Campus: Estado de México Proyecto de Redes Industriales Protocolo PROFIBUS DP Practica #4 Equipo: 3 Grupo: 1 MR2019 No. De integrantes: 2 Luis Francisco Hurtado Urbiola A01169649 Karla Anahí Valle Rubio A01370236 Profesor: Ing. Ricardo Méndez Hernández Fecha de realización: 26/09/14 Fecha de entrega: 1/10/13 Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 1
Índice Página I. Resumen 3 II. Objetivo 3 III. Materiales 3 IV. Metodología 4 V. Marco Teórico 4 VI. Resultados y simulación 8 VII. Conclusiones 11 VIII. Bibliografía 12 Índice de imágenes I. Figura 1 4 II. Figuras 2-3 5 III. Figura 4 6 IV. Figura 5-6 9 V. Figuras 7-8 10 VI. Actividad Extra clase 7 Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 2
1. Resumen: El controlador SIMATIC-300 es un dispositivo con numerosas aplicaciones en el sector industrial. Dentro de sus protocolos se encuentra el MPI En el presente reporte se muestran los resultados de la practica 3. Esta práctica consistió en interconectar 2 estaciones de modo que se programaron ambas estaciones desde una sola por medio del protocolo PROFIBUS para implementar una secuencia con los controladores SIMATIC S7-300. En el cual se pretende configurar, parametrizar y programar mediante la elaboración de proyectos (KOP) y funciones (AWL) en el software. La programación del bloque de función se llevara a cabo por lista de instrucciones (AWL) para realizar una programación sencilla. Debido que la implementación de este programa no es secuencial, resulta imposible la implementación de GRAPHSET en esta práctica. Con esta programación se controlan un par de pistones neumáticos para llevar a cabo ciertas acciones dependiendo del botón que se presione y de la estación en la que se encuentre ese botón. 2. Objetivos: 1. Identificar y solucionar problemas de automatización industrial empleando los PLC S7-300. 2. Comunicar, monitorear e intercambiar datos entre las estaciones SIMATIC 300 mediante la configuración, parametrización e implementación de una red PROFIBUS DP. 3. Material: - 2 PLC S7-300 - 16 pares de banana-banana - Mangueras neumáticas - 2 Pistones de doble efecto - 2 Electroválvulas 5/2-4 sensores capacitivos - Cable PROFIBUS Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 3
4. Metodología: 1. Analizar cómo deben de implementarse los programas en el PLC para ambas estaciones. 2. Analizar la secuencia de los pistones o la actividad que ellos deben de realizar. 3. Solicitar el material necesario para su implementación. 4. Hacer las conexiones pertinentes de la estación neumática hacia el PLC S7-300 y de PROFIBUS. 5. Implementar el lenguaje requerido para la programación. 6. Revisar la conectividad entre estaciones. 7. Implementación del programa. 8. Realizar el video para la comprobación de la práctica. 5. Marco Teórico El controlador SIMATIC S7-300 es un controlador modular para soluciones de sistema en el rango medio de automatización discreta. Este controlador tiene aplicación en la industria como en máquinas en serie y en producción en planta, ya que normalmente sólo es necesario programarlo una vez para que lleve a cabo el proceso establecido por el operador. Sus ventajas son que cuenta con una ejecución rápida de comandos y tiene una programación modular, reutiliza programas y librerías por lo Figura 1. Controlador se SIMATIC S7-300 que se ahorra tiempo al programar para otras actividades y archiva cualquier proyecto en S7-MMC. La programación se puede llevar a cabo por diagrama de escalera, diagrama de bloques, lista de instrucciones, lenguaje estructurado y Graphset. Cuenta con interfaces integradas para PROFINET y Ethernet, así como para PROFIBUS y MPI. La interfaz de multipunto (MPI) es usada para enlazar programadores (PG u ordenador personal), consolas de operador, y otros dispositivos en la familia SIMATIC. El Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 4
MPI está basado en el estándar EIA-485 (anteriormente RS-485) y trabaja con una velocidad de 187.5 kb/s. El S7-300 cuenta con diferentes módulos que se deben de ir configurando dependiendo de la estación en la que se encuentre. Se deben de ir declarando en el bastidor del software step7 de forma: 1. Fuente de alimentación (PS) 2. Unidad central de procesamiento (CPU) 3. Módulo de comunicación/ Módulo de interface (IM) 4. Módulo/ Módulos de señal(es) (SM) a. AI: Entradas analógicas b. AO: Salidas analógicas c. DI: Entradas digitales d. DO: Salidas digitales 5. Módulo de Funciones (FM) 6. Procesador de Comunicación (CP) Figura 2. Tipos de módulos y su clasificación El CPU que nos tocó configurar en esta práctica es similar al que se puede observar en la figura 3. En ella se observan y señalan las partes que lo componen. Podemos observar que la configuración en este módulo en específico es más sencilla ya que tiene integrado el módulo de señales (SM) en el CPU. Aparte de que el RESET del módulo se puede Figura 3. Es el esquemático del SIMATIC S7-300 que ocupamos en el laboratorio. hacer de forma sencilla al mover una perilla a MRES y se puede configurar para Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 5
que sea el módulo de comunicación con la computadora para poder subir el programa a implementar. Para complementar la práctica, se hizo una pequeña investigación sobre este protocolo utilizado por SIEMENS. Al comparar el MPI contra el profius podemos ver claramente algunas ventajas y otras desventajas. Por ejemplo: La aplicación de del PROFIBUS esta enfocada a pequeñas redes de célula y conexión de equipos de campo, en cambio, la MPI esta dirigida a conexiones PG, TI/OP y PLC s S7. El diseño de los nodos de la PROFIBUS no depende del tipo de CPU (excepto en funciones S7). PROFIBUS possee un aislamiento electrico mientras que la MPI no. La velocidad de PROFIBUS es de hasta 12 Mbit/s y de MPI es de 187.5 kbit/s PROFIBUS obedece los protocolos FMS, DP, SD/RCV, comunicación S7, mientras que MPI unicamente al protocolo de comunicación S7. El número maximo de nodos y los típicos para PROFIBUS son de 127/ 2-16 mientras que para la MPI son de 32/2-10. Figura 4. Características del protocolo PROFIBUS Este bus se basa en la comunicación controlada entre maestros (Master Devices). Entre estas estaciones activas rota un permiso de acceso y control que les permite enviar mensajes sin necesidad de petición. Y secundarios (Slaves Devices). Periféricos asignados a los maestros. Consisten en una serie de dispositivos lo suficientemente inteligentes como para seguir las normas del protocolo, entre los que podemos encontrar: sensores, actuadores tipo relé, convertidores de frecuencia, electroválvulas, etc. Su papel es pasivo, pudiendo sólo transmitir Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 6
cuando se les ha realizado una petición previa. Suelen ocupar poco tiempo de comunicación pero son muy numerosos. Actividad extraclase Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 7
6. Simulación y resultados El objetivo de la práctica es conectar dos PLC s entre sí para poder mandar señales de uno a otro, fue necesario hacer dos tablas de símbolos y abrir la configuración de los dos CPU s de modo de asignar quien es maestro y quien es esclavo de los dos S7 300. Para poder hacer las tablas de símbolos, se debe tomar en cuenta los datos asignados de comunicación de entrada y de comunicación de salida de cada uno de los CPU s, éstos nos servirán para poder intercomunicar un CPU con el otro, de esta manera podemos configurar por cual byte recibe datos el CPU y por cuál los envía y viceversa con el otro CPU. Una vez configurados los bytes de entrada y salida de cada uno de los CPU s, entonces sí se puede proceder a hacer la tabla de símbolos, en donde para las inputs, outputs y marcas se tomarán en cuenta los valores seleccionados en los bytes de salida y entrada, según sea necesario. Una vez que ya contamos con la tabla de símbolos completa, se procede a comenzar el programa. El lenguaje de programación que se eligió para la configuración del bloque de función fue lista de instrucciones (AWL), ya que debido a la naturaleza de la secuencia no se pudo programar en GRAPHSET, debido a que no es secuencial, por lo tanto se consideró más sencillo de usar para una programación con 2 opciones (empezarlo desde una estación o desde la otra). La secuencia que se programa en AWL es que al tener 4 botones, con cada uno debe de hacer una acción distinta sin importar el orden con el que se presionen, (precisamente por este motivo es el que no se puede programar en GRAPHSET). Con el botón unos ambos pistones deben de estar retraídos, con el botón 2 el pistón A debe salir y el pistón B debe de estar retraído, con el botón 3 el pistón B debe de salir y el pistón A debe de estar retraído y con el botón 4 ambos pistones A y B deben de estar extendidos. Reiterando que se deben de cumplir estas condiciones sin importar la secuencia que se ocupe para presionar los botones Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 8
Figura 5. Hardware de la estación Maestro Figura 6. SIMATIC Manager Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 9
Figura 7. OB1 Estación 2 Figura 8. OB1 Estación 4 Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 10
Conclusiones En esta práctica el profesor planteo las funciones de los botones y la de los pistones. El problema se complicó debido a la comunicación entre ambas estaciones, nuevamente como en la práctica anterior, la comunicación entre estaciones se vio afectada por la conexión física de la red PROFIBUS, y surgió un poco de confusión la designación de los bytes de entrada y salida de ambos CPU s, pero gracias a la práctica anterior pudimos identificarlos rápidamente. Resulta ser un poco confuso luego establecer por cual byte recibe y por cual manda, ya que si se busca en la configuración de alguno (maestro o esclavo) recibe y quien manda. Al final resulto posible la implementación de las dos estaciones. Luis Francisco Hurtado Urbiola Durante la práctica 4 implementamos la conexión de dos estaciones mediante el protocolo de PROFIBUS. La realización de la programación de ambas en una sola (en nuestro caso la estación 4 en donde se programó la estación 2 y la misma estación 4) resulto satisfactoria gracias a la práctica anterior y que a mi pensar estaba menos complicada la practica por lo mencionado en las conclusiones generales. La designación de bytes de entrada y salida volvieron un poco más compleja la práctica, no mucho pero si un poco. Al inicio de la practica cuando intentábamos conectar amabas estaciones resultaba que no mandaba o recibía datos y nos mandaba a system failure (SF) y a bus failure (BS) así que también resulto laborioso y tardado estar lidiando con esa parte porque por momentos comunicaba y por otros no, a veces la estación 4 recibía señal cuando se mandaba desde la estación 2 a la 4 a activar un byte pero no a la inversa. Karla Anahí Valle Rubio La práctica presente estuvo interesante, ya que configuramos 2 PLC S7-300 para hacer actuar uno como maestro y otro como esclavo. Llevar a cabo una determinada secuencia en la que cada botón (4 en total y 2 en cada estación) debería hacer una acción concreta para lograr la secuencia o en su defecto, cada Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 11
paso de secuencia deseado. Se tuvo que hacer en escalera ya que no era posible hacerlo en GRAPHSET debido a que no era una secuencia en sí y no dependía de sensores. Finalmente se concluyó satisfactoriamente la práctica. 7. Bibliografía Siemens AG 2010. All Rights Reserved. SIMATIC S7 SIMATIC S7-300 Control 300 Controladores. Consultado el 23 de agosto de 2014 de https://www.swe.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/s ce_educacion/documentacion/documents/simatic%20s7300.pdf Francisco Ruiz Vassallo. (México 2007). Electrónica Digital Fácil Para Electricistas y Técnicos de Mantenimiento. Ed. Alfaomega. Berger, Hans. (Berlin 2012). Automating with SIMATIC S7-300 inside TIA portal : configuring, programming and testing with STEP 7 Professional V11. Berlin : Publicis Publishing. Butuza, R. ; Dept. of Autom.,"Automation system based on SIMATIC S7 300 PLC, for a hydro power plant" Tech. Univ. of Cluj-Napoca, Cluj-Napoca, Romania. Automatización Industrial. (n.d.). Retrieved September 20, 2014, from http://www.disa.bi.ehu.es/spanish/asignaturas/10574/4.01 Terminal CPX. (n.d.). Retrieved September 20, 2014, from http://www.festo.com/net/supportportal/files/344454/54876 1e1.pdf Dr. Joaquín, L. (n.d.). PROFIBUS. Retrieved September 20, 2014, from http://www.santiagoapostol.net/srca/buses/profibus.pdf Domingo, D. (n.d.). PROFIBUS. Retrieved September 20, 2014, from http://uhu.es/antonio.barragan/descargas/aai/profibus_domin go_diez_barrero.pdf Practica #4 Proyecto de Redes Industriales Page 12