Texto guía para el curso Sistemas de AutomatizaciónNivel 2

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1 2013 Texto guía para el curso Sistemas de AutomatizaciónNivel 2

2 IDEAS AUTOMATION Texto guía para el curso Sistemas de Automatización- Nivel 2 S7-200 y WinCC Flexible Ing. Adrián Camacho J. 16/07/2013 Esta es una guía de referencia para el seguimiento del curso de SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN NIVEL 2. En esta guía encontrarán los conocimientos teóricos básicos para empezar en los sistemas de automatización con PLCs y HMIs. En esta guía también encontrarán ejercicios resueltos básicos que le ayudarán a comprender conceptos específicos en los sistemas de automatización. Junto con esta guía se tienen unas pruebas que le ayudarán a evaluar su aprovechamiento del curso. Si desea obtener más información sobre cursos de Ideas Capacitación, puede entrar a la siguiente página WEB: 1

3 Introduccio n Bienvenidos a otro curso de Sistemas de Automatización de la empresa Ideas Automation diseñado para preparar a los participantes de los cursos en los conocimientos básicos necesarios para diseñar Sistemas de Automatización con el PLC S7-200 y el software WinCC flexible 2008 de SIEMENS. A la conclusión del curso usted debería: - Identificar la mayoría de los componentes del PLC S7-200 y sus funciones principales - Convertir e identificar los números del sistema decimal, hexadecimal y binario - Identificar las entradas y salidas digitales y analógicas del PLC S Utilización de operaciones básicas como temporizadores y contadores - Manejo del software y de los asistentes para funciones avanzadas - Programación y escalamiento de señales analógicas para la configuración de un sistema PID con salidas digitales y analógicas. - Configuración de pantallas HMI con WinCC flexible Configuración de redes para comunicar el S7-200 con un sistema SCADA - Y mucho más Para un aprovechamiento completo de este curso usted debe tener conocimientos básicos en Electricidad Industrial. A medida que se avanza en el curso se presentarán pequeñas pruebas para evaluar el aprovechamiento del curso. Se evaluarán las prácticas que se presentan en esta guía teniendo como mínimo que presentar un mínimo de 3 prácticas para aprobar el curso. 4

4 PLCs Un Controlador Lógico Programable (PLC), también referido como autómata programable, es el nombre que se le asigna al tipo de computador utilizado en aplicaciones industriales de automatización y control. A diferencia de un computador de oficina éste no utiliza el mismo hardware ni software. Este se basa en el programa contenido en la memoria de almacenamiento interno con la cual ejecuta instrucciones para leer el estado de las entradas y modificar las salidas con las cuales se accionan motores, bombas, válvulas, etc. Luz indicadora Sensor Motor Bomba Pulsador Según la IEC 61131, un autómata programable (AP), también conocido como PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés), es una maquina electrónica programable diseñada para ser utilizada en un entorno industrial (hostil), que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencias, temporizaciones, recuentos y funciones aritméticas, con el fin de controlar mediante entradas y salidas, tanto digitales como analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos. Operación básica del PLC Los elementos básicos del PLC incluyen los módulos de entrada, la unidad de procesamiento central (CPU), módulos de salida y el dispositivo de programación. Los módulos de entrada dependen del tipo de entrada que se va a usar. Algunas entradas responden a señales de entrada digital o discreta, las cuales pueden ser encendidas o apagadas (On Off). Otras entradas responden a señales analógicas. Estas señales analógicas responden a condiciones del proceso como tangos de presiones, temperaturas, caudales, valores de voltaje o corriente. La función primaria de la circuitería del PLC es convertir estas señales provistas de varios pulsadores, switches y sensores en señales lógicas que se puedan usar por la CPU. La CPU evalúa el estado de las entradas, salidas y otras variables para luego ejecutar el programa almacenado. Luego el CPU actualiza el estado de las salidas. 5

5 Los módulos de salida convierten las señales de control del CPU en valores digitales o analógicos que se pueden usar para controlar varios dispositivos de salida. El dispositivo de programación es usado para conectar y cambiar el programa dentro del PLC, también se puede monitorear y cambiar valores almacenados. En adición a estos componentes básicos los sistemas de automatización PLC pueden incorporar una interfaz de operación para simplificar el monitoreo y control de la máquina o proceso. Módulo de entrada Unidad de Procesamiento Central (CPU) Módulo de salida Dispositiivo de programación Interfaz de operación En un simple ejemplo a continuación se muestra, unos pulsadores (sensores) conectados a las entradas del PLC usados para arrancar y para el arrancador (actuador). En este ejemplo no se muestra el dispositivo de programación ni la interfaz de operación. Arrancador del Motor Motor Señal de Salida PLC Señal de entrada Pulsador de Marcha Pulsador de Parada Cableado de control o lógica cableada Referente a los PLCs, muchas de las tareas de control son desarrolladas por contactores, relés de control y otros elementos electromecánicos. A esto generalmente se refiere el 6

6 término cableado de control o lógica cableada. Los diagramas de circuito deben ser diseñados, los componentes eléctricos deben ser especificados e instalados, y la lista de cableado debe ser creada. Los eléctricos deben cablear los componentes necesarios para desarrollar una tarea específica de automatización. Si algún error es cometido en las primeras pruebas se deben corregir para su ejecución. Un cambio en la función o una expansión del sistema requieren de cambios extensivos de componentes y cableado. Ventajas de los PLCs Los PLCs no solamente son capaces de desarrollar tareas de cableado de control o lógica cableada, sino también son capaces de desarrollar tareas de aplicaciones más complicadas imposibles para la lógica cableada. Y con las comunicaciones industriales es posible reducir y reemplazar las conexiones eléctricas tradicionales de la lógica cableada. Facilitando su montaje y reduciendo errores de conexión. Otras ventajas de los sistemas de automatización PLC son: o o o o o Son soluciones más pequeñas que la lógica cableada. Más fácil y rápido realizar cambios. Los PLCs tienen funciones integradas de diagnóstico. Las aplicaciones pueden ser inmediatamente documentadas Las aplicaciones pueden ser duplicadas rápida y menos costosamente. 7

7 PLCs Modulares de SIEMENS Los PLCs SIMATIC de SIEMENS son el fundamento del concepto basado en la automatización totalmente integrada (Totally Integrated Automation TIA). Por las necesidades del mercado los PLCs SIMATIC están disponibles en los siguientes controladores modulares: Micro Automation Correspondiente a la gama de controladores dedicados a tareas de automatización pequeñas y de baja capacidad de entradassalidas Factory Automation Tareas complejas de y gran capacidad de entradas-salidas S7-300 S7-400 S LOGO Basic 0BA6 S7-200 S ET200 LOGO Ethernet 0BA7 NUEVO NUEVO Periferia descentralizada para entradas-salidas Al momento de elegir un controlador se debe considerar la complejidad de la tarea que se va a automatizar y la cantidad de entradas y salidas que se van a utilizar ya que estos controladores suben de precio con gran diferencia a medida que aumentan sus capacidades. 8

8 Programas SIMATIC El entorno de programación y configuración universal para los controladores SIMATIC son los software STEP 7. En la siguiente tabla se observan los programas para los correspondientes controladores. Controladores Programa Versión Compatibilidad soportados LOGO Basic 0BA6 LOGO SoftConfort V6.0 o inferior Win-98, Win-XP, Win- Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. LOGO Basic 0BA6 LOGO Ethernet 0BA7 LOGO SoftConfort V7.0 Win-XP, Win-Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. (*)S7-200 Step7 MicroWIN V4.0 SP6 o inferior Win-98, Win-XP S7-200 Step7 MicroWIN V4.0 SP9 o inferior Win-XP, Win-Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. S Step 7 Basic (TIA PORTAL) V10.5 Win-XP, Win-Vista 32 y Win-7 32 S Step 7 Basic (TIA PORTAL) S7-300, S7-400, redes y ET200 S7-300, S7-400, redes y ET200 S7-300, S7-400, redes y ET200 Step 7 Profesional (Clásico) Step 7 Profesional (TIA PORTAL) Step 7 Profesional (TIA PORTAL) S Step 7 Profesional (TIA PORTAL) V11 Win-XP, Win-Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. V5.5 o inferior Win-XP V11 Win-XP, Win-Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. V12 Win-XP, Win-Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. V12 Win-XP, Win-Vista 32 y 64 bits, Win-7 32 y 64 bits. (*) Este curso incluye una versión de prueba de este programa. NOTA: Es completamente compatible con Win-XP y para instalarlo en Win-7 debe referirse a la ayuda en la instalación en la siguiente dirección web: 9

9 STEP 7 Profesional Versión 5.5 Otro programa que vamos a utilizar para el curso es el WinCC flexible en su versión Con este programa es posible programar y configurar todos los HMI de SIEMENS y además de eso, SCADAS en el modo Runtime. 10

10 Sistemas Nume ricos Debido a que un PLC es un computador, éste almacena información en forma de ON (encendido) y OFF (apagado), o cero (0) y uno (1), referidos como bits. A veces los bits son usados individualmente (P.ej. para representar entradas y salidas digitales) y otras veces son usados para representar valores numéricos (P.ej. para representar entradas y salidas analógicas). Para entender cómo se usan estos bits para representar valores numéricos se requiere un entendimiento de los sistemas numéricos. Sistema decimal Todos los sistemas numéricos tienen las mismas tres características: dígitos, base y potencias de la base. P.ej. el sistema decimal tiene las siguientes características: Diez dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Base: 10 (Decimal) Potencias de la base: (1, 10, 100, 1000, ) Sistema binario El sistema binario tiene las siguientes características: Dos dígitos: 0, 1 Base: 2 (Binario) Potencias de la base: (1, 2, 4, 8, 16, ) El sistema binario tiene base 2 y usa solamente dos caracteres, 1 y 0. Cada bit es asociando con a una potencia de la base dependiendo de la posición dentro el número. En el siguiente gráfico se muestra las posiciones más y menossignificativas en un número binario. Bit más significativo (MSB) Bit menos significativo (LSB) en binario = 24 en Decimal El proceso para convertir un número binario a su equivalente decimal es la sumatoria de los valores decimales equivalentes por cada posición del numero binario donde hay el número 1. Las posiciones con el número 0 no se suman al valor del número. 11

11 Valor decimal = = 41 Bits, Bytes y Words Cada posición en un número binario es denominado bit. El número de bits usados para representar números varía de acuerdo al formato que se utiliza y al tamaño del número que se quiere representar. Entonces las instrucciones y datos suelen agruparse en bytes que son ocho bits agrupados. Dos bytes, o 16 bits, forman una Word. Cuatro bytes, o 16 bits, forman una Dword o Doble Word. Bit Byte = 8 Bits Word = 16 Bits DWord = 32 Bits 0 lógico y 1 lógico El PLC es capaz de censar valore analógicos, es decir voltajes ya sean de 24VDC, 0 VDC, 220VAC, 12VDC, etc. Internamente los controladores usan estás señales para interpretar valores de encendido (on) y apagado (off). Estos valores de encendido y apagado corresponden a los valores binarios de 1 y 0 correspondientemente. P.ej. Un 0 binario, también llamado 0 lógico, puede ser usado para indicar que el interruptor (switch) está apagado, y un 1 binario (0 lógico) puede ser usado para indicar el interruptor está encendido. Apagado (off) 0 lógico Encendido (on) 1 lógico 12

12 Texto guía para el curso Sistemas de Automatización- Nivel 2 En el siguiente gráfico se muestran las entradas activadas del S7-200 por debajo y las salidas activadas por la parte superior Hexadecimal Este sistema numérico es usado en algunos casos en los sistemas PLC. Donde los primeros diez dígitos del sistema decimal son usados para los primeros diez dígitos del sistema hexadecimal. Y luego las primeras 6 letras del alfabeto son usadas para representar los 6 dígitos restantes. El sistema hexadecimal es usado en los PLCs para poder analizar el estado de números bastante largos y representarlos en pequeños espacios en computadores o visualizadores de programación. Cada carácter hexadecimal representa exactamente a cuatro bits binarios. Dieciséis dígitos: Base: Potencias de la base: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 16 (Hexadecimal) (1, 16, 256, 4096, ) 13

13 Ejemplo Hexadecimal Binario equivalente 14

14 Terminologı a Entender y programar sistemas de automatización con PLCs requiere el entendimiento preciso de algunos términos básicos. Este capítulo provee los términos más comúnmente usados en los sistemas de automatización PLC. Sensores Los sensores son dispositivos que convierten las condiciones físicas externas a señales eléctricas para usarse en el controlador. Los sensores son conectados a las entradas del PLC. Un pulsador es un ejemplo de sensor que es conectado a la entrada del PLC. Una señal eléctrica indica la condición (encendido o apagado) de los contactos que el pulsador envía al PLC. Actuadores Los actuadores son dispositivos que convierten la señal eléctrica del controlador a una condición física externa. Un arrancador de motor (también llamado contactor) es un ejemplo de un actuador conectado a la salida del PLC. Dependiendo del estado de la salida del PLC, el contactor o arrancador provee de energía al motor para que este arranque o pare. Entrada digital Salida digital Sensor Actuador Pulsador Entrada Unidad central de proceso (CPU) Salida Contactor o Arrancador de motor Motor Entradas y salidas digitales También referidas como entradas y salidas discretas, son ya sea encendidas o apagadas. Pulsadores, interruptores, fines de carrera, interruptores de proximidad, y los contactos auxiliares de un relé o contactor, son los ejemplos de los dispositivos que se pueden conectar a las entradas digitales del PLC. Solenoides, relés, bobinas de los contactores o arrancadores, lámparas indicadores y pilotos de señalización, son ejemplos de dispositivos que se pueden conectar a las salidas digitales del PLC. 16

15 En la condición de encendido, la entrada o salida digital es representada internamente por el PLC como un 1 lógico. En la condición apagada, las entradas y salidas digitales son representadas por un 0 lógico. Entradas y salidas analógicas Estas son señales de variables continuas. Típicamente señales que varían entre 0 a 20 miliamperios, 4 a 20 miliamperios, o 0 a 10 voltios. En el siguiente ejemplo un transmisor de nivel monitorea el nivel en un tanque de almacenamiento y envía la señal analógica a la entrada del PLC. Una salida analógica del PLC manda una señal analógica al panel medidor calibrada para mostrar el nivel del líquido en el tanque. Otras dos salidas analógicas, no mostradas en el gráfico, son conectadas a un transductor IP (Corriente-Presión) que controla las válvulas de control de flujo operadas por aire. Esto permite que el PLC automáticamente controle el flujo del líquido de entrada y salida del tanque. De esta manera podría mantenerse el niel en un mismo punto (Set Point) Transmisor de Nivel Entrada Analógica Unidad central de proceso (CPU) Salida Analógica Panel medidor CPU La unidad central de proceso (CPU) es un sistema con microprocesador que contiene la memoria de almacenamiento y la unidad que tiene la capacidad de decisión del PLC. El CPU monitorea las entradas, salidas, y otras variables y realiza las decisiones en base a unas instrucciones contenidas en la memoria del programa. 17

16 Lenguajes de programación Un programa consiste en instrucciones que realizan tareas específicas. El grado de complejidad del programa de un PLC depende sobretodo del grado de complejidad de la aplicación, el número y tipo de dispositivos conectados a las entradas y salidas y a los tipos de instrucciones que se usan para programarlo. Según la IEC 1131, se definen cuatro lenguajes de programación normalizados para los PLCs. Esto significa que su sintaxis y semántica ha sido definida, no permitiendo particularidades distintivas (dialectos). Una vez aprendidos se podrá usar una amplia variedad de sistemas basados en esta norma. Los lenguajes consisten en dos de tipo literal y dos de tipo gráfico: Literales: Lista de instrucciones (IL). Texto estructurado (ST). Éste no es muy común. Gráficos: Diagrama de contactos (LD). Diagrama de bloques funcionales (FBD) Lenguajes de programación en el S7-200 El MicroWIN soporta dos modos de programación; uno que es denominado SIMATIC, propio de SIEMENS, y otro que es basado en la norma IEC. SIMATIC Es un modo de programación propio de SIEMENS. Es basado en la normalización internacional IEC 1131 pero con algunas pequeñas variaciones. Puesto que SIEMENS es una marca de procedencia Alemana, este modo de programación tiene herencia de la normativa en ese pais. Este modo de programación admite tres tipos de lenguajes: KOP, que es el equivalente al diagrama de contactos (LD) FUP, que es el equivalente al diagrama de bloques funcionales (FBD) 18

17 AWL, que es el equivalente a lista de instrucciones (IL) IEC Es un modo de programación basado en el estándar internacional IEC Heredando todas las instrucciones básicas de esta norma. Este modo de programación admite dos tipos de lenguajes de programación: LD FBD Ahora describiremos brevemente los lenguajes de programación más utilizados para la programación del s Diagrama de contactos (SIMATIC: KOP) El diagrama de contactos es un lenguaje de programación usado con los PLCs muy comúnmente ya que incorpora funciones que son gráficamente muy parecidas a los símbolos usados en la lógica cableada, anteriormente descrita. La línea vertical izquierda en el diagrama lógico del diagrama de contactos representa el conductor energizado. La instrucción de bobina de salida representa el retorno o la línea neutra del circuito. Conductor energizado Instrucción de contacto Normalmente abierto Instrucción bobina de salida Lista de instrucciones (SIMATIC: AWL) Este lenguaje de programación incluye operaciones que son mostradas siempre al lado izquierdo y el elemento con el que se realizará la operación se muestra en el lado derecho. 19

18 Diagrama de bloques de función (SIMATIC: FUP) Incluye funciones rectangulares con entradas en el lado izquierdo del rectángulo y salidas en el lado derecho. En el siguiente ejemplo se ven unos segmentos de programa en los tres lenguajes que cumplen la misma función. Diagrama de contactos (KOP) Lista de instrucciones (AWL) Diagrama de bloques de función (FUP) CICLO SCAN de un PLC El programa de un PLC es parte de un roceso repetitivo referido como ciclo scan. El ciclo scan empieza con el PLC leyendo el estado de las entradas. Luego se crean imágenes de programa o variables de entradas. A continuacióin, la aplicación o programa cargado es ejecutado y modifica las variables internas y las imágenes de proceso de salida del PLC. Entonsces, el CPU ejecuta un diagnostico interno y procesa las peticiones de comunicación. Finalmete el CPU actualiza el estado de las salidas. Este preceso se ejecuta miestras el CPU está en modo de operación RUN (en funcionamiento). El tiempo que requiere para completar el ciclo scan depende del tamaño del programa, el número de I/Os, y la demanda de comunicación. Leer entradas Ejecutar el programa CICLO SCAN del PLC Actualizar salidas Diagnosticos y comunicación 20

19 Tipos y tamaños de memoria Kilo, abreviando k, normalmente se refiere a 1000 unidades. Cuando hablamos de una computadora o de la memoria de un PLC, 1k significa Esto es porque en el sistema binario (2 1024). 1k puede referirse a 1024 bits, bytes, o words, dependiendo del contexto. Memoria RAM (Random Access Memory), la memoria de acceso aleatorio es la memoria que permite leer y escribir datos desde cualquier dirección (área de memoria). La RAM es usada para almacenar memoria temporal. Es volátil, es decir que los datos almacenados en ella se pierden cuando se pierde la energía. Una batería de respaldo es necesaria para que no se pierdan los datos cuando suceda una pérdida de energía. Memoria ROM (Read Only Memory), la Memoria de Solo Lectura es usada donde es necesario proteger datos o programas de borrados accidentales. La memoria alamacenada en la ROM puede ser leída pero no puede ser cambiada. La memoria ROM es no-volátil. Esto significa que la información no se pierde si hay una pérdida de energía eléctrica. La ROM normalmente es usada para almacenar programas que definan las capacidades del PLC. Memoria EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), la Memoria de Solo Lectura, Programable y Borrable, provee el nivel de seguridad para cambios desautorizados e indeseados del programa. EPROMs son diseñados para que los datos almacenados se puedan leer, pero no fácilmente alterar. Cambiar los datos en la EPROM requiere de un esfuerzo especial. EEPROMs (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory), pueden ser borradas y reprogramadas electrónicamente. Software, Hardware y Firmware Software o Programa es el nombre que reciben las instrucciones para una computadora independientemente del lenguaje de programación y la naturaleza del computador. Esencialmente el software incluye las instrucciones o el programa para dirigir el hardware. Hardware es el nombre que reciben todos los componentes físicos o el sistema. El PLC, el dispositivo de programación y el cable de comunicación son ejemplos de hardware. Firmware es el software de aplicación específica del usuario quemada en la EPROM y liberado del hardware. El Firmware le dá al PLC las funcionalidades básicas. 21

20 Uniendo todo esto La memoria de usuario de un PLC, como del S7-200 mostrada en la siguiente ilustración, incluye espacio para el programa de usuario, áreas de memoria direccionables para el almacenamiento de datos. La cantidad de memoria y el espacio disponible para datos depende del modelo del CPU. El programa de usuario almacena instrucciones que se ejecutan repetidamente como parte del ciclo scan del PLC. El programa del usuario es desarrollado utilizando un dispositivo de programación, como un computador personal (PC) con el software de programación, después es cargado dentro de la memoria para programa de usuario del PLC. Una cierta cantidad de la memoria de usuario es usada para almacenar datos. Una gran cantidad almacena variables de datos, las imágenes de proceso de las entradas y salidas, digitales y analógicas, temporizadores, contadores, contadores rápidos, etc. 22

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22 Requerimientos básicos A lo largo de este curso usaremos el PLC S7-200 con ejemplos específicos para entender conceptos básicos de PLCs. Los componentes mostrados en el siguiente gráfico son los mínimos necesarios para crear o cambiar un programa en el PLC S El programa es creado utilizando el STEP7- MicroWin. Un cable especial es necesario para conectarlo con un computador personal. Existen dos versiones básicas de cables para conectarlo mediante el protocolo estándar PPI (Point to Point Interface) de SIEMENS. Una versión es la RS-232/PPI Multi-Master Cable, con la que conecta el puerto serial RS-232 de un computador personal al puerto de comunicación RS- 485 del PLC. La otra versión básica es la USB/PPI Multi-Master Cable, que conecta el puerto USB del computador personal con el puerto de comunicación RS-485 del PLC. Existen otras maneras de conectar el computador con el PLC. Entre las más comunes están las siguientes: 24

23 Conexión mediante Requisitos de hardware Requisitos de Software USB/PPI Multi-Master Cable (Version CHINA) Directo al puerto USB Driver del fabricate del cable USB/MPI Multi-Master Cable (PC Adapter) Directo al puerto USB Driver del cable PC Adapter de SIEMENS PROFIBUS DP MPI, PPI conexión directa Ethernet TCP/IP - Para el computador personal se necesita la tarjeta de comunicación CP5611 (conectado al bus PCI) - Para el PLC se necesita un módulo de comunicación adicional EM277 para trabajar como PROFIBUS esclavo Para el computador personal se necesita la tarjeta de comunicación CP5611 (conectado al bus PCI) - Para el computador personal se necesita un puerto Ethernet disponible - Para el PLC se necesita un módulo de comunicación adicional CP243-1 para trabajar en redes Ethernet y PROFINET Driver de la tarjeta de comunicación CP5611 de SIEMENS Driver de la tarjeta de comunicación CP5611 de SIEMENS Configuración del módulo de comunicación desde el software MicroWIN 25

24 Sistemas de Automatizacio n con el PLC S7-200 El PLC S-200 es el Micro PLC más pequeño y simple de la familia SIMATIC S7 de SIEMENS Cada modelo de CPU del S7-200 incluye entradas y salidas en el mismo módulo donde está contenido el CPU. Las I/Os varían en cantidad y tipo de acuerdo al modelo de CPU. Los puertos de comunicación del PLC son usados para programarlos pero también para conectar otros dispositivos como HMIs y TDs (Text Display). Modelos de CPU S7-200 Existen seis modelos de CPUs del S7-200 (CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP y CPU 226) y dos tipos de configuración de alimentación para cada tipo de CPU. En la descripción del modelo del CPU, primero se observa la versión del CPU y a continuación unos términos que describen algunas características (1er/2do/3er término descriptivo). El primer término se refiere a la fuente de alimentación, es segundo al tipo de entradas y el tercero se refiere al tipo de salidas del CPU. 27

25 Texto guía para el curso Sistemas de Automatización- Nivel 2 Características y capacidades del S7-200 La familia de CPUs del S7-200 poseen una variedad de características diseñadas de acuerdo al criterio de costo-eficiencia para las diferentes soluciones de automatización. En la siguiente tabla se observan todas las variedades de CPUs con sus diferentes características. 28

26 Fuentes de alimentación Dependiendo del modelo de CPU, la fuente de alimentación puede ser 24 VDC o 120 a 240 VAC. P.ej. El CPU 221 DC/DC/DC se energiza con una fuente de alimentación 24 VDC y un CPU 224 AC/DC/Relay es un modelo que se energiza con una fuente de alimentación alterna de 120 a 240 VAC. Fuente de Voltaje DC 24 VDC (Voltaje nominal) Fuente de Voltaje AC 120 a 240 VAC (Voltaje nominal) Interruptor de modo de operación Cada CPU tiene un interruptor con el que se puede cambiar el modo de operación con tres posiciones; RUN, STOP y TERM. Cuando el interruptor está en la posición RUN, el CPU ejecuta el programa de usuario, a no ser que una falla ocurra. Cuando el interruptor está en la posición STOP, el CPU no ejecuta ninguna acción. Cuando el interruptor está en la posición TERM, el dispositivo de programación puede determinar el modo de operación. 29

27 Interruptor de Modo de operación Potenciómetro de ajuste analógico Potenciómetro de ajuste analógico El potenciómetro de ajuste analógico está disponible para incrementar o disminuir un valor almacenado en un espacio de memoria especial. Esto puede usarse para hacer cambios en el valor de una variable dentro el programa como se cambios en ajustes analógicos. La CPU 221 y 222 tienen un potenciómetro de ajuste analógico y los CPU de modelos superiores tienen dos. Leds indicadores del estado del CPU Los leds indicadores del estado del CPU muestran el modo actual del CPU. Cuando el PLC está en modo de operación RUN se prende el led de RUN. Cuando el PLC está en STOP se prende el led amarillo de STOP. Una falla en el sistema se muestra cuando el led SF/DIAG se prende de color rojo y se prende en color amarillo para indicar ciertas condiciones de diagnóstico, como cuando fuerzas variables en el programa. Los leds de estado de las I/Os representan el estado de encendido y apagado de las correspondientes entradas y salidas. P.ej. Cuando el CPU censa que una entrada está encendida entonces su led indicador correspondiente se ilumina de color verde. 30

28 Cartuchos opcionales Las CPUs S7-200 soportan la incorporación de cartuchos portables de memoria adicional que proveen una memoria EEPROM para almacenar el programa. El cartucho puede servir para pasar el programa de una CPU a otra o copiarlo. Dos tamaños de memoria están disponibles, 64k y 256k bytes. Otros dos tipos de cartuchos también están disponibles. Un reloj de tiempo real con batería disponible para los CPU 221 y CPU 222 (las CPUs superiores poseen el reloj de tiempo real incorporado). La batería provee 200 días de retención de energía en caso de una pérdida de energía eléctrica. Otro cartucho disponible es la batería de respaldo solamente. Entradas y salidas Los dispositivos de entrada, como los interruptores, pulsadores y otros sensores conectados a la regleta de terminales debajo de la cubierta inferior del PLC Dispositivos de salida Dispositivos de entrada Simulador de entradas 31

29 Una buena forma de testear los programas creados es usando el simulador de entradas para el S7-200 o los demos de entrenamiento que utilizamos en el curso. Las entradas necesitan de una señal de retorno de 24 VDC que en las terminales del PLC se denomina (L+). Cuando dispositivo de entrada está desactivado y se utilizan contactos normalmente abiertos (NA), entonces el PLC no recibe ninguna señal y la entrada permanece apagada o en estado lógico 0. Cuando el contacto NA del dispositivo se activa, el PLC detecta la señal de 24 VDC en la entrada correspondiente y la interpreta como entrada encendida o estado lógico 1. En este curso utilizaremos tanto el simulador de entradas como los demos de entrenamiento para que el cableado se facilite y se simplifique. Ademas- hembras Para las salidas tendremos pilotos de señalización de estado para las salidas correspondientes y un juego de conectores para energizar elementos externos. En el caso de salidas digitales de 24 VDC, se tiene una línea correspondiente a la salida del PLC y otro conector para la masa común. Para las salidas a relé tendremos dos tipos de salidas; las conectadas a 220 VAC con dos conectores disponibles y las conectadas a 24 VDC. Súper Capacitor El súper capacitor, también llamado así porque tiene la capacidad de mantener la carga durante un largo periodo de tiempo, protegiendo los datos almacenado en la RAM de eventuales perdidas de energía. La memoria RAM es típicamente respaldada por un periodo de 50 horas en los CPU 221 y CPU 222 y de 100 horas para los CPUs superiores. Módulos de expansión El PLC S7-200 tiene la capacidad de expandirse adicionando módulos de expansión con entradas y/o salidas y módulos de comunicación al conector lateral que poseen los CPU 32

30 Montaje Los PLCs S7-200 pueden ser montados de dos maneras. Una utilizando un riel DIN, con el que se logra anclar el PLC a los ganchos de retención posterior. La otra forma es extrayendo los ganchos de retención hacia los extremos para que se pueda montar o empotrar con la ayuda de tornillos. Expansión disponible La mayoría de los módulos de expansión del PLC S7-200 son diseñados para preveer de I/Os adicionales. Por otro lado, otros módulos están dedicados a la comunicación, posicionamiento y pesaje (SIWAREX MS) CPU entradas (I) y 4 (O) digitales integradas No soporta módulos de expansión (EM) CPU 222 EM EM 8 entradas (I) y 6 (O) digitales integradas Soporta hasta 2 módulos de expansión (EM) 33

31 CPU 224 EM EM EM EM EM EM EM 14 (I) y 10 (O) digitales integradas Soporta hasta 7 (EM) CPU 224 XP CPU 226 EM EM EM EM EM EM EM EM EM EM EM EM EM EM 14 (I) y 10 (O) digitales integradas 2 (I) y 1 (O) analógicas integradas Soporta hasta 7 (EM) 24 (I) y 16 (O) digitales integradas Soporta hasta 7 (EM) Direccionamiento de I/O. SIMATIC Micro Paneles SIEMENS ofrece una variedad de Micro Paneles SIMATIC diseñados para ser usado con los PLCs S Estos paneles brindan un solución de fácil implementación para una vairedad de necesidades de visualización. 34

32 El visualizador de textos TD 100C provee 4 líneas de visualización con 16 caracteres por línea. El visualizador de textos TD 200 y TD 200C es un visualizador retro iluminado de alto contraste en cristal líquido con 2 líneas hasta de 80 caracteres de texto con variables integradas. La TD 200 posee 8 pulsadores configurables para funciones del usuario. El visualizador de textos TD 400C es similar al TD 200 pero con 4 líneas de texto y 16 teclas de función programables por el usuario. El operador gráfico OP 73micro tiene la capacidad de visualizar gráficos de hasta 3 pulgadas de mapas de bits, barras configurables y textos con diferentes tamaños. El panel táctil TP 177micro tiene una pantalla de 6 pulgadas con gráficos vectorizados. Los gráficos pueden ser configurados en toda la pantalla y se la puede montar vertical o horizontalmente. Todos los demás paneles táctiles de la línea SIMATIC se pueden comunicar con el S Manual de referencia El manual del controlador lógico programable del SIMATIC S7-200 nos provee información completa y específica en la instalación y programación de los PLCs S Este manual puede ser descargado como PDF del siguiente link: 35

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