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Document de formation Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC

Document de formation Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX siemens.com/SCE Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 2 Sommaire I. Avant-propos ............................................................................................................................... 4 II. Notes concernant la programmation du SIMATIC S7-1200 .................................................. 6 1) Automate SIMATIC S7-1200 ........................................................................................................ 6 2) Logiciel de programmation STEP 7 Basic VX.X (TIA Portal VX.X) .......................................... 6 III. Signaux analogiques.................................................................................................................... 7 IV. Types de données sur le SIMATIC S7-1200 ............................................................................. 9 V. Entrée et affichage de valeurs analogiques ............................................................................. 10 1) Normalisation des valeurs analogiques ........................................................................................ 11 VI. Exemple d’application : Contrôle du niveau d’une citerne .................................................. 12 VII. Programmation du contrôle du niveau sur le SIMATIC S7-1200 ....................................... 13 Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 3 Les symboles suivants seront utilisés dans ce module : Information Programmation Exemple d’application Indication Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 4 I. Avant-propos Le contenu du module M5 est assigné à l’unité 'SIMATIC S7-1200 et TIA Portal’. Il décrit la programmation du traitement des valeurs analogiques avec le SIMATIC S7-1200. Objectif Dans le module M5, le lecteur va apprendre comment programmer un contrôle de limites avec un signal analogique. L’automate est ici le SIMATIC S7-1200, et le programme est créé avec l’outil de programmation TIA Portal. Le module M5 fournit les notions de base et illustre les étapes à suivre en utilisant un exemple détaillé. Pré-requis Les connaissances suivantes sont requises pour l’étude de ce module :  Connaissance pratique des systèmes d’exploitation Windows  Notions de base sur la programmation d’API avec le logiciel TIA Portal (par exemple, Module M1 – Démarrage : Programmer le SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX)  Blocs pour le SIMATIC S7-1200 (par exemple, Module M2 – Types de blocs sur le SIMATIC S7-1200) Programmation sur Step7 Notions de base 2 - 3 jours Modules A Systèmes de bus industriels 2 - 3 jours Modules D Fonctions étendues de la programmation STEP 7 2 - 3 jours Modules B Visualisation des process 2 - 3 jours Modules F Langages de programmation 2 - 3 jours Modules C TIC avec SIMATIC S7 2 - 3 jours Modules E Simulation de systèmes avec SIMIT SCE 1 - 2 jours Modules G Variateurs sur SIMATIC S7 2 - 3 jours Modules H SIMATIC S7-1200 et TIA Portal 2 - 3 jours Modules M Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 5 Configurations matérielles et logicielles requises : 1 PC Pentium 4, 1.7 GHz, 1Go RAM (XP) ou 2Go RAM (Vista), 2Go d’espace disponible; systèmes d’exploitation Windows XP (Home SP3, Professional SP3)/Windows Vista (Home Premium SP1, Business SP1, Ultimate SP1). 2 Logiciel STEP7 Basic VX.X SP2 (Totally Integrated Automation (TIA) Portal VX.X) 3 Connexion Ethernet entre le PC et la CPU 1214C 4 API SIMATIC S7-1200 avec au moins une valeur d’entrée analogique, par exemple la CPU 1214C. L’entrée doit être connectée à un capteur ou un potentiomètre. PC STEP7 Basic (TIA Portal) S7-1200 avec CPU 1214C Connexion Ethernet Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 6 II. Notes concernant la programmation du SIMATIC S7-1200 1) Automate SIMATIC S7-1200 L’automate SIMATIC S7-1200 est un mini-contrôleur modulaire utilisé pour les petites performances. Il existe un éventail complet de modules pour une adaptation optimisée à la tâche d'automatisation. Le contrôleur S7 est composé d’une CPU qui est équipée d’entrées et de sorties de signaux numériques et analogiques. Des modules additionnels d’entrées/sorties (modules IO) peuvent être installés si les entrées et sorties intégrées ne sont pas suffisantes pour l’application désirée. Si besoin est, des modules de communication RS232 ou RS485 sont ajoutés. Une interface TCP/IP intégrée est obligatoire pour toutes les CPU. Avec le programme S7, l’API surveille et contrôle une machine ou un process. Les modules IO sont interrogés dans le programme S7 au moyen d’adresses d’entrées (%I) et référencés au moyen d’adresses de sorties (%Q). Le système est programmé avec le logiciel STEP 7 Basic VX.X. 2) Logiciel de programmation STEP 7 Basic VX.X (TIA Portal VX.X) Le logiciel STEP 7 Basic VX.X est l’outil de programmation pour le système d’automatisation : - SIMATIC S7-1200. Avec STEP 7 Basic VX.X, les fonctions suivantes peuvent être utilisées pour automatiser un système: - Configuration et paramétrage du matériel - Paramétrage de la communication - Programmation - Test, mise en service et dépannage avec les fonctions Démarrer et En ligne & Diagnostic. - Documentation - Génération d’écrans de visualisation pour les Basic Panels SIMATIC Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 7 Toutes les fonctions sont détaillées dans l’aide en ligne. III. Signaux analogiques A la différence des signaux binaires qui ne peuvent prendre que les deux états « Tension disponible +24V » et « Tension indisponible 0V », les signaux analogiques sont capables (dans une certaine plage donnée) de prendre n’importe quelle valeur. Le potentiomètre est un exemple type de capteur analogique. Suivant la position de la molette, il est possible de paramétrer n’importe quelle résistance jusqu’à une valeur maximum. Exemples de variables analogiques dans l’automatique : _ Température : -50 .. +150°C _ Débit : 0 .. 200 L/min _ Vitesse : 500 .. 1500 U/min _ etc… En utilisant un transmetteur, ces variables sont changées en tensions électriques, en courants ou en résistances. Si, par exemple, on doit enregistrer une vitesse, la plage de vitesse peut être modifiée, passant de 500.. 1500 U/min à une plage de tensions de 0 .. +10V. Pour une vitesse mesurée de 865 U/min, le transmetteur afficherait une tension de +3.65V. Ces tensions électriques, courants et résistances sont ensuite connectés à un module analogique qui numérise le signal. Indication : Certains modules analogiques sont capables de traiter différents types de signaux. Ceci doit être configuré dans l’aperçu de l’appareil. Bien vouloir se référer aux indications dans les notices des appareils. 365 1000 U/min 10V 10V: 1000 U/min = 0,01 V/U/min 365 U/min x 0,01 V/U/min = 3,65 0 V +10V 500 865 1500 U/min Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 8 Si les variables analogiques sont traitées avec un API, les valeurs de tension, de courant et de résistance en entrée doivent quant à elle être converties en information numérique. Cette conversion est appelée Conversion Analogique/Numérique (CAN). Cela signifie, par exemple, que la valeur de tension +3.65V est stockée en tant qu’information comme série de chiffres binaires. Plus le nombre de chiffres binaires utilisés pour la représentation numérique est grand, plus la résolution est haute. Si, par exemple, seulement 1 bit était disponible pour la plage de tension 0 .. +10V, l’information pourrait être fournie que si la tension mesurée est dans la fourchette de +5V .. +10V. Avec 2 bits, cependant, la plage peut être divisée en 4 fourchettes individuelles, i.e. 0-2.5V / 2.5V-5V / 5V-7.5V / 7.5V-10V. En automatique, les CAN standards convertissent sur 8 ou 11 bits. Avec un CAN 8 bits, on obtient 256 plages de valeurs, et avec un CAN 11 bits on monte à une résolution de 2048 plages. 11 Bit 10V: 2048 = 0,0048828  es können Spannungs- unterschiede <5mV erkannt werden 0 2048 0A/0V 20mA/10V → Des différences de tension inférieures à 5mV peuvent être détectées V Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 9 IV. Types de données sur le SIMATIC S7-1200 Le SIMATIC S7-1200 a un grand nombre de types de données différents qui sont utilisés pour représenter les différents formats numériques. Les types de données de base sont listés ci- dessous. Indication : Les données de type « INT » et « REAL » sont très importantes dans le traitement des valeurs analogiques puisque les valeurs analogiques entrées sont présentes en tant qu’entiers de type « INT ». Pour un traitement plus précis, seuls les nombres à virgule flottante « REAL » sont utilisés, dû à l’erreur d’arrondi provoqué par le type « INT ». Industry Automation and Drive Technologies - SCE Module M5 : Traitement de valeurs analogiques sur SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal VX Page 10 V. Entrée et affichage de valeurs analogiques Les valeurs analogiques sont entrées dans l’API ou lues à partir de lui comme mots informatiques. On accède aux mots avec les opérandes suivantes, par exemple : %IW 64 Entrée analogique, mot 64 %OW 80 Sortie analogique, mot 80 A chaque valeur analogique (« Couche ») est assignée un mot d’entrée ou un mot de uploads/Philosophie/ 05-1200-traitement-de-valeurs-analogiques-sur-simatic-s7-1200.pdf