Documentación didáctica SCE Siemens Automation Cooperates with Education 02/2017 Módulo TIA Portal 000-000 Descripción de los módulos y del marco conceptual Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados.
Cursos avanzados Para los cursos avanzados regionales de Siemens SCE, póngase en contacto con el partner SCE de su región www.siemens.com/sce/contact Más información en torno a SCE siemens.com/sce y www.siemens.es/sce Nota sobre el uso La documentación didáctica SCE para la solución de automatización homogénea Totally Integrated Automation (TIA) ha sido elaborada para el programa "Siemens Automation Cooperates with Education (SCE)" exclusivamente con fines formativos para centros públicos de formación e I+D. Siemens AG declina toda responsabilidad en lo que respecta a su contenido. No está permitido utilizar este documento más que para la iniciación a los productos o sistemas de Siemens. Es decir, está permitida su copia total o parcial y posterior entrega a los alumnos para que lo utilicen en el marco de su formación. La transmisión y reproducción de este documento y la comunicación de su contenido solo están permitidas dentro de centros de formación básica y avanzada para fines didácticos. Las excepciones requieren autorización expresa por parte del siguiente contacto de Siemens AG: Sr. Roland Scheuerer roland.scheuerer@siemens.com. Los infractores quedan obligados a la indemnización por daños y perjuicios. Se reservan todos los derechos, incluidos los de traducción, especialmente para el caso de concesión de patentes o registro como modelo de utilidad. No está permitido su uso para cursillos destinados a clientes del sector Industria. No aprobamos el uso comercial de los documentos. Queremos expresar nuestro agradecimiento a la TU Dresde, en especial al catedrático Leon Urbas y a la profesora Annett Pfeffer, así como a la empresa Michael Dziallas Engineering y a las demás personas que nos han prestado su apoyo para elaborar este documento didáctico de SCE. Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 2
Índice de contenido 1 Sinopsis de los módulos... 4 1.1 Planificación temática... 4 1.2 Módulos de principios básicos... 5 1.3 Módulos avanzados... 8 1.4 Módulos especiales... 10 2 Descripción del marco conceptual... 12 2.1 Sinopsis del material... 12 2.2 Estructura de los capítulos en función de la docencia especializada... 13 3 Información adicional... 14 Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 3
DESCRIPCIÓN DE LOS MÓDULOS Y DEL MARCO CONCEPTUAL 1 Sinopsis de los módulos La descripción de los módulos le ayudará a seleccionar el contenido perteneciente a su especialidad y que sea relevante y de interés para usted. Los números de los capítulos se componen de 6 cifras, p. ej., 000-000 para la descripción de los módulos. Las 2 primeras cifras hacen referencia al ámbito temático. La tercera cifra corresponde al nivel superior de esquema del tema. Normalmente aparece un "1" para representar el controlador S7-1200 y un "2" para el S7-1500. El "3", si aparece, hace referencia al controlador S7-300. Las cifras que aparecen a continuación del guion hacen referencia a un determinado capítulo. Si dicho capítulo se utiliza para varios controladores, no varían las últimas cifras, sino solo la tercera de las tres primeras cifras. 1.1 Planificación temática La siguiente figura muestra una sinopsis de los temas que se abordan en SCE conforme al marco conceptual aquí descrito. Estos temas son muy amplios, por lo que solo es posible presentarlos en fragmentos sucesivos. Por ello los temas presentados se dividen a su vez en principios básicos, temas avanzados y temas futuros (= módulos). Los módulos de principios básicos contienen material didáctico SCE pensado para principiantes, pero que puede ser útil también para alumnos avanzados. Los módulos avanzados son especialmente recomendables para alumnos avanzados o que ya han cursado los módulos de principios básicos. Los módulos especiales contienen los demás temas que se consideran de interés y dotados de perspectivas de futuro. En cualquier caso, este contenido se irá complementando con el tiempo, por lo que se recomienda consultar regularmente la página www.siemens.com/sce. 000-000 Sinopsis general de los módulos de la documentación didáctica SCE 080-xxx * Eficiencia energética 090-xxx Comunicación avanzada 100-xxx * RFID 110-xxx * Vision 120-xxx * Siwarex 130-xxx * Servidor web 140-xxx * Security (seguridad informática) 010-xxx Configuración hardware 020-xxx Ejemplo de proceso 030-xxx Principios básicos de la programación de PLC 040-xxx Visualización 050-xxx Programación avanzada 060-xxx Accionamientos 070-xxx * Safety Figura 1: Sinopsis de los temas tratados * En breve Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 4
1.2 Módulos de principios básicos Además de la presente descripción de módulos, los módulos de principios básicos contienen los temas "Configuración hardware", "Ejemplos de proceso" y "Principios básicos de la programación de PLC" (ver la Figura 2). A continuación se describe la estructura de estos módulos. 000-000 Sinopsis general de los módulos de la documentación didáctica SCE 010-xxx Configuración hardware 011-xxx Configuración hardware de S7-1200 011-1xx Estructura no especificada/integrada 011-2xx Estructura separada con Profinet 011-3xx Estructura separada con Profibus 012-xxx Configuración hardware de S7-1500 012-1xx Estructura no especificada/integrada 012-2xx Estructura separada con Profinet 012-3xx Estructura separada con Profibus 013-xxx Configuración hardware de S7-300 013-1xx Estructura no especificada/integrada 013-2xx Estructura separada con Profinet 013-3xx Estructura separada con Profibus 020-xxx Ejemplo de proceso 030-xxx Principios básicos de la programación de PLC 031-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1200 032-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1500 Figura 2: Módulos de principios básicos Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 5
Se ha decidido abordar este tema en primer lugar porque la configuración hardware puede llevarse a cabo y aprenderse sin estar asociada a una tarea concreta. El tema de la configuración hardware se divide a su vez en la configuración hardware de los distintos controladores, disponible en los respectivos paquetes SCE. Por el momento se ofrecen el S7-1200, el S7-1500 y el S7-300. Cada uno de los controladores se subdivide a su vez en distintas arquitecturas o tipos de estructura. Actualmente se encuentran disponibles la estructura no especificada o integrada, la estructura separada con PROFIBUS y la estructura separada con PROFINET. En el momento en que se prevea la introducción de nuevas tecnologías, se incorporarán las arquitecturas correspondientes. La Figura 2 muestra la clasificación descrita. En la Figura 3, los capítulos ya existentes aparecen con fondo verde y con su número de módulo completo. 012-1xx Estructura no especificada/integrada 012-100 Configuración hardware de una CPU 1500 no especificada 012-100 Configuración hardware de una CPU 1516F en estructura integrada Figura 3: Capítulos existentes del área temática "Configuración hardware: S7-1500" Tras la configuración hardware se aborda el tema "Ejemplo de proceso". No se trata de una unidad didáctica, ya que únicamente se describen ejemplos de proceso que se utilizarán para tareas concretas en los capítulos posteriores. Actualmente se ofrece el ejemplo de proceso de una planta de clasificación. El ejemplo se utiliza en los capítulos posteriores para ilustrar aspectos de programación. También en este caso se prevé incorporar nuevos ejemplos, así como ampliar las descripciones de distintos procesos básicos. SCE tiene previsto llevar a cabo este ejemplo de proceso con un modelo en SIMIT, para que los alumnos puedan probar la implementación con un proceso simulado. 020-xxx Ejemplo de proceso 020-100 Descripción de proceso para una planta de clasificación Figura 4: Área temática "Ejemplos de proceso" con descripción implementada Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 6
El siguiente tema es "Principios básicos de la programación de PLC", que, para mayor facilidad, cuenta con un apartado para cada uno de los controladores S7-1200 y S7-1500. No se hace referencia explícita al controlador S7-300, ya que en principio las implementaciones coinciden con las del S7-1500, salvo algunas pequeñas diferencias. La subdivisión es idéntica para cada uno de los controladores. Se empieza con la programación de funciones (FC) y de bloques de función (FB). Para ello se proponen tareas muy sencillas, a fin de facilitar los primeros pasos. El ámbito temático se completa con "Contadores y temporizadores", "Diagnóstico", "Valores analógicos" y "Bloques de datos globales". También en este caso se prevé ampliar contenido en el futuro. Algunos temas se inscriben también en el ámbito temático "Programación avanzada". Hablaremos de esto en el apartado siguiente. La Figura 5 resume de nuevo la clasificación descrita. 030-xxx Principios básicos de la programación de PLC 031-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1200 031-1xx Programación de FC 031-2xx Programación de FB 031-3xx Temporizadores y contadores 031-4xx Diagnóstico 031-41x Fundamentos del diagnóstico 031-42x Fundamentos del diagnóstico a través de la web 031-5xx Valores analógicos 031-6xx Bloques de datos globales 032-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1500 032-1xx Programación de FC 032-2xx Programación de FB 032-3xx Temporizadores y contadores 032-4xx Diagnóstico 032-41x Fundamentos del diagnóstico 032-42x Fundamentos del diagnóstico a través de la web 032-5xx Valores analógicos 032-6xx Bloques de datos globales Figura 5: Esquema de los "Principios básicos de la programación de PLC" Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 7
1.3 Módulos avanzados Los módulos avanzados incluyen la "Visualización", la "Programación avanzada" y los "Accionamientos", como muestra la Figura 6. También en este caso se distingue entre los controladores S7-1200 y S7-1500, aunque predomina el contenido relacionado con el S7-1500. Solo se hace mención al S7-1200 en los casos en que hay diferencias notables respecto al S7-1500. Por ello estos subapartados están señalizados con un asterisco (*). El tema "Visualización" varía en función del controlador, aunque solo de manera indirecta. Lo que cuenta a este respecto es el panel (o incluso el PC) que se utilice. Dentro de los apartados dedicados a un determinado hardware de visualización (panel o PC) se ofrecen distintos capítulos, como, p. ej., la incorporación de un panel y su configuración, así como visualizaciones y animaciones sencillas. El tema "Programación avanzada" aborda aspectos de programación para alumnos avanzados, que se ilustran fundamentalmente con ayuda de S7-1500. A esas alturas, el alumno ya debe ser capaz de trasladar por sí mismo el contenido a otros controladores. Por ello, al igual que en el caso anterior, solo se alude a S7-1200 cuando existen diferencias de peso. Lo mismo sucede con el tema "Accionamientos". En este caso, el contenido se divide en función de la conexión de los accionamientos a PROFIBUS o a PROFINET. Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 8
000-000 Sinopsis general de los módulos de la documentación didáctica SCE 040-xxx Visualización 041-xxx Visualización con S7-1200 * 041-1xx Visualización en KTP * 042-xxx Visualización con S7-1500 050-xxx Programación avanzada 042-2xx Visualización en TP 042-3xx Visualización en PC * 051-xxx Programación avanzada con S7-1200 052-xxx Programación avanzada con S7-1500 052-1xx GRAPH * 052-2xx SCL 052-3xx PID 060-xxx Accionamientos 061-xxx Accionamientos con S7-1200 * 062-xxx Accionamientos con S7-1500 062-1xx Accionamientos conectados mediante Profinet 062-2xx Accionamientos conectados mediante Profibus * Figura 6: Módulos avanzados * En breve Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 9
1.4 Módulos especiales Los módulos especiales son todos aquellos que se muestran en la Figura 7. Estos módulos abordan temas genéricos, como, p. ej., Safety, Security y eficiencia energética, al igual que tecnologías especiales, como, p. ej., RFID y Siwarex. 000-000 Sinopsis general de los módulos de la documentación didáctica SCE 110-xxx Vision 120-xxx Siwarex 130-xxx Servidor web 140-xxx Security (seguridad informática) 070-xxx Safety 080-xxx Eficiencia energética 090-xxx Comunicación avanzada 100-xxx RFID Figura 7: Módulos especiales Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 10
El apartado de la "Comunicación avanzada" está dedicado especialmente a la comunicación entre controladores o entre controladores y otros sistemas, a través de PROFIBUS, PROFINET, OPC UA y otros sistemas de bus. Por supuesto, también se abordan aspectos como la comunicación a nivel de planta y la comunicación inalámbrica. La Figura 8 muestra la estructura concreta. 090-xxx Comunicación avanzada 091-xxx Comunicación avanzada con S7-1200 092-xxx Comunicación avanzada con S7-1500 092-1xx Comunicación avanzada mediante Profinet 092-2xx Comunicación avanzada mediante Profibus 092-3xx Comunicación avanzada mediante OPC UA 092-4xx Comunicación avanzada mediante sistemas de bus alternativos Figura 8: Tema "Comunicación avanzada" Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 11
2 Descripción del marco conceptual 2.1 Sinopsis del material Los módulos descritos anteriormente están disponibles como material didáctico SCE. Existen también otros tipos de material didáctico SCE, diseñados como apoyo a la docencia o ayuda para el estudio personal. Por un lado debe mencionarse el modelo SIMIT, que permite la implementación del ejemplo de proceso como simulación. La simulación puede ejecutarse incluso con una versión de demostración de SIMIT y utilizarse para comprobar la programación realizada por el alumno. Para ello no es necesario disponer de una instalación real. Sin embargo, si prefiere trabajar con una instalación real, puede construirla usted mismo a partir de la descripción del ejemplo de proceso. Actualmente SCE no ofrece ningún modelo real del ejemplo de proceso. Se ofrecen asimismo presentaciones que contienen una breve introducción a los aspectos tratados en los distintos capítulos, idóneas para presentar inicialmente los temas en el aula. Por supuesto, estas presentaciones también son útiles para el estudio personal. Otro componente importante del material didáctico de SCE son las soluciones y proyectos de muestra. Ofrecen la posibilidad de comparar con la solución creada por el alumno, pero también permiten trabajar solo algunos temas tomando como base una determinada solución de muestra. La documentación didáctica SCE incluye también enlaces a material complementario, como vídeos o animaciones. Los encontrará también en la página web de SCE o en YouTube. Presentación SCE.ppt/.pdf Modelo SIMIT SCE.simarc Solución o proyecto de muestra SCE Ejemplo de proceso SCE Documentación didáctica SCE Tema = Módulo Contenido subdividido en capítulos Cada capítulo corresponde a un documento (.doc/.pdf) Instalación real Video Animación (Screen camera) Figura 9: Material didáctico SCE Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 12
2.2 Estructura de los capítulos en función de la docencia especializada El núcleo del material didáctico es la documentación didáctica SCE, en la que cada capítulo constituye una unidad de aprendizaje completa. Como se muestra en la Figura 10, los capítulos empiezan siempre con la definición de los objetivos. En el apartado siguiente se presenta la teoría relevante para el capítulo en cuestión. A continuación se formula una tarea concreta, que se planifica y se lleva a cabo a modo de ejemplo. Finalmente se ofrece una lista de comprobación que sirve de ayuda para verificar la implementación de acuerdo con unas instrucciones paso a paso estructuradas. La siguiente fase es el ejercicio, consistente en otra tarea, que ahora el alumno deberá planificar y llevar a cabo de forma autónoma. Al final se ofrece una lista de comprobación que permite al alumno autoevaluarse. Los distintos capítulos pueden trabajarse de forma modular. Para ello es necesario haber estudiado anteriormente determinados capítulos. Al principio de cada capítulo se indican, en el apartado "Requisitos", los capítulos que le sirven de base. Los capítulos se estructuran con arreglo al marco conceptual descrito. El ejemplo de proceso acompaña a los alumnos a medida que avanzan en la formación, siempre procurando que la comprensión del proceso en sí no adquiera excesivo protagonismo, a fin de que el alumno pueda centrarse en el estudio de la materia. Otro elemento de ayuda es el nuevo apartado "Planificación", que actúa, por un lado, como bisagra entre la tarea y la solución, y, por el otro, como guía para planificar la implementación. En el marco conceptual actual se han modificado también las instrucciones paso a paso, que ahora están estructuradas. Esto ayuda a los principiantes a tener una visión global de lo que están haciendo en cada momento y permite a los alumnos avanzados omitir los pasos concretos con los que ya están familiarizados. Así cada uno puede seguir las instrucciones del modo más adecuado para su nivel de conocimientos. Ahora, la lista de comprobación final contiene además indicaciones acerca de los aspectos que deben probarse o los elementos que deben funcionar tras la implementación. Además, en un caso ideal, si no se cumple alguno de los puntos de la lista de comprobación, es posible indicar el apartado al que podría corresponder el fallo en cuestión. Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 13
Objetivos Teoría Ejercicio Tarea planteada Percibir Percibir Tarea planteada Planificación Pensar Planificación Pensar Instrucciones paso a paso estructuradas Hacer Ejecución Hacer Lista de comprobación Revisar Ejercicio Lista de comprobación Revisar Figura 10: Estructura del aprendizaje especializado Se ofrecen también ejercicios, que permiten realizar de forma autónoma una tarea similar. En el ejercicio únicamente se formula la tarea; la planificación y la realización (= ejecución) debe llevarlas a cabo el alumno de forma autónoma. Los ejercicios son idóneos para los alumnos aventajados que avanzan más deprisa que el resto de la clase, o para el estudio personal. Al final se ofrece una lista de comprobación que permite valorar la solución elaborada por el alumno. También puede compararse la solución con el proyecto de muestra que se incluye. La solución de muestra (= proyecto de muestra) que se ofrece en cada capítulo contiene la implementación de las instrucciones paso a paso estructuradas y del ejercicio. Por supuesto, según cuáles sean los requisitos previos del capítulo, también puede contener otras soluciones. 3 Información adicional Con fines orientativos, se ofrece también información adicional para la puesta en práctica y la profundización en los módulos sobre TIA Portal. www.siemens.com/sce/tia Libre utilización para centros de formación e I+D. Siemens AG 2017. Todos los derechos reservados. 14