Primeros pasos con STEP 7 1.- Creacin y Configuracin de un proyecto en STEP 7 Vamos a realizar el primer proyecto c o n e l A d m i n i s t r a d o r STEP 7 v.5.5. Al abrir el Administrador de SIMATIC, tendremos la posibilidad de utilizar un asistente que nos ayude a definir nuestro proyecto, o bien podemos cancelar el asistente y generar nosotros nuestro nuevo proyecto. En nuestro caso, no utilizaremos el asistente.

Para generar un nuevo proyecto, podemos ir bien al men Archivo > nuevo, o bien al botn que tiene como icono una hoja en blanco. Aparece una ventana en la que podemos decir si queremos crear un proyecto nuevo o una librera nueva. En nuestro caso elegiremos un proyecto nuevo y asignaremos el nombre de nuestro proyecto. Observe en la ventana la ruta donde se guardar nuestro proyecto. Si queremos podemos cambiar dicha ruta y guardar el proyecto en otra carpeta. El icono de la red MPI aparece por defecto. Aunque no es necesario en nuestro caso, es recomendable dejarlo porque la programacin de la CPU se hace a travs del puerto MPI de la CPU.

A continuacin vamos a rellenar el proyecto. Lo primero que tenemos que hacer es insertar los equipos que van a formar parte de nuestro proyecto. Para ello, vamos al men de Insertar> Equipo y elegimos un equipo 300 que es con el que vayamos a trabajar. Observe que en nuestra ventana del proyecto se ha creado un equipo. Step 7 nos da directamente la posibilidad de renombrar el nombre del equipo. Podemos hacer esto tambin pulsando la tecla F2. Esto resultar til cuando dispongamos de varios equipos en nuestro proyecto, y deseemos asignar nombres diferentes a las CPU para identificarlas ms fcilmente dentro de nuestro proyecto. A continuacin, hacemos doble clic sobre el equipo, y veremos que aparece un icono llamado Hardware.

Haciendo doble clic sobre l e n t r a r e m o s e n el editor de hardware HW Config que nos permitir definir y configurar nuestro equipo. El lado derecho de la ventana nos muestra el catlogo de equipos para elegir. Si no est disponible podremos abrirlo dentro del men Ver>Catlogo o pulsando las teclas Ctrl+K.

Nuestro primer paso aqu ser insertar un bastidor sobre el cual iremos colocando y definiendo la CPU y los mdulos asociados de nuestro proyecto. Para ello, abra la pestaa Bastidor 300, seleccione perf i l soporte y arrstrelo sobre la ventana de trabajo. Proceda igualmente e inserte en el bast idor una fuente de alimentacin PS-300. Observar que slo es posible colocar la fuente en la f ila 1 del bastidor. Esto es as porque cada posicin del bast idor est reservada para unos equipos en concreto. A continuacin, elija la CPU-300 disponible en el aula e insrtela en la f i la 2 del bast idor. La referencia y la versin (f irmware) de la CPU elegida en el catlogo deben coincidir con la referencia Simatic del equipo. Si no es as, tendremos problemas de error en la carga el proyecto en la CPU. Durante el proceso, se nos mostrar una ventana solicitando la direccin MPI de la CPU. La f ila 3 del bastidor est reservada a mdulos IM. Estos mdulos sirven para realizar configuraciones en ms de una lnea de bastidor. Por lt imo, insertaremos en el bast idor todos y cada uno de los mdulos externos de E/S, mdulos CP de comunicaciones, etc. que sean necesarios, hasta completar la configuracin de nuestro proyecto. En nuestro caso, esto lt imo no ha sido necesario dado que disponemos de una CPU 314 compacta que incluye suficientes E/S digitales y analgicas y un puerto Prof ibus DP. SI nos equivocamos al insertar o al elegir un mdulo o CPU podremos borrarlo marcndolo y pulsar la tecla Supr. Finalmente, nuestro proyecto queda tal como muestra la f igura.

Ventana de configuraciones

Ahora es el momento de comprobar y/o modificar las configuraciones de los diferentes mdulos insertados en el bastidor. Por defecto, Step 7 ha asignado por cada mdulo las indicadas en la ventana de la imagen. En nuestro caso: Direccin MPI de la CPU: 2 24 Entradas Digitales. Direcciones: (E124.0 E126.7) Formato: bit 16 Salidas Digitales. Direcciones: (A124.0 A125.7) Formato: bit 5 Entradas Analgicas. Direcciones: (PEW 752 PEW 760) Formato: Palabra 2 Salidas Analgicas. Direcciones: (PEW 752 PEW 754) Formato: Palabra 4 E/S contaje configurables Direcciones: (768 783) Formato: D-palabra 1 E/S posicionamiento Direcciones: (784 799) Formato: D-palabra Comprobar que haciendo doble clic en los diferentes mdulos, accederemos a las ventanas de configuracin de cada mdulo. Modifique ahora las configuraciones que precise necesarias. Una vez hemos terminado la configuracin, proceda a guardarla tanto en el propio PC como en la CPU. Pulse primeramente el botn Guardar-Compilar en PC, y finalmente, si no hay error, abra el men Sistema de destino>Cargar en modulo (Crtl+L) o bien pulse el icono para cargar la configuracin en el PLC. La carga de la configuracin en la CPU requiere la conexin del PC a la CPU mediante el cable MPI de Siemens. Esta interface requiere una correcta configuracin, Podr acceder a su configuracin desde el men INICIO>SIMATIC>STEP7>Ajustar interface PG-PC tal como muestra la figura. Seleccione la interface PC Adapter (MPI). Si no disponemos en la ventana de dicha interface agrguela desde el botn seleccionar. Compruebe el puerto de conexin del interface al PC (COM1, USB1, etc.) y la velocidad de transferencia en la ventana Conexin local. En la ventana MPI la direccin 0 siempre es la asignada al PC y no debe modificarla. Finalmente, una vez tenemos la configuracin del hardware y del equipo guardada, salimos del editor de hardware HW Config.

Volviendo a la ventana principal del administrador SIMATIC, veremos que en nuestro proyecto tenemos el equipo S7-300 y la carpeta de Programa S7. Si pinchamos encima de los bloques, vemos que en la parte derecha tenemos los datos de sistema y el OB 1.

El bloque OB1 es el programa principal de la CPU. En l desarrollaremos el programa principal de la CPU. Sin embargo, tal y como vemos en la figura siguiente, podemos introducir ms bloques desde el men insertar>Bloque S7.

Veamos que son cada uno de estos bloques.

OB: Son bloques de organizacin. Cada OB tiene una funcin especfica. El OB 1 es el que contiene el programa principal de la CPU y es el nico bloque de ejecucin cclica. Es el que ejecuta la CPU cuando arranca. Los dems OBs tienen una funcin determinada y se ejecutan, bien cuando son l lamados desde el programa principal o de forma independiente al arrancar la CPU sin que nada los l lame. Tenemos OBs asociados a diferentes errores de la CPU, a alarmas, etc. Uno de los OB ms utilizados es el OB100. ste se ejecuta slo en el primer ciclo de programa de la CPU y normalmente se utiliza para establecer las condiciones iniciales del sistema programado.

FC: Funciones. Una funcin FC es como una subrutina, es decir, pequeos programas que podemos crear y utilizar para funciones concretas dentro del proyecto. Se ejecutan cuando se las llama desde algn punto del programa principal. Pueden ser parametrizables o no. Adems de las FCs propias creadas por el propio programador, existen FCs hechas en libreras. No podemos entrar en ellas para ver la programacin. La FC almacena los resultados de esta operacin en posiciones de memoria. Las FC no tienen bloques de datos DB asociados. Los FC se pueden llamar varias veces en diferentes puntos de un programa. Esto facilita la programacin de tareas que se repiten con frecuencia. Las FCs se utilizan para realizar operaciones estndar y reutilizables, p. ej. en clculos matemticos, operaciones lgicas, etc. Un ejemplo pueden ser las funciones FC105 y FC106 utilizadas para el escalado y desescalado de valores analgicos.

FB: Bloques de funcin. Un bloque de funcin FB es como una subrutina con memoria. El FB almacena los parmetros de E/S en una memoria variable integrada en un bloque de datos (DB), o en un DB "instancia". En principio funcionan igual que las FC. La diferencia est en que las FB se guardan la tabla de parmetros en un mdulo de datos DB, as podemos acceder a los parmetros desde cualquier punto del programa, sin necesidad de darle todos los parmetros. Los bloques de funcin estn concebidos para tareas muy repetitivas o funcionalidades complejas, como tareas de control en lazo cerrado.

DB: Bloque de datos. En estos bloques no realizamos programa. Son tablas en las que guardamos datos. Luego podremos leerlos y escribir sobre ellos. Por ejemplo, podemos indicar valores iniciales de un contador, temporizadores, marcas, etc.

UDT: Tipo de datos. Se utiliza para definir nuestros propios tipos de datos para luego utilizarlos en los DB.

VAT: Tabla de variables. Se utiliza para observar el estado de las variables que previamente definamos en ella.

2. RESUMEN DE CONCEPTOS PREVIOS SOBRE LOS PLCs Antes de proceder a la programacin de nuestra CPU, conviene repasar brevemente algunos conceptos previos sobre los PLCs. 2.1. Sistema Operativo o Firmware Todos los PLCs disponen de un sistema Operativo o firmware que se encarga de los siguientes aspectos:

Gestin de las funciones internas. Transferencia de datos entre los diferentes bloques internos del PLC. Diagnstico y Supervisin de los elementos internos. Diagnstico y gestin de la memoria. Gestin y Comunicacin con los perifricos o interfaces de E/S. Ejecucin y supervisin del programa de usuario. Gestin de los puertos de comunicacin (RS-232, RS 485, Profibus, etc.)

2.2. Juego de instrucciones Todos los PLCs disponen de un juego de instrucciones (generales y especficas) que el programador debe conocer para una mejor programacin y aprovechamiento del PLC.

Juego de instrucciones en Step7 Disposicin y estructura de la memoria del PLC 2.3. Memoria de la CPU Todos los PLCs disponen de una memoria estructurada, tal como se indica en la figura. La capacidad o tamao de esta memoria, junto con la velocidad de procesamiento de la CPU y su juego de instrucciones determinar la potencia de la CPU. Los PLC disponen de Bits o reas de memoria especiales dentro del mapa de memoria: rea de variables (V). Aqu podemos almacenar cualquier tipo de datos. rea de imagen de entradas (I). Zona donde encontraremos los datos de las entradas digitales. rea de imagen de salidas (Q). Zona donde encontraremos los datos de las salidas digitales. rea de marcas (M). Se utilizan para almacenar informacin temporal (bits de activacin, etc.) rea de marcas especiales (SM). Cada bit tiene un significado y funcin propia. rea de temporizadores (T). Donde de almacena informacin o datos sobre temporizadores.

rea de Contadores (C). Donde de almacena informacin o datos sobre contadores. rea de Acumuladores (AC). Donde de almacena informacin o datos sobre los acumuladores. rea de Entradas analgicas (AI). Donde encontraremos los datos de las entradas analgicas. rea de Salidas analgicas (AQ). Donde encontraremos los datos de las salidas analgicas

La memoria de una CPU est estructurada en registros de 8 bit (1 Byte). El acceso a los datos en la memoria se puede realizar en forma de Bit, Byte, Palabra o Doble palabra. El uso de un tipo de direccionamiento u otro depender del tipo de variable (E/S digital, E/S analgica, marcas, etc.).

2.4. Formatos de representacin numrica Los datos utilizados en un PLC pueden ser muy diferentes. Se debe seleccionar el tipo exacto de formato a utilizar. Por regla general, existen 3 formatos de representacin numrica: Binario, Hexadecimal y BCD. As mismo, hay tres formatos de nmeros: Entero (Int), Doble entero (DInt) y Real (R) Binario: Representa nmeros naturales mayores o iguales que cero. Ejemplo: 0; 01; 10; 11; 100... Rangos: Palabra: 2#0 2#1....1 (16 unos) Doble palabra: 2#0 2#1....1 (32 unos) Hexadecimal: Rangos: Byte: B#16#0 B#16#FF Palabra: W#16#0 W#16#FFFF

Doble palabra: DW#16#0 DW#16#FFFFFFFF

BCD: BCD Decimal codificado en binario. Cada 4 bits representan un dgito. Hay 2 formatos: de 3 cifras y de 7 cifras. Palabra (16 bits): BCD de 3 cifras con signo. Ejemplo: +310 Doble palabra (32 bits): 7 cifras con signo. Rango: Lo que cabe en ACU1: 9999999 Entero (Int): Un nmero entero es un nmero binario de 16 bits que tiene como signo el bit ms significativo. Lmite: N positivos: 215-1 = 32767 (El 0 se considera positivo) N negativos: 215= - 32768 (Se hace el complemento a 2: cambiando ceros por unos y sumando 1. Ejemplo: el entero -3 sera -- 3 = 0000 0000 0011 --- C1= 1111 1111 1100 -- +1 = 1111 1111 1101 = -3) Nmeros dobles enteros (DInt): Son nmeros binarios de 32 bits.

Lmite: N positivos: 231-1 = 2147483647 (El 0 se considera positivo) N negativos: 231 = -21474863648

Nmeros reales (R): Se puede expresar de forma exponencial o como quebrados. Son nmeros binarios de 32 bits que constan de 2 partes:

Mantisa : los 3 bytes ms altos

Exponente : el byte ms alto

2.5. Ciclo de ejecucin de los PLCs de Siemens Las CPU S7-300 y S7-400 ejecutan cclicamente el programa OB1 y todos sus bloques asociados. No obstante, en el primer ciclo de ejecucin, y slo en este, se ejecuta el contenido del bloque de organizacin OB100. ste podemos utilizarlo para establecer condiciones iniciales, forzar variables al inicio del proceso, etc.

2.6. Tipos de ejecucin de los PLCs

2.7. Lenguajes de programacin (Norma ISO IEC-1131) El administrador Step 7 nos permite programar en los lenguajes ms populares: Lista de instrucciones (AWL) Diagrama de Contactos (KOP) Diagrama de Funciones (FUP) Para la programacin secuencial de funciones (SFC) o GRAFCET dispone de S7-GRAPH

3.- Programacin de la CPU con STEP 7 Llegados a este punto, vamos a proceder programar nuestra CPU. Para ello desde el administrador abriremos el bloque de organizacin OB1. Como resultado se nos abrir el editor de programacin de Step 7 tal y como se indica en la figura.

Desde el men Ver podemos cambiar a vista AWL, FUP o KOP. Observe que para cada segmento de programa podemos introducir el titulo y un comentario aclaratorio, algo muy recomendable para una mejor comprensin del programa, especialmente para programas muy largos. La librera de instrucciones de Step 7 est clasificada por categoras. Extendiendo las carpetas encontraremos el juego de instrucciones.

Ventana de programacin

Librera de instrucciones

Resultar muy til para el programador definir nombres simblicos (direccionamiento simblico) a las variables que vayamos a utilizar en nuestro programa. Por ejemplo, podemos asignar a las variables de entrada E0.0 y E0.1 los nombres Sensor A y Sensor B, y a la salida A0.0 asignarle como nombre Motor. As cuando vayamos a referenciar los contactos y las bobinas en nuestro programa podemos utilizar la variable tal cual o el smbolo asignado. Para definir la tabla de smbolos deberemos acceder desde el administrador a la carpeta de nuestro proyecto Simatic, seleccionar la carpeta programa S7 y hacer doble clic al icono Smbolos. Posteriormente, y tal como se muestra en la figura, procederemos a completar la tabla de smbolos indicando en nombre, la direccin fsica de la variable y el formato o tipo de dato de la misma.

El siguiente paso, ser empezar a construir nuestro programa insertando contactos, bobinas, funciones, segmentos, etc. y asignar las direcciones correspondientes. Finalmente, finalizado nuestro programa, deberemos compilarlo para comprobar errores y guardarlo en el PC y finalmente cargarlo en el PLC. A tal fin utilice los botones dispuestos en la barra de botones.

Si ha utilizado funciones FC, bloques DB, OB, etc. deber cargar todo en el PLC. Una forma rpida de hacer la carga completa de todo nuestro proyecto (programa, configuracin, etc.) en el PLC, es seleccionando en el rbol del proyecto el nombre de la CPU y proceder desde aqu a la carga en la CPU.

Guardar en el PC Compilar (comprobar errores)

Cargar en el PLC