SIMATIC S7-1500 est un système d’automatisation modulaire et évolutif qui peut être utilisé universellement dans l’industrie manufacturière. Une station S7-1500 comprend un rack avec une CPU et, le cas échéant, plusieurs modules de signalisation, de technologie et de communication (Fig. 2.4). Les stations d'E / S distribuées peuvent également être connectées via les systèmes de bus PROFINET IO et PROFIBUS DP. La CPU 1515, la CPU 1516 et la CPU 1517 en ont une, la CPU 1518 dispose de deux connexions supplémentaires à Industrial Ethernet avec une adresse IP distincte pour la séparation des réseaux. S7-1500 est configuré et programmé à l'aide de STEP 7 Professional dans TIA Portal.

Station S7-1500

Une station S7-1500 comprend 32 créneaux maximum. Chaque module occupe un emplacement indépendant de sa largeur. L'emplacement 1 est occupé par la CPU. Il peut être connecté à une tension continue de 24 V puis fournir la tension du système aux modules branchés à droite de celui-ci. Si le processeur ne peut pas fournir l’énergie requise, un bloc d’alimentation système est branché à l’emplacement 0, qui alimente ensuite le processeur en tension et les modules branchés à droite de celui-ci.

La combinaison d'un module PS ou d'une CPU et des modules à alimenter s'appelle un «segment de puissance». Jusqu'à trois segments de puissance peuvent être configurés dans une station S7-1500. Le nombre de modules qu'un segment de puissance englobe dépend de l'énergie électrique fournie et consommée. Une alimentation de charge supplémentaire est nécessaire pour alimenter les capteurs et les actionneurs.

Le rack est un rail de montage, qui doit être suffisamment long pour accueillir les modules existants. L'alimentation électrique du module électronique et l'échange de données entre les modules sont réalisés via le bus interne. Le bus de fond de panier est composé de «connecteurs en U» entre les modules, qui doivent être insérés sans espace. Un connecteur de type U est nécessaire pour chaque module.

 

CPU

La face avant du module CPU est composée d’un panneau de commande démontable et amovible avec un écran couleur et des touches de commande. L'écran couleur indique - structuré en plusieurs menus - l'état et les propriétés de la CPU, les alarmes de diagnostic, la date / heure et des informations sur les modules connectés.

Les touches de commande sont conçues comme un clavier à membrane. Ceux-ci peuvent être utilisés pour sélectionner les menus à l'écran et pour régler la date, l'heure, la protection d'accès, la langue et l'adresse IP. La mémoire de la CPU peut également être réinitialisée aux paramètres d'usine.

Le sélecteur de mode et les connexions de bus sont situés sous le panneau de commande; leur type et leur numéro dépendent de la version de la CPU. Chaque CPU 1500 possède au moins une interface PROFINET avec deux ports, qui sont connectés par un commutateur, les alarmes de diagnostic, la date / heure et des informations sur les modules connectés.

 

Application polyvalente

Six contrôleurs standard 15xx, dotés de performances graduelles, sont disponibles pour une grande variété d'applications.

Tous les processeurs standard sont également disponibles dans une version à sécurité intrinsèque. Les CPU de sécurité 15xxF vous permettent de configurer un système d'automatisation de sécurité pour les installations avec des exigences de sécurité accrues. Dans une station 1500 à sécurité intégrée, les modules d'E / S standard et à sécurité intégrée peuvent être utilisés.

Les CPU compactes 15xxC contiennent des E / S intégrées pour pouvoir utiliser les fonctions technologiques (comptage, contrôle, détection de position pour le contrôle de mouvement) sans modules supplémentaires et permettre ainsi une configuration compacte de mini-contrôleurs.

Avec les automates distribués CPU 15xxSP - et CPU 15xxSP F dans la version à sécurité intrinsèque - une station ET200SP distribuée peut être une

 I-Device sur le PROFINET IO ou un I-Slave sur le PROFIBUS DP.

Les contrôleurs logiciels sont des applications PC qui fonctionnent sous le système d'exploitation Windows. Une CPU 15xxS fonctionne sur un PC industriel, un CPU 15xxSP est conçu comme une station ET 200SP et

 peut contrôler cela comme un contrôleur ouvert avec une alimentation PC.

Modes de fonctionnement d'une CPU 1500

Une CPU 1500 a les modes de fonctionnement STOP, STARTUP et RUN. Après la mise sous tension, la CPU est en mode STOP. Le programme utilisateur n’est pas traité, mais la CPU reste capable de communiquer, c’est-à-dire que le programme utilisateur peut être chargé. ou le tampon de diagnostic peut être lu, par exemple.

L'état de fonctionnement peut être modifié sur la CPU via l'écran, avec le sélecteur de mode ou avec un appareil de programmation en mode connecté. Si le mode RUN est activé, le mode STARTUP est exécuté, dans lequel les modules sont paramétrés et une routine de démarrage utilisateur est exécutée. Le programme utilisateur principal est exécuté en mode RUN.

La mémoire utilisateur comprend une mémoire de chargement et une mémoire de travail.

Le programme utilisateur est situé sur la CPU dans deux zones: dans la mémoire de chargement et dans la mémoire de travail. La mémoire de chargement contient l’ensemble du programme utilisateur, y compris les données de configuration; elle est conçue comme une carte mémoire SIMATIC enfichable. La mémoire de travail est une RAM rapide intégrée à la CPU et contenant le code de programme et les données utilisateur utiles à l'exécution.

Le dispositif de programmation transfère l'intégralité du programme utilisateur, y compris les données de configuration, vers la mémoire de chargement. Le système d'exploitation interprète les données de configuration lors du démarrage et paramètre les modules. Le code de programme et les données d’utilisateur correspondant à l’exécution sont copiés dans la mémoire de travail.

 

La mémoire de chargement est une carte mémoire SIMATIC

Avec une CPU 1500, la mémoire de chargement est située sur le

SIMATIC Memory Card, avec pour résultat une carte mémoire

doit toujours être branché pour faire fonctionner une CPU 1500. Le

carte mémoire peut également être utilisé pour transférer le programme utilisateur

sans périphérique de programmation à la CPU ou pour effectuer une

mise à jour du firmware de la CPU.

Rémanence sans pile de secours

La rémanence signifie que le contenu d'une zone de mémoire reste après que la tension d'alimentation a été éteinte et rallumée.

Avec une CPU 1500, ce comportement permet de créer une mémoire rémanente pour les mémoires de bits, les variables de données et les fonctions de temporisateur / compteur SIMATIC. Le programme utilisateur est également stocké sous forme non volatile dans

la mémoire de chargement sur la carte mémoire de sorte qu'une pile de secours n'est pas nécessaire.

Avec le programme utilisateur, les zones de données telles que les recettes peuvent être lues sur la carte mémoire ou les zones de données telles que les archives peuvent être écrites sur la carte mémoire pendant l'exécution.

Les modules de signaux sont l'interface avec le processus

Avec les entrées numériques SM 521, des modules à 16 et 32 ​​canaux sont disponibles. Ils permettent de lire les signaux d'entrée avec une tension continue de 24 V ou une tension alternative de 230 V et de les convertir en tension de signal interne. Les modules de sorties numériques SM 522 sont des modules à 8, 16 et 32 ​​canaux, qui amplifient les signaux internes et les sortent avec une tension continue de 24 V, une tension alternative de 230 V ou des contacts de relais.

Le module d'entrées / sorties numériques SM 523 comporte 16 canaux d'entrée pour une tension continue 24 V et 16 canaux de sortie pour une tension continue 24 V et un courant de sortie de 0,5 A.

Des transducteurs de tension, des transducteurs de courant, des thermocouples ou des thermomètres à résistance dont les signaux peuvent être convertis en valeurs d'une largeur de 16 bits peuvent être connectés aux entrées analogiques à 4 et 8 canaux SM 531. Les sorties analogiques à 2, 4 et 8 canaux SM 532 émet les valeurs dans le contrôleur en tant que tension ou courant.

Le module d’entrée / sortie analogique SM 534 dispose de 4 canaux d’entrée et de 2 canaux de sortie.

 

Les modules technologiques soulagent le processeur

Un module technologique (TM) est un module «intelligent» de prétraitement de signaux qui prépare et traite les signaux provenant du processus indépendamment de la CPU et les renvoie au processus ou les rend disponibles à l'interface interne de la CPU. Les modules technologiques gèrent des fonctions que le processeur ne peut généralement pas exécuter assez rapidement, telles que le comptage des impulsions.

 

Objets technologiques pour le contrôle de mouvement

Les objets technologiques pour la commande de mouvement prennent en charge le positionnement en boucle fermée et le parcours des entraînements. Les entraînements peuvent être contrôlés avec un télégramme PROFIdrive ou avec une valeur analogique d'un module de sortie analogique. Le codeur fournit ses signaux via un télégramme PROFIdrive ou via un module TM, par ex. TM PosInput 2. Le télégramme PROFIdrive est transféré via PROFINET IO ou PROFIBUS DP.

L'objet technologique TO_SpeedAxis calcule la valeur de consigne pour la vitesse d'un axe. L'objet technologique TO_PositioningAxis calcule la position de manière contrôlée et génère une valeur de consigne de vitesse correspondante. L'objet technologique TO_SynchronousAxis contrôle un axe suiveur en synchronisme relatif avec le changement de position d'un axe pilote. L'objet technologique TO_ExternalEncoder détecte une position.

Les objets technologiques constituent l'interface entre les instructions de commande de mouvement du programme utilisateur et le variateur. Dans une CPU 1511 et 1513, vous pouvez configurer jusqu'à six objets technologiques pour la commande de mouvement, dans une CPU 1515 et 1516 au maximum 20, dans une CPU 1517 au maximum 96 et dans une CPU 1518 au maximum 128. .

Objets technologiques pour le contrôle PID

Un régulateur PID détecte en permanence la valeur réelle mesurée de la variable de contrôle dans une boucle de régulation et la compare à la valeur de consigne souhaitée. A partir de la différence (de la déviation de contrôle), le contrôleur PID calcule une variable manipulée, qui conforme la variable de contrôle à la valeur de consigne.

Il existe trois objets technologiques pour le contrôle PID: PID_Compact est un contrôleur universel pour les processus techniques avec signaux d’entrée / sortie continus, PID_3Step est un contrôleur pas à pas avec mode 3 points pour les dispositifs à moteur tels que les vannes, qui utilisent des signaux numériques pour ouvrir et fermer et PID_Temp est un régulateur de température universel.

Un contrôleur PID nécessite un canal d'entrée analogique pour la valeur réelle et un canal de sortie analogique pour la variable manipulée (analogique). Des canaux de sortie numériques sont nécessaires si la variable manipulée est émise sous forme de signal modulé en largeur d’impulsion (PID_Compact) ou sous forme de signal de fermeture / ouverture (PID_3Step). L'objet technologique pour PID_Control calcule les parts PID indépendamment

 pendant l’auto-ajustement au démarrage initial. Une optimisation supplémentaire est possible grâce à un réglage précis en cours de fonctionnement.

Pour la migration d'un programme S7-300 / 400 avec les blocs de contrôle CONT_C, CONT_S, TCONT_CP et TCONT_S, les objets technologiques du même nom sont disponibles dans une CPU 1500.

Objets technologiques pour compter et mesurer

Avec l’objet technologique High_Speed_Counter, vous paramétrez et contrôlez la fonction de comptage des modules technologiques TM Count 2 × 24V et TM PosInput 2.

Les signaux d'impulsion et incrémentaux avec les fréquences maximales 200 kHz pour TM Count 2 × 24V (800 kHz avec évaluation quadruple) et 1 MHz pour TM PosInput 2 (4 MHz avec évaluation quadruple) peuvent être enregistrés. La valeur de comptage est comprise entre les limites -2p31 et 2p31-1.

 

Pour le comptage, lors de la configuration du module TM, définissez le mode sur Count et configurez l'objet technologique High_Speed_Counter en conséquence. Dans le programme utilisateur, appelez la fonction technologique High_Speed_Counter pour contrôler la procédure de comptage pendant l'exécution.

Avec une porte matérielle ou logicielle, vous pouvez configurer une fenêtre temporelle dans laquelle les signaux de comptage sont détectés. Pendant l'exécution, vous pouvez spécifier une nouvelle valeur initiale et le sens du comptage et, en fonction d'un signal externe, synchroniser la valeur de comptage ou enregistrer la valeur de comptage actuelle à l'aide de la fonction de capture. Si la valeur de comptage atteint l'une des deux valeurs de comparaison pouvant être modifiées en cours d'exécution, une sortie numérique peut être définie ou une interruption matérielle peut être déclenchée.

Une interruption matérielle peut également être déclenchée si l’une des limites de comptage est atteinte ou si un passage à zéro ou un changement de sens de comptage se produit.

Communication pour S7-1500

Chaque CPU 1500 dispose d'une interface PROFINET pour la connexion d'un appareil de programmation et l'échange de données avec un pupitre opérateur ou un appareil d'automatisation. Avec cette interface, une CPU 1500 peut également être le contrôleur IO ou le périphérique IO dans un système PROFINET IO. L'interface PROFINET IO est dotée de deux ports avec commutateur intégré.

A partir de la CPU 1515, il existe une interface Ethernet supplémentaire avec une adresse IP distincte (deux interfaces pour la CPU 1518), qui permet la connexion à un réseau Ethernet séparé avec sa propre adresse IP. Avec l'interface DP, une CPU 1516, 1515 ou 1518 peut devenir le maître d'un système maître DP.

 

Des processeurs de communication pour la connexion à Industrial Ethernet, PROFIBUS DP et pour le couplage point à point sont également disponibles,

Configuration et programmation avec STEP 7

STEP 7 Professional dans TIA Portal est le logiciel d’ingénierie pour une CPU 1500.

Les CPU avec la version de firmware 1.8 peuvent être programmées avec STEP 7 V13 SP1 Update 4 ou supérieur. La configuration comprend la configuration matérielle avec laquelle les modules sont combinés et paramétrés pour une station S7-1500, ainsi que la mise en réseau des stations S7-1500 avec d'autres stations HMI et API. Le programme utilisateur est programmé à l'aide de la logique à relais des langages de programmation

(LAD), diagramme de bloc fonctionnel (FBD), langage de contrôle structuré, liste d'instructions (STL) et contrôle de séquence GRAPH.