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

Ce laboratoire propose une initiation à la programmation du contrôleur SIMATIC S7-1200 à l'aide du logiciel TIA Portal V12. Il permet de comprendre les bases du fonctionnement d’un automate programmable industriel (API), son adressage des entrées/sorties, ainsi que la programmation simple en langage logigramme (LOG). Pour réaliser ce TP, il est nécessaire de disposer d’un automate SIMATIC S7-1200, du logiciel STEP 7 Basic V12 (TIA Portal V12) et d’un poste de travail avec interface TCP/IP pour le transfert du programme.

Objectifs

• Comprendre la structure et le rôle de l’automate SIMATIC S7-1200.
• Apprendre à adresser les entrées et sorties numériques de l’automate.
• Programmer des opérations logiques simples (ET, OU, négation) en langage logigramme.
• Configurer et transférer un programme vers l’automate via TCP/IP.
• Interpréter les modes de fonctionnement et les indicateurs LED de la CPU.

Prérequis et installation

• Connaissances de base en automatisme et logique binaire.
• Automate SIMATIC S7-1200 avec CPU équipée d’entrées/sorties numériques intégrées.
• Logiciel STEP 7 Basic V12 (TIA Portal V12) installé sur un PC.
• Connexion réseau Ethernet entre le PC et la CPU via interface TCP/IP.
• Composants externes : interrupteurs (contacts NO ou NF), lampe témoin, câblage adapté.

Présentation de l’automate SIMATIC S7-1200

Le SIMATIC S7-1200 est un mini-automate modulaire adapté aux petites applications d’automatisation. Il comprend une unité centrale (CPU) avec des entrées/sorties numériques et analogiques intégrées. Si nécessaire, des modules additionnels IO, de communication (RS232, RS485) ou des cartes mémoire peuvent être ajoutés. La CPU intègre une interface TCP/IP pour la communication avec le PC et d’autres appareils.

Les entrées sont adressées par %I et les sorties par %Q, regroupées en octets de 8 bits numérotés de 0 à 7. Par exemple, l’entrée I0.4 correspond au cinquième bit (numérotation à partir de zéro) du premier octet d’entrées.

Fonctionnement cyclique du programme dans l’API

Le programme de l’automate est exécuté en cycle continu selon les étapes suivantes :

1. Lecture de l’état des entrées : le processeur vérifie si chaque entrée est alimentée (+24V) et stocke cet état dans la mémoire image des entrées (MIE).
2. Exécution du programme utilisateur : le processeur traite la liste d’instructions logiques en utilisant les états de la MIE et met à jour la mémoire image des sorties (MIS).
3. Écriture des sorties : les états de la MIS sont transmis aux sorties physiques, activant ou désactivant les actionneurs.
4. Retour à l’étape 1 pour un nouveau cycle.

Le temps nécessaire pour un cycle complet s’appelle le temps de cycle et dépend du programme.

Programmation des opérations logiques en langage LOG

Les opérations logiques sont utilisées pour définir les conditions d’activation des sorties. Ce TP se concentre sur trois opérations principales :

Opérateur ET

Exemple : une lampe doit s’allumer uniquement si deux interrupteurs sont fermés simultanément.

Câblage :

• Interrupteur 1 connecté à l’entrée I0.0
• Interrupteur 2 connecté à l’entrée I0.1
• Lampe connectée à la sortie Q0.0

En langage LOG, l’opérateur ET est représenté par un symbole spécifique qui relie les deux entrées à la sortie. La lampe s’allume uniquement si I0.0 ET I0.1 sont à « 1 ».

Opérateur OU

Exemple : une lampe doit s’allumer si au moins un des deux interrupteurs est fermé.

Câblage identique à l’opérateur ET :

• Interrupteur 1 à I0.0
• Interrupteur 2 à I0.1
• Lampe à Q0.0

En langage LOG, l’opérateur OU est représenté par un autre symbole. La lampe s’allume si I0.0 OU I0.1 est à « 1 ».

Négation

La négation permet d’inverser l’état d’une entrée dans une opération logique. Par exemple, pour que la sortie soit activée uniquement si I0.0 est à « 0 » et I0.1 à « 1 », on applique une négation sur l’entrée I0.0 dans l’opérateur ET.

En langage LOG, la négation est représentée par un symbole d’inversion placé sur l’entrée concernée.

Création et transfert du programme vers l’API

Le programme est développé sur un PC avec STEP 7 Basic V12. Une fois la programmation terminée :

1. Connecter le PC à la CPU via le réseau Ethernet (interface TCP/IP).
2. Utiliser la fonction de chargement dans STEP 7 pour transférer le programme dans la mémoire de l’API.
3. Une fois chargé, l’API exécute le programme de façon autonome sans besoin du PC.

Modes de fonctionnement de la CPU

La CPU du S7-1200 possède plusieurs modes :

• STOP : la CPU n’exécute pas le programme, ce qui permet de charger ou modifier un projet.
• STARTUP : phase de démarrage de la CPU.
• RUN : exécution cyclique du programme.

Le changement de mode STOP/RUN s’effectue via le panneau de commande logiciel STEP 7 Basic. La CPU ne possède pas de commutateur physique pour cela.

Les LED sur la face avant de la CPU indiquent le mode :

• LED jaune fixe : mode STOP
• LED verte fixe : mode RUN
• LED clignotante : mode STARTUP

Résultats attendus

• Le programme chargé dans l’API doit permettre d’allumer la lampe témoin selon les conditions logiques programmées (ET, OU, négation).
• Les entrées doivent être correctement adressées et refléter l’état des interrupteurs (0 ou 1).
• Les sorties doivent s’activer conformément aux opérations logiques définies.
• La LED de la CPU doit indiquer le mode RUN (vert) lorsque le programme est en exécution.

Pièges courants

• Mauvais câblage des entrées ou sorties : vérifier la connexion des interrupteurs aux bonnes entrées (I0.0, I0.1) et de la lampe à la sortie (Q0.0).
• Confusion entre contacts normalement ouverts (NO) et normalement fermés (NF) : bien identifier le type de contact utilisé.
• Erreur d’adressage des bits : la numérotation commence à zéro, donc la cinquième entrée correspond à I0.4.
• Ne pas oublier de passer la CPU en mode RUN pour que le programme soit exécuté.
• Oublier de transférer le programme après modification dans STEP 7 Basic.
• Ne pas vérifier l’état des LED de la CPU pour confirmer le mode de fonctionnement.