Prácticas de la asignatura Automatización Industrial

3o Ingeniero Técnico Industrial, Especialidad en
Electrónica Industrial.
Prácticas de la asignatura
Automatización Industrial
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Departamento de Tecnología Electrónica, Universidad de Sevilla.
Escuela Politécnica Superior.
C/ Virgen de África, 7. Sevilla 41011 (España)
Tlfno.: (+34) 954 55 28 38, Fax: (+34) 954 55 28 33.
jbarbancho@us.es, fjmolina@us.es, ariel@us.es,
mmiro@us.es, maleal@us.es
2
Documento elaborado con LATEX2ε .
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Índice general
1. Configuración de un PLC SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
1.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio: documentación. . . .
1.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: configuración del PLC
la serie S7-300 SIEMENSr con CPU 314C-2DP. . . . . . . . .
. .
. .
. .
de
. .
2. Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7300 de SIEMENSr
2.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Fundamento teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1. Diseño de la estructura básica de un programa. . . . . . . .
2.2.2. Bloques del programa de usuario. . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3. Estados operativos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.4. Áreas de memoria de la CPU. . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.5. Entorno SIMATIC STEP 7 V5.3. . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .
3. Manejo de operaciones binarias con el autómata programable
SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
3.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .
3.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: control de una cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Manejo de operaciones de temporización y contaje con el autómata programable SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
4.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: control de una cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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ÍNDICE GENERAL
5. Iniciación a WinCC. Creación de tags y pantallas
5.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . .
5.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: generación de
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
un SCADA.
6. Bloques de organización de alarmas de proceso y de arranque en
el autómata programable SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
6.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .
6.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: control de una cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Estructuración de un proyecto STEP 7. I. Interpretación del modelo de programación IEC 61131-3 mediante la herramienta S7GRAPH de SIEMENSr
7.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio: diseño de una solución a
un problema de automatización. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.1. Automatización de un invernadero. . . . . . . . . . . . . . .
7.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: implementación de la solución diseñada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Entradas y salidas analógicas en el autómata programable SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
8.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .
8.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: control de una cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
9.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .
9.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: control de una cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.Control de una estación de clasificación de cilindros
10.1. Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2. Fundamento teórico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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ÍNDICE GENERAL
10.2.1. Instrumentación instalada . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.2. Actuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3. Estudio previo a la sesión de laboratorio: Realización del bloque de
control de una estación de clasificación de piezas. . . . . . . . . . .
10.4. Estudio durante la sesión de laboratorio: control de una cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
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ÍNDICE GENERAL
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 1
Configuración de un PLC
SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
1.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno realice una configuración de PLC basada en un
autómata S7-300 de SIEMENSr con CPU 314C-2DP.
1.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en el manual de referencia ‘Configurar el hardware y la comunicación con
STEP 7 V5.3’ (apartados 2: ‘Configurar módulos centrales’ y 3: ‘Configurar la
periferia descentralizada DP’) y disponible en la web de la asignatura1 .
1.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio: documentación.
No se requieren conocimientos previos.
1.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: configuración del PLC de la serie S7-300 SIEMENSr con
CPU 314C-2DP.
Durante la sesión de laboratorio realice paso a paso las siguientes tareas:
1. Cree una nueva carpeta en el Escritorio de Windows y nómbrela PracticasAI.
1
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
7
8
2. Abra el administrador Simatic y cierre todos los proyectos que puedan abrirse
al abrir el administrador.
3. Cree un nuevo proyecto ubicándolo en la carpeta PracticasAI y nómbrelo de
la siguiente forma: P1_XXX, donde XXX deben ser las iniciales de cada alumno
del puesto (figura 1.1).
4. El proyecto creado contendrá un único elemento, consistente en una red
MPI. Crearemos a continuación un equipo nuevo. Para ello en la barra de
menú elegiremos Insertar→Equipo→SIMATIC 300, al que nombraremos como SIMATIC 300(1) (figura 1.2).
5. A continuación configuraremos el hardware del equipo creado. Dentro del
equipo SIMATIC 300(1) picaremos dos veces sobre el icono de Hardware. Con
ello se abrirá la herramienta HW Config. La ventana de la derecha de la herramienta abierta nos muestra un catálogo de entidades de las que disponemos
para configurar nuestro equipo. En la ventana de la izquierda disponemos
de una zona editable donde realizar la configuración. La forma de proceder consistirá en utilizar la técnica de seleccionar el elemento deseado sobre
el catálogo y arrastrarlo a la zona de trabajo. El primer elemento a introducir será un bastidor 300, que puede encontrarse en la sección SIMATIC
300→BASTIDOR 300→Perfil soporte (figura 1.3).
6. Una vez insertado el bastidor, elegimos la CPU adecuada para ubicarla en la
ranura (slot) oportuno2 . Las CPUs disponibles en el laboratorio de Automatización corresponden con el modelo 314C-2DP y con una versión firmware
que depende del equipo en cuestión.
Firmware V2.0. Esta CPU en concreto tiene como número de referencia
6ES7 314-6CF01-0AB0.
Firmware V1.0. Esta CPU en concreto tiene como número de referencia
6ES7 314-6CF00-0AB0.
Los números de referencia de cada CPU pueden consultarse directamente
sobre el autómata, puesto que se encuentran impresos en la tapa de acceso
a las interfaces de comunicación MPI y PROFIBUS3 .
7. Al alojar la CPU elegida sobre la ranura 2, la aplicación nos preguntará por
la conexión de su interfaz PROFIBUS. Si no hay ninguna red PROFIBUS
declarada en el proyecto (éste es el caso) deberemos crear una nueva. La
configuración de esta red es la siguiente:
Nombre de la red: PROFIBUS(1) (figura 1.4).
2
La ranura 1 está reservada para la fuente de alimentación y la ranura 2 para la CPU.
La fuente de alimentación que alimenta al la CPU también posee un número de referencia
que se encuentra impreso en este módulo. No debemos confundirlo con el de la CPU. Este módulo
se encuentra alojado en la ranura 1, mientras que la CPU se encuentra alojado en la ranura 2
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J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Configuración de un PLC SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
1.
9
ID de la subred S7: 0040 0001 (figura 1.4).
Velocidad de transferencia: 187,5 Kbit/s (figura 1.5).
Perfil: DP (figura 1.5).
Dirección: la indicada en la MMC4 (figura 1.6).
El modo de operación se presupone el dado por defecto en la configuración: Maestro.
8. Tras realizar la configuración de la conexión PROFIBUS del PLC, procedemos configurando la interfaz de comunicaciones MPI. Para ello picamos dos
veces sobre la ranura 2 CPU 314C-2DP, tal y como muestran las figuras 1.7
y 1.8. La configuración de esta red es la siguiente:
Dirección MPI: la indicada en la MMC5 (figura 1.9).
Nombre de la red: MPI(1) (figura 1.10).
ID de la subred S7: 0030 0001 (figura 1.10).
Velocidad de transferencia: 187,5 Kbit/s (figura 1.11).
Dirección MPI más alta: 126.
9. Guardar y compilar la configuración.
10. Para dotar al proyecto de unidades de programa deberemos recurrir en el
administrador SIMATIC a la carpeta denominada Programa S7. Las funcionalidades que ofrece el paquete STEP 7 para ayudar al ingeniero en tareas
de programación serán abordadas en posteriores prácticas. En ésta, nos limitaremos a realizar la carga de un programa ya creado. Para ello se descargará
de la web de la asignatura el proyecto P1_Prog.zip. Se deberá descomprimir en la carpeta PracticasAI. Con el administrador SIMATIC abriremos
el proyecto P1_Prog que sólo contiene la carpeta de Programa S7. Con el
administrador se puede copiar esta carpeta y pegarla en nuestro proyecto,
P1_XXX (se sobrescribirán los datos).
11. Alimentar el autómata con 24 V. Asegurarse de que la posición de funcionamiento del autómata esté en STOP.
12. Avisar al profesor de prácticas para validar la configuración antes de transferirla al autómata.
13. Transferir al autómata tanto la configuración hardware realizada como los
bloques programados en el proyecto.
4
Micro Memory Card, tarjeta de memoria. Debemos ser muy cuidadosos para no duplicar direcciones en la red PROFIBUS, puesto que podrían producirse errores en
toda la red.
5
Nuevamente debemos ser muy cuidadosos de no duplicar direcciones en la red MPI, puesto
que podrían producirse errores en toda la red. Las direcciones MPI y PROFIBUS deben ser
únicas, esto es, no debe existir direcciones MPI y PROFIBUS coincidentes
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
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14. Realizar pruebas sobre el PLC.
15. Cierre el Administrador Simatic y elimine la carpeta PracticasAI.
Figura 1.1: Nuevo proyecto.
Figura 1.2: Administrador.
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Configuración de un PLC SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
Figura 1.3: HW Config.
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Figura 1.4: Configuración PROFIBUS.
Figura 1.5: Configuración PROFIBUS.
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Configuración de un PLC SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
Figura 1.6: Configuración PROFIBUS.
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Figura 1.7: HW Config.
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Configuración de un PLC SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
Figura 1.8: Configuración MPI.
Figura 1.9: Configuración MPI.
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Figura 1.10: Configuración MPI.
Figura 1.11: Configuración MPI.
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Configuración de un PLC SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
Figura 1.12: Esclavo DP ET 200S.
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Figura 1.13: Esclavo DP ET 200L.
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Práctica 2
Introducción al autómata
programable de la serie SIMATIC
S7-300 de SIEMENSr
2.1.
Objetivos.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
con CPU 314C-2DP y a su programación mediante el software SIMATIC STEP 7
v. 5.3.
Tarjeta de memoria (MMC)
Periferia integrada
Alimentación
Interfaces de comunicaciones
Figura 2.1: Entrenador del autómata S7-300, CPU 314C-2DP.
19
20
2.2.
Fundamento teórico
La documentación que se incluye en este apartado procede de la aportada
por el fabricante en sus manuales de referencia publicados en su página web1 :
http://mall.ad.siemens.com/ES/.
2.2.1.
Diseño de la estructura básica de un programa.
En una CPU se ejecutan principalmente dos programas diferentes: el sistema
operativo y el programa de usuario.
Sistema operativo.
El sistema operativo, que está integrado en las CPUs, organiza todas las funciones y procesos de la CPU que no están ligados a una tarea de control específica.
Sus funciones son:
gestionar el rearranque completo (en caliente) y el rearranque normal,
actualizar la imagen de proceso de las entradas y emitir la imagen de proceso
de las salidas,
llamar el programa de usuario,
detectar las alarmas y llamar los OBs de tratamiento de alarmas,
detectar y tratar los errores,
administrar las áreas de memoria, y
comunicar con unidades de programación y otras estaciones de comunicación.
Modificando los parámetros del sistema operativo (preajustes) se puede controlar el comportamiento de la CPU en áreas determinadas.
Programa de usuario.
El programa de usuario primero se ha de crear y luego se ha de cargar en la
CPU. Contiene todas las funciones requeridas para procesar la tarea específica de
automatización. Las tareas del programa de usuario son:
definir las condiciones del rearranque completo (en caliente) y del rearranque
normal de la CPU (p.e. preestablecer un valor determinado para las señales),
1
Muchos de estos manuales son accesibles, de forma local, desde los PC’s del Laboratorio de
Automatización siguiendo la cadena Inicio->SIMATIC->Documentación.
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2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
21
tratar datos del proceso (p.e. efectuar combinaciones lógicas de señales binarias, leer y evaluar valores analógicos, definir señales binarias de salida,
emitir valores analógicos),
reaccionar a alarmas, y
tratamiento de perturbaciones en el desarrollo normal del programa.
2.2.2.
Bloques del programa de usuario.
El software de programación STEP 7 permite estructurar el programa de
usuario, es decir, subdividirlo en distintas partes. Esto aporta las siguientes ventajas:
los programas de gran tamaño se pueden programar de forma clara,
se pueden estandarizar determinadas partes del programa,
se simplifica la organización del programa,
las modificaciones del programa pueden ejecutarse más fácilmente,
se simplifica el test del programa, ya que puede ejecutarse por partes
se simplifica la puesta en marcha.
Tipos de bloques.
En un programa de usuario S7 se pueden utilizar diversos tipos de bloques:
B loque
Descr ipció n breve de la func ión
Consulte t ambién
Bloques de organización (OB)
Los OBs definen la estructura del programa de
usuario.
"Bloques de organización y
estructura del programa"
Bloques de función del sistema Los SFB s y SFC s están integrados en la CPU
(SFBs) y funciones de
S7, per mitiéndole ac ceder a importantes
sistema (S FCs)
funciones del sistema.
"Bloques de función de
sistema (SFB) y funciones
de s istema (S FC)"
Bloques de función (FB)
Los FB s son bloques co n "memoria" que puede
programar el mismo usuario.
"Bloques de función (FB)"
Funciones (FC )
Las FC s c ontiene n rutinas de programa para
funciones frecuentes.
"Funciones ( FC)"
Bloques de datos de instancia
(DBs de instancia)
Al llamarse a un FB/SFB, los DBs de instancia
se a socian al bloque. Los DBs de instancia se
genera n automática mente al efectuarse la
compilación.
"Bloques de datos de
instancia"
Bloques de datos (DB)
Los DBs so n áreas de datos para almacenar los
datos de usuario. Adic ionalmente a los datos
aso ciados a un determinado bloque de función,
se p ueden definir también datos g lobales a l os
que pueden acce der todos los bloques.
"Bloques de datos globales
(DB)"
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
22
En la siguiente tabla se muestran los diferentes tipos de bloques de organización:
2.2.3.
Tipo de alarma
Bloque de organización
Prioridad (predeterminada)
Ciclo libre
Alarmas horarias
Alarmas de retardo
Alarmas cíclicas
Alarmas de proceso
Alarmas DPV1
Alarmas de multiprocesamiento
Alarmas de sincronía al ciclo
Error de redundancia
Errores asíncronos
Ciclo no prioritario
Rearranque completo (Arranque en caliente)
Rearranque normal
Arranque en frío
Errores síncronos
OB
OB
OB
OB
OB
OB
OB
1
2
de 3 a 6 respectivamente
de 7 a 15 respectivamente
de 16 a 23 respectivamente
2
25
1
10
20
30
40
55
60
a
a
a
a
a
OB 17
OB 23
OB 38
OB 47
57 OB 57
OB 61 a OB 64
25
OB
OB
OB
OB
25 y 28 respectivamente
25
1
27
70 y OB 72
80 a OB 87
90
100
OB 101
OB 102
OB 121 a OB 122
27
27
Prioridad del OB que ha ocasionado el
error
Estados operativos.
El estado operativo describe el comportamiento de la CPU en cualquier momento. El conocimiento de los diferentes estados operativos de las CPUs sirve de
ayuda para la programación del arranque, la prueba del autómata y el diagnóstico
de errores.
Las CPUs S7-300 y S7-400 pueden adoptar los siguientes estados operativos:
STOP, ARRANQUE, RUN y PARADA.
En el estado operativo STOP, la CPU comprueba la existencia de los módulos
configurados o de los que utilizan direcciones predeterminadas conduciendo además
la periferia a un estado básico predefinido. El programa de usuario no se ejecuta
en el estado operativo STOP.
En el estado operativo ARRANQUE se distingue entre Rearranque completo
(en caliente), Arranque en frío y Rearranque:
En el rearranque completo (en caliente) se vuelve a ejecutar el programa desde
el principio con un ajuste básico de los datos del sistema y de las áreas de
operandos de usuario (se inicializan los temporizadores, contadores y marcas
no remanentes).
En el arranque en frío se lee la imagen de proceso de las entradas y el programa de usuario STEP 7 se ejecuta comenzando por la primera instrucción
del OB 1 (rige también para el rearranque completo (en caliente)).
• Se borran los bloques de datos creados mediante SFCs (funciones del
sistema) en la memoria de trabajo, en tanto que los demás bloques de
datos adoptan el valor estándar de la memoria de carga.
• La imagen del proceso, así como todos los temporizadores, contadores y
marcas se ponen a cero, independientemente de que se hayan parametrizado como remanentes o no.
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2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
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En el rearranque, la ejecución del programa se inicia en el punto interrumpido
(no se reposicionan los temporizadores, contadores y marcas). El rearranque
sólo es posible en las CPUs S7-400.
En el estado operativo RUN, la CPU ejecuta el programa de usuario, actualiza
las entradas y salidas y procesa las alarmas y los avisos de error.
En el estado PARADA se detiene la ejecución del programa de usuario y se
puede comprobar dicho programa paso a paso. Este estado sólo puede activarse en
la prueba con la PG.
La CPU puede comunicarse en todos estos estados operativos a través del
puerto MPI.
6.
2.
1.
ST OP
3.
PARADA
5.
10.
4.
9.
7.
ARRANQUE
8.
RUN
Leyenda:
Cambio
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Descripción
Tras conectar la tensión de alimentación, la CPU se encuentra en
el estado STOP.
La CPU pasa al estado de ARRANQUE.
La CPU pasa nuevamente a STOP cuando:
♠
se detecta un error durante el arranque,
♠
la CPU se lleva a STOP con el selector de modo o la PG,
♠
se procesa una orden de parada en el OB de arranque o
♠
se ejecuta la función de comunicación STOP.
La CPU pasa al estado PARADA cuando se alcanza un punto de
parada en el programa de arranque.
La CPU pasa a ARRANQUE cuando un punto de parada estaba ajustado en el programa de arranque y se ejecuta la orden
ABANDONAR PARADA (función de prueba).
La CPU pasa nuevamente a STOP cuando:
♠
la CPU se lleva a STOP con el selector de modo o la PG o
♠
se ejecuta la orden de comunicación STOP.
Si el ARRANQUE es correcto la CPU pasa a RUN.
La CPU pasa nuevamente a STOP cuando:
♠
se detecta un error en el estado RUN y el OB correspondiente
no está cargado,
la CPU se lleva a STOP con el selector de modo o la PG,
♠
se procesa una orden de parada en el programa de usuario o
♠
se ejecuta la función de comunicación STOP.
La CPU pasa al estado PARADA cuando se alcanza un punto de
parada en el programa de usuario.
La CPU pasa a RUN cuando estaba ajustado un punto de parada
y se ejecuta la orden ABANDONAR PARADA.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
24
STOP
So licitud
arranque en frío
ARRANQUE
Datos de
usuario
Bo rrar
PAE/PAA,
Marcas, temporizadores y contadores remanentes y no reman.
RUN
OB10 2 a rranque en
frío
Inic ializar co n
valores de c arga
todos los DBs
Salidas
periferia
En e stado
seg uro
So licitud
rearranque
completo o
normal
Datos de
usuario
Transferir
asa lidas
a módulos
periferia
Rearr. completo/normal
Bo rrar
PAE/PAA,
Marcas, temp.
cont. remane ntes
OB10 0
S alidas
periferia
fuera de la
imagen del
proces o
y no remanentes
Se mantiene n
marcas, temp., c ont.
y DBs remanentes
Salida d e la
periferia
Habilita r
las
sa lidas
Están en
esta do seg uro
Lee r imagen del
proces o e ntradas
(PAE)
Datos de
usuario
So licitud
rearranque
normal
Se mantiene n
PAE/PAA
Marcas, temp.
contad. y DBs
remanentes y
no remanentes
OB10 1 de
rearranque normal
Ciclo restante
Salidas
periferia
Emitirimagen de
proces o sal idas
(PAA)
Reset ear imagen de
del proces o de s alidas
y las s alidas d e periferia.
(parametrizable)
Están en
esta do seg uro
ST OP
Proce sar programa
de usuario
sí
Tiempo de interrup.
¿L ímite e xcedido?
no
= Comportamiento e n el que puede influir el usuario
Figura 2.2: Cambio de STOP a RUN.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
25
Estado operativo STOP.
El programa de usuario no se ejecuta en el estado operativo STOP. Todas las
salidas se ajustan a valores sustitutivos, llevando así el proceso de forma controlada
a un estado operativo seguro. La CPU comprueba si:
existen problemas de hardware (p.e., módulos no disponibles),
debe regir el ajuste por defecto para la CPU o existen registros de parámetros,
son correctas las condiciones requeridas para el comportamiento en arranque
programado, y
existen problemas de software del sistema.
En el estado STOP se pueden recibir también datos globales, se puede efectuar
comunicación unilateral pasiva a través de SFBs para comunicaciones para enlaces
configurados y a través de SFCs para comunicaciones para enlaces no configurados.
Estado operativo de ARRANQUE.
Antes de que la CPU comience, tras la conexión, a ejecutar el programa de
usuario, se ejecuta un programa de arranque. En el programa de arranque se
pueden definir determinados preajustes para el programa cíclico a través de la
programación de OB de arranque.
En el estado operativo ARRANQUE:
se ejecuta el programa en el OB de arranque (OB 100 para rearranque completo (en caliente), OB 101 para rearranque, OB 102 para arranque en frío),
no es posible la ejecución de programa controlada por tiempo o por alarmas,
se actualizan los temporizadores,
corre el contador de horas de funcionamiento, y
las salidas digitales están bloqueadas en los módulos de señales, pero se
pueden posicionar por acceso directo.
Estado operativo RUN.
En el estado operativo RUN tiene lugar la ejecución del programa cíclica, la
controlada por tiempo y la controlada por alarmas:
se lee la imagen de proceso de las entradas,
se ejecuta el programa de usuario, y
se emite la imagen de proceso de las salidas.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
26
El intercambio activo de datos entre las CPUs a través de la comunicación
de datos globales (tabla de datos globales) y de SFBs para comunicaciones para
enlaces configurados y a través de SFCs para comunicaciones para enlaces no configurados sólo es posible en el estado RUN.
Estado operativo PARADA.
El estado operativo PARADA (HALT) representa un estado especial. Se utiliza
sólo para fines de prueba durante el arranque o RUN. En el estado PARADA:
se congelan todos los temporizadores: no se procesan los temporizadores ni los
contadores de horas de funcionamiento, se detienen los tiempos de vigilancia
y los ciclos básicos de los niveles con ejecución controlada por tiempo;
corre el reloj de tiempo real;
no se habilitan las salidas, pero pueden habilitarse para fines de prueba;
se pueden forzar entradas y salidas;
en caso de corte y retorno de la tensión en el estado PARADA, las CPUs
respaldadas por pila pasan a STOP y no provocan ningún rearranque o rearranque completo (en caliente) automático. Las CPUs no respaldadas provocan, al retornar la tensión, un rearranque (en caliente) automático no respaldado; y
se pueden recibir también datos globales, se puede efectuar comunicación
unilateral pasiva a través de SFBs para comunicaciones para enlaces configurados y a través de SFCs para comunicaciones para enlaces no configurados.
2.2.4.
Áreas de memoria de la CPU.
La memoria de las CPUs S7 se subdivide en tres áreas:
La memoria de carga permite almacenar el programa de usuario sin asignación simbólica de operandos o comentarios (éstos permanecen en la memoria de la PG). La memoria de carga puede ser RAM o EPROM.
Los bloques caracterizados como no relevantes para la ejecución se memorizan
exclusivamente en la memoria de carga.
La memoria de trabajo (RAM integrada) contiene la partes del programa S7
relevantes para la ejecución del programa. La ejecución del programa tiene
lugar exclusivamente en el área correspondiente a las memorias de trabajo y
del sistema.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
27
La memoria del sistema (RAM) contiene los elementos de memoria que cada
CPU pone a disposición del programa de usuario, tales como: la imagen
de proceso de las entradas y salidas, marcas, temporizadores y contadores.
Contiene además las pilas de bloques y de interrupción.
La memoria del sistema de la CPU ofrece además una memoria temporal
(pila de datos locales) asignada al programa para los datos locales del bloque
llamado. Estos datos sólo tienen vigencia mientras esté activo el bloque correspondiente.
CPU
Memoria de c arga dinámic a (RAM,
integrada o en Memory Card): c ontiene
aquellas partes del programa no
indispens ables para la ejec ución.
Memoria de c arg a remanente
(FEPROM, en Memory Card o
integradas en las CPUs S 7-30 0)
contiene aquellas partes del
programa no indispens ables para la
ejec ución.
Memoria de t rab aj o (RAM)
contiene aquellas partes del
programa que s on indispens ables
para la ej ec ución (p. ej . Bloques
lógic os y de datos).
Memoria del s ist ema (RAM)
contiene: Imagen de proc es o de las
entradas /salidas, marcas,
temporizadores, c ontadores
Pila de datos loc ales
Pila de bloques
Pila de interrupcioó
n
Búfer de diagnoó
s tico
Memorias de carga y de trabajo.
Si el programa de usuario se carga en la CPU desde la unidad de programación,
se cargan solamente los bloques lógicos y de datos en las memorias de carga y de
trabajo de la CPU. La asignación simbólica de operandos (tabla de símbolos) y los
comentarios de los bloques permanecen en la memoria de la PG.
Unidad de
programac ión
S7 -300
Memoria de carga
Bloques lógicos
Bloques de datos
Bloques lógicos
completos
Bloques de
datos co mpletos
Memoria de traba jo
Partes de bloques
lógicos y de datos
relevantes para la
ejec ución
Comentarios
Símbolos
Memorizados e n el
disco duro
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
28
Memoria de sistema.
La memoria de sistema de las CPUs S7 está subdividida en áreas de operandos
(v. siguiente tabla). El uso de las operaciones correspondientes permite direccionar
los datos en el programa directamente en las diferentes áreas de operandos.
Area de oper andos
Acceso a tr avés de
unidade s de l sig uiente
tamaño:
Imagen del proce so de Entrada (bit)
las entradas
Byte de en trada
Imagen de proceso de
las sal idas
Marcas
Notación S 7 Descr ipció n
E
Al comienzo de cada ciclo, la CPU lee la s
entradas de los módulos de entradas y
memoriza los valores en la imagen de
proceso de las entra das.
EB
Palabra de entrada
EW
Palabra doble de e ntrada
ED
Salida (bit)
A
Byte de s alida
AB
Palabra de salida
AW
Palabra doble de s alida
AD
Marca (bit)
M
Byte de marcas
MB
Durante el ciclo, el programa c alcula los
valores para las sa lidas y los depos ita en
la image n de proceso de las s alidas. Al
final del ciclo, la CPU es cribe los valores
de s alida c alculados en los módulos de
salidas.
Esta ár ea o frece c apacidad de memoria
para los resultados intermedios
calculados en el programa.
Palabra de marcas
MW
Palabra doble de marcas
MD
Temporizadores
Temporizador (T)
T
Esta ár ea contiene los te mporizadores
disponibles.
Contadores
Contador (Z)
Z
Esta ár ea contiene los c ontadores
disponibles.
Bloque de datos
Bloque de datos, a bierto con DB
"AUF DB":
Bit de datos
DBX
Byte de da tos
DBB
Palabra de datos
DBW
Palabra doble de datos
DBD
Los bloques de datos memorizan
informac iones para el programa. Pueden
estar definidos de tal manera que todos
los bloques de datos puedan a cce der a
ellos (DBs globales) o pueden estar
asignados a un determinado FB o SFB
(DB de instancia).
Bloque de datos, a bierto con DI
"AUF DI":
Datos locales
Area de periferia:
entradas
Area de periferia:
salidas
Bit de datos
DIX
Byte de datos
DIB
Palabra de datos
DIW
Palabra doble de datos
DID
Bit de datos loca les
L
Byte de datos locales
LB
Palabra de datos loca les
LW
Palabra doble de datos
locales
LD
Byte de en trada de periferia
PEB
Palabra de entrada de
periferia
PEW
Palabra doble de e ntrada de
periferia
PED
Byte de s alida de periferia
PAB
Esta ár ea de memoria contiene los datos
temporales de un bloque durante la
ejec ución de dicho bloque. La pila L
ofrece también memoria para la
transferencia de parámetros de bloques y
para memorizar los resultados
intermedios de seg mentos KOP.
Las área s de periferia de las entradas y
salidas permiten e l acce so directo a
módulos de entrada y salida centralizados
y desc entralizados.
Palabra de salida de periferia PAW
Palabra doble de s alida de
periferia
PAD
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
29
Imagen del proceso de las entradas y salidas (E/S).
Si en el programa de usuario se accede a las áreas de operandos: entradas (E) y
salidas (A), no se consultan los estados de señal en los módulos de señales digitales,
sino los presentes en un área de la memoria del sistema de la CPU y de la periferia
descentralizada. Esta área de memoria se designa como imagen del proceso.
Actualizar la imagen de proceso: La figura siguiente muestra los pasos de procesamiento dentro de un ciclo.
Una vez ejecutadas las tareas internas del sistema operativo (SiOp) se
lee el estado de las entradas en la imagen del proceso de las entradas
(PAE). A continuación se ejecuta el programa de usuario con todos los bloques llamados. El ciclo cierra los módulos en las salidas al escribir la imagen
del proceso de las salidas (PAA). La lectura de la imagen del proceso
de las entradas y la escritura de la imagen del proceso de las salidas en las
salidas de los módulos se gestionan de forma independiente desde el sistema
operativo.
Tras las funciones internas del sistema operativo, la imagen de proceso de
las salidas (PAA) se escribe en las salidas de los módulos y el estado de las
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
30
entradas se lee en la imagen de proceso de las entradas (PAE). A continuación
el programa de usuario ejecuta un proceso con todos los bloques llamados. La
escritura de la imagen de proceso de las salidas en las salidas de los módulos
y la lectura de la imagen de proceso de las entradas las regula el sistema
operativo de forma independiente.
Ventajas de la imagen del proceso: En comparación con el acceso directo a
los módulos de entrada/salida, el acceso a la imagen de proceso ofrece la
ventaja de que la CPU dispone de una imagen coherente de las señales del
proceso durante la ejecución cíclica del programa. Si durante la ejecución del
programa varía un estado de señal en un módulo de entrada, dicho estado de
señal se conserva en la imagen de proceso hasta que ésta sea actualizada en el
próximo ciclo. Si se consulta varias veces una señal de entrada dentro de un
programa de usuario, se garantiza que la información de entrada sea siempre
coherente. Además, el acceso a la imagen de proceso requiere mucho menos
tiempo que el acceso directo a los módulos de señales, ya que la imagen de
proceso se encuentra en la memoria interna de la CPU.
Pila de datos locales (LSTACK).
En la pila LSTACK se almacenan:
las variables temporales de los datos locales de bloques,
la información de arranque de los bloques de organización,
informaciones para la transferencia de parámetros y
resultados intermedios de la lógica en programas escritos en esquema de
contactos.
Para crear bloques de organización se pueden declarar variables temporales
(TEMP) que sólo están disponibles durante la ejecución del bloque y se pueden
sobreescribir luego. Antes de efectuarse el primer acceso es preciso inicializar los
datos locales. Además, cada bloque de organización requiere para su información
de arranque 20 bytes de datos locales.
La CPU dispone de una memoria limitada para las variables temporales (datos
locales) de los bloques en ejecución. El tamaño de dicha área de la memoria (es
decir, de la pila de datos locales) depende del tipo de CPU. La pila de datos locales
se divide en partes iguales entre las prioridades (ajuste estándar). Ello significa
que cada prioridad dispone de su propia área de datos locales. Así se garantiza que
también las prioridades altas, así como sus OBs asignados, dispongan de espacio
para sus datos locales.
La figura siguiente muestra la asignación de datos locales a las prioridades. En
este ejemplo, la pila LSTACK del OB 1 es interrumpida por el OB 10 que, a su
vez, es interrumpido por el OB 81.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
SFC
OB 8 1
Prioridad 26
FB
requiere 20 byt es
en la pila L
OB 1
Prioridad 1
Pila L
requiere 20 byt es
en la pila L
OB 1 0
Prioridad 2
31
FB
FC
requiere 20 byt es
en la pila L
Pila de interrupción (USTACK).
Si la ejecución del programa es interrumpida por un OB de mayor prioridad,
el sistema operativo memoriza los contenidos actuales de los acumuladores y los
registros de direcciones, así como el número y tamaño de los bloques de datos
abiertos en la pila de interrupción (pila U o USTACK).
Finalizada la ejecución del nuevo OB, el sistema operativo carga las informaciones desde la pila U y continúa la ejecución del bloque interrumpido en el punto
donde ocurrió dicha interrupción.
En el estado operativo STOP se puede leer con STEP 7 en la PG el contenido
de la pila U. Así se puede detectar con mayor facilidad por qué la CPU ha pasado
a STOP.
Pila de bloques (BSTACK).
Si el tratamiento de un bloque es interrumpido por la llamada de otro bloque
o por una prioridad superior (tratamiento de una alarma o de un error), la pila
BSTACK memoriza los datos siguientes:
número, tipo (OB, FB, FC, SFB, SFC) y dirección de retorno del bloque que
ha sido interrumpido.
número de los bloques de datos (tomados de los registros DB y DI) que
estaban abiertos en el momento de la interrupción.
Tras la interrupción, el programa de usuario puede continuar con los datos
memorizados.
Si la CPU se encuentra en el estado operativo STOP, es posible visualizar la
pila B con STEP 7 en la PG. La pila B lista todos los bloques cuyo tratamiento
no había sido concluido al momento en que la CPU fue llevada al estado operativo
STOP. Los bloques se visualizan en la secuencia en que se inició su tratamiento
(v. fig. siguiente).
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
32
S ecuenc ia de llamada
de los bloques
FB1
FC2
FC3
Pila de bloques (B-S tack)
Pila de datos locales (L-S tack)
Datos del FC 3:
· número de bloque
· direc ción de retorno
Datos del FC 2:
· número de bloque
· direc ción de retorno
Datos del FB 1:
· número de bloque
· direc ción de retorno
Datos loca les del FC 3
La ca ntidad de
bloques
memorizables en
la pila B ( por
prioridad) depende
del tipo de CPU.
Datos loca les del FC 2
Datos loca les del FB 1
Re gistros DB y DI:
· número del DB abierto
· número del DB de instancia ab ierto
Se dispone de dos registros de bloques de datos que contienen los números de
los bloques de datos abiertos, a saber:
el registro DB contiene el número del bloque de datos globales abierto, y
el registro DI contiene el número del bloque de datos de instancia abierto.
Buffer de diagnóstico.
En el búfer de diagnóstico de la CPU se visualizan los eventos de diagnóstico en
la secuencia de su aparición. La primera entrada contiene el evento más reciente.
El número de entradas del búfer de diagnóstico depende del módulo en cuestión y
de su estado operativo actual.
Los eventos de diagnóstico pueden ser:
errores en un módulo,
errores en el cableado del proceso,
errores de sistema en la CPU,
cambios de estado operativo de la CPU,
error en el programa de usuario, y
eventos de diagnóstico de usuario (a través de la función del sistema SFC
52).
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
2.2.5.
Entorno SIMATIC STEP 7 V5.3.
Paquete de programas SIMATIC STEP 7 V5.3.
KOP/AWL/FUP
HWConfig
NetPro
S7-GRAPH
Interfaz
PG/PC
Manager
Tabla de Variables
Tabla de símbolos
PLC
Simulador PLC
Programación offline.
Programación online.
Trasferir al sistema destino.
Cambio de offline a online y viceversa.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
33
34
Administrador de proyecto.
Herramienta de configuración de la interfaz PG/PC.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
Herramienta software para la configuración del hardware del autómata.
Herramienta software para la configuración de redes de comunicaciones
y buses de campo.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
35
36
Herramienta para la creación de tabla de símbolos.
Herramienta para visualización de variables.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
2.
Introducción al autómata programable de la serie SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
Herramienta de programación KOP/AWL/FUP.
Herramienta de programación S7-GRAPH.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
37
38
2.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
El alumno deberá entregar a la entrada en el laboratorio un estudio realizado
en papel y a mano donde se responda a las siguientes cuestiones:
1. Defición de PAE y PAA.
2. ¿Cómo ejecuta la CPU un ciclo de SCAN?
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 3
Manejo de operaciones binarias
con el autómata programable
SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
3.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno adquiera conocimientos de programación de operaciones con bits en los lenguajes KOP y AWL mediante el software SIMATIC
STEP 7.
3.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en los manuales de referencia esquema de contactos (KOP) y de lista de
instrucciones (AWL) para los autómatas programables de la serie S7-300 y S7-400
de SIEMENSr .
3.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
El alumno deberá realizar el estudio de los siguientes apartados de los manuales
de referencia1 KOP y AWL:
1
Estos manuales de programación están disponibles en la página web de la asignatura:
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
39
40
Apartado KOP
1.2
1.3
1.6
1.8
1.9
1.10
1.11
Operando
—| |—
—|/|—
—( )
—(R)
—(S)
RS
SR
Descripción
Contacto normalmente abierto
Contacto normalmente cerrado
Bobina de relé, salida
Desactivar salida
Activar salida
Activar biestable de desactivación
Desactivar biestable de activación
Apartado AWL
1.2
1.3
1.4
1.5
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.15
1.16
1.17
1.18
Operando
U
UN
O
ON)
O
Y(
UN(
O(
ON(
)
=
R
S
Descripción
Y
Y-No
O.
O-No
Y antes de O
Y con abrir paréntesis
Y-No con abrir paréntesis
O con abrir paréntesis
O-No con abrir paréntesis
Cerrar paréntesis
Asignar
Desactivar
Activar
El alumno deberá entregar al profesor de prácticas antes de entrar en el laboratorio la solución del problema planteado en el apartado 3.4. Esta solución deberá
ser implementada en lenguaje de contactos y realizada a mano.
3.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: control
de una cinta transportadora.
La figura 3.1 muestra una cinta transportadora que se pone en marcha eléctricamente. Al principio de la cinta (es decir, en el extremo izquierdo) se encuentran dos
pulsadores: S1 para MARCHA y S2 para PARO. Al final de la cinta (es decir, en el
extremo derecho) se encuentran otros dos pulsadores: S3 para MARCHA y S4 para
PARO. La cinta puede ponerse en marcha o pararse desde cualquiera de ambos
pulsadores. La MARCHA accionará un motor mediante la señal MOTOR_ON.
La cinta está equipada con dos barreras ópticas (BO1 y BO2) concebidas para
detectar la presencia de una pieza. Cuando una pieza se encuentre entre ambas
barreras debe ser accionado un brazo que recoja la pieza en sentido ascendente.
Este dispositivo será accionado mediante la señal BRAZO_ON.
Programación absoluta y simbólica.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
3. Manejo de operaciones binarias con el autómata programable SIMATIC S7-300 de
SIEMENSr
41
BRAZO_ON
BO2
BO1
MOTOR_ON
S1
S2
O Marcha
O Paro
S3
S4
O Marcha
O Paro
Figura 3.1: Cinta transportadora.
Componente del sistema
Pulsador de marcha
Pulsador de paro
Pulsador de marcha
Pulsador de paro
Motor
Barrera óptica
Barrera óptica
Brazo
Dirección absoluta
E 124.1
E 124.2
E 124.3
E 124.4
A 125.0
E 125.1
E 125.2
A 125.1
Símbolo
S1
S2
S3
S4
MOTOR_ON
BO1
BO2
BRAZO_ON
Los alumnos deberán realizar la programación del autómata para resolver el problema
propuesto.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
42
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 4
Manejo de operaciones de
temporización y contaje con el
autómata programable SIMATIC
S7-300 de SIEMENSr
4.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno adquiera conocimientos de programación de operaciones de
temporización y de contaje en los lenguajes KOP y AWL mediante el software SIMATIC
STEP 7.
4.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en
los manuales de referencia esquema de contactos (KOP) y de lista de instrucciones (AWL)
para los autómatas programables de la serie S7-300 y S7-400 de SIEMENSr .
4.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
El alumno deberá realizar el estudio de los siguientes apartados de los manuales de
referencia1 KOP y AWL:
Apartado KOP
4
13
Descripción
Operaciones de contaje
Operaciones de temporización
1
Estos manuales de programación están disponibles en la página web de la asignatura:
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
43
44
Apartado AWL
4
9
12
Descripción
Operaciones de contaje
Operaciones de carga y transferencia
Operaciones de temporización
El alumno deberá entregar al profesor de prácticas antes de entrar en el laboratorio la
solución del problema planteado en el apartado 4.4. Esta solución deberá ser implementada
en lenguaje de contactos y realizada a mano.
4.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: control
de una cinta transportadora.
La figura 4.1 muestra una cinta transportadora que se pone en marcha eléctricamente.
Al principio de la cinta (es decir, en el extremo izquierdo) se encuentran dos pulsadores:
S1 para MARCHA y S2 para PARO. Al final de la cinta (es decir, en el extremo derecho) se encuentran otros dos pulsadores: S3 para MARCHA y S4 para PARO. La cinta
puede ponerse en marcha o pararse desde cualquiera de ambos pulsadores. La MARCHA
accionará un motor mediante la señal MOTOR_ON.
La cinta está equipada con dos barreras ópticas (BO1 y BO2) concebidas para detectar
la presencia de una pieza. Cuando una pieza se encuentre entre ambas barreras debe
ser accionado un brazo que recoja la pieza en sentido ascendente. Este dispositivo será
accionado mediante la señal BRAZO_ON.
Programación absoluta y simbólica.
Componente del sistema
Dirección absoluta
Pulsador de marcha
E 124.1
Pulsador de paro
E 124.2
Pulsador de marcha
E 124.3
Pulsador de paro
E 124.4
Motor
A 125.0
Barrera óptica
E 125.1
Barrera óptica
E 125.2
Brazo
A 125.1
Símbolo
S1
S2
S3
S4
MOTOR_ON
BO1
BO2
BRAZO_ON
Los alumnos, correspondientes a un puesto de laboratorio, deberán realizar las siguientes tareas:
1. Utilizando el software SIMATIC STEP 7 y basándose en el proyecto creado en
la práctica 3 modifique la programación realizada para introducir los siguientes
elementos en el sistema de automatización:
Introduzca un contador software (Z0) que realice la operación de contaje del
número de piezas generadas. Este contador debe ser inicializado a 0 cuando
se produce la MARCHA y debe ofrecer su valor en codificación BCD a un
display de 7 segmentos mediante la salida AW 0.
Introduzca un retraso de 1,5 segundos al accionamiento de la salida BRAZO_ON. Esta señal debe estar activa únicamente durante 3 segundos. Para
ello utilice tantos temporizadores como sean necesarios (T0, T1. . . ).
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
4. Manejo de operaciones de temporización y contaje con el autómata programable SIMATIC
S7-300 de SIEMENSr
45
BRAZO_ON
BO1
BO2
MOTOR_ON
S1
S2
O Marcha
O Paro
S3
S4
O Marcha
O Paro
Figura 4.1: Cinta transportadora.
2. Rellene la tabla de símbolos (incluyendo comentarios con una breve descripción de
cada variable).
3. Elimine del PC el proyecto generado.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
46
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 5
Iniciación a WinCC. Creación de
tags y pantallas
5.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno aprenda a utilizar la herramienta de generación de sistemas
SCADAs de SIEMENSr , WinCC.
5.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en
los manuales de referencia ‘WinCC Getting Started’, disponible en la web de la asignatura1 .
5.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
El alumno deberá entregar a la entrada en el laboratorio un estudio realizado en papel
y a mano donde se responda a las siguientes cuestiones:
1. Concepto de escalabilidad según se define en el documento ‘brochure_simaticwincc_es’ que se encuentra en la web de la asignatura.
2. Selección de la arquitectura más apropiada al sistema de automatización descrito
en la sección 5.4.
5.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: generación
de un SCADA.
El alumno durante la sesión de laboratorio implementará la solución diseñada para el
control de la cinta transportadora, utilizando para ello la herramienta de programación
STEP 7.
1
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
47
48
Al comienzo de la sesión, se hará una presentación, por parte del profesor de prácticas, consistente en una introducción guiada sobre las principales características de la
herramienta WinCC. Esta introducción estará basada en la documentación propuesta en
el fundamento teórico (sección 5.2).
La pantalla que debe generar el alumno debe tener la forma ilustrada en la figura 5.1.
MOTOR
Marcha
Paro
Indicador
de cinta
inactiva
BO1
BO2
Barreras
ópticas
Pieza
Cinta transportadora
Figura 5.1: Pantalla identificativa del HMI (Human Machine Interface) utilizada
para representar el proceso de la cinta transportadora.
Esta pantalla debe contener las siguientes dinámicas:
Cambio de la propiedad de color de relleno del círculo que identifica al estado de la
salida del autómata MOTOR_ON (figura 5.2.a).
Desplazamiento de la pieza dependiendo de la activación de la barrera óptica # 1
(figura 5.2.b).
Activación de señales de entrada de marcha y de paro mediante botones.
MOTOR
MOTOR
Marcha
Paro
Paro
Indicador
de cinta
activa
Marcha
BO1
BO2
BO1
(a)
BO2
(b)
Figura 5.2: (a) Indicación de activación de la cinta transportadora, (b) indicación
de pieza sobre la BO1.
A la finalización de la sesión de laboratorio se debe borrar el proyecto creado en el
PC del laboratorio. Es aconsejable que el alumno lo guarde previamente en algún soporte
físico portable (memoria usb) con el objetivo de poder reutilizarlo.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 6
Bloques de organización de
alarmas de proceso y de arranque
en el autómata programable
SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
6.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno adquiera conocimientos de programación de alarmas de
procesos y de bloques de organización de arranque, en los lenguajes KOP y AWL mediante
el software SIMATIC STEP 7.
6.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en
el manual de referencia ‘Programar con STEP 7’ así como en el manual ‘Datos técnicos
de la CPU 314C-2DP’, disponibles en la web de la asignatura1 .
6.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
El alumno encontrará información detallada de las alarmas de procesos y de la programación de los bloques de arranque en los siguientes apartados:
Bloques de alarmas de proceso
Bloques de arranque
1
Manual
Programar con STEP 7
Datos técnicos de la CPU
314C-2DP
Programar con STEP 7
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
49
Apartado
4.2.5.5
6.6.4
4.2.5.6
50
El alumno deberá entregar a la entrada en el laboratorio un estudio realizado en papel
y a mano donde se responda a las siguientes cuestiones:
1. ¿Cuáles son los bloques que gestionan las alarmas de proceso en el paquete STEP7?
En el caso concreto de la CPU 314C-2DP, ¿cuáles son los bloques disponibles?
2. ¿Cuáles son los bloques que gestionan los distintos modos de arranque en el paquete STEP7? En el caso concreto de la CPU 314C-2DP, ¿cuáles son los bloques
disponibles?
6.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: control
de una cinta transportadora.
La figura 6.1 muestra una cinta transportadora con características similares a las
estudiadas en las prácticas anteriores. En esta práctica se pretende introducir los siguientes
controles:
CIZALLA_ON
BO1
MOTOR_ON
S1
S2
O Marcha
O Paro
S3
S4
O Marcha
O Paro
Figura 6.1: Cinta transportadora.
1. Introducción de una interrupción hardware (alarma de proceso) para el seccionado
de piezas. Cuando una pieza pasa por un punto determinado en su transcurrir por
la cinta transportadora. Esta situación se determina mediante una barrera óptica.
Cuando éste sensor se active, se debe enclavar una cizalla para el seccionado de la
pieza.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
6. Bloques de organización de alarmas de proceso y de arranque en el autómata programable
SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
51
La configuración del autómata para que interprete interrupciones hardware se realizará mediante la herramienta de configuración de hardware del paquete STEP7,
tal y como se muestra en la figura 6.2. La alarma de proceso la elegiremos en la
entrada de la periferia integrada E 126.7 (esta señal se genera cuando la barrera
óptica pasa de ‘1’ a ‘0’ lógico).
El desenclavamiento de la cizalla se realizará cuando la barrera óptica pase de ‘0’ a
‘1’ lógico.
2. Arranque en caliente y en frío. El proceso de automatización debe contemplar ambos
arranques de tal forma que se asegure el estado de reposo tras ambos procesos, con
el fin de no introducir ningún elemento de inseguridad para el operario.
A la finalización de la sesión de laboratorio se debe borrar el proyecto creado en el
PC del laboratorio. Es aconsejable que el alumno lo guarde previamente en algún soporte
físico portable (memoria usb) con el objetivo de poder reutilizarlo.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
52
Figura 6.2: Configuración de alarmas de proceso.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 7
Estructuración de un proyecto
STEP 7. I. Interpretación del
modelo de programación IEC
61131-3 mediante la herramienta
S7-GRAPH de SIEMENSr
7.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno aprenda a utilizar las herramientas de las que dispone el
entorno de programación STEP 7, basadas en el estándar de programación IEC 61131-3.
7.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en
los manuales de referencia ‘S7-GRAPH para S7-300/400. Primeros pasos con S7-GRAPH’
y ‘S7-GRAPH para S7-300/400. Programación de controles secuenciales’, disponible en la
web de la asignatura1 .
7.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio: diseño de
una solución a un problema de automatización.
El alumno deberá entregar al profesor de prácticas antes de entrar en el laboratorio la
solución del problema planteado en la sección 7.3.1. Esta solución deberá ser implementada
en lenguaje SFC y realizada a mano.
1
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
53
54
7.3.1.
Automatización de un invernadero.
En la figura 7.1 se muestra un invernadero con dos zonas de riego (Z1 y Z2). Cada
una de las zonas forma un triángulo. En los vértices de los triángulos se han instalado detectores de humedad en suelo (tensiómetros). En consecuencia existen dos
detectores que son compartidos por ambas zonas.
Para activar el riego en un área se requiere que lo decida un sistema de votación
por mayoría de tres detectores.
4
1
Z2
Z1
3
2
Figura 7.1: Disposición de detectores de humedad en el invernadero.
El alumno debe desarrollar un programa para decidir el riego de 3 tensíometros.
Debe considerarse la posibilidad de que un detector se averíe. Este diagnóstico se
hará en base al siguiente síntoma: un detector no cambia su voto en 3 votaciones
consecutivas.
Las votaciones deben ser iniciadas cuando uno o más detectores cambien de valor.
Debe contemplarse la posibilidad de que el detector pueda ser sustituido y reparado.
Esta reparación se notificará mediante una entrad que acuse la avería.
7.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: implementación de la solución diseñada.
El alumno durante la sesión de laboratorio implementará la solución diseñada por él
con las herramientas de programación del paquete STEP 7. Esta implementación debe
considerar los recursos de los que dispone cada alumno: un PLC S7-300 con CPU 314C2DP2 .
A la finalización de la sesión de laboratorio se debe eliminar el proyecto creado en el
PC del puesto del laboratorio.
2
Debe utilizarse únicamente la periferia integrada
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 8
Entradas y salidas analógicas en
el autómata programable
SIMATIC S7-300 de SIEMENSr
8.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno adquiera conocimientos de captura y generación de entradas
y salidas analógicas respectivamente, mediante el autómata S7-300 de SIEMENSr .
8.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse en
el manual de referencia ‘Datos técnicos de la CPU 314C-2DP’, disponible en la web de la
asignatura1 .
8.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
El alumno encontrará información detallada de las entradas y salidas analógicas en
los siguientes apartados:
Asignación
de
las
AI/AO
Parámetros
de
las
AI/AO estándar
Representación de los
valores analógicos
Manual
Datos técnicos de la CPU
314C-2DP
Datos técnicos de la CPU
314C-2DP
Datos de los módulos
Apartado
6.6.1
Página(s)
6-32 y ss
6.6.1
6-41 y ss
4.3
4-8 y ss
El alumno deberá entregar a la entrada en el laboratorio un estudio realizado en papel
y a mano donde se responda a las siguientes cuestiones:
1
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
55
56
1. Descripción del bloque de función FC 105 “SCALE”, proporcionado en la biblioteca
estándar del paquete STEP 7.
2. Descripción del bloque de función FC 106 “UNSCALE”, proporcionado en la biblioteca estándar del paquete STEP 7.
8.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: control
de una cinta transportadora.
La figura 8.1 muestra la cinta transportadora estudiada en las prácticas anteriores.
En esta práctica se pretende introducir los siguientes controles:
BRAZO_ON
ELECTRO_IMAN
BO1
BO2
0
MOTOR_ON
S1
S2
Marcha
Paro
8
MEDIDOR_PESO
S3
S4
Marcha
Paro
Figura 8.1: Cinta transportadora.
1. Se ha introducido un medidor de peso con el objetivo de determinar el peso de
cada pieza. Esta información se capturará de la siguiente forma: Una vez que la
pieza se encuentra entre las dos barreras ópticas, el medidor devuelve una tensión
relacionada con la medida expresada en kilogramos. Una vez obtenida esta señal, se
introduce su valor en el canal 0 de las entradas analógicas de la periferia integrada
del autómata. Se debe tener en cuenta que la tensión de la señal debe ser convertida
a la unidad de ingeniería kilogramos2 .
2
Según la documentación mencionada, los márgenes de medida pueden ser configurados como
+/- 10 V o 0-10 V (véase tabla 4-10 del manual Datos de los módulos). Supóngase la corresponJ. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
8.
r
Entradas y salidas analógicas en el autómata programable SIMATIC S7-300 de SIEMENS57
Para capturar esta entrada se debe realizar el conexionado adecuado al conector
X11 (supondremos que este conexionado se ha realizado y simularemos nuestro medidor de peso mediante el potenciómetro del kit didáctico del laboratorio). Una vez
conectada la entrada analógica al autómata, se debe configurar éste para su correcta
captura. Esta configuración del autómata se realizará mediante la herramienta de
configuración del hardware, tal y como se muestra en la figura 8.2.
2. La información obtenida mediante el medidor de peso nos servirá para indicarle
al brazo la forma adecuada de proceder para la captura de la pieza. Se supondrá
que el tipo de piezas que se está tratando es de carácter ferromagnético. El brazo
dispondrá de una cabeza con un electro-imán, de tal forma que, dependiendo del
peso de la pieza, se deberá aplicar más o menos intensidad al electro-imán. Para
indicarle al brazo el peso de la pieza se utilizará una ‘señal de consigna’ expresada
en tensión y generada mediante el canal 0 de las salidas analógicas de la periferia
integrada del autómata. Se interpretará la siguiente correspondencia de peso de
piezas y señal de consigna:
Margen de peso de la pieza (Kg)
[0-4]
[4-8]
Señal de consigna (V)
5
10
Nota: Utilizar las funciones FC 105 “SCALE” (graduar valores) y FC 106 “UNSCALE” (degraduar valores) ofrecidos por el fabricante para realizar la traducción
de unidades de ingeniería a unidades eléctricas, y viceversa. Estas funciones aparecen en la biblioteca estándar de STEP 7, en el subdirectorio “TI-S7-Converting
Blocks” (descrito en la ayuda online STEP 7 para los FC).
dencia 0 kg → 0 V y 8 kg → 10 V.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
58
Figura 8.2: Configuración de entradas analógicas.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 9
Uso de buses y relaciones
maestro-esclavo con el autómata
programable SIMATIC S7-300 de
SIEMENSr
9.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno realice una configuración de PLC basada en un autómata
S7-300 de SIEMENSr con CPU 314C-2DP y un esclavo DP.
9.2.
Fundamento teórico.
La documentación necesaria para la realización de esta práctica puede encontrarse
en el manual de referencia ‘Configurar el hardware y la comunicación con STEP 7 V5.3’
(apartados 2: ‘Configurar módulos centrales’ y 3: ‘Configurar la periferia descentralizada
DP ’) y disponible en la web de la asignatura1 .
9.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio.
Se le presuponen al alumno conocimientos de la norma IEC 61131, recibidos en las
clases de aula previas a la sesión del laboratorio.
El alumno deberá entregar a la entrada en el laboratorio un estudio realizado en papel
y a mano donde se responda a las siguientes cuestiones:
1. Concepto de arquitectura descentralizada.
2. Estudios de los módulos ET200S y ET200L:
Características
Comunicaciones
1
http://www.dte.us.es/tec_ind/electron/ai/copister.html.
59
60
Para responder a estas cuestiones se recomienda la consulta del documento ‘brochure_simaticet200_es’, disponible en la página web de la asignatura.
9.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: control
de una cinta transportadora.
Durante la sesión de laboratorio realice paso a paso las siguientes tareas:
1. Cree una nueva carpeta en el Escritorio de Windows y nómbrela PracticasAI.
2. Abra el Administrador Simatic y cierre todos los proyectos que puedan abrirse al
abrir el administrador.
3. Cree un nuevo proyecto ubicándolo en la carpeta ProyectosAI y nómbrelo de la
siguiente forma: P9_XXX, donde XXX deben ser las iniciales del alumno del puesto
(figura 9.1).
4. El proyecto creado contendrá un único elemento, consistente en una red MPI.
Crearemos a continuación un equipo nuevo. Para ello en la barra de menú elegiremos Insertar→Equipo→SIMATIC 300, al que nombraremos como SIMATIC(1)
(figura 9.2).
5. A continuación configuraremos el hardware del equipo creado. Dentro del equipo
SIMATIC(1) picaremos dos veces sobre el icono de Hardware. Con ello se abrirá la
herramienta HW Config. La ventana de la derecha de la herramienta abierta nos
muestra un catálogo de entidades de las que disponemos para configurar nuestro
equipo. En la ventana de la izquierda disponemos de una zona editable donde realizar la configuración. La forma de proceder consistirá en utilizar la técnica de
seleccionar el elemento deseado sobre el catálogo y arrastrarlo a la zona de trabajo.
El primer elemento a introducir será un bastidor 300, que puede encontrarse en la
sección SIMATIC 300→BASTIDOR 300→Perfil soporte (figura 9.3).
6. Una vez insertado el bastidor, elegimos la CPU adecuada para ubicarla en la ranura (slot) oportuno2 . Las CPUs disponibles en el laboratorio de Automatización
corresponden con el modelo 314C-2DP y con una versión firmware que depende del
equipo en cuestión.
Los puestos 1-8 (ambos inclusive) poseen un firmware V2.0. Esta CPU en
concreto tiene como número de referencia 6ES7 314-6CF01-0AB0.
Los puestos 9-12 (ambos inclusive) poseen un firmware V1.0. Esta CPU en
concreto tiene como número de referencia 6ES7 314-6CF00-0AB0.
Los números de referencia de cada CPU pueden consultarse directamente sobre el
autómata, puesto que se encuentran impresos en la tapa de acceso a las interfaces
de comunicación MPI y PROFIBUS3 .
2
La ranura 1 está reservada para la fuente de alimentación y la ranura 2 para la CPU.
La fuente de alimentación que alimenta al la CPU también posee un número de referencia
que se encuentra impreso en este módulo. No debemos confundirlo con el de la CPU. Este módulo
se encuentra alojado en la ranura 1, mientras que la CPU se encuentra alojado en la ranura 2
3
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300
de SIEMENSr
61
7. Al alojar la CPU elegida sobre la ranura 2, la aplicación nos preguntará por la
conexión de su interfaz PROFIBUS. Si no hay ninguna red PROFIBUS declarada
en el proyecto (éste es el caso) deberemos crear una nueva. La configuración de esta
red es la siguiente:
Nombre de la red: PROFIBUS(1) (figura 9.4).
ID de la subred S7: 0040 0001 (figura 9.4).
Velocidad de transferencia: 187,5 Kbit/s (figura 9.5).
Perfil: DP (figura 9.5).
Dirección: la indicada en la MMC4 (figura 9.6).
El modo de operación se presupone el dado por defecto en la configuración:
Maestro.
8. Tras realizar la configuración de la conexión PROFIBUS del PLC, procedemos
configurando la interfaz de comunicaciones MPI. Para ello picamos dos veces sobre la
ranura 2 CPU 314C-2DP, tal y como muestran las figuras 9.7 y 9.8. La configuración
de esta red es la siguiente:
Dirección MPI: la indicada en la MMC5 (figura 9.9).
Nombre de la red: MPI(1) (figura 9.10).
ID de la subred S7: 0030 0001 (figura 9.10).
Velocidad de transferencia: 187,5 Kbit/s (figura 9.11).
9. El siguiente paso consiste en configurar la periferia descentralizada. Como ejemplo
de este tipo de configuración, procederemos configurando un esclavo DP. Disponemos
de dos esclavos DP en el laboratorio. La asignación de esclavos será la siguiente:
Los puestos 1-6 (inclusives) realizarán la configuración del esclavo ET 200S.
Los puestos 7-12 (inclusives) realizarán la configuración del esclavo ET 200L.
La configuración para cada esclavo se realizará como se detalla a continuación:
ET 200S: (figura 9.12) Sólo puestos 1-6.
Sobre el catálogo elegiremos el esclavo ET 200S, accesible a través de la ruta PROFIBUS-DP→ET 200S. La unidad de la que disponemos es concretamente la IM 151-1 Standard con número de referencia 6ES7 151-1AA030AB0. Actuaremos picando sobre ella y arrastrando hacia el icono con
forma de bus PROFIBUS(1) correspondiente al sistema maestro DP(1).
Al hacer esto la aplicación lanzará una ventana de diálogo donde se nos
solicita una dirección de PROFIBUS DP para el esclavo. Le asignaremos
la 70.
4
Micro Memory Card, tarjeta de memoria. Debemos ser muy cuidadosos para no duplicar direcciones en la red PROFIBUS, puesto que podrían producirse errores en
toda la red.
5
Nuevamente debemos ser muy cuidadosos de no duplicar direcciones en la red MPI, puesto
que podrían producirse errores en toda la red. Las direcciones MPI y PROFIBUS deben ser
únicas, esto es, no debe existir direcciones MPI y PROFIBUS coincidentes
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
62
A continuación, deberemos configurar todos los módulos del esclavo. En
la primera ranura ubicaremos un módulo de potencia, PM-E DC24V, con
referencia 6ES7 138-4CA00-0AA0. El procedimiento de alojamiento del
módulo se basará en la técnica ya comentada de arrastre.
El siguiente módulo consiste en 4 entradas digitales, 4DI DC24 ST, con
referencia 6ES7 131-4BD00-0AA0.
El siguiente módulo consiste en 4 salidas digitales, 4DO DC24/0,5 ST,
con referencia 6ES7 132-4BD00-0AA0.
El siguiente módulo consiste en 2 entradas analógicas, 2AI U ST, con
referencia 6ES7 134-4FB00-0AB0.
El siguiente módulo consiste en 2 salidas analógicas, 2AO U ST, con
referencia 6ES7 135-4FB00-0AB0.
ET 200L: (figura 9.13) Sólo puestos 7-12.
Sobre el catálogo elegiremos el esclavo ET 200L, accesible a través de
la ruta PROFIBUS-DP→ET 200L. La unidad de la que disponemos
es concretamente la L-16DI/16DO DP con número de referencia 6ES7
133-1BL0x-0XB0. Actuaremos picando sobre ella y arrastrando hacia el
icono con forma de bus PROFIBUS(1) correspondiente al sistema maestro DP(1). Al hacer esto la aplicación lanzará una ventana de diálogo
donde se nos solicita una dirección de PROFIBUS DP para el esclavo. Le
asignaremos la 77.
10. Guardar y compilar la configuración.
11. Avisar al profesor de prácticas para validar la configuración antes de transferirla al
autómata.
12. Realice la programación del bloque OB1 para actuar sobre salidas y entradas digitales del esclavo asignado, de acuerdo a las indicaciones del profesor de prácticas.
13. Elimine el esclavo, de la configuración. Vuelva a compilar el equipo y avise al profesor
de prácticas para transferir la nueva configuración al autómata.
14. Cierre el Administrador Simatic y elimine la carpeta PracticasAI.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300
de SIEMENSr
63
Figura 9.1: Nuevo proyecto.
Figura 9.2: Administrador.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
64
Figura 9.3: HW Config.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300
de SIEMENSr
65
Figura 9.4: Configuración PROFIBUS.
Figura 9.5: Configuración PROFIBUS.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
66
Figura 9.6: Configuración PROFIBUS.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300
de SIEMENSr
67
Figura 9.7: HW Config.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
68
Figura 9.8: Configuración MPI.
Figura 9.9: Configuración MPI.
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9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300
de SIEMENSr
69
Figura 9.10: Configuración MPI.
Figura 9.11: Configuración MPI.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
70
Figura 9.12: Esclavo DP ET 200S.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
9. Uso de buses y relaciones maestro-esclavo con el autómata programable SIMATIC S7-300
de SIEMENSr
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Figura 9.13: Esclavo DP ET 200L.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
72
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
Práctica 10
Control de una estación de
clasificación de cilindros
10.1.
Objetivos.
Se pretende que el alumno controle un proceso real consistente en la clasificación de
piezas según un criterio de colores. El proceso se encuentra ubicado en el Laboratorio de
Automatización.
10.2.
Fundamento teórico.
La estación de la figura 10.1 recibe piezas de diferentes tipos procedentes de tres líneas
de fabricación. Las piezas recibidas pueden ser: metálicas, o no metálicas y negras, o no
metálicas y no negras. La función de la estación es identificar el tipo de pieza y clasificarla
almacenando todas las del mismo tipo en una rampa concreta de donde serán retiradas
por otro proceso.
10.2.1.
Instrumentación instalada
Detector fotoeléctrico na: Indica pieza presente esperando ser clasificada.
Detector inductivo na: Indica pieza metálica. "Detector fotoeléctrico na: Indica pieza
no negra.
Detectores de fin de carrera na: Indican las posiciones extremas del recorrido de
cada desviador.
Detector fotoeléctrico na: Situado al principio de las rampas de almacenaje. Se
activa cada vez que entra una pieza en alguna rampa.
10.2.2.
Actuadores
Motor eléctrico para accionar la cinta transportadora.
Desviador neumático. Funciona como un cilindro de simple efecto controlado por
una electro válvula 3/2. En su estado normal el desviador se encuentra recogido.
73
74
Detector
Fotoeléctrico Detector
Cinta
Inductivo
Detector
Fotoeléctrico
Retenedor
De
svi
Detector
Fotoeléctrico
Rampas
ad
or
Figura 10.1: Estación de clasificación de cilindros.
Retenedor neumático. Funciona como un cilindro de simple efecto controlado por
una electroválvula 3/2. En su estado normal, el retenedor se encuentra extendido.
Para el control de la estación de clasificación se cuenta con un autómata de la serie
S7-300 de SIEMENS con CPU 313C-2DP y con un esclavo del tipo ET-200M dotado con
un módulo de 16 entradas digitales y 16 salidas digitales. La configuración hardware es la
que se muestra en la figura 10.2:
Figura 10.2: Configuración de la arquitectura del sistema de control.
Los recursos de sistema utilizados para el control del proceso se muestran en la siguiente tabla de símbolos (tablas 10.1, 10.2 y 10.3).
Los POUs de control definidos para los distintos actuadores son los siguientes:
1. POU de control del motor eléctrico para la cinta transportadora (figura 10.3, tabla
10.4).
2. POU de control del cilindro neumático de simple efecto para retenedor y desviadores
(figura 10.4, tabla 10.5).
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
10.
75
Control de una estación de clasificación de cilindros
Tabla 10.1: Tabla de símbolos. POUs.
Símbolo
CtrolDesviador
Dirección
FC 1
Tipo de datos
FC 1
CtrolCinta
FC 2
FC 2
CtrolEstacionClasif
FB 1
FB 1
Comentario
Control del desviador
neumático
Control del MotorCintaTransportadora
Ctrol de la estación de
clasificación de piezas
(FESTO)
Tabla 10.2: Tabla de símbolos. Entradas.
Símbolo
PiezaEntrante-Clasi
Dirección
E 100.0
Tipo de datos
BOOL
PiezaMetal-Clasi
PiezaNoNegra-Clasi
RampaLlena-Clasi
E 100.1
E 100.2
E 100.3
BOOL
BOOL
BOOL
Desviador1OFF-Clasi
E 100.4
BOOL
Desviador1ON-Clasi
E 100.5
BOOL
Desviador2OFF-Clasi
E 100.6
BOOL
Desviador2ON-Clasi
E 100.7
BOOL
PulsSTART-Clasi
E 101.0
BOOL
PulsSTOP-Clasi
E 101.1
BOOL
E
E
E
E
E
E
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
SelAutoMan-Clasi
PulsRESET-Clasi
EstAnteriorI4-Clasi
PAROEMERGENCIA-Clasi
EstSiguienteI6-Clasi
BARRERASEGURIDAD-Clasi
101.2
101.3
101.4
101.5
101.6
101.7
Comentario
Sensor de pieza esperando
para ser clasificada.
Sensor de pieza metálica.
Sensor de pieza no negra.
Sensor de rampa clasificadora llena.
Final de carrera Brazo del
Desviador 1 retraido.
Final de carrera Brazo del
Desviador 1 extendido.
Final de carrera Brazo del
Desviador 1 retraido.
Final de carrera Brazo del
Desviador 2 extendido.
Pulsador de puesta en
marcha de la estación
(na).
Pulsador de paro de la
estación (nc).
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
76
Tabla 10.3: Tabla de símbolos. Salidas.
Símbolo
MarchaCinta-Clasi
Dirección
A 100.0
Tipo de datos
BOOL
Desviar1-Clasi
A 100.1
BOOL
Desviar2-Clasi
A 100.2
BOOL
Desbloquear-Clasi
A 100.3
BOOL
EstacionOcupada-Clasi
PilotoSTART-Clasi
PilotoRESET-Clasi
PilotoQ1-Clasi
A
A
A
A
100.7
101.0
101.1
101.2
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
PilotoQ2-Clasi
EstAnteriorQ4-Clasi
EstAnteriorQ5-Clasi
EstAnteriorQ6-Clasi
EstAnteriorQ7-Clasi
A
A
A
A
A
101.3
101.4
101.5
101.6
101.7
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
Comentario
Control del MotorCintaTransportadora.
Ev del desviador 1. 1 →
extender, 0 → retraer.
Ev del desviador 2. 1 →
extender, 0 → retraer.
Ev del retenedor. 0 → extender, 1 → retraer.
Señal que pide una nueva pieza en la cinta para
clasificar (Provisional).
"CtrolCinta"
EN
ENO
SB_marcha
KM1
SB_Paro
Averia
FR
Figura 10.3: POU de control del motor eléctrico.
En la página de la asignatura se encuentra disponible el proyecto base conteniendo los
POUs y la configuración hardware definidos.
10.3.
Estudio previo a la sesión de laboratorio: Realización del bloque de control de una estación de
clasificación de piezas.
El alumno deberá entregar a la entrada en el laboratorio un estudio realizado en
papel y a mano donde se describan los siguientes elementos del control de la estación
clasificadora:
1. CFC del proceso usando los bloques definidos.
2. POU para controlar el proceso con la interfaz de la figura 10.5, tabla 10.5.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
10.
Control de una estación de clasificación de cilindros
77
Tabla 10.4: Interfaces de la POU de control del motor eléctrico.
Variable
EN
SB_marcha
SB_paro
FR
ENO
KM1
Averia
Tipo
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
Significado
Habilitación de entrada.
Pulsador de marcha.
Pulsador de paro.
Relé térmico.
Habilitación de salida.
Contactor.
Señal de avería.
Tabla 10.5: Interfaces de la POU de control del cilindro neumático de simple efecto.
Variable
EN
Extender
Tipo
BOOL
BOOL
retraer
BOOL
FCe
BOOL
FCr
BOOL
ENO
ev_mas
BOOL
BOOL
Fin
BOOL
Significado
Habilitación de entrada.
Señal de extracción del
vástago.
Señal de retracción del
vástago.
Fin de carrera del cilindro
extraído.
Fin de carrera del cilindro
retraído.
Habilitación de salida.
Accionamiento de la electroválvula de control (0 →
retraído, 1 → extraído).
El cilindro ha llegado al fin
de carrera del cilindro extraído o retraído. 1 → término de una maniobra, 0
→ el vástago del cilindro
se está desplazando.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
78
Tabla 10.6: Interfaces de la POU de control del cilindro neumático de simple efecto.
Variable
EN
Marcha
Tipo
BOOL
BOOL
Paro
BOOL
Pieza_esperando
BOOL
Pieza_Metal
BOOL
Pieza_NoNegra
BOOL
EsperaId
Time
RampaLlena
ENO
Cinta_On
BOOL
BOOL
BOOL
Desv1
BOOL
Desv2
BOOL
Retenedor
BOOL
Dispuesto
BOOL
Significado
Habilitación de entrada.
Señal de marcha de la
clasificación.
Señal de paro de la clasificación.
Indicación de pieza esperando.
Indicación
de
pieza
metálica.
Indicación de pieza no negra.
Tiempo que hay que
esperar para que los
dos detectores de tipo
de pieza señalen (estos
detectores no actúan
simultáneamente).
Indicación de rampa llena.
Habilitación de salida.
Accionamiento de la cinta
transportadora.
Accionamiento del desviador 1.
Accionamiento del desviador 2.
Accionamiento del retenedor.
Señalización
para
la
estación
predecesora.
Indica que la estación
clasificadora puede aceptar otra pieza.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal
10.
79
Control de una estación de clasificación de cilindros
"CtrolDesviador"
EN
Extender
ENO
ev_mas
Fin
Retraer
FCe
FCr
Figura 10.4: POU de control del cilindro neumático.
10.4.
Estudio durante la sesión de laboratorio: control
de una cinta transportadora.
El alumno realizará la implementación del proyecto definido en el estudio teórico
y en la sesión previa al laboratorio en su puesto de trabajo. Una vez realizado deberá
comunicarlo al profesor presente en el laboratorio para cargarlo en el autómata de control
del proceso.
Prácticas de la asignatura Automatización Industrial
80
DB1
"CtrolEstacionClasi
f"
EN
ENO
Marcha
Cinta_On
Paro
Desv1
Pieza_Esp
erando
Desv2
Pieza_Met
al
Retenedor
Pieza_NoN
egra
Dispuesto
EsperaId
RampaLlen
a
Figura 10.5: POU de control de la estación de clasificación de cilindros.
J. Barbancho, F.J. Molina, A. Gómez, G. Miró y M.A. Leal