O documento é um guia sobre a formação e funcionamento dos controladores lógicos programáveis (PLCs) S7-1200, incluindo a apresentação de hardware, configuração de software e programação. Detalha especificações técnicas, tipos de operações, blocos de programação e linguagens utilizadas, além de fornecer exercícios práticos. O conteúdo também abrange a funcionalidade de módulos de comunicação e expansão, bem como diferentes tipos de dados e instruções básicas e avançadas.

1. Formação S7-1200
Formador: Rui Álvares

2. Programa:
1. Apresentação do “hardware” da gama S7-1200
- PLCs
- Cartas de entradas/saídas analógicas/digitais
- Módulos de comunicação
2. Demonstração do “software” STEP 7 Basic V15
- Configuração do “Hardware”
- Conceitos de Programação
- Blocos de programação: OB, FC, FB e DB.
- Lista de variáveis
3. Diversos tipos de operações:
- Operações Binárias
- Operações Digitais
4. Monitorização do programa e de variáveis
- Diversas ferramentas de monitorização
5. Implementação de pequenos programas

3. Característica CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C
Dimensão 90 x 100 x 75 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75
Memória
• Memória de
trabalho
• Memória de carga
• Memória retentiva
• 50 Kbytes
• 1 Mbyte
• 10 Kbytes
• 75 Kbytes
• 1 Mbyte
• 10 Kbytes
• 100 Kbytes
• 4 Mbyte
• 10 Kbytes
Entradas/Saídas
incorporadas
• Digitais
• Analógicas
• 6 entradas
4 saídas
• 2 entradas
• 8 entradas
6 saídas
• 2 entradas
• 14 entradas
10 saídas
• 2 entradas
Tamanho da imagem
de processo
• Entradas
• Saídas
• 1024 bytes
• 1024 bytes
• 1024 bytes
• 1024 bytes
• 1024 bytes
• 1024 bytes
Bit Memory • 4096 bytes • 4096 bytes • 8192 bytes
Módulos de expansão
de sinal
Nenhum 2 8
Gama de Autómatos S7-1200

4. Característica CPU 1215C CPU 1217C
Dimensão 130 x 100 x 75 150 x 100 x 75
Memória
• Memória de trabalho
• Memória de carga
• Memória retentiva
• 125 Kbytes
• 4 Mbyte
• 10 Kbytes
• 150 Kbytes
• 4 Mbyte
• 10 Kbytes
Entradas/Saídas
incorporadas
• Digitais
• Analógicas
• 14 entradas
10 saídas
• 2 entradas
2 saídas
• 14 entradas
10 saídas
• 2 entradas
2 saídas
Tamanho da imagem de
processo
• Entradas
• Saídas
• 1024 bytes
• 1024 bytes
• 1024 bytes
• 1024 bytes
Bit Memory • 8192 bytes • 8192 bytes
Módulos de expansão de
sinal
8 8
Gama de Autómatos S7-1200

5. Característica CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C
Placa de sinais/comunicação 1 1 1
Módulos de comunicação 3 3 3
Contadores rápidos
• Fase simples
• Em quadratura
3 (5 c/ SB)
• 3 a 100 kHz
SB: 2 a 30 KHz
• 3 a 80 kHz
SB: 2 a 20 KHz
4 (6 c/ SB)
• 3 a 100 kHz
1 a 30 kHz
SB: 2 a 30 KHz
• 3 a 80 kHz
1 a 20 kHz
SB: 2 a 20 KHz
6
• 3 a 100 kHz
3 a 30 kHz
• 3 a 80 kHz
3 a 20 kHz
Saídas pulsadas 4 até 100 kHz 4 até 100 kHz 4 até 100 kHz
Cartão de memória (opção) Sim Sim Sim
Relógio tempo real retentivo 20 dias; típico: 12 dias a um mínimo de 40º C
Tempo execução operações
matemáticas com reais
2,3 μs/instrução
Tempo execução operações
booleanas
0,08 μs/instrução
Gama de Autómatos S7-1200 (Continuação)

6. Característica CPU 1215C CPU 1217C
Placa de sinais/comunicação 1 1
Módulos de comunicação 3 3
Contadores rápidos
• Fase simples
• Em quadratura
6
• 3 a 100 kHz
3 a 30 kHz
• 3 a 80 kHz
3 a 20 kHz
6
• 3 a 100 kHz
1 a 30 kHz
• 3 a 80 kHz
1 a 20 kHz
Saídas pulsadas 4 até 100 kHz 4 até 1 MHz
Cartão de memória (opção) Sim Sim
Relógio tempo real retentivo 20 dias; típico: 12 dias a um mínimo de 40º C
Tempo execução operações
matemáticas com reais
2,3 μs/instrução
Tempo execução operações booleanas 0,08 μs/instrução
Gama de Autómatos S7-1200 (Continuação)

7. Módulo Só entradas Só saídas Combinação
entradas/saídas
Módulos
de Sinal
(SM)
Digital 8 entradas DC 8 saídas DC
8 saídas relé
8 entradas DC/
8 saídas DC
8 entradas DC/
8 saídas relé
8 entradas AC/
8 saídas relé
16 entradas DC 16 saídas DC
16 saídas relé
16 entradas DC/
16 saídas DC
16 entradas DC/
16 saídas relé
Analógico 4 entradas analógicas
8 entradas analógicas
4 entrada RTD 16 bit
8 entrada RTD 16 bit
4 entrada termopar 16 bit
8 entrada termopar 16 bit
2 saídas
analógicas
4 saídas
analógicas
4 entradas analógicas/
2 saídas analógicas
Cartas de Expansão

8. Módulo Só entradas Só saídas Combinação
entradas/saídas
Placas de
sinal (SB)
Digital 4 entradas 24DC
(200 KHz)
4 entradas 5DC
(200 KHz)
4 saídas 24 VDC
(200 KHz)
4 saídas 5 VDC
(200 KHz)
2 entradas /2 saídas
24 VDC
2 entradas /2 saídas
24 VDC (200 KHz)
2 entradas /2 saídas
5 VDC (200 KHz)
Analógico 1 entrada 12 bit
1 entrada RTD 16 bit
1 entrada termopar
16 bit
1 saída analógica
-
Módulos de
comunicação
• RS485 (CM/CB)
• RS232 (CM)
• Profibus Master (CM)/Slave(CM)
• Teleserviço
• AS interface
Cartas de Expansão (Continuação)

9. Versões do SETP 7 e WinCC

10. STEP 7 Basic V15
Portal View Project View
O software “Totally Integrated Automation (TIA)
Portal fornece as ferramentas para gerir e configurar:
- Autómatos (PLC);
- Consolas (HMI).
Portal View - visão funcional das tarefas
Project View - acede a todos os componentes dentro
de um projecto

11. 1. Portadas (portals) para diferentes tarefas
2. Tarefas para a portada seleccionada
3. Painel de selecção para a acção seleccionada
4. Mudança para a vista projecto
1. Menus e barra de ferramentas
2. Navegador do projecto
3. Área de trabalho
4. Cardápio de tarefas
5. Janela de inspecção
6. Mudança para a vista portada
7. Barra de edição
Vista Portada (Portal View)
Vista Projecto (Project View)

12. O CPU suporta os seguintes tipos de blocos de código e dados:
- OB – bloco de organização: é um bloco de código que
normalmente contém a lógica do programa principal;
- FB – bloco de função: é uma sub-rotina que é executada quando
chamada de outro bloco de código, tendo associado um bloco
de dados;
- FC – função: é uma sub-rotina que é executada quando
chamada a partir de outro bloco de código;
- DB – bloco de dados: guarda os dados a serem usados pelos
blocos de código.
Tipos de Blocos

13. Tipos de OBs (normalmente associados a interrupts):
- Ciclo de programa: executados ciclicamente. O elemento
principal de um programa é um OB ciclo de programa (OB1
normalmente);
- Inicialização: OBs executados somente durante o arranque
(OB100 normalmente);
- Tempo de atraso: OB executado após um determinado tempo
a seguir a um evento;
- Cíclico: executado em intervalos de tempo constantes;
- Hardware: quando ocorre uma transição (flanco) numa
entrada ou em contagens rápidas;
- Erro de tempo: quando o tempo de ciclo excede um valor
máximo (OB80);
- Diagnóstico de erro: quando é reportado um erro de
diagnóstico – ex. curto-circuito - (OB82).

14. Tipo de
Dados
Tamanho
(bits)
Intervalo Exemplos
Bool 1 0 a 1 TRUE, FALSE, 0, 1
Byte 8 16#00 a 16#FF 16#12, 16#AB
Word 16 16#0000 a 16#FFFF 16#ABCD, 16#0001
DWord 32 16#00000000 a 16#FFFFFFFF 16#02468ACE
SInt 8 -128 a 127 123, -123
Int 16 -32,768 a 32,767 123, -123
DInt 32 -2,147,483,648 a 2,147,483,647 123, -123
USInt 8 0 a 255 123
UINT 16 0 a 65535 123
UDInt 32 0 to 4,294,967,295 123
Real 32 +/- 1,18x10-38 a +/- 3,40x1038 123,456; -3,4;-1,2E-12
LReal 64 +/- 2,23x10-308 a +/- 1,79x10308 12345,123456; -1,2E40
Char 8 Carateres ASCII: 16#00 a 16#FF ‘A’, ‘t’, ‘@’
String N + 2 bytes N = 0 a 254 caracteres (1 byte por caracter) ‘ABC’
Tipo de Dados (1/2):

15. Tipo de Dados
Tamanho
(bits)
Intervalo Exemplos
Time 32
T#-24d_20h_31m_23s_648ms to
T#24d_20h_31m_23s_647ms
T#12h_15m_30s_45ms
Date 16 D#1990-1-1 to D#2168-12-31
D#2009-12-31
DATE#2009-12-31
2009-12-31
Time_of_Day 32 TOD#0:0:0.0 to TOD#23:59:59.999
TOD#10:20:30.400
TIME_OF_DAY#10:20:30.400
23:10:1
DTL
(Date and Time
Long)
12 bytes
Min.: DTL#1970-01-01-00:00:00.0
Max.: DTL#2554-12-31-23:59:59.999
999 999
DTL#2008-12-16-
20:30:20.250
Arrays
ARRAY[1..20] of REAL
ARRAY[1..2, 3..4] of CHAR
Struct
PLC Data Types
Pointers
P#DB10.DBX20.0
P#M 20.0 BYTE 10
Tipo de Dados (1/2):

16. Instruções Básica:
- Bit Logic: instruções sobre BITs;
- Temporizadores;
- Contadores: normais e rápidos;
- Comparadores;
- Matemáticas: aritméticas, logarítmicas, trigonométricas, etc;
- Move: move dados de uma localização de memória para outra;
- Conversão: real <-> inteiro, etc;
- Controlo de programa: jumpers, If-Then-Else;
- Operações lógicas: AND, OR, XOR, INVERT;
- Shift e Rotate.

17. Instruções Avançadas:
- Data e Hora;
- Strings e caracteres;
- Controlo de Programa: diagnóstico de erros;
- Comunicações;
- Interrupções;
- PID;
- Pulso: PWM.
- Data Logger;

18. Área de memória Descrição Forçar Retentiva
I
Entrada na imagem de
processo
I_:P
(Entrada física)
Cópia da entrada física no
inicio de um ciclo de scan
Não Não
Leitura imediata do ponto de
entrada física no CPU, SB ou
SM
Sim Não
Q
Saída na imagem de
processo
Q_P:
(Saída física)
Copia para a saída física no
inicio de um ciclo de scan
Não Não
Escrita imediata na saída
física do CPU, SB ou SM
Sim Não
M
Bit de memória
Memória de controlo e dados Não Sim
(Opcional)
L
Memória temporária
Dados temporários para um
bloco local a esse bloco
Não Não
DB
Bloco de dados
Dados de memória e
também memória de
parâmetros para FBs
Não Sim
(Opcional)
Áreas de Memória:

19. Endereçamento:
A Identifica área de memória
B Endereço do byte: byte 3
C Separador (“byte.bit”)
D Localização do bit no byte (bit 4 de 8)
E Bytes da área de memória
F Bits do byte seleccionado
M 3 . 4
Outros exemplos:
- I0.6
- Q1.2
- IB4
- MW20
- DB2.DBX0.0
- DB2.DBD6

20. Linguagens de programação:
- Ladder
- FBD (Function Block Diagram)
- SCL (Structured Control Language)
Linguagem de alto nível, baseada no PASCAL
(if-then-else, case, repeat-until, etc)

21. ARRANQUE (“STARTUP”)
A Limpa a área de memória I
B Inicializa as saídas tanto com o
último valor como com o valor
substituto
C Executa os OBs de iniciação
D Copia o estado das entradas
físicas para a área de memória I
E Guarda algum evento de
interrupção na fila para ser
processado no modo “RUN”
F Activa a escrita na área de
memória Q para as saídas físicas.
EXECUÇÂO (“RUN”)
1 Escreve a área de memória
Q nas saídas físicas
2 Copia o estado das entradas
físicas para a área de
memória I
3 Executa os OBs de ciclo
4 Controla pedidos de
comunicação e realiza auto-
testes
5 Processa interrupções
durante qualquer parte do
ciclo
Ciclo CPU:

22. Exercício 1:
1.1 Programar um arrancador directo em Ladder
1.2 Programar um arrancador directo em FBD
1.3 Programar um arrancador directo em SCL

23. Exercício 2:
2.1 Programar um inversor em Ladder
2.2 Programar um inversor em FBD
2.3 Programar um inversor em SCL

24. Grafcet
A utilização de autómatos em sistemas de controlo pode, em muitas
situações, ser representada graficamente por:
- um conjunto de etapas ou estados, ás quais se associam acções;
- Transições entre etapas, determinadas por condições lógicas;
- Elementos de ligação que conferem orientação
Etapa – Uma etapa é um estado do sistema. Pode estar activa, altura em
que são executadas as acções respectivas, ou inactiva. As acções são
escritas dentro de rectângulo do lado direito da etapa (usando texto ou
equação).
As etapas activas, no inicio do programa, são representadas a duplo traço

25. Grafcet - Tipos de transição
Transição sequencial
Transição Divergência em “OU” Transição Convergência em “OU”

26. Grafcet - Tipos de transição
Transição Divergência em “E” Transição Convergência em “E”
Exercício 3:
Programar, em Grafcet, o inversor do exercício 2.
Use uma FB e controle dois motores usando esta FB.

27. Temporizador TP (Temporizador de impulso)
Temporizador TON (atraso à Operação)

28. Temporizador TOF (atraso à desoperação)
Temporizador TONR

29. Contador CTU (Contador incrementa)
Contador CTD (Contador decrementa)

30. Contador CTUD (Contador incrementa/decrementa)

31. Exercício 4:
Ao accionar a entrada I0.0, liga Q0.0.
Mantendo I0.0 ligada:
- após 3 seg. liga Q0.1
- após 3 seg. liga Q0.2
- após 3 seg. liga Q0.3
- após 3 seg. volta ao inicio da sequência
Exercício 5:
A entrada I0.0 é a minha entrada de impulsos,
Ao acionar I0.0 pela 1.ª vez liga Q0.0
- ao acioná-la outras 3 vezes liga Q0.1
- mais outras 3, liga Q0.2
- mais outras 3, liga Q0.3
- por fim, outras 3 vezes, desligo todas as saídas e posso recomeçar
novamente a sequência

32. Exercício 6:
Efectuar o exercício anterior utilizando os bits
internos de relógio do autómato
Exercício 7:
Configurar contador rápido de modo a:
7.1 Efetuar RESET por entrada física;
7.2 Efetuar RESET por interrupt CV = PV;
7.3 Alterar sentido de rotação, PV e CV;
7.4 Guardar valor contagem quando se desliga o autómato

33. DBs – Propriedade “Optimized”:

34. Conversão Grandeza física -> Grandeza elétrica
1 0
1 0
0 0
Exercício 8:
Programar a equação da reta.
Pretendemos ter 10 V à saída da carta analógica quando temos o valor
de 27648.

35. Links úteis
http://support.automation.siemens.com
http://www.siemens.com/tia-portal
http://www.bresimar.pt