Tema: S7-200 y la red PPI

Autómatas Programables. Guía 11
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Facultad: Ingeniería
Escuela: Electrónica
Asignatura: Autómatas Programables
Lugar de ejecución: Instrumentación y
Control (Edificio 3, 2da planta)
Tema: S7-200 y la red PPI
Objetivo General
•
Configurar una red PPI entre varios S7-200 y comprobar la transferencia de datos.
Objetivos Específicos
•
•
•
•
•
Configurar el asistente de operaciones NETR/NETW
Configurar la comunicación de PLCs en red PPI maestro esclavo para lectura y
escritura
Configurar la comunicación con varios CPUs S7-200
Conectar la red de PLCs S7-200
Comprobar las transferencias de datos entre los CPUs de la red PPI
Material y Equipo
•
•
•
•
•
1 Computadora con sistema operativo Windows y STEP 7-Micro/WIN 4
1 PLC S 7-200 CPU 224
1 Cable de interfaz PC/PPI
1 Simulador de entradas
1 Cable de comunicación RS485
Introducción Teórica
A continuación se indican los protocolos soportados por las CPUs S7--200.
- Interfaz punto a punto (PPI)
- Interfaz multipunto (MPI)
- PROFIBUS
Basándose en la intercomunicación de sistemas abiertos (OSI) de la arquitectura de siete
capas, estos protocolos se implementan en una red ”token ring” (red de anillo con testigo)
conforme al estándar PROFIBUS, definido en la Norma Europea EN 50170. Se trata de
protocolos asíncronos de caracteres que utilizan un bit de inicio, ocho bits de datos, un bit de
paridad par y un bit de parada. Los bloques de comunicación dependen de los caracteres
especiales de inicio y de parada, de las direcciones de estación de fuente y de destino, de la
longitud de los bloques y de la suma de verificación para garantizar la integridad de los datos.
Los protocolos se pueden utilizar simultáneamente en una red sin que interfieran entre sí,
con la condición de que usen una misma velocidad de transferencia. Ethernet también está
disponible para la CPU S7-200 con los módulos de ampliación CP2431 y
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CP2431 IT.
Protocolo PPI
PPI es un protocolo maestroesclavo. Los maestros envían peticiones a los esclavos y éstos
responden (ver figura siguiente). Los esclavos no inician mensajes, sino que esperan a que
un maestro les envíe una petición o solicite una respuesta. Los maestros se comunican con
los esclavos vía un enlace compartido que es gestionado por el protocolo PPI. 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
Figura 1. Dispositivos en red PPI
Ejemplos de redes compuestas sólo por PLCs S7—200
Redes PPI monomaestro
En una red monomaestro, el PC o la PG y la CPU S7—200 se interconectan bien sea
mediante un cable multimaestro PPI, o bien utilizando un procesador de comunicaciones (CP
) instalado en el PC o la PG.
En la red de ejemplo que aparece en el lado superior de la Figura 2, el PC o la PG (con
STEP 7- Micro/WIN) es el maestro de la red. En la red de ejemplo que aparece en el lado
inferior de la Figura 2, una interfaz hombre – máquina o aparato HMI (p. ej. un TD 200, un
panel táctil o un panel de operador) es el maestro de la red.
Figura 2. Red PPI modo monomaestro
En ambas redes de ejemplo, la CPU S7-200 es un esclavo que responde a las peticiones del
maestro.
Redes multimaestro PPI
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La Figura 3 muestra un ejemplo de una red multimaestro con un esclavo. El PC o la PG (con
STEP 7—Micro/WIN) utiliza un procesador de comunicaciones (CP) o un cable multimaestro
PPI. STEP 7--Micro/WIN y el dispositivo HMI comparten la red. Tanto STEP 7--Micro/WIN
como el dispositivo HMI son maestros y deben tener direcciones de estación unívocas Si se
utiliza el cable multimaestro PPI, éste actúa de maestro y utiliza la dirección de red
suministrada por STEP 7—Micro/WIN. La CPU S7—200 actúa de esclava.
Figura 3. Red PPI multimaestro
La Figura 4 muestra una red PPI con varios maestros que se comunican con varios esclavos.
En el presente ejemplo, tanto STEP 7—Micro/WIN como el aparato HMI pueden solicitar
datos de cualquier CPU S7—200 esclava. STEP 7—Micro/WIN y el dispositivo HMI
comparten la red.
Figura 4. Red PPI con varios maestros y esclavos.
Todos los aparatos (tanto los maestros como los esclavos) deben tener direcciones de
estación unívocas. Si se utiliza el cable multimaestro PPI, éste actúa de maestro y utiliza la
dirección de red suministrada por STEP 7 Micro/WIN Las CPUs S7—200 son esclavas.
En una red que incorpore varios maestros y uno o varios esclavos, configure STEP 7—
Micro/WIN para que utilice el protocolo PPI y active las casillas de verificación ”Red
multimaestro” y ”PPI Avanzado” (si están disponibles). Si utiliza un cable multimaestro PPI se
ignorarán estas casillas
Asignación de pines del puerto integrado en los CPU S7-200
Los puertos de comunicación de las CPUs S7—200 son compatibles con el estándar RS—
485 vía un conector D subminiatura de 9 pines, conforme al estándar PROFIBUS definido en
la norma europea EN 50170. La Tabla 1 muestra el conector que ofrece el enlace físico para
el puerto de comunicación, indicándose también las asignaciones de pines de los puertos de
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comunicación.
Tabla 1 Asignación de pines del puerto de comunicación del S7-200
Polarizar y cerrar el cable de red
Siemens ofrece dos tipos de conectores de bus que permiten conectar fácilmente varios
aparatos a una red, a saber: un conector de bus estándar (en la Tabla 7-7 Figura la
asignación de pines) y un conector que incorpora un puerto de programación, permitiendo
conectar un PC/una PG o un dispositivo HMI (interfaz hombremáquina) a la red, sin perturbar
ningún enlace existente. El conector con puerto de programación transmite todas las señales
del S7-200 (incluyendo los pines de potencia) a través del puerto de programación, siendo
especialmente apropiado para conectar equipos alimentados por el S7--200 (p. ej. un TD 200
).
Ambos conectores poseen dos juegos de tornillos para fijar los cables de entrada y salida.
Asimismo, disponen de interruptores para polarizar y cerrar la red de forma selectiva. La
Figura 5 muestra cómo polarizar y cerrar el cable de red.
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Figura 5. Polarizar y cerrar el cable de red
Procedimiento
En esta práctica se hará una configuración de un PLC maestro con un PLC esclavo, se
trabajará en parejas configurando cada cual el PLC como se indica a continuación y luego
conectándolo por medio del cable de red a los puertos respectivos.
COMUNICACIÓN MAESTRO-ESCLAVO EN PPI UTILIZANDO ASISTENTE NETR/NETW
•
UTILIZANDO MAESTRO PARA ESCRITURA UNICAMENTE (NETW)
Se realizará un programa en el cual el byte de entrada (IB0) de la CPU S7-200 maestro, se
transferirá a la otra CPU S7-200 esclavo, y el estado de estas entradas se va a colocar en el
byte de salida (QB0), para poder visualizar el efecto físicamente.
1. Abrir STEP 7-MICRO/WIN
2. Clic en el menú Herramientas -> Asistente de operaciones
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Figura 6. Ubicación del asistente.
3. Al ingresar a la opción, aparece una nueva ventana con el inicio del asistente, en el
cual se selecciona la opción NETR/NETW y dar clic en siguiente
Figura 7. Inicio del asistente
4. En la siguiente pantalla, se va a definir cuantas operaciones de red se van a realizar;
para nuestro ejemplo se utilizara solamente uno.
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Figura 8. Selección de cantidad de operaciones
5. Luego de darle siguiente, en la nueva ventana se configura el puerto que se va a
utilizar para la operación requerida, y se puede asignar otro nombre a la subrutina que
va a crear el asistente. Para este ejemplo no se modificarán estos datos.
Figura 9. Asignación de puerto de CPU y rutina de ejecución.
6. Como se está configurando al maestro para escribir datos en el esclavo, se utiliza
NETW y para este ejemplo se enviará un byte (este dato puede ser modificado de
acuerdo a la necesidad de cada programador), la dirección remota del CPU es la del
esclavo, utilizamos la dirección 3 que será la del esclavo (el maestro tendrá la
dirección 2).
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7. Finalmente se elige la dirección desde la cual se van a escribir los datos, VB0 es la
más recomendada pero se pueden utilizar una dirección distinta.
Figura 10. Configuración de la operación NETW
8. Asignación de la memoria designada por el asistente.
Figura 11. Asignación de memoria
9. Finalmente la última ventana nos confirma las subrutinas que va a crear. Dar click en
finalizar.
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Figura 12. Confirmación de datos
10. Ahora que ya esta configurada la operación de escritura, se pondrá el siguiente código
el cual refleja el estado de las entradas (IB0) en las salidas del esclavo (QB0), este
código pertenece al programa del CPU S7-200 maestro.
Figura 13. Programa CPU S7-200 maestro
Donde en el primer segmento se llama la subrutina creada por el asistente para que
realice la operación de escritura en el otro CPU cada ciclo de reloj. El segmento 2
mueve cada un segundo la entrada IB0 a la dirección de memoria VB0 la cual es la
que se transfiere al CPU esclavo.
11. Ahora, se procederá a configurar el asistente para el CPU S7-200 esclavo. Debemos
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abrir un archivo nuevo. Primero le asignaremos la dirección de CPU de 3; para realizar
esto debemos ir a “Bloque de sistema” y en puertos de comunicación cambiar la
dirección en el Puerto 0 a 3 (la dirección de la CPU maestro tiene asignada la
dirección 2).
Figura 14. Asignación de la dirección de la CPU S7-200 esclavo.
12. En el esclavo basta con leer la dirección VB0, ésta será transferida al byte de salidas 0
(QB0) para observar los cambios correspondientes.
Figura 15. Programa en el esclavo
13. Desconecte la interfaz PC/PPI de ambos CPUs y conecte en su lugar el cable profibus
con sus respectivos conectores especiales (verifique que ambos extremos tengan el
interruptor hacia ON)
14. Cambie los bits del IB0 con el simulador de entradas de la CPU maestro y verifique los
cambios en la QB0 esclavo.
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• UTILIZANDO MAESTRO PARA LECTURA (NETR)
El programa que se usará como ejemplo mostrará en las salidas (QB0) del CPU S7-200
maestro, las entradas (IB0) de la CPU S7-200 que es esclavo.
En un archivo nuevo, seguir los pasos del 1 al 5 del ejercicio anterior.
15. Configuración del asistente como se explica en la figura.
Figura 16. Configuración de NETR en la CPU maestro
16. Realice con los pasos 8 y 9 del procedimiento
17. Programe la CPU maestro con el siguiente código:
Figura 17. Programa de la CPU maestro
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18. Repita el paso 11 para configurar la dirección del CPU esclavo a 3
19. Escriba el programa para el CPU esclavo.
Figura 18. Programa de la CPU esclavo
20. Conecte ambos PLCs como se realizó en el paso 13 por medio del cable profibus.
21. Cambie los bits del byte de entrada 0 (IB0) por medio del simulador de entradas y
compruebe si el PLC maestro está recibiendo correctamente esos estados en su byte
de salida 0 (QB0)
22. Haciendo uso del asistente de red NETR/NETW configure 3 PLCs: uno como maestro
y dos como esclavos en una red PPI, por medio de la siguiente tabla:
Equipo
Dirección
STEP 7-MIcroWIn (default)
0
PLC Maestro
2
PLC Esclavo 1
3
PLC Esclavo 2
4
El plc maestro envía peticiones de escritura y lectura a ambos esclavos. En la petición de
escritura lo que se pide realizar es: que el estado de las entradas IB0 del maestro, se refleje
en las salidas QB0 de un plc S7-200 esclavo (esclavo 1) y el estado de las entradas IB1 del
maestro se refleje en las salidas QB1 del otro plc S7-200 (esclavo 2). Y en la petición de
lectura: se refleja en la salida QB0 del plc maestro las entradas IB0 del esclavo 1 y en QB1
del plc maestro se reflejan las entradas IB0 del esclavo 2.
Es necesario que el plc maestro realice cuatro operaciones; dos con la instrucción NETW
(petición de escritura) y dos con la instrucción NETR (petición de lectura).
En la conexión de hardware deberán utilizarse dos cables profibus, como son 3 componentes
los componentes terminales deberán tener su interruptor en ON y la unión de los cables en el
componente central ambos terminales deberán estar en OFF
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Análisis de Resultados
1. Analice la red PPI y diga qué cambios debe realizar para que un PLC maestro pueda
leer 6 esclavos y obtener los datos de sus entradas analógicas.
2. En los programas de ejemplo ¿Para qué sirve la marca especial SM0.5? ¿Cuál es su
aplicación para los programas en cuestión?
Investigación Complementaria
1. Investigue acerca de la trama del protocolo MODBUS
2. Investigue acerca de la conexión de dos PLCs S7-200 mediante protocolo MODBUS y
la librería que hay que instalar al STEP 7 Microwin
3. Investigue acerca de la trama del protocolo PROFIBUS
4. Investigue sobre el hardware que se requiere para conectar como esclavo profibus a
un PLC S7-200
5. Investigue acerca de la red ASi y qué interfaces de comunicación se requieren para
conectar los dispositivos ASi a un S7-200
Bibliografía
•
Manual CPU S7-200
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Autómatas Programables. Guía 11
Hoja de cotejo: 11
Guía 11: S7-200 y la Red PPI
Alumno:
Máquina No:
Docente:
GL:
Fecha:
EVALUACION
%
CONOCIMIENTO
25%
APLICACIÓN DEL
CONOCIMIENTO
70%
ACTITUD
2.5%
2.5%
TOTAL
100%
1-4
5-7
8-10
Conocimiento
deficiente de los
fundamentos
teóricos
Conocimiento y
explicación incompleta
de los fundamentos
teóricos
Conocimiento completo
y explicación clara de los
fundamentos teóricos
No hace, no realiza:
- Carga y
comprobación de los
programas de
ejemplo
- Configuración de
un PLC maestro y
dos esclavos con
red PPI
Es un observador
pasivo
Realiza de forma
incompleta:
- Carga y comprobación
de los programas de
ejemplo
- Configuración de un
PLC maestro y dos
esclavos con red PPI
Realizó con poca
dificultad todos los
procedimientos y análisis
Participa ocasionalmente
o lo hace
constantemente pero sin
coordinarse con su
compañero
Hace un uso adecuado
de los recursos, respeta
las pautas de seguridad,
pero es desordenado.
Participa propositiva e
integralmente en toda la
práctica
Es ordenado; pero
no hace un uso
adecuado de los
recursos
Hace un manejo
responsable y adecuado
de los recursos conforme
a pautas de seguridad e
higiene.
Nota