Initiation à la Programmation du SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal V12

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Initiation à la Programmation du SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal V12

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UNIVERSITE LIBRE DE TUNIS

Initiation à la Programmation du SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal V12

Département Electromécanique

4ème Année Cycle Ingénieurs

A.U 2017-2018

Le contenu du fascicule est assigné à l’unité « SIMATIC S7-1200 et TIA Portal ». Il s’agit d’une initiation rapide à la programmation du S7-1200

Département GEII 2015 /2016 5ème Année Ingénieurs GEII

I.

Notes concernant la programmation du SIMATIC S7-1200

1) Automate SIMATIC S7-1200

L’automate SIMATIC S7-1200 est un mini-contrôleur modulaire utilisé pour les petites

performances. Il existe un éventail complet de modules pour une adaptation optimisée à la

tâche d'automatisation. Le contrôleur S7 est composé d’une CPU qui est équipée d’entrées et

de sorties de signaux numériques et analogiques.

Des modules additionnels d’entrées/sorties (modules IO) peuvent être installés si les entrées et

sorties intégrées ne sont pas suffisantes pour l’application désirée. Si besoin est, des modules

de communication RS232 ou RS485 sont ajoutés. Une interface TCP/IP intégrée est

obligatoire pour toutes les CPU. Avec le programme S7, l’API surveille et contrôle une

machine ou un process.

Les modules IO sont interrogés dans le programme S7 au moyen d’adresses d’entrées (%I) et

référencés au moyen d’adresses de sorties (%Q).

Le système est programmé avec le logiciel STEP 7 Basic V12.

2) Logiciel de programmation STEP 7 Basic V12 (TIA Portal V12)

Le logiciel STEP 7 Basic V12 est l’outil de programmation pour le système d’automatisation :

- SIMATIC S7-1200.

Avec STEP 7 Basic V12, les fonctions suivantes peuvent être utilisées pour automatiser un

système:

- Configuration et paramétrage du matériel

- Paramétrage de la communication

- Programmation

- Test, mise en service et dépannage avec les fonctions Démarrer et En ligne & Diagnostic.

- Documentation

- Génération d’écrans de visualisation pour les Basic Panels SIMATIC

Toutes les fonctions sont détaillées dans l’aide en ligne.

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II. Qu’est-ce qu’un API, et à quoi ça sert ?

1) Que signifie le terme API ?

« API » est l’abréviation pour « Automate Programmable Industriel ». Il s’agit d’un appareil

qui commande un processus (par exemple une presse d’imprimerie pour l’impression des

journaux, une installation de remplissage de sacs de ciment, une presse d’injection plastique,

etc…). Ceci est réalisé grâce aux instructions d’un programme stocké dans la mémoire de

l’appareil.

2) Comment l’API commande-t-il le processus ?

L’API commande le processus comme suit, à travers les connexions de l’API appelées

sorties. Par exemple, il applique une tension de +24V aux actionneurs via les points de

connexion de l’automate appelés sorties. Ceci permet de démarrer ou d’arrêter un moteur, de

faire monter ou descendre des électrovannes, ou d’allumer ou éteindre des lampes.

3) Comment l’API commande-t-il le processus ?

L’API commande le processus comme suit, à travers les connexions de l’API appelées sorties.

Par exemple, il applique une tension de +24V aux actionneurs via les points de connexion de

l’automate appelés sorties. Ceci permet de démarrer ou d’arrêter un moteur, de faire monter

ou descendre des électrovannes, ou d’allumer ou éteindre des lampes.

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4) Comment l’API reçoit-t-il les informations sur les états du

processus ?

L’API reçoit les informations du processus à partir de ce qu’on appelle des capteurs de

signaux qui sont reliés aux entrées de l’API. Ces capteurs de signaux peuvent être, par

exemple, des capteurs qui reconnaissent si une pièce d’usinage se trouve à une position

donnée, ou de simples commutateurs ou boutons poussoirs, qui peuvent être ouverts ou

fermés, appuyés ou relâchés. Il est également fait la distinction entre les contacts à ouverture

qui sont fermés au repos et les contacts à fermeture qui sont ouverts au repos.

5) Quelle est la différence entre les contacts à ouverture et à

fermeture ?

On distingue parmi les capteurs de signaux les contacts à ouverture (NO, normalement

ouverts) et les contacts à fermeture (NF, normalement fermés).

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Le commutateur ci-dessous est un contact à fermeture qui se ferme lorsqu’il est activé.

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Le commutateur ci-dessous est un contact à ouverture qui est fermé quand il n’est pas activé.

6) Comment le SIMATIC S7-1200 adresse les signaux

d’entrée/sortie ?

La déclaration d'une entrée ou sortie donnée à l'intérieur d'un programme s'appelle

l'adressage. Les entrées et sorties des automates sont la plupart du temps regroupées en

groupes de huit entrées ou sorties numériques. Cette unité de huit entrées ou sorties est

appelée un octet. Chaque groupe reçoit un numéro que l'on appelle l'adresse d'octet.

Afin de permettre l'adressage d'une entrée ou sortie à l'intérieur d'un octet, chaque octet est

divisé en huit bits. Ces derniers sont numérotés de 0 à 7. On obtient ainsi l'adresse du bit.

L'automate programmable représenté ici a les octets d'entrée 0 et 1 ainsi que les octets de

sortie 4 et 5.

Par exemple, pour adresser la 5ème entrée en partant de la gauche, on définit l’adresse

suivante :

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Indication : L'adresse du bit de la cinquième entrée est un 4 car la numérotation

commence à zéro.

Pour adresser la dernière sortie, par exemple, on définit l’adresse suivante :

Indication : L'adresse du bit de la dernière sortie est un 1 car la numérotation

commence à zéro.

7) Comment le programme est-il traité dans l’API ?

Le traitement du programme dans l'automate est cyclique et se déroule comme suit :

1. Après la mise sous tension de l'automate programmable, le processeur qui constitue

pour ainsi dire le cerveau de l'automate vérifie si chaque entrée est sous tension ou

non. L'état de ces entrées est enregistré dans la mémoire image des entrées (MIE). Si

l'entrée est sous tension, l'information 1 ou "High" sera enregistrée. Si l'entrée n'est pas

sous tension, l'information 0 ou "Low" sera enregistrée.

2. Ce processeur exécute le programme stocké en mémoire de programme. Celui-ci est

constitué d'une liste d'instructions et d'opérations logiques exécutées de manière

séquentielle. L'information d'entrée requise à cet effet est prélevée dans la mémoire

image des entrées lue auparavant et les résultats logiques sont écrits dans une mémoire

image des sorties (MIS). Durant l'exécution du programme le processeur accède

également aux zones de mémoire des compteurs, temporisations et mnémoniques.

3. Dans la troisième étape, l'état est transmis après l'exécution du programme utilisateur

de la MIS aux sorties, activant ou désactivant celles-ci. L'exécution du programme

revient ensuite au point 1.

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Indication : Le temps requis par le processeur pour l'exécution du programme s'appelle

le temps de cycle. Ce dernier dépend entre autres du nombre et du type d'instructions.

8) A quoi ressemblent les opérations logiques dans le programme

de l’automate ?

Les opérations logiques servent à définir des conditions pour l'activation d'une sortie.

Elles peuvent être créées dans le programme de l'automate programmable dans les

langages de programmation Schéma des circuits (CONT) ou Logigramme (LOG).

Nous nous limiterons en vue de simplification ici au langage LOG.

Il existe de nombreuses opérations logiques pouvant être mises en œuvre dans des

programmes d'automatisation.

L'opération ET et l'opération OU ou bien la NEGATION d'une entrée sont les opérations

les plus fréquemment utilisées et seront expliquées ici à l'appui d'un exemple.

 Indications : Pour obtenir rapidement et efficacement des informations sur les autres

opérations logiques, consultez l'aide en ligne.

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a) Opérateur ET

Exemple d’une opération ET :

Une lampe doit s’allumer quand les deux interrupteurs sont fermés simultanément.

Schéma :

Explication :

La lampe

s’allume uniquement quand les deux interrupteurs sont fermés. C’est-à-dire,

quand

ET

sont fermés, alors la lampe est allumée.

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Câbler l’API :

Pour appliquer cette opération au programme de l’API, les deux commutateurs doivent être

connectés aux entrées de l’API. Ici,

est relié à l’entrée I 0.0 et

à l’entrée I 0.1.

De plus, la lampe

doit être connectée à une sortie, par exemple Q 0.0.

Opérateur ET dans LOG :

Dans le logigramme LOG, l’opérateur ET est programmé par le symbole ci-dessous et est

représenté de la manière suivante :

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1L1K2K1K2K1L

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b) Opérateur OU

Exemple d’une opération OU :

Une lampe

doit s’allumer si au moins un des deux interrupteurs est fermé.

Schéma :

Explication :

La lampe s’allume à partir du moment où un des deux interrupteurs est fermé. C’est-à-dire, si

OU

est fermé, alors la lampe

est allumée.

Câbler l’API :

Pour appliquer cette opération au programme de l’API, les deux commutateurs doivent être

connectés aux entrées de l’API. Ici,

est relié à l’entrée I 0.0 et

à l’entrée I 0.1.

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1L1K2K1L1K2K

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De plus, la lampe

doit être connectée à une sortie, par exemple Q 0.0.

Opérateur OU dans LOG

Dans le logigramme LOG, l’opérateur OU est programmé est programmé par le symbole ci-

dessous et est représenté de la manière suivante :

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c) Négation

Il est souvent nécessaire dans les opérations logiques d'interroger l'état d'un contact pour

savoir :

- dans le cas d'un contact à fermeture si celui-ci n'a pas été activé,

- ou dans le cas d'un contact à ouverture s'il a été activé,

et donc pour savoir si la tension est appliquée à la sortie ou non.

Ceci peut être réalisé par la programmation d'une négation à l'entrée de l'opération ET ou

OU.

Dans le logigramme LOG, la négation de l’entrée (ou inversion) sur un opérateur ET est

programmé de la façon suivante :

Ceci signifie qu’une tension est appliquée à la sortie %Q 0.0 uniquement si %I 0.0 est à « 0 »

et si %I 0.1 est à « 1 ».

9) Comment est généré le programme pour l’API ? Comment est-il

envoyé vers la mémoire de l’API ?

Le programme de l’API est généré sur un PC en utilisant le logiciel Step 7, et y est

temporairement enregistré.

Après que le PC est connecté avec l’interface TCP/IP de l’API, le programme peut être

transféré grâce à une fonction de chargement dans la mémoire de l’API.

Le PC n’est plus utile une fois que le programme est chargé dans l’API, ce dernier le gère tout

seul.

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M 1

II.

Réglage et commande du SIMATIC S7-1200

1) Présentation des différents modules:

Le SIMATIC S7-1200 est un automate modulaire et tout un éventail de modules

l’accompagnent. Les voici:

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 Modules centraux CPU (Central Processing Unit) avec différentes capacités,

entrées/sorties intégrées, et un interface PROFINET (par exemple, la CPU 1214C).

 Module de puissance PM (Power Module) avec une entrée AC 120/230V,

50Hz/60Hz, 1.2A/0.7A, et une sortie DC 24V/2.5A

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 Signal Boards SB pour ajouter des entrées ou sorties analogiques ou numériques,

la taille de la CPU étant fixée

(les signal boards peuvent être utilisés avec les CPU 1211C/1212C et 1214C).

 Modules de signal SM (Signal Module) pour les entrées et sorties analogiques et

numérique

(pour les CPU 1212C un maximum de 2 SM peuvent être utilisés, pour la 1214C

max. 8)

 Modules de communication CM

(Communication Module) pour une

communication série RS 232 / RS 485

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(pour les CPU 1211C/1212C et 1214C, jusqu’à 3 CM peuvent être utilisés)

 Les cartes mémoire 2Mo ou 24Mo pour stocker les données du programme et pour

un remplacement simple des CPU lors des maintenances

2) Eléments importants de la CPU

Avec une alimentation intégrée de 24V et des entrées et sorties numériques intégrées, la CPU

du S7- 1200 est prête à l’emploi, sans avoir besoin de composants supplémentaires.

Pour communiquer avec l’appareil de programmation, la CPU est équipée d’un port TCP/IP

intégré. Au moyen d’un réseau ETHERNET, la CPU est capable de communiquer avec des

appareils de commande IHM et d’autres CPU.

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(1) Alimentation 24V

(2) Borniers insérables pour un câblage utilisateur (derrière les caches plastiques)

(3) Diodes électroluminescentes pour les I/O intégrées et le mode de fonctionnement de la

CPU

(4) Connexion TCP/IP (sous la CPU)

La carte mémoire SIMATIC MC (Memory Card) stocke le programme, les données, les

données

système, les fichiers et les projets. Elle peut être utilisée pour les opérations suivantes :

Transfert du programme aux différentes CPU

Mise à jour du micrologiciel des CPU, des modules de signal SM et des modules de

communication CM

3) Modes de fonctionnement de la CPU

La CPU a les modes de fonctionnement suivants :

 En mode « STOP », la CPU n’exécute pas le programme, et vous pouvez charger

un projet.

 En mode « STARTUP », la CPU entame une procédure de démarrage.

 En mode « RUN », le programme est exécuté de façon cyclique. Les projets ne

peuvent pas être chargés dans une CPU en mode RUN.

La CPU n’a pas de commutateur physique pour changer de mode de fonctionnement. Le

mode STOP ou RUN se change en utilisant le bouton sur le panneau de commande du

logiciel Step 7 Basic. De plus, le panneau de commande est muni d’un bouton MRES

pour faire une réinitialisation générale de la mémoire et il affiche l’état actuel des LED de

la CPU.

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La couleur de la LED des états RUN/STOP sur la face avant de la CPU indique le mode de

fonctionnement actuel.

 Une lumière JAUNE indique le mode STOP.

 Une lumière VERTE indique le mode RUN.

 Une lumière CLIGNOTANTE indique le mode

STARTUP.

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