Arquitectura de los Autómatas Programables

Transcripción

1 Arquitectura de los Autómatas Programables Automatización Industrial Índice TEMA Arquitectura de los Autómatas Programables 1. - Unidades Funcionales 2. - Funcionamiento de un Autómata Programable 3. - Componentes Hardware de un PLC ALU 3.3 CPU 3.4 Bus Periférico 4. - Ciclo de Datos 5. - Procesamiento Cíclico de Programa 5. Familia Simatic S7 (Simatic S7-300) 6. Direccionamiento 7. Entradas y Salidas Digitales (Diagrama de Bloques)

2 Unidades Funcionales de un PLC I CPU Otros Módulos Periferia Unidades Funcionales de un PLC II ALU Unidad de Control Módulo de Canal Serie Periferia Bus Periférico

3 Unidades Funcionales de un PLC III RAM Marcas Temporizadores Contadores PII PIQ de Programa ROM Sistema Operativo ALU Unidad de Control Módulo de Canal Serie Periferia Bus Periférico Unidades Funcionales de un PLC IV RAM Marcas Temporizadores Contadores PII PIQ de Programa ROM Sistema Operativo ALU Unidad de Control Módulo de Canal Serie Tarjetas de Entrada Tarjetas Funcionales Bus Periférico Tarjetas de Salida

4 S7-300 Áreas de la La memoria de las CPUs está dividida en tres áreas: de las CPUs CPU de carga dinámica: - RAM, integrada o en Memory Card - Partes del programa no indispensables para la ejecución de carga remanente: - EEPROM, en Memory Card o integrada en CPU - Partes del programa no indispensables para la ejecución de trabajo: - RAM - Partes del programa relevantes para la ejecución del sistema: - RAM - Imagen del proceso de entradas PII - Imagen del proceso de salidas PIQ - Marcas, Temporizadores y Contadores - Pila de datos locales - Pila de módulos - Pila de interrupción - Buffer de diagnosis s de Carga y Trabajo de trabajo partes de los bloques relevantes para la ejecución de carga partes no relevantes (p.e. encabezamientos de módulos) S7-300 Unidad de programación de carga de trabajo Bloques lógicos Bloques de Datos Comentarios Símbolos Memorizados en el disco duro Bloques lógicos complejos Bloques de datos complejos Partes de bloques lógicos y de datos relevantes para la aplicación

5 s de Área y Trabajo Unidad programación CPU Módulos de señal Proyecto de carga de Sistema I/O Configuración hardware, offline Programa usuario, offline Tabla de símbolos Bloque de datos del sistema, (datos de configuración) Bloque de código, bloque de datos, (programa usuario) de trabajo Imagen del proceso entrada Imagen del proceso salida Buffer diagnosis Buf. Comunicac. Pila datos locales Señales de entrada Señales de salida Partes relevantes de los bloques de código Pila de bloques Pila interrupción de bits Partes relevantes de los bloques de datos Temporizadores Contadores Unidad Aritmético-Lógica Cargar las informaciones de la PII Procesar las informaciones en ACU 1 y ACU 2 Transferir las informaciones a la PIQ Estructura de los Acumuladores Byte alto Byte bajo Byte alto Byte bajo Palabra alta ACU (1 ó 2) Palabra baja

6 Funcionamiento de un Autómata Programable Procesador de Programa Contador de Programa Registro de Instrucciones Decodificador A I 1.0 AN I 2.3 S M 10.5 O I 1.1 O I 1.7 R M 10.5 Consulta, Combinaciones (Operaciones Lógicas) Activar (Set), Borrar (Reset) Comparaciones, Cálculos Aritméticos Llamada, Fin de Módulo Etc... Cómo trabaja un PLC Procesamiento cíclico del programa Alimentación Arranque del programa Modo ARRANQUE Actualización de entradas y salidas Ejecución del programa Principal & Modo RUN

7 Cómo trabaja un PLC Operaciones lógicas Operaciones lógicas usando señales binarias Consultar estado de la dirección Módulo de entradas CPU Estado Resultado de la consulta Operación lógica de bit RLO Resultado de la operación lógica Función Set/Reset Módulo de salidas PLC con Sistema Multiprocesador Módulo de Externa ROM Sistema Operativo RAM Interna CPU Panel de Mando Controlador De Bus Tarjetas de E/S Aparato de Programación Microprocesador - Proc. Instrucción Palabra - Proc. Temporizadores - Excitación Bus - Comunicación Bus Procesador ASIC Circuito Aplicación Específ. - Proc. Instruc. Bit/Palabra - Vigilancia Tiempo Ciclo

8 Componentes Hardware Rack Fuente de alimentación (PS) CPU Elementos de bus Periferia externa Módulos digitales de entrada y salida Módulos analógicos de entrada y salida Módulos de contadores Módulos de posicionamiento Módulos de control Procesadores de comunicaciones (CP) Interfases (IM) Ciclo de Datos Ciclo de Datos Desplazar Datos Ejecución del Programa Desplazar Datos Eje de Tiempos Pasar a los módulos de salida los datos del registro de desplazamiento Cargar en el registro de desplazamiento los datos de los módulos de entrada

9 Procesamiento Cíclico del Programa I OB1 1ª instrucción. 2ª instrucción última instrucción Procesamiento Cíclico del Programa II CPU PII PIQ de Programa Unidad de Control Marcas Temporizadores Contadores Tarjetas de Entrada Bus Periférico Tarjetas de Salida

10 Procesamiento Cíclico del Programa III CPU PII PIQ de Programa Unidad de Control Marcas Temporizadores Contadores Tarjetas de Entrada Bus Periférico Tarjetas de Salida Procesamiento Cíclico del Programa IV CPU PII PIQ de Programa Unidad de Control Marcas Temporizadores Contadores Tarjetas de Entrada Bus Periférico Tarjetas de Salida

11 SIEMENS SIMATIC S7-200 SF RUN STOP I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Mic ro PLC 212 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 X Procesamiento Cíclico del Programa V CPU PII PIQ de Programa Unidad de Control Marcas Temporizadores Contadores Tarjetas de Entrada Bus Periférico Tarjetas de Salida Familia del Sistema SIMATIC S7 Q0.5 S7-200 Sistemas compactos Sistemas modulares S7-300 S7-400

12 Visión General del Sistema SIMATIC S7 desde el micro PLC al inferior rango de control de E/A al superior rango de ejecución S7-400 S7-300 S7-200 Programación y Configuración de Software, SINEC Comunicación Programadoras, Programación COROS y Configuración Operador Interfase, de Software, Módulos SINEC Inteligentes Comunicación de I/O (FMs) Programadoras, COROS Operador Interfase, Módulos Inteligentes de I/O (FMs) Interfase Multi-Punto (MPI) S7-300 S7-300 CPU 1 CP FM CPU 2 CP FM MPI como K bus MPI como K bus PG conectada vía MPI AG acoplado vía MPI OP conectado vía MPI PG 720

13 Equipos para Manejo y Visualización S7-300 S7-400 OP45 OP35 OP25 OP15/C 2 OP3 OP5 /A2 Posibilidades de Gestión de Redes S5/TI COROS LS-B TISTAR Oper. Switch PG/PC SINEC H1 S7-200 S7-300 CPU FMCP S7-400 PS CPUFM CP CP Bus de comunicación Bus de comunicación S5/TI SINEC L2-FMS S5/TI PG/PC Campo de Dispositivos SINEC L2-DP PPI PG/PC TD/OP Dispositivos de Campo ET 200 PG/PC TD/OP S7-200 MPI PG/PC TD/OP S7-CPU

14 SIMATIC S7-300 Datos técnicos Instrucciones /Datos de trabajo Direcc. libre ED / SD EA / SA Tiempo elaboración/ 1 K inst. binarias Marcas Contadores Temporizadores CPU K / - 12 Kbyte no ,6 ms CPU K / - 24 Kbyte no ,3 ms CPU 315 (CPU 315-2DP) 16 (21) K / - 48 (64) Kbyte si ,3 ms CPU 316-2DP 42 K / Kbyte si ,3 ms CPU K / 256 Kbyte 512 Kbyte si ,1 ms (Interfase PROFIBUS-DP ( Interfase PROFIBUS-DP ( Interfase maestro/esclavo maestro/esclavo para 64 estaciones DP) para 64 estaciones DP) PROFIBUS-DP(M/S) 125 estaciones DP;MPI utiliz.como DP (12 MBaud)) Elementos de la CPU

15 Gama de Módulos S7-300 PS: Entrada: 120/230 V ~ Salida: 24 V = IM: - IM360 - IM361 - IM365 SM: DI / DQ - 24 V = - 120/230 V ~ -Relés FM: - Contaje - Posicionamiento - Control de bucle cerrado CP: - Punto-apunto - SINEC L2 FMS/DP - 2 A - 5 A - 10 A AI/AQ -Voltaje -Corriente - Resistencia - Elementos térmicos PS = Power Supply IM = Interface Module SM = Signal module FM = Function module CP = Communications processor Montaje de Módulos S7-300

16 Disposición Mecánica Disposición en un bastidor Reglas de Colocación en un Bastidor A la derecha de la CPU pueden enchufarse como máximo 8 módulos (SM, FM, CP). La cantidad de módulos (SM, FM, CP) enchufables está limitada por su consumo de corriente tomado del bus posterior de S7-300 Disposición Mecánica Varios Bastidores Reglas de Colocación en Varios Bastidores El módulo de interconexión ocupa siempre el puesto (slot) 3 y debe encontrarse siempre a la izquierda del primer módulo de señales. En cada bastidor pueden enchufarse como máximo 8 módulos (SM, FM, CP). La cantidad de módulos (SM, FM, CP) enchufados está limitada por la toma de corriente admisible del bus posterior S7-300.

17 Direccionamiento de Módulos S7-300 Tipos de Direccionamiento Asignación de direcciones orientada al slot La asignación de direcciones por slot corresponde al direccionamiento por defecto, es decir, STEP 7 asigna a cada número de slot una dirección inicial de módulo prefijada. Asignación discrecional de direcciones En la asignación libre de direcciones es posible atribuir a cada módulo una dirección cualquiera dentro del área de direccionamiento posible para la CPU. Direccionamiento por Defecto Orientado al Slot Direccionamiento Orientado al Slot En el direccionamiento orientado al slot (direccionamiento por defecto), cada número de slot lleva asignada una dirección inicial de módulo. Dependiendo del tipo de módulo, se trata de una dirección digital o analógica

18 Direccionamiento por Defecto Imágenes del Proceso Módulo Periférico Número del Puesto de Enchufe + Número del Canal Imágenes de Proceso en el AG Dirección en la PII Dirección en la PIQ Programa de Mando Dirección en una Instrucción Direccionamiento - Módulos Digitales/Analógicos Módulos Digitales Dirección de Byte Número de puesto de enchufe Dirección de Bit Número de canal X.Y Módulos Analógicos PS Puesto de Enchufe AG Por cada puesto se reservan 8 canales (8 palabras, 16 bytes) Se conmuta la zona de direcciones del puesto de enchufe El margen de direcciones comienza byte 256 (puesto 0, canal 0) Canal

19 Direccionamiento de Módulos Direccionamiento Acceso a la PII Imagen del Proceso de Entradas (PII) Bit Byte 2 A I 2.2 Byte 12 L IB ACU1 0 Byte bajo L IW 62 Byte 62 Byte ACU1 0 Palabra baja L ID Byte 102 Byte 103 Byte 104 Byte Palabra alta ACU1 0 Palabra baja

20 Direccionamiento Acceso a la PIQ Imagen del Proceso de Entradas (PII) Bit = Q 4.5 T QB 29 0 Byte 4 Byte 12 ACU1 Byte bajo T QW 85 Byte 62 Byte T QD 132 ACU1 Palabra baja Byte 132 Byte 133 Byte 134 Byte Palabra alta ACU1 Palabra baja Direccionamiento Acceso Directo Acceso vía Imagen Proceso Acceso Directo PII AIx.x L IB x L IW x L PIB x L PIW x L PID x Programa de Mando =Qx.x TQB x TQW x T PQB x T PQW x T PDW x PIQ Acceso vía Imagen Proceso Acceso Directo

21 Direccionamiento posible con Step 7 (I) Área de direc. Desig. Acceso al área Abrev. Máx. direcc. área Imagen de proceso I/Q entrada / salida bit I / Q 0.0 a 65,535.7 entrada / salida byte IB / QB 0 a 65,535 entrada / salida palabra IW / QW 0 a 65,534 entrada / salida doble palabra ID / QD 0 a 65,532 Marcas bit de marca M 0.0 a byte de marcas MB 0 a 255 palabra de marcas MW 0 a 254 doble palabra de marcas MD 0 a 252 I/Q externa entrada/salida byte I/Q, periferia PIB / PQB 0 a 65,535 palabra I/Q, periferia PIW/PQW 0 a 65,534 doble palabra I/Q, periferia PID/PQD 0 a 65,532 Direccionamiento posible con Step 7 (II) Área de direc. Desig. Acceso al área Abrev. Máx. direcc. área Temporizador Temporizador (T) T 0 a 255 Contador Contador (C) C 0 a 255 Módulo de dato Módulo de dato (DB) DB 1 a 65,532 Módulo de dato Abierto con OPN DB Bit,byte,palabra,doble palabra Abierto con OPN DI Bit,byte,palabra,doble palabra DBX,DBB DBW,DBD DIX,DIB DIW,DID 0 a 65,532 0 a 65,532

22 Entradas Digitales Diagrama de bloques ENTRADAS: Suministran las señales de entrada al API REGLETAS DE ENTRADA: Para conexión del mundo exterior con el API ADAPTADOR DE SEÑALES DE ENTRADA: Transforma las señales de entrada en señales de baja tensión, utilizables por el API INDICADOR DE ESTADO: Presenta una información visual del estado de la entrada AISLAMIEMTO ELECTRICO: Aíslan eléctricamente las señales de entrada de las señales utilizadas por el procesador INTERFACES ELECTRONICAS: Proporcionan acceso a alta velocidad Salidas Digitales Diagrama de bloques INTERFACES ELECTRONICAS: Proporcionan salidas de alta velocidad MEMORIAS DE SEÑAL: Retienen las informaciones proporcionadas por las interfaces AISLAMIEMTO ELECTRICO: Aísla eléctricamente las señales utilizadas por el procesador de las señales de salida INDICADOR DE ESTADO: Presenta una información visual del estado de la salida CONVERTIDOR DE POTENCIA: Transforma las señales del procesador en señales de mayor potencia, para utilizarlas en el exterior REGLETAS DE SALIDA: Para conexión del API con el mundo exterior ACCIONADORES: Son los elementos gobernados por el API