Le système d'exploitation de l'appareil doit être équipé d'un système d'exploitation de l'appareil, qui doit être équipé d'un système d'exploitation de l'appareil.

Siemens 6ES7312-5BF04-0AB0 | SIMATIC S7-300 CPU 312C — Processeur compact avec MPI, 10 entrées numériques / 6 sorties numériques, 2 compteurs rapides 10 kHz, mémoire de travail 64 Ko, 24 VDC, 80 x 125 x 130 mm

Vue d'ensemble

Le Siemens 6ES7312-5BF04-0AB0 est le SIMATIC S7-300 CPU 312C — la solution PLC compacte de Siemens qui intègre un processeur PLC, des E/S numériques intégrées, des entrées de compteur rapide et une entrée d'alimentation dans un seul module de 80 mm de large.

Pour les concepteurs de machines construisant des panneaux de commande économiques où l'espace est limité et le nombre d'E/S est modeste, le 312C change le calcul de l'architecture du système. Au lieu d'un module CPU plus un module d'entrée numérique séparé plus un module de sortie numérique séparé, trois modules se réduisent à un seul.

L'effort de câblage diminue, l'espace sur le rail de montage diminue et le coût du système diminue.

Le "C" dans CPU 312C est la clé — il signifie Compact, différenciant cette série des CPU S7-300 standard (non intégrés) qui n'ont pas d'E/S intégrées. Toutes les CPU S7-300 de la série C suivent la même approche : capacité du processeur adaptée à l'échelle de l'application, avec juste assez d'E/S intégrées pour gérer les connexions directes les plus courantes sans nécessiter de modules supplémentaires.

Le complément d'E/S 10+6 du 312C couvre les besoins des petites machines avec une poignée de capteurs, de boutons-poussoirs, de fins de course et d'actionneurs numériques — tous connectés directement au module CPU lui-même — tandis que l'interface MPI et la possibilité d'extension avec des modules de signal supplémentaires gèrent tout ce qui est plus complexe.

Les deux entrées de compteur rapide étendent la portée pratique du 312C aux applications que les entrées numériques normales ne peuvent pas desservir.

Les sorties d'impulsions des encodeurs, les capteurs de proximité comptant les cycles de machine, les débitmètres générant des trains d'impulsions — tous génèrent des signaux qui commutent trop rapidement pour que le filtre d'entrée normal de 100 ms et le cycle de balayage du CPU puissent les capturer avec précision.

Les entrées HSC du 312C fonctionnent indépendamment du cycle de balayage jusqu'à 10 kHz, comptant les impulsions avec précision quelle que soit la durée d'exécution du programme de l'automate.

Spécifications clés

Carte Micro Memory — Stockage de programme non négociable

Le CPU 312C nécessite une carte Micro Memory Card (MMC) pour le stockage du programme, et cette exigence n'est pas facultative. Contrairement aux anciens CPU S7-300 qui avaient une EPROM intégrée ou une RAM sauvegardée par batterie pour la rétention du programme, le CPU 312C et tous les CPU S7-300 de génération ultérieure stockent leurs programmes sur la carte Micro Memory Card — une petite carte basée sur Flash qui s'insère sur le panneau avant du CPU.

La carte MMC remplit deux fonctions : elle stocke le programme utilisateur (la structure STEP 7 OB/FC/FB/DB) de manière persistante sans nécessiter de sauvegarde par batterie, et elle contient le firmware du CPU (le système d'exploitation).

Lorsque l'alimentation est appliquée à un CPU 312C contenant une carte MMC avec un programme valide, le CPU copie le programme de la carte MMC dans la mémoire de travail et commence l'exécution — aucune batterie, aucun chargement à partir d'un appareil de programmation n'est nécessaire après le téléchargement initial du programme.

Les implications opérationnelles sont importantes.

Une carte MMC avec un programme complet peut être déplacée d'un CPU en fonctionnement vers un CPU de remplacement identique, et le remplacement prend en charge le programme sans aucune étape de programmation supplémentaire. Pour les constructeurs de machines qui expédient de nombreuses machines identiques, cela signifie qu'une copie de carte MMC sert de sauvegarde pour toute une flotte — si un CPU tombe en panne sur le terrain, le remplacement est préchargé à partir de la carte MMC de sauvegarde en quelques minutes.

La carte MMC n'est pas incluse avec le CPU 312C et doit être commandée séparément. Les capacités courantes sont de 64 Ko, 128 Ko, 512 Ko, 2 Mo et 4 Mo — la carte de 64 Ko convient aux petits programmes, tandis que les cartes plus grandes permettent le stockage de données supplémentaires telles que des recettes, des tendances historiques et de la documentation.

Compteurs rapides — Au-delà du cycle de balayage normal

Les deux entrées de compteur rapide intégrées du CPU 312C utilisent des compteurs matériels dédiés qui fonctionnent de manière asynchrone au cycle de balayage de l'automate. Ce comptage matériel garantit qu'aucune impulsion n'est manquée, quelle que soit la charge du programme du CPU à un moment donné — une exigence critique pour la mesure de longueur basée sur encodeur, le comptage par lots et la mesure de débit.

À une fréquence maximale de 10 kHz, les entrées HSC peuvent compter les impulsions qui arrivent toutes les 100 microsecondes.

Cela correspond, par exemple, à un encodeur produisant 10 000 impulsions par tour sur un arbre tournant à 60 tr/min — une spécification raisonnable pour une roue de mesure ou un encodeur de position sur un convoyeur à mouvement lent.

Pour les arbres plus rapides ou les encodeurs à plus haute résolution, la limite de 10 kHz devient une contrainte et un compteur plus rapide (disponible dans des modules fonctionnels comme le FM 350) serait nécessaire.

Les compteurs peuvent fonctionner dans plusieurs modes configurables via STEP 7 : comptage simple (accumule les impulsions d'un événement), comptage haut/bas (direction contrôlée par une seconde entrée), mesure de fréquence (compte les impulsions sur un temps de porte défini et rapporte la fréquence) et mesure de période. Chaque mode sert différentes applications de mesure.

Interface MPI — Programmation et mise en réseau

L'interface MPI (Multi-Point Interface) du CPU 312C est une interface de communication économique mais performante qui gère les besoins essentiels de mise en réseau du CPU :

Accès à la programmation : Un terminal de programmation STEP 7 se connecte au port MPI du CPU via un adaptateur PC (USB ou RS232) pour le téléchargement, le téléversement, la surveillance en ligne et le diagnostic du programme. C'est l'utilisation la plus basique et universellement requise du port MPI.

Connexion IHM : Les appareils IHM (Interface Homme-Machine) Siemens OP (Operator Panel) et TP (Touch Panel) se connectent au CPU 312C via MPI pour afficher les données du processus et accepter les entrations de l'opérateur. La connexion MPI est plus simple et moins coûteuse que PROFIBUS pour les connexions IHM-CPU uniques.

Communication PLC à PLC : Plusieurs automates S7-300 ou S7-400 peuvent partager un réseau MPI, échangeant des données via la communication S7 (services PUT/GET).

C'est une alternative à PROFIBUS pour les petits réseaux où la vitesse plus élevée et le nombre de nœuds plus important de PROFIBUS ne sont pas nécessaires.

L'interface MPI ne prend pas en charge le fonctionnement maître ou esclave PROFIBUS DP — pour la connectivité PROFIBUS, le CPU 312C nécessiterait un module de processeur de communication supplémentaire CP 342-5.

C'est une distinction importante lors de la spécification du système : si une connexion esclave PROFIBUS DP à un contrôleur de niveau supérieur est requise, l'interface MPI uniquement du CPU 312C doit être complétée.

FAQ

Q1 : Le CPU 312C dispose de 10 entrées numériques et 6 sorties numériques intégrées. Peut-on ajouter plus d'E/S, et comment ?

Oui. Les E/S intégrées sont complétées par l'installation de modules de signal S7-300 (série SM) sur le même rail de montage que le CPU.

Les modules de signal numériques et analogiques S7-300 standard — entrées numériques SM 321, sorties numériques SM 322, E/S mixtes DI/DQ SM 323, E/S analogiques SM 331/332 — se connectent tous au CPU via le bus arrière S7-300. Le CPU 312C prend en charge un rack d'extension via une paire de modules d'interface IM 365 si un espace de rail de montage supplémentaire est nécessaire. 

La capacité totale d'E/S du système est limitée par le nombre d'emplacements de modules disponibles et la plage d'adressage d'E/S du CPU.

Q2 : Quelle est la différence entre le CPU 312C et le CPU 312 (non compact), et quand faut-il choisir chacun ?

Le CPU 312 (non compact) n'a pas d'E/S intégrées — c'est un module CPU pur qui fournit uniquement l'interface MPI et la connexion aux modules de signal sur le bus arrière. Son avantage est la flexibilité : chaque emplacement peut être librement attribué au type de module requis, sans E/S fixes.

Le CPU 312C comprend 10 DI et 6 DQ ainsi que les deux HSC, qui sont toujours présents.

Si une machine a besoin d'exactement ou approximativement 10 DI et 6 DQ plus des compteurs rapides, le 312C les fournit sans nécessiter de modules supplémentaires. 

Si une machine a principalement besoin d'E/S analogiques ou d'un rapport DI/DQ très différent, les E/S fixes du 312C offrent moins de flexibilité, et le CPU non compact avec des modules de signal sélectionnés librement peut être la meilleure configuration.

Q3 : Les sorties numériques du CPU 312C peuvent-elles piloter directement des contacteurs à bobine 24 VDC et des électrovannes ?

Les sorties numériques intégrées du CPU 312C sont de type transistor 24 VDC, conçues pour les charges 24 VDC. Chaque sortie peut fournir le courant nécessaire pour piloter directement les bobines de relais standard 24 VDC (typiquement 50–200 mA) et les pilotes d'électrovannes 24 VDC (100–300 mA), à condition que le courant de charge par sortie soit dans la limite spécifiée.

Pour les charges plus importantes (contacteurs de moteur principal avec bobines 24 V, électrovannes plus grandes) ou les charges AC (bobines alimentées en 230 VAC), des relais intermédiaires doivent être utilisés. 

Le courant de sortie par canal du CPU et le courant total du module doivent être vérifiés par rapport aux charges connectées pendant la phase de conception.

Q4 : Le CPU 312C prend-il en charge PROFIBUS DP, et si oui, dans quel rôle ?

L'interface MPI du CPU 312C ne prend pas en charge PROFIBUS DP. Si une connectivité PROFIBUS DP est requise — soit pour que le CPU agisse en tant que maître DP contrôlant des E/S distantes, soit pour que le CPU agisse en tant qu'esclave DP connecté à un contrôleur de niveau supérieur — un module de processeur de communication externe (CP 342-5 pour maître DP, ou CP 342-5 FO pour PROFIBUS fibre optique) doit être installé sur le rail de montage à côté du CPU.

Pour les nouvelles conceptions où la connectivité PROFIBUS est une exigence, un CPU avec une interface PROFIBUS DP intégrée (comme le CPU 314C-2 DP) évite le besoin d'un module CP supplémentaire.

Q5 : Quel est le chemin de migration recommandé du CPU 312C vers une plateforme Siemens actuelle ?

Siemens recommande la série SIMATIC S7-1500 comme plateforme successeur pour le S7-300, y compris les variantes de CPU compactes. Le CPU 1511C-1 PN ou le CPU 1512C-1 PN (de la série compacte S7-1500) offrent une fonctionnalité d'E/S intégrée comparable avec des performances considérablement améliorées, PROFINET IO natif, une mémoire de travail étendue et l'ingénierie TIA Portal.

La migration nécessite la réécriture du programme STEP 7 dans TIA Portal — aucune conversion directe automatisée n'existe — mais Siemens fournit des outils de migration dans TIA Portal qui peuvent aider à restructurer et adapter les programmes existants.

Pour les machines qui doivent rester sur S7-300 pour des raisons de compatibilité héritée, le support des pièces de rechange Siemens se poursuit pendant dix ans après la date de retrait du produit.