PLCهای سری S7-1500

کنترلرهای سری S7-1500‌، به‌صورت رسمی در سال ۲۰۱۳ و به‌عنوان جایگزین PLC های سری S7-300 به بازار معرفی گردیدند. به گفته شرکت زیمنس PLC های سری S7-300، حداقل تا سال ۲۰۲۰ میلادی جزء کنترلر های پیشرفته‌ این شرکت زیمنس قرار خواهند داشت اما پس‌ازآن، تولید صرفاً با هدف تأمین قطعات یدکی و پشتیبانی از سیستم‌های نصب‌شده به مدت ۱۰ سال ادامه خواهد یافت. PLC های سری S7-1500، در مقایسه با PLC های سری S7-300 از مزایای بی‌شماری برخوردار می‌باشند که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• طراحی شکیل‌تر و امکان مونتاژ و سیم‌کشی آسان‌تر ماژول‌ها روی ریل.

شکل ظاهری و ابعاد ماژول‌های PLCهای سری S7-1500 به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که پیاده‌سازی سیستم کنترل در فضایی محدود با دسترسی سریع و آسان به هر یک از ماژول‌ها امکان‌پذیر گردد. امکان نصب سایر المان‌های کنترلی همچون کلیدهای حرارتی، کنتاکتور ها، رله‌ها و… روی لبه پایینی ریل این سری از PLCها وجود دارد و این قابلیت برای کاربردهای کنترلی کوچک، پیاده‌سازی سیستم کنترل را در ابعادی کوچک‌تر و با حجم سیم‌کشی پایین‌تر امکان‌پذیر می‌سازد. چگونگی امکان نصب المان‌های دیگر روی ریل PLCهای S7-1500 در شکل زیر نشان داده شده است.

در این سری از PLCها، Front Connector برای ماژول‌های سیگنال به‌گونه‌ای طراحی‌شده است که از قابلیت قرارگیری در دو موقعیت جهت «سیم‌کشی» و «کارکرد دائم» برخوردار باشد و این ویژگی، امکان سیم‌کشی سریع‌تر و آسان‌تر ماژول‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد. ارائه جامپر برای برقراری ارتباط سیگنال‌های تغذیه داخل Front Connector، ترمینال شیلد برای ورودی‌های آنالوگ جهت حذف نویز و بهبود کیفیت سیگنال و وجود چندین LED روی ماژول‌های مختلف جهت اطلاع از وضعیت کارکرد ماژول از دیگر قابلیت‌های ارائه‌شده در این بخش می‌باشد. قابلیت قرارگیری کانکتور جلو در دو موقعیت جهت سیم‌کشی آسان‌تر در شکل زیر به تصویر کشیده شده است.

• کارایی و کیفیت بالاتر

برخورداری کنترلرهای S7-1500 از سرعت پردازش بسیار بالا (تا حدود ۴۰ برابر نسبت به PLCهای سریS7-300)، حجم حافظه بیشتر، قابلیت پردازش ورودی-خروجیهای بیشتر، افزایش سرعت باس ها و تنوع بالای شبکه‌های ارتباطی، ارائه ماژول‌های سخت‌افزاری متنوع و ارتقاء قابلیت‌ها و امکانات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سبب افزایش کارایی این سری از PLCها گردیده و این سری را به‌عنوان یکی از برترین گزینه‌ها، جهت طراحی سیستم‌های کنترل اتوماسیون کارخانه‌ای مطرح نموده است.

• برخورداری ماژول‌های CPU از پنل نمایشگر کاربرپسند.

    یکی از قابلیت‌های ممتاز PLCهای سری S7-1500، برخورداری از پنل نمایشگر روی CPU می‌باشد که به کمک آن علاوه بر امکان تغییر و تنظیم مقادیر برخی از پارامترها، امکان دسترسی آسان به جزئیات خطاهای رخ‌داده فراهم می‌گردد و این امر منجر به کاهش مدت‌زمان توقفات و افزایش قابلیت اطمینان سیستم کنترل می‌گردد. این نمایشگر از منوهای Overview، Diagnostics، Settings، Modules و Display تشکیل‌شده است. از منوی Overview، می‌توان اطلاعاتی کلی در خصوص مشخصات کنترلر، کارت حافظه، بلوک‌های برنامه و وضعیت سیستم ایمنی کسب نمود. منوی Diagnostic، امکان دسترسی سریع به جزئیات آلارم ها و خطاهای رخ‌داده، وضعیت بافر خطایاب کنترلر (به انگلیسی : Diagnostic Buffer)، جداول نمایش وضعیت ورودی‌ها، خروجی‌ها، بیت‌های حافظه و سایر اطلاعات مفید در خصوص عملکرد سیستم کنترل را فراهم می‌آورد. از منوی Setting، می‌توان به‌منظور انجام تنظیمات مختلف همچون تنظیم آدرس پورت‌ها، تنظیم زمان و تاریخ کنترلر، تنظمیات رمز، تنظیم مد کاری کنترلر، پاک کردن اطلاعات حافظه، تهیه نسخه پشتیبان از برنامه و بازگردانی استفاده نمود. منوی Modules، دسترسی سریع به اطلاعات جامعی از کلیه ماژول‌ها اعم از ماژول‌های محلی و ماژول‌های تحت شبکه را فراهم می‌نماید و نهایتاً از منوی Display، می‌توان به تنظمیات پنل نمایشگر همچون میزان روشنایی، زبان منوها، زبان پروژه و … دسترسی داشت. امکان جداسازی پنل نمایشگر از ماژول CPU در حین کارکرد وجود دارد و می‌توان سطح دسترسی به منوهای آن را از طریق رمزگذاری محدود نمود. همچنین امکان متصل نمودن دائمی پنل نمایشگر به CPU به کمک یک قفل سخت‌افزاری از طریق سوراخ تعبیه‌شده روی آن و ماژول CPU وجود دارد. پنل نمایشگر طراحی‌شده برای CPUهای سری S7-1500 در شکل زیر نشان داده شده است.

• برخورداری از پورت ارتباطی پروفی نت به‌صورت مجتمع روی کنترلر.

کلیه CPUهای سری S7-300 از پورتی بنام MPI جهت آپلود، دانلود و خطایابی برنامه برخوردار می‌باشند. این پورت در تمامی CPUهای سری S7-1500 با پورت پروفی نت جایگزین گردیده است و این جایگزینی قابلیت‌های منحصربه‌فردی را برای S7-1500 به ارمغان آورده است. در درجه نخست اتصال PC به این کنترلرها تنها از طریق یک کابل شبکه CAT5 امکان‌پذیر گردیده و هزینه‌های جانبی خرید تجهیزات گران‌قیمتی همچون PC-Adapter و CP1522 حذف گردیده است. ضمناً از آنجا که این پورت تقریباً روی تمامی محصولات جدید شرکت زیمنس وجود دارد، امکان برقراری ارتباط سریع و آسان تحت پروتکل پروفی نت با تجهیزات دیگر مهیا شده است. همچنین از آنجا که امکان ارتباط آسان با سیستم‌های کامپیوتری از طریق پروفی نت وجود دارد، قابلیت‌هایی همچون امکان کنترل، مانیتورینگ و خطایابی از راه دور در بسترهای مختلف مانند PC، تبلت و گوشی‌های تلفن همراه در این سری از PLC ها به‌سادگی قابل پیاده‌سازی می‌باشد. در شکل زیر، این قابلیت‌ها به‌صورت نمادین برای یک نمونه خط تولید نشان داده شده است.

• برخورداری از مجموعه گسترده‌ای از توابع به لطف برنامه‌نویسی داخل پرتال TIA.

قابلیت یکپارچه‌سازی کلیه اجزاء و المان‌های سیستم کنترل در محیط پرتال TIA و برخورداری از مجموعه گسترده‌ای از توابع از پیش برنامه‌نویسی شده در حوزه‌های مختلف همچون توابع خطایابی، ایمنی، امنیتی و کاربردهای تکنولوژی همچون کاربردهای کنترل حرکت، حلقه‌های کنترلی PID و… طیف وسیعی از قابلیت‌ها و کاربردها را برای کنترلرهای S7-1500، رغم زده است و این سری را به انتخابی ایده آل برای اکثر کاربردهای صنعتی مبدل نموده است. پیاده‌سازی سیستم‌های خطایابی پیشرفته برای سیستم کنترل و مانیتورینگ به مدد این توابع، تنها با فشردن چند کلیک محقق گشته است و تعریف سیستم‌های حفاظتی پیشرفته در لایه‌های مختلف، امکان دسترسی غیرمجاز به اطلاعات بلوک‌های مختلف برنامه را غیرممکن نموده است. همچنین وجود توابع جدیدی همچون Trace، علاوه بر خطایابی سریع‌تر، امکان پیاده‌سازی سیستم‌های پایش وضعیت تجهیزات را مهیا ساخته است. گستره کاربردها و قابلیت‌های این سری از PLCها به موارد ذکر شده محدود نمی‌شود و در مطالب آتی، مصادیق عملی برخی از این موارد در قالب مثال‌ها و تمرین‌ها تشریح خواهد گردید.

شمای کلی پیکره‌بندی  PLCهای سری S7-1500 در سیستم اتوماسیون شرکت زیمنس در شکل زیر نشان داده شده است. بسته به مدل CPU، تعداد ماژول‌های قابل‌نصب روی هر ریل سیستم کنترل متفاوت است اما حداکثر ۳۲ ماژول را می‌توان روی یک ریل S7-1500 نصب نمود که از این میان، دو موقعیت نخست به ترتیب به محل قرارگیری منبع تغذیه و ماژول CPU اختصاص دارد. درصورتی‌که تغذیه ماژول CPU، توسط منابع تغذیه خارجی صورت پذیرد، امکان حذف ماژول منبع تغذیه وجود دارد اما در این حالت حداکثر ۳۱ ماژول را از بین ماژول‌های سیگنال (SM)، ماژول‌های ارتباطی (CM)، ماژول‌های تکنولوژی (TM) و ماژول‌های منابع تغذیه (PS) می‌توان روی ریل قرار داد.

برای PLCهای سری S7-1500، دو نوع منبع تغذیه به نام‌های منبع تغذیه سیستم (به انگلیسی : (System Power Supply (PS) و ماژول تغذیه بار (به انگلیسی : (Load Power Module (PM) طراحی و ارائه‌شده است. تفاوت اصلی این دو نوع منبع تغذیه همان‌گونه که در نام‌گذاری آن‌ها اشاره‌شده است در آن است که PS وظیفه تأمین توان موردنیاز برای عملکرد مدارات الکترونیکی داخلی ماژول CPU و ماژول‌های افزایشی قرارگرفته پس‌ازآن روی ریل را بر عهده دارد ولی PM، مدارات خارجی PLC همچون سنسورها و محرک‌های متصل به ماژول‌های سیگنال را تغذیه می‌نماید. به‌بیان‌دیگر مدارات داخلی و LED های قرارگرفته روی ماژول‌های مختلف سیستم کنترل از طریق PS، برق‌دار و آماده‌به‌کار می‌گردند و بارهای متصل به سیستم کنترل اعم از سیگنال‌های ورودی و خروجی از طریق PM، توان موردنیاز خود را برای کارکرد دریافت می‌نمایند. شمای ظاهری یک نمونه PS و PM در شکل زیر نشان داده شده است.

دلیل مجزا نمودن تغذیه مدارات داخلی و خارجی سیستم کنترل آن است که همواره احتمال بروز اشکالاتی همچون اضافه‌بار یا اتصال کوتاه در مدارات ورودی- خروجی خارجی وجود دارد و درصورتی‌که این دو گروه از یک منبع توان تغذیه گردند با بروز اشکالات ذکر شده، احتمال آسیب دیدن مدارات داخلی PLC وجود خواهد داشت. شرکت زیمنس به‌منظور محافظت از مدارات داخلی سیستم کنترل، تفکیک نمودن تغذیه این دو دسته از مدارات را از PLCهای سری S5 آغاز نموده است و این رویه را تا PLCهای جدید خود ادامه داده است. به‌عنوان نمونه، در PLCهای سری S7-300/400، ماژول CPU در رک اصلی و ماژول‌های IM در رک‌های توسعه، وظیفه تأمین توان موردنیاز برای تغذیه مدارات داخلی سیستم کنترل را بر عهده‌دارند؛ اما از آنجا که ماژول‌های CPU و IM از قابلیت محدودی در تأمین توان موردنیاز برای ماژول‌های افزایشی برخوردار هستند، این محدودیت به حداکثر تعداد ماژول‌های قابل‌نصب روی هر ریل یا رک در این دو سری از PLCها منتقل گردیده است. به‌عنوان مثال، روی هر ریل S7-300، پس از ماژول CPU یا IM حداکثر هشت ماژول دیگر می‌تواند نصب گردد، چرا که ماژول‌های CPU و IM، قادر به تأمین توان بیشتر برای تغذیه ماژول‌های اضافی نمی‌باشند. به همین شکل از آنجا که روی ریل PLCهای سری S7-1500، حداکثر ۳۲ ماژول می‌تواند قرار گیرد، CPU به‌تنهایی قادر به تأمین توان موردنیاز برای این میزان ماژول افزایشی نبوده و استفاده از ماژول PS برای تأمین این میزان توان اضافی ضروری است. PS می‌تواند سمت چپ یا سمت راست CPU نصب گردد ولی در هر دو صورت، وظیفه تأمین توان موردنیاز برای ماژول‌های نصب‌شده در سمت راست آن، بر عهده PS قرار خواهد داشت. به‌بیان‌دیگر CPU، به‌تنهایی قادر به تأمین توان موردنیاز برای عملکرد مدارات داخلی خود و تعداد محدودی ماژول افزایشی می‌باشد، حال اگر PS در سمت چپ CPU نصب گردد، وظیفه تأمین توان موردنیاز برای عملکرد مدارات داخلی CPU و ماژول‌های افزایشی پس‌ازآن بر عهده PS قرار داده می‌شود اما اگر PS در سمت راست CPU نصب شود، تنها وظیفه تغذیه مدارات داخلی ماژول‌های افزایشی را بر عهده خواهد داشت و CPU از توان داخلی خود استفاده خواهد نمود. ذکر این نکته به‌عنوان یک قانون کلی لازم است که CPU علاوه بر توان موردنیاز خود، می‌تواند حداقل ۱۰ وات توان اضافی برای تغذیه ماژول‌های افزایشی پس از خود فراهم نماید. از آنجا که هر ماژول سیگنال به‌طور متوسط نیازمند ۱.۱۵ وات توان جهت کارکرد می‌باشد، لذا CPU قادر است حداکثر ۸ ماژول سیگنال را تغذیه نماید. سایر ماژول‌ها همچون ماژول‌های CM جهت کارکرد نیازمند توان بیشتری می‌باشند. به‌عنوان جمع‌بندی مطالب فوق، درصورتی‌که تعداد ماژول‌های سیگنال پس از CPU حداکثر برابر هشت ماژول باشد نیازی به استفاده از PS نیست؛ اما با افزایش بیشتر تعداد ماژول‌ها می‌بایست استفاده از PS جداگانه به‌دقت مورد بررسی قرار گیرد. در این حالت حداکثر می‌توان دو ماژول PS را مابین ماژول‌های افزایشی قرار داد. محل قرارگیری ماژول‌های PS روی ریل به میزان توان قابل تأمین PS مورداستفاده و تعداد ماژول‌های افزایشی نصب‌شده روی ریل بستگی دارد. میزان توان قابل تأمین توسط هر ماژول PS، در بخش مشخصات فنی آن ذکر گردیده است. درصورتی‌که از ماژول (های) PS در پیکره‌بندی سخت‌افزاری سیستم کنترل استفاده نگردد و CPU قادر به تأمین توان موردنیاز برای ماژول‌های افزایشی قرارگرفته روی ریل نباشد، CPU پس از قطع تمامی باس های ارتباطی، با ایجاد کد خطا در بافر و ایجاد حالت چشمک‌زن در LED STOP، این وضعیت را به اطلاع کاربر خواهد رسانید. البته پرتال TIA به هنگام پیکره‌بندی سخت‌افزاری پروژه، سازگاری توان موردنیاز برای ماژول‌های قرارگرفته روی رک را بررسی می‌نماید و به هنگام کامپایل پروژه در صورت عدم سازگاری، با ایجاد پیام هشدار، این وضعیت را به اطلاع کاربر می‌رساند.

با توجه به مطالب بیان شده، انواع پیکره‌بندی‌های مجاز در PLCهای سری S7-1500 در شکل ‏زیر نشان داده شده است. منظور از سگمنت توان در این شکل، یک ماژول CPU یا ماژول PS به‌عنوان تولیدکننده توان و مجموعه‌ای از ماژول‌های SM، TM و CM به‌عنوان مصرف‌کننده توان می‌باشد.

CPUهای سری S7-1500 در شش کلاس استاندارد، کامپکت، مخصوص شرایط سخت صنعتی، ایمن در برابر خرابی، تکنولوژی و ODK طراحی و ساخته‌شده‌اند که کلاس‌های کامپکت، ایمن در برابر خرابی و تکنولوژی به ترتیب با حروف “C”، “F” و “T” و کلاس‌های مخصوص شرایط سخت و ODK به ترتیب با عبارت‌های “SIPLUS” و “ODK” در نام‌گذاری CPU، از کلاس استاندارد متمایز می‌گردند. CPUهای کلاس استاندارد در سری S7-1500، مدل پایه برای کاربردهای مختلف بوده و خود از ۸ مدل CPU تشکیل‌شده‌اند که این مدل‌ها از لحاظ سرعت، حجم حافظه، تعداد ورودی–خروجی‌های قابل‌پردازش، تعداد و نوع پورت‌های موجود روی CPU و… با یکدیگر متفاوت می‌باشند. از میان مدل‌های این کلاس، CPU 1511-1 PN به‌عنوان ارزان‌ترین عضو برای کاربردهای کوچک تا سطح متوسط و CPU 1518-4 PN/DP به‌عنوان قوی‌ترین و گران‌ترین عضو برای کاربردهای سطح بالا و پیشرفته طراحی‌شده‌اند. در CPUهای کلاس کامپکت، تعدادی ورودی–خروجی دیجیتال یا آنالوگ به همراه تعدادی فانکشن روی ماژول CPU مجتمع گردیده است که این امر، موجب انعطاف‌پذیری و صرفه اقتصادی در طراحی سیستم کنترل می‌گردد. لازم به یادآوری است که کامپکت بودن CPU، لزوماً به معنای عدم امکان استفاده از ماژول‌های افزایشی نبوده و صرفاً به وجود ماژول یا قابلیتی روی CPU مازاد بر نسخه استاندارد دلالت دارد. در شکل ‏زیر، شمای ظاهری یک نمونه کنترلر کامپکت در کنار سه کنترلر کلاس استاندارد نشان داده شده است.

 CPUهای کلاس F که با رنگ زرد در صفحه نمایشگر از سایر کلاس‌ها متمایز می‌گردند، به‌منظور پردازش هم‌زمان برنامه نرمال و برنامه ایمنی ماشین یا پروسه مورداستفاده قرار می‌گیرند. شمای ظاهری چند نمونه از PLCهای سری S7-1500F، در شکل ‏زیر نشان داده شده است.

CPU های کلاس تکنولوژی را می‌توان قوی‌ترین کلاس PLCهای S7-1500 به شمار آورد، چرا که این کنترلرها قادرند علاوه بر استفاده در کاربردهای استاندارد و ایمنی، در طیف وسیعی از کاربردهای کنترل حرکت نیز مورداستفاده قرار گیرند. به لطف یکپارچه‌سازی و تجمیع تکنولوژی کنترلر ها و درایوها در پرتال TIA، کاربران قادر خواهند بود بلوک‌های از پیش برنامه‌نویسی شده کنترل حرکت و توابع مرتبط با درایوها را به‌طور هم‌زمان پارامتر دهی نمایند و این قابلیت منجر به‌سادگی در پیاده‌سازی و اجرای این قبیل کاربردها می‌گردد. شمای ظاهری دو نمونه CPU کلاس تکنولوژی در شکل زیر نشان داده شده است.

CPUهای کلاس SIPLUS، با توجه به طراحی خاص خود از قابلیت کارکرد مطمئن در دمای محیطی ۴۰- تا ۷۰+ سانتی‌گراد برخوردار و قادر به مقاومت در مقابل رطوبت شدید، گردوغبار زیاد، تغییرات و نوسانات در ولتاژ تغذیه، کارکرد در محیط‌هایی باوجود گازهای شیمیایی و… طبق استانداردهای معتبر برای این شرایط ویژه می‌باشند. شمای ظاهری کنترلر SIPLUS CPU1513-1PN در شکل زیر نشان داده شده است.

یک کیت توسعه نرم‌افزاری لایه باز (به انگلیسی : (Open Development Kit (ODK)، عموماً مجموعه‌ای از ابزارهای برنامه‌نویسی تهیه‌شده برای یک کاربرد مشخص است که در قالب یک بسته نرم‌افزاری ارائه می‌گردد و امکان ایجاد سریع و آسان برنامه‌های مورد انتظار کاربران را برای آن کاربرد مشخص فراهم می‌نماید. از آنجا که امروزه برخی از کاربران در کاربردهای پیشرفته، به استفاده از زبان‌های سطح بالایی همچون C/C++ به‌منظور برنامه‌نویسی PLC تمایل دارند، شرکت زیمنس اقدام به ارائه کنترلرهایی در کلاس ODK، نموده است. در این کلاس، CPU1518-4PN/DP ODK به‌عنوان قدرتمندترین کنترلر سری S7-1500 به همراه یک پکیج مهندسی تحت عنوان «SIMATIC ODK 1500S» ارائه می‌گردد و کاربران را قادر می‌سازد تا برنامه‌نویسی کنترلر را از ابزارهای آماده در پکیج برنامه‌نویسی ذکر شده و به زبان سطح بالای C/C++ به انجام رسانند.

تمامی CPUهای سری S7-1500 علی‌رغم تفاوت‌های کارکردی، از ساختار سخت‌افزاری مشابهی برخوردار می‌باشد که این ساختار برای دو نمونه CPU از کلاس استاندارد، در شکل ‏۲‑۸۵ نشان داده شده است. سلکتور انتخاب مُدکاری CPU، محل قرارگیری کارت حافظه، نشانگرهای وضعیت کارکرد CPU و چگونگی ارتباط شبکه‌ای آن، پورت‌های مختلف بسته به مدل CPU و ترمینال‌های تغذیه ازجمله این اجزاء سخت‌افزاری می‌باشند. وجود کارت حافظه به‌عنوان حافظه بارگذاری برای این سری از PLC ها الزامی است. MMC، حافظه‌ای غیرفرّار بدون نیاز به باتری پشتیبان می‌باشد. شمایی از قسمت‌های تشکیل‌دهنده CPU های سری S7-1500 در شکل زیر نشان داده شده است.

علاوه بر ماژول CPU، ماژول‌های متنوعی از ماژول‌های سیگنال (دیجیتال و آنالوگ)، ماژول‌های تکنولوژی و ماژول‌های ارتباطی برای PLC های S7-1500 طراحی و ارائه گردیده است. روی تمامی ماژول‌ها سه نشانگر LED وجود دارد که به ترتیب وضعیت کارکرد (در حال کار/توقف)، وضعیت خطا و قرار داشتن آن ماژول در وضعیت تعمیرات را نشان می‌دهند.

ماژول‌های سیگنال به‌منزله پلی مابین CPU و پروسه تحت کنترل عمل می‌نمایند و می‌توانند مطابق شکل زیر، به‌صورت متمرکز روی ریل اصلی یا به‌صورت غیرمتمرکز در قالب ماژول‌های ورودی-خروجی تحت شبکه (ET200MP) مورداستفاده قرار گیرند.

ماژول‌های سیگنال دیجیتال در سه گروه SM521 (ماژول‌های ورودی)، SM522 (ماژول‌های خروجی) و SM523 (ماژول‌های ترکیبی ورودی–خروجی) طراحی و عرضه‌شده‌اند. این ماژول‌ها بسته به تعداد کانال (۱۶ و ۳۲ تایی) و سطوح ولتاژ کار (۲۴V DC، ۱۲۰V AC، ۲۲۰V AC) از تنوع مناسبی برخوردار می‌باشند. ضمناً قابلیت‌هایی خاصی همچون میزان تأخیر قابل تنظیم در دریافت سیگنال‌های ورودی به‌منظور حذف نویز و نوسانات لحظه‌ای و قابلیت پارامتر دهی و انجام تنظمیات پیشرفته خطایابی برای برخی از ماژول‌های ورودی ارائه‌شده است. به طریق مشابه برای ماژول‌های خروجی نیز قابلیت‌هایی همچون امکان پارامتر دهی و انجام تنظمیات پیشرفته خطایابی و طراحی سیگنال خروجی مبتنی بر ترانزیستور، ترایاک یا رله در آمپراژهای متفاوت تا رنج ۸ آمپر در نظر گرفته‌شده است. لازم به ذکر است ماژول‌های سیگنال در سری S7-1500 با دو عرض ۲۵ و ۳۵ میلی‌متری طراحی و عرضه‌شده‌اند که ماژول‌های سیگنال با عرض ۲۵ میلی‌متر از قابلیت‌های محدودتری نسبت به ماژول‌های با عرض ۳۵ میلی‌متر برخوردار می‌باشند و قابلیت‌های عیب‌یابی و پارامتردهی در آن‌ها وجود ندارد. با این وجود، محدودیتی از جهت نصب این دو نوع ماژول در کنار یکدیگر وجود ندارد. ارتباط بین ماژول‌ها روی ریل از طریق قطعه‌ای به نام U Connector برقرار می‌گردد. این قطعه، وظیفه انتقال توان موردنیاز برای عملکرد مدارات الکترونیکی داخل ماژول‌ها و همچنین تبادل داده‌ها را بر عهده دارد. علاوه بر کلاس استاندارد، ماژول‌های سیگنال دیجیتال در کلاس ایمن در برابر خرابی نیز منطبق بر استاندارد IEC61508 طراحی و عرضه‌شده‌اند. این ماژول‌ها برای کاربردهای ایمنی تا سطح SIL3 طبق استاندارد IEC62061 و PLe مطابق استاندارد ISO13849 قابل‌استفاده می‌باشند. در شکل های زیر، شمایی از چند نمونه ماژول سیگنال به همراه متعلقات مربوطه جهت نصب روی ریل، چگونگی نصب سخت‌افزاری یک پیکره‌بندی ساده S7-1500 روی ریل و مراحل نصب Front Connector روی یک ماژول سیگنال دیجیتال نشان داده شده است.

ماژول‌های سیگنال آنالوگ برای S7-1500، در سه گروه SM531 (ماژول‌های ورودی)، SM532 (ماژول‌های خروجی) و SM534 (ماژول‌های ترکیبی ورودی-خروجی) با حد تفکیک ۱۶ بیت طراحی و عرضه‌شده‌اند. این ماژول‌های بر اساس تعداد کانال (۴،۲ و ۸) و میزان دقت، نوع سیگنال ورودی/خروجی (ولتاژ، جریان، مقاومت و…) و ارائه قابلیت‌های خاص انواع مختلفی دارند. این ماژول‌ها از قابلیت کالیبراسیون به هنگام کار نیز برخوردار می‌باشند. ذکر این نکته نیز لازم است که به‌منظور محافظت از سیگنال‌ها دریافتی در مقابل نویز خصوصاً بهبود کیفیت سیگنال‌های آنالوگ و ارتباط بهتر شیلد کابل با زمین، قطعه‌ای بنام المان اتصال شیلد روی Front Connector ماژول‌های سیگنال نصب می‌گردد.

ماژول‌های تکنولوژی در S7-1500، نسخه تکامل‌یافته ماژول‌های تابع در سری S7-300 می‌باشند که با برخورداری از پردازنده مجزا، قادر به انجام برخی کاربردهای خاص و پرتکرار صنعتی همچون شمارش سریع، اندازه‌گیری دقیق فرکانس و سرعت، کنترل PID، موقعیت‌یابی، کاربردهای ساده کنترل حرکت و … می‌باشند. این ماژول‌ها، علاوه بر کاستن از حجم برنامه روی CPU اصلی، پیاده‌سازی و اجرای کاربردهای فوق را با سهولت برای طراحان سیستم‌های کنترل امکان‌پذیر می‌نمایند. به بیانی دیگر، TMها را می‌توان نسخه کوچک‌تر CPU های کلاس تکنولوژی به شمار آورد که برای کاربردهای ساده تا سطح متوسط طراحی‌شده‌اند و برای کاربردهای پیشرفته‌تر، می‌بایست از CPU های کلاس T استفاده گردد. مشابه سایر PLC های خانواده SIMATIC، ماژول‌های شبکه نیز جهت مرتبط ساختن CPU به انواع شبکه‌های صنعتی همچون شبکه پروفی باس از طریق ماژول CP1542-5، شبکه اترنت صنعتی از طریق ماژول CP1543-1 و… طراحی و عرضه‌شده‌اند.

مرکز آموزش و دانلود S7-1500

کلیه مستندات، پروژه ها و دوره های آموزشی ارائه شده