Laboratorio de Teleingeniería Controladores Programables Creación de Proyectos Configuración del Bastidor Principal Comunicación PLC-PC

Transcripción

1 Laboratorio de Teleingeniería Controladores Programables Creación de Proyectos Configuración del Bastidor Principal Comunicación PLC-PC Controlador Lógico Programable (PLC) SIMATIC S7-300 Ф Ф Ф El controlador lógico programable de la serie SIMATIC S7-300 es un módulo de control de gama media para proyectos de mediana y baja complejidad. La estación del SIMATIC S7-300 contiene fundamentalmente en el bastidor (rack); una fuente de poder, una CPU y grupos de entradas y salidas (Análogas y/o Digitales). Normalmente puede contener también módulos de comunicación y módulos de funciones para tareas especiales, como por ejemplo para posicionamiento. Ф La configuración del sistema se realiza con la herramienta de administración SIMATIC Manager. Ф Ф Ф Ф Ф La programación del controlador lógico programable se realiza mediante el Software STEP 7. El programa almacenado en el PLC controla y regula el grupo de Entradas/Salidas de la estación SIMATIC. El grupo de Entradas/Salidas establece la liga con las variables físicas del proceso. Para poder configurar y programar la estación SIMATIC S7-300 desde la PC es necesaria una interfase de comunicación. Cada CPU S7-300 posee al menos una interfase de comunicación MPI (Multi Point Interface) integrada. También se puede establecer una comunicación con el controlador por otras interfases como lo son: PROFIBUS, Industrial ETHERNET o TCP/IP por mencionar algunos. 1

2 Ejercicio 1 El alumno debe aprender a crear un proyecto y configurar el PLC con el software de administración SIMATIC Manager. Crear un proyecto en el Administrador de SIMATIC Manager. 1. Con un doble clic al icono SIMATIC Manager abrir la aplicación, o bien en el menu de Start >> SIMATIC >> SIMATIC Manager. 2. El SIMATIC Manager inicia por default con el ultimo proyecto que fue abierto. Cerrar el proyecto y en la barra de menús principal seleccionar Archivo Nuevo. 3. Asignar un nombre al proyecto. Posteriormente asignar el nombre deseado, así como la ubicación del proyecto en una carpeta reservada para el grupo de trabajo. Al terminar este procedimiento oprimir el botón Aceptar. Al realizar este paso el proyecto ha sido creado aunque no contiene todavía ninguna configuración de componentes, como lo muestra la figura 1. Figura 1. Componentes al crear un nuevo proyecto. 4. Agregar un equipo al proyecto. Ahora en la barra de menús seleccionar Insertar >> Equipo >> Simatic 300, y aparecerá en la ventana izquierda el icono del objeto que se acaba de agregar como lo muestra la figura 2. Con esto estamos especificando que nuestro proyecto contiene una estación SIMATIC S Ahora es necesario dar de alta los componentes que contiene la estación. 2

3 Figura 2. Agregar una estación SIMATIC S7-300 Configuración de Hardware 1. El primer paso para la configuración del hardware es abrir el proyecto creado, si no se encuentra abierto. Seleccionar Archivo Abrir y aparecerá la siguiente ventana donde seleccionaremos nuestro proyecto y al final oprimimos el botón aceptar, ver figura num. 3. Figura 3. Abrir un proyecto 2. Al abrir el proyecto aparecerá el proyecto abierto con la estructura similar al que aparece en la figura 2. En la ventana izquierda observamos el contenido del proyecto, podemos ver que solo existe dentro del proyecto un solo equipo y es la estación SIMATIC 300. En la ventana derecha se muestra el contenido de los elementos seleccionados en la ventana izquierda. Seleccionamos el equipo SIMATIC Asociado al equipo SIMATIC 300 existe un objeto llamado Hardware, que es donde se va a configurar el hardware de la estación SIMATIC. Este 3

4 objeto es la liga para el software de configuración de Siemens llamado HWconfig, ver figura 4. Figura 4. Contenido de la estación SIMATIC Realizamos doble clic en Hardware y aparecerá la ventana mostrada en la figura 5. Figura 5. Ventanas del HW Config Como podemos observar, las ventanas de equipo y de configuración están vacías, lo cual es correcto porque en este momento no existe ningún equipo configurado. 4

5 El nombre de las ventanas mostradas en la parte superior es importante ya que las siguientes instrucciones hacen referencia a ellas constantemente. 5. Agregar el bastidor principal. El siguiente paso es agregar el bastidor (rack) que alojara al CPU, a los módulos de Entradas/Salidas, a la fuente de poder y a cualquier otro modulo de comunicaciones o funciones especiales. El procedimiento es el siguiente: Procedimiento a. Elija un bastidor central apropiado en la ventana Catálogo de hardware. En el caso del SIMATIC 300 se trata de un perfil soporte mostrado en la figura 6. Figura 6. Ubicación del bastidor 300 Arrastre el bastidor hasta la ventana del equipo y aparecerá la ventana mostrada en figura 7 Figura 7. Bastidor Principal 5

6 El bastidor se representa como una tabla de configuración pequeña en la parte superior de la ventana del equipo. En la parte inferior de la misma aparece información detallada del bastidor con datos adicionales, tales como la referencia, la dirección MPI, las direcciones de las entradas y salidas, etc. 6. Disposición de los módulos en el catalogo de hardware para agregarlos al bastidor. Una vez que el bastidor ha sido agregado a la ventana del equipo, el siguiente paso es configurar y parametrizar el CPU principal y los módulos auxiliares. Para realizar esta configuración y parametrización es necesario conocer los respectivos procedimientos. Procedimiento para agregar módulos al bastidor. 1. Elija un módulo (p. Ej. una CPU) de la ventana Catálogo de Hardware. Los posibles slots para ese módulo se resaltan en color. 2. Arrastre el módulo hasta la línea correspondiente del bastidor. STEP 7 comprueba si se violan reglas de slots por medio de un símbolo (por ejemplo las CPU's S7-300U sólo se pueden colocar en el slot 2) 3. Repita los pasos 1 y 2 hasta que el bastidor contenga todos los módulos deseados. Para cumplir con este paso es necesario añadir cada uno de los elementos por medio del número de parte que los identifica, es decir si se desea agregar el modulo de la fuente de voltaje, se tiene que identificar el número de parte (307-1EA00-0AA0) y agregar el modulo que cuente con ese número. Tarea: investigar cada modulo del bastidor identificando cada componente por medio de su número de parte. Procedimiento para definir las propiedades de módulos e interfaces. Cada componente (módulo, interfase o sub-módulo interfase) tiene propiedades predefinidas, por ejemplo los tipos y márgenes de medición de los módulos analógicos. Si desea modificar dichos ajustes, proceda de la forma siguiente: 4. En la tabla de configuración haga doble clic en el componente que desea parametrizar (por ejemplo en el módulo o sub-módulo interfase) o seleccione la línea correspondiente y elija el comando de menú Edición > Propiedades del objeto. 6

7 Con la tecla derecha del ratón: sitúe el puntero del ratón sobre el componente deseado, pulse la tecla derecha del ratón y elija en el menú emergente el comando de menú Propiedades del objeto. 5. Defina las propiedades del componente con ayuda de las ventanas visualizadas. 6. Insertar el primer módulo físico que se encuentra en el bastidor. El primer modulo necesario y cumpliendo con el orden físico, es la fuente de voltaje, ver la figura 7. Figura 7. Catálogo de Hardware Especificación de proyecto. De ahora en adelante serán agregados los demás módulos del bastidor principal siguiendo el procedimiento antes mostrado. En este momento solo se encuentra en la configuración la fuente de voltaje, pero falta el CPU principal así como los módulos auxiliares. Nota importante 1: Al momento de continuar con el resto de los módulos, es necesario conocer las especificaciones de cada uno de ellos (Entradas y Salidas, interfases de comunicación, etc.). 7

8 Guardar y compilar la configuración. Antes de proseguir con la práctica para evitar que se pierda el trabajo realizado, la información debe de ser guardada y compilada, puesto que al momento de cargar la configuración al PLC, esta debe de ser debidamente actualizada. Si la configuración es solo guardada y no compilada, el CPU solo tomara en cuenta la ultima compilación. Para realizar esta acción seleccionar en la barra principal de menús Equipo Guardar y Compilar. Descarga de configuración de hardware 1. Abrir la aplicación Ajustar Interfase PC/PG. El primer paso es realizar la configuración de la interfase entre la PC y el CPU que recibirá toda la información. El acceso a este software se encuentra en la barra de herramientas de la pantalla principal del STEP 7. Herramientas PC/PG interfase. 2. Seleccionar Modo de Comunicación MPI. Puesto que el CPU principal en teoría no contiene ninguna configuración, la única vía de comunicación disponible es por medio de la interfase MPI, después de abrir la aplicación Ajustar interfase PC / PG, seleccionar la tarjeta de de comunicación CP5611 con la interface de comunicación MPI. 3. Propiedades del Modo MPI. Las propiedades con las que debe cumplir la interface comunicación son las siguientes: Parámetros de la estación: PC/PG es el único maestro de la estación. Dirección de nodo MPI: 2 Timeout: 30 segundos. Local Connection: Puerto de comunicaciones: 1 Velocidad de transmisión: Descarga de la configuración de hardware. Volver a la aplicación HWconfig y seleccionar de la barra de menús principal Sistema destino >> Cargar en módulo. 5. Seleccionar módulo de destino. De la ventana que aparece, seleccionar el CPU ya que es el módulo que queremos configurar y seleccionamos OK. 8

9 6. Seleccionar dirección de estación. En la ventana que aparecerá, seleccionar la dirección de nodo MPI número 2 y después OK. Para este punto ya debe de estar configurado el PLC de manera correcta con todos sus módulos, de entradas, salidas y de comunicaciones. Estamos listos para continuar con la práctica. Ejercicio 2. Una vez que se ha configurado el equipo se comprobará la comunicación con el PLC y la asignación de las entradas y salidas de los modulos que fueron dados de alta. Para esto es necesario abrir una tabla de variables, esta se puede abrir del menu Insertar >> S7 Block seleccionar Tabla de Variables, ver figura 10. Figura 10. Ubicación de la tabla de variables Después de realizar lo anterior, la aplicación VAR nos permitirá ver una tabla como la que es mostrada en la figura 11, pero con las celdas vacias ya que aun no se han definido registros a monitorear. Escriba en las primeras dos celdas las direcciones de salida correspondientes a los actuadores de la cadena y la banda de la Linea de Transporte. En las siguientes celdas escriba un par de direcciones de las entradas correspondientes a los censores disponibles. 9

10 Figura 11. Tabla de variables Después es necesario poner en línea la tabla de variables para ver los valores de las entradas y salidas enlistadas y ver su dinámica al momento de ir probando los sensores. Para poner en línea la tabla de variables realizamos el siguiente procedimiento: 10

11 Figura 12. Seleccionar Variable Observar Ejercicio 3 Para este ejercicio se trabajará colocando una sola pieza en el registro. Para esta sesión contaremos con un pequeño panel de operación que contendrá un interruptor general de Arranque/Paro, este interruptor esta ligado a la memoria M100.0 del PLC por tanto será necesario que se tome en cuenta este dato para la elaboración de este ejercicio y de los ejercicios restantes. Si el interruptor de arranque esta activado se deberá sacar la pieza del registro y se llevará a la mesa 4. Para lograr esto es necesario sacar la pieza del registro y dejarla en la banda hasta que llegue a la mesa 4. Una vez que la pieza llegue a la mesa 4 se deberá apagar la banda y la cadena y no se volverán a activar hasta que no se detecte que hay una pieza en el registro. El ciclo anterior se repetirá hasta que el interruptor general se coloque en la posición de paro. 11

12 Ejercicio 4 Ahora, cada vez que se detecte una pieza en el registro, esta deberá ser llevada a la mesa 2. En este punto se utilizarán los sensores de proximidad de los pushers para llevar la pieza a la posición deseada y los pushers para poder sacar la pieza a la mesa correspondiente. Se debe de validar que la mesa en cuestión no este ocupada, en caso de ser así, el pusher no debe secar a la pieza en tanto la mesa no se desocupe. Se debe de probar primero la funcionalidad del programa con ayuda del PLCSim y la emulación de la Línea de Transporte y Clasificación. Nota: Se debe utilizar la memoria M100.0 como interruptor general de arranque y paro. Nota: No borre el programa anterior solo cambie el nombre a OB3 y cree un nuevo OB1 para realizar este ejercicio. Ejercicio 4b Este ejercicio consiste en dar de alta la tabla de símbolos que se utilizarán durante el resto de los ejercicios para hacer referencia a los registros internos y de Entrada/Salida del PLC y se comprobara su buen funcionamiento En la tabla de símbolos observamos la dirección absoluta y el nombre asignado por nosotros a esa dirección de memoria, llamado símbolo. 1. El primer paso es crear una tabla de símbolos, es decir, poner nombres de fácil identificación a las posiciones de memoria. En la figura 8 se indica la posición en donde vamos a crear la tabla de símbolos. En la pantalla principal se debe seleccionar el equipo e ir abriendo las subcarpetas que aparecen, para después abrir la del modulo del CPU y después la carpeta de Programa, ahí se encontrarán con 2 carpetas y la tabla de símbolos, en este punto solo veremos la tabla de símbolos. 12

13 Figura 8. Pantalla donde se encuentra la tabla de símbolos 2. Ahora haciendo clic derecho sobre la carpeta que se muestra en la figura 8 elegir la siguiente opción Insertar nuevo objeto tabla de símbolos, en ese instante aparecerá una ventana mostrada en la figura núm. 16. En esta ventana que se abrirá, existe una tabla vacía cuyas columnas son: Estado. Si se encuentra el PLC en línea, el estado actual de la memoria direccionada aparecerá en esta columna. Símbolo. En esta columna se le asigna el nombre deseado a la dirección de memoria. Dirección. En esta columna se indicara en que posición y zona de memoria esta ubicado el símbolo. Tipo de dato. Indica la naturaleza del los datos (bit, byte, word, etc.). Figura 9. Tabla de Símbolos 3. Después de haber terminado de capturar la tabla de símbolos, solo resta guardar y salir de la aplicación. 13

14 Una vez que se ha creado la tabla de símbolos se comprobará si cada uno de los símbolos agregados concuerda con lo que están físicamente conectados a las entradas del PLC, para esto es necesario abrir la tabla de variables, esta se encuentra en la subcarpeta de bloques de la pantalla principal, ver figura 10. Abriremos la tabla de variables VAT1 con un doble clic. Figura 10. Ubicación de la tabla de variables Después de realizar el doble clic sobre el icono mencionado, la aplicación VAR nos permitirá ver una tabla como la que es mostrada en la figura 11, pero con las entradas y salidas que se han definido con anterioridad en la tabla de símbolos. Figura 11. Tabla de variables 14

15 Ahora es necesario poner en línea la tabla de variables para monitorear los valores de las simbolos enlistadoss y ver su dinámica al momento de ir probando los sensores Ejercicio 5 A partir de este punto se empezará a trabajar con las 4 piezas en el registro. Se sacaran las 4 piezas del registro para llevarlas a una mesa en especifico. Recuerden checar que no haya colisiones pues se bajaran puntos por cada colisión. El orden en el que deben dejar las piezas en las mesas es el siguiente: Ф La primera pieza en salir, sin importar el color o el número deberá ir a la mesa 1. Ф La segunda pieza que salga deberá ir a la mesa número 2. Ф La tercera pieza en salir irá a la mesa 3. Ф Y la última pieza se dejará en la mesa 4. Nota: No borre el programa anterior solo cambie el nombre a OB4 y cree un nuevo OB1 para realizar este ejercicio. Ejercicio 6 Para este ejercicio se creará un programa el cual permita sacar las piezas del registro de una en una, es decir, se trabajara con el sensor que tiene la cadena. La cadena cada vez que tenga que sacar una pieza dará un giro de 180º y quedará parada hasta que la pieza llegue a una mesa (en este caso puede ser la que usted desee) una vez que la pieza llegue a donde se programó se sacará otra pieza y así sucesivamente. El programa deberá tener un control de tiempo, el cual le indique que si después de 10 segundos de que la pieza salga del registro ésta no ha llegado a la mesa correspondiente, el programa se detendrá. Tip: el sensor de la cadena detecta pulsos para lograr que el PLC detecte ese pulso será necesario poner un sensor de pulsos que se encuentra en los instrumentos de bit del diagrama escalera y es representado con este símbolo (P) Nota: No borre el programa anterior solo cambie el nombre a OB5 y cree un nuevo OB1 para realizar este ejercicio. 15

16 Ejercicio 7 Una vez que la cadena funciona de manera correcta (sacando las piezas de la base de una en una) se creará un programa similar al elaborado en el ejercicio 5, el cual consistirá en llevar las piezas a las diferentes mesas de trabajo de acuerdo al siguiente orden, (de nuevo sin importar el número de pieza o color): Ф La primer pieza en salir irá a la mesa 4 Ф La segunda pieza deberá ir a la mesa 2 Ф La tercera pieza se llevará a la mesa 1 Ф La última pieza se colocará en la mesa 3 Nota: Tener mucho cuidado con las colisiones en este ejercicio pues si se registran se bajaran puntos. Nota: No borre el programa anterior solo cambie el nombre a OB6 y cree un nuevo OB1 para realizar este ejercicio. Ejercicio 8 En este ejercicio se trabajará en la identificación de las piezas. Para lograr esto será necesario utilizar los sensores de pulsos que se encuentran a la salida del registro (reading station sensor 1 y 2). Estos sensores, al igual que el sensor de la cadena, generan pequeños pulsos por lo que deberá utilizar la misma función que uso anteriormente. Cada pieza tiene pequeños magnetos por la parte inferior que sirven para identificar el número de la pieza. La pieza al pasar por los sensores generara varios pulsos dependiendo del numero de magnetos que contiene. Estos pulsos deberán de ser contabilizado y sumados para identificar el número de la pieza. Tip: Para este ejercicio se usarán dos contadores y un sumador. Los contadores contaran los pulsos que manden los sensores tanto el 1 como el 2. Ambas cuentas se sumarán para obtener el número de la pieza. Nota: No borre el programa anterior solo cambie el nombre a OB7 y cree un nuevo OB1 para realizar este ejercicio. 16

17 Ejercicio 9 Para terminar con la programación de la parte inferior de la planta se elaborará un último programa el cual, integrara los ejercicios que se realizaron con anterioridad. Se usarán todas las piezas y se llevarán cada una a sus respectivas mesas, sin importar el orden en el que se encuentren en el registro. Se tendrá que sacar una sola pieza a la vez, identificarla y llevarla a la mesa correspondiente. Una vez que la pieza este en su mesa se sacará la siguiente pieza y se llevará de acuerdo a su color o número a su mesa correspondiente, y así sucesivamente hasta haber sacado todas las piezas. En dado caso que alguna pieza se repita o se haya leído mal se detendrá el proceso hasta que la mesa de esa pieza sea desocupada. Nota: Cualquier colisión ocasionará una pérdida de puntos. 17

18 Conexiones de la Línea de Transporte y Clasificación (Conector X1) PLC Línea de Transporte y Clasificación Dirección Entradas Conector Modulo Conector DB-37 Descripción SENSORES Símbolo I Pusher 3 in work position P3 in work I Pusher 3 in home position P3 in home I Pusher 3 engaged P3 engaged I Reading station sensor 1 RS sensor 1 I Reading station sensor 2 RS sensor 2 I Light barrier register storage LB register I Reflection light switch place 3 RL place 3 I Reflection light switch place 4 RL place 4 I Pusher 1 in work position P1 in work I Pusher 1 in home position P1 in home I Pusher 2 in work position P2 in work I Pusher 2 in home position P2 in home I Pusher 1 engaged P1 engaged I Pusher 2 engaged P2 engaged I Reflection light switch place 1 RL place 1 I Reflection light switch place 2 RL place 2 I Conveyor chain sensor Chain sensor PLC Línea de Transporte y Clasificación Dirección Salidas Conector Modulo Conector DB-37 Descripción ACTUADORES Símbolo Q Conveyor Chain Chain Q Conveyor Belt Belt Q Pusher 1 to work position P1 to work Q Pusher 1 to home position P1 to home Q Pusher 2 to work position P2 to work Q Pusher 2 to home position P2 to home Q Pusher 3 to work position P3 to work Q Pusher 3 to home position P3 to home 18

19 Conexiones del Portal de 3 Ejes (Conector X2) PLC Portal de 3 Ejes Dirección Entradas Conector Modulo Conector DB-37 Descripción SENSORES Símbolo I X axis end position X- end_po X- I X axis end position X+ end_po X+ I X axis reference position ref_po X I X axis channel A X_chA I X axis channel B X_chB I X axis channel Z X_chZ I Y axis end position Y- end_po Y- I Y axis end position Y+ end_po Y+ I Y axis reference position ref_po Y I Y axis channel A Y_chA I Y axis channel B Y_chB I Y axis channel Z Y_chZ I Z axis end position Z+ end_po Z+ I Z axis end position Z- end_po Z- PLC Portal de 3 Ejes Dirección Salidas Conector Modulo Conector DB-37 Descripción ACTUADORES Símbolo Q X axis to X- X_to_X- Q X axis to X+ X_to_X+ Q Y axis to Y- Y_to_Y- Q Y axis to Y+ Y_to_Y+ Q Z axis to Z+ Z_to_Z+ Q Z axis to Z- Z_to_Z- Q Magnet Magnet 19