Step7

LP AII – parcours « Automatismes Supervisés »
TP d'automatismes : Prise en Main de Step 7
**
durée : 3h
Prise en main du logiciel STEP 7
→ Configuration du projet
→ Programmation de grafcets avec S7Graph
→ Gestion des modes de marche
1. PRISE EN MAIN DU LOGICIEL STEP 7.
Step 7 est la suite logicielle permettant la programmation des API SIEMENS. Cet outil de programmation est basé
sur la norme CEI 61-131 et met en ouvre les langages définis par cette norme et permet naturellement de
procéder aux configurations matérielles et réseau des équipements mis en œuvre.
Nous allons, au travers de cette partie :
–
Configurer un projet STEP7 (Configuration matérielle : Automate, cartes d'E/S... et logicielle :
mnémoniques...)
–
Expliquer la structure du projet (blocs de programmes, de données etc...)
–
Créer différents blocs de programmations mettant en œuvre différentes fonctions de bases (fonctions
logiques, mémoires, fonctions arithmétiques, temporisations, compteurs etc...) dans différents langages
(SFC=>GRAPH, , CFC => LOG, LD => CONT)
–
Utiliser le simulateur PLCSIM intégrée à PL7 pour valider le fonctionnement du programme.
✔
Configuration du projet
Q1) Lancez « Simatic Manager » et fermez l'assistant de création de projet qui se lance automatiquement.
Créez un nouveau fichier de projet, choisir le répertoire de destination et nommez le projet.
Nous allons commencer par définir la station (CPU) que nous allons programmer. Celle-ci fait partie de la famille
S7-300 :
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Q2) Ouvrez ensuite l'outil de configuration matérielle (HW Config, comme « Hardware Configuration »):
Q3) Cliquez-droit sur la page blanche créée, puis insérez un rack vide :
Il s'agit ensuite de placer sur chaque emplacement du rack les différents éléments conformément à ceux présents
sur la platine de TP, à savoir :
–
–
–
–
–
L'alimentation (PS 307 - 5A)
La CPU (315F 2PN/DP : 315-2HF13-0AB0 v2.6) – d'adresse IP 192.168.0.171
Carte analogique (4E, 2S sur 8 bits) : SM334
Carte E/S TOR : (16E/16S 24V) : SM323
Carte E TOR : (16E, 24V) : SM321
Q4) Pour placer un élément sur le rack, cliquez droit sur l'emplacement désiré, puis « objet ». Sélectionnez
ensuite dans les répertoires les éléments souhaités. Complétez la configuration conformément aux
consignes ci-dessus, puis sauvegardez et fermez « HW Config ».
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Q5) Pour paramétrer la configuration, dans le menu « outil » choisir « Paramétrer l'interface PG/PC », puis
sélectionnez la carte réseau TCP/IP (auto) :
Q6) Cliquez sur propriétés, vérifiez que cette connexion est bien installée.
Votre projet est à présent configuré au niveau matériel et en ce qui concerne la communication avec l'automate.
✔
Adressage des données et saisie des Mnémoniques
Nous allons dans cette partie attribuer des noms aux entrées/sorties correspondant aux éléments de la platine de
test (voyants, interrupteurs, boutons poussoirs et potentiomètre).
•
La convention adoptée par Siemens pour l'adressage des données est le suivant :
%A 0 . 3
Type de Donnée :
%E : bits d'entrée
%A : bits de sortie
%M : bits mémoire,
%EW : mots d'entrée
%MW : Mots internes
%AW : Mots de sortie
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N° de l'octet
(pour les E/S
TOR)
N° du bit
OU
N° du mot
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Q7) Ré-ouvrir l'outil ,de configuration matérielle. Faire un clic-droit sur la première carte d'E/S (carte
analogique), puis « éditer les mnémoniques :
Q8) Renommez les 2 premières entrées analogiques « Pot1 » à « Pot2» et les 2 sorties « SA1 » et « SA2 ».
Q9) Procédez de la même façon pour la carte d'E/S TOR, en renommant les 5 premières entrées S1 à S5, les
deux suivantes I1 et I2; puis les 4 premières sorties TOR H1 à H4.
✔
Organisation du Programme.
La partie programme utilisateur est composée de « blocs » dans Step7. Au minimum, tout programme contient un
bloc nommé « OB1 » : «Organisation Bloc n°1 ». Il s'agit en quelque sorte du programme principal qui sera chargé
d'appeler les éventuels « sous programmes » (qui pourront être des fonctions ou des blocs fonctionnels ».
Nous allons créer à titre d'exemple un petit grafcet et réaliser son appel via OB1.
Q10) Dans le navigateur, cliquez droit sur « blocs », puis :
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Q11) Nommez ce bloc et choisissez le langage « Graph » (équivalent du SFC) :
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•
La programmation de la structure du graphe se fait facilement en utilisant les icônes situées à gauche de
l'écran :
•
•
Les transitions se programme en langage LOG (logigramme, équivalent du CFC ou FBD).
Enfin, pour ajouter une action, il faut faire un clic droit à droite de l'étape. On peut choisir différents
attributs (N, S, R etc...).
Q12) Réaliser le grafcet proposé au tableau, puis sauvegardez votre travail, puis fermez « S7-GRAPH ».
Q13) Double-cliquez sur OB1, et choisir le langage « LOG ». Pour réaliser l'appel du grafcet précédent, faîtes
un glisser comme suit :
« Glisser »
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Q14) Instanciez le bloc en lui attribuant le nom proposé par défaut (DB1 : bloc de données associé au bloc
fonctionnel FB1).
Q15) Il ne reste maintenant plus qu'à tester le programme sur la maquette, ou en simulation**. Pour cela, il
faut :
–
Charger les blocs programmés :
- Répondre « OUI » (ou « TOUS ») à tous les message d'avertissement,
Une fois le programme chargé, vous pouvez visualiser l'évolution du grafcet en rouvrant « S7-GRAPH »
puis en cliquant sur l'icône « visualisation » (paire de lunettes).
**simulation :
- Pour activer la simulation, cochez la case correspondante dans SIMATIC Manager...
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… Puis insérer les entrées et sorties souhaitées (« insertion »), « entrées » ou « sorties » et tapez
l'adresse de l'octet ou du mot à afficher.
- Vous pouvez également affichez les mnémoniques correspondants :
- Cliquez sur « RUN » dans la fenêtre « CPU » pour lancer la simulation.
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2. LANGAGE « GRAPH » : APPLICATION.
Nous allons baser notre étude sur une chaîne de remplissage de bidons d'huile comprenant deux postes de travail
« poste de remplissage » et « poste de bouchage »:
Réservoir
d’huile
Magasin de bouchons
Vérin B
Vérin A
Vanne
Tête de vissage
Bidons
Tapis pas à pas
La dépose et le retrait des bidons sur le tapis ne sont pas gérés par l'automate que nous programmerons dans ce
TP.
1 Marche de Production Normale :
−
−
Le tapis avance d’un pas.
Les postes de remplissage et de bouchage travaillent simultanément :
− Remplissage : Descente vérin B, vérin en bas, ouverture vanne VAN pendant 3 secondes puis
fermeture vanne et rentrée vérin B.
− Bouchage : En position haute un bouchon se place, par gravité, dans la tête de vissage.
Descente vérin A avec rotation H2 de la tête de vissage. Vérin sorti, remontée vérin sans
vissage.
Affectations des entrées/sorties :
Description
Rotation tapis.
Détection rotation 1/4 de tour.
Poste de bouchage :
Descendre.
Vérin A double effet,
Remonter.
Distributeur bistable.
Détection poste en bas.
Détection poste en haut.
Rotation tête de vissage
Poste de remplissage :
Descendre.
Vérin B simple effet,
Le relâchement de B provoque la remontée
Distributeur monostable
Détection poste en bas.
Détection poste en haut.
Ouverture vanne
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Symbole
TAPIS
PAS
A+
Aa1
a0
VIS
B
Adresse
A5.0
E4.0
A5.1
A5.2
E4.1
E4.2
A5.3
A5.4
b1
b0
VAN
E4.3
E4.4
A5.5
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Q17) Établir le Grafcet de l'automatisme pour la marche « normale » décrite ci-dessus.
Q18) Créez un nouveau projet STEP7 correctement configuré au niveau matériel.
Q19) Saisissez les mnémoniques en respectant les adresses ci-dessus.
Q20) Programmez votre grafcet dans un bloc fonction « FB1 », puis appelez ce grafcet avec le bloc
d'Organisation OB1.
Q21) Testez le fonctionnement de votre graphe par simulation.
2 Prise en compte de la présence des bidons.
Vous allez à présent prendre en compte la présence ou l'absence de bidon aux postes de remplissage et de
bouchage et décider ou non de réaliser l'action considérée.
Il faudra pour cela :
−
−
Réaliser les actions correspondantes de manière conditionnelle
Valider les réceptivités correspondantes afin de passer les étapes en l'absence de bidon.
Pour programmer une condition sur une action :
−
−
Dans le menu « affichage » cliquez sur « Étape » puis programmez la condition nommée
« verrouillage » avec les éléments du langage LOG.
La lettre « C » apparaît au niveau de l'étape lorsque vous repassez en mode « Grafcet » pour
indiquer qu'une condition est associée à cette étape.
Affectations des entrées/sorties Supplémentaires :
Description
Présence Bidon Poste Remplissage
Présence Bidon Poste Bouchage
Symbole
pr
pb
Adresse
E4.5
E4.6
Q22) Programmez vos modifications (réceptivités & actions conditionnelles) dans le bloc FB1.
Q23) Chargez le programme et testez son fonctionnement sur la platine.
3 Arrêt d'urgence.
Q24) En modifiant le bloc OB1, réinitialisez le grafcet lorsque a1 et a0 sont actifs simultanément (cas
impossible, correspond à une erreur sur les entrées), ou si un arrêt d'urgence (AU : E5.0) est enclenché.
Q25) En vous aidant du document suivant, programmez le fonctionnement suivant :
- Si le défaut sur les capteurs précédent apparaît 3 fois, l'arrêt est verrouillé et la sortie A5.7
clignote (durée 1s). Seul un reset de la CU permettra de reprendre un cycle.
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3. LANGAGE « LOG » & GESTION DES ENTRÉES ANALOGIQUES.
Q26) Dans le bloc OB1, réalisez les fonctionnalités suivantes (chacune des fonctionnalités correspondra à 1
réseau LOG):
–
La sortie TO.R S1 clignote (1s) si la valeur de l'entrée analogique sort de la plage [150 – 300];
–
La sortie analogique n°2 prend la valeur : S_ANA2 = (E_ANA4 – E_ANA3) * 2
–
La sortie TOR S2 s'active si E_ANA2 dépasse 230, et se désactive lorsque cette même entrée redescend
en-dessous de 100 (cycle d'hystérésis).
–
Comptage des appuis sur E_TOR1, décomptage sur E_TOR2, remise à zéro sur E_TOR3, et activation de
S_TOR4 si la valeur du compteur dépasse 10.
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