SIMATIC Technology. SIMATIC Technology. Para tareas tecnológicas: contaje/medición, control por levas, regulación, control de movimiento

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1 SIMATIC Technology Para tareas tecnológicas: contaje/medición, control por levas, regulación, control de movimiento Folleto Abril 2010 SIMATIC Technology Answers for industry.

2 Totally Integrated Automation Apueste por un nuevo concepto de productividad y asegúrese ventajas duraderas frente a la competencia Como respuesta a la creciente presión que se está observando en la competencia internacional, hoy en día es más importante que nunca aprovechar al máximo todos los potenciales de optimización que se presentan durante todo el ciclo de vida de una máquina o instalación. Los procesos optimizados permiten reducir el coste total de propiedad (TCO), acortar el plazo de lanzamiento al mercado y mejorar la calidad. Este equilibrio perfecto entre calidad, tiempo y costes es, hoy más que nunca, el factor decisivo para tener éxito en el ámbito industrial. 2 Propiedades Totally Integrated del sistema Automation

3 Contenido Totally Integrated Automation ha sido desarrollado para satisfacer de manera óptima todos los requisitos posibles y está abierto a estándares internacionales y sistemas de otros fabricantes. Con las seis propiedades del sistema que lo caracterizan (ingeniería, comunicación, diagnóstico, Safety, Security y robustez), Totally Integrated Automation es el mejor apoyo durante todo el ciclo de vida de una máquina o instalación. Toda la arquitectura del sistema ofrece soluciones integrales para cada segmento de automatización basándose en una amplia gama de productos. SIMATIC, automatización eficiente y sistemática SIMATIC, una de las gamas esenciales de Totally Integrated Automation, comprende un sinfín de productos estandarizados, flexibles y escalables como, por ejemplo, SIMATIC Technology por tareas tecnológicas que presentamos en este folleto. SIMATIC es considerado en la actualidad el número uno mundial en el terreno de la automatización. Este hecho en parte también se debe a que SIMATIC ofrece las seis propiedades del sistema típicas de Totally Integrated Automation: Ingeniería Comunicación Diagnóstico Safety Security Robustez Por otro lado, SIMATIC se caracteriza por otras dos propiedades del sistema: Tecnología Alta disponibilidad Para saber más sobre las propriedades del sistema y los beneficios resultantes de las mismas, lea el capítulo Propriedades del sistema. Totally Integrated Automation Propiedades del sistema La vista general SIMATIC Technology Preparado para cualquier tarea tecnológica Dominar procesos rápidos gracias a operación isócrona Propiedades del sistema Gama de productos Guía de selección Funciones integradas Regulación con las CPU S Contaje, posicionamiento y regulación con las CPU S Bloques de función cargables Standard PID Control PID Self-Tuner Modular PID Control Easy Motion Control Módulos ET 200S descentralizados Módulos ET 200S descentralizados Módulos de función parametrizables Módulos de función parametrizables Módulos contadores / Secuenciadores de levas Módulos de regulación Módulos de posicionamiento Módulos de posicionamiento para motores paso a paso y servomotores Control de trayectoria y de posicionamiento FM Controladores tecnológicos Controladores tecnológicos Datos técnicos Ejemplos de aplicación Sistemas de regulación y módulos tecnológicos personalizables Sistemas de regulación y módulos tecnológicos personalizables Bloques de función para control del movimiento Módulo tecnológico FM DP Tarjeta tecnológica T Sistema de regulación SIMATIC TDC Aplicaciones de referencia Tablas comparativas Control por levas Contaje/medición Regulación Control de movimiento Glosario Totally Propiedades Integrated Automation del sistema 3

4 Propiedades del sistema La vista general Ingeniería Máxima eficiencia en ingeniería, durante todas las fases del ciclo de vida de la máquina o instalación SIMATIC le garantiza un entorno de ingeniería homogéneo. Un software eficiente le proporciona una ayuda incalculable durante todo el ciclo de vida de la máquina o instalación, comenzando por la planificación y concepción, continuando con la configuración y programación y terminando con la puesta en marcha, el funcionamiento cotidiano y la modernización. La capacidad de integración y la compatibilidad de sus interfaces confieren al software SIMATIC la posibilidad de garantizar una gran consistencia de los datos durante todo el proceso de ingeniería. Comunicación Máxima transparencia de los datos a todos los niveles de automatización, basada en estándares probados Con SIMATIC se cumplen todos los requisitos para disfrutar de una homogeneidad ilimitada en la comunicación y, por lo tanto, de una transparencia máxima a todos los niveles, desde el nivel de campo y control hasta los niveles de gestión y dirección empresarial. Para ello, SIMATIC se apoya en estándares internacionales no propietarios que se pueden combinar con toda flexibilidad: PROFIBUS, el bus de campo líder en el mundo entero, y PROFINET, el estándar Industrial Ethernet más destacado. Diagnóstico Minimización de los tiempos de parada con métodos de diagnóstico sumamente eficientes Todos los productos SIMATIC llevan integradas funciones de diagnóstico que permiten localizar cualquier fallo y eliminarlo de forma eficaz para garantizar una mayor disponibilidad del sistema. Con la Maintenance Station, incluso las instalaciones de gran envergadura pueden gozar de una vista unitaria de toda la información relevante para el mantenimiento de todos los componentes de automatización. Safety Protección de personas y máquinas en el marco de un sistema global homogéneo e integrado SIMATIC Safety Integrated ofrece productos con certificado TÜV, que simplifica el cumplimiento de normas relevantes: IEC hasta SIL 3, EN ISO hasta PL e, así como EN Gracias a la integración de las funciones de seguridad en los equipos estándar, sólo son necesarios un controlador, una periferia, una ingeniería y un sistema de bus. Con ellos se dispone de las ventajas del sistema y de las amplias funciones de SIMATIC también para aplicaciones de seguridad. 4 Propiedades del sistema

5 Seguridad de datos en un mundo conectado en red gracias a sistemas de seguridad escalables y plenamente compatibles SIMATIC permite disfrutar de todas las ventajas resultantes de la unión cada vez más estrecha entre el mundo de la automatización y el mundo ofimático: intercambio de información a todos los niveles (Collaborative Manufacturing) o acceso desde cualquier lugar a los datos de producción a través de Internet. Como respuesta a los mayores requisitos de seguridad derivados de esta tendencia, SIMATIC ofrece IT Security (protección de la información) para proteger tanto los datos como la producción (por ejemplo, con funciones de cortafuegos, protección de acceso, encriptado o redes VPN). Security Máxima aptitud para entornos industriales gracias a gran robustez Todos los productos estándar de la gama SIMATIC se destacan por su máxima calidad y robustez, por lo que resultan idóneos para su uso en entornos industriales. Las pruebas de sistema que realizamos son exhaustivas y específicas y garantizan la calidad esperada y requerida. Los componentes SIMATIC cumplen todas las normas internacionales relevantes y cuentan con los certificados pertinentes. Tanto la tolerancia a temperaturas como la resistencia a choques y vibraciones o la compatibilidad electromagnética están definidas en las normas de calidad SIMATIC. Para condiciones de utilización entre difíciles y extremas se ofrecen versiones rugerizadas como SIPLUS extreme o variantes especiales de SIMATIC ET 200. Entre sus características figuran un mayor grado de protección, un rango de temperatura ampliado o resistencia a condiciones ambientales rigurosas. Robustez Funciones tecnológicas integradas: contaje, medición, posicionamiento, regulación y control por levas Contaje y medición, control por levas, regulación o control de movimiento (Motion Control): Usted puede integrar en el mundo de SIMATIC tareas tecnológicas sin necesidad de cambiar el sistema, en las más variadas combinaciones y complejidad y de forma simple, confortable y homogénea. Las tareas de parametrización y programación se realizan en el acostumbrado entorno de STEP 7. Tecnología Máxima disponibilidad con conceptos de redundancia homogéneos Para una mayor disponibilidad de la planta o instalación, Siemens ofrece un amplio concepto de redundancia: desde el nivel de campo y de control hasta el nivel de gestión de la empresa. Así, por ejemplo, los controladores probados en campo aseguran una alta disponibilidad gracias y conmutación suave al equipo intacto y sincronización automática de eventos. Alta disponibilidad Propiedades del sistema 5

6 SIMATIC Technology Preparado para cualquier tarea tecnológica SIMATIC Technology, la respuesta inteligente a exigencias cada vez más mayores Si es fabricante de maquinaria e instalaciones es para Ud. imprescindible aumentar la productividad y flexibilidad y, a la vez, reducir los costes. Y sabe lo que hay que hacer para conseguirlo: debe ampliar su ámbito de actividad utilizando consecuentemente el know-how que ha ido adquiriendo, optimizar la ingeniería para su maquinaria e instalaciones y mejorar continuamente su filosofía de servicio técnico. En otras palabras: para estar permanentemente un paso por delante, el decisivo para permanecer competitivo, necesita una solución de automatización eficiente, integrada y de futuro garantizado para las tareas tecnológicas a resolver en su máquina o instalación. La respuesta: SIMATIC Technology Además, podrá aprovechar las ventajas de un partner probado en la automatización industrial, y apostará por nuestra dilatada experiencia y por la fuerza innovadora permanente unida a ella. Siempre estamos a su disposición: las 24 horas, en todo el mundo, y con una oferta completa de servicio técnico. La base perfecta para todas las tareas tecnológicas: Escalabilidad a medida Ya sea contaje y medición, control por levas, regulación o control de movimiento: con la SIMATIC Technology tiene a su alcance todas las tareas tecnológicas con las complejidades y combinaciones más diversas. Desde las funciones integradas en CPU hasta los módulos tecnológicos y sistemas de regulación personalizables, pasando por los módulos de función ET 200S descentralizados: elegir el formato mecánico de su sistema es cosa suya. Rapidez y precisión con el modo isócrono El modo isócrono hace posible un alto nivel de exactitud y un procesamiento rápido y preciso. Esto es imprescindible para muchas aplicaciones de las áreas de control de movimiento, medición y regulación. Automatización eficiente gracias a la características uniformes del sistema Las características del sistema le permitirán, también con SIMATIC Technology, las ventajas de un sistema global integrado: Máxima eficiencia en ingeniería en todas las fases de los ciclos de máquinas y líneas, máxima transparencia de datos gracias a la comunicación homogénea, y minimización de los tiempos de parada gracias a un método de diagnóstico eficiente: todo ello le proporcionará importantes ventajas. Ahora, tanto el control de movimiento como las funciones estándar y de seguridad pueden resolverse unificadamente en un sólo controlador. Contaje y medición Regulación Contaje de impulsos con frecuencias de hasta 650 khz Contaje único, periódico o sin fin Acciones rápidas dependientes del estado de contadores Medida de recorridos, velocidades, frecuencias o periodos Captación de posición con encóders incrementales o SSI Regulación de temperatura, presión o caudal Reguladores paso a paso, a impulsos y continuos Regulación de referencia fija, esclavo, en cascada, de relación y mixta Estructuras de regulación preconfiguradas parametrizables o de programación flexible Posicionamiento Control por levas Posicionamiento en lazo abierto con dos velocidades Posicionamiento con regulación de posición Interpolación de varios ejes Sincronismo de reductor y perfiles de levas Motores asíncronos, paso a paso, servomotores Acciones en función de la posición o el tiempo En función del sentido Anticipación dinámica Comportamiento con histéresis Tiempos de reacción a partir de 1 µs 6 SIMATIC Technology

7 Dominar procesos rápidos gracias a operación isócrona Las soluciones descentralizadas con sincronismo de reloj garantizan una precisión muy alta, así como una secuencia de trabajo rápida y fiable. En concreto, esto reviste una gran importancia en la regulación de accionamientos. Para controlar máquinas rápidas y precisas en procesos de producción y procesamiento, se sincronizan los ciclos de procesamiento, es decir, el ciclo o cadencia de determinados procesos se sincroniza y se amolda a una base de tiempos fija: el ciclo del sistema. Las secuencias de trabajo se benefician de una continuidad y, gracias a ella, pueden ser resueltas de forma rápida y fiable. Con ello pueden implementarse tiempos de reacción del proceso reproducibles y definidos. Esto se consigue leyendo, emitiendo y sincronizando con el programa de usuario las señales de la periferia siguiendo intervalos de tiempo equidistantes. Para ello, el tiempo desde que la periferia descentralizada lee una señal hasta la reacción correspondiente en el actuador debe ser lo más breve posible y reproducible con precisión. CPU PROFIBUS Máximos requisitos de precisión de ciclo: Telares Este requisito se soluciona creando una conexión directa entre el ciclo DP equidistante, los módulos periféricos y el programa de usuario. El funcionamiento sincronizado de una solución de automatización SIMATIC asociado al PROFIBUS equidistante se denomina operación en modo isócrono y ofrece las siguientes ventajas: Los procesos rápidos y periódicos en los que es decisiva la reproducibilidad (comportamiento determinista) también pueden ser automatizados con periferia descentralizada. La operación isócrona abre múltiples posibilidades de aplicación que no están limitadas a accionamientos. La operación isócrona se adecua bien a aplicaciones cuyos sensores y actores están repartidos descentralizadamente por la máquina. ET 200 Cicolo de reloj del sistema G_ST70_XX_00716 El ciclo del sistema rige en toda la estructura de automatización SIMATIC Technology 7

8 Ingeniería Máxima eficiencia en ingeniería, durante todas las fases del ciclo de vida de la máquina o instalación Ingeniería y diseño unificados... para todos los componentes de la automatización Nivel de gestión operativa Estación de ingeniería SIMATIC WinCC Nivel de control PROFINET Industrial Ethernet Base de datos de proyecto Ingeniería digital SIMATIC Automation Designer Software de ingeniería SIMATIC STEP 7 SIMATIC WinCC / WinCC flexible Nivel de campo HMI PROFIBUS Controlador Accionamientos Periferia descentralizada SIMATIC le garantiza un entorno de ingeniería homogéneo. Un software eficiente le proporciona una ayuda incalculable durante todo el ciclo de vida de la máquina o instalación, comenzando por la planificación y concepción, continuando con la configuración y programación y terminando con la puesta en marcha, el funcionamiento y la modernización. La capacidad de integración y la compatibilidad de sus interfaces confieren al software SIMATIC la posibilidad de garantizar una gran consistencia de los datos durante todo el proceso de ingeniería. Coherencia de datos en todo el proyecto Las variables se introducen y configuran en un único editor Sincronización en todo el proyecto Modularidad mediante bloques Posibilidad de crear secciones de programas e interfaces de usuario de forma modular a modo de bloques reutilizables Posibilidad de cargar bloques de programa en el sistema de automatización durante el funcionamiento Además, también se puede ampliar y modificar la configuración del hardware sobre la marcha Configuración compartida por todo el hardware de automatización Configuración de hardware compartida Configuración de red compartida Interfaces de datos abiertas Posibilidad de integrar componentes no Siemens usando archivos GSD/EDD Interfaces de importación y exportación que permiten intercambiar datos con software no Siemens (MS Excel) Aceptación de datos procedentes del software de diseño asistido (CAE) Posibilidad de integrar scripts Visual Basic para procesarlos Registro histórico de datos Todos los datos, la configuración del hardware, los programas y las interfaces de usuario se guardan y archivan en un proyecto Entorno multilingüe/internacional La interfaz de muchos paquetes de software está disponible en seis o más idiomas Las interfaces de usuario de los paneles HMI se pueden crear en cualquier idioma, incluso sobre la marcha, al igual que los comentarios del programa dentro de SIMATIC STEP 7 Lenguajes de programación estándar Seis lenguajes de programación conformes con PLCopen o IEC Bloques de control de movimiento certificados como PLCopen 8 SIMATIC Technology

9 Comunicación Máxima transparencia de los datos a todos los niveles de automatización, basada en estándares probados Nivel de gestión corporativa/ nivel de gestión de la producción Internet Nivel de dirección Ethernet SIMATIC WinCC Switch Nivel de control PROFINET IWLAN Industrial Ethernet Nivel de campo Controlador Periferia descentralizada IWLAN Periferia descentralizada Controlador HMI PROFIBUS AS-Interface Accionamientos Accionamientos Con SIMATIC se cumplen todos los requisitos para disfrutar de una homogeneidad ilimitada en materia de comunicación y, por tanto, de una transparencia insuperable desde el nivel de campo y de control hasta el nivel de gestión y dirección de la empresa. Para ello, SIMATIC se apoya en estándares internacionales no propietarios que se pueden combinar con toda flexibilidad: PROFIBUS, el bus de campo líder en el mundo entero, y PROFINET, el estándar Industrial Ethernet más destacado. Es decir, con SIMATIC la información relevante está disponible en todo momento desde cualquier punto de la planta o instalación. Esto simplifica en gran medida la puesta en marcha, el diagnóstico y el mantenimiento, incluso por vía inalámbrica o a través de Internet. Además se tiene acceso a los componentes desde cualquier punto, lo que permite intervenir en el proceso si resulta necesario. Acceso a los datos desde cualquier punto de la planta o empresa Comunicación homogénea a todos los niveles de automatización - Nivel de gestión - Nivel de dirección - Nivel de control - Nivel de campo Flexibilidad y escalabilidad Combinación flexible de estándares de comunicación sin menoscabar el rendimiento de ningún sistema (Safety, diagnóstico, etc.) Implementación de aplicaciones de tiempo crítico, incluso modo isócrono Sistemas de bus combinables Las infraestructuras de comunicación existentes se pueden integrar con módulos CP/Link al efecto y/o conservar (PROFINET, PROFIBUS, AS-Interface, etc.) Comunicación inalámbrica Soporte de la comunicación inalámbrica basada en Industrial Wireless LAN, con posibilidad de implementar hasta funciones de seguridad vía IWLAN Función de routing Accesibilidad a todos los componentes del sistema, lo que simplifica las tareas de puesta en marcha, diagnóstico y mantenimiento remoto Integración en aplicaciones Office OPC y OPC XML para integrar aplicaciones Office Funcionalidad de servidor web para acceder a la información de los dispositivos (p. ej. búfer de diagnóstico) desde cualquier PC apto para acceso a Internet SIMATIC Technology 9

10 Diagnóstico Minimización de los tiempos de parada con métodos de diagnóstico sumamente eficientes Nivel de dirección SIMATIC WinCC Maintenance Station Diagnóstico a nivel de planta Aceptación de la configuración de STEP 7 Nivel de control PROFINET Industrial Ethernet Ingeniería SIMATIC STEP 7 Visualización en toda la línea de la información Activar diagnóstico HMI Controlador Detección de la avería PROFIBUS Nivel de campo Accionamientos Periferia descentralizada Todos los productos SIMATIC llevan integradas funciones de diagnóstico que permiten localizar cualquier fallo y eliminarlo de forma eficaz para garantizar una mayor disponibilidad del sistema. Con Maintenance Station, incluso las instalaciones de gran envergadura pueden gozar de una vista unitaria de toda la información relevante para el mantenimiento de todos los componentes de automatización. Esto permite incrementar la eficiencia total (OEE) y reducir al mínimo los costes y tiempos de parada. Diagnóstico integrado Totally Integrated Automation ofrece productos y módulos con función de diagnóstico integrada Diagnóstico integral de la planta o instalación para detección y aviso automático de fallos Posibilidad de configurar y generar automáticamente avisos adicionales para la vigilancia de la aplicación o el proceso (diagnóstico del proceso) Diagnóstico activable sin necesidad de programación Cómoda activación de la función de diagnóstico de los módulos en SIMATIC STEP 7 Textos de aviso disponibles en cinco idiomas Vistas/ventanas de aviso predeterminadas para su visualización en el panel HMI Diagnóstico homogéneo desde el nivel de campo hasta el nivel de gestión Estados del sistema (estado del módulo y de la red, aviso de errores del sistema) disponibles en toda la planta o instalación con una presentación unitaria. Los sinópticos de diagnóstico con distinto grado de detalle (jerarquía) se generan automáticamente con los datos de configuración (HW Config) Diagnóstico con visualización de datos relevantes Información sobre textos de error Identificación inequívoca del módulo (número) Información de la dirección/slot Etiquetado cronológico de eventos y avisos 10 SIMATIC Technology

11 Safety Protección de personas y máquinas en el marco de un sistema global homogéneo e integrado En el pasado: Automatización estándar y de seguridad separada en dos sistemas Controlador estándar Parada de emergencia Periferia estándar Parada de emergencia Controlador - de seguridad PROFIBUS Parada de emergencia Bus de seguridad Nuevo: Automatización estándar y de seguridad integrada en un mismo sistema Parada de emergencia Parada de emergencia Controlador SIMATIC de seguridad E/S estándar y de seguridad Parada de emergencia PROFINET/PROFIsafe PROFIBUS/PROFIsafe La ley obliga a los constructores y propietarios de máquinas e instalaciones a garantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente. Como respuesta a estas directivas, Siemens ofrece con Safety Integrated productos certificados por TÜV, que simplifican el cumplimiento de normas relevantes: IEC hasta SIL 3, EN ISO hasta PL e, así como EN hasta cat. 4. Siguiendo el principio de Totally Integrated Automation, con Safety Integrated todas las funciones de seguridad están integradas en la automatización estándar. Con ello, Siemens ofrece una gama de seguridad completa y homogénea que abarca desde la captación y la evaluación hasta la actuación. Un elemento central es SIMATIC Safety Integrated, el sistema de control de seguridad positiva. Gracias a la integración de las funciones de seguridad en los equipos estándar, sólo son necesarios un controlador, una periferia, una ingeniería y un sistema de bus. Con ello están disponibles todas las ventajas del sistema y la amplia funcionalidad de SIMATIC también para aplicaciones de seguridad. El resultado es una reducción considerable de las tareas de ingeniería y de los componentes de hardware necesarios. Un controlador para funciones estándar y de seguridad Numerosos tests de autotest y autodiagnóstico de los controladores SIMATIC de seguridad Procesamiento simultáneo del programa estándar y de seguridad en un mismo controlador Configuración mixta de la periferia Ahorro de espacio gracias a la combinación de módulos de seguridad y módulos estándar en una misma estación Ingeniería homogénea Toda la programación (estándar y seguridad) en el acostumbrado entorno de STEP 7 Programación opcional con bloques predeterminados y certificados por TÜV o con bloques creados por el propio usuario Comunicación de seguridad Comunicación de seguridad canalizada por estándares internacionales probados como PROFINET o PROFIBUS, con el perfil PROFIsafe Soluciones innovadoras como la comunicación inalámbrica de seguridad vía IWLAN (Industrial Wireless LAN) y PROFINET (por ejemplo, con el SIMATIC Mobile Panel 277F IWLAN con funciones de seguridad integradas) Función de diagnóstico Diagnóstico de sistema idéntico para los módulos de seguridad y los componentes estándar: funcionamiento unificado, visualización, parametrización y activación sencilla de la función de diagnóstico sin necesidad de programación SIMATIC Technology 11

12 Gama de productos Familias de productos y aplicaciones para SIMATIC Technology SIMATIC Technology es sinónimo de máxima libertad posible a la hora de elegir el formato mecánico y la escalabilidad de hardware y software, resp. Funciones integradas Las funciones tecnológicas integradas son ideales para aplicaciones en máquinas compactas con pocos ejes y canales de contaje y regulación. Las funciones tecnológicas forman parte del sistema operativo de la CPU o de STEP 7 y utilizan las entradas/salidas integradas directamente en la CPU o la periferia estándar. La parametrización de las funciones integradas, p. ej. un algoritmo de regulación o posicionamiento, se efectúa de forma sencilla y cómoda con las pantallas incorporadas en STEP 7. Las ventajas: Soluciones económicas para requisitos bajos a medios Manejo sencillo: sin software runtime ni hardware adicionales No se ocupa más espacio porque la funcionalidad ya está integrada Parametrización integrada en STEP 7 Bloques de función cargables Las soluciones basadas en software se pueden aplicar de forma óptima en tareas sencillas de posicionamiento y regulación y presentan una alternativa flexible y económica a la solución de tareas tecnológicas mediante hardware. Los bloques de función se pueden aplicar universalmente sobre las plataformas hardware SIMATIC S7-300, S7-400, ET 200S y WinAC. Para CPU se necesita una licencia runtime. La ingeniería tiene lugar con STEP 7. La parametrización de los bloques de función se efectúa de forma sencilla y cómoda en pantallas al efecto. Éstas se pueden solicitar junto con los bloques de función o como paquete por separado. Para la conexión de sensores y actuadores, se utilizan los módulos estándar de SIMATIC, p. ej. módulos de señal y de contaje, instalados centralizada o descentralizadamente o bien PROFIBUS con sensores y actuadores conectados directamente. Las ventajas: Soluciones económicas en la gama baja Solución flexible llamando al bloque correspondiente en el programa de usuario Prestaciones/dinámica escalables seleccionando la plataforma de ejecución: SIMATIC S7-300, S7-400, ET 200S, WinAC Módulos de función ET 200S descentralizados Los módulos de función ET 200S son módulos inteligentes del sistema de periferia descentralizada ET 200S y se aplican preferiblemente en aplicaciones distribuidas. Cumplen tareas tecnológicas en gran parte autónomas, es decir, independientes de la CPU. Estos equipos traen consigo todas las ventajas del sistema ET 200S, como p. ej. el sistema inteligente de cableado, enchufe y desenchufe de los módulos en funcionamiento, así como configurabilidad modular al bit. La parametrización de los módulos se efectúa con STEP 7. No es necesaria ninguna herramienta de parametrización adicional. Las ventajas: Rendimiento óptimo en tareas tecnológicas descentralizadas Ahorros enormes en costes de cableado Menor necesidad de espacio y configuraciones de hardware perfectamente adaptadas gracias a un diseño compacto y modular al bit 12 SIMATIC Technology

13 Módulos de función parametrizables Los módulos de función se aplican siempre que existan mayores requisitos de precisión y dinámica. Son módulos inteligentes de SIMATIC S7-300/400, realizan de forma autónoma las tareas tecnológicas y alivian así la carga de la CPU. Para la parametrización existen herramientas de configuración propias basadas en STEP 7. La parametrización y puesta en marcha se efectúan a través de cómodas pantallas. Los módulos de función del S7-300 también se pueden aplicar de forma descentralizada en el sistema de periferia ET 200M, incluso asociados a una solución de automatización basada en PC resuelta con WinAC. Las ventajas: Alta precisión y dinámica y tiempos de reacción cortos (respuesta temporal determinista) Módulos especializados o universales con un amplio conjunto de funciones No supone carga para la CPU ya que la funcionalidad reside en el firmware de cada módulo Controladores tecnológicos Los controladores tecnológicos se aplican para funciones tecnológicas y constituyen una solución rentable para aplicaciones con hasta 32 ejes. El controlador de movimiento integrado proporciona potencia de cálculo adicional que permite solucionar extensas tareas de control de movimiento que exigen altas prestaciones. La parametrización se efectúa con S7-Technology, un paquete opcional de STEP 7. Para la programación se dispone de una librería de bloques de función conforme a PLCopen. Los accionamientos se conectan mediante una interfaz PROFIBUS adicional integrada, DP(DRIVE). Esto proporciona transparencia desde la HMI hasta los parámetros de accionamiento. Las ventajas: Prestaciones elevadas en tareas de control de movimiento Parametrización y programación en el entorno STEP 7 habitual. Programación eficiente con bloques de función preprogramados y conformes al estándar PLCopen Sistemas de regulación y módulos tecnológicos personalizables Los módulos tecnológicos personalizables amplían la flexibilidad de la CPU, gracias a la potencia de cálculo adicional, y así proporcionan las máximas prestaciones para control, cálculo y regulación en el SIMATIC. La configuración de la función tecnológica se efectúa, dependiendo del módulo, gráficamente con las herramientas conocidas de SIMATIC S7 (KOP/FUP, CFC/SFC o lenguaje de alto nivel C) y se personaliza para la aplicación correspondiente. El sistema de regulación SIMATIC TDC soluciona tareas de accionamiento, regulación y comunicación, incluso las complejas, con los volúmenes de datos más elevados y los tiempos de ciclo más cortos. Las ventajas: Máxima velocidad de procesamiento y precisión Máxima flexibilidad para cumplir requisitos específicos Aplicable en todas las tecnologías SIMATIC Technology 13

14 Guía de selección Función tecnológica Pág. Canales/ ejes Contaje/medición Control por levas Regulación Señal manip. a actuador Contaje Medición Dosificación Leva de tiempo/ carrera Optimizado para regulaciones de temperatura PID PWM Discontinua Continua (analógica) Funciones integradas STEP 7 PID Control 16 cualquiera k k k k STEP 7 PID Temp. Control 16 cualquiera k k k k k CPU 1211C 17 3/2 k k k k k k CPU 1212C 17 4/2 k k k k k k CPU 1214C 17 6/2 k k k k k k CPU 312C 17 2 k k CPU 313C 17 3 k k k k k k k CPU 314C 17 4/1 4) k k k k k k k Bloques de función cargables Standard PID Control 18 cualquiera k k k k Modular PID Control 19 cualquiera k k k k Easy Motion Control 21 cualquiera Módulos ET 200S descentralizados 1 SSI PULSE 22 2 k k 1 STEP 22 1 k 1 POS U COUNT 5/24V 23 1 k k k Módulos de función parametrizables FM 350-1/ /2 k k k / FM k k k FM 352/ /1 k FM 355C/455C 26 4/16 k k FM 355S/455S 26 4/16 k k k FM 355-2C 27 4 k k FM 355-2S 27 4 k k k FM 351/ /3 SM IM FM FM FM FM Controlador tecnológico CPU 315T/317T 1) 31 8/32 k Sistemas de regulación y módulos tecnológicos personalizables FM k k k k FM DP, EXM 4xx 39 cualquiera k k k k k k k k T k k k k k k k k SIMATIC TDC 46 cualquiera para todas las tareas de automatización en la gama alta 14 SIMATIC Technology

15 Regulación Motion Control Función de respaldo Auto-optimización en línea integrada Captación de posición incremental absoluto Posicionamiento (un eje, varios ejes) Posicionam. con 2 velocidades Regulación de posición Interfaz señal de impulsos Limitación de tirones Reductor eléctr. Perfil de leva Sincronización por marcas impresas Ejes hidráulicos Regulación de presión Programas de desplazamiento Interpolación Configuración libre k 3) k k k k k k k k k k k k k k 3) k 3) k k k 3) k 3) k k k k k k k k k k k k 2) k 3) k 2) k 3) k k k k k k 1) Asociado a S7-Technology 2) Incluye mando desde OP en caso de parada de CPU 3) Asociado a PID Self-Tuner 4) 4x contaje, 1x posicionamiento 5) A través de IM 174 6) Señal manipulada a actuador k k k k k k k 6) k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k 5) k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k SIMATIC Technology 15

16 Funciones integradas Regulación con las CPU S7 PID Control PID Control proporciona un algoritmo PID con el que se pueden resolver directamente tareas sencillas de regulación. Con él se pueden implementar reguladores continuos, paso a paso o a impulsos/formadores de impulsos. PID Control con S7-1200: La SIMATIC S admite hasta 16 lazos de regulación PID para aplicaciones sencillas en la industria de procesos. Estos lazos de regulación pueden configurarse fácilmente con un objeto tecnológico PID Compact y los editores auxiliares del SIMATIC STEP 7 Basic Engineering System. Además, PID Compact de la SIMATIC S admite Autotuning, para calcular automáticamente los valores óptimos de ganancia, tiempo de acción integral y tiempo de diferenciación. El panel de control integrado en SIMATIC STEP 7 Basic simplifica la optimización del lazo de regulación. Ofrece funcionalidad Autotune y ajuste manual para lazos de regulación sencillos, así como una presentación gráfica de la evolución del lazo de regulación. La parametrización de los reguladores se efectúa en STEP 7 por medio de una tabla sinóptica. El número de reguladores implementables resulta de la capacidad de memoria existente y el tiempo de ejecución total resultante. PID Temperature Control Además de los bloques de función PID Control, de aplicación universal, STEP 7 ofrece dos bloques reguladores especializados en lazos de temperatura simples (p. ej. reguladores de calor o de frío). Éstos incluyen un software de parametrización, un ejemplo de proyecto así como un manual electrónico. El software de parametrización ofrece un asistente para la auto-optimización, así como una pantalla especial de puesta en marcha y se puede arrancar directamente desde el Administrador SIMATIC. Aparte de las funciones descritas en PID Control, el bloque de regulación de temperatura dispone de una auto-optimización integrada en línea que es posible sin PG/PC. Además, está integrado un formador de impulsos para implementar reguladores a impulsos. Respecto a la solución con PID Control, se suprime la interconexión de bloques reguladores: se parametriza en vez de programar. Otro bloque de función sirve para implementar reguladores paso a paso. Panel de control para sintonizar el PID en S PID Control en S7-300/400: Los bloques de función estándar para las distintas funciones de regulación se encuentran en las librerías de STEP 7 y CFC y se cargan en las CPU. En las CPU compactas 313C y 314C, estos reguladores ya están disponibles como SFB (System Functions Blocks) en el sistema operativo y no ocupan memoria de usuario. Parámetros de regulación en S7-300/400, en el ejemplo PID Temperature Control 16 Funciones integradas

17 Contaje, posicionamiento y regulación con las CPU S7 Las CPU S7 ofrecen diversas funciones integradas para resolver tareas sencillas de contaje, posicionamiento y regulación. S En función de la CPU se integran hasta seis contadores de alta velocidad, tres a 100 khz y tres a 30 khz. Se utilizan para la vigilancia precisa de encóders incrementales, contajes de frecuencia y la captura rápida de eventos de proceso. En el control SIMATIC S se han integrado dos salidas de alta velocidad como salidas de tren de impulsos. Pueden utilizarse para la regulación de velocidad y posición de motores paso a paso y servoaccionamientos. Se configuran fácilmente con ayuda de un objeto tecnológico de eje y junto con los bloques de función PLCopen Motion, reconocidos internacionalmente, que vienen integrados en el SIMATIC STEP 7 Basic Engineering System. S7-300 Según el tipo de CPU compacta S7-300, están a su disposición distintos contadores rápidos de hasta 60 khz. Sirven para contar y medir la frecuencia con encóders incrementales. Además, las CPU compactas ofrecen salidas con modulación de ancho de impulsos paea el control directo de válvulas, actuadores y aparatos de maniobra. Las CPU 313C y 314C disponen además de bloques reguladores integrados que no necesitan espacio en la memoria de usuario. Pueden combinarse de forma ideal para tareas de regulación con la periferia integrada. El panel de control integrado en el SIMATIC STEP 7 Basic Engineering System simplifica la puesta en marcha de motores paso a paso y servoaccionamientos con interfaz señal de impulsos. Permite el control, tanto automático como manual, de ejes de movimiento individuales, y ofrece información de diagnóstico en línea. CPU compactas S7-300 La CPU compacta 314C dispone de funciones que permiten resolver cómodamente tareas de posicionamiento sencillas. El algoritmo de posicionamiento para desplazar un eje de forma relativa o absoluta usando un motor y dos velocidades está integrado en el sistema operativo de la CPU. CPU compacta S Como sistema de medida de desplazamiento se puede conectar un encóder incremental de 24 V. El valor de consiga se saca por 4 salidas digitales o, alternativamente, una salida analógica ± 10 V. Para posicionar, el módulo arranca primero el accionamiento (p. ej. convertidor de frecuencia con motor asíncrono normalizado) con una salida en marcha rápida. Poco antes de alcanzar la posición de destino (diferencia de conmutación) el módulo conmuta el accionamiento a la velocidad lenta. Al alcanzar la posición de destino o, dependiendo de la parametrización, también un poco antes, se desconecta el accionamiento por completo. Funciones integradas 17

18 Bloques de función cargables Standard PID Control Standard PID Control es una estructura de regulador confeccionada que se adapta fácilmente al proceso de regulación activando o desactivando funciones. La estructura de regulador se implementa a través de un bloque de función a cargar en la CPU. Éste se configura gráficamente con el correspondiente software de parametrización. Standard PID Control se aplica sobre todo para tareas de regulación pequeñas o medianas: En lazos de regulación de temperatura, presión, caudal y nivel. Standard PID Control es especialmente idóneo para aplicaciones previamente automatizadas con reguladores autónomos. Standard PID Control contiene los ejemplos terminados: Regulador paso a paso con simulación de sistema regulado Regulador continuo con simulación de sistema regulado Regulación de relación multilazo Regulación de mezcla Regulación en cascada Regulador a impulsos El regulador a impulsos está contenido en un bloque de función junto con el regulador continuo, incl. la conversión en una señal PDM (formador de impulsos). Así, se simplifica la parametrización y puesta en marcha del regulador a impulsos. Además, es posible ajustar por separado el intervalo de muestreo del regulador y el periodo del formador de impulsos. De esta forma, se puede seleccionar un periodo mayor que el intervalo de muestreo. Menores intervalos de muestreo tienen la ventaje de que la respuesta del regulador a fallos y instrucciones del operador es más rápida. Por el contrario, un periodo mayor prolonga la vida del actuador al reducirse la frecuencia de maniobras. Se suprime la oscilación de los reales reales acortando automáticamente la duración efectiva del periodo. Otra ventaja es que la CPU se carga menos, ya que se puede llamar al formador de impulsos a intervalos mayores. El ejemplo de un regulador a impulsos con salida de 3 puntos "CALENTAR - DESCONECTADO - REFRIGERAR" facilita la puesta en marcha de un lazo de temperatura. Conmutación Manual-Automático avanzada En caso de conmutación Manual-Automático, se pueden seleccionar las siguientes funciones por parametrización: Conmutación Manual-Automático sin saltos Conmutación Manual-Automático con saltos, con el correspondiente aumento en escalón de la salida del regulador para corregir más rápido el error de regulación Corrección del valor manual en modo Automático Cómoda parametrización La parametrización se facilita gracias al apoyo gráfico que ofrece la imagen de estructura de regulador, la imagen del lazo, el registrador de curvas y la optimización del regulador. La clara estructura de regulador, permite activar y desactivar fácilmente funciones usando interruptores software. Los parámetros se pueden cambiar también en el estado RUN de la CPU o mientras estén activos el registrador de curvas o la imagen de lazo. Funciones de test Numerosas funciones de test facilitan la puesta en marcha y diagnóstico. Exactamente igual que en los módulos de regulación FM 355/455 y Modular PID Control, están disponibles una imagen de lazo con diagrama de barras y un registrador para ver la evolución de las señales. Se pueden mostrar simultáneamente la estructura de regulador, los parámetros introducidos y su influencia sobre el resultado. Las curvas registradas pueden guardarse en archivos y procesarse posteriormente, p. ej. con una hoja de cálculo. Regulador paso a paso Un algoritmo al efecto hace que este regulador paso a paso funcione, para la misma precisión, con hasta un 50 % menos de conmutaciones que uno convencional. Esto minimiza el trabajo del actuador asociado y eleva considerablemente su vida útil. La clara estructura de regulador de Standard PID Control 18 Bloques de función cargables

19 PID Self-Tuner Optimización de reguladores El software de parametrización incluye una función de autoajuste para sintonizar, sin conocer exactamente el sistema regulado, este regulador en poco tiempo. Para ello, se excita el proceso variando en escalón la magnitud manipulada o cambiando la consigna. Durante el transitorio, se captan y visualizan automáticamente los valores del proceso. A partir de estos valores, el programa calcula un modelo matemático del sistema regulado y determina los parámetros más favorables de reguladores PI y PID de acuerdo al criterio del valor absoluto óptimo. En la auto-optimización del regulador, se puede elegir entre dos respuestas transitorias distintas: Respuesta transitoria del lazo hasta con un 10 % de rebase transitorio Respuesta transitoria sin rebase Para auto-optimización en línea se recomienda usar el PID Self Tuner. El paquete opcional PID Self-Tuner transforma, con bloques de función complementarios, el regulador PID en un regulador PI o PID auto-sintonizable: Regulador PID continuo Regulador paso a paso con y sin realimentación de posición Las funciones, fácilmente comprensibles, y los ejemplos, cuidadosamente elegidos, permiten ajustar en línea el regulador y adecuarlo al proceso. PID Self-Tuner se puede combinar flexiblemente con los productos de regulación PID Control (integrado en STEP 7), Standard y Modular PID Control, así como FM 355 y FM 455. Puede utilizarse en las plataformas hardware SIMATIC S7-300/ 400 y WinAC, y es idóneo para optimizar lazos de regulación de temperatura, nivel y caudal. Condiciones del proceso Respuesta transitoria asintótica y estable Retardos no demasiado grandes (retardo < 0,3 * tiempo de estabilización) Linealidad suficiente en el rango de trabajo seleccionado Calidad suficiente de las señales medidas Ganancia no demasiado elevada Consigna PID Self-Tuner Parámetros PID Regulador PID Variable manipulada Proceso Valor actual G_ST70_XX_00717 Funciones Primer ajuste en línea de reguladores PID Sintonización en línea del regulador PID para reoptimización en el punto de trabajo Optimización de procesos con refrigeración activa y calefacción Modo manual Optimización en comportamiento de zonas de regulación Funciones de test PID Self-Tuner optimiza un regulador PID Bloques de función cargables 19

20 Modular PID Control Modular PID Control es una librería de bloques de función estándar adecuados óptimamente entre sí. A partir de éstos se pueden agrupar estructuras de regulación para SIMATIC S7-300/400 y WinAC en aplicaciones de control de procesos. Asociado al módulo analógico SM 334 se pueden conseguir intervalos de muestreo de hasta 5 ms. La interconexión de los bloques es posible en STEP 7, SCL y de forma muy sencilla, gráficamente en CFC. Así se pueden crear y probar estructuras de regulación, incluso complejas, de forma muy flexible y clara. Ejemplos terminados Regulador de consigna fija con distintas salidas Regulador de relación monolazo Regulación de relación multilazo Regulador de mezcla Regulador en cascada Regulador con control anticipativo Regulador con acción anticipativa Regulador de selección de rango Regulador de transición (override) Regulador multivariable Las funciones equivalen a las de Standard PID Control Funciones de test Optimización de reguladores Respuesta transitoria sin rebase Algoritmo de regulación para reguladores paso a paso También aquí se recomienda la combinación con PID Self- Tuner para la auto-optimización en línea de sistemas regulados de temperatura. Modular PID Control con el editor gráfico de esquemas de función CFC El software de parametrización correspondiente contiene una imagen de lazo con diagramas de barras y un registrador para ver la evolución de las señales. Con ellos, se facilita considerablemente la puesta en marcha. Modular PID Control se utiliza, por una parte, en aplicaciones en las que se deben diseñar estructuras de regulación muy amplias. Por otro lado, también es adecuado para aplicaciones en las que se debe ahorrar espacio de memoria y en las que cada regulador del sistema modular satisface los requisitos con exactitud. Modular PID Control también es recomendable cuando sólo se utilicen bloques de cálculo analógicos como zona muerta, línea poligonal, normalización o programador horario. Están disponibles los siguientes tipos de regulador: Regulador PID continuo Regulador a impulsos Regulador paso a paso 20 Bloques de función cargables

21 Easy Motion Control Easy Motion Control es la solución flexible y económica basada en software para tareas de posicionamiento con regulación de posición con SIMATIC S7-300/400 y WinAC. Easy Motion Control comprende los bloques de función de la CPU y un software de parametrización. Algunos casos de aplicación son, p. ej., el desplazamiento absoluto o relativo, así como el sincronismo de reductor sencillo tanto en ejes lineales como giratorios. Los campos de aplicación son ejes de reglaje y desplazamiento, así como ejes de alimentación y transporte. También es posible una transición al vuelo a un nuevo movimiento. Easy Motion Control es idóneo en aplicaciones que suponen desplazar entre 1 y 5 ejes por máquina. Los requisitos de memoria se encuentran entre 10 y 20 kbytes para el primer eje. Cada eje adicional sólo requiere 1 kbyte. Ventajas Abierto en la elección del tipo de accionamiento (excepto motores paso a paso) Interfaz estándar conforme a PLCopen Motion Control Integrable flexible y universalmente en el programa STEP 7 Permite el modo isócrono Funcionamiento Se pueden utilizar, dependiendo de la aplicación, distintos módulos de interfaz para realimentar la señal del encóder y sacar la consigna. Están disponibles drivers de entrada y de salida para los módulos de interfaz más corrientes. Los drivers universales permiten, además, la conexión de cualesquiera interfaces de valor real y de consigna. Driver de entrada para captación de posición CPU 314C SM 338 FM 350-1, FM ET 200S 1 SSI ET 200S 1 COUNT Encóder absoluto PROFIBUS DP Driver universal para cualesquiera módulos de interfaz Driver de salida para controlar el accionamiento desde CPU 314C SM 332, SM 432 ET 200S 2 AO U MICROMASTER 4 vía PROFIBUS DP Drivers universales El posicionamiento se efectúa mediante los bloques de función cargados en la CPU. La interfaz estándar conforme a PLCopen Motion Control permite la integración sencilla y perfecta en el programa de usuario. Con STEP 7 y el software de parametrización suministrado facilitan la parametrización y puesta en marcha de tarea de posicionamiento; es decir, no es necesario ningún lenguaje específico de Motion Control. Representación KOP EN MC_MoveAbsolute ENO Execute Busy Position Done Velocity CmdAborted Acceleration Error Deceleration Direction Axis Init G_ST70_XX_00719 Bloque PLCopen en STEP 7 Bloques de función cargables 21

22 Módulos ET 200S descentralizados Módulo generador de impulsos 2 PULSE NUEVO El módulo tecnológico bicanal 2 PULSE se usa para controlar actuadores y válvulas. Asociado a paquetes de software de regulación SIMATIC, p. ej. Standard PID Control, puede sacar descentralizadamente señales PWM para actuadores, descargando así a la CPU. Se aplica por ejemplo para controlar contactores estáticos o resistencias calefactoras. Estación ET 200S modular al bit Existen a su disposición distintos módulos ET 200S para poder realizar funciones con inteligencia descentralizada. Pueden funcionar a través de IM 151 y PROFIBUS DP tanto en maestros S7 como en maestros normalizados PROFIBUS DP. Además, también es posible conectarlos a PROFINET vía IM PN. La parametrización se efectúa mediante STEP 7 o con archivos GSD estandarizados del entorno abierto de automatización. No se necesita ningún bloque de función estándar. Ejemplos de aplicación para módulos ET 200S son las máquinas de mecanizado de madera y máquinas de papel, así como la regulación de calefacción. Módulo lector de posición 1 SSI El módulo de señales monocanal 1 SSI permite conectar encóders SSI al ET 200S y solucionar tareas de posicionamiento sencillas. El algoritmo de posicionamiento propiamente dicho se procesa en la CPU, p. ej. con Easy Motion Control. 1 SSI capta los valores reales del encóder SSI (13 a 25 bits) y los pone a disposición del maestro superior (p. ej. CPU). Además, el valor real se puede comparar con dos valores establecidos por el maestro. 1 SSI soporta en el modo isócrono un tiempo de ciclo de 250 µs. También se puede utilizar un encóder más lento con desmultiplicación de forma sincronizada. Para proteger la transferencia puede evaluarse un bit de paridad. El módulo 2 PULSE funciona en los siguientes modos: Emisión de impulsos: En la salida digital de 24 V se emite una sola vez un impulso con la duración definida. Tren de impulsos: Por la salida digital de 24 V se emite un número de impulsos establecido por el usuario a la frecuencia definida. PWM (modulación de ancho de impulsos): Por la salida digital de 24 V se emite una secuencia de señales moduladas en ancho de impulsos. Retardo a la excitación/desexcitación: Una señal pendiente en la entrada digital de 24 V se emite con retardo a la excitación/desexcitación por la salida digital de 24 V. Salida de frecuencia: por la salida de 24 V se emite una frecuencia hasta 5 khz predeterminada. En los modos PWM y tren de impulsos, el 2 PULSE puede medir la corriente emitida en cada caso y comunicarla a la CPU. Para ello, el valor de medida se promedia para todo el periodo. Esto permite conectar directamente válvulas proporcionales sencillas y regularlas con precisión. El modo isócrono mejora aún más la precisión de una regulación. Para aumentar la potencia pueden conectarse en paralelo los dos canales del módulo, generando así una corriente hasta de 4 A. La interfaz ampliada de datos de usuario ofrece mayor comodidad en el control del módulo. Módulo de motor paso a paso 1 STEP NUEVO El módulo de motor paso a paso monocanal 1 STEP se encarga de tareas de posicionamiento en combinación con motores paso a paso. Es adecuado, p. ej., para dispositivos de avance en líneas de montaje, líneas transfer, máquinas de impresión y máquinas de papel y textiles. Están disponibles las siguientes tareas de desplazamiento: Posicionamiento incremental: el eje se desplaza en un trayecto establecido Posicionamiento absoluto: el eje se desplaza hasta la posición establecida Búsqueda del punto de referencia: el eje se desplaza para encontrar el punto de referencia e inicializar el sistema de medida 22 Módulos ET 200S descentralizados

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