Lezione 1 di 15

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

Modulo1 — Fondamenti
Lezione01 di 15
Livello⭐ Principiante
Tempo~30 minuti
SimulatoreEsplorazione libera
PrerequisitiLezione 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 Ciclo di Scansione (Scan Cycle) ① LEGGI INGRESSI Il PLC copia lo stato fisico dei sensori nella memoria immagine (PII) I0.0=1, I0.1=0, I0.2=1… ② ESEGUI PROGRAMMA Il programma Ladder viene valutato Network per Network da sinistra a destra, alto→basso Se I0.0 AND I0.1 → Q0.0=1 ③ AGGIORNA USCITE I risultati vengono copiati dalla memoria immagine alle uscite fisiche (PIQ) Q0.0=1 → motore acceso! RIPETI — ogni 50 ms nel simulatore (20 volte/secondo) ⏱ Scan Time tipico: 1–50 ms
Figura 1 — Le tre fasi del ciclo di scansione si ripetono in loop continuo

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 CPUDI (digitali in)DQ (digitali out)AI (analogici in)AQ (analogici out)
CPU 1211C6420
CPU 1212C8620
CPU 1214C141020
CPU 1215C141022
CPU 1217C141022

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:

Mappa Memoria S7-1200 — Tutte le aree INGRESSI I — Digital Input I0.0 – I1.7 (16 bit) Formato: I[byte].[bit] IW — Analog Input IW64, IW66… (16 bit) USCITE Q — Digital Output Q0.0 – Q1.7 (16 bit) Formato: Q[byte].[bit] QW — Analog Output QW64, QW66… (16 bit) MEMORIA M — Merker (bit) M0.0 – M3.7 (32 bit) Flag e variabili interne MW — Memory Word MW0 – MW255 (16 bit) TIMER & COUNTER T — Timer T0, T1, T2… (PT in ms) TON, TOF, TP C — Counter C0, C1, C2… (PV intero) Come si legge un indirizzo — esempi I 0 . 3 Ingresso Byte 0 Bit 3 Q 1 . 2 Uscita Byte 1 Bit 2 IW 64 Input Word Indirizzo 64 = 4° ingresso digitale = 11° uscita digitale = 1° ingresso analogico 💡 I bit vanno da 0 a 7 (un byte = 8 bit). Byte 0 = bit 0–7, Byte 1 = bit 8–15
Figura 2 — Le 4 aree di memoria e come si leggono gli indirizzi

Tabella di riferimento completa

Digitali
Tipo[Byte].[Bit]
Analogici
Tipo[Word]
Range Bit
0 – 7 (per byte)
Range Analogico
0 – 27648
PrefissoNomeRange nel simulatoreDescrizione
IInput (ingresso digitale)I0.0 – I1.7Pulsanti, sensori, finecorsa
QOutput (uscita digitale)Q0.0 – Q1.7Motori, lampade, valvole
MMerker (memoria bit)M0.0 – M3.7Variabili interne, flag di stato
IWInput Word (analogico in)IW64, IW66…Sensori temperatura, pressione, livello
QWOutput Word (analogico out)QW64, QW66…Comandi velocità, posizione, apertura
MWMemory WordMW0 – MW255Valori numerici, setpoint, conteggi
TTimerT0, T1, T2…Ritardi, impulsi, temporizzazioni
CCounterC0, 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:

📄 Nuovo
Crea un programma vuoto
📂 Carica
Apri un programma salvato
💾 Salva
Salva nel browser
↩ Undo / Redo
Ctrl+Z / Ctrl+Y
📤 Esporta / 📥 Importa
File JSON per backup
🖨️ Stampa
Stampa il programma
📟 HMI / 🏭 Scene
Pannello operatore / Impianto
⚙ HW Config
Cambia CPU e espansioni
▶ RUN
Avvia la simulazione
■ STOP
Ferma la simulazione

La Toolbox — gli elementi Ladder

Il pannello sinistro contiene tutti gli elementi che puoi trascinare nel programma. Sono divisi in categorie:

SimboloNomeCategoriaLezione
─┤ ├─Contatto NA (Normally Open)Contatti02
─┤/├─Contatto NC (Normally Closed)Contatti02
─┤P├─Fronte di salita (Positive Edge)Contatti08
─┤N├─Fronte di discesa (Negative Edge)Contatti08
─( )─Bobina (Coil)Uscite02
─(S)─SetUscite03
─(R)─ResetUscite03
[TON]Timer On-DelayTimer05
[TOF]Timer Off-DelayTimer06
[TP]Timer PulseTimer06
[CTU]Counter UpCounter07
[CTD]Counter DownCounter07
[CTUD]Counter Up/DownCounter07
[==] [<>] [>] [<] [>=] [<=]ComparatoriConfronto10

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:

  1. Clicca il pulsante ⚙ HW nella toolbar (oppure "Configura Hardware" nel pannello I/O in basso)
  2. Si apre il pannello di configurazione hardware
  3. Nel menu a tendina "Modello CPU", seleziona CPU 1214C DC/DC/DC
  4. Vedrai apparire il riepilogo I/O: 14 DI, 10 DQ, 2 AI, 0 AQ
  5. Per aggiungere un'espansione, selezionala dal menu e clicca "Aggiungi"
  6. 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

ConcettoCosa significaNel simulatore
PLCComputer industriale per automazioneL'intera applicazione web
Scan CycleCiclo lettura → esecuzione → scrittura50 ms (20 cicli/secondo)
Immagine di processoFotografia degli I/O a inizio cicloPannello I/O (aggiornato ogni ciclo)
I (Input)Segnale dal mondo fisicoPulsanti cliccabili
Q (Output)Comando verso l'attuatoreLED verde nel pannello
M (Merker)Bit di memoria internaSezione Merker nel pannello
NetworkUna "riga" del programma LadderBlocco nell'editor centrale

🏋️ Esplorazione guidata

Apri il simulatore ed esegui questi passi. Non devi ancora programmare nulla — stiamo solo esplorando.

  1. 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)
  2. Aggiungi un'espansione: aggiungi un modulo SM 1231 AI x4. Cosa cambia nel pannello analogici? (Risposta: appaiono IW96, IW98, IW100, IW102)
  3. Rimuovi l'espansione e torna alla configurazione base.
  4. 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!).
  5. Testa gli ingressi: con il simulatore in STOP, clicca su I0.0 nel pannello I/O. Il quadratino diventa verde. Clicca ancora — torna grigio. Questo simula un interruttore bistabile.
  6. 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