Una breve storia della tecnologia Siemens PLC: come 65 anni di innovazione hanno rimodellato l'automazione industriale globale

Introduzione

Come più grande produttore europeo di elettronica e apparecchiature elettriche, Siemens svolge un ruolo vitale nell'automazione industriale globale. Dall'introduzione del marchio SIMATIC nel 1958, i PLC Siemens (controller logici programmabili) sono diventati dispositivi di controllo di base in metallurgia, ingegneria chimica e produzione automobilistica, grazie alla loro innovazione tecnologica e affidabilità. Questo articolo traccia lo sviluppo di Siemens PLCS ed esamina come si sono evoluti da controller binari a piattaforme intelligenti per l'industria 4. 0.

1.Early Exploration: dai relè al controllo transistor (1958-1970 s)

La nascita del marchio SIMATIC ha segnato l'inizio della tecnologia di automazione Siemens. Nel 1958, Siemens lanciò il suo primo prodotto SIMATIC SERIE e pubblicò il SIMATIC G nel 1959, che utilizzava la tecnologia a transistor per sostituire i relè tradizionali. Questo progresso ha migliorato significativamente la compattezza e l'efficienza energetica dei sistemi di controllo. La successiva serie N SIMATIC, introdotta negli anni '60, incorporava materiali di silicio per ottimizzare ulteriormente la velocità e la stabilità del dispositivo, gettando le basi per la digitalizzazione futura.

Durante questa fase, i PLC erano principalmente a base di hardware ma hanno dimostrato il potenziale per sostituire i relè meccanici, offrendo soluzioni preliminari per l'automazione industriale.

2.La rivoluzione del microprocessore: Breakthroughs con serie S3 e S5 (1970-1990 S)

SIMATIC S3 (1975)

Il primo prodotto PLC di Siemens, SIMATIC S3, è stato lanciato ufficialmente nel 1975. Ha caratterizzato un design del controller binario con una semplice interfaccia operativa, utilizzata principalmente per attività di controllo logico di base come il controllo della linea di produzione. Nonostante la sua funzionalità limitata, la serie S3 ha istituito una base per i prodotti futuri.

SIMATIC S5 (1979)

Con la maturazione della tecnologia del microprocessore, Siemens ha introdotto la serie S5 nel 1979, sostituendo efficacemente l'S3. Questa serie è stata la prima a incorporare i microprocessori, consentendo operazioni logiche più complesse e introducendo lo strumento di programmazione Step 5, che potrebbe essere eseguito su sistemi CP/M e MS-DOS. Questa transizione ha segnato uno spostamento nei PLC dall'hardware alla programmazione software. Modelli tipici come S 5-95 U e S 5-155 U hanno trovato un'applicazione diffusa nel controllo di processo.

SIMATIC S5 PLC

Fasi iniziali in rete

Negli anni '80, la serie S5 si è evoluta nei modelli della serie U (ad es. S 5-90 U, S 5-135 U), migliorando la progettazione modulare e abilitando il controllo I/O distribuito, aprendo la strada alla rete industriale.

3.Digital Leap: The S7 Series e Automation totalmente integrata (1994-2000 S)

The Birth of the Simatic S7 Series (1994)

Nel 1994, Siemens ha lanciato la rivoluzionaria serie S7, segnando un altro anno rivoluzionario per i PLC SIMATIC. Siemens ha introdotto la prima versione di Profibus e ha integrato il concetto di networking industriale nel regno PLC. La serie SIMATIC S7 include tre modelli principali: S 7-200, S 7-300 e S 7-400, rispettivamente targeting di sistemi di controllo piccoli, medi e grandi. Tra questi, il S 7-300 è diventato il modello più popolare, rinomato per la sua vasta gamma di dimensioni della CPU adatte a quasi tutte le applicazioni.

Innovazioni principali:

• Design modulare:Consente combinazioni flessibili, con S 7-300 che offre 22 tipi di CPU per incontrare diversi scenari industriali.
• Compatibilità di Windows:Lo strumento di programmazione Step 7 presenta un'interfaccia grafica, abbassando le barriere per lo sviluppo.
• Comunicazione di rete:L'integrazione della tecnologia Bus Profibus consente il networking a livello di dispositivo.

Il concetto di automazione totalmente integrata (TIA) (1996)

Siemens ha proposto il concetto di TIA (Automation totalmente integrata) per ottenere una collaborazione senza soluzione di continuità dalla progettazione alla produzione attraverso una piattaforma unificata che integra PLC, HMIS e software industriale. Il sistema di controllo dei processi PCS7, rilasciato nel 1996, ha combinato l'interfaccia WINCC con le reti Profibus, diventando una soluzione di riferimento per le industrie di processo.

4.Trasformazione intelligente: The Rise of S 7-1200 e S 7-1500 (2009- presente)

S7-1200 (2009)

S 7-1200, un aggiornamento a S 7-200, è caratterizzato dalla sua dimensione compatta e dall'interfaccia Profinet integrata, supportando l'espansione I/O distribuita. Sebbene rivolto all'estremità medio-bassa del mercato, la sua efficacia in termini di costi lo ha reso una scelta preferita per i piccoli sistemi di automazione.

S7-1500 (2012)

Istituito come successore ufficiale di S {{0}}/400, S 7-1500 è stato progettato per l'industria 4.0 con diversi vantaggi:

• Processore ad alte prestazioni:Supporta le risposte a livello di millisecondi con un aumento di dieci volte dell'efficienza di esecuzione del codice.
• Capacità di integrazione cloud:Il protocollo OPC UA integrato consente l'interfaccia diretta con le piattaforme di calcolo e cloud.
• Sicurezza e scalabilità:Offre CPU ridondanti e moduli Fail-Safe adatti a applicazioni ad alta affidabilità.

Iterazione del prodotto e strategia di mercato

Siemens ha annunciato la sospensione di S 7-300 nel 2023, con pezzi di ricambio non più disponibili dopo il 2033, spingendo gli utenti a migrare su S 7-1500.

5. Introduzione ai controller SIMATIC S7

Avendo stabilito una fondazione nella storia di Siemens PLC, esaminiamo tre principali modelli PLC SIMATIC sul mercato: S 7-300, S 7-1200 e S 7-1500.

S 7-300 controller PLC

S 7-300 PLC è diventato il prodotto più popolare tra le prime serie di offerte S7, aiutando a stabilire Siemens come leader nel settore dell'automazione. S 7-300 presenta un design del connettore del bus seriale ed è adatto per una vasta gamma di compiti di controllo di processo complessi.

Rispetto alle capacità S 7-400, S 7-300 ha meno funzionalità, memoria e funzionalità I/O. Tuttavia, la sua impronta più piccola e il suo rapporto costo-efficacia gli offrono una maggiore importanza del mercato bilanciando la capacità di elaborazione e le spese.

SIMATIC S 7-300

Siemens offre 22 diverse versioni della CPU S 7-300, classificata in tipi standard, compatti, fail-safe e tecnologia. Ogni tipo soddisfa vari requisiti per le fabbriche di dimensioni diverse. Le CPU compatte mantengono una copertura simile alle CPU standard ma sono ottimizzate per gli ambienti critici dello spazio. Le CPU FAIL-Safe integrano il controllo del livello di sicurezza all'interno di un singolo dispositivo, mentre le CPU tecnologiche soddisfano le applicazioni avanzate di controllo del movimento.

S 7-300 plc è stato sul mercato per quasi trent'anni e Siemens ha annunciato la sua evasione ufficiale, con l'industria che migra verso il più moderno S 7-1200 e S 7-1500 PLCS.

S 7-1200 controller PLC

Lanciato per affrontare diverse sfide tecniche presentate da S 7-300, S 7-1200 offre I/O incorporato più piccoli mantenendo la scalabilità modulare. Tuttavia, non è considerato un successore formale di S 7-300, un ruolo riservato per S 7-500. S 7-1200 funge da modello di transizione, in grado di soddisfare la maggior parte delle funzioni di S 7-1500, con software facilmente trasferibile tra i due modelli. Le sue dimensioni compatte, insieme a I/O incorporate, lo rendono una scelta eccellente per i pannelli di controllo. Molte nuove applicazioni sono passate al sistema S 7-1200 o si basano sui blocchi I/O distribuiti dei S 7-1500.

SIMATIC S 7-1200

S 7-1500 controller PLC

La serie S {{0}} combina tutti i vantaggi di flessibilità e scalabilità di S 7-300, anticipando il futuro della tecnologia di automazione del controllo. Molti casi di studio su questa serie si concentrano sull'industria 4.0 e sull'analisi dei dati. S 7-1500 PLC è classificato in tre tipi: standard, compatto e fail-safe, con applicazioni simili a quelle di s 7-300.

S 7-1500 vanta miglioramenti significativi nella velocità di elaborazione, prestazioni e lunghezza del codice. Inoltre, Profinet funge da protocollo standard utilizzato dai controller S 7-1500, dotati di protocolli e funzionalità di networking adatte a Edge e Cloud Computing.

Sono stati condotti confronti recenti tra S 7-1500 e S 7-300 per selezionare le migliori soluzioni per i nuovi progetti di automazione. Tuttavia, a seguito dell'annuncio della discontinuazione di S 7-300, la S 7-1500 è diventata la soluzione ufficiale, con molte aziende che hanno intenzione di passare ad essa.

SIMATIC S 7-1500

6. Tendenze di futura: Industria 4. 0 e sostenibilità

Le innovazioni di Siemens PLC si sono costantemente allineate alle esigenze industriali. Attualmente, S 7-1500 supporta algoritmi di intelligenza artificiale e tecnologia gemella digitale, facilitando la manutenzione predittiva e l'ottimizzazione dell'efficienza energetica. Inoltre, Siemens consolida il software di ingegneria attraverso la piattaforma del portale TIA, consentendo la gestione completa del ciclo di vita dal debug virtuale alla produzione effettiva.

Conclusione

Dal SIMATICO del 1958 al contemporaneo S 7-1500, la storia dello sviluppo di Siemens plc rappresenta un'evoluzione della tecnologia di automazione industriale. Attraverso l'innovazione tecnologica continua e l'adattamento del mercato, Siemens non solo ha avanzato la trasformazione intelligente della produzione, ma ha anche aperto la strada alle tendenze di automazione globale durante l'industria 4. 0 era. Poiché il cloud computing e l'IA continuano a integrarsi, Siemens PLC rimarrà al centro della digitalizzazione industriale.