Clase 3 Automatizacion S7 200

SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN S7 - 200

Es un PLC que pertenece a la gama de sistemas de automatización pequeños (micro PLC). Gracias a su diseño compacto, su bajo costo y su amplio juego de operaciones, los sistemas de automatización S7 – 200 son ideales para controlar tareas sencillas.

CPU 221

CPU 222

CPU 224. La CPU Compactade Altas Prestaciones

CPU 226 Altas Prestaciones en Comunicaciones

CPU 226 XM, con doble memoria

Protocolos de comunicación soportados por las CPUs S7-200.

● Interfaz punto a punto (PPI)

● Interfaz multipunto (MPI)

● PROFIBUS

Basándose en la intercomunicación de sistemas abiertos (OSI) de la arquitectura de siete capas, estos protocolos se implementan en una red “token ring” (red de anillo con testigo) conforme al estándar PROFIBUS, definido en la Norma Europea EN 50170. Se trata de protocolos asíncronos de caracteres que utilizan un bit de inicio, ocho bits de datos, un bit de paridad par y un bit de parada. Los bloques de comunicación dependen de los caracteres especiales de inicio y de parada, de las direcciones de estación de fuente y de destino, de la longitud de los bloques y de la suma de verificación para garantizar la integridad de los datos. Los protocolos se pueden utilizar simultáneamente en una red sin que interfieran entre sí, con la condición de que usen una misma velocidad de transferencia.

Ethernet también está disponible para la CPU S7-200 con los módulos de ampliación CP243-1 y CP243-1 IT.

Protocolo PPI

PPI es un protocolo maestro-esclavo. Los maestros envían peticiones a los esclavos y éstos responden. Los esclavos no inician mensajes, sino que esperan a que un maestro les envíe una petición o solicite una respuesta.

Los maestros se comunican con los esclavos vía un enlace compartido que es gestionado por el protocolo PPI. El protocolo PPI no limita el número de maestros que se pueden comunicar con un mismo esclavo Sin embargo la red no puede comprender más de 32 maestros.

Estando en modo RUN, algunas CPUs S7-200 pueden actuar de estaciones maestras en la red si está habilitado el modo maestro PPI en el programa de usuario. Una vez habilitado el modo maestro PPI, las operaciones Leer de la red (NETR) y Escribir en la red (NETW) se podrán utilizar para leer de o escribir en otros equipos S7-200. Mientras actúa de maestro PPI, el S7-200 sigue respondiendo en calidad de esclavo a las peticiones de otros maestros.

Ejemplo de redes PPI

Red PPI multimaestro

Red PPI monomaestromaestro

Red PPI monomaestro

HMI (por ejemplo un TD 200)

maestro

Software Step 7 MicroWin

Maestro

HMI: Maestro

Software Step 7 MicroWin S7 200

S7 200

S7 200

EQUIPO NECESARIO PARA UNA COMUNICACIÓN EN MODO PPI

Software Step 7 MicroWin 4.0

El protocolo MPI soporta la comunicación maestro-maestro y maestro-esclavo. Para comunicarse con una CPU S7-200, STEP 7-Micro/WIN establece un enlace maestro-esclavo. El protocolo MPI no sirve para comunicarse con una CPU S7-200 que actúe de maestra. Los aparatos de la red se comunican a través de enlaces separados (gestionados por el protocolo MPI) entre dos aparatos cualquiera. La comunicación entre los aparatos se limita la cantidad de enlaces que soportan la CPU S7-200 o el módulo EM 277.

Red MPI

Protocolo MPI

Protocolo PROFIBUS

El protocolo PROFIBUS se ha diseñado para la comunicación rápida con unidades periféricas descentralizadas (E/S remotas). Hay numerosos aparatos PROFIBUS ofrecidos por diversos fabricantes. Estos aparatos abarcan desde módulos sencillos de entradas o salidas hasta controladores de motores y sistemas de automatización (autómatas programables). Por lo general, las redes PROFIBUS incorporan un maestro y varios esclavos. La configuración del maestro permite detectar los tipos de esclavos conectados, así como sus respectivas direcciones. El maestro inicializa la red y verifica si los esclavos coinciden con la configuración. Continuamente, el maestro escribe los datos de salida en los esclavos y lee de allí los datos de entrada. Una vez que un maestro DP haya configurado correctamente a un esclavo, éste último le pertenecerá. Si hay otro maestro en la red, tendrá apenas un acceso muy limitado a los esclavos del primer maestro.

Ejemplo de redes PROFIBUS

El S7-200 relaciona el programa con las entradas y salidas físicas. El funcionamiento básico del S7-200 es muy sencillo:

● El S7-200 lee el estado de las entradas. ● El programa almacenado en el S7-200 utiliza las entradas para evaluar la

lógica. Durante la ejecución del programa, el S7-200 actualiza los datos.● El S7-200 escribe los datos en las salidas.

Funcionamiento básico del S7 - 200

● Leer las entradas: el S7-200 copia el estado de las entradas físicas en la imagen del proceso de las entradas.

● Ejecutar la lógica de control en el programa: el S7-200 ejecuta las operaciones del programa y guarda los valores en las diversas áreas de memoria.

● Procesar las peticiones de comunicación. El S7-200 ejecuta las tareas necesarias para la comunicación.

● Efectuar el autodiagnóstico de la CPU: el S7-200 verifica si la memoria del programa y los módulos de ampliación están trabajando correctamente.

● Escribir en las salidas: los valores almacenados en la imagen del proceso de las salidas se escriben en las salidas físicas.

Ciclo del S7 - 200

Ejecución Cíclica del Programa

Módulo deEntrada

Módulo deSalida

Se vuelca el contenido de la Imagen de Proceso de Salida (PAA) en los Módulos de Salidas

Ejecución del OB1 (ejecución cíclica)

Eventos (interrupción de tiempo, hardware, etc.) Rutinas de Interrupción.

Lectura de los Estados de los Módulos de Entrada,Almacenando los datos en la Imagen de Proceso de Entrada (PAE)

Comienzo del Ciclo de Autómata

Ciclo de la CPU max. 300 ms

BloqueOB 1

LD E 0.1 A E 0.2= A 0.0

Imágenes de Proceso

Programa de Usuario

::A E 2.0= A 4.3::::

Byte 0Byte 1Byte 2::: Memoria de la CPU

PAA

1

Byte 0Byte 1Byte 2:::

PAE

Memoria de la CPU

1

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DISPONIBLES PARA S7 - 200

El S7 – 200 dispone de dos juegos de operaciones básicas. SIMATIC e IEC 1131 - 3

SIMATIC

EDITOR AWL EDITOR KOPEDITOR FUP

IEC 1131 - 3

EDITOR LD EDITOR FBD

El editor KOP visualiza el programa gráficamente, de forma similar a un esquema de circuitos. Los programas KOP hacen que el programa emule la circulación de corriente eléctrica desde una fuente de alimentación, a través de una serie de condiciones lógicas de entrada que, a su vez, habilitan condiciones lógicas de salida. Los programas KOP incluyen una barra de alimentación izquierda que está energizada. Los contactos cerrados permiten que la corriente circule por ellos hasta el siguiente elemento, en tanto que los contactos abiertos bloquean el flujo de energía.

La lógica se divide en segmentos (”networks”). El programa se ejecuta un segmento tras otro, de izquierda a derecha y luego de arriba a abajo.

Editor KOP de Microwin

Ejemplo de programa KOP

Contactos

Contacto N.A. con un 1 lógico el contacto se cierra.

Contacto N.C. con un 1 lógico el contacto se abre.

Estos elementos de programación se encuentran en el icono “contactos” del software step 7 microwin v.40

Representa la salida del bloque

Este elemento de programación se encuentran en el icono “bobinas” del software step 7 microwin v.40

Salidas

Operaciones Lógicas AND, OR

KOP FUP AWL

Esquema del Circuito

E 0.0

E 0.1

A 0.0 =

A 0.0

AND

E 0.0E 0.1

LD E 0.0A E 0.1= A 0.0

L1(A 0.0)

S1 (E 0.0)

S2 (E 0.1)

OR

AND

E 0.2E 0.3

OR=A

0.2LD E 0.2O E 0.3= A 0.2

E 0.2

E 0.3

A 0.2

L3 (A 0.2)

S3(E 0.2) S4

(E 0.3)

Operacion lógica EXOR

E 0.4 E 0.5

E 0.4 E 0.5

A 0.0

KOP

OR=

A 0.0

AND

E 0.4

E 0.5

AND

E 0.4

E 0.5

FUP

LD E 0.4AN E 0.5LDN E 0.4A E 0.5OLD= A0.0

AWL

Exor

TON: La operación Temporizador como retardo a la conexión cuenta el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitación (IN). Si el valor actual del conteo del temporizador seleccionado es mayor o igual al valor de preselección (PT), se activará el bit de temporización (bit T).El valor actual del temporizador como retardo a la conexión se borra cuando la entrada de habilitación (IN) está desactivada (OFF).

Temporizadores

IN : entrada de habilitación

PT : tiempo de preselecciónTxxx : número del temporizador

La resolución viene determinada por el número del temporizador que muestra la tabla siguiente. El valor actual resulta del valor de contaje multiplicado por la base de tiempo.

1 ms 32,767 s T32, T96 10 ms 327,67 s T33-T36, T97-T100 100 ms 3276,7 s T37-T63, T101-T255

Resolución Valor máximo Nº de temporizador

Ejemplo

Funcionamiento: al aplicar un 1 lógico en I0.0 (contacto cerrado), se activa el temporizador T33 y comienza el conteo, cuando se alcanza el tiempo preseleccionado (2 segundos) se activa el bit de temporización T33 (se cierra el contacto T33), forzando a 1 el bit de salida Q0.0 (se activa la salida Q0.0)

Tiempo de temporización

I0.0

Cronograma

T33 (conteo)

2 (s)T33 (bit), Q0.0

Conteo = 200

Ejemplo Tiempo de temporización

Funcionamiento: al aplicar un 1 lógico en I0.0 (contacto cerrado), se activa el temporizador T37 y comienza el conteo, cuando se aplica un 0 lógico en I0.0 antes que se alcance el tiempo preseleccionado la cuenta se hace cero nuevamente hasta que nuevamente haya un 1 en I0.0 y permanezca en ese estado hasta alcanzar el tiempo preseleccionado (5 segundos) en ese momento se activa el bit de temporización T37 (se cierra el contacto T37), forzando a 1 el bit de salida Q0.0 (se activa la salida Q0.0).

Cronograma

I0.0Máximo valor

327675 (s)

5 (s)T37 (conteo)

T37 (bit), Q0.0

Conteo = 50

TONR: La operación Temporizador como retardo a la conexión con memoria cuenta el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitación (IN). Si el valor actual del conteo del temporizador seleccionado es mayor o igual al valor de preselección (PT), se activará el bit de temporización (bit T).El valor actual del conteo se mantiene aún cuando la entrada esta desactivada (OFF). El temporizador como retardo a la conexión con memoria sirve para acumular varios períodos de tiempo de la entrada en ON. Para borrar el valor actual del temporizador se utiliza la operación Poner a 0 (RESET). El temporizador continúa contando tras haber alcanzado el valor de preselección y para de contar cuando alcanza el valor máximo de 32767.

IN : entrada de habilitación

PT : tiempo de preselecciónTxxx : número del temporizador



Ejemplo

Cronograma

0.6 (s) 0.4 (s) 1 (s)

Conteo = 100

Conteo = 60

T1 (conteo)

T1 (bit), Q0.0

I0.1 (reset)

I0.0

TOF: La operación Temporizador como retardo a la desconexión, se utiliza para retardar la puesta a 0 (OFF) de una salida durante un período determinado tras haberse desactivado (OFF) una entrada. Cuando la entrada de habilitación se activa (ON), el bit de temporización se activa (ON) inmediatamente y el valor actual se pone a 0. Cuando la entrada se desactiva (OFF), el temporizador cuenta hasta que el tiempo transcurrido alcanza el valor de preselección. Una vez alcanzado éste, el bit de temporización se desactiva (OFF) y el valor actual detiene el contaje. Si la entrada está desactivada (OFF) durante un tiempo inferior al valor de preselección, el bit de temporización permanece activado (ON). Para que la operación TOF comience a contar se debe producir un cambio de ON a OFF.

IN : entrada de habilitaciónPT : tiempo de preselección

Txxx : número del temporizador



Ejemplo

Funcionamiento: al activar I0.0, se pone a 1 inmediatamente el bit de temporización T33 (y se activa la salida Q0.0), al desactivar I0.0, comienza el conteo del temporizador, cuando la cuenta alcanza el valor de preselección (1 segundo), se pone a 0 el bit de temporización T33 (y se desactiva la salida Q0.0). Como se puede apreciar en el cronograma, si la entrada de habilitación esta desactivada (OFF) durante un tiempo inferior al de preselección (0.8 seg < 1 seg) el bit de temporización T33 permanece activado (ON) haciendo que la salida Q0.0 permanezca activada

T33 (bit), Q0.0

T33 (conteo)

Conteo = 100

I0.0

1 (s) 0.8 (s)

Cronograma

Retardo a la conexión - desconexión usando temporizador TON y TOF

Combinando adecuadamente un temporizador TON (retardo a la conexión) y un temporizador TOF (retardo a la desconexión), se puede realizar el retardo a la conexión y desconexión de una salida determinada.

Ejemplo

I0.0

T37 (conteo) Cuenta = 50

T37 (bit)

T38 (conteo)

Cuenta = 80

T38 (bit)

Q0.05(s) 8(s)

Cronograma

Autoretención o enclavamiento: la autoretención es una manera clásica de puesta en marcha de casi todos los dispositivos industriales. Esta estructura de contactos entrega una solución a muchos problemas de programación. Lo que hace básicamente es memorizar el estado de una entrada aunque esta haya desaparecido.

Se puede apreciar que al activar I0.0 se activará también la salida Q0.0. Lo que produce que el contacto asignado con la misma variable “Q0.0” se active también. Así entonces la salida queda energizada mediante los contactos I0.0 y Q0.0. Al desactivar I0.0 se mantendrá activada la salida pues sigue recibiendo energía mediante el contacto Q0.0. A esta situación se le denomina comunmente “enclavamiento”.

I0.0

Q0.0

Cronograma

Retardo a la desconexión usando temporizador TON

I0.0

Cronograma

T37 (conteo)

Q0.0 3 (s)

T37 (bit)

Cuenta = 30

Funcionamiento: al activar I0.0 (aplicar un 1 lógico), se activa de inmediato la bobina Q0.0, se produce el enclavamiento a través del contacto Q0.0. Si se desactiva I0.0 (aplicar un 0 lógico), el enclavamiento se mantiene hasta que transcurra el tiempo seleccionado para el temporizador (para este ejemplo 3 segundos), pues en ese momento se pone a 1 el bit de temporizacion T37, como el contacto T37 es normalmente cerrado al activarse este se abre, lo que provoca que se corte la línea de energía a Q0.0 (se apaga la salida Q0.0).

Retardo a la conexión - desconexión usando temporizadores TON

I0.0

T50 (conteo)

Conteo = 50

T50 (bit)

T51 (conteo)

Conteo = 80

T51 (bit)

Q0.05(s) 8(s)

Cronograma

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