą do zarządzania programem użytkownika w formie zestawienia przeznaczonych do przetworzenia bloków programowych. Istnieją bloki organizacyjne dla cyklicznego oraz dla sterowanego przerwaniami i czasem przetwarzania programu.
Stanowią one miejsce sprzężenia pomiędzy systemem operacyjnym i programem użytkownika.

W blokach programowych (PB) znajduje się program użytkownika podzielony wg. grup technologicznych, np. układów sterowania indywidualnego.
W tych blokach znajduje się zwykle największa część programu użytkownika. Funkcje sterownicze dają się przedstawiać w sposób graficzny.

Bloki funkcjonalne (FB) służą do realizacji często powtarzających się lub złożonych funkcji. Bloki funkcjonalne dostarczane są w formie kompletnej (typowe bloki funkcjonalne) lub też programowane są przez użytkownika. Do programowania wewnętrznej struktury bloku funkcjonalnego oprócz operatorów podstawowych do dyspozycji są operatory dodatkowe ("operatory uzupełniające" i "operatory systemowe"). Bloki funkcjonalne są parametryzowane, tzn. realizacja określonej funkcji bloku może przebiegać z różnymi argumentami (parametrami bloku).

Bloki krokowe (SB) stosowane są w łańcuchach kroków, na jeden łańcuch wykorzystuje się jeden blok krokowy. Są one wywołane z bloku funkcjonalnego "sterowanie sekwencyjne", który zarządza organizacja łańcucha kroków.

W blokach danych (DB) znajdują się te dane, które wykorzystuje program użytkownika. (wartości rzeczywiste, wartości graniczne, teksty, stany logiczne, parametry procesów itd.)

Struktura programu - Program użytkownika to zbiór wszystkich dotyczących przetwarzania sygnałów zaprogramowanych przez użytkownika , na sterowane urządzenie (proces) zgodnie z zadaniem sterowniczym. Program użytkownika podzielony jest na poszczególne odcinki. Podział jest dowolny i ustalony przez użytkownika. Język programowania STEP-5 wspiera podział programu w ten sposób, że stawia on do dyspozycji potrzebne do tego operacje. Poszczególne odcinki powinny stanowić zamknięte w sobie części programu, które każdorazowo obejmują jakiś zakres technologiczny lub funkcjonalny. Te części programu nazywane są "blokami".

---

Jest to element na którym montowane są wszystkie moduły tworzące cały zestaw.
Na jednej płycie można umieścić do 8-miu modułów z tym że dwa pierwsze, muszą być zasilaczem i procesorem.
System możemy rozbudować maksymalnie do 4 płyt bazowych a połączenie pomiędzy nimi zapewniamy wstawiając na końcu każdej płyty moduł interfejsu IM305.

---

Jednostka centralna stanowi system wielo procesorowy, składająca się z jednego typowego mikroprocesora oraz w zależności od bloku centralnego - z jednego lub wielu specjalnych procesów językowych w technice sieci logicznych.
Procesory te przetwarzają każdorazowo określony zakres instrukcji w bardzo krótkim czasie. Instrukcje nie przetwarzane przez procesory językowe interpretuje procesor typowy, który obsługuje oprócz tego system operacyjny oraz układ sprzęgający dla urządzeń programujących. Sposób ten, określony również jako współpraca z kompresorem, umożliwia dzięki wystarczającej ilości wzajemnie dopasowanych procesorów językowych coraz szybszą realizacje programu sterowania a więc i osiągnięcie krótszych czasów reakcji.
Procesory centralne sterownika S5-115U są przystosowane do współpracy z językiem STEP-5.

Jak już wspomniano na wstępie ją cztery typy procesorów różniące się między sobą możliwościami:

---

Do naszej dyspozycji mamy moduły dyskretne we/wy takie jak:
16 lub 32 wejścia 24VDC;  16 wyjść 24VDC/2A;  16 wyjść 220VAC;  32 wyjścia 24VDC/0,5A; moduły mieszane 16we/16wy 24VDC;
8 wejść analogowych 0-10V lub 0/4-20mA;  8 wejść pomiaru temperatury z czujników PT100 lub termopar typu J,K
Istnieją również moduły wyjść analogowych prądowych lub napięciowych, ale ciekawą cechą tego systemu ze względu na prosty interfejs sprzętowy jest możliwość zbudowania własnego modułu specjalizowanego pod warunkiem napisania do jego obsługi bloku funkcyjnego (FB).

przykładowy zestaw sterownika S115U

---

Do komunikacji z użytkownikiem można posłużyć się terminalem OP396 który posiada następujące opcje:
- wyprowadzanie i wprowadzanie danych z procesu (przeliczanie na zaprojektowane wartości) z textem towarzyszącym
- sterowanie znacznikami
- przyjmowanie komunikatów o defektach i wyprowadzanie ich z datą i godziną
- wysterowanie drukarki

Do prostego przedstawiania informacji może posłużyć wyświetlacz tekstu 336:
- wyświetlanie tekstu z meldunkami
- wystawianie aktualnych zmiennych do tekstów z meldunkami

Do komunikacji na zewnątrz niezbędny będzie procesor komunikacyjny CP525 lub CP526 posiadający możliwość podłączenia monitora i klawiatury.
Komunikacja pomiędzy procesorami odbywa się za pomocą "adresowania kaflowego", tzn. adresując procesory komunikacyjne użytkownik wykorzystuje funkcje manipulacyjne zintegrowane z systemem operacyjnym.