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Automatas Programables

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Automatización de procesos con PLC SIEMENS S7-200. El autómata programable, también conocido como PLC (control lógico programable), surge gracias a las mejoras tecnológicas en las líneas de producción de la industria del automóvil. El primer PLC se desarrolló en EE.UU. en el año de 1969, esta aportación tecnológica ha permitido a las empresas mejorar su competitividad e incrementar su productividad.

Agregado: 09 de SEPTIEMBRE de 2009 (Por josé M. Cahuich Kú) | Palabras: 10003 | Votar! |
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Categoría: Apuntes y Monografías > Arquitectura >
Material educativo de Alipso relacionado con Automatas Programables
  • Trabajo sobre Lenguajes de Programación de Autómatas Programables: Lenguajes de programación. Lenguajes Booleanas y lista de instrucciones. Diagrama de contactos. Lenguajes de Alto Nivel. Grafcet. Diseño basado en Grafcet. Gemma.
  • La importancia de la localizacion para la innovacion: ...
  • Automatas Programables: ...

  • Enlaces externos relacionados con Automatas Programables


    Autor: josé M. Cahuich Kú (cauichku911@hotmail.com)

    Este apunte fue enviado por su autor en formato ZIP (WinZip). Para poder visualizarlo correctamente (con imágenes, tablas, etc) haga click aquí o aquí si desea abrirla en ventana nueva.

    <



    SEP

    EDUCACIÓN   PU BLICA


    Automatización de procesos con

    PLC

    SIEMENS S7-200


    M.C. José María Calderón Ancona

    Contenido

    1. Datos preliminares de los autómatas programables …………………………………….…… ......  1

    1.1  Arquitectura interna ……………………………………………………………………………...1

    1.2  Funcionamiento de un autómata programable…………..………………………………………..2

    2. Programación del autómata SIEMENS S7-200 ……………………………………….…………..3
    2.1 Presentación del PLC S7200……………………………………………………………………...3

    2.1.2 Sistema de programación…………………………………………………………………...4 2.2. Áreas de memoria y su direccionamiento………………………………………………………..6

    3. Software de programación del autómata S7-200 ………………………………………………....9
    3.1 Software STEP 7 Micro/Win…………………………………………………………………….9

    3.1.1  Barra de navegación………………………………………………………………………10

    3.1.2  Ventana de resultados……………………………………………………………………..13

    3.1.3  Árbol de operaciones……………………………………………………………………...13

    3.1.4  Editor de programas………………………………………………………………………14

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

    4. Operaciones del autómata 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 conexión (TON)…………………………………………....18

    4.5.2  Temporizador de retardo a la desconexión (TOF)…………………………………….…..19

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

    4.6  Operaciones aritméticas………………………………………………………………………....19

    4.7  Transferencias……………………………………………………………………………….….19

    4.8  Conversiones…………………………………………………………………………………….19

    4.9  Subrutinas………………………………………………………………………………………..19

    5. Diseño de programas en GRAFCET………………………………………………………….…..21

    5.1  Método de programación GRAFCET……………………………………………………….…..21

    5.2  Construcción de diagramas GRAFCET………………………………………………………....22

    5.3  Estructuración de un programa en GRAFCET………………………………………………….23

    5.3.1  Opciones de ejecución de la etapas………………………………………………………..23

    5.3.2  Opciones de ejecución de las acciones………………………………………………….…24

    5.3.3  Macroetapas…………………………………………………………………………… ....  25

    5.4  Relé de control secuencial……………………………………………………………………….26

    5.5  Ejecicios……………………………...……………………………………………………...…..28

    5.5.1  GRAFCET para la operación de un elevador……………………….……………………28

    5.5.2  GRAFCET para la operación de un sistema de enfriamiento…………………….……….28

    i


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

    6.1  Principales funciones y características…………………………………………………....……..29

    6.2  Configuración………………………………………………………………………….…..…….30

    6.3  Datos asociados………………………………………………………………………….………31

    6.4  Menú de la pantalla……………………………………………...………………………….……32

    7. Comunicación Industrial………………………………….…………………….…………………33

    7.1  Organización de las redes en automatización……………………………………………………...34

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

    7.3  Comunicación en red para el S7-200……………………………………………...…..…………..35

    8. Intercambio de datos entre el PLC y Programas de cómputo……………………………… .......  37

    8.1  Definición………………………………………………………………..………………………...37

    8.2  Características de operación de PC Access………………………………………………………..37

    8.3  Programación de variables………………………………………………………………………...38 Anexos……………………………………………………………………………………………...….39

    ii

    Capítulo 1

    Datos preliminares de los autómatas programables

    El autómata programable, también conocido como PLC (control lógico programable), surge gracias a las mejoras tecnológicas en las líneas de producción de la industria del automóvil. El primer PLC se desarrolló en EE.UU. en el año de 1969, esta aportación tecnológica ha permitido a las empresas mejorar su competitividad e incrementar su productividad.

    1.1  Arquitectura interna de los autómatas programables

    El autómata programable es una máquina electrónica modular diseñada para trabajar en ambientes industriales, está formado por un microprocesador, y una memoria en donde se puede almacenar las instrucciones del programador, también se cuenta con circuitos de entrada-salida y con puertos de comunicación que se utilizan para la interconexión con otros PLC’s o módulos de expansión.

    En las entradas de PLC generalmente se conectan las terminales de sensores que manejan señales de tipo digital o analógica. Las señales de salida se utilizan para controlar la operación de los correspondientes actuadores, estas señales son órdenes digitales (encendido o apagado) o señales analógicas que se generan de acuerdo con la lógica de programación 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

    ó

    n



    Figura 1. 1 Arquitectura interna de un autómata programable

    CRODE Mérida


    1


    Automatización de procesos con PLC

    La lógica de operación del PLC se desarrolla en un programa de cómputo, esta lógica se transfiere al PLC por medio de una conexión tipo serial con la computadora.

    Figura 1. 2 Conexión del cable serial con la computadora

    1.2  Funcionamiento de un autómata programable

    El principio básico de operación de un PLC es que trabaja en forma cíclica, en un ciclo se ejecutan las siguientes tareas.

    1.      Lee el estado de la entradas y transfiere esta información a una región de su memoria

    2.      Se ejecutan las instrucciones del programador de acuerdo con la información adquirida en el punto anterior. Las instrucciones se ejecutan de forma secuencial y se comienza con la primera instrucción 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 duración del Ciclo Scan varía de acuerdo con el número y tipo de instrucciones utilizadas por el programador.


    2


    CRODE Mérida

    Capítulo 2

    Programación del autómata SIEMENS S7-200

    La compañía alemana SIEMENS fabrica una línea de circuitos y controles lógicos programables diseñados para aplicaciones industriales de baja (LOGO), mediana (S7-200) y gran escala (S7-300 y S7400). En este capítulo se estudiará la programación de un PLC de la familia S7-200.

    2.1  Presentación del PLC S7-200

    En la siguiente figura se describe las principales características de un PLC S7-200, este dispositivo de automatización tiene un determinado número de entradas y salidas, así como puertos de comunicación e indicadores de operación.

     

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

     

    Control Lógico Programable

    TERM

    Potenciómetros

     

    <±>    (±>   <•

    analógicos

       
       

    Puerto de

         

    ampliación

         

    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 características de un PLC S7200

    Se utiliza la letra I y la letra Q para identificar respectivamente una entrada o una salida, esta letra va acompañada 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 números 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 lógico alto en las entradas del PLC es de 24 VCD y en el caso del cero lógico se acepta hasta un valor de 5 VCD.

    Los interruptores que se utilizan en las salidas del PLC pueden estar diseñados con relés o bien con transistores, para elegir uno de estos modelos de interruptores se debe tener presente el tipo de señal que se conmutará, es decir, corriente directa o corriente alterna, así cómo también la frecuencia de conmutación de esta señal. Para conmutar señales 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 señales alternas se recomienda usar interruptores que operen con relevadores.

    3

    CRODE Mérida


    Automatización de procesos con PLC

    2.1.2 Sistema de Programación

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

    •   KOP (esquema de contactos, similar a un circuito eléctrico),

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

    •   FUP (diagrama de funciones, similar a circuitos de compuertas lógicas)

    En este manual se utilizará el editor tipo KOP, el cual  se asemeja al esquema de conexión de un circuito eléctrico y además es uno de los más fáciles de utilizar.

    Para explicar el procedimiento de programación en el editor KOP se realiza la lógica de programación del circuito de la figura 2.2

    Figura 2.2   Conexión de un motor eléctrico con sus botones de arranque y paro


    Figura 2.3   Conexión de interruptores y motor al PLC


    4                                                                CRODE Mérida


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


    Capítulo 2. Programación del autómata SIEMENS S7-200

    La lógica de programación 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 están conectados a una salida del PLC (bobina), la cual se representa por el símbolo del paréntesis.


    10.1


    QO.O


    Arranque             Paro

    Figura 2.4   Lógica para controlar la operación del arranque y paro del ventilador

    Según la lógica de programación de la figura 2.4 es necesario que el usuario permanezca con el botón de arranque oprimido para que el circuito esté 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 lógico que asuma Q0.0.

    QO.O

    Figura 2.5   Conexión de contacto auxiliar para el mantenimiento de conexión de la salida

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

    Además de los contactos y bobinas utilizados en el ejemplo anterior, el editor KOP también cuenta con operaciones que realizan cálculos aritméticos, operaciones de temporización y operaciones de control del programa, entre otras.


    CRODE Mérida


    5


    Automatización de procesos con PLC

    2.2  Áreas de memoria y su direccionamiento

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

    I

    Memoria de la imagen de las entradas

    (Contiene información de las entradas del PLC)

    Q

    Memoria de la imagen de las salidas

    (Contiene información de la salidas del PLC)

    V

    Memoria de variables

    (Resultados intermedios, tipo global)

    M

    Memoria de Marcas

    (Almacena el estado intermedio de una operación)

    S

    Memoria de relés de control secuencial

    (Organiza los pasos del funcionamiento de una máquina)

    SM

    Memoria de Marcas especiales

    (Permite intercambiar datos entre la CPU y el programa)

    L

    Memoria local

    (Memoria borrador, para transferir parámetros a subrutinas)

    T

    Memoria de temporizadores

    (Información del estado de los temporizadores)

    C

    Memoria de contadores

    (Información del estado de los contadores)

    AI

    Memoria de entradas analógicas

    (Información digital de una variable analógica)

    AQ

    Memoria de salidas analógicas

    (Información digital de una variable analógica)

    AC

    Memoria de acumuladores

    (Se utilizan para transferir parámetros de y a subrutinas, así como almacenar valores intermedios utilizados en cálculos)

    HC

    Memoria de contadores rápidos

    (Se diseñan para contar eventos rápidos independiente del ciclo de la CPU)

    Figura 2.6   Organización de la memoria del PLC


    6


    CRODE Mérida


    Capítulo 2. Programación del autómata SIEMENS S7-200

    Para leer o escribir información en una de las áreas 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 función del número de bits que ocupe la información que se maneje. En la siguiente tabla se señalan los tipos de datos que soportan cada una de las áreas de memoria.

    Tabla 1. Tipos de datos que admiten las áreas 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 número del temporizador

    C

           

    C + el número del contador

    AI

       

    V

       

    AQ

       

    V

       

    AC

    V

    V

    V

    V

     

    HC

         

    V

     

    CRODE Mérida                                                                           7


    Automatización de procesos con PLC

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

    a)      Identificador del área de la memoria

    b)      Tipo de dato

    c)      Número del casillero de memoria

    El término que se utiliza comúnmente para construir una dirección válida de la memoria es: direccionamiento de memoria, en la tabla 2 se muestran varios casos de direccionamiento para el área 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 Mérida

    Capítulo 3

    Software de programación del autómata 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 señalan las principales barras de herramientas y ventanas de este software.



    Barra de navegación


    Ventana de resultados


    Tabla de variables locales


    Barra de


    estado


    Árbol de operaciones


    Editor:    Principal  Subrutinas Interrupciones

    Figura 3.1 Ambiente de trabajo del software Micro/Win


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


    CRODE Mérida


    9


    Automatización de procesos con PLC

    3.1.1 Barra de navegación

    Bloque de programa

    El bloque de programa corresponde al editor principal de Micro/Win, en este editor se desarrolla la lógica de programación del autómata programable. Para escribir esta lógica de programación 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 símbolos

    La tabla de símbolos 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 símbolos

    Tabla de Estado

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

    Figura 3.3 Tabla de estado


    10


    CRODE Mérida


    Capítulo 3. Software de programación del autómata SIEMENS S7-200

    Bloque de datos

    El bloque datos es el área V de la memoria del PLC, esta área de memoria está disponible para que el programador pueda inicializar valores o bien guardar los resultados de las operaciones que se ejecuten el programa principal. La información 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             // Inicialisación del Contadorl

           

    VH3    5

           

    ■VD10   50

           

    Figura 3.4 Bloque de datos

    Bloque del sistema

    Las opciones que se presentan en esta ventana están orientadas a la configuración de los parámetros operativos del PLC



    Figura 3.5 Bloque de sistema


    CRODE Mérida


    11


    Automatización de procesos con PLC

    Referencias cruzadas

    Esta tabla presenta un resumen de los operandos que se están utilizando en el programa, así como también su ubicación en la UOP (unidades de organización del programa). Otra información que se pueden consultar en esta tabla son los bytes y bits que se están utilizando.

     

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

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

    '2

     

    Elemento                |           Bloque          |        Ubicación

     

    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

    Comunicación

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



    Figura 3.7 Ventana de comunicación del PLC


    12


    CRODE Mérida


    Capítulo 3. Software de programación del autómata SIEMENS S7-200

    Ajustar interface PG/PC

    Para realizar la transferencia de información entre la computadora y el PLC se requiere de un hardware que permita hacer compatible la comunicación entre estos dos dispositivos. En esta ventana se escoge esta vía de acceso y también se selecciona el puerto de la computadora que se utilizará para establecer la comunicación con el PLC.



    Figura 3.8 Selección de hardware para establecer comunicación entre la PC y el PLC

    3.1.2 Ventana de resultados

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

    3.1.3 Árbol de operaciones

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


    CRODE Mérida


    13


    Automatización de procesos con PLC

    3.1.4 Editor de programas

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

    a)      Bloque principal (OB1)

    b)      Subrutinas

    c)      Interrupciones

    Cada una de las unidades mencionadas desempeña una función específica en el diseño de un programa del PLC. A este conjunto de unidades se le conoce como UOP (unidades de organización del programa).

    3.1.5 Tabla de variables locales

    Cada unidad de organización 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 parámetros del programa en la memoria L que solamente sean válidos en la respectiva unidad de organización.


    14


    CRODE Mérida

    Capítulo 4

    Operaciones del PLC S7-200

    El PLC S7-200 tiene una gran variedad de operaciones que permiten desarrollar diseños de automatización para múltiples aplicaciones. Los temas que se analizarán en este capítulo 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 señales internas o externas del PLC.

    A continuación se mencionan los tipos de contactos del PLC S7200 de interés 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 áreas de memoria

    a)    Estándar

    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 comparación contemplan los casos en que los números sean iguales, mayor, menor o bien diferentes. Las instrucciones de comparación se clasifican de acuerdo con el tipo de dato que se maneje, los casos más comunes son los siguientes:

    a)    Byte

    b)   Entero

    c)    Real

    d)   Palabra doble

    15 CRODE Mérida


    Automatización de procesos con PLC

    4.4 Contadores

    El PLC S7-200 dispone de tres tipos de instrucciones que pueden contabilizar la ejecución 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 número de eventos que se deberán contabilizar, a este número se le conoce como preselección (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 preselección, 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 preselección se activa un bit CXXX que está asociado al contador, mientras no se inicialice (R), el contador seguirá llevando la cuenta de su entrada hasta alcanzar el valor de 32,767.



    Figura 4.1   Esquema de un contador CTU


    16


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    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 eléctrico 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)

    Preselección (PV)


    Número 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 reúne las características 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 preselección (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)

    Preselección (PV)


    Número de contador CXXX

    Contador

    CTUD


    Bit asociado al

    contador

    CXXX


    Figura 4.3   Esquema de un contador CTUD


    CRODE Mérida


    17


    Automatización de procesos con PLC

    4.5 Temporizadores

    El PLC S7-200 maneja tres tipos de temporizadores:

    a)      Temporizador de retardo a la conexión. TON

    b)     Temporizador de retardo a la desconexión. TOF

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


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

    Número de

    temporizador

    ( TXXX )

    Habilitación (IN)

    Bit asociado al

    Temporizador

    temporizador (TXXX)

    Preselección (PT)

    Figura 4.4   Esquema de un temporizador

    Tabla 4.1 Resolución de temporizadores

    Temporizador

    Resolución (ms)

    Nº 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 preselección PT se activa el bit TXXX, el temporizador continua contando hasta alcanzar su valor máximo de 32767.

    4.5 1 Temporizador de retardo a la conexión (TON)

    Este temporizador, una vez que alcanza su valor de preselección 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 preselección el temporizador continúa contando hasta alcanzar su valor máximo de 32767, para inicializar TON se requiere desactivar su entrada de habilitación (IN)


    18


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    Cap 4. Operaciones del PLC S7-200

    4.5.2 Temporizador de retardo a la desconexión (TOF)

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

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

    La operación de TONR es igual a la de TON pero con la siguiente variante: una vez que está 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 operación. Una vez que TONR alcanza el valor de preselección programado continua contando hasta alcanzar el valor de 32767.

    4.6   Operaciones aritméticas

    Para realizar cálculos matemáticos se cuenta con una variedad de fórmulas, las más utilizadas son las siguientes.

    a)    Suma

    b)    Resta

    c)    Multiplicación

    d)    División

    4.7 Transferencias

    Para pasar información 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 más 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 conversión, las más 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 más pequeño, esta ventaja se puede aprovechar a la hora de realizar tareas de comprobación y mantenimiento del programa. Los bloques más pequeños facilitan la comprobación y la eliminación de errores tanto en las subrutinas


    CRODE Mérida


    19


    Automatización de procesos con PLC

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

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

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


    20


    CRODE Mérida

    Capítulo 5

    Diseño de programas en GRAFCET

    5. 1 Método de programación GRAFCET

    Con la finalidad de desarrollar un método de programación para automatizar procesos secuenciales se desarrollo el GRAFCET (Grafico Funcional de Control de Etapas y Transiciones), este método de diseño se desarrolló en Francia a mediados de los años setenta.

    El GRAFCET es un diagrama lógico que describe las etapas que intervienen en un proceso de automatización secuencial, los principios en que se basa el funcionamiento de este método de programación son los siguientes:

    •     El proceso de automatización se descompone en n etapas.

    •     En cada etapa se realiza una acción.

    •     Una etapa tiene asociada una condición de transición, la cual condiciona la activación de la siguiente etapa.

    •     Cuando una condición de transición se hace verdadera se valida la activación de la siguiente etapa y se desactiva la etapa precedente.


    CRODE Mérida


    21


    Automatización de procesos con PLC

    5. 2 Construcción de diagramas GRAFCET

    Para realizar un diseño de un programa de automatización en CRAFCET se utilizan los símbolos que se muestran en la tabla 5.1, una etapa se representa mediante un cuadrado al cual se le asigna un número de identificación, a la derecha de este cuadrado se coloca un rectángulo en el cual se escriben las acciones involucradas en la etapa. La unión entre el cuadrado y rectángulo se lleva a cabo mediante una línea recta, en la figura 5.1 se presenta un ejemplo de un diagrama GRAFCET.

    Tabla 5.1 Símbolos de programación en GRAFCET


    Símbolo


    Nombre


    Descripción



     



    Etapa inicial


    Indica el comienzo del esquema GRAFCET




    Etapa


    Su activación permite realizar la acción asociada a la etapa.




    Unión


    Se utiliza para enlazar etapas del GRAFCET



     



    Transición


    Condición   para   activar   la   etapa   siguiente   y desactivar la precedente.




    Acción


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



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    Cap 5. Diseño de programas en GRAFCET



    Transición de la etapa O



    Transición de la etapa 1



    ■ Transición de la etapa 2



    Transición de la etapa 3

    Figura 5.1   Diseño de un sistema Grafcet

    5. 3  Estructuración de un programa en GRAFCET

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

    5.3.1    Opciones de ejecución de las etapas

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

    •  Lineales

    •  Bifurcación en OR

    •  Bifurcación en AND

    Lineales

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

    Bifurcación en OR

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

    Bifurcación en AND

    La bifurcación en AND se utiliza para ejecutar de manera simultánea las acciones de varias etapas.


    CRODE Mérida


    23


    Automatización de procesos con PLC

    EE

    a)                                                                               b)

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

    5.3.2   Opciones de ejecución de las acciones

    De acuerdo con la lógica de programación de un diseño de automatización se pueden dar varias formas de ejecutar una acción de un GRAFCET, en la siguiente figura se muestran algunos ejemplos




         

    Acción

    0

     

    A

     
       
         

    1

     

    Acción

     

    B

     
       
         

    2

       

    C

     
     
         

    3

     

    Acción

    B        D

     
     
         

    a)


    b)                                                        c)

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


    En la primera opción de la figura 5.3, la acción B se repite en la etapa 3, en el segundo diagrama, figura 5.3 b, la transición de la etapa tres depende del resultado de un timer y en la última opción, figura 5.3 c, la ejecución de la acción de la etapa 3 depende de la validación de un termostato (acción


    24


    CRODE Mérida


    Cap 5. Diseño 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 símbolo para representar una macroetapa es un rectángulo que contiene la siguiente información:

    •   Un número que corresponde a la secuencia de etapa

    •   Una clave de identificación de la macroetapa, esta clave se forma con la letra M y un número de identificación de la macroetapa.

    •  Una etiqueta que describe la función 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 está en operación.


    CRODE Mérida


    25


    Automatización de procesos con PLC

    5. 4 Relé de control secuencial

    El PLC S7-200 cuenta con la instrucción SCR, (relé de control secuencial) para la programación de aplicaciones que requieran la ejecución de varias etapas de forma secuencial, esta instrucción es una herramienta práctica para construir programas diseñados con la estructura GRAFCET.

    La instrucción de relé de control secuencial se forma con los siguientes comandos.

    SCR. Relé de control secuencial, esta instrucción indica el comienzo de una etapa secuencial. Se utilizan exclusivamente para esta operación el área de la memoria S, a cada etapa SCR se le asigna un bit de control, (S0.0, S0.1 …)

    SCRT. Transición del relé secuencial, esta instrucción activa el bit de control de la siguiente etapa y desactiva el bit de control su propia etapa.

    SCRE. Fin del relé secuencial, señala la conclusión 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 cíclica.

     

    0

     
         
       

    Pulsador

       
     

    1

       
     

    Foco verde

     
       
       

    — 1

    r/E1/8s

     

    2

     

    Foco amarillo

     
       
     

    -

     

    r/E2/5s

    Figura 5.5   Diseño de un GRAFCET para la activación temporizada de focos en un proceso cíclico


    26


    CRODE Mérida


    Cap 5. Diseño 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

    -M—Q

    Netwok 6

    T37        S0.2

    —I   I------- (scrt) Condición de transición

    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) Condición de transición

    Netwok 12

    k 12

    (scre)        Fin de la etapa 2


    Figura 5.6   Programación con estructuras SCR


    CRODE Mérida


    27


    Automatización de procesos con PLC


    Bajar


    5.5 Ejercicios

    5.5.1 GRAFCET para la operación de un elevador

    Sensor C

    Sensor B


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

    Diseñar un GRAFCET para automatizar el sistema de enfriamiento de una máquina, este sistema está formado por un ventilador y una bomba que se encarga de inyectar un líquido refrigerante a través de un serpentín. Las condiciones de operación que se deben programar en el PLC son las siguientes:

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

    b)  Si la temperatura es mayor o igual a los 70ºC, se debe apagar el foco verde y activar de forma simultánea, una lámpara 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 60ºC 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


    CRODE Mérida

    Capítulo 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 capítulo 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 características

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

    •     Imprimir mensajes de la CPU S7200

    •     Modificar parámetros 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 desempeña cada una de ellas.

    Tabla 6.1 Teclas de la pantalla TD200

    Tecla

    Clasificación

    Función

    Enter

    Comando

    1.     Para dar inicio a la escritura de datos.

    2.     Para confirmar mensajes

    Esc

    Comando

    1.   Para cancelar una edición

    2.   Para entrar al menú 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 Mérida                                                                         29


    Automatización 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  Configuración

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

    La información que se presenta a continuación corresponde a las etapas de configuración 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 habilitación del reloj de tiempo real

    2.      Definir la habilitación del forzado de variables

    3.      Decidir utilizar contraseña

    Ventana 3

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

    2.      Configurar la operación de las teclas:

    a)      Activación por medio bits M

    b)      Contacto momentáneo

    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 número de mensajes

    Ventana 5

    1.      Indicar una dirección de inicio del área de la memoria V. A partir de esta dirección se escriben los datos de configuración de la pantalla (bloque de parámetros, ocupa 14 bytes ) _______________________

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

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


    30


    CRODE Mérida


    Cap 6. Visualizador de textos TD200 SIEMENS

    Ventana 6

    1.      Escribir el mensaje en el espacio correspondiente

    2.      Identificar el bit de habilitación del mensaje _________________________

    6.3  Datos asociados

    Para mostrar el resultado de una operación 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 dirección de la memoria V para un dato asociado, esta dirección se utiliza por el programador para transferir la información deseada. En el diagrama de la figura 6.2 se muestran las opciones de configuración para un dato asociado.

    Datos asociados




    Figura 6.2 Configuración de un dato asociado


    CRODE Mérida


    31


    Automatización de procesos con PLC

    6.4  Menú de la pantalla TD200

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


     



    I

    I

    Ajuste de fecha-hora


    Habilitar contraeña


    Menú pantalla TD200

    1

    Borrar teclado

    Figura 6. 3. Menú de la pantalla TD200



    32


    CRODE Mérida

    Capítulo 7

    Comunicación Industrial

    7.1 Organización de la redes en automatización

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

    Una red en el área de la automatización está organizada en varias subredes, cada subred tiene un área específica de aplicación, en la figura anexa se muestra la familia de redes que integran un sistema de automatización, a esta figura se le conoce como pirámide de automatización. A continuación se describe los niveles que forman parte en la pirámide de automatización:


     



    Nivel superior

    Nivel de c


    WorkstJtion, PC

    *,PLC,PC


    Figura 7.1     Pirámide de la automatización

    Nivel superior

    En este nivel se procesan tareas de carácter general para toda la empresa, desde este nivel se puede acceder a los siguientes niveles de la pirámide de automatización. Para este nivel se utiliza una red Ethernet la cual se utiliza para la comunicación de computadoras y sistemas de automatización

    Nivel de célula

    En este nivel se encuentra la interconexión de los autómatas maestros, PCs y equipos de visualización, la tarea de este nivel consiste en realizar todas las tareas de automatización. 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 eléctrico y hasta 90 Km. si se utiliza fibra óptica


    CRODE Mérida


    33


    Automatización 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 máxima longitud de cable para un segmento ASI es de 100 mts

    Siemens denomina SIMATIC NET a la familia de redes a través de las cuales se establece una comunicación integrada, coherente y homogénea desde el nivel superior hasta el nivel de actuador sensor en un proceso de automatización, en la siguiente tabla se muestra una comparación de las principales tipos de redes de SIMATIC NET

    Tabla 1. Tipos de redes

    Tipo de red

    Tamaño red

    Estaciones máximas

    Velocidad     de transmisión

    Industrial Ethernet

    Red eléctrica: 1.5 Km Red óptica: 200 Km

    1024

    10 Mbits/s

    Profibus

    Red eléctrica: 9.6 Km Red óptica: 90 Km

    127

    9.6-12 Mbits/s

    AS-Interface

    Red eléctrica: 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 actúan siempre como esclavos.

    Los maestros pueden enviar una petición a otros aparatos de la red. Un maestro también puede responder a las peticiones de otros maestros incorporados en la red. Algunos maestros típicos son Step 7 Micro/Win , interfaces hombre máquina (HMI), tales como el TD200, así como sistemas de automatización S7-300 o S7400. El S7-200 actúa de maestro cuando le solicita información a otro S7-200 (comunicación punto a punto)

    7.2 Bus de campo Profibus (Process Field Bus)

    Los buses de campo en serie se usan se utilizan para intercambiar información entre los sistemas automatizados y los dispositivos de campo distribuidos, este tipo de bus sólo requiere de dos cables para transmitir toda la información de importancia, es decir, datos de entrada /salida, parámetros, datos de diagnóstico, programas y tensión de alimentación para los dispositivos de campo.


    34


    CRODE Mérida


    Cap 7 Comunicación 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 célula. Tiene amplia aceptación 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 sí:

    Profibus DP: periferia descentralizada, intercambio de datos rápido y cíclico

    Profibus PA: automatización de procesos, en áreas con riesgo de explosión

    Profibus FMS: comunicaciones multimaestro, amplia gama de aplicaciones

    7.3 Comunicación 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 comunicación se pueden utilizar simultáneamente en una red sin que interfieran entre si, con la condición de que se usen una misma velocidad de transferencia.

    Protocolo PPI

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







    a)                                                                                    b)

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

    35 CRODE Mérida


    Automatización de procesos con PLC

    Protocolo MPI

    Este protocolo soporta la comunicación 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 diseñado para la comunicación rápida con unidades periféricas descentralizadas (E/S remotas), para conectar un PLC S7- 200 a la red Profibus se requiere de un módulo EM77.




    Figura 7.4     Red Profibus

    Protocolo TCP/IP

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

    ,L'imilW|&W

         

    STEP7-M¡DrofWIN

       
     

    Í-_B

    i3¡ i

    i=B

    ^

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

    Figura 7.5     Red Ethernet


    36


    CRODE Mérida

    Capítulo 8

    Intercambio de datos entre el PLC y programas de cómputo

    8.1 Definición

    SIEMENS ofrece el software PC Access para realizar una comunicación entre los PLC de la familia S7-200 con programas de cómputo 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 estandarización en el intercambio de datos en aplicaciones de automatización entre el PLC o bien dispositivos de campo y la PC

    Actualmente diversas compañías de automatización comercializan software OPC que permite el intercambio de datos entre dos o más PLCs de diferentes marcas, también se puede implementar aplicaciones donde un software OPC permita el intercambio de datos entre PLCs de marcas diferentes y un programa de cómputo, tal como Excel.

    8.2 Características de operación de PC Access

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

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

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

    El número de conexiones de un PLC con varias PCs esta dado de acuerdo con la información de la siguiente tabla.

    Modulo

    Conexiones a PC Access

    Observaciones

    S7-200 CPU

    3 de 4 disponibles

    Una conexión 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 configuración especificada en el servidor


    CRODE Mérida


    37


    Automatización de procesos con PLC

    8.3 Programación 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 conexión que permite que el PC Access se comunique con el PLC S7200.

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

    •         Fólder: se compone de carpetas y subcarpetas para la organización 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 última modificación realizada.

    Proyecto



    Punto de acceso


    PLC


    E~ Auditorio   - S7-2ÍJ0 PC Access

    I____ I

    File    Ediy   View    Staty?    Tools    Help    /

    D Ju   &M 1 X |jf^|

    -  *kv^ uditor¡o_ /                 >^ (T) What'JWew        y' -  ■ , M¡croW¡n(USBX -   9 CRODE^ ......f^ NewFolder

    Ñame                       | ítem 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

    Área de variables

    < 

    P

       

    > 

     

    ítem ID                                                                  | Data Type             I Valué                     | Time Stamp

    | Quality

    1

       

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

    Supervisión de variables

    Bad Bad

         

    Ready

       

    |num

     

    38

    CRODE Mérida

    Anexos


    CRODE Mérida


    39


    Automatización de procesos con PLC

    Glosario

    Binario: Sistema de numeración que sólo utiliza los dígitos 0 y 1. También se conoce como base 2.

    Bit: digito del sistema binario

    Bus: conjunto de conductores utilizados para la transmisión 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: Combinación de cierto número de elementos unidos en puntos terminales que proporcionan al menos una ruta cerrada a través de la cual la carga pueda fluir.

    Código ASCII: (código americano estándar para el intercambio de información) Código alfanumérico de siete bits empleado por la mayoría de las computadoras

    Corriente: es el movimiento de cargas eléctricas a través de un material conductor.

    CP: Procesador de comunicaciones

    Frecuencia (f): Número de ciclos que suceden en un segundo, la unidad de medición 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 señal eléctrica periódica.

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

    PPI: Interfaz punto a punto

    Registro: grupo de flif flops capaces de almacenar datos

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

    Transductor: dispositivo que convierte una variable física en una eléctrica

    Voltaje: es una fuerza eléctrica que origina el movimiento de electrones a través de un circuito cerrado

    CRODE Mérida


    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{tyteJ¡l:)

    1

    DA a 15.7

    OH a 15.7

    DJÜ a 15.7

    3.D3157

     

    q

    M a 15.7

    D.Da 15.7

    DJÜ 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

    DJÜ a 31.7

    ID a 31.7

     

    SU

    □fia 1717

    aO a 299.7

    Djaa5¿3.7

    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

    üy31

     

    L

    G i ío

    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

    lí :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  Mérida


    41


    Automatización de procesos con PLC

    Características técnicas del S7200 CPU 222 Y 226

    Descripción

    CPU 222

    CPU 226

    Memoria

    Tamaño 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

    Módulos de ampliación

    2

    7

    Operaciones

    Velocidad de ejecución Booleana

    0.22 µs/operación

    0.22 µs/operación

    Imagen del proceso E/S

    128/128S

    128E/128S

    Relés internos

    256

    256

    Palabras IN/ palabra OUT

    16/16

    32/32

    Funciones adicionales

    Contadores rápidos

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

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

    Potenciómetros analógicos

    1

    2

    Salidas de impulsos c.c

    2 -20 kHz,

    2 -20 kHz

    Interrupciones de comunicación

    1   Transmisión

    2   Recepción

    2 Transmisión 4 Recepción

    Reloj de tiempo real

    Si (cartucho)

    Si (incorporado)

    Alimentación (modelo para AC)

    Tensión de línea

    85 a 264V de AC a 63 Hz

    85 a 264V de AC a 63 Hz

    Corriente de entrada Sólo CPU

    40/140 mA a 120 VAC

    80/320 mA a 120 VAC

    Alimentación para módulos de ampliación a 5V

    340 mA

    340 mA

    Alimentación para sensores DC a 24 V

    20.4 a 28.8 V

    20.4 a 28.8 V

    Corriente máxima de la fuente de 24VCD del CPU

    180 mA

    400 mA

    Corriente límite de la fuente de 24VDC del CPU

    600 mA

    1.5 A


    42


    CRODE Mérida


    Anexos

    Características técnicas del S7200 CPU 222 Y 226 (continuación)

    Descripción

    CPU 222

    CPU 226

    Características de las entradas

    Tensión máxima continua admisible

    30V

    30V

    Sobre tensión transitoria

    35 V 0.5s

    35 V 0.5s

    Valor nominal

    DC 24 V a 4 mA

    DC 24 V a 4 mA

    Señal 1 lógica (min)

    DC 15 V a 2.5 mA

    DC 15 V a 2.5 mA

    Señal 0 lógica (max)

    DC 5 V a 1 ma

    DC 5 V a 1 ma

    Características de las salidas (relé)

    Margen admisible

    DC 5 a 30 V ó AC 5 a 250V

    DC 5 a 30 V ó AC 5 a 250V

    Corriente de salida

    2 A

    2 A

    Número de grupos

    2

    3

    Resistencia de contactos

    0.2 Q

    0.2 Q

    Retardo de conmutación del relé

    Max 10 ms

    Max 10 ms

    Vida útil mecánica (sin carga)

    10,000,000 ciclos

    10,000,000 ciclos

    Vida útil contactos a carga nominal

    100,000 ciclos

    100,000 ciclos

    Representación de constantes en el PLC S7-200

    Representación

    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  Mérida                                                                        43


    Automatización de procesos con PLC

    Marcas especiales

    Bits de estado

    SM0

    Descripción (sólo lectura)

    SM0.0

    Este bit siempre esta activo

    SM0.1

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

    SM0.4

    Se comporta como un timer que está 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 está activado durante 0.5 segundos y el mismo tiempo desactivado. El tiempo del ciclo es de 1 segundo.

     

    Bits de estado

    SMB1

    Descripción (sólo lectura)

    SM1.0

    Este bit se activa si el resultado lógico de una operación es cero

    SM1.1

    Este bit se activa si el resultado de una operación genera un desbordamiento o si se detecta un valor numérico no válido.

    SM1.2

    Este bit se activa si el resultado de una operación aritmética es negativo.

    SM1.3

    Este bit se activa si se intenta dividir por cero.

    SM1.4

    Se activa si la operación registrar valor en tabla sobrepasa el límite de la tabla.

    SM1.5

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

    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 válido

     

    Potenciómetros analógicos

    Byte SM

    Descripción

    SMB28

    Marca tipo byte, almacena el valor leído del potenciómetro analógico 0. El valor se actualiza una vez por ciclo en STOP/RUN

    SMB29

    Marca tipo byte, almacena el valor leído del potenciómetro analógico 1. El valor se actualiza una vez por ciclo en STOP/RUN


    44


    CRODE Mérida


    Anexos


    Memoria RAM


    1 Byte



    Área 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  Mérida


    45


    Automatización de procesos con PLC

    Configuración de memoria para una red PROFIBUS


     

    > 


    ÁREA DE ENTRADA

    V

    ÁREA DE SALIDA

    V


       

    1 Byte

    A

    (                   >

    (

    A

    1 Byte

    A

     
     

    Dirección

    PLC ESCLAVO

    PLC MAESTRO

    Dirección

    r

    Y

    i

     

    ^

     

    A

     

    ft

       
     

    '%

       
           
           
           
           
           
         

    J

       

    ■■-/

    %

           
           
           
           
           
           
           
         

    /


    ÁREA DE ENTRADA

    I

    ÁREA DE SALIDA

    Q



    46


    CRODE Mérida


    Anexos

    Tipos de datos del STEP 7-200

    Tipo de dato

    Tamaño (Bits)

    Descripción

    Margen

    Ejemplo

    BOOLEANO

    1

    Valor booleano

    0 a 1

    V0.0 (identificador de área, formato bit, dirección)

    BYTE

    8

    Byte sin signo

    0 a 255

    VB0 (identificador de área, formato byte, dirección )

    WORD

    16

    Entero sin signo

    0 a 65,535

    VW0 (identificar de área, formato Word, dirección)

    INT

    16

    Entero con signo

    -32768 a +32767

    VW0 (identificar de área, formato Word, dirección)

    DWORD

    32

    Entero doble sin signo

    0 a 232-1

    VD0 (identificar de área, formato DWord, dirección)

    DINT

    32

    Entero doble sin signo

    -231 a

    +231-1

    VD0 (identificar de área, formato DWord, dirección)

    REAL

    32

    Valor de 32 bits en como flotante

    -1038 a +1038

    VD0 (identificar de área, formato DWord, dirección)


    CRODE  Mérida


    47


    Automatización de procesos con PLC

    Bibliografía

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

    Balcells Josep, Autómatas Programables, Alfa Omega, 1998 Romera, J Pedro, Automatización, Paraninfo, Madrid 2001


    48


    CRODE Mérida



    CENTRO REGIONAL DE OPTIMIZACIÓN

    Y DESARROLLO DE EQUIPO


    Manual


    Cap 1. Datos preliminares de los autómatas programables

    Cap 2. Programación del autómata SIEMENS S7-200


    1

    3



    Automatización de


    Cap 3.Software de programación del autómata S7-200                      9



    procesos con PLC


    Cap 4.Operaciones del autómata S7-200


    15



    Cap 5.Diseño de programas en GRAFCET


    21



    Cap 6.Visualizador de textos TD200 SIEMENS


    29



    Cap 7.Comunicación Industrial


    33


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


    Anexos


    39


    Calle 28 s/n x 13 Ampliación Ciudad Industrial. CP 97288 Mérida Yucatán México. Depto. Diseño 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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