S7 CC Lezione 01
🎓 S7 PLC Crash Course · Lezione 01
Cos’è un PLC e come funziona 🏭
Ciclo di scansione, architettura S7-1200, indirizzamento I/Q/M
e prima esplorazione del simulatore.
🎯 Cosa impari in questa lezione
- Cos’è un PLC e perché esiste
- Le tre fasi del ciclo di scansione (scan cycle)
- L’architettura del Siemens S7-1200: CPU, I/O, espansioni
- Il sistema di indirizzamento: I, Q, M, IW, QW, MW, T, C
- Come navigare l’interfaccia del simulatore
- Come configurare la CPU e aggiungere moduli di espansione
📋 Scheda lezione
| Modulo | 1 — Fondamenti |
| Lezione | 01 di 15 |
| Livello | ⭐ Principiante |
| Tempo | ~30 minuti |
| Simulatore | Esplorazione libera |
| Prerequisiti | Lezione 00 |
🧠 Cos’è un PLC — la versione breve
Un PLC (Programmable Logic Controller) è un computer industriale progettato per fare una sola cosa: leggere segnali dal mondo fisico, eseguire un programma logico, e comandare attuatori. In loop. Per sempre. Senza fermarsi.
Non ha schermo, non ha tastiera, non ha sistema operativo nel senso tradizionale. È una scatola — di solito montata su barra DIN dentro un quadro elettrico — con dei morsetti per collegare fili. Su quei fili arrivano segnali da sensori (pulsanti, finecorsa, fotocellule, trasmettitori di temperatura) e partono comandi verso attuatori (motori, valvole, lampade, cicalini).
Il PLC sta nel mezzo: legge, decide, comanda. In un ciclo che si ripete 20, 50, 100 volte al secondo.
Ma perché non usare un normale PC?
Perché un PC non sopravvive in un quadro elettrico a 50°C con vibrazioni e interferenze elettromagnetiche. Un PLC sì — è costruito per quello. Inoltre:
- Ha I/O integrati — non servono schede aggiuntive per leggere un pulsante o accendere un motore
- È deterministico — il tempo di risposta è garantito e prevedibile (niente “Blue Screen of Death” in un impianto chimico)
- È affidabile — progettato per funzionare 24/7 per anni senza manutenzione
- Si programma con linguaggi visuali — un elettricista con un minimo di formazione può leggere e modificare un programma Ladder
🔄 Il ciclo di scansione — il battito cardiaco del PLC
Ogni PLC — qualunque marca, qualunque modello — funziona allo stesso modo fondamentale. Esegue un ciclo continuo in tre fasi. Sempre le stesse, sempre nello stesso ordine, dal momento in cui viene acceso fino a quando viene spento.
Il punto chiave è: gli ingressi non vengono letti in tempo reale durante l’esecuzione del programma. Vengono letti una volta sola (fase 1), poi il programma lavora sulla “fotografia” dei loro stati. E le uscite non cambiano durante l’esecuzione — vengono scritte tutte insieme alla fine (fase 3). Questo comportamento si chiama immagine di processo ed è fondamentale per capire il timing dei PLC.
⚠️ Conseguenza pratica: se un ingresso cambia stato durante l’esecuzione del programma, il PLC non se ne accorge fino al ciclo successivo. Con un scan time di 50 ms, il ritardo massimo è 50 ms — impercettibile per un umano, ma importante per segnali molto veloci.
📦 La famiglia S7-1200 — il nostro PLC
Il Siemens SIMATIC S7-1200 è un PLC compatto, nato per applicazioni di piccola e media complessità: macchine automatiche, nastri trasportatori, impianti di dosaggio, centraline di controllo. È uno dei PLC più venduti al mondo e probabilmente quello che vedrai nel tuo primo lavoro in automazione.
La famiglia comprende diversi modelli di CPU, che si differenziano per numero di I/O integrati. Nel simulatore sono disponibili tutti:
| Modello CPU | DI (digitali in) | DQ (digitali out) | AI (analogici in) | AQ (analogici out) |
|---|---|---|---|---|
| CPU 1211C | 6 | 4 | 2 | 0 |
| CPU 1212C | 8 | 6 | 2 | 0 |
| CPU 1214C | 14 | 10 | 2 | 0 |
| CPU 1215C | 14 | 10 | 2 | 2 |
| CPU 1217C | 14 | 10 | 2 | 2 |
Ogni modello è disponibile in due varianti: DC/DC/DC (alimentazione e uscite a 24V DC) e AC/DC/Relay (alimentazione AC, uscite a relè). Nel simulatore non fa differenza ai fini della programmazione, ma la nomenclatura è quella ufficiale.
💡 Consiglio: per il corso usa la CPU 1214C DC/DC/DC — ha abbastanza I/O per tutti gli esercizi dei moduli base e intermedi. Quando arriveremo agli analogici (Modulo 9), passeremo alla CPU 1215C che ha anche le uscite analogiche.
Moduli di espansione
Se gli I/O integrati non bastano, puoi aggiungere moduli di espansione — esattamente come su hardware reale. Il simulatore supporta 15 moduli tra SM (Signal Module, si montano a lato della CPU) e SB (Signal Board, si inseriscono sopra la CPU):
SM — Signal Module
- SM 1221 — 8 o 16 DI aggiuntivi
- SM 1222 — 8 DQ (transistor o relè)
- SM 1223 — 8 DI + 8 DQ combo
- SM 1231 — 4 o 8 AI
- SM 1232 — 2 o 4 AQ
- SM 1234 — 4 AI + 2 AQ combo
SB — Signal Board
- SB 1221 — 4 DI
- SB 1222 — 4 DQ
- SB 1223 — 2 DI + 2 DQ
- SB 1231 — 1 AI
- SB 1232 — 1 AQ
Le SB sono più piccole e aggiungono pochi I/O — perfette per aggiungere “quel canale in più” che manca.
🏷️ Il sistema di indirizzamento — dare un nome a tutto
Nel PLC ogni segnale, ogni bit di memoria, ogni timer ha un indirizzo univoco. È il suo “nome” — ed è così che il programma Ladder lo riferisce. L’S7-1200 usa una convenzione precisa: Tipo + Byte.Bit (per i segnali digitali) oppure Tipo + Indirizzo Word (per gli analogici).
Sembra complicato, ma dopo tre esempi diventa automatico. Vediamo tutte le aree di memoria:
Tabella di riferimento completa
Tipo[Byte].[Bit]Tipo[Word]| Prefisso | Nome | Range nel simulatore | Descrizione |
|---|---|---|---|
I | Input (ingresso digitale) | I0.0 – I1.7 | Pulsanti, sensori, finecorsa |
Q | Output (uscita digitale) | Q0.0 – Q1.7 | Motori, lampade, valvole |
M | Merker (memoria bit) | M0.0 – M3.7 | Variabili interne, flag di stato |
IW | Input Word (analogico in) | IW64, IW66… | Sensori temperatura, pressione, livello |
QW | Output Word (analogico out) | QW64, QW66… | Comandi velocità, posizione, apertura |
MW | Memory Word | MW0 – MW255 | Valori numerici, setpoint, conteggi |
T | Timer | T0, T1, T2… | Ritardi, impulsi, temporizzazioni |
C | Counter | C0, C1, C2… | Contapezzi, dosaggio, sequenze |
🔍 Perché gli analogici partono da 64? Nei PLC Siemens reali, gli indirizzi analogici integrati nella CPU partono da IW64/QW64. I moduli di espansione aggiungono indirizzi da IW96 in poi. È una convenzione hardware che il simulatore replica fedelmente.
🖥️ Il simulatore — tour dell’interfaccia
Apri il simulatore in un’altra scheda del browser. Quello che vedi è diviso in tre zone principali — le stesse che abbiamo visto nella Lezione 00. Ora le esploriamo una per una.
La Toolbar — i comandi principali
La barra in alto contiene tutti i controlli. Da sinistra a destra:
La Toolbox — gli elementi Ladder
Il pannello sinistro contiene tutti gli elementi che puoi trascinare nel programma. Sono divisi in categorie:
| Simbolo | Nome | Categoria | Lezione |
|---|---|---|---|
─┤ ├─ | Contatto NA (Normally Open) | Contatti | 02 |
─┤/├─ | Contatto NC (Normally Closed) | Contatti | 02 |
─┤P├─ | Fronte di salita (Positive Edge) | Contatti | 08 |
─┤N├─ | Fronte di discesa (Negative Edge) | Contatti | 08 |
─( )─ | Bobina (Coil) | Uscite | 02 |
─(S)─ | Set | Uscite | 03 |
─(R)─ | Reset | Uscite | 03 |
[TON] | Timer On-Delay | Timer | 05 |
[TOF] | Timer Off-Delay | Timer | 06 |
[TP] | Timer Pulse | Timer | 06 |
[CTU] | Counter Up | Counter | 07 |
[CTD] | Counter Down | Counter | 07 |
[CTUD] | Counter Up/Down | Counter | 07 |
[==] [<>] [>] [<] [>=] [<=] | Comparatori | Confronto | 10 |
Non preoccuparti se non sai cosa sono — li impareremo uno per uno nelle lezioni indicate. Per ora basta sapere che sono lì e che si usano con il drag & drop.
Il Pannello I/O — il tuo impianto virtuale
Il pannello destro è il cuore della simulazione. Mostra lo stato di tutti gli I/O in tempo reale:
- Ingressi (I) — cliccabili! Ogni click simula la pressione di un pulsante o l'attivazione di un sensore
- Uscite (Q) — non cliccabili, mostrano il risultato del programma. Verde = attivo
- Merker (M) — stato dei bit di memoria interna
- Timer — per ogni timer attivo: ET (tempo trascorso) e PT (preset), con barra di progresso
- Counter — per ogni contatore: CV (valore corrente) e PV (preset)
- Analogici (AIW/AQW) — slider per gli ingressi, barre per le uscite
L'Editor Ladder — dove scrivi il programma
La zona centrale è dove costruisci il programma. In alto c'è il nome (di default Main [OB1] — la terminologia Siemens per il blocco organizzativo principale). Sotto, i Network numerati.
Ogni Network ha:
- Un numero (Network 1, 2, 3…)
- Un campo commento — usalo sempre, è una buona abitudine
- Una sezione ingressi (sinistra) — dove metti contatti, timer, comparatori
- Una sezione uscite (destra) — dove metti bobine, set, reset
- Pulsanti per spostare (su/giù) o eliminare il Network
Per aggiungere un Network: clicca "+ Aggiungi Network" nella Toolbox, oppure il pulsante in fondo al canvas.
⚙️ Configurare la CPU — passo per passo
Prima di iniziare a programmare, è buona pratica scegliere il modello di CPU corretto. Ecco come fare:
- Clicca il pulsante ⚙ HW nella toolbar (oppure "Configura Hardware" nel pannello I/O in basso)
- Si apre il pannello di configurazione hardware
- Nel menu a tendina "Modello CPU", seleziona
CPU 1214C DC/DC/DC - Vedrai apparire il riepilogo I/O: 14 DI, 10 DQ, 2 AI, 0 AQ
- Per aggiungere un'espansione, selezionala dal menu e clicca "Aggiungi"
- Il pannello I/O a destra si aggiorna automaticamente con i nuovi indirizzi
⚠️ Cambiare CPU non cancella il programma, ma potrebbe rendere non validi alcuni indirizzi se passi a una CPU con meno I/O. Il simulatore ti avvisa se succede.
📊 Riepilogo — i concetti chiave di questa lezione
| Concetto | Cosa significa | Nel simulatore |
|---|---|---|
| PLC | Computer industriale per automazione | L'intera applicazione web |
| Scan Cycle | Ciclo lettura → esecuzione → scrittura | 50 ms (20 cicli/secondo) |
| Immagine di processo | Fotografia degli I/O a inizio ciclo | Pannello I/O (aggiornato ogni ciclo) |
| I (Input) | Segnale dal mondo fisico | Pulsanti cliccabili |
| Q (Output) | Comando verso l'attuatore | LED verde nel pannello |
| M (Merker) | Bit di memoria interna | Sezione Merker nel pannello |
| Network | Una "riga" del programma Ladder | Blocco nell'editor centrale |
🏋️ Esplorazione guidata
Apri il simulatore ed esegui questi passi. Non devi ancora programmare nulla — stiamo solo esplorando.
- Configura la CPU: apri il pannello hardware e seleziona
CPU 1214C DC/DC/DC. Conta: quanti ingressi digitali vedi nel pannello I/O? Quante uscite? (Risposta: 14 e 10) - Aggiungi un'espansione: aggiungi un modulo
SM 1231 AI x4. Cosa cambia nel pannello analogici? (Risposta: appaiono IW96, IW98, IW100, IW102) - Rimuovi l'espansione e torna alla configurazione base.
- Prova RUN e STOP: premi RUN — il LED di stato diventa verde. Premi STOP — torna rosso. In modalità RUN non puoi modificare il programma (come su un PLC reale!).
- Testa gli ingressi: con il simulatore in STOP, clicca su
I0.0nel pannello I/O. Il quadratino diventa verde. Clicca ancora — torna grigio. Questo simula un interruttore bistabile. - Aggiungi un Network vuoto: clicca "+ Aggiungi Network" nella Toolbox. Appare un Network 1 vuoto nel canvas. Nella prossima lezione lo riempiremo.
💡 Se qualcosa non funziona come previsto, prova a ricaricare la pagina — il simulatore riparte da zero.
❓ Quiz rapido
1. Quali sono le tre fasi del ciclo di scansione, nell'ordine corretto?
Mostra risposta
① Lettura ingressi (PII) → ② Esecuzione programma → ③ Aggiornamento uscite (PIQ). Sempre in questo ordine, in loop continuo.
2. Qual è l'indirizzo del 5° ingresso digitale dell'S7-1200?
Mostra risposta
I0.4 — il primo byte (0) contiene i bit da 0 a 7. Il 5° ingresso è il bit 4 (si conta da 0!).
3. Un ingresso cambia stato durante la fase ② (esecuzione programma). Il PLC lo vede subito?
Mostra risposta
No. Il PLC lavora sulla fotografia (immagine di processo) scattata in fase ①. Vedrà il cambio solo al ciclo successivo, fase ① del prossimo scan. Ritardo massimo: 1 scan time (50 ms nel simulatore).
4. Qual è la differenza tra I0.0 e IW64?
Mostra risposta
I0.0 è un ingresso digitale — può valere solo 0 o 1 (ON/OFF). IW64 è un ingresso analogico — può valere da 0 a 27648, rappresentando un segnale continuo come una temperatura o una pressione.
5. Quanti ingressi digitali ha la CPU 1214C? E la 1211C?
Mostra risposta
La CPU 1214C ha 14 DI. La CPU 1211C ne ha solo 6. Se servono di più, si aggiungono moduli di espansione SM o SB.
Prossima lezione →
Lezione 02 — Introduzione al Ladder Logic
Contatti NA e NC, Bobina, logica AND / OR / NOT
e i tuoi primi programmi funzionanti nel simulatore.
© Prof. D. Bertolino · S7 PLC Crash Course · Unofficial S7-1200 Simulator · Lezione 01