Tema: Los PLC s SIEMENS PROSYS ACCON S5 y PROSYS S7.

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1 Tema: Los PLC s SIEMENS PROSYS ACCON S5 y PROSYS S7. Facultad de Ingeniería. Escuela de Eléctrica. Asignatura Control Industrial. I. Objetivos. Utilizar las operaciones de bit que ofrecen los autómatas S5 90U y 95U de SIEMENS. Simular el comportamiento del PLC en un programa. II. Introducción. ACCON-ProSys 1131 es un sistema de programación completo para todos los PLC SIMATIC de la línea S5 y S7. Los programas escritos en los lenguajes IEC en ACCON-Prosys 1131 son homogéneos para todos esos PLC y portátiles a todos los otros PLC sin mucho trabajo. Accon-ProSys 1131 se rige de acuerdo a la norma estándar IEC 1131 para la programación de PLCs. La programación de los diferentes tipos de PLC (provenientes de los distintos fabricantes) es unificada con los sistemas de programación que se ajustan a esta norma. Los elementos de los lenguajes: lista de instrucciones, esquema de contactos, etc. son para todos los sistemas iguales, de modo que módulos de programa idénticos son ejecutables en un PLC Siemens, Klöckner- Moeller o Mitsubishi (solo por nombrar algunos). Numerosas empresas se reunieron en PLCopen para desarrollar y unificar sistemas unificados de programación. Hasta 1995 fueron certificados sistemas para los PLCs de los siguientes fabricantes: KEBA, Klöckner-Moeller, Matsushita, Philips, Selectron y Siemens. Componentes de un programa Proyecto. Un proyecto contiene todos los objetos de un programa PLC. Un proyecto es memorizado en un archivo con el nombre del proyecto. Pertenecen a un proyecto los siguientes objetos: Configuración del PLC, módulos, estructuras, lista de variables globales, biblioteca, inspeccionar variables. Módulos. Las funciones, bloques de función y programas constituyen los módulos. Cada módulo se compone de una declaración y de un cuerpo. El cuerpo está escrito en uno de los lenguajes de programación IEC: IL (listado de instrucciones), ST (texto estructurado), FBD (diagrama de bloques de función), LD (diagrama de contactos) o SFC (mapa de funciones secuenciales). Los módulos pueden llamar a otros módulos. Funciones. Una función es un módulo que envía un elemento de dato (pueden ser varios elementos, como por ejemplo campos o estructuras) tras la ejecución. Al declarar una función debe de tenerse en cuenta que la misma debe recibir un tipo, es decir detrás del nombre de la función debe introducirse dos puntos seguidos de un tipo. Bloque de función. Un bloque de función o módulo de función es un módulo que da tras la ejecución uno o más valores como resultado. Un bloque de función no recibe ningún tipo. Instancia de los bloques de función. De un bloque de función pueden ser creadas duplicaciones, las denominadas instancias (copias). Cada instancia posee un nombre (el nombre de instancia y una zona de datos, que contiene los parámetros de entrada y salida y las variables internas. Las instancias son definidas en la lista de variables locales como variables indicando el nombre del bloque de función como tipo de un identificador. Llamada de un bloque de función Las variables de un bloque de función pueden ser utilizadas indicando el nombre de la instancia, un punto y luego el nombre de la variable. 1

2 Programas. Un programa es un módulo que envía uno o más valores durante la ejecución. Los programas son conocidos en forma global en todo el proyecto. Se mantienen todos los valores desde una ejecución de programa hasta la próxima. Los programas pueden ser llamados por programas y bloques de función. No está permitida una llamada de programa en una función. Tampoco existen instancias de programa. Si un módulo llama a un programa y se modifican los valores del programa, las modificaciones se mantienen hasta la próxima llamada del programa, aunque el programa sea llamado por otro módulo. Esto es diferente que en la llamada de un bloque de función. Allí los valores sólo se modifican en la instancia respectiva del bloque de función. Esas modificaciones sólo son importantes al ser llamada la misma instancia. OB1. El módulo OB1 es un programa especial. Constituye el primer módulo que es colocado en un nuevo proyecto. Ese módulo es llamado una vez por ciclo del PLC. No lo borre ni lo renombre! Configuración del PLC. La configuración del PLC describe el hardware del PLC. Para la creación del programa es muy importante la cantidad y colocación de las entradas y salidas. De la configuración del PLC resultan las diferencias válidas en un proyecto. Bibliotecas. Una serie de bibliotecas pueden unirse al proyecto. Los módulos de las bibliotecas pueden ser utilizados como módulos programados por el usuario. Se dispone de la biblioteca 'standard.lib'. Operandos en ProSys En ProSys 1131 pueden aparecer como operandos: constantes, variables, direcciones, y eventualmente llamadas de función. Constantes Bool. Las constantes BOOL son los valores lógicos TRUE y FALSE. Constantes TIME. Pueden declararse constantes TIME en ProSys Se usan especialmente para manejar los temporizadores desde la biblioteca estandar. Una constante TIME se compone de una t o T como primer elemento seguida de un símbolo #. Luego sigue la declaración del tiempo; ésta puede componerse de días (designados con d ), horas (designadas con la h ), minutos (designados con la m ), segundos (designados con la s ) y milisegundos (designados con ms ). Las indicaciones del tiempo deben ser ordenadas según su tamaño (d delante de h, h delante de m, m delante de s y s delante de ms); no es necesario que aparezcan todos los tiempos. Ejemplos para constantes TIME correctas en una asignación ST: TIME1 := T#14ms; TIME1 := T#100S12ms; (*Es válido el desbordamiento en el componente mas alto*) TIME1 := t#12h34m15s; No sería correcto: TIME1 := t#5m68s; (*desbordamiento en un lugar más bajo*) TIME1 := 15ms; (*Falñta T#*) TIME1 := t#4ms13d; (*orden incorrecto de las indicaciones del tiempo*) NOTA: Un timer SIMATIC puede ser inicializado con un tiempo máximo de 2 horas 46 minutos 30 segundos. III. Material y Equipo. No. Descripción Cantidad 1 Computadora 2 2 Programa ACCON-PROSYS PLC S5-90U o 95U 1 2

3 IV. Procedimiento. Parte I. Programación de un proyecto en FBD. 1. Corra el programa ProSys. A la izquierda se encuentra la lista de objetos. Allí se representan todos los módulos de un proyecto. Ahora la lista de objetos está vacía porque un proyecto aún no está cargado. Si se presiona el ratón sobre un ícono en la parte inferior de la lista de objetos) se elige el tipo de objeto, por ej. módulos, objetos de visualización, etc. Primero es conveniente elegir módulos. 2. Ejecute "Archivo", "Nuevo". En lugar de esto se puede presionar el ratón sobre el primer icono de la barra de herramientas. Aunque el proyecto está cargado la lista de objetos aún está vacía, porque el proyecto está vacío. 3. Ejecute "Archivo", "Memorizar" y darle un nombre al proyecto. 4. Inserte un módulo en el proyecto; para esto presione la tecla derecha del ratón sobre la lista de objetos si está seleccionado "Módulos". Entonces aparece un menú desplegable sensitivo contextual. Elegir la instrucción "Insertar objeto". También se puede insertar un objeto por medio del menú "Proyecto", submenú "Objeto". Entonces aparece la caja de dialogo "Nuevo módulo": El primer módulo central de un proyecto es OB1, como en la programación SIMATIC. El OB1 tiene que ser de tipo programa, lo que ya está ajustado de forma correcta. Presione el ratón sobre FBD y después en OK. Entonces se abre el editor FBD y el OB1 puede ser programado. Los editores IL, FBD, LD, ST y SFC. En la parte superior se pueden declarar variables y en la parte inferior se introduce el programa. 3

4 Primero no programaremos con variables, sino con direcciones directas. En la parte inferior del editor de FBD se encuentra un pequeño rectángulo que representa la posición actual en el segmento. 5. Presione el ratón sobre el rectángulo. 6. AND es un operador en la norma IEC. Hay que insertar ese operador. Presione la tecla derecha del ratón sobre el rectángulo que es nuestro cursor FBD. Aparece un menú, elegir "Operador". En el rectángulo aparece un AND. A la izquierda se observan las dos entradas del símbolo AND conectadas con símbolos de interrogación. En lugar de usar la tecla derecha del ratón se puede trabajar con la instrucción del menú "Insertar", "Operador" o con la combinación de teclas Ctrl+O o con el símbolo en la barra de herramientas "Operador". (Si el ratón está colocado sobre la barra de herramientas aparece el significado del símbolo después de 2 segundos.) 7. Para acostumbrarse a moverse en el segmento es recomendable trasladar el rectángulo activo con el ratón o con las teclas con flechas de dirección. Se puede cambiar la forma del rectángulo activo con "Proyecto", "Opciones", "Editor", "Marcación". 8. En AND se conectan dos entradas, las cuales en Siemens se llaman E0.0 y E0.1. Presione el ratón sobre la entrada superior, entonces los signos de interrogación tienen un color especial. Introducir el siguiente texto "%I0.0". Esa es la denominación independiente del fabricante que la norma IEC tiene para "E0.0". Hay que comenzar cada dirección con %. Después sigue I para entrada (input) o Q para salida (output). Al final se coloca W para palabra, D para palabra doble o nada o X para bit. Si se introduce "%I0.0" y se abandona el campo de entrada, entonces se formatea de nuevo el segmento, es decir todo se desliza hacia la derecha, de modo que haya lugar para el texto nuevo. 9. Para conectar la entrada inferior hay que ir con el ratón o con las teclas con flechas de dirección hasta esa entrada. Introducir "Entrada1" (sin las comillas"). "Entrada1" tiene que ser una entrada (E0.1), pero a través de una variable simbólica se puede leer mejor. Esa variable puede ser declarada inmediatamente. Si se escribió "Entrada1" y se abandonó el campo de entrada, entonces se abre el siguiente dialogo: Este diálogo aparece siempre que se utilice una nueva variable aún no definida en ningún lugar (o si se escribió mal...). Esta opción puede desactivarse con "Proyecto", "opciones", "Editor", "Declaraciones automáticas". 10. Cada variable tiene que tener definido el tipo. Queremos colocar Entrada1 en la entrada E0.1, es decir que se trata de un bit "BOOL" en IEC. Entonces no se necesita modificar el tipo. Después la clase de la variable tiene que definirse. Se 4

5 puede tratar de una variable global, de una variable local o de un parámetro de entrada o salida del módulo OB1. Si se deja "VAR" la "Entrada1" es una variable local del OB1. Esto significa que los otros módulos no pueden utilizar el nombre "Entrada1". Ahora sigue la dirección. Para el bit de entrada 0.1 se introduce "%I0.1" en el campo "Dirección". Si se desea también se puede hacer un comentario. Por último presione el ratón sobre OK. El segmento se verá de la siguiente manera: En la parte superior de la ventana se observa la definición de la variable. La dirección y el comentario están también presentes. 11. Coloque el rectángulo activo (el cursor) detrás del símbolo AND. Ahora se inserta un símbolo OR. En la norma también hay un operador OR. De nuevo una de las 4 posibilidades: "Insertar", "Operador" ó Ctrl + O ó presionar el ratón sobre el símbolo "Operador" en la barra de herramientas, ó presionar la tecla derecha del ratón y seleccionar "Operador". 12. De nuevo aparece un rectángulo con AND. De ese AND se hará un OR. Hay dos posibilidades: se sobrescribe AND por OR o se presiona F2, siempre y cuando AND esté marcado con un color especial. Después aparece una ventana para seleccionar uno de los operadores de la norma IEC Seleccione OR de la lista de operadores. 14. Elija "Editar", "Deshacer". Entonces OR se convierte de nuevo en AND. Otra vez haga lo mismo y OR reaparece nuevamente. Lo mejor es probar otra posibilidad o elegir "Editar", "Rehacer". 15. Conecte la segunda entrada del símbolo OR con "%I0.2". 16. Para cerrar el segmento se inserta una asignación en la salida de OR. Para esto hay que ir al rectángulo activo hasta la correspondiente posición, y elegir "Insertar", "asignación". O presionar Ctrl+A. O se toma el símbolo en la barra de herramientas "Asignación". O se toma la tecla derecha del ratón. Sobrescribir el signo de interrogación con "%Q1.0" (en Siemens sería A1.0). El segmento se ve así: 5

6 Parte II. Simulación del programa. 1. Conecte en el menú "Online", "Simulación" (tiene que tener un ganchito delante ('Simulación). 2. Elegir "Proyecto", "Compilar todo". Ahora se verifica el programa y se genera el código que puede ser simulado en la computadora. Aparecen mensajes de error "Dirección no permitida %I0.0", etc. Esto es porque primero tienen que ser configuradas las IOs (entradas y salidas) del PLC. Para esto elegir "Ressources" de la lista de objetos y luego "Configuración del PLC". Se abre una ventana con un gráfico que muestra un PLC vacío. Hay que introducir un módulo de entrada en la dirección byte 0 y un módulo de salida en la dirección 1, para que %I0.0 y %Q1.0 sean válidos. 3. Presione el ratón sobre el módulo 0 del PLC representando gráficamente y sobre "8 entradas" en la ventana que aparece. Después presionar el ratón sobre el módulo "8 salidas". Ahora tenemos el siguiente PLC: 4. De nuevo seleccione de "Proyecto", "Compilar todo". Ahora no pueden aparecer errores, de lo contrario consulte con su instructor. 5. Ahora podemos comenzar el programa en ese PLC de software. Elegir "Online", "Login" (o el correspondiente icono el la barra de herramientas). En la línea de estado abajo a la derecha están puestos en relieve los campos "SIM" (simulación) y "ONLINE". El PLC no ejecuta el programa así que el campo "RUN" no está marcado en negrita. 6. Elija "Online", "Cargar". Después "Online", "Start" (o el símbolo correspondiente en la barra de herramientas) para comenzar con el programa. 7. Elija "Ventana", "En modo mosaico" para poder ver el PLC y el módulo al mismo tiempo. 8. Ahora estamos en modo status. Presione el ratón sobre el LED 0 del módulo 0. Así se coloca en 1 la entrada %I0.0. El color del LED cambia, y también cambia en el editor del módulo el color de "I0.0". Al presionar nuevamente el ratón la entrada se coloca nuevamente en 0. Presionar sobre los otros LED's y anotar sus observaciones. Si las entradas 0.0 y 0.1 (Entrada1) están conectadas en 1 (TRUE), entonces se coloca en 1 la salida en 1.0. Elegir "Online", "Control de flujo" y activar la ventana del módulo para seguir el estado mediante las líneas de colores. El 1 lógico es puesto en relieve con un color. 9. Por último ir a "Online", "Logout" para terminar la conexión. 6

7 Parte III. Conexión real con el PLC. 1. La conexión en tiempo real con el PLC se realiza del mismo modo que la simulación. Por supuesto que primero hay que desconectar en "Online" la "Simulación". Active la ventana de la configuración del PLC simplemente presionando el ratón sobre la ventana. Elegir "Extras", "Opciones para generación de código". Aparece la siguiente ventana donde se puede elegir el PLC destino (un S5 o un S7 300/400), seleccione un S5 90U ó 95U. No hay que modificar los otros ajustes. 2. Ajuste la interfaz correcta en "Online", "Parámetros de comunicación" (Use el COM1). 3. Después todo es como antes, sólo que algo más lento porque hay tráfico en la interfaz. Compilar todo, login, cargar, start, probar y logout. Hay que comprobar si las direcciones de las entradas y las salidas coinciden con las del PLC. Sin embargo, si éstas faltan en el PLC pueden ser igualmente utilizadas. Incluso se pueden colocar los bits de entrada en el gráfico del PLC presionando con el ratón; pero si el PLC tiene esas entradas y salidas no vale de nada apretar el ratón, pues el PLC toma las señales del hardware y no las de los LEDs. Parte IV. Extensión del programa. 1. El estilo de la norma es programar con variables. Así el programa es más fácil de depurar. Modifique el programa de la siguiente manera: 7

8 2. Inserte un flip flop (Set/Reset). El flip flop Set / Reset está definido en la norma como bloque de función estándar (es decir, independiente del fabricante e igual para todos los PLCs). Los otros bloque de función estándar son los temporizadores, los contadores, y los módulos de reconocimiento de flanco. 3. Presione el ratón sobre la entrada superior del símbolo OR. Después elegir una de las siguientes 4 posibilidades para insertar un módulo de función estándar: presionar Ctrl+B ó "Insertar", "Bloque de función" o el ícono "Bloque de función" en la barra de herramientas o tecla derecha del ratón y "Bloque de función". 4. Aparece la siguiente ventana: 5. Elegir "RS". (También en esta ventana se puede después elegir los módulos definidos por el usuario, es decir los escritos por el usuario). Aparece a continuación el módulo en el editor FBD: Los módulos de función pueden ser utilizados varias veces. Por ello RS es un tipo, y se pueden crear variables de ese tipo (las denominadas instancias). 6. Sobreescriba los signos de interrogación arriba del flipflop con "FlipFlop1"; declarar la variable como variable local de tipo "RS". Dejar desconectada la entrada inferior del flipflop RS; entonces el módulo se verá de la siguiente forma: 8

9 7. Probar conectando la entrada Reset. Anote sus observaciones. Parte V. Conversión a los otros lenguajes. 1. Si se tiene un programa correcto ("Compilar todo" no señala ningún error), entonces se puede convertir un módulo a IL o LD. Marcar el módulo en la lista de objetos y presionar la tecla derecha del ratón. Elegir "Convertir objeto". En la ventana siguiente elegir "IL" como lenguaje meta. Es mejor darle al módulo otro nombre para que el módulo original no sea sobreescrito. Algo así: 2. En la lista de objetos se observa un módulo nuevo con el nombre "Modulo2" (sin tildes porque este carácter no se permite en nombres IEC). Presione sobre "Modulo2" el ratón dos veces y el módulo aparece en formato IL. Si el módulo original OB1 se coloca al lado y se ejecuta "Ventanas, "En modo mosaico", se observa muy claramente como se hubiese programado el módulo en IL. 3. Cree un "Módulo3" que contenga el mismo programa pero en LD. Anote sus observaciones. 4. Salga del programa correctamente y apague el equipo. V. Análisis de Resultados. 1. Diseñe un programa para el arranque estrella-delta de un motor trifásico de inducción usando el programa ACCON-ProSys. Dibuje el diagrama de conexión al PLC, además del diagrama de potencia del motor. 2. Diseñe el arranque de un motor por medio de autotransformador usando el programa ACCON-ProSys. Dibuje el diagrama de conexión al PLC, además del diagrama de potencia del motor. 9

10 VI. Investigación Complementaria. 1. Investigue sobre las operaciones de conversión (de byte a palabra, de tiempo a palabra, etc.) que posee el programa ACCON ProSys VII. Bibliografía. Manual del sistema de programación PLC. ACCON ProSys Programación del PLC SIMATIC S5 Y S7 de Siemens según la norma IEC Versión 2.0 Mayo