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Automatas Programables

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Automatizacin de procesos con PLC SIEMENS S7-200. El autmata programable, tambin conocido como PLC (control lgico programable), surge gracias a las mejoras tecnolgicas en las lneas de produccin de la industria del automvil. El primer PLC se desarroll en EE.UU. en el ao de 1969, esta aportacin tecnolgica ha permitido a las empresas mejorar su competitividad e incrementar su productividad.

Agregado: 09 de SEPTIEMBRE de 2009 (Por jos M. Cahuich K) | Palabras: 10003 | Votar! |
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Categoría: Apuntes y Monografas > Arquitectura >
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    Autor: jos M. Cahuich K (cauichku911@hotmail.com)

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    <



    SEP

    EDUCACIN PU BLICA


    Automatizacin de procesos con

    PLC

    SIEMENS S7-200


    M.C. Jos Mara Caldern Ancona

    Contenido

    1. Datos preliminares de los autmatas programables . ...... 1

    1.1  Arquitectura interna ...1

    1.2  Funcionamiento de un autmata programable....2

    2. Programacin del autmata SIEMENS S7-200 ...3
    2.1 Presentacin del PLC S7200...3

    2.1.2 Sistema de programacin...4 2.2. reas de memoria y su direccionamiento..6

    3. Software de programacin del autmata S7-200 ....9
    3.1 Software STEP 7 Micro/Win.9

    3.1.1  Barra de navegacin10

    3.1.2  Ventana de resultados..13

    3.1.3  rbol de operaciones...13

    3.1.4  Editor de programas14

    3.1.5  Tabla de variables locales.......14

    4. Operaciones del autmata S7-200...15

    4.1  Tipo de contactos...15

    4.2  Bobinas..15

    4.3  Comparaciones..15

    4.4  Contadores ....16

    4.4.1  Contador de incremento (CTU)....16

    4.4.2  Contador de decremento (CTD)...17

    4.4.3  Contador de incremento-decremento (CTUD) ...... 17

    4.5 Temporizadores.18

    4.5.1  Temporizador de retardo a la conexin (TON)....18

    4.5.2  Temporizador de retardo a la desconexin (TOF)...19

    4.5.3  Temporizador de retardo a la conexin con memoria (TONR)...19

    4.6  Operaciones aritmticas....19

    4.7  Transferencias..19

    4.8  Conversiones.19

    4.9  Subrutinas..19

    5. Diseo de programas en GRAFCET...21

    5.1  Mtodo de programacin GRAFCET...21

    5.2  Construccin de diagramas GRAFCET....22

    5.3  Estructuracin de un programa en GRAFCET.23

    5.3.1  Opciones de ejecucin de la etapas..23

    5.3.2  Opciones de ejecucin de las acciones.24

    5.3.3  Macroetapas .... 25

    5.4  Rel de control secuencial.26

    5.5  Ejecicios........28

    5.5.1  GRAFCET para la operacin de un elevador.28

    5.5.2  GRAFCET para la operacin de un sistema de enfriamiento..28

    i


    6. Visualizador de textos TD200 SIEMENS.......29

    6.1  Principales funciones y caractersticas......29

    6.2  Configuracin....30

    6.3  Datos asociados.31

    6.4  Men de la pantalla....32

    7. Comunicacin Industrial..33

    7.1  Organizacin de las redes en automatizacin...34

    7.2  Bus de campo Profibus(Process Field Bus).34

    7.3  Comunicacin en red para el S7-200.......35

    8. Intercambio de datos entre el PLC y Programas de cmputo ....... 37

    8.1  Definicin.....37

    8.2  Caractersticas de operacin de PC Access..37

    8.3  Programacin de variables...38 Anexos....39

    ii

    Captulo 1

    Datos preliminares de los autmatas programables

    El autmata programable, tambin conocido como PLC (control lgico programable), surge gracias a las mejoras tecnolgicas en las lneas de produccin de la industria del automvil. El primer PLC se desarroll en EE.UU. en el ao de 1969, esta aportacin tecnolgica ha permitido a las empresas mejorar su competitividad e incrementar su productividad.

    1.1 Arquitectura interna de los autmatas programables

    El autmata programable es una mquina electrnica modular diseada para trabajar en ambientes industriales, est formado por un microprocesador, y una memoria en donde se puede almacenar las instrucciones del programador, tambin se cuenta con circuitos de entrada-salida y con puertos de comunicacin que se utilizan para la interconexin con otros PLCs o mdulos de expansin.

    En las entradas de PLC generalmente se conectan las terminales de sensores que manejan seales de tipo digital o analgica. Las seales de salida se utilizan para controlar la operacin de los correspondientes actuadores, estas seales son rdenes digitales (encendido o apagado) o seales analgicas que se generan de acuerdo con la lgica de programacin del PLC.


    Salidas

           

    Memoria RAM

    Entradas

    Salidas

    Marcas

    Temporizadores

    Contadores

           

    Memoria ROM

    Sistema operativo

    (r-)

    CPU

    ɗ

           
           

    Entradas


    Puerto

    de

    c

    o

    m

    u

    n

    i

    c

    a

    c

    i

    n



    Figura 1. 1 Arquitectura interna de un autmata programable

    CRODE Mrida


    1


    Automatizacin de procesos con PLC

    La lgica de operacin del PLC se desarrolla en un programa de cmputo, esta lgica se transfiere al PLC por medio de una conexin tipo serial con la computadora.

    Figura 1. 2 Conexin del cable serial con la computadora

    1.2 Funcionamiento de un autmata programable

    El principio bsico de operacin de un PLC es que trabaja en forma cclica, en un ciclo se ejecutan las siguientes tareas.

    1.      Lee el estado de la entradas y transfiere esta informacin a una regin de su memoria

    2.      Se ejecutan las instrucciones del programador de acuerdo con la informacin adquirida en el punto anterior. Las instrucciones se ejecutan de forma secuencial y se comienza con la primera instruccin del bloque principal de programa

    3.      Escribe el valor que corresponde en las salidas.

    4.      Se realizan tareas internas del PLC (verificar si existen errores, actualizar valores internos de sus tablas de datos, etc.)

    Los cuatro puntos anteriores forman el Ciclo Scan, y dura normalmente entre 3 y 10 ms. La duracin del Ciclo Scan vara de acuerdo con el nmero y tipo de instrucciones utilizadas por el programador.


    2


    CRODE Mrida

    Captulo 2

    Programacin del autmata SIEMENS S7-200

    La compaa alemana SIEMENS fabrica una lnea de circuitos y controles lgicos programables diseados para aplicaciones industriales de baja (LOGO), mediana (S7-200) y gran escala (S7-300 y S7400). En este captulo se estudiar la programacin de un PLC de la familia S7-200.

    2.1 Presentacin del PLC S7-200

    En la siguiente figura se describe las principales caractersticas de un PLC S7-200, este dispositivo de automatizacin tiene un determinado nmero de entradas y salidas, as como puertos de comunicacin e indicadores de operacin.

     

    Comn .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 Comn .0 .1 -=

    y- n l1

     

    Salidas

    -------- ? 1

    @ Q0@@@@@@@@ @Q1@@|

    @ @ I

     

    Indicador de

    >i

     

    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11

    AC

    RUN

    Selector de

    estado

    >b

     

    TT TT

     

    modo

    Puerto de

     

    So

    o

    o

     

    Control Lgico Programable

    TERM

    Potencimetros

     

    <> (> <

    analgicos

       
       

    Puerto de

         

    ampliacin

         

    1 1 1 1 1 1 1 1 II

    24 V

    CD

     
     

    @ I0@@@@@@@@ @I1@@

    | @@|

     
         
         

    .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 - .0 .1

    +

     

    Figura 2.1 Principales caractersticas de un PLC S7200

    Se utiliza la letra I y la letra Q para identificar respectivamente una entrada o una salida, esta letra va acompaada de un digito que se utiliza para designar el grupo al que pertenece la entrada o la salida. Se requiere de un segundo digito para designar de manera especifica una entra o salida, finalmente entre estos nmeros se coloca un punto el cual forma parte del formato tipo bit al que pertenecen las entras y salidas. Ejemplo I0.2 es la entrada dos del grupo cero.

    El voltaje nominal que se utiliza para indicar un nivel lgico alto en las entradas del PLC es de 24 VCD y en el caso del cero lgico se acepta hasta un valor de 5 VCD.

    Los interruptores que se utilizan en las salidas del PLC pueden estar diseados con rels o bien con transistores, para elegir uno de estos modelos de interruptores se debe tener presente el tipo de seal que se conmutar, es decir, corriente directa o corriente alterna, as cmo tambin la frecuencia de conmutacin de esta seal. Para conmutar seales de corriente directa se utilizan los interruptores que trabajan con transistores, los cuales operan a una frecuencia de varios miles de Hertz. Cuando se trabaja con seales alternas se recomienda usar interruptores que operen con relevadores.

    3

    CRODE Mrida


    Automatizacin de procesos con PLC

    2.1.2 Sistema de Programacin

    Para realizar la programacin del PLC se cuenta principalmente con tres tipos de editores de instrucciones:

       KOP (esquema de contactos, similar a un circuito elctrico),

       AWL (lista de instrucciones, lenguaje nativo de la CPU)

       FUP (diagrama de funciones, similar a circuitos de compuertas lgicas)

    En este manual se utilizar el editor tipo KOP, el cual se asemeja al esquema de conexin de un circuito elctrico y adems es uno de los ms fciles de utilizar.

    Para explicar el procedimiento de programacin en el editor KOP se realiza la lgica de programacin del circuito de la figura 2.2

    Figura 2.2 Conexin de un motor elctrico con sus botones de arranque y paro


    Figura 2.3 Conexin de interruptores y motor al PLC


    4 CRODE Mrida


    En la siguiente figura se muestra la conexin elctrica en el PLC de los botones de arranque, paro y el motor del circuito de la figura 2.2


    Captulo 2. Programacin del autmata SIEMENS S7-200

    La lgica de programacin del PLC consiste en dos contactos conectados en serie, de tal forma que uno de ellos es normalmente abierto (arranque) y el otro normalmente cerrado (paro) estos contactos a su vez estn conectados a una salida del PLC (bobina), la cual se representa por el smbolo del parntesis.


    10.1


    QO.O


    Arranque Paro

    Figura 2.4 Lgica para controlar la operacin del arranque y paro del ventilador

    Segn la lgica de programacin de la figura 2.4 es necesario que el usuario permanezca con el botn de arranque oprimido para que el circuito est cerrado y de esta forma trabaje el ventilador, para evitar este inconveniente, se conecta en paralelo con el contacto de arranque, otro contacto (auxiliar o de enclavamiento) al cual se le asigna el estado lgico que asuma Q0.0.

    QO.O

    Figura 2.5 Conexin de contacto auxiliar para el mantenimiento de conexin de la salida

    Cuando se oprime el botn de arranque del diagrama de la figura 2.5, se activa la salida Q0.0 en ese momento tambin se cierra el contacto auxiliar Q0.0 y el circuito permanece cerrado.

    Adems de los contactos y bobinas utilizados en el ejemplo anterior, el editor KOP tambin cuenta con operaciones que realizan clculos aritmticos, operaciones de temporizacin y operaciones de control del programa, entre otras.


    CRODE Mrida


    5


    Automatizacin de procesos con PLC

    2.2 reas de memoria y su direccionamiento

    La memoria RAM del PLC est organizada de tal forma que un espacio determinado de sus casilleros (localidades de memoria) se asigna a una de las variables de programacin que intervienen en el men de operaciones del software Micro/Win. Estas variables se presentan en la siguiente figura.

    I

    Memoria de la imagen de las entradas

    (Contiene informacin de las entradas del PLC)

    Q

    Memoria de la imagen de las salidas

    (Contiene informacin de la salidas del PLC)

    V

    Memoria de variables

    (Resultados intermedios, tipo global)

    M

    Memoria de Marcas

    (Almacena el estado intermedio de una operacin)

    S

    Memoria de rels de control secuencial

    (Organiza los pasos del funcionamiento de una mquina)

    SM

    Memoria de Marcas especiales

    (Permite intercambiar datos entre la CPU y el programa)

    L

    Memoria local

    (Memoria borrador, para transferir parmetros a subrutinas)

    T

    Memoria de temporizadores

    (Informacin del estado de los temporizadores)

    C

    Memoria de contadores

    (Informacin del estado de los contadores)

    AI

    Memoria de entradas analgicas

    (Informacin digital de una variable analgica)

    AQ

    Memoria de salidas analgicas

    (Informacin digital de una variable analgica)

    AC

    Memoria de acumuladores

    (Se utilizan para transferir parmetros de y a subrutinas, as como almacenar valores intermedios utilizados en clculos)

    HC

    Memoria de contadores rpidos

    (Se disean para contar eventos rpidos independiente del ciclo de la CPU)

    Figura 2.6 Organizacin de la memoria del PLC


    6


    CRODE Mrida


    Captulo 2. Programacin del autmata SIEMENS S7-200

    Para leer o escribir informacin en una de las reas definidas en la memoria se indica el tipo de dato (bit, byte, palabra o doble palabra) que se considere manejar. El tipo de dato se elige en funcin del nmero de bits que ocupe la informacin que se maneje. En la siguiente tabla se sealan los tipos de datos que soportan cada una de las reas de memoria.

    Tabla 1. Tipos de datos que admiten las reas de memoria del PLC

    Dato

    Bit o Booleano

    .

    (1 bit)

    Byte

    B (8 bits)

    Palabra

    W (16 bits)

    D.palabra

    DW (32 bits)

    Otro

    I

    V

    V

    V

    V

     

    Q

    V

    V

    V

    V

     

    V

    V

    V

    V

    V

     

    M

    V

    V

    V

    V

     

    S

    V

    V

    V

    V

     

    SM

    V

    V

    V

    V

     

    L

    V

    V

    V

    V

     

    T

           

    T + el nmero del temporizador

    C

           

    C + el nmero del contador

    AI

       

    V

       

    AQ

       

    V

       

    AC

    V

    V

    V

    V

     

    HC

         

    V

     

    CRODE Mrida 7


    Automatizacin de procesos con PLC

    Para seleccionar una o varias localidades de la memoria del PLC, figura 2.6, se construye su direccin con la siguiente informacin:

    a)      Identificador del rea de la memoria

    b)      Tipo de dato

    c)      Nmero del casillero de memoria

    El trmino que se utiliza comnmente para construir una direccin vlida de la memoria es: direccionamiento de memoria, en la tabla 2 se muestran varios casos de direccionamiento para el rea M, mejor conocida como Marcas.

    Tabla 2. Ejemplo de direccionamiento de memoria

    Tipo de direccionamiento

    Ejemplos

    Bit

    M0.0

    Byte

    MB0

    Palabra

    MW0

    Palabra doble

    MD0


    8


    CRODE Mrida

    Captulo 3

    Software de programacin del autmata SIEMENS S7- 200

    3.1 Software STEP 7 Micro/Win

    Para desarrollar un programa de un PLC SIEMENS de la familia S7-200 se utiliza el software STEP 7 Micro/Win, en la siguiente figura se sealan las principales barras de herramientas y ventanas de este software.



    Barra de navegacin


    Ventana de resultados


    Tabla de variables locales


    Barra de


    estado


    rbol de operaciones


    Editor: Principal Subrutinas Interrupciones

    Figura 3.1 Ambiente de trabajo del software Micro/Win


    A continuacin se describe el papel que desempean los principales iconos y ventanas de la figura 3.1.


    CRODE Mrida


    9


    Automatizacin de procesos con PLC

    3.1.1 Barra de navegacin

    Bloque de programa

    El bloque de programa corresponde al editor principal de Micro/Win, en este editor se desarrolla la lgica de programacin del autmata programable. Para escribir esta lgica de programacin se puede escoger (dar un clic en Ver) una de las tres opciones para representar o editar las instrucciones del PLC. Estas opciones son las siguientes:

    a)      KOP. Esquema de contactos

    b)      AWL. Lista de instrucciones

    c)      FUP. Diagrama de contactos

    Tabla de smbolos

    La tabla de smbolos permite asignar una etiqueta a cada uno de los operandos de las instrucciones que intervienen en el desarrollo de un programa del PLC.



    Figura 3.2 Tabla de smbolos

    Tabla de Estado

    Se utiliza para observar el estado lgico que asumen las variables de memoria utilizadas en un programa durante su ejecucin, tambin es posible modificar el estado lgico de estas variables.

    Figura 3.3 Tabla de estado


    10


    CRODE Mrida


    Captulo 3. Software de programacin del autmata SIEMENS S7-200

    Bloque de datos

    El bloque datos es el rea V de la memoria del PLC, esta rea de memoria est disponible para que el programador pueda inicializar valores o bien guardar los resultados de las operaciones que se ejecuten el programa principal. La informacin que se edite en el bloque de datos puede tener formato tipo byte, palabra o doble palabra.

    | ■ 3 ■ i ■ 4 ■ ' ■ 5 ■ i ■ 6 ■ i ■ 7 ■ i ■ 8 ■ ' ■ 9 ■ ■ ■ 10 ■ ''11'' '12'' -13 ■ ■ -14 ■ ■ '15' '

    '16'

    ■17'

    ■18' ' ■

    ■ i

       

    //

           

    //COMENTARIOS DEL BLOQUE DE DATOS

           

    i//

           

    ||//Pulse Fl pata obtener Ayuda y un bloque de datos de ejemplo.

           

    //

           

    VBO 10 // Inicialisacin del Contadorl

           

    VH3 5

           

    ■VD10 50

           

    Figura 3.4 Bloque de datos

    Bloque del sistema

    Las opciones que se presentan en esta ventana estn orientadas a la configuracin de los parmetros operativos del PLC



    Figura 3.5 Bloque de sistema


    CRODE Mrida


    11


    Automatizacin de procesos con PLC

    Referencias cruzadas

    Esta tabla presenta un resumen de los operandos que se estn utilizando en el programa, as como tambin su ubicacin en la UOP (unidades de organizacin del programa). Otra informacin que se pueden consultar en esta tabla son los bytes y bits que se estn utilizando.

     

    ■3- i-4-i -5-i -G-i ■■7-i-S- i-9- i '10' i 'IV i -12-

    ■13' i '14' i '15' i '1G- i '17' i -18' ' ■ ■ '

    '2

     

    Elemento | Bloque | Ubicacin

     

    Contexto |

    .*.

    1

    I0.0

    PRINCIPAL (OBI) Networki

    VI-

    2

    I0.0

    PRINCIPAL (OBI) Network2

    VI-

    3

    I0.3

    PRINCIPAL (OBI)

    Network 2

    -II-

    11.0

    PRINCIPAL (OBI)

    Network 1

    -II-

    5

    QO.O

    PRINCIPAL (OBI) Networki

    -0

    6

    CO

    PRINCIPAL (OBI) Network2

    CTU

         

    < ► | Referencias cruzadas A Bytes usados A Bits usat ^

     

    >

    Figura 3.6 Referencias cruzadas

    Comunicacin

    Esta ventana se utiliza para verificar los parmetros que intervienen en el enlace de comunicacin entre la PC y el PLC.



    Figura 3.7 Ventana de comunicacin del PLC


    12


    CRODE Mrida


    Captulo 3. Software de programacin del autmata SIEMENS S7-200

    Ajustar interface PG/PC

    Para realizar la transferencia de informacin entre la computadora y el PLC se requiere de un hardware que permita hacer compatible la comunicacin entre estos dos dispositivos. En esta ventana se escoge esta va de acceso y tambin se selecciona el puerto de la computadora que se utilizar para establecer la comunicacin con el PLC.



    Figura 3.8 Seleccin de hardware para establecer comunicacin entre la PC y el PLC

    3.1.2 Ventana de resultados

    En esta ventana se muestran los resultados de la compilacin de los programas que se encuentran en las siguientes reas: bloque principal, subrutinas o bien en el rea de las interrupciones.

    3.1.3 rbol de operaciones

    En esta barra de herramientas se encuentra el grupo de operaciones que se utilizan para editar un programa.


    CRODE Mrida


    13


    Automatizacin de procesos con PLC

    3.1.4 Editor de programas

    El software Micro/Win est organizado en tres tipos de unidades de programas:

    a)      Bloque principal (OB1)

    b)      Subrutinas

    c)      Interrupciones

    Cada una de las unidades mencionadas desempea una funcin especfica en el diseo de un programa del PLC. A este conjunto de unidades se le conoce como UOP (unidades de organizacin del programa).

    3.1.5 Tabla de variables locales

    Cada unidad de organizacin del programa tiene su propia tabla de variables locales con capacidad para almacenar 64 bytes de la memoria L. Una de las aplicaciones de la tabla de variables locales es para definir parmetros del programa en la memoria L que solamente sean vlidos en la respectiva unidad de organizacin.


    14


    CRODE Mrida

    Captulo 4

    Operaciones del PLC S7-200

    El PLC S7-200 tiene una gran variedad de operaciones que permiten desarrollar diseos de automatizacin para mltiples aplicaciones. Los temas que se analizarn en este captulo comprenden las principales instrucciones que intervienen en un programa del PLC S7-200

    4.1 Tipos de contactos

    Se cuenta con varios tipos de contactos que permiten realizar diversas operaciones de control en el

    manejo de seales internas o externas del PLC.

    A continuacin se mencionan los tipos de contactos del PLC S7200 de inters para este curso.

    a)  Normalmente abierto

    b)  Normalmente cerrado

    c)  Not

    d)  Detector de flanco positivo

    e)  Detector de flanco negativo

    4.2 Asignaciones

    Este punto se refiere a las instrucciones del PLC que se utilizan para activar o desactivar bits de las diferentes reas de memoria

    a)    Estndar

    b)   Poner a uno

    c)    Poner a cero

    4.3 Comparaciones

    Estas operaciones se utilizan para confrontar datos y tomar desiciones en el programa del PLC, las opciones de comparacin contemplan los casos en que los nmeros sean iguales, mayor, menor o bien diferentes. Las instrucciones de comparacin se clasifican de acuerdo con el tipo de dato que se maneje, los casos ms comunes son los siguientes:

    a)    Byte

    b)   Entero

    c)    Real

    d)   Palabra doble

    15 CRODE Mrida


    Automatizacin de procesos con PLC

    4.4 Contadores

    El PLC S7-200 dispone de tres tipos de instrucciones que pueden contabilizar la ejecucin de un evento, estos contadores son los siguientes.

    a)      Contador de incremento. CTU

    b)      Contador de decremento contador. CTD

    c)      Contador de Incremento-decremento. CTUD

    Una de sus entradas se utiliza para especificar el nmero de eventos que se debern contabilizar, a este nmero se le conoce como preseleccin (PV). Los contadores CTU y CTUD disponen de una entrada R que se sirve para inicializar su registro de cuenta.

    Los tres tipos de contadores activan un bit cuando alcanzan su valor de preseleccin, se puede utilizar hasta 256 contadores en un programa (C0 a C255).

    4.4.1 Contador de incremento (CTU)

    Cada vez que se activa la entrada de CTU se incrementa su registro de cuenta, en el momento que se alcanza el valor de preseleccin se activa un bit CXXX que est asociado al contador, mientras no se inicialice (R), el contador seguir llevando la cuenta de su entrada hasta alcanzar el valor de 32,767.



    Figura 4.1 Esquema de un contador CTU


    16


    CRODE Mrida


    Cap 4. Operaciones del PLC S7-200

    4.4.2 Contador de decremento (CTD)

    Este modelo de contador lleva su registro de cuenta de manera inversa a CTU. Para que empiece a funcionar CTD, se requiere suministrar un pulso elctrico en su entrada de carga (LD), en ese momento el registro de cuenta asume el valor especificado en PV, por cada evento de cuenta se decrementa el valor obtenido en PV. El contador se detiene cuando alcanza el valor de cero, en ese momento se activa el bit asociado del contador.


    Entrada del contador (CD) Entrada de carga (LD)

    Preseleccin (PV)


    Nmero de contador CXXX

     

    Contador CTD

     
     
     

    Bit asociado al

    contador

    CXXX


    Figura 4.2 Esquema de un contador CTD

    4.4.3 Contador de incremento-decremento (CTUD)

    Este contador rene las caractersticas de los dos contadores revisados anteriormente, la entrada CU se utiliza para registrar los eventos que se identifican como un incremento del contador, de igual manera, CD registra los eventos que se consideran como un decremento del contador. El bit asociado al contador se activa en el momento que se alcanza el valor de preseleccin (PV), este bit se desactiva cuando el registro de cuenta es menor a PV, o bien cuando se activa la entrada de reset.


    Entrada de incremento (CU)

    Entrada de de cremento (CD)

    Reset (R)

    Preseleccin (PV)


    Nmero de contador CXXX

    Contador

    CTUD


    Bit asociado al

    contador

    CXXX


    Figura 4.3 Esquema de un contador CTUD


    CRODE Mrida


    17


    Automatizacin de procesos con PLC

    4.5 Temporizadores

    El PLC S7-200 maneja tres tipos de temporizadores:

    a)      Temporizador de retardo a la conexin. TON

    b)     Temporizador de retardo a la desconexin. TOF

    c)      Temporizador de retardo a la conexin con memoria. TONR


    El tiempo que se puede programar en un temporizador se determina en funcin del producto de dos paramentos, su resolucin y un nmero conocido como preseleccin (PT). La resolucin de los temporizadores se especifica en la tabla 4.1 y el valor de preseleccin se escoge en el siguiente rango: 1 a 32,767. La condicin para que el temporizador empiece a funcionar es que se habilite la entrada IN, la cual es de tipo bit.

    Nmero de

    temporizador

    ( TXXX )

    Habilitacin (IN)

    Bit asociado al

    Temporizador

    temporizador (TXXX)

    Preseleccin (PT)

    Figura 4.4 Esquema de un temporizador

    Tabla 4.1 Resolucin de temporizadores

    Temporizador

    Resolucin (ms)

    N de temporizador

    TON, TOF

    1

    T32, T96

    10

    T33 a T36 T97 a T100

    100

    T37 a T63 T101 a T255

    TONR

    1

    T0, T64

    10

    T1 a T4 T65 a T68

    100

    T5 a T31 T69 a T95

    Cuando el temporizador alcanza el valor de preseleccin PT se activa el bit TXXX, el temporizador continua contando hasta alcanzar su valor mximo de 32767.

    4.5 1 Temporizador de retardo a la conexin (TON)

    Este temporizador, una vez que alcanza su valor de preseleccin activa un bit (TXXX), este bit se usa para arrancar otras etapas del programa o bien para activar alguna salida del PLC. Cuando se alcanza el valor de preseleccin el temporizador contina contando hasta alcanzar su valor mximo de 32767, para inicializar TON se requiere desactivar su entrada de habilitacin (IN)


    18


    CRODE Mrida


    Cap 4. Operaciones del PLC S7-200

    4.5.2 Temporizador de retardo a la desconexin (TOF)

    El temporizador TOF se utiliza para retardar la desconexin de una salida o bien de alguna etapa del programa. Cuando se activa su entrada de habilitacin, en ese momento TOF activa un bit (TXXX), sin embargo, TOF empieza a contar en el instante en que sucede la desconexin de su entrada de habilitacin (IN).

    4.5.3 Temporizador de retardo a la conexin con memoria (TONR)

    La operacin de TONR es igual a la de TON pero con la siguiente variante: una vez que est trabajando TONR si se desactiva su entrada IN, en ese momento, se memoriza la cuenta del temporizador, de esta forma es posible obtener el tiempo total registrado en el temporizador en varios intervalos de su operacin. Una vez que TONR alcanza el valor de preseleccin programado continua contando hasta alcanzar el valor de 32767.

    4.6 Operaciones aritmticas

    Para realizar clculos matemticos se cuenta con una variedad de frmulas, las ms utilizadas son las siguientes.

    a)    Suma

    b)    Resta

    c)    Multiplicacin

    d)    Divisin

    4.7 Transferencias

    Para pasar informacin de una localidad de memoria a otra, o bien para almacenar un dato en memoria se utilizan las operaciones de transferencia, este tipo de operaciones se clasifican de acuerdo con el tipo de datos manejen, las ms utilizadas son las siguientes:

    a)      Transferencia de un byte. MOVB

    b)     Transferencia de una palabra. MOVW

    c)      Transferencia de una palabra doble. MOVD

    d)     Transferencia de un real. MOVR

    4.8 Conversiones

    Para uniformizar el formato de los datos que se involucran en las operaciones del PLC se realizan las operaciones de conversin, las ms comunes son las siguientes:

    a)      Byte a entero

    b)      Entero a Byte

    c)      Entero a doble entero

    4.9 Subrutinas

    Las subrutinas sirven para estructurar o dividir el programa en bloques ms pequeo, esta ventaja se puede aprovechar a la hora de realizar tareas de comprobacin y mantenimiento del programa. Los bloques ms pequeos facilitan la comprobacin y la eliminacin de errores tanto en las subrutinas


    CRODE Mrida


    19


    Automatizacin de procesos con PLC

    como en el programa entero. La CPU tambin se puede utilizar ms eficientemente, llamando al bloque

    slo cuando se necesite, en vez de ejecutar todos los bloques en cada ciclo.

    Un programa puede comprender 64 subrutinas como mximo (128 subrutinas en una CPU 226XM)


    20


    CRODE Mrida

    Captulo 5

    Diseo de programas en GRAFCET

    5. 1 Mtodo de programacin GRAFCET

    Con la finalidad de desarrollar un mtodo de programacin para automatizar procesos secuenciales se desarrollo el GRAFCET (Grafico Funcional de Control de Etapas y Transiciones), este mtodo de diseo se desarroll en Francia a mediados de los aos setenta.

    El GRAFCET es un diagrama lgico que describe las etapas que intervienen en un proceso de automatizacin secuencial, los principios en que se basa el funcionamiento de este mtodo de programacin son los siguientes:

         El proceso de automatizacin se descompone en n etapas.

         En cada etapa se realiza una accin.

         Una etapa tiene asociada una condicin de transicin, la cual condiciona la activacin de la siguiente etapa.

         Cuando una condicin de transicin se hace verdadera se valida la activacin de la siguiente etapa y se desactiva la etapa precedente.


    CRODE Mrida


    21


    Automatizacin de procesos con PLC

    5. 2 Construccin de diagramas GRAFCET

    Para realizar un diseo de un programa de automatizacin en CRAFCET se utilizan los smbolos que se muestran en la tabla 5.1, una etapa se representa mediante un cuadrado al cual se le asigna un nmero de identificacin, a la derecha de este cuadrado se coloca un rectngulo en el cual se escriben las acciones involucradas en la etapa. La unin entre el cuadrado y rectngulo se lleva a cabo mediante una lnea recta, en la figura 5.1 se presenta un ejemplo de un diagrama GRAFCET.

    Tabla 5.1 Smbolos de programacin en GRAFCET


    Smbolo


    Nombre


    Descripcin



     



    Etapa inicial


    Indica el comienzo del esquema GRAFCET




    Etapa


    Su activacin permite realizar la accin asociada a la etapa.




    Unin


    Se utiliza para enlazar etapas del GRAFCET



     



    Transicin


    Condicin para activar la etapa siguiente y desactivar la precedente.




    Accin


    Se utiliza para especificar las tareas que se deben realizar en una etapa



    22


    CRODE Mrida


    Cap 5. Diseo de programas en GRAFCET



    Transicin de la etapa O



    Transicin de la etapa 1



    ■ Transicin de la etapa 2



    Transicin de la etapa 3

    Figura 5.1 Diseo de un sistema Grafcet

    5. 3 Estructuracin de un programa en GRAFCET

    La programacin en GRAFCET cuenta con varias opciones para estructurar el diseo de sus etapas y sus acciones.

    5.3.1 Opciones de ejecucin de las etapas

    La ejecucin de las etapas de un GRAFCET se pueden llevar a cabo de tres maneras:

      Lineales

      Bifurcacin en OR

      Bifurcacin en AND

    Lineales

    La ejecucin de las etapas se llevan a cabo una a continuacin de la otra, tal como se presenta en la figura 5.1.

    Bifurcacin en OR

    Este tipo de estructura se utiliza para proponer caminos alternativos en la ejecucin de las etapas de un GRAFCET. Una caracterstica tpica de las bifurcaciones (OR y AND) es que la estructura adquiere una forma divergente que posteriormente converge en las siguientes etapas del GRAFCET

    Bifurcacin en AND

    La bifurcacin en AND se utiliza para ejecutar de manera simultnea las acciones de varias etapas.


    CRODE Mrida


    23


    Automatizacin de procesos con PLC

    EE

    a) b)

    Figura 5.2 a) Bifurcacin tipo Or b) Bifurcacin tipo AND

    5.3.2 Opciones de ejecucin de las acciones

    De acuerdo con la lgica de programacin de un diseo de automatizacin se pueden dar varias formas de ejecutar una accin de un GRAFCET, en la siguiente figura se muestran algunos ejemplos




         

    Accin

    0

     

    A

     
       
         

    1

     

    Accin

     

    B

     
       
         

    2

       

    C

     
     
         

    3

     

    Accin

    B D

     
     
         

    a)


    b) c)

    Figura 5.3 a) Acciones repetidas b) Accin temporizada c) Accin condicionada


    En la primera opcin de la figura 5.3, la accin B se repite en la etapa 3, en el segundo diagrama, figura 5.3 b, la transicin de la etapa tres depende del resultado de un timer y en la ltima opcin, figura 5.3 c, la ejecucin de la accin de la etapa 3 depende de la validacin de un termostato (accin


    24


    CRODE Mrida


    Cap 5. Diseo de programas en GRAFCET

    condicionada).

    5.3.3 Macroetapas

    Cuando se desarrolla un GRAFCET se puede presentar el caso que una de sus etapas sea un subprograma, para dar mayor claridad en su escritura se recomienda escribir este subprograma aparte de la estructura principal del GRAFCET, a esta nueva estructura se le conoce como macroetapa. El smbolo para representar una macroetapa es un rectngulo que contiene la siguiente informacin:

       Un nmero que corresponde a la secuencia de etapa

       Una clave de identificacin de la macroetapa, esta clave se forma con la letra M y un nmero de identificacin de la macroetapa.

    Una etiqueta que describe la funcin que realiza la macroetapa
    En la siguiente figura se muestra un ejemplo de una estructura GRAFCET con una macroetapa.


    I / 1/

           

    Acciones

     

    0

    T0

         
           
           
         
             

    1

    Acciones

     

    T1

     
       
           
     

    2

    M2

    Macroetapa

    Soldar

     

    TS5

     

    6

       

    Acciones

     
         

    T6


           

    E2

    Acciones

    TE2

     
         

    3

     

    Acciones

    T3

     
         

    4

     

    Acciones

    T4

     
         

    S5

     

    Acciones

     
         

    Figura 5.4 Estructura para implementar una Macroetapa de un GRAFCET

    Una misma macroetapa puede ser solicitada en distintos momentos y puntos del GRAFCET principal, sin embargo, se debe evitar llamar a una macroetapa mientras est en operacin.


    CRODE Mrida


    25


    Automatizacin de procesos con PLC

    5. 4 Rel de control secuencial

    El PLC S7-200 cuenta con la instruccin SCR, (rel de control secuencial) para la programacin de aplicaciones que requieran la ejecucin de varias etapas de forma secuencial, esta instruccin es una herramienta prctica para construir programas diseados con la estructura GRAFCET.

    La instruccin de rel de control secuencial se forma con los siguientes comandos.

    SCR. Rel de control secuencial, esta instruccin indica el comienzo de una etapa secuencial. Se utilizan exclusivamente para esta operacin el rea de la memoria S, a cada etapa SCR se le asigna un bit de control, (S0.0, S0.1 )

    SCRT. Transicin del rel secuencial, esta instruccin activa el bit de control de la siguiente etapa y desactiva el bit de control su propia etapa.

    SCRE. Fin del rel secuencial, seala la conclusin de una etapa SCR.

    Ejemplo

    Se requiere activar un foco de color verde durante 8 segundos concluido este tiempo se debe activar otro foco de color amarillo durante 5 segundos, este proceso debe comportarse de forma cclica.

     

    0

     
         
       

    Pulsador

       
     

    1

       
     

    Foco verde

     
       
       

    1

    r/E1/8s

     

    2

     

    Foco amarillo

     
       
     

    -

     

    r/E2/5s

    Figura 5.5 Diseo de un GRAFCET para la activacin temporizada de focos en un proceso cclico


    26


    CRODE Mrida


    Cap 5. Diseo de programas en GRAFCET

    Netwok 1

    10.0 S0.1

    __ I I____ rS~ Arranque de la secuencia

    Netwok 2

    10.1 S0.1

    I I-------- R Paro de la secuencia

    2

    Netwok 3---------------------------------------------

    S0.1


    SCR


    Etapa 1, activa foco verde por 8 segundos



    Netwok 4

    S0.1


    80


    T37

    IN TON

    PT


    Netwok 5

    T37 Q0.0

    -MQ

    Netwok 6

    T37 S0.2

    I I------- (scrt) Condicin de transicin

    Netwok 7

    -------- (scre) Fin de la etapa 1


    Netwok 8


    S0.2



    SCR


    Etapa 2, activa un foco amarillo por 5 segundos


     


    Netwok 9

    S0.2

    H -

    T38

    IN TON

    PT

    600 Netwok 10

    T38 Q0.1


    Netwok 11

    T38 S0.1

    | |-------- (scrt) Condicin de transicin

    Netwok 12

    k 12

    (scre) Fin de la etapa 2


    Figura 5.6 Programacin con estructuras SCR


    CRODE Mrida


    27


    Automatizacin de procesos con PLC


    Bajar


    5.5 Ejercicios

    5.5.1 GRAFCET para la operacin de un elevador

    Sensor C

    Sensor B


    Figura 5.7 Esquema del problema 5.5.2 GRAFCET para la operacin de un sistema de enfriamiento

    Disear un GRAFCET para automatizar el sistema de enfriamiento de una mquina, este sistema est formado por un ventilador y una bomba que se encarga de inyectar un lquido refrigerante a travs de un serpentn. Las condiciones de operacin que se deben programar en el PLC son las siguientes:

    a)   Si la temperatura de la mquina es inferior a los 70C se debe prender un foco de color verde.

    b)  Si la temperatura es mayor o igual a los 70C, se debe apagar el foco verde y activar de forma simultnea, una lmpara roja (alarma), el ventilador y la bomba del sistema de enfriamiento.

    c)   Cuando el sistema de enfriamiento logre mantener la temperatura igual o menor a los 60C se debe apagar la bomba y mantener trabajando el ventilador durante 5 segundos. Concluido este tiempo, se debe apagar el foco rojo y prender el foco verde.


    28


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    Captulo 6

    Visualizador de textos TD200 SIEMENS

    SIEMENS maneja varios modelos de pantallas que pueden trabajar con los PLCs de la familia S7-200, en este captulo se estudia el procedimiento para imprimir mensajes y suministrar datos a un PLC de SIEMENS por medio de la pantalla TD200.

    6.1 Principales funciones y caractersticas

    Las funciones que se pueden realizar con pantalla TD200 son las siguientes:

         Imprimir mensajes de la CPU S7200

         Modificar parmetros de un programa

         Forzar entradas y salidas

         Ajustar hora y fecha de las CPUs que dispongan de un reloj de tiempo real

    Figura 6.1 Visualizador de textos TD200

    La pantalla TD200 cuenta con 9 teclas, en la siguiente tabla se describe el papel que desempea cada una de ellas.

    Tabla 6.1 Teclas de la pantalla TD200

    Tecla

    Clasificacin

    Funcin

    Enter

    Comando

    1. Para dar inicio a la escritura de datos.

    2. Para confirmar mensajes

    Esc

    Comando

    1. Para cancelar una edicin

    2. Para entrar al men de la pantalla

    Comando

    1. Para incrementar un dato.

    2. Para acceder a otro mensaje

    Comando

    1. Para decrementar un dato.

    2. Para acceder a otro mensaje

    SHIFT

    Comando

    Para tener acceso a las teclas F5 a F8

    F1 a F4

    Usuario

    Teclas disponibles para el programador

    CRODE Mrida 29


    Automatizacin de procesos con PLC

    F5 a F8

    Usuario

    Teclas disponibles para el programador, se requiere el uso de la tecla SHIFT para su acceso.

    6.2 Configuracin

    El software Micro/Win cuenta con un asistente (en la opcin de herramientas) que facilita la configuracin y edicin de mensajes de la pantalla TD200. La informacin suministrada por el programador en el asistente, da origen a un cdigo que contiene la informacin de los mensajes y datos de la configuracin de la pantalla, este cdigo se almacena en el bloque de datos (memoria V).

    La informacin que se presenta a continuacin corresponde a las etapas de configuracin del asistente de la pantalla TD200.

    Ventana 1

    1- Se configura el idioma y el tipo de caracteres de la pantalla

    Ventana 2

    1.      Definir la habilitacin del reloj de tiempo real

    2.      Definir la habilitacin del forzado de variables

    3.      Decidir utilizar contrasea

    Ventana 3

    1.      Seleccionar un byte del rea de memoria M. Se asigna a cada bit de este byte una tecla de la pantalla.

    2.      Configurar la operacin de las teclas:

    a)      Activacin por medio bits M

    b)      Contacto momentneo

    3. Configurar la frecuencia de consulta de los mensajes

    a)      Cuanto antes

    b)      Cada segundo

    Ventana 4

    1. Decidir la longitud del mensaje

    a)     Veinte caracteres

    b)     Cuarenta caracteres

    2. Especificar el nmero de mensajes

    Ventana 5

    1.      Indicar una direccin de inicio del rea de la memoria V. A partir de esta direccin se escriben los datos de configuracin de la pantalla (bloque de parmetros, ocupa 14 bytes ) _______________________

    2.      Indicar una direccin de la memoria V para utilizar sus bits en la habilitacin de los mensajes de la pantalla.

    3.      Indicar una direccin de la memoria V para almacenar el mensaje de la pantalla (por cada carcter del mensaje se requiere de un Byte) _________________________________


    30


    CRODE Mrida


    Cap 6. Visualizador de textos TD200 SIEMENS

    Ventana 6

    1.      Escribir el mensaje en el espacio correspondiente

    2.      Identificar el bit de habilitacin del mensaje _________________________

    6.3 Datos asociados

    Para mostrar el resultado de una operacin del PLC en la pantalla o para suministrar un dato al PLC desde el teclado de la pantalla se utiliza un dato asociado. El asistente de la pantalla asigna una direccin de la memoria V para un dato asociado, esta direccin se utiliza por el programador para transferir la informacin deseada. En el diagrama de la figura 6.2 se muestran las opciones de configuracin para un dato asociado.

    Datos asociados




    Figura 6.2 Configuracin de un dato asociado


    CRODE Mrida


    31


    Automatizacin de procesos con PLC

    6.4 Men de la pantalla TD200

    Por medio de la tecla ESC se tiene acceso al men de la pantalla TD200, este men permite consultar informacin del status PLC y tambin manipular el estado de sus entradas y salidas.


     



    I

    I

    Ajuste de fecha-hora


    Habilitar contraea


    Men pantalla TD200

    1

    Borrar teclado

    Figura 6. 3. Men de la pantalla TD200



    32


    CRODE Mrida

    Captulo 7

    Comunicacin Industrial

    7.1 Organizacin de la redes en automatizacin

    Una red consiste de un conjunto de equipos interconectados que pueden comunicarse entre si, para la interconexin de estos equipos se puede utilizar cable de cobre, fibra ptica, microondas, rayos infrarrojos y satlites.

    Una red en el rea de la automatizacin est organizada en varias subredes, cada subred tiene un rea especfica de aplicacin, en la figura anexa se muestra la familia de redes que integran un sistema de automatizacin, a esta figura se le conoce como pirmide de automatizacin. A continuacin se describe los niveles que forman parte en la pirmide de automatizacin:


     



    Nivel superior

    Nivel de c


    WorkstJtion, PC

    *,PLC,PC


    Figura 7.1 Pirmide de la automatizacin

    Nivel superior

    En este nivel se procesan tareas de carcter general para toda la empresa, desde este nivel se puede acceder a los siguientes niveles de la pirmide de automatizacin. Para este nivel se utiliza una red Ethernet la cual se utiliza para la comunicacin de computadoras y sistemas de automatizacin

    Nivel de clula

    En este nivel se encuentra la interconexin de los autmatas maestros, PCs y equipos de visualizacin, la tarea de este nivel consiste en realizar todas las tareas de automatizacin. La red de este nivel se implementa con PROFIBUS (Process Field Bus), con esta red es posible alcanzar distancias de 9 Km. con un medio elctrico y hasta 90 Km. si se utiliza fibra ptica


    CRODE Mrida


    33


    Automatizacin de procesos con PLC

    Nivel de campo

    En este nivel se encuentran distribuidos e interconectados los dispositivos esclavos. La red de este nivel se implementa con Profibus

    Nivel actuador-sensor

    En este nivel se conectan todos los sensores y actuadores a una red ASI, (Interfaz sensor actuador) Con esta red es posible conectar hasta 248 actuadores o sensores binarios con un bus de cable bifiliar sin apantallamiento, la mxima longitud de cable para un segmento ASI es de 100 mts

    Siemens denomina SIMATIC NET a la familia de redes a travs de las cuales se establece una comunicacin integrada, coherente y homognea desde el nivel superior hasta el nivel de actuador sensor en un proceso de automatizacin, en la siguiente tabla se muestra una comparacin de las principales tipos de redes de SIMATIC NET

    Tabla 1. Tipos de redes

    Tipo de red

    Tamao red

    Estaciones mximas

    Velocidad de transmisin

    Industrial Ethernet

    Red elctrica: 1.5 Km Red ptica: 200 Km

    1024

    10 Mbits/s

    Profibus

    Red elctrica: 9.6 Km Red ptica: 90 Km

    127

    9.6-12 Mbits/s

    AS-Interface

    Red elctrica: 300 mts

    31 Esclavos 1 Maestro

    167 Kbits/s

    Los PLC de la familia S7-200 conectados en una red Profibus pueden trabajar en una red como maestro o como esclavos, pero si se comunican con STEP7- Micro/Win actan siempre como esclavos.

    Los maestros pueden enviar una peticin a otros aparatos de la red. Un maestro tambin puede responder a las peticiones de otros maestros incorporados en la red. Algunos maestros tpicos son Step 7 Micro/Win , interfaces hombre mquina (HMI), tales como el TD200, as como sistemas de automatizacin S7-300 o S7400. El S7-200 acta de maestro cuando le solicita informacin a otro S7-200 (comunicacin punto a punto)

    7.2 Bus de campo Profibus (Process Field Bus)

    Los buses de campo en serie se usan se utilizan para intercambiar informacin entre los sistemas automatizados y los dispositivos de campo distribuidos, este tipo de bus slo requiere de dos cables para transmitir toda la informacin de importancia, es decir, datos de entrada /salida, parmetros, datos de diagnstico, programas y tensin de alimentacin para los dispositivos de campo.


    34


    CRODE Mrida


    Cap 7 Comunicacin industrial

    Profibus fue desarrollado de 1987 a 1990, es un bus de campo serie que se utiliza para implementar la subred para los niveles de campo y clula. Tiene amplia aceptacin a nivel mundial en los sistemas de bus de campo abierto, varios fabricantes utilizan este tipo de bus de campo y sus equipos se pueden comunicar entre si, sin mayor problema o ajustes.

    Profibus esta formada por tres versiones, las cuales son compatibles entre s:

    Profibus DP: periferia descentralizada, intercambio de datos rpido y cclico

    Profibus PA: automatizacin de procesos, en reas con riesgo de explosin

    Profibus FMS: comunicaciones multimaestro, amplia gama de aplicaciones

    7.3 Comunicacin en red para el S7-200

    Un PLC de la familia S7-200 se puede conectar en una red mediante las siguientes opciones

         Interfaz punto a punto (PPI)

         Interfaz multipunto (MPI)

         PROFIBUS

         Ethernet

         Protocolos definidos por el usuario ( Freeport y USS)

    Estos protocolos de comunicacin se pueden utilizar simultneamente en una red sin que interfieran entre si, con la condicin de que se usen una misma velocidad de transferencia.

    Protocolo PPI

    PPI es un protocolo maestro-esclavo, los maestros envan peticiones a los esclavos y stos solo responden. El protocolo PPI no limita el nmero de maestros que se pueden comunicar con un mismo esclavo, sin embargo la red no puede comprender ms de 32 maestros.







    a) b)

    Figura 7.2 Red PPI a) Monomaestro b) Varios maestros y un solo esclavo

    35 CRODE Mrida


    Automatizacin de procesos con PLC

    Protocolo MPI

    Este protocolo soporta la comunicacin maestro-maestro y maestro esclavo, los PLCs S7-300 y S7-400 utilizan las operaciones XGET y XPUT para leer y escribir en la CPU S7-200



    Figura 7.3 Red MPI

    Protocolo PROFIBUS

    Este protocolo se ha diseado para la comunicacin rpida con unidades perifricas descentralizadas (E/S remotas), para conectar un PLC S7- 200 a la red Profibus se requiere de un mdulo EM77.




    Figura 7.4 Red Profibus

    Protocolo TCP/IP

    Para implementar la comunicacin por Ethernet TCP/IP se conecta el modulo de ampliacin CP243-1 o Internet (CP 243-1 IT) al PLC S7-200

    ,L'imilW|&W

         

    STEP7-MDrofWIN

       
     

    -_B

    i3 i

    i=B

    ^

    S7-200 CP 243-1 S7-2D0 CP 243-1 IT

    Figura 7.5 Red Ethernet


    36


    CRODE Mrida

    Captulo 8

    Intercambio de datos entre el PLC y programas de cmputo

    8.1 Definicin

    SIEMENS ofrece el software PC Access para realizar una comunicacin entre los PLC de la familia S7-200 con programas de cmputo tales como: Excel, Visual Basic y ProTool/Pro, de esta forma es posible intercambiar datos entre el PLC S7-200 y software que operan tradicionalmente en la PC.

    PC Access esta basado en el sistema OPC (OLE para control de procesos), el cual es un sistema de interfase abierto que permite la estandarizacin en el intercambio de datos en aplicaciones de automatizacin entre el PLC o bien dispositivos de campo y la PC

    Actualmente diversas compaas de automatizacin comercializan software OPC que permite el intercambio de datos entre dos o ms PLCs de diferentes marcas, tambin se puede implementar aplicaciones donde un software OPC permita el intercambio de datos entre PLCs de marcas diferentes y un programa de cmputo, tal como Excel.

    8.2 Caractersticas de operacin de PC Access

             Los programas S7-200 PC Access y STEP 7-Micro/Win pueden estar en lnea de manera simultnea siempre y cuando compartan la misma interfase.

             Los programas S7-200 PC Access y SIMATIC NET OPC pueden operar de manera simultnea en la misma PC.

             PC Access con interfase Ethernet, PPI o moden puede leer datos desde 8 PLCs al mismo tiempo

    El nmero de conexiones de un PLC con varias PCs esta dado de acuerdo con la informacin de la siguiente tabla.

    Modulo

    Conexiones a PC Access

    Observaciones

    S7-200 CPU

    3 de 4 disponibles

    Una conexin se reserva para una PC de prueba y otra para una HMI (interfaz hombre maquina)

    EM277

    5 de 6 disponibles

    Ethernet

    8

    Depende de la configuracin especificada en el servidor


    CRODE Mrida


    37


    Automatizacin de procesos con PLC

    8.3 Programacin de variables

    Para formar la ruta de una variable en PC Access se requiere especificar los siguientes datos.

             Punto de acceso: representa el tipo de conexin que permite que el PC Access se comunique con el PLC S7200.

             PLC: consiste de PLCs conectados a la red con el protocolo especificado

             Flder: se compone de carpetas y subcarpetas para la organizacin de las variables.

    Las entradas del PLC S7-200 no se pueden forzar por medio del programa PC Access, solamente se puede leer su estado actual. Antes de ejecutar un programa en PC Access es necesario guardar la ltima modificacin realizada.

    Proyecto



    Punto de acceso


    PLC


    E~ Auditorio - S7-2J0 PC Access

    I____ I

    File Ediy View Staty? Tools Help /

    D Ju &M 1 X |jf^|

    - *kv^ uditoro_ / >^ (T) What'JWew y' - ■ , McroWn(USBX - 9 CRODE^ ......f^ NewFolder

    ame | tem ID J Addr,,

    | Data Type

    | EU Low

    1 EU High

    |a

    Puerta 1 MicroWin. CRODE.NewFolder. Puerta 1 C0

    INT

    1,000000

    100.0000

    R

    Promedio MicroWin.CRODE.NewFolder. Promedio VW0

    WORD

    1,000000

    100.0000

    R

    rea de variables

    < 

    P

       

    > 

     

    tem ID | Data Type I Valu頠 | Time Stamp

    | Quality

    1

       

    B MicroWin.CRODE.NewFolder.Puerta 1 INT - 00:00:00:000 BMicroWin.CRODE.NewFolder.Promedio WORD - 00:00:00:000

    Supervisin de variables

    Bad Bad

         

    Ready

       

    |num

     

    38

    CRODE Mrida

    Anexos


    CRODE Mrida


    39


    Automatizacin de procesos con PLC

    Glosario

    Binario: Sistema de numeracin que slo utiliza los dgitos 0 y 1. Tambin se conoce como base 2.

    Bit: digito del sistema binario

    Bus: conjunto de conductores utilizados para la transmisin de datos.

    Byte: palabra de ocho bits.

    Celda de memoria: dispositivo que guarda un solo bit

    Ciclo: Parte de una forma de onda contenida en un periodo.

    Circuito: Combinacin de cierto nmero de elementos unidos en puntos terminales que proporcionan al menos una ruta cerrada a travs de la cual la carga pueda fluir.

    Cdigo ASCII: (cdigo americano estndar para el intercambio de informacin) Cdigo alfanumrico de siete bits empleado por la mayora de las computadoras

    Corriente: es el movimiento de cargas elctricas a travs de un material conductor.

    CP: Procesador de comunicaciones

    Frecuencia (f): Nmero de ciclos que suceden en un segundo, la unidad de medicin para la frecuencia es el hertz (HZ), donde: 1 hetz (HZ) = 1 ciclo por segundo.

    MPI: Interface multipunto

    Palabra: grupo de bits que representan instrucciones o datos

    Periodo (T): Intervalo de tiempo entre repeticiones sucesivas de una seal elctrica peridica.

    Potencia: indica cuanto trabajo se puede realizar en una cantidad especfica de tiempo.

    PPI: Interfaz punto a punto

    Registro: grupo de flif flops capaces de almacenar datos

    Reloj: seal digital que tiene la forma de un tren de pulsos rectangular o de una onda cuadrada.

    Transductor: dispositivo que convierte una variable fsica en una elctrica

    Voltaje: es una fuerza elctrica que origina el movimiento de electrones a travs de un circuito cerrado

    CRODE Mrida


    Anexos

    Rango de operandos de las CPUs del S7 200

    Tipo de acceso

     

    CPU 221

    CPU 22

    CPU 224, CPU 226

    CPU 22&XM

    Bt{tyteJl:)

    1

    DA a 15.7

    OH a 15.7

    DJ a 15.7

    3.D3157

     

    q

    M a 15.7

    D.Da 15.7

    DJ a 15.7

    O.Da157

     

    V

    0.3 a 2347.7

    B.D a 20*7.7

    Djaa5119.7

    O.Da1D233.7

     

    M

    0jfla31.7

    IUa3l.7

    DJ a 31.7

    ID a 31.7

     

    SU

    □fia 1717

    aO a 299.7

    Djaa53.7

    3.D a E43.7

     

    s

    □A a 31.7

    ana 31.7

    Da a 31.7

    : :?r ■

     

    T

    Da255

    Da 255

    Da25S

    Da as

     

    C

    a a 255

    D32E5

    Da255

    Da as

     

    L

    a JD a 59.7

    I 0 3:97

    DA a 59.7

    D.D359.7

    E*fe

    B

    33 i

    Datt

    Da 15

    Da1S

     

    Q5

    0a15

    Ca'E

    Da 15

    Da 15

     

    Ufl

    0aSD47

    Da2D47

    Da 5119

    3 a 10239

     

    m

    3-

    OyJI

    Dy31

    Dy31

     

    9H

    0a179

    I.ilr.-

    Da y9

    Da 545

     

    53

    3?-'

    HyJI

    Dy31

    y31

     

    L

    G i o

    a a 63

    DaQ

    Da 25

     

    *c

    3; :

    Da 3

    Da3

    3a25E

    Palabra

    m

    DaU

    DaU

    DaU

    Da 14

     

    Ctft

    33 ^

    [■a 14

    DaU

    Da 14

     

    m

    :;:c--:

    D32046

    DaSIIB

    3 a 10233

     

    MN

    Da3fl

    Da 30

    Da

    I :■ 33

     

    SMW

    33 73

    Da 235

    QaE4S

    Da SIS

     

    sw

    0a3D

    Da 33

    Da 31'

    Da.j]

     

    T

    Das

    Da2E5

    Da255

    Da 25

     

    c

    3 3 :i:

    Da255

    Da25S

    Da 25

     

    IW

    Da3

    CaEE

    DaS

    Da53

     

    AC

    Da3

    Da3

    Da3

    Da 3

     

    AJW

    iVnjuna

    Da 3]

    Daffi

    Da 62

     

    AQMI

    iVnfiuna

    Da 30

    Da ES

    l :2

    Palabra dtie

    ID

    33 2

    DatZ

    oa ■:

    Da 12

     

    QD

    DalZ

    Ca42

    Da 12

    Da 12

     

    VD

    aaauM

    Da 2344

    Da 5116

    3 a 10236

     

    WD

    Da2fl

    DaSE

    Da2fl

    Da a

     

    913

    0*176

    Da2G

    DaE46

    Da 545

     

    1[

    Da2fl

    [a 2!

    Da 26

    Da a

     

    LD

    DaS

    DaEG

    Das

    Da55

     

    AC

    33:

    Da 3

    Da3

    Da 3

     

    HC

    11,3,4,5

    a3,<5

    Da5

    Da 5


    CRODE Mrida


    41


    Automatizacin de procesos con PLC

    Caractersticas tcnicas del S7200 CPU 222 Y 226

    Descripcin

    CPU 222

    CPU 226

    Memoria

    Tamao del programa de usuario (EEPROM)

    4096 bytes en modo run

    16384 bytes en modo run

    Datos de usuario (EEPROM))

    2048 bytes remanentes

    10240 bytes remanentes

    Respaldo

    50 horas

    190 horas

    Entradas/ Salidas

    Entradas

    8

    24

    Salidas

    6

    16

    Mdulos de ampliacin

    2

    7

    Operaciones

    Velocidad de ejecucin Booleana

    0.22 s/operacin

    0.22 s/operacin

    Imagen del proceso E/S

    128/128S

    128E/128S

    Rels internos

    256

    256

    Palabras IN/ palabra OUT

    16/16

    32/32

    Funciones adicionales

    Contadores rpidos

    4-30 kHz fase simple 2-20 kHz dos fases

    6-30 kHz fase simple 4-20 kHz dos fases

    Potencimetros analgicos

    1

    2

    Salidas de impulsos c.c

    2 -20 kHz,

    2 -20 kHz

    Interrupciones de comunicacin

    1 Transmisin

    2 Recepcin

    2 Transmisin 4 Recepcin

    Reloj de tiempo real

    Si (cartucho)

    Si (incorporado)

    Alimentacin (modelo para AC)

    Tensin de lnea

    85 a 264V de AC a 63 Hz

    85 a 264V de AC a 63 Hz

    Corriente de entrada Slo CPU

    40/140 mA a 120 VAC

    80/320 mA a 120 VAC

    Alimentacin para mdulos de ampliacin a 5V

    340 mA

    340 mA

    Alimentacin para sensores DC a 24 V

    20.4 a 28.8 V

    20.4 a 28.8 V

    Corriente mxima de la fuente de 24VCD del CPU

    180 mA

    400 mA

    Corriente lmite de la fuente de 24VDC del CPU

    600 mA

    1.5 A


    42


    CRODE Mrida


    Anexos

    Caractersticas tcnicas del S7200 CPU 222 Y 226 (continuacin)

    Descripcin

    CPU 222

    CPU 226

    Caractersticas de las entradas

    Tensin mxima continua admisible

    30V

    30V

    Sobre tensin transitoria

    35 V 0.5s

    35 V 0.5s

    Valor nominal

    DC 24 V a 4 mA

    DC 24 V a 4 mA

    Seal 1 lgica (min)

    DC 15 V a 2.5 mA

    DC 15 V a 2.5 mA

    Seal 0 lgica (max)

    DC 5 V a 1 ma

    DC 5 V a 1 ma

    Caractersticas de las salidas (rel)

    Margen admisible

    DC 5 a 30 V AC 5 a 250V

    DC 5 a 30 V AC 5 a 250V

    Corriente de salida

    2 A

    2 A

    Nmero de grupos

    2

    3

    Resistencia de contactos

    0.2 Q

    0.2 Q

    Retardo de conmutacin del rel

    Max 10 ms

    Max 10 ms

    Vida til mecnica (sin carga)

    10,000,000 ciclos

    10,000,000 ciclos

    Vida til contactos a carga nominal

    100,000 ciclos

    100,000 ciclos

    Representacin de constantes en el PLC S7-200

    Representacin

    Formato

    Ejemplo

    Decimal

    Valor decimal

    200

    Hexadecimal

    16# valor hexadecimal

    16#5F

    Real o en coma flotante

    Ver ejemplo

    +1.2456-5 (positivo) - 2.456-3 (negativo)

    Binario

    2# valor binario

    2#1001_0010_0111_0101

    ASCII

    texto

    Automata

    CRODE Mrida 43


    Automatizacin de procesos con PLC

    Marcas especiales

    Bits de estado

    SM0

    Descripcin (slo lectura)

    SM0.0

    Este bit siempre esta activo

    SM0.1

    Se activa en el primer ciclo, se utiliza para llamar a una subrutina de inicializacin

    SM0.4

    Se comporta como un timer que est activado durante 30 segundos y el mismo tiempo desactivado. El tiempo del ciclo es de 1 minuto.

    SM0. 5

    Este bit se comporta como un timer que est activado durante 0.5 segundos y el mismo tiempo desactivado. El tiempo del ciclo es de 1 segundo.

     

    Bits de estado

    SMB1

    Descripcin (slo lectura)

    SM1.0

    Este bit se activa si el resultado lgico de una operacin es cero

    SM1.1

    Este bit se activa si el resultado de una operacin genera un desbordamiento o si se detecta un valor numrico no vlido.

    SM1.2

    Este bit se activa si el resultado de una operacin aritmtica es negativo.

    SM1.3

    Este bit se activa si se intenta dividir por cero.

    SM1.4

    Se activa si la operacin registrar valor en tabla sobrepasa el lmite de la tabla.

    SM1.5

    Se activa si las operaciones FIFO o LIFO intentan leer de una tabla vaca

    SM1.6

    Se activa si se intenta convertir un valor que no es BCD a binario

    SM1.7

    Se activa si un valor ASCII no se puede convertir en un valor hexadecimal vlido

     

    Potencimetros analgicos

    Byte SM

    Descripcin

    SMB28

    Marca tipo byte, almacena el valor ledo del potencimetro analgico 0. El valor se actualiza una vez por ciclo en STOP/RUN

    SMB29

    Marca tipo byte, almacena el valor ledo del potencimetro analgico 1. El valor se actualiza una vez por ciclo en STOP/RUN


    44


    CRODE Mrida


    Anexos


    Memoria RAM


    1 Byte



    rea de memoria


    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22


    7

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    0 '

                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   


    CRODE Mrida


    45


    Automatizacin de procesos con PLC

    Configuracin de memoria para una red PROFIBUS


     

    > 


    REA DE ENTRADA

    V

    REA DE SALIDA

    V


       

    1 Byte

    A

    ( >

    (

    A

    1 Byte

    A

     
     

    Direccin

    PLC ESCLAVO

    PLC MAESTRO

    Direccin

    r

    Y

    i

     

    ^

     

    A

     

    ft

       
     

    '%

       
           
           
           
           
           
         

    J

       

    ■■-/

    %

           
           
           
           
           
           
           
         

    /


    REA DE ENTRADA

    I

    REA DE SALIDA

    Q



    46


    CRODE Mrida


    Anexos

    Tipos de datos del STEP 7-200

    Tipo de dato

    Tamao (Bits)

    Descripcin

    Margen

    Ejemplo

    BOOLEANO

    1

    Valor booleano

    0 a 1

    V0.0 (identificador de rea, formato bit, direccin)

    BYTE

    8

    Byte sin signo

    0 a 255

    VB0 (identificador de rea, formato byte, direccin )

    WORD

    16

    Entero sin signo

    0 a 65,535

    VW0 (identificar de rea, formato Word, direccin)

    INT

    16

    Entero con signo

    -32768 a +32767

    VW0 (identificar de rea, formato Word, direccin)

    DWORD

    32

    Entero doble sin signo

    0 a 232-1

    VD0 (identificar de rea, formato DWord, direccin)

    DINT

    32

    Entero doble sin signo

    -231 a

    +231-1

    VD0 (identificar de rea, formato DWord, direccin)

    REAL

    32

    Valor de 32 bits en como flotante

    -1038 a +1038

    VD0 (identificar de rea, formato DWord, direccin)


    CRODE Mrida


    47


    Automatizacin de procesos con PLC

    Bibliografa

    Siemens, Sistema de automatizacin Siemens S7-200, 6ES7298-8FA01-8DH0

    Balcells Josep, Autmatas Programables, Alfa Omega, 1998 Romera, J Pedro, Automatizacin, Paraninfo, Madrid 2001


    48


    CRODE Mrida



    CENTRO REGIONAL DE OPTIMIZACIN

    Y DESARROLLO DE EQUIPO


    Manual


    Cap 1. Datos preliminares de los autmatas programables

    Cap 2. Programacin del autmata SIEMENS S7-200


    1

    3



    Automatizacin de


    Cap 3.Software de programacin del autmata S7-200 9



    procesos con PLC


    Cap 4.Operaciones del autmata S7-200


    15



    Cap 5.Diseo de programas en GRAFCET


    21



    Cap 6.Visualizador de textos TD200 SIEMENS


    29



    Cap 7.Comunicacin Industrial


    33


    Cap 8.Intercambio de datos entre el PLC y programas de computo 37


    Anexos


    39


    Calle 28 s/n x 13 Ampliacin Ciudad Industrial. CP 97288 Mrida Yucatn Mxico. Depto. Diseo y Desarrollo de Equipo Tel. (999) 9-46-16-63 y 9-46-16-64 Ext. 115. jmaster04@yahoo.com.mx www.crodemerida.edu.mx V.4 Abril-2008

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