We współczesnej automatyce powszechnie są wykorzystane programowalne sterowniki logiczne, które są znane także pod skrótem PLC (ang. Programmable Logic Controller). Zazwyczaj stanowią one jeden ze składników maszyny bądź linii technologicznej, które upraszczają kontrolę nad danym zadaniem. Pierwsze sterowniki PLC pojawiły się na rynku w latach 70. XX w. Zastąpiły one układy sterowania opierające się na stycznikach i przekaźnikach. Jednym z prekursorów współczesnych systemów sterowania była firma Siemens, która w roku 1973 wprowadziła sterownik serii Simatic S3. Pojawienie się w roku 1979 kolejnej serii Simatic S5 spowodowało, że firma stała się światowym liderem w produkcji systemów sterowania. Dalszy rozwój produktu przyczynił się do przełomu koncernu Siemens, który po rozpoczęciu sprzedaży serii Simatic S7 w 1995 roku został najczęściej stosowanym sterownikiem w Europie. Produkowane od wielu lat sterowniki tej firmy w dalszym ciągu wyznaczają standardy innym producentom automatyki. Ciągle rosnąca popularność rodziny Simatic S7 i jej udział w rynku powoduje, że znajomość tej serii stanie się niemal obowiązkowa wśród automatyków i programistów. Warto poświęcić trochę czasu na zapoznanie się z możliwościami tej rodziny.
Oferta firmy jest bogata w różne modele sterowników wchodzących w skład tej rodziny. Od zawsze dużym problemem dla osób początkujących był zakup sterownika, programatora oraz środowiska programistycznego. Od niedawna sytuacja znacznie się poprawiła, gdy firma Siemens wprowadziła rodzinę SIMATIC S7-1200. Rodzina charakteryzuję się dużymi możliwościami w stosunku do niskiej ceny. Są one następcami bardzo popularnego sterownika S7-200. Dodatkowym atutem przemawiającym za korzystaniem ze sterowników serii Simatic S7 jest pełna wersja testowa działająca przez 21 dni środowiska programistycznego TIA Portal V13 (ang. Totally Integrated Automation). Jest to wręcz idealne rozwiązanie dla osób, które zastanawiają się, czy zacząć przygodę z mikrokontrolerami, lub sterownikami przemysłowymi. Pomocą przy podjęciu decyzji jest informacja o wbudowanym symulatorze PLCSIM, który bardzo dokładnie odwzorowuje rzeczywisty sterownik. Dzięki temu przygodę z programowaniem sterowników można zacząć już teraz, nie posiadając nawet sprzętu. Programowanie odbywa się przez interfejs Ethernet. Zaletą jest wbudowany w standardzie debugger, który pozwala na analizę przebiegu działania kodu źródłowego. Jest to ważny element przyśpieszający wyszukiwanie błędów. Kolejnym powodem, który odstrasza młodych programistów jest język programowania. Powszechnie znany jest język LAD (ang. Ladder Diagram) nazywany również językiem drabinkowym lub stykowym nawiązującym do obwodów elektrycznych oraz STL (ang. Statement List) język strukturalny, czyli po prostu asembler jaki znają informatycy. Dla osób początkujących jest to wręcz nie do przeskoczenia ze względu na skomplikowany proces tworzenia kodu źródłowego. Aby dobrze programować w tych językach, należy poświęcić dosyć dużo czasu na naukę, aby osiągnąć zadowalający efekt. Jest również język S7-SCL (ang. Structured Control Language), który był mało popularny i rzadko wykorzystywany ze względu na proces kompilacji (generował dużą objętość kodu, która działała mało efektywnie) oraz ubogi edytor. Następnym minusem była konieczność doinstalowania dodatku, aby mieć możliwość korzystania z języka S7-SCL. Wraz z pojawieniem się TIA Portal poprawiono wszystkie niedociągnięcia języka S7-SCL. Po uruchomieniu środowiska można od razu przystąpić do tworzenia kody źródłowego w tym języku.
Język S7-SCL jest bardzo zbliżony do języka Pascal oraz C. Są to języki wysokiego poziomu pozwalające tworzyć w łatwy i szybki sposób proste i złożone algorytmy. Dzięki temu podobieństwu język jest bardziej przystępny większej liczby osób. Również wzrost wydajności sterowników przemysłowych jest powodem, dla którego stosowanie tego języka powinno być standardem. Niestety obecnie ze względu na to, że jest to „nowość” oraz największy powód którym są przyzwyczajenia sytuacja w tym temacie się nie zmienia. Ważnym powodem niskiej popularności programowania sterowników przemysłowych jest brak literatury, która byłaby napisana w formie przewodnika. Opis krok po kroku od instalacji środowiska do pierwszego „Hello World” i kilku prostych przykładów jest najlepszym rozwiązaniem dla początkujących. Także osoby zajmujące się automatyką i programowaniem obawiają się nieznanego, skomplikowanego środowiska i trudnej konfiguracji. Wszystko jest spowodowane kilkoma błędami, które pojawiły się w poprzednich wersjach TIA Portal. Jednak w obecnej wersji V13 wszystko zostało naprawione i działa poprawnie. Osoby znające Pascala lub C będą się zastanawiać, dlaczego wcześniej nie zainteresowali się automatyką i językiem S7-SCL. Przecież język ten jest taki prosty i pozwala na szybszą realizację projektu. W książce autor pokaże, jak w łatwy i szybki sposób można programować sterowniki przemysłowe w nowym TIA Portal V13. Opis pokazujący jak można zrobić działający program krok po kroku za pomocą kilku kliknięć myszką pozwoli przekonać czytelnika który zastanawia się jaką dziedzinę dalszej kariery wybrać, że warto jednak wybrać automatykę i zajmować się programowaniem układów które sterują procesami produkcyjnymi w dużych halach. Mikrokontrolery też są ciekawe, jednak duży problem stanowi konfiguracja układów peryferyjnych, czytanie dokumentacji, zapoznawanie się rejestrami. W sterownikach przemysłowych jest łatwiej, ponieważ wszystko jest skonfigurowane. Należy tylko zaznaczyć (tzw. ptaszkiem), że np. chcemy wykorzystać przerwanie od zbocza narastającego dla pierwszego wejścia cyfrowego i dodać funkcję do obsługi tego przerwanie. Osoby znające język C praktycznie nie odczują różnicy, że jest to sterownik przemysłowy, a nie mikrokontroler. Dzięki temu zdobyta wiedza może być w prosty sposób przełożona w przyszłości na inne układy programowalne (np. mikrokontrolery ATmega). Należy podkreślić, że sterownik przemysłowy zawiera wewnątrz mikrokontroler, który programujemy za pomocą TIA Portal (zamiast dedykowanego środowiska dla danego typu mikrokontrolera).
Ninijsza książka przeznaczona jest przede wszystkim dla osób początkujących, które nie miały styczności ze sterownikami serii Simatic S7. Zawiera ona ponad 20 rozbudowanych ćwiczeń, które pozwolą poznać możliwości tej serii. Ćwiczenia przygotowano wyłącznie w języku S7-SCL, przy czym zakłada się, że czytelnik nie miał z nim styczności i nie zna podstawowych pojęć związanych z programowaniem w tym języku. Poszczególne ćwiczenia zostały przygotowane w taki sposób, aby stopniowo wprowadzić czytelnika w każdy aspekt związany z językiem. Początkowe ćwiczenia pokazują wykorzystanie najważniejszych elementów języka. Dalsze ćwiczenia bazują na wiedzy zdobytej we wcześniejszych ćwiczeniach, aby pokazać możliwości łączenia wszystkich składników języka. Dodatkowo większość ćwiczeń posiada zadania do samodzielnego wykonania rozszerzające jego zakres, aby utrwalić zdobytą wiedzę.
