シマティック

SIMATIC は、シーメンスが開発したプログラマブル ロジック コントローラーおよびオートメーション システムのシリーズです。1958 年に導入されて以来、このシリーズは 4 つの主要な世代を経ており、最新の世代はSIMATIC S7です。このシリーズは、産業オートメーションと製造を目的としています。

SIMATICという名前は、Siemens の登録商標です。これは、「Si emens」と「Auto matic 」を組み合わせた造語です。

他のプログラマブルロジックコントローラーと同様に、SIMATICデバイスは、特定のマシン用にハードワイヤードされた制御よりも軽量で多用途な方法で、マシンの制御をマシンの直接操作から分離することを目的としています。初期のSIMATICデバイスはトランジスタベースで、特定のマシンに接続されカスタマイズされたリレーを置き換えることを目的としていました。マイクロプロセッサーは1973年に導入され、汎用デジタルコンピューターのプログラムと同様のプログラムを保存してマシン制御に使用できるようになりました。^[1] SIMATICデバイスには、制御対象マシンに接続するための入力モジュールと出力モジュールがあります。SIMATICデバイス上のプログラムは、制御対象マシンのセンサーからの入力にリアルタイムで応答し、その後の操作を指示する出力信号をマシンのアクチュエータに送信します。

デバイスとその接続モジュールに応じて、信号は単純なバイナリ値（「高」または「低」）の場合もあれば、より複雑な場合もあります。SIMATICラインの開発に伴い、より複雑な入力、出力、計算もサポートされるようになりました。たとえば、SIMATIC 505は浮動小数点数と三角関数を処理できます。^[2]

シーメンスはこれまでに 4 つの製品ラインを開発しました。

• 1958: SIMATIC バージョン G
• 1973: SIMATIC S3
• 1979: SIMATIC S5
• 1995: SIMATIC S7

S5 ラインは、90U、95U、101U、100U、105、110、115、115U、135U、および 155U のシャーシ スタイルで販売されました。各シャーシ スタイルでは、速度、メモリ、および機能が異なる複数のCPU が利用可能でした。一部のシステムでは、たとえば 医薬品 製造で使用される超高信頼性制御のために冗長 CPU 操作が提供されました。

各シャーシは、電源と、さまざまなオプション ボードを追加するためのスロットを備えたバックプレーンで構成されていました。使用可能なオプションには、シリアルおよびイーサネット通信、デジタル入出力カード、アナログ信号処理ボード、カウンター カード、その他の特殊なインターフェイスおよび機能モジュールが含まれていました。

S7シリーズの最初の製品は1994年に発売され、S7-200、S7-300、S7-400の3つの性能クラスで提供されました。SIMATIC S7の導入により、新しいフィールドバス規格Profibusも発売され、オートメーションデバイス間の通信を容易にする産業用イーサネットの先駆的な使用も始まりました。特にS7-300 CPUファミリーの大成功は、シーメンスがオートメーション技術のグローバルリーダーの1つとしての役割を確固たるものにするのに役立ちました。これらのシリーズは2033年に段階的に廃止される予定です。^[3]

第一世代のS7 CPUの後継として、2012年にリリースされたS7-1200とS7-1500が発売されました。^[4]これらのモデルには標準のProfinetインターフェースが搭載されていました。

SIMATIC デバイス上で実行されるプログラムは、Siemens が作成したソフトウェア環境で実行されます。環境は製品ラインによって異なります。

• SIMATIC S5 製品ラインは STEP 5 でプログラムされます。
• SIMATIC S7製品ラインはSTEP 7（V5.xまたはTIAポータル）でプログラムされています。^[5]

S5 製品ラインは通常、 STEP 5と呼ばれる PC ベースのソフトウェア プログラミング ツールを使用してプログラムされていました。STEP 5 は、S5 PLC のプログラムのプログラミング、テスト、試運転、およびドキュメント化に使用されていました。

オリジナルの STEP 5 バージョンは、CP/M オペレーティング システムで実行されました。後続のバージョンはMS-DOSで実行され、その後 Windows からWindows XPまでのバージョンで実行されました。STEP 5 の最終バージョンはバージョン 7.2 でした (パッチを適用してバージョン 7.23 Hotfix 1 にアップグレード可能)。

STEP 5 に加えて、Siemens は Graph5 と呼ばれる独自の状態ロジック プログラミング パッケージを提供しました。Graph5 は、一連の個別のステップを通常実行するマシンで使用することを目的としたシーケンシャルプログラミング言語です。S5 プラットフォーム上で 状態マシンをシミュレートします。

S5 向けに、サードパーティのプログラミング環境がいくつかリリースされました。そのほとんどは STEP 5 を忠実にエミュレートしていましたが、マクロやその他の小さな機能強化を追加したものもあれば、STEP 5 とは大きく異なる機能を備えたものもありました。1 つの環境では、STEP 5 プログラムをCプログラミング言語とBASIC間でクロスコンパイルすることができました。

STEP 5 では、単純な AND/OR 演算から複雑なサブルーチンまで、構造化プログラミングまたは非構造化プログラミングを作成できます。したがって、STEP 5 プログラムには何千ものステートメントが含まれる場合があります。

最大限の透明性を維持するために、STEP 5 ではさまざまな構造化機能を提供しています。

• ブロック技術 - 線形操作シーケンスがセクションに分割され、個別のブロックにパックされます。
• セグメント - ブロック内で、個々のセグメントにサブタスクをプログラミングすることで、細かい構造化が可能になります。
• コメント - 完全なプログラムだけでなく、個々のブロックやセグメント、個々のステートメントにもコメントを直接提供できます。

STEP 5 プログラムは、次の 3 つの方法で表現できます。

• ステートメント リスト (STL) - プログラムは、PLC によって次々に実行されるコマンドのニーモニック コードのシーケンスで構成されます。
• ラダー図(LAD) -回路図のシンボルを使用した自動化タスクのグラフィカル表現
• 機能ブロック図(FBD) - DIN 40700/DIN 40719 に準拠したシンボルを使用した自動化タスクのグラフィカル表現。

絶対指定または記号指定は、3 つの表現方法すべてでオペランドに使用できます。

LAD および FBD では、複雑な機能や機能ブロックの呼び出しをファンクション キーで入力できます。これらは画面上にグラフィカル シンボルとして表示されます。

プログラム エディターは、Siemens 純正品または他のサプライヤから複数提供されています。Siemens がサポートを中止した後、他のサプライヤは Windows XP または Windows 7 で実行できる新しい STEP 5 バージョンの開発を開始しました。

利用可能なブロックには次の 5 種類があります。

• 組織ブロック（OB） - 制御プログラムを管理するためのもの
• プログラミングブロック（PB） - 機能またはプロセス指向の特性に従って構造化された制御プログラムが含まれています。
• シーケンスブロック（SB） - シーケンシャルコントロールのプログラミング用
• ファンクションブロック（FB） - 頻繁に発生し、特に複雑なプログラム部分を含む
• データ ブロック (DB) - 制御プログラムの処理に必要なデータを格納します。

一部の S5 PLC には、ブロック タイプ FX (拡張機能ブロック) と DX (拡張データ ブロック) もあります。これらは個別のブロック タイプではなく、CPU のメモリとアドレス空間が大きいために使用可能な別のブロック セットです。

STEP 5 では、次の 3 種類の操作を区別します。

• 基本操作 (例: リンク、保存、読み込みと転送、カウント、比較、算術演算、モジュール操作) - これらは 3 つの表現すべてで実行できます。
• 補足操作と複雑な関数 (例: 置換ステートメント、テスト関数、ワード単位の論理演算、減分/増分、ジャンプ関数) - これらは STL でのみ実行できます。
• システム操作 (オペレーティング システムへの直接アクセス) - これらは STL でのみ実行できます。

Stuxnetコンピュータ ワームは、STEP 7 プログラミング環境を介して SIMATIC S7 PLC を特にターゲットにします。

• 公式製品ページ
• SIMATICの60年の歴史
• Hans Berger (2009) [2000]. SIMATICによる自動化. Wiley. ISBN 978-3-89578-333-3。
• Hans Berger (2011). SIMATIC S7-1200による自動化. Wiley. ISBN 978-3-89578-356-2。
• Jürgen Müller (2005). SIMATIC による制御. Wiley. ISBN 978-3-89578-255-8。