Introduction à l’automate programmable Siemens S300 et au logiciel Step 7
Le but du cours est d’arriver le plus rapidement possible à :
1. Créer un nouveau projet à partir d’un projet de base vérifié...2
1.1. Manipuler l’archivage et le désarchivage...2
1.2. Enregistrer un projet sous un nom différent...5
2. Configurer la console de programmation...6
3. Examiner une configuration d’automate ...7
4. Comprendre l’adressage de base ...8
4.1. Transférer la configuration et l’adressage dans l’automate...10
4.2. Vérifier cette configuration en se connectant à l’automate et en communiquant directement avec les cartes de E/S ...13
5. Utiliser les momentos (bits internes)...15
6. Créer un programme...16
6.1. Définir les mnémoniques ...16
6.2. Créer des blocs d’organisation et de fonction ...18
7. Programmer en diagramme à échelle (ladder) ...20
8. Utiliser les tables de variables ...24
Celà semble beaucoup pour cette introduction mais si l’on suit correctement les étapes ET QU’ON LES RÉPÈTE SOUVENT, ces bases deviendront naturelles. Bien sûr, elles seront approfondies au fur et à mesure de votre progression dans le domaine de l’automatique avec Siemens.
1. Créer un nouveau projet à partir d’un projet de base vérifié
Vérifier que vous avez bien le fichier d’archive config37.zip dans le répertoire « Mes documents ». À noter que les noms d’archive doivent comporter 8 caractères au maximum.
Ouvrir le Simatic Manager. Il y a un raccourci sur votre bureau, dans la barre des tâches....
Annuler le guide intelligent (Wizard) d’un nouveau projet. On peut cliquer l’option pour qu’il cesse d’apparaître à l’ouverture du Manager.
À noter que le dernier projet s’ouvre automatiquement. Ce n’est pas nécessairement le vôtre ni celui sur lequel on veut travailler.
1.1. Manipuler l’archivage et le désarchivage Dans le menu Fichier sélectionner le désarchivage
Et aller chercher dans Mes documents le fichier config37.zip
Sélectionner le répertoire dans lequel vous aller déziper le fichier. À cet effet, vous pouvez créer un répertoire de travail sur le disque D : du PC. ON NE TRAVAILLE JAMAIS À PARTIR D’UN DOCUMENT SUR UN DISQUE AMOVIBLE NI UN DISQUE RÉSEAU !!!!!!!
Et bien sûr, pas dans le répertoire de Siemens S7 Proj par défaut . Pour la suite de la démonstration, j’utiliserai le répertoire TEMP du disque dur de ma machine.
La décompression montre une fenêtre Dos du vieux Pkunzip...
Une fenêtre vous informe du succès de l’opération et vous invite à ouvrir votre projet. À noter que le nom du projet est différent de l’archive.
Une fois le projet ouvert, le Manager vous indique le nom du projet et le répertoire où vous travaillez.
1.2. Enregistrer un projet sous un nom différent
Il faut l’enregistrer tout de suite sous un nouveau nom... au cas où il faudrait faire marche arrière...
Une nouvelle fenêtre nous propose un nom et un emplacement. À noter que si le nom reste le même, le répertoire reste celui par défaut de Siemens. Ne pas l’encombrer davantage... et choisir un autre nom et un autre répertoire... mais celui-ci peut être le même que notre répertoire de travail.
Ici le projet devient prototype3537 dans le même répertoire Temp.
Ne pas confondre sauvegarde et archivage. On peut archiver le projet actuel. Mais habituellement, cette opération ne s’effectue qu’à la fin du travail pour que le projet puisse être transporté facilement.
Par curiosité, on ira voir le répertoire Temp pour voir l’allure d’un projet : il y a là deux répertoires des projets : configba et prototyp
À noter que le projet s’ouvre alors avec son nouveau nom.
On reviendra ultérieurement plus en détail sur la structure d’un projet.
2. Configurer la console de programmation
Avant d’aller plus loin, il faut paramétrer la console de programmation du Manager. Dans le menu Outils, on choisit l’option Paramètres et l’onglet Langue. (On reviendra plus tard sur les autres onglets). Pour conserver nos standards habituels, on fera les choix suivants :
À noter que même si nous avons opté pour les abréviations anglaises (I et Q), et choisi français pour la langue, l’aide utilisera les abréviations allemandes E pour I (entrée) et A pour Q (sortie).
La fermeture de la fenêtre peut nous demander un redémarrage de Step7.
3. Examiner une configuration d’automate
Regardons la configuration matérielle de la station SIMATIC300.
On voit qu’elle est constituée de deux parties : un CPU 313C (et ses interfaces) et la carte de communication CP343-1 lean, qui est considérée à part.
Par un double clic sur Matériel dans la fenêtre de droite, on ouvre un autre module du Manager : le HW Config (pour Hardware configurator).
On voit alors le détail de la configuration de la station : en haut un résumé, en bas le détail.
À l’emplacement 1, (slot 1) rien; en réalité, l’alimentation.
À l’emplacement 2, le CPU avec son numéro de catalogue.
Ce CPU a deux cartes interfaces pour des E/S digitales, analogiques et de comptage rapide (emplacements théoriques 2.2, 2.3 et 2.4). Nous ne les utiliserons pas pour l’instant.
À l’emplacement 3, rien. Cet emplacement est réservé à des cartes spéciales d’extention.
À l’emplacement 4, une carte de 16 entrées digitales 24V.
À l’emplacement 5, une carte de 16 sorties sur relais (pouvant supporter jusqu’à 230 Vca).
À l’emplacement 6, une carte de communication (Ethernet).
4. Comprendre l’adressage de base ATTENTION À L’ADRESSAGE.
L’adressage par défaut des modules et des points (voies) se fait par postion « géographique » dans le rack, mais on peut aussi programmer cet adressage. On choisira cette dernière solution.
Nous nous servirons essentiellement du CPU et des cartes d’E/S externes, aux emplacements 4 et 5.
PREMIÈRE REMARQUE IMPORTANTE : Siemens a conservé un système octal. Tout élément (bit) fait partie d’un octet.
Par un double clic gauche ou par un clic droit et en choisissant Propriétés du module que l’on veut configurer, une fenêtre avec deux onglets s’ouvre.
Le premier onglet (Général) sert pour la configuration générale.
Le second sert à l’adressage. Dans la fenêtre de capture, on indique le premier octet de la carte à l’emplacement 4 (ici 0). Le module configure automatiquement la dernière adresse (ici 1). De cette manière, on vient d’assigner à cette carte d’entrées les octets 0 et 1 et donc de définir les entrées I0.0 à I0.7 et I1.0 à I1.7.
On procédera de la même façon pour la carte de sortie à l’emplacement 5, qui aura les mêmes octets mais définira les sorties Q0.0 à Q0.7 et Q1.0 à Q1.7. À noter qu’une carte peut avoir à la fois des entrées et des sorties (les cartes aux emplacements 2.2, 2.3 et 2.4).
4.1. Transférer la configuration et l’adressage dans l’automate
Transférons après sauvegarde cette configuration dans l’automate. Mais profitons-en pour regarder les icônes de la barre d’icône du Manager et
du Hwconfig
En ligne (connecté) Hors ligne
(déconnecté
Transférer vers l’automate
Transférer depuis l’automate vers la PG (le PC) Sauvegarder
et compiler Sauvegarder
(la config)
Au moment du transfert :
• On demande le module cible (rappelons qu’un projet peut avoir plusieurs stations et plusieurs CPU, entraînements...)
• On vérifie l’adresse du module de communication.
• Lorsqu’on clique sur OK, une barre de progression s’affiche puis…on demande d’arrêter le module cible si celui-ci était en marche (Run).
• La barre de progession reprend… pour finir le chargement, puis on demande de redémarrer le module.
4.2. Vérifier cette configuration en se connectant à l’automate et en communiquant directement avec les cartes de E/S
Par un clic droit sur le module que l’on veut visualiser ou forcer, on choisit l’option dans la fenêtre.
Une demande de sauvegarde de la configuration est proposée.
Puis la fenêtre de Visualisation/Forçage s’ouvre.
On remarque immédiatement que la barre titre de l’application devient bleu clair. C’est l’indication du mode « en ligne » (connecté) de la fenêtre.
Si on coche la case Visualisation, la barre verte « MARCHE » et la valeur d’état des différentes voies de la carte s’animent.
On procède de la même manière pour la carte des sorties. On assigne la valeur de forçage en plaçant une valeur dans la case appropriée (on peut en mettre plusieurs) et on force les valeurs en cliquant sur le bouton.
5. Utiliser les mémentos (bits internes)
Dans les automates S7, les bits internes sont appelés Mémentos. Ils sont regroupé en octets et ils sont identifiés comme un point de E/S : ie M3.6 (7e bit du 4e octet). Pour être utilisées dans une application S7, les bases de temps de l’automate doivent être transférées dans des mémentos. Ces mémentos deviendront alors des mémentos de cadence. Ce transfert se configure par les propriétés du CPU
Par un double clic gauche ou par un clic droit et la sélection Propriétés, on accède aux propriétés du CPU de l’automate. Il y a plusieurs onglets sur lesquels on reviendra plus tard.
Pour maintenant, on configurera les bits de base de temps (Mémentos de cadence). Il s’agit de définir les fréquences des bases de temps à des bits internes du système. On assignera les bits de l’octet 0 ce qui configurera les bits M0.0 à M0.7 aux différentes bases de temps.
Ne pas oublier d’enregistrer en sortant du configurateur avant de transférer la configuration dans le module.
6. Créer un programme
En sélectionnant l’option Programme dans l’arborescence de notre projet (partie gauche de la fenêtre du Manager), on affiche dans la partie droite les différents composants du programme.
6.1. Définir les mnémoniques
Comme dans n’importe quel programme, on doit définir nos variables de façon claire. On assignera donc des mnémoniques significatifs à nos variables plutôt que d’utiliser les opérandes.
En double cliquant sur l’option Mnémoniques des éléments de programme, on ouvre l’Éditeur de mnémoniques.
Il s’agit comme on peut le voir d’une nouvelle application.
L’éditeur permet de définir les variables rapidement et éventuellement de façon semi- automatique.
Pour effacer une entrée, on la sélectionne et on demande son effacement par un clic droit.
On enregistre la table lors de la fermeture ou par l’icône dans la barre d’icônes de l’éditeur.
On verra un peu plus loin qu’il y a plusieurs manières d’ouvrir cet éditeur et qu’il est possible d’exporter et/ou d’importer cette table dans d’autres projets et d’autres applications (Excel...).
6.2. Créer des blocs d’organisation et de fonction
Dans Programme, sélectionner la section Blocs. Dans la fenêtre de droite, par un clic droit, ouvrir le menu d’insertion.
Sélectionner Bloc d’organisation pour insèrer le 1er bloc : le bloc d’organisation OB1. Ce bloc doit toujours exister. On reviendra plus tard sur son contenu.
On utilisera le langage à contact cont (ladder), pour le programmer.
De la même manière, insérer un 2e bloc, le bloc Fonction (attention, ce n’est pas un Bloc fonctionnel). On gardera le nom FC1 par défaut.
On utilisera aussi le langage à contact pour le programmer.
En revenant dans le Manager, on doit retrouver les blocs insérés.
7. Programmer en diagramme à échelle (ladder)
Par un double-clic sur le bloc FC1, on ouvre l’éditeur de bloc. Il comporte 3 fenêtres : la fenêtre d’opération (ici à gauche), une fenêtre de messages (en bas) et la fenêtre d’édition, elle-même divisée en 2 fenêtres : la fenêtre de déclaration et la fenêtre de code, où on écrit les réseaux ou le code littéral.
Les éléments de base sont dans la barre d’icônes, la fenêtre à gauche présente toutes les opérations par familles.
Un bloc peut avoir plusieurs réseaux qui doivent être commentés.
L’insertion d’un contact se fait en cliquant sur la ligne dans la fenêtre d’édition (elle devient verte), puis en cliquant sur le symbole de la barre d’icône ou en draguant le symbole à partir des opérations sur bits depuis la fenêtre des opérations.
La caractérisation d’un symbole se fait en cliquant sur ??.? dans la fenêtre d’édition. En entrant la première lettre du mnémonique, la table des mnémoniques s’ouvre et s’affine au fur et à mesure que l’on rentre le mnémonique.
On peut alors directement le choisir et il se complète immédiatement.
Si l’on rentre directement un nouveau mnémonique, on peut immédiatement le compléter dans la table.
Par un clic droit sur le symbole sélectionné et en choisissant Éditer les mnémoniques, on peut compléter l’assignation.
Le rang complet devient alors :
On sauvegarde et on charge.
Sans plus attendre, notre automate étant en marche (Run), on peut essayer l’interrupteur 0…
Et ça ne marche pas !!!!!!
Il faut appeler la fonction FC1 dans le bloc OB1 !!!!
Ouvrir OB1 par un double clic.
Ouvrir l’arbre des Blocs FC et double cliquer sur FC1 qui s’insert sans condition.
On sauvegarde le bloc.
On le transfère.
Et ça marche !!!!
On ferme l’éditeur ladder de bloc.
Maintenant c’est à vous de programmer votre 1er start & stop.
8. Utiliser les tables de variables
Mais abordons pour finir les fameux mémentos définis dans le CPU.
Dans Blocs, faire Insérer un nouvel objet, puis Tables des variables.
Ne pas chercher à définir la table immédiatement, laisser son nom symbolique VAT_1 et cliquer sur OK.
La table apparaît dans le Manager, dans la fenêtre de droite du projet. Par un double clic, ouvrir son éditeur (encore une autre application).
Après avoir inséré une variable M0.0, on peut insérer tout de suite une plage d’opérandes par un clic droit.
En commençant par M0.1 et les 6 bits suivants (total de 7), on aura tout l’octet M0, où l’on a placé nos mémentos de cadence (bases de temps).
La table devient alors la suivante.
On peut animer la table avec l’icône des lunettes de la fenêtre de table.
Noter alors la barre d’application en bleu pour signifier qu’on est en mode connecté (en ligne) et la case Marche en bas qui s’anime pour indiquer que le CPU est en marche (Run).
On voit bien clignoter les bits à différentes fréquences et par la rubrique d’aide, en recherchant les mémentos de cadence...
on peut connaitre la fréquence (et la période...) des différents mémentos.
C’est maintenant à vous de trouver les mnémoniques appropriés à ces mémentos et de faire les laboratoires des séries A et B...
