خانواده SIMATIC S7-1500 زیمنس بهعنوان پیشرفتهترین و قدرتمندترین نسل از کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC) این کمپانی، جهت مدیریت فرآیندهای پیچیده صنعتی، اتوماسیون ماشینآلات و خطوط تولید بزرگ طراحی شده است. تنوع بالایی در انواع CPU S7 1500 زیمنس وجود دارد تا مهندسان بتوانند متناسب با حجم پردازش، تعداد ورودی/خروجیها، الزامات ایمنی (Safety)، کنترل حرکت (Motion Control) و سطح دسترسیپذیری (Redundancy)، بهینهترین گزینه را انتخاب نمایند.
پردازندههای S7-1500 در ۶ خانواده اصلی شامل Standard (استاندارد)، Compact (کامپکت)، Fail-safe (ایمن در برابر خطا)، Technology (تکنولوژی/موشن کنترل)، Redundant / High Availability (سیستمهای پشتیبان) و Open Controllers (کنترلکنندههای مبتنی بر PC) دستهبندی میشوند. هر یک از این سریها سطح متفاوتی از حافظه کاری (Work Memory)، سرعت پردازش دستورات، پورتهای ارتباطی (PROFINET و PROFIBUS) و قابلیتهای سختافزاری را ارائه میدهند.
در صورتی که قصد دارید اطلاعات پایهای درباره ساختار کلی این خانواده به دست آورید، مطالعه مقاله PLC S7-1500 چیست؟ بررسی کامل مشخصات، مزایا، کاربردها توصیه میشود. در ادامه این مقاله، مشخصات فنی دقیق، تفکیک دستهبندیها و راهنمای جامع انتخاب انواع CPU سری S7-1500 بررسی شده است.
طراحی ماژولار و معماری مبتنی بر TIA Portal در S7-1500 باعث شده پردازندههای این خانواده پاسخگوی طیف وسیعی از نیازهای صنعت باشند. جدول زیر دستهبندی کلی انواع CPUهای S7-1500 را بر اساس کاربرد تخصصی نمایش میدهد:
پردازندههای استاندارد S7-1500 هسته اصلی این خانواده را تشکیل میدهند. این پردازندهها برای پروژههای اتوماسیون صنعتی متوسط تا بسیار بزرگ، کنترل فرآیندها و سیستمهای مانیتورینگ متمرکز و توزیعشده گزینهای ایدهآل هستند. تمام پردازندههای استاندارد دارای نمایشگر متنی و گرافیکی روی بدنه (Display)، پورتهای ارتباطی PROFINET integrated و قابلیت ارتقا از طریق ماژولهای توسعه هستند.
کوچکترین و اقتصادیترین پردازنده استاندارد در خانواده S7-1500 است. CPU 1511-1 PN برای کاربردهای متوسط که نیاز به سرعت پردازش بالا و ابعاد فشرده دارند مناسب است.
یک پله بالاتر از مدل ۱۵۱۱، پردازنده CPU 1513-1 PN با حافظه کاری بیشتر و سرعت پردازش بالاتر برای پروژههای متوسط تا بزرگ صنعتی استفاده میشود.
این پردازنده به دلیل دارا بودن دو رابط شبکه مستقل، یکی از پرکاربردترین گزینهها در اتوماسیون صنعتی است. رابط اول (PROFINET IO) برای اتصال به IOها و درایوها و رابط دوم (PROFINET Basic) برای اتصال به شبکه بالادستی یا HMI استفاده میشود.
پردازندهای پرقدرت با ۳ رابط شبکه مستقل شامل PROFINET IO، PROFINET Basic و یک پورت صنعتی PROFIBUS DP به صورت داخلی. این مدل برای کارخانجاتی که قصد دارند تجهیزات قدیمی PROFIBUS را به شبکه مدرن PROFINET متصل کنند فوقالعاده است.
این مدلها قدرتمندترین CPUهای پردازش متمرکز زیمنس هستند. مدل CPU 1518-4 PN/DP با زمان اجرای دستورات فوقالعاده سریع (۱ نانوثانیه برای دستورات بیت) و دارا بودن ۴ رابط شبکه مجزا (از جمله پورت گیگابیت اترنت) برای پیچیدهترین پروژههای اتوماسیون جهان طراحی شده است.
اگر پروژه شما نیازمند سرعت و قابلیتهای S7-1500 است اما محدودیت فضا در تابلو برق دارید یا میخواهید هزینههای خرید کارتهای ورودی/خروجی مجزا را کاهش دهید، سری Compact پاسخ شماست. این پردازندهها دارای ورودی و خروجیهای دیجیتال و آنالوگ روی بدنه خود (On-board) هستند.
این دو مدل تمام ویژگیهای استاندارد سری ۱۵۱۱ و ۱۵۱۲ را دارا بوده و به قابلیتهای آنبورد زیر مجهز شدهاند:
برای مقایسه این مدلها با سری S7-1200 که آنها نیز ماهیت کامپکت دارند، میتوانید مقاله انواع CPU S7 1200 زیمنس را مطالعه کنید.
در محیطهای صنعتی که ریسک آسیب جانی، خسارت تجهیزاتی یا انفجار بالا است، استفاده از پردازندههای Fail-safe که با نماد F و رنگ زرد مشخص میشوند الزامی است. این پردازندهها تمام توابع استاندارد را اجرا کرده و بهطور همزمان توابع ایمنی (Safety Integrated) را پوشش میدهند.
پردازندههایی که با نماد T (مانند CPU 1515T-2 PN یا CPU 1517T-3 PN/DP) شناخته میشوند، اختصاصاً برای برنامههای کنترل حرکت پیشرفته (Advanced Motion Control) طراحی شدهاند.
تمام پردازندههای استاندارد S7-1500 قابلیتهای پایه Motion Control (مانند کنترل موقعیت محورهای Speed-controlled و Positioning axis) را ارائه میدهند. اما پردازندههای سری T امکانات زیر را اضافه میکنند:
در برخی صنایع، متوقف شدن PLC حتی برای چند ثانیه میتواند منجر به خسارات میلیاردی یا خطرات زیستمحیطی شود. برای جلوگیری از این اتفاق، زیمنس خانواده S7-1500R و S7-1500H را معرفی کرده است.
در این سری، دو CPU از طریق یک حلقه شبکه PROFINET (پروتکل MRP) به یکدیگر و به IOهای توزیعشده متصل میشوند. همگامسازی دادهها (Synchronization) از طریق همین شبکه اترنت انجام میگیرد. این سری برای پروژههای متوسط با نیازمندیهای ریداندانسی مقرونبهصرفه مناسب است.
در سری H (High Availability)، همگامسازی دادهها بین دو پردازنده اصلی از طریق کابلهای فیبر نوری اختصاصی (Dedicated Fiber-Optic Sync Cables) و با سرعت بسیار بالا انجام میشود. در صورت بروز هرگونه مشکل در CPU اول، CPU دوم در کسر بسیار کوچکی از ثانیه (Bump-less Switchover) کنترل کل فرآیند را بدون کوچکترین وقفه به دست میگیرد.
برای کاربردهایی که نیازمند ترکیب برنامه اتوماسیون PLC با برنامههای تحت PC (مانند C/C++، الگوریتمهای بینایی ماشین یا دیتابیسهای محلی) هستند، زیمنس دو راهکار هوشمندانه ارائه داده است:
جدول زیر مقایسهای سریع و دقیق میان محبوبترین مدلهای پردازنده S7-1500 جهت انتخاب سریع بر اساس معیارهای فنی ارائه میدهد:
| مدل CPU | حافظه کاری (Code / Data) | سرعت پردازش (Bit) | پورتهای شبکه | قابلیتهای ویژه |
|---|---|---|---|---|
| CPU 1511-1 PN | 150 KB / 1 MB | 60 ns | 1x PROFINET (2-port) | اقتصادی، مناسب پروژههای کوچک و متوسط |
| CPU 1512C-1 PN | 250 KB / 1 MB | 48 ns | 1x PROFINET (2-port) | دارای IO آنبورد (32DI/32DO/5AI/2AO) |
| CPU 1513-1 PN | 300 KB / 1.5 MB | 40 ns | 1x PROFINET (2-port) | قدرت پردازش متوسط، تعادل عالی قیمت/کارایی |
| CPU 1515-2 PN | 500 KB / 3 MB | 30 ns | 2x PROFINET (3 پورت مجزا) | تفکیک شبکه فیلد و شبکه بالادستی HMI/SCADA |
| CPU 1516-3 PN/DP | 1 MB / 5 MB | 10 ns | 2x PN + 1x PROFIBUS DP | پشتیبانی همزمان از اترنت صنعتی و پروفیباس |
| CPU 1517-3 PN/DP | 2 MB / 8 MB | 2 ns | 2x PN + 1x PROFIBUS DP | سرعت فوقالعاده بالا، مناسب خطوط بزرگ صنعتی |
| CPU 1518-4 PN/DP | 4 MB / 20 MB | 1 ns | 3x PN (1Gbps) + 1x DP | بالاترین سطح پردازش زیمنس، پورت 1Gbps |
| CPU 1515R-2 PN | 500 KB / 3 MB | 30 ns | 2x PROFINET | سیستم پشتیبان (Redundant) با شبکه MRP |
| CPU 1517H-3 PN | 2 MB / 8 MB | 2 ns | 1x PN + 2x Sync (Fiber) | سیستم High Availability با سنکرونسازی فیبر نوری |
انتخاب نادرست پردازنده میتواند منجر به تحمیل هزینههای اضافی به پروژه یا افت کارایی و عدم پاسخگویی سیستم شود. برای انتخاب دقیق انواع CPU S7 1500 زیمنس، ۵ مرحله زیر را دنبال کنید:
پیچیدگی الگوریتمهای کنترلی، تعداد فانکشن بلاکها (FB) و حجم دیتابیسها (DB) مستقیم بر حافظه کاری تاثیر میگذارد. پیشنهاد میشود همواره ۲۰ تا ۳۰ درصد حافظه بیشتر از برآورد اولیه برای توسعههای آتی در نظر بگیرید.
بررسی کنید که آیا پروژه نیاز به شستیهای استپ اضطراری (E-Stop)، پردههای نوری، قفلهای ایمنی یا استانداردهای SIL2/SIL3 دارد؟ در صورت وجود حتی یک زون ایمنی، باید از پردازندههای سری F (مانند 1513F یا 1515F) به همراه کارتهای ورودی/خروجی Failsafe استفاده شود.
تعداد محورهای متصل، نوع سنکرونسازی و نیاز به کینماتیک را ارزیابی کنید. برای کنترل موقعیت ساده سرووها، CPUهای استاندارد پاسخگو هستند، اما برای سنکرونسازی پیشرفته چند محور یا بادامکهای متحرک، انتخاب CPU سری T (مانند 1515T) ضروری است.
توقف خط تولید چه خسارتی ایجاد میکند؟ اگر توقف ناگهانی آسیب جدی به تجهیزات یا فرآیند وارد میکند، حتماً از پردازندههای سری S7-1500R یا S7-1500H استفاده نمایید.
در صورتی که قصد استعلام قیمت یا بررسی معیارهای بازرگانی تجهیزات را دارید، راهنمای خرید PLC S7-1500 زیمنس اطلاعات تکمیلی را در اختیار شما قرار میدهد.
بسیاری از مهندسان در مرحله طراحی پروژه بین انتخاب S7-1200 و S7-1500 یا جایگزینی S7-300 قدیمی با S7-1500 تردید دارند. دلایل اصلی ترجیح S7-1500 عبارتند از:
اگر تمایل دارید سایر گزینههای اتوماسیون زیمنس را بررسی کنید، مطالعه مقاله خرید PLC زیمنس دید جامعی از تمامی تجهیزات موجود ارائه خواهد داد.
انتخاب مناسبترین مدل از بین انواع CPU S7 1500 زیمنس نیازمند بررسی دقیق نیازمندیهای سختافزاری، حجم برنامهنویسی، نوع شبکههای صنعتی و آیندهنگری برای توسعه خطوط تولید است. از مدلهای اقتصادی و کامپکت مانند 1511C گرفته تا پردازندههای پرقدرت و ایمن مانند 1518F یا سریهای ریداندانت 1517H، این خانواده پاسخگوی تمام انتظارات صنعت مدرن است.
کارشناسان و متخصصان اتوماسیون صنعتی در مجموعه تامین صنعت آماده ارائه مشاوره فنی، بررسی اسناد مهندسی پروژه و پیشنهاد بهترین راهکارهای سختافزاری زیمنس متناسب با نیاز صنایع کشور هستند.
CPUهای Fail-safe (دارای پسوند F مانند CPU 1515F-2 PN) علاوه بر اجرای برنامههای استاندارد اتوماسیون، توانایی اجرای برنامههای ایمنی (Safety Integrated) مطابق با استانداردهای SIL 3 و PL e را دارند. این پردازندهها ایمنی خطوط تولید، پرسنل و تجهیزات حساس را در صورت بروز خطا تضمین میکنند.
پسوند T مخفف Technology است. این پردازندهها دارای توابع پیشرفته کنترل حرکت (Motion Control) مانند سنکرونسازی چند محور، بادامکسازی الکترونیکی (Electronic Cams) و کی نماتیکهای پیچیده در نرمافزار TIA Portal هستند.
در پروژههایی که توقف فرآیند باعث خسارات سنگین مالی یا جانی میشود (مانند تصفیهخانههای آب، صنایع نفت و گاز، نیروگاهها و خطوط تولید پیوسته)، از CPUهای سری S7-1500R یا S7-1500H استفاده میشود تا در صورت بروز خطا در CPU اصلی، CPU پشتیبان بدون وقفه کنترل سیستم را بهدست گیرد.
پورت اصلی PROFINET (معمولاً دارای چند پورت سوییچ شده) از پروتکلهای زمان واقعی (RT/IRT) و اتصال به ماژولهای IO و درایوها پشتیبانی میکند، اما پورت دوم یا سوم Ethernet (Basic) بیشتر برای ارتباطات شبکه بالاتر مانند اتصال به HMI، سیستمهای MES/ERP، پروگرم کردن یا ارتباط با سایر PLCها استفاده میشود.
بله، کارت حافظه SIMATIC Memory Card (SMC) برای کارکرد تمام پردازندههای S7-1500 الزامی است. این کارت وظیفه نگهداری Load Memory را بر عهده دارد و در ظرفیتهای ۴ مگابایت تا ۳۲ گیگابایت قابل تهیه است.
بله، از آنجا که هر دو خانواده در محیط TIA Portal برنامهنویسی میشوند، مهاجرت و انتقال کد از S7-1200 به S7-1500 به راحتی و با تغییر نوع CPU در پروژه انجام میپذیرد.
شرکت تامین صنعت با بیش از دو دهه تجربه با هدف تامین و توزیع تجهیزات صنعتی شروع به فعالیت کرده است. این شرکت در تلاش است با ارائه اجناس اصلی با نازل ترین قیمت موجود در بازار تقدیم شما مصرف کنندگان عزیز نماید تا گامی هرچند اندک در رشد و تعالی کشور عزیزمان ایران برداشته باشد. تامین صنعت با فعالیت گسترده اقدام به واردات مستقیم تجهیزات اتوماسیون صنعتی و فشار ضعیف در ایران کرده است.
