Simatic

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SIMATIC different equipment.JPG

Simatic ist ein Produktname der Firma Siemens. Er wird für Produkte in der Automatisierungstechnik, der Leittechnik und der Manufacturing-Execution-Ebene genutzt.

Produktgeschichte[Bearbeiten]

In den Anfängen der programmierbaren Steuerung gab es die Simatic in der Version G mit Germanium-Einzelhalbleitern. Sie kam am 2. April 1958 als verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS) Simatic auf den Markt.

Am 2. April 1958 wurde der Name Simatic beim Deutschen Patentamt als Warenzeichen der Firma Siemens-Schuckertwerke eingetragen. Simatic verbindet „Siemens“ und „Automatic“ als Kofferwort miteinander.

Die Modelle N (1964) mit Silicium-Einzelhalbleitern, H, P und C (1973) als integrierte Schaltung folgten innerhalb der kommenden 15 Jahre. Der Übergang von der umständlichen VPS zur wesentlich effizienteren speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) gelang 1973 mit der Simatic S3 mit bescheidenem Erfolg. 1979 kam die Simatic S5 mit großem Erfolg auf den Markt. Bis 1995 wurde sie ständig weiter entwickelt und ist bis 2015 bei Siemens teilweise immer noch verfügbar. Erstmals wurden konsequent alle drei Darstellungsarten für das Anwenderprogramm angeboten: Anweisungsliste, Funktionsplan und Kontaktplan. 1994 erfolgte die Einführung der heute aktuellen und ständig weiter entwickelten Simatic S7. Als weitere Darstellungsart kam GRAPH hinzu, ein an die Spezifikationssprache GRAFCET angelehntes Format.

System SIMATIC[Bearbeiten]

Mittlerweile werden nicht nur Steuerungen, sondern auch weitere Produkte aus der Industrie-Automatisierung unter dem Namen SIMATIC geführt. Dazu gehören:

  • Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)
    • die Kleinsteuerung LOGO!
    • Steuerung SIMATIC S7 (S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500)
    • Steuerung in Hutschienen-PCs (Embedded Controller)
    • Einsteckkarten SPS für Industrie-PC (WinAC Slot PLC)
    • Software SPS für Industrie-PC (WinAC MP, WinAC RTX, WinAC ODK)
  • Dezentrale Peripherie (ET 200)
  • Sensoren (SIMATIC Sensors)
  • Regelsysteme (TDC, T400)
  • Software zur Programmierung der SPS (STEP 7)
  • Programmiergeräte (SIMATIC Field PG)
  • Bedien- und Beobachtungssysteme (SIMATIC HMI)
    • Geräte mit Tastatur und Bildschirm (SIMATIC Panels)
    • Software für Industrie-PC (WinCC)
    • Software zur Projektierung der Visualisierung (WinCC flexible, früher ProTool)
  • Industrielle Kommunikation (SIMATIC NET)
  • Prozessleitsystem (SIMATIC PCS 7)
  • Produktionsleitsystem (MES) (SIMATIC IT)

Nachfolgend wird auf die Steuerungen näher eingegangen.

Steuerungen[Bearbeiten]

Die Steuerungsfunktionen werden als Programm im Speicher einer CPU-Baugruppe gespeichert. Programmiert wird die Simatic mittels der Programmiersoftware STEP 7 (früher STEP 5) oder Software von Fremdherstellern. Das Automatisierungssystem ist modular und kann neben der CPU mit unterschiedlichen digitalen und analogen Peripheriebaugruppen sowie vorverarbeitenden, intelligenten Baugruppen bestückt werden. Die Baugruppen können zentral (in der Nähe der CPU) oder dezentral vor Ort in der Anlage aufgebaut sein. Vom kleinen Kompaktgerät bis zur Hochleistungs-SPS gibt es Simatic-Steuerungen für fast jeden Einsatzbereich in der industriellen Steuerungs- und Regelungstechnik. Allen Simatic-S7 Steuerungen gemeinsam ist ihre Robustheit gegenüber elektromagnetischen Störungen (entsprechend den Anforderungen des EMV-Gesetzes) und klimatischer Beanspruchung (z. B. von 0 bis +60 °C Umgebungstemperatur im Betrieb) sowie ihre Ausbaufähigkeit (siehe Daten unten). Die Simatic-S7 Steuerungen und deren Programmiersoftware STEP 7 sind in Deutschland die am weitesten verbreiteten ihrer Art (35 %)[1].

Simatic S3[Bearbeiten]

Die Simatic S3 basiert auf dem Schaltungssystem der Simatic C3.

  • Simatic S3-111

Simatic S5[Bearbeiten]

Siemens S5-95U-Basisgerät
  • Simatic S5-90 – kompaktes Kleinsteuergerät
  • Simatic S5-95 – kompaktes Kleinsteuergerät
Siemens S5-100U CPU 100
  • Simatic S5-100 – modular aufgebautes Kleinsteuergerät
  • Simatic S5-101
  • Simatic S5-105
  • Simatic S5-110
  • Simatic S5-115 – modular aufgebautes, mittleres Steuergerät ohne Lüfter, bei bestimmten Baugruppen musste eine Lüfterzeile gesetzt werden
CPUs 100er Serie Programm- / Datenspeicher Besonderheiten
6ES5 090-8MA0x 4 kByte 230V-Netzteil integriert, Onboard 10 binäre Ein- und 6 Relais-Ausgänge
6ES5 095-8MA0x 8/8, 16 kByte Basisgerät, Onboard 16 binäre Ein- und Ausgänge, 8 analoge Eingänge,

1 analoger Ausgang, 4 Alarm- / Zählereingänge, integrierte Uhr

6ES5 095-8MB0x 16, 20 kByte zusätzliche PROFIBUS-Schnittstelle
6ES5 095-8MC0x 8/8,16, 20 kByte zusätzliche serielle Programmier-, L1-BUS-, ASCII-Schnittstelle
6ES5 095-8MD0x 16/20 kByte zusätzliche PROFIBUS-DP-Slave-Schnittstelle
6ES5 095-8ME0x 16/20 kByte zusätzliche PROFIBUS-DP-Master-Schnittstelle
6ES5 095-8AF0x 16/20 kByte fehlersicher
6ES5 100-8MA0x 2 kByte keine Onboard-Peripherie, reduzierter Befehlssatz
6ES5 102-8MA0x 4 kByte keine Onboard-Peripherie, ca. 10× schneller als CPU 100
6ES5 103-8MA0x 20 kByte keine Onboard-Peripherie, ca. 10× schneller als CPU 102, integrierte Uhr

unterschiedliche Speicherkapazitäten je nach Ausgabestand

CPUs 115er Serie Programm- / Datenspeicher Besonderheiten
6ES5 941-7UBxx 18/2 kByte
6ES5 942-7UBxx 42/10 kByte
6ES5 943-7UBxx 48/48 kByte optional 2. Programmier- / L1-BUS / ASCII-Schnittstelle
6ES5 944-7UBxx 96/96 kByte optional 2. Programmier- / L1-BUS / ASCII-Schnittstelle
6ES5 945-7UBxx 256/384 kByte optional 2. Programmier- / L1-BUS / ASCII-Schnittstelle
6ES5 942-7UHxx 5 kByte hochverfügbar
6ES5 942-7UFxx 5 kByte fehlersicher

Speicher mit Steckmodulen erweiterbar

  • Simatic S5-135 – dieses Automatisierungsgerät gehörte zum mittleren Leistungsbereich der Simatic-S5-Gerätereihe. Es handelt sich um das erste Simatic-Mehrprozessorsystem mit bis zu vier parallel betriebenen Zentralprozessoren. Jeder Zentralprozessor hat sein eigenes Programm, seine eigenen Merker, Zeiten und Zähler. Alle Zentralprozessoren arbeiten mit demselben Peripheriebus; sie können über Koppelmerker oder über Datenbausteine untereinander Daten austauschen.
  • Simatic S5-150 – im Jahr 1980 auf den Markt gebracht wurde dieses speicherprogrammierbare Steuerungssystem mit Analogwertverarbeitung.
  • Simatic S5-155 – modular aufgebautes, großes Steuergerät mit Lüfter

Simatic S7[Bearbeiten]

Die Simatic S7 gehört in den Bereich der Totally Integrated Automation.

  • Simatic S7-200
Mit einer Größe von 80×62 mm (H×T) die kleinste SPS von Siemens. Diese hat bis zu 24 KByte Programmspeicher und eine Bitoperationszeit von max. 0,22 µs. Über eine integrierte RS 485-Schnittstelle ist die Kommunikation zu anderen Geräten möglich.
Siemens Simatic S7-1200
  • Simatic S7-1200
Im April 2009 leitete Siemens einen Generationenwechsel bei den Simatic S7-Steuerungen ein. Zuerst wurde die S7-200 durch die S7-1200 ersetzt. Die S7-1200 ist für Lösungen im Kleinsteuerbereich gedacht. Die Steuerung ist ausgestattet mit einer Profinet-Schnittstelle. Alternativ kann auch über Profibus, AS-i oder Mobilfunk kommuniziert werden. Sie wird mit TIA-Portal programmiert. Die Größe ist 100×75 mm (H×T). Sie hat bis zu 50 kB Arbeits-, 2 MByte integrierten, bis 24 MByte erweiterbaren Programmspeicher und eine Bitoperationszeit von min. 0,1 µs.
Siemens Simatic S7-300
  • Simatic S7-300
Die meistverkaufte Siemens-SPS hat eine Größe von 125×130 mm (H×T). Diese hat bis zu 2 MByte Arbeits-, 8 MByte Programmspeicher und eine Bitoperationszeit von min. 0,01 µs. Über integrierte RS 485-, Profibus- und Ethernet-Schnittstellen ist die Kommunikation zu anderen Geräten möglich. Durch ein Firmware-Update im August 2009 konnte eine schnellere Bitoperationszeit von 0,004 µs erreicht werden.[2]
  • Simatic S7-400
Die größte SPS von Siemens mit einer Größe von 290×219 mm (H×T). Diese hat bis zu 48 MByte Ladespeicher, 16 MByte Arbeitsspeicher und eine Bitoperationszeit von min. 0,018 µs. Über integrierte RS 485-, Profibus-, Profinet- und Ethernet-Schnittstellen ist die Kommunikation zu anderen Geräten möglich.
Siemens Simatic S7-1500
  • Simatic S7-1500
Zur Pressekonferenz der Messe SPS/IPC/DRIVES in Nürnberg 2012 stellte Siemens die neue Steuerung Simatic S7-1500 vor. Diese solle die S7-300 und S7-400 schrittweise bis 2020 ablösen.[3] Motion Control Funktionen sind nun standardmäßig und Safety (bis SIL 3 nach IEC 62061 und PL e nach ISO 13849) optional in jede CPU integriert. Die ersten CPU sind die S7-1511, S7-1513 und S7-1516 mit abgestuften Leistungsmerkmalen. Die CPUs können mit bis zu 32 Modulen erweitert werden. Die Klemme zu Klemme Reaktionszeit ist kleiner 500 µs. Die Bit-Befehlszeit ist schneller als 10 ns möglich. Jede CPU verfügt über Profinet-Schnittstellen. Alle CPU verfügen über einen integrierten Webserver. Die Controller sind nach EN 61508 zertifiziert. Zur Programmierung der Controller wird STEP 7 ab Version 12 benötigt.[4]. Erstmals bekommt eine SPS auch ein farbige LCD Anzeige. Damit ist eine umfangreiche Systemdiagnose bis zu den dezentralen Klemmen und Antrieben möglich. Um die Datensicherheit zu erhöhen, wurde bei der S7-1500 auch ein umfangreiches und abgestuftes Konzept für den Zugriff auf Programm und Daten bis hin zum Know-How Schutz implementiert.
  • Simadyn D, Simatic TDC
Frei konfigurier- und programmierbare Regelungssysteme mit 64-Bit-Prozessoren für Prozesse wie Druckmaschinen, Walzwerke, Gas- und Ölförderanlagen und Kraftwerke. Wird in Prozessen mit hoher Anforderung an Regelgeschwindigkeit z.B. im Transrapid eingesetzt. Minimaler zyklischen Arbeitstakt beträgt 0,1 ms.
  • Simatic S7-mEC
Der modulare Embedded Controller ist eine Kombination von S7-300 Controller und Embedded PC-Technologie (Windows embedded). Er ist erweiterbar mit PC/104-Karten und er ist mit der fehlersicheren Soft-SPS WinAC RTX F vorinstalliert erhältlich.
  • Simatic WinAC
ist eine Software-SPS für die PC-basierte Automatisierung. Simatic WinAC ergänzt Simatic S7 um PC-basierte Steuerungen mit Echtzeitverhalten. Es wird eingesetzt, wenn verschiedene Aufgaben wie Datenverarbeitung, Kommunikation, Visualisierung und Technologie auf einem PC integriert werden sollen. Als Programmspeicher ist der PC-Arbeitsspeicher nutzbar und ist nur an dessen Grenzen gebunden. Bitoperationszeiten von 0,004 µs sind möglich. Ebenfalls gibt es von Siemens eine vom TÜV Süd zertifizierte fehlersichere Variante dieses Software-Controllers.[5]

Simatic-Kompatible[Bearbeiten]

Aufgrund der hohen Verbreitung und der Bedeutung als Quasi-Industriestandard sowie der relativ hohen Preise insbesondere für Original-Speichermodule haben schon Mitte der 1980er Jahre kleinere Firmen begonnen, Simatic-kompatible Baugruppen zu entwickeln und zu vermarkten. Dabei handelt es sich sowohl um funktionsgleiche Baugruppen, die im Wettbewerb zu den Originalbaugruppen stehen, als auch um ergänzende Baugruppen.

Industrie PC[Bearbeiten]

Mit der Bezeichnung SIMATIC IPC sind von Siemens verschiedene Industrie-Computer erhältlich. Nach der Bauform wird unterschieden in:

  • Box PC: Aluminium- oder Blechgehäuse in verschiedenen Größen, zum Aufschnappen auf eine Hutschiene oder zur Buchmontage oder Wandmontage mit Winkeln.
  • Panel PC: Der Industrie-PC ist zusammen mit dem Bildschirm, Tastatur- oder Touch-Bedienung in einem Gehäuse untergebracht.

Bediengeräte[Bearbeiten]

Mit der Bezeichnung SIMATIC HMI sind von Siemens eine große Anzahl Bedien- und Beobachtungssysteme für den Industrieeinsatz lieferbar. Die klassische Mensch - Maschine Schnittstelle mit Schaltern und Leuchtmeldern wird immer mehr durch Text- und grafische Anzeigen mit Bedienung über Touchscreen verdrängt. Diese Bediengeräte haben frontseitig Schutzart IP65 und sind meistens für den Einbau in eine Schalttafel oder in ein herstellerzpezifisches Gehäuse gebaut.

Monitore[Bearbeiten]

  • SCD Monitore
Einbau- oder Tischgeräte mit Touchscreen
  • Flat Panel Monitore
SIMATIC Flat Panel werden über VGA oder DVI-D Schnittstelle an den Industrie-PC angeschlossen. Größen von 12" 800 × 600 Pixel bis 15" 1024 × 768 Pixel.
  • Industrial Flat Panel
SIMATIC IFP werden über DVI-D oder DisplayPort-Schnittstelle an den Industrie-PC angeschlossen. Größen von 15" 1280 × 800 Pixel bis 22" 1920 × 1080 Pixel

Panels[Bearbeiten]

Panels sind über Feldbusse wie MPI, Profibus oder Profinet mit der Steuerung verbunden. Die größeren Geräte können – neben Simatic-Steuerungen – auch mit Steuerungen anderer Hersteller verbunden werden. Einige Geräte enthalten selbst eine Steuerung.

  • Push Button Panel
Sie enthalten Tasten, LED und digitale Ein- und Ausgänge, mit Verbindung über MPI oder Profibus. Es gibt Varianten mit 8, 16 oder 32 Tasten.
  • Micro Panels
Sie können nur an S7-200 Steuerungen angeschlossen werden. Textdisplays (TD xxx) haben 2 oder 4 Textzeilen mit je 20 oder 24 Zeichen und bis zu 15 Tasten (TD 400C). Das OP 73micro hat 160 × 48 Pixel und 12 Tasten; das TP 177micro 320 × 240 Pixel und Touchscreen.
  • Mobile Panels
sind tragbare Bediengeräte mit Kabelanschluss (Profinet) oder kabellos über IWLAN. Neben dem Touchscreen sind Funktionstasten, Not-Aus und Zustimmtaster integriert.
  • Panels
Geräte von 3" 160 × 48 Pixel, monochrom (OP 73) bis 6" 320 × 240 Pixel, 256 Farben (OP 277)
  • Basic Panels
Geräte mit einer Größe von 3", 4", 6", 10" und 15"; 240 × 80 Pixel bis 1024 × 768 Pixel; 4 Graustufen bis 256 Farben.
  • Multi Panels
sind festplattenlose Geräte mit Betriebssystem Windows-CE, durchgängig 4:3 Displays mit 65 536 Farben, optional ist eine Software-SPS möglich (WinAC MP). Größe von 6" 320 × 240 Pixel (MP 177) bis 19" 1280 × 1024 Pixel (MP 377).
  • Comfort Panels
sind Breitbildmonitore mit durchgängig 16 Mio. Farben in Größen von 4,3" 480 × 272 Pixel (KP400 comfort) bis 21,5" 1920 × 1080 Pixel (TP2200 comfort).
  • Thin Clients
Ein zweites Bediengerät zum Betrieb mit einem Host (z. B. SIMATIC Panel PC oder Server). Größe von 10" 640 × 480 Pixel bis 22" (Breitbildmonitor) 1920 × 1080 Pixel.
  • Panel PC
Display, Tastatur- oder Touch-Bedienung und Industrie-PC sind in einem Gehäuse untergebracht. Steckplätze für Erweiterungen über PC/104 (PC 477B enbedded), PCI (PC 577B) oder PCIe (PC 677B) sind vorhanden. Größen von 12" 800 × 600 Pixel bis 19" 1280 × 1024 Pixel.

Literatur[Bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten]

  • Stuxnet: Schadprogramm, das gezielt Simatic-Steuerungen angreift.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. “Der SPS-Benchmark: Das Ergebnis”, in Computer & Automation, 7. September 2011
  2. CPU 319-3 PN/DP – Technische Daten: www.automation.siemens.com
  3. Lieferfreigabe neue SIMATIC S7-1500 Controller. in Siemens Produkt Support
  4. Generationswechsel in der Mittel- und Oberklasse in Markt&Technik, S. 22-23, 7. Dezember 2012
  5. Fehlersicherer Software-Controller (WinAC RTX F), Pressemitteilung Siemens vom 17. April 2009

Weblinks[Bearbeiten]