Si vous vous êtes déjà demandé comment les usines maintiennent leurs machines en douceur ou comment les processus industriels complexes restent sur la bonne voie, la réponse réside souvent dans un petit mais puissant appareil appelé PLC. Et quand il s'agit de plcs, leCPU S7-1200 SIMATIQUEest un nom qui arrive à maintes reprises. Dans ce guide, nous décomposons tout ce que vous devez savoir sur le processeur S7-1200 Simatic, de ce que c'est à la façon dont cela fonctionne et pourquoi il est si largement utilisé dans les industries du monde entier. Que vous soyez un étudiant qui apprend l'automatisation industrielle, un technicien qui cherche à élargir vos connaissances ou un propriétaire d'entreprise en considérant de nouveaux équipements, ce guide vous donnera une compréhension solide du CPU S7-1200 SIMATIC.
Quel est le processeur SIMATIC S7-1200?
Le CPU SIMATIC S7-1200 est un type de contrôleur logique programmable (PLC) fabriqué par Siemens, une entreprise de premier plan en technologie industrielle avec plus de 175 ans d'histoire. Les PLC sont comme les «cerveaux» des machines et systèmes industriels. Ils prennent des informations sur les capteurs, les traitent, puis envoient des signaux à d'autres parties du système pour faire en sorte que les choses se produisent un moteur, arrêtant une bande transporteuse ou réglant la température dans une usine.
Le CPU SIMATIC S7-1200 est conçu spécifiquement pour les tâches d'automatisation de petite à moyenne taille. Introduit en 2009 dans le cadre de la famille S7 S7 de Siemens, il a été créé pour remplacer des modèles plus anciens comme le S7-200, offrant de meilleures performances et plus de fonctionnalités dans un ensemble plus petit. Il est suffisamment compact pour s'adapter à des armoires de contrôle serrées mais suffisamment puissantes pour gérer les tâches comme contrôler une petite ligne de production, gérer une machine d'emballage ou surveiller les conditions environnementales dans une installation.
L'une des raisons pour lesquelles le CPU SIMATIC S7-1200 est si populaire est sa flexibilité. Il peut être facilement programmé et adapté à différentes tâches, ce qui signifie qu'il peut se développer et changer en tant que besoins d'un changement commercial. Par exemple, une petite boulangerie peut commencer par un processeur S7-1200 simatic contrôlant un seul four, puis ajouter plus de machines que le même processeur peut gérer. De plus, c'est fiable quelque chose qui est crucial dans les industries où même un petit temps d'arrêt peut coûter des centaines ou des milliers de dollars. Siemens teste chaque processeur S7-1200 simatic pour s'assurer qu'il peut fonctionner dans des conditions difficiles, comme des températures élevées ou des environnements poussiéreux, qui sont courants dans les usines.
Composants matériels clés du CPU S7-1200 SIMATIC
Pour comprendre comment fonctionne le CPU SIMATIC S7-1200, il est utile de connaître ses principales pièces matérielles. Jetons un coup d'œil aux plus importants:
Le processeur
Au cœur du CPU SIMATIC S7-1200 se trouve le processeur. C'est là que se produit toute la «pensée». Le processeur lit le programme qui lui indique quoi faire, prend les données des capteurs et d'autres appareils, puis décide quelles actions à prendre. La vitesse et la puissance du processeur déterminent la rapidité avec laquelle le processeur SIMATIC S7-1200 peut traiter les informations, ce qui est important pour suivre les processus industriels à évolution rapide.
Différents modèles du CPU SIMATIC S7-1200 ont différents processeurs. Par exemple, le modèle 1214C dispose d'un processeur 32 bits qui peut gérer jusqu'à 100 000 instructions par seconde, tandis que le modèle 1217C le plus puissant peut traiter plus de 300 000 instructions par seconde. Cela signifie que le 1217C est meilleur pour les tâches qui nécessitent des décisions rapides, comme le contrôle d'une ligne d'emballage à grande vitesse.
Mémoire
Le processeur SIMATIC S7-1200 a deux principaux types de mémoire: la mémoire du programme et la mémoire des données. La mémoire du programme est l'endroit où les instructions (le programme) sont stockées. C'est l'ensemble des étapes qui indique au CPU quoi faire. La mémoire des données est l'endroit où le CPU stocke les informations qu'il collecte pendant l'exécution, comme les lectures à partir de capteurs ou l'état des machines (qu'ils soient sur ou désactivés, par exemple).
La plupart des modèles CPU S7-1200 SIMATIQUES sont livrés avec au moins 50 Ko de mémoire de programme et 100 Ko de mémoire de données, ce qui est suffisant pour la plupart des tâches petites et moyennes. Si vous en avez besoin de plus, vous pouvez ajouter des cartes mémoire qui se connectent au CPU, similaire à la façon dont vous ajoutez une carte mémoire à un téléphone. Ces cartes peuvent stocker des programmes supplémentaires, des journaux de données ou même des mises à jour du micrologiciel pour le CPU.
Ports d'entrée / sortie (E / S)
Les ports d'entrée et de sortie sont la façon dont le CPU SIMATIC S7-1200 se connecte au monde extérieur. Les ports d'entrée reçoivent des signaux de dispositifs comme les capteurs, qui détectent des choses comme la température, la pression ou si une pièce est au bon endroit. Par exemple, un capteur de température dans un four alimentaire peut envoyer un signal au port d'entrée du CPU lorsque la température atteint 350 degrés F. Les ports de sortie envoient des signaux à des dispositifs tels que des moteurs, des lumières ou des vannes, leur indiquant quand allumer ou désactiver. Un signal d'un port de sortie pourrait indiquer à un moteur de commencer à déplacer une courroie de tapis roulant.
Le CPU SIMATIC S7-1200 est livré avec une variété de ports d'E / S intégrés. Par exemple, le modèle 1214C a 14 entrées numériques, 10 sorties numériques, 2 entrées analogiques et 2 sorties analogiques. Les entrées et les sorties numériques fonctionnent avec des signaux ON / OFF simples (comme un interrupteur d'éclairage), tandis que les analogiques gèrent différents signaux (comme un interrupteur de gradateur qui peut régler la lumière à 30% ou 70% de luminosité). Si vous avez besoin de plus de ports que le CPU intégré, vous pouvez y connecter des modules d'E / S supplémentaires, vous permettant de contrôler plus d'appareils.
Interfaces de communication
Dans le monde connecté d'aujourd'hui, les systèmes industriels doivent se parler. LeCPU S7-1200 SIMATIQUEA des interfaces de communication intégrées qui la permettent de se connecter à d'autres appareils, ordinateurs et même Internet. Cela signifie que les opérateurs peuvent surveiller ce que le processeur fait à partir d'un ordinateur dans une autre pièce ou lui envoyer de nouvelles instructions sans être juste à côté de la machine.
Les protocoles de communication courants utilisés par le processeur S7-1200 SIMATIC incluent Profit et Ethernet. Profinet est un protocole industriel rapide qui permet au CPU de communiquer avec d'autres appareils Siemens, comme les moteurs ou les robots, en temps réel. Ethernet est le même protocole utilisé par Home Internet, ce qui facilite la connexion du CPU à un ordinateur ou à un réseau d'usine. Certains modèles prennent également en charge les connexions Wi-Fi ou cellulaires, permettant une surveillance à distance de n'importe où avec une connexion Internet.
Simatic S7-1200 CPU PROGRAMMING BASICS
La programmation du processeur SIMATIC S7-1200 peut sembler compliquée, mais elle est en fait conçue pour être conviviale, même pour ceux qui sont nouveaux dans les PLC. Voici un rapide coup d'œil sur son fonctionnement:
Le logiciel de programmation: Portail TIA
Siemens fournit un logiciel appelé TIA Portal (portail d'automatisation totalement intégré) qui est utilisé pour programmer le CPU S7-1200 SIMATIC. TIA Portal est un guichet unique pour tout ce qui concerne la mise en place et l'exécution du CPU. Il a une interface visuelle simple qui facilite la création de programmes, les teste et les envoie au CPU.
Le portail TIA est disponible pour les ordinateurs Windows et peut être téléchargé à partir du site Web de Siemens (certaines versions sont gratuites pour une utilisation de base, tandis que les versions avancées nécessitent une licence). Le logiciel comprend des outils tels que "Étape 7" pour la programmation et "WinCC" pour créer des écrans de surveillance qui montrent des données en temps réel du CPU, comme les lectures des capteurs ou l'état de la machine.
Langues de programmation
Le processeur SIMATIC S7-1200 peut être programmé à l'aide de plusieurs langages, mais les plus courants sont:
- Logique d'échelle (garçon): C'est l'un des langages de programmation PLC les plus anciens et les plus populaires. Il ressemble à des diagrammes de circuits électriques, avec des "échelons" qui représentent différentes actions. Il est facile de comprendre si vous avez une connaissance de base de l'électricité. Par exemple, un échelon peut avoir un "contact" (comme un signal de capteur) à gauche et une "bobine" (comme une sortie du moteur) à droite - lorsque le contact est fermé (le capteur détecte quelque chose), la bobine est sous tension (le moteur s'allume).
- Texte structuré (ST): Cela ressemble plus à un langage de programmation informatique, avec des lignes de code qui utilisent des mots comme "si", "alors" et "else". Il est bon pour les tâches plus complexes, comme le calcul de la quantité de produit à mettre dans un conteneur en fonction de sa taille. Par exemple: "If Container_Size=grand alors fill_amount:=1000; else fill_amount:=500; end_if;"
- Diagramme du bloc fonctionnel (FBD): Ceci utilise des blocs pour représenter différentes fonctions, qui sont connectées aux lignes pour montrer comment les données circulent. Il est visuel et facile à suivre pour certains types de programmes, comme ceux qui contrôlent plusieurs étapes dans un processus. Un bloc peut représenter une fonction "temporaire", avec des lignes montrant quand elle démarre et ce qui se passe lorsque le temps s'épuise.
Écrire un programme simple
Disons que vous souhaitez programmer le CPU SIMATIC S7-1200 pour allumer une lumière lorsqu'un capteur détecte un objet. Voici comment cela pourrait fonctionner dans la logique des échelles en utilisant le portail TIA:
- Ouvrez le portail TIA et créez un nouveau projet. Sélectionnez le modèle CPU SIMATIC S7-1200 que vous utilisez (comme 1214C) dans la liste.
- Accédez à la section "Block Program" et créez un nouveau programme de logique d'échelle.
- Sur le premier échelon, faites glisser un "contact normalement ouvert" dans la boîte à outils et affectez-le au port d'entrée connecté à votre capteur (comme I0.0).
- Faites glisser une "bobine" dans la boîte à outils et affectez-la au port de sortie connecté à votre lumière (comme Q0.0). Connectez le contact à la bobine avec une ligne.
- Enregistrez le programme et téléchargez-le sur le CPU S7-1200 Simatic à l'aide d'un câble USB ou d'une connexion Ethernet.
Lorsque le capteur détecte un objet, il envoie un signal à l'entrée I0.0, fermant le contact. Cela complète l'échec, envoyant de l'énergie à la bobine à Q0.0, qui allume la lumière. Le portail TIA vous permet également de tester le programme sans vous connecter au CPU en utilisant un mode "Simulation", où vous pouvez cliquer sur les contacts pour imiter les signaux du capteur et voir si les sorties fonctionnent comme prévu.
Applications CPU Simatic S7-1200 dans la fabrication
Le CPU SIMATIC S7-1200 est utilisé dans une large gamme de paramètres de fabrication. Voici quelques exemples courants:
Lignes de montage
Dans les usines automobiles ou les usines d'électronique, les lignes de montage ont de nombreuses étapes. Le processeur SIMATIC S7-1200 peut contrôler chaque étape, en s'assurant que les pièces se déplacent d'une station à l'autre au bon moment. Par exemple, dans une usine de smartphone, le CPU pourrait dire à un bras robotique de ramasser un écran et de le placer sur un corps de téléphone. Il peut vérifier si l'écran est correctement aligné à l'aide d'un capteur de vision - si non, il arrête la ligne et alerte un technicien pour résoudre le problème, empêchant les téléphones défectueux d'être fabriqués.
Machines d'emballage
Les machines d'emballage doivent remplir les conteneurs, les sceller et les étiqueter avec précision. LeCPU S7-1200 SIMATIQUEPeut contrôler la vitesse de la machine, en s'assurant que chaque conteneur obtient la bonne quantité de produit. Pour une ligne d'embouteillage de jus, le CPU peut utiliser un capteur de débit pour mesurer la quantité de jus versée dans chaque bouteille. Si la quantité est trop faible ou trop élevée, le CPU ajuste la valve qui contrôle le débit. Il peut également vérifier que les étiquettes sont appliquées directement à l'aide d'une caméra et rejeter les bouteilles qui ne respectent pas la norme.
Production de nourriture et de boissons
Dans les usines alimentaires, garder les choses propres et à la bonne température est cruciale pour la sécurité. Le processeur SIMATIC S7-1200 peut surveiller les capteurs de température dans les fours ou les réfrigérateurs et les ajuster s'ils deviennent trop chauds ou froids. Par exemple, dans une boulangerie, le CPU pourrait conserver un four à pizza à exactement 475 degrés F. Si la température tombe à 460 degrés F, le CPU tourne sur l'élément chauffant; S'il s'élève à 490 degrés F, il éteint l'élément. Il peut également contrôler les ceintures de convoyeurs qui déplacent les aliments à travers différentes étapes de production, comme le déplacement de la pâte d'un mélangeur à une plaque à pâtisserie, puis au four, et enfin à une grille de refroidissement.
Traitement de l'eau et des eaux usées
Même dans les installations qui traitent l'eau, le CPU Simatic S7-1200 joue un rôle. Il peut contrôler les pompes qui déplacent l'eau à travers des systèmes de filtration, garantissant que chaque étape du processus de traitement se produit dans le bon ordre. Par exemple, le CPU pourrait d'abord activer une pompe pour envoyer de l'eau brute à travers un filtre pour éliminer les grandes particules, puis allumer une autre pompe pour ajouter des produits chimiques qui tuent les bactéries. Il peut surveiller les niveaux de produits chimiques dans l'eau à l'aide de capteurs - s'il n'y a pas assez de chlore, par exemple, le CPU ajoute plus pour s'assurer que l'eau est sûre à boire.
CPU S7-1200 SIMATIQUE VS D'AUTRES PLCS
Il y a beaucoup de PLC sur le marché, alors pourquoi choisir le CPU Simatic S7-1200? Comparons-le à d'autres options:
Taille et espace
Le processeur SIMATIC S7-1200 est compact, la plupart des modèles mesurant moins de 10 pouces de longueur et 5 pouces de hauteur. Cela signifie qu'il ne prend pas beaucoup de place dans une armoire de commande, ce qui est un grand avantage dans les petites usines ou les machines où l'espace est limité sur un camion de restauration ou une petite machine d'emballage. Certains autres PLC, comme le Allen-Bradley Micro800, sont de taille similaire, mais des modèles plus anciens comme le Siemens S7-300 sont beaucoup plus grands et ont besoin de plus d'espace.
Facilité d'utilisation
Comme nous l'avons mentionné plus tôt, le processeur SIMATIC S7-1200 est conçu pour être facile à programmer et à configurer, en particulier avec le portail TIA. Le logiciel comprend des tutoriels et des «blocs de fonctions» pré-fabriqués pour les tâches courantes (comme le contrôle d'un moteur), ce qui peut gagner du temps lors de la rédaction de programmes. Certains PLC ou modèles plus anciens d'autres marques, comme Mitsubishi FX5, ont un logiciel de programmation plus compliqué qui peut rendre plus difficile pour les nouveaux utilisateurs. TIA Portal vous permet également de vous connecter au CPU sans fil, vous n'avez donc pas à être physiquement à côté pour le programmer ou le surveiller.
Coût
Pour les applications de petite à moyenne taille, le processeur SIMATIC S7-1200 offre un bon équilibre des fonctionnalités et des coûts. Les prix commencent à environ 200 $ pour les modèles de base (comme le 1211C) et vont jusqu'à 800 $ pour des modèles plus puissants (comme le 1217C). Ceci est compétitif avec d'autres plcs de milieu de gamme, pour l'exemple, le Allen-Bradley Compactlogix 5380 commence à environ 500 $, tandis que le Mitsubishi FX5-32et / d coûte environ 300 $. Le CPU SIMATIC S7-1200 n'est pas le PLC le moins cher du marché (certains modèles de base des marques chinoises coûtent moins de 100 $), mais il est livré avec des performances fiables et un support client de Siemens, ce qui en vaut la peine pour de nombreuses entreprises. \\
Compatibilité
LeCPU S7-1200 SIMATIQUEFonctionne bien avec d'autres produits Siemens, comme les capteurs, les moteurs et les logiciels. Cela facilite la création d'un système complet à l'aide de composants Siemens. Par exemple, vous pouvez connecter un moteur Siemens Simotics directement au CPU sans avoir besoin d'adaptateurs supplémentaires, et utiliser le portail TIA pour programmer à la fois le CPU et le moteur. Alors que certains autres PLC sont compatibles avec un large éventail de marques, tout en faisant tout un fabricant peut simplifier la configuration et la maintenance. Si quelque chose ne va pas, vous pouvez contacter Siemens pour un soutien au lieu de traiter avec plusieurs sociétés.
Conseils de dépannage CPU SIMATIC S7-1200
Même les appareils les plus fiables peuvent parfois avoir des problèmes. Voici quelques problèmes courants avec le CPU S7-1200 SIMATIC et comment les résoudre:
Le processeur ne s'allume pas
Tout d'abord, vérifiez l'alimentation. Le processeur SIMATIC S7-1200 fonctionne généralement sur une alimentation 24V CC, alors assurez-vous que l'alimentation est réglée à la tension droite (pas 120 V AC, ce qui endommagerait le CPU). Vérifiez que le câble d'alimentation est correctement branché à la fois au CPU et à l'alimentation, parfois, une connexion lâche est le problème. Vous pouvez tester l'alimentation avec un compteur de tension pour voir s'il éteint 24 V. Si l'alimentation est allumée mais que le processeur ne démarre toujours pas, vérifiez les lumières d'état du CPU - s'il y a un voyant d'erreur rouge, ce pourrait être un problème matériel. Dans ce cas, vous devrez peut-être contacter le support Siemens ou remplacer le CPU.
Des capteurs ou des actionneurs ne répondent pas
Si un capteur n'envoie pas de données au processeur SIMATIC S7-1200 ou qu'un actionneur (comme un moteur) ne répond pas aux signaux du processeur, vérifiez le câblage. Les fils lâches ou endommagés sont une cause courante. Assurez-vous que toutes les connexions sont des vibrations serrées dans une usine peuvent desserrer les terminaux. Recherchez des fils coupés ou effilochés, ce qui peut briser le signal. Vous pouvez également vérifier les ports d'E / S sur le CPU pour vous assurer qu'ils ne sont pas endommagés - si un port est plié ou a de la saleté, il pourrait ne pas faire une bonne connexion. Essayez de connecter le capteur ou l'actionneur à un autre port pour voir si cela fonctionne - si cela le fait, le port d'origine peut être défectueux.
Erreurs de communication
Si le processeur SIMATIC S7-1200 ne peut pas se connecter à d'autres appareils ou au portail TIA, vérifiez les câbles réseau. Les câbles Ethernet peuvent être endommagés, surtout s'ils sont montés ou tirés. Essayez d'utiliser un câble différent pour voir si cela résout le problème. Assurez-vous que les paramètres réseau du portail TIA correspondent aux paramètres du CPU-Both devraient avoir la même plage d'adresses IP (comme 192.168.0.x). Vous pouvez vérifier l'adresse IP du CPU en lui connectant un moniteur (certains modèles ont un affichage) ou en utilisant l'outil "Accès en ligne" du portail TIA. Parfois, le redémarrage du CPU ou de l'ordinateur exécutant le portail TIA peut résoudre les problèmes de communication - comme le redémarrage de votre routeur domestique peut résoudre les problèmes Internet.
Le programme ne fonctionne pas comme prévu
Si le programme que vous avez écrit ne fait pas ce qu'il est censé faire, retournez au portail TIA et testez le programme étape par étape. Utilisez la fonction "Monitor" pour voir comment les signaux circulent dans le programme - cela peut vous aider à voir si une entrée de capteur ne s'allume jamais ou si une sortie est coincée. Recherchez des erreurs dans la logique, comme une entrée de capteur qui est connectée à la mauvaise sortie (par exemple, un capteur de température connecté à une sortie moteur au lieu d'une sortie de radiateur). Vérifiez si le programme utilise les bonnes adresses pour les entrées et les sorties - Si vous avez accidentellement utilisé I0.1 au lieu de I0.0 pour un capteur, le programme ne réagira pas lorsque le capteur est déclenché. Vous pouvez également comparer votre programme à des exemples de programmes dans la bibliothèque de TIA Portal pour voir si vous avez manqué une étape.
Conclusion
LeCPU S7-1200 SIMATIQUEest un PLC polyvalent et fiable qui joue un grand rôle dans le bon fonctionnement des systèmes industriels. De sa conception compacte et de son logiciel de programmation facile à utiliser à son large éventail d'applications dans la fabrication, la production alimentaire et le traitement de l'eau, il n'est pas étonnant qu'il soit un favori parmi les fabricants. Son équilibre de taille, de puissance et de coût en fait un excellent choix pour les tâches d'automatisation de petite à moyenne taille, tandis que sa compatibilité avec d'autres produits Siemens et des fonctionnalités de communication robustes facilitent l'intégration dans des systèmes plus grands.
N'oubliez pas que la clé pour tirer le meilleur parti du processeur S7-1200 SIMATIC est de commencer par les bases: comprendre ses composants matériels, apprendre à le programmer avec le portail TIA en utilisant la logique des échelles ou d'autres langues et pratiquer le dépannage des problèmes communs comme les erreurs de communication ou les erreurs de programme. Avec le temps et l'expérience, vous pourrez utiliser cet appareil puissant pour contrôler toutes sortes de processus industriels, ce qui rend les usines plus efficaces, sûres et productives. Que vous débutiez dans l'automatisation industrielle ou que vous cherchiez à mettre à niveau votre système actuel, le CPU SIMATIC S7-1200 est un outil à connaître.
