supervision por un plc

Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI

ndice GeneralCaptulo 0: Introduccin.0.1. Prlogo 0.2. Objetivos 0.3. Estructura de la memoria

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Captulo 1: Autmatas Programables: Principios de funcionamiento.1.1. De la lgica cableada al PLC 1.2. Componentes principales de un PLC 1.3. Fundamentos de programacin 1.4. Tipos de programacin 1.5. Ciclo de trabajo de un PLC 1.6. Estndar IEC 1131 1.7. Gama de autmatas SIEMENS

6 7 11 15 16 18 21 22

ndice

I


Captulo 2: Software de programacin Step7 Fundamentos.2.1. Conceptos fundamentales 2.2. Autorizacin o licencia 2.3. Realizacin de un proyecto de Step 7 2.4. Herramientas de Step 7 - Administrador SIMATIC - HW-Config: Configurar el hardware - NETPRO: Configurar redes de comunicacin - Editor de bloques de programa - Editor de smbolos - Datos de referencia 2.5 Programa del Proyecto

38 39 41 43 45 46 49 51 52 58 59 62

Captulo 3: Introduccin a las redes industriales.3.1. Conceptos fundamentales 3.2. Topologa de la red 3.3. Mtodos de acceso 3.4. Enlaces 3.5. Modelo de referencia ISO/OSI 3.6. Acoplamiento de sistemas de bus 3.7. Seguridad en la transmisin 3.8 Clasificacin de las subredes 3.9 Redes de comunicacin SIMATIC

65 66 69 74 75 79 84 88 90 92

ndice

II


Captulo 4: Estndar de comunicaciones industriales Profibus.4.1. Introduccin 4.2. Mtodo de acceso 4.3. Tecnologa de transmisin 4.4. Modos de transmisin. Servicios de comunicacin 4.5. Arquitectura de protocolo

99 100 103 115 122 128

Captulo 5: Comunicacin con Profibus DP.5.1. Profibus DP: Fundamentos y componentes 5.2. Tramas de mensajes en Profibus DP 5.3. Sistema de periferia descentralizada SIMATIC ET 5.4 Interruptores automticos Comunicacin SENTRON 5.5. Interfases maestras de Siemens en Profibus-DP

131 132 135 142 151 152

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III


Captulo 6: Estndar de comunicaciones industriales Ethernet.6.1. Introduccin 6.2. Normas IEEE 802.3 y 802.11 6.3. Trama del telegrama 6.4. Sinopsis de red 6.5. Servicios de comunicacin 6.6. Conexiones al sistema 6.7. Comparacin Ethernet / Fast Ethernet 6.8. Tecnologa Switching 6.9. Comunicacin industrial mvil 6.10 Protocolo SNMP OPC Server

154 155 156 159 161 162 165 166 168 170 174

Captulo 7: Soluciones IT.7.1. Prestaciones de la tarjeta CP 343-1 IT 7.2. Acceso a la tarjeta va web 7.3. Seguridad en las informaciones 7.4. Ajustes en el browser Web 7.5. Mensajes de procesos va E-Mail

179 180 181 184 188 191

ndice

IV


Captulo 8: Programacin HTML.8.1. Pginas HTML 8.2. Applets de Java 8.3. Llamada y parametrizacin de los Applets 8.4. Pginas utilizadas

204 205 207 208 212

Captulo 9: WinCC.9.1. Qu es WinCC 9.2. Qu caracteriza a WinCC 9.3. Cmo funciona WinCC 9.4 Crear un proyecto de WinCC 9.5 Crear imgenes de proceso 9.6 Dinamizar imgenes de proceso

215216 217 218 225 231 244

Captulo 10: Resultados y Conclusiones.10.1. Resultados y conclusiones 10.2. Agradecimientos

248 249 251

Pliego de Condiciones.1. Disposiciones Generales 2. Condiciones aplicadas a equipos Siemens 3. Condiciones particulares de los equipos 4. Ejecucin de la instalacin

253 254 268 275 276

ndice

V


Presupuesto.1. Mediciones 2. Consideraciones al presente presupuesto 3. Presupuesto Total

280 281 284 285

Bibliografa.1. Bibliografa y Referencias

288 289

ndice

VI


Captulo 0:Introduccin0.1. Prlogo 0.2. Objetivos 0.3. Estructura de la memoria 2 4 5

Captulo 0:

Introduccin

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0.1. Prlogo.Las nuevas tecnologas de tratamiento de la informacin y de comunicaciones, ya aplicadas en la informtica de usuario y en la empresarial, estn teniendo una fuerte implantacin en los sistemas de produccin industrial. En este entorno, la dependencia de los desarrollos especficos de los distintos fabricantes es todava muy fuerte. Sin embargo, empieza a notarse una fuerte tendencia a utilizar sistemas independientes de los antiguos estndares de los grandes fabricantes de equipos de control industrial. La red Ethernet y su protocolo de comunicaciones TCP/IP se empiezan a configurar como el estndar de las comunicaciones no solo a alto nivel, sino tambin en el nivel ms bajo, en el bus de campo. Esta nueva tendencia se manifiesta en el desarrollo de terminales de explotacin y dilogo, que no solamente incorporan la antigua comunicacin por puerto serie, sino que permiten la comunicacin en distintas redes, entre ellas Ethernet. Se manifiesta tambin en los nuevos sistemas de supervisin industrial, conocidos como Sistemas SCADA, que usan Ethernet para la comunicacin con los controladores de planta, sino que tambin se configuran como Servidores Web, permitiendo accesos remotos a sus bases de datos y a su interfase grfico desde cualquier ordenador conectado en la red Internet. Un gran nmero de fabricantes han empezado a desarrollar dispositivos que utilizan como protocolo de comunicaciones TCP/IP y medio fsico Ethernet, tales como mdulos de entradas/salidas, variadores de velocidad, arrancadores, contactores, terminales de explotacin y dilogo, pasarelas a buses de terceros... Adems muchos de estos dispositivos incorporan servidores Web empotrados. Lo cual permite su configuracin y diagnostico mediante un navegador de Internet.

Captulo 0:

Introduccin

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Un claro ejemplo de estas posibilidades es el proyecto realizado. Se ha realizado la automatizacin de la simulacin de una instalacin de almacenamiento y bombeo de aguas. Se lleva a cabo el control y visualizacin de la misma va PLC y a travs de Internet conectando dicho autmata mediante una tarjeta servidora web a la red interna de la fbrica. As como el propio mantenimiento y comprobacin del propio Hardware instalado mediante diagnstico. La realizacin de este proyecto consistir en la implantacin de diverso aparellaje para el control de las lneas de fuerza controlado por una unidad de periferia descentralizada que a su vez est gobernada por un autmata, el cual, por medio de una tarjeta servidora web, prolonga el control del sistema hasta cualquier parte del mundo dadas las posibilidades actuales de Internet. La eleccin del proyecto est basada en el inters por la electrnica y la automatizacin adquirido en el transcurso de la carrera. Una motivacin adicional es la oportunidad de profundizar en este tema gracias a la estancia como becario en la empresa lder en este sector, as como su aplicacin en un caso real.

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Introduccin

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0.2. Objetivos:El objetivo principal de este proyecto es realizar el control y visualizacin de una instalacin de almacenamiento y bombeo de agua simulada en un PLC. En primer lugar se llevar a cabo la recogida de seales en campo, (se llevan las seales del depsito al autmata va Profibus y AS-i). Ms tarde se realiza la comunicacin a travs de Ethernet (Wireless Lan Industrial) desde el autmata al PC, donde estar alojado el SCADA y el servidor de pginas Web y mail. Desde donde se podr visualizar, controlar el proceso y generar alarmas por medio de mail. Por ltimo y como conclusin del proceso se realizar tambin e la comprobacin del propio Hardware mediante diagnstico. Para la realizacin del proyecto se han alcanzado diversos objetivos segn la etapa de progreso de ste. Como etapas ms relevantes en la consecucin de este proyecto se encuentran: Obtencin de un nivel elevado en la programacin de autmatas de la familia S7 de SIEMENS, en especial en el lenguaje AWL. Conocimiento de los diversos tipos de redes, as como la s interacciones entre los autmatas conectados por ellas. Familiarizacin con el aparellaje a utilizar. Configuracin de las redes y de los elementos que las componen. Configuracin y programacin de los visualizadores y controladores del proceso (Pginas Web, SCADA, Alarmas Mail) Implantacin y prueba del mismo en un equipo de demostracin.

Captulo 0:

Introduccin

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0.3. Estructura de la memoria:La memoria est estructurada de manera que en la lectura se van viendo los distintos equipos utilizados, su forma de configuracin y los conocimientos adquiridos de una forma progresiva, comenzando con el propio autmata hasta llegar a las fases ltimas del proyecto como la construccin de las pginas Web, la configuracin de los mensajes de correo electrnico en el autmata, hasta la programacin del SCADA. Por ltimo se detallara el pliego de condiciones y el presupuesto total del proyecto.

Captulo 0:

Introduccin

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Captulo 1:Autmatas programables: Principios de funcionamiento

1.1. De la lgica cableada al PLC 1.2. Componentes principales de un PLC 1.3. Fundamentos de programacin 1.4. Tipos de programacin 1.5. Ciclo de trabajo de un PLC 1.6. Estndar IEC 1131 1.7. Gama de autmatas SIEMENS

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Captulo 1:

Autmatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI En esta introduccin, se expondrn los conceptos ms importantes para entender que es y como funciona un autmata programable. En esta se vern los aspectos fundamentales que rigen su programacin. Con ello se pretende mostrar la funcin que desempea el PLC dentro del proyecto.

1.1. De la lgica cableada al PLC.- Lgica cableada.

Un mando con lgica cableada es un automatismo con contactores y rels que solo se configura una vez conocida la tarea que debe resolver.

Figura A.1. Esquema de un automatismo convencional.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Por ello, hasta ahora la tarea de mando se representaba con ayuda de un esquema elctrico. Seguidamente se montaban en un armario o cofre los diferentes elementos tales como contactores, rels, rels de tiempo, etc... Estos se enlazaban con cable siguiendo una lista de cableado fija.

Al interconectarlos se fijaba la funcin de los elementos de conmutacin en el mando, por ejemplo, conectando en serie o paralelo los contactos normalmente abiertos o normalmente cerrados, respectivamente.

La lgica de su funcin de mando est fijada en el cableado y en la combinacin de los elementos de conmutacin. Para probar el mando es necesario verificar la correccin del cableado. Pero si se produca un error significaba soltar el cableado y volver a conectar los elementos.

Y si se precisa el mismo mando para la misma tarea, se tena que comenzar completamente desde el principio; es decir, montar los aparatos en el armario, cablearlos de acuerdo a la lista correspondiente y comprobar la configuracin.

Por otro lado si se deseaba aadir nuevos componentes, para ampliar las funciones a realizar, haba que cambiar cableados y realizar trabajos de montaje, lo cual implicaba material y tiempo.

Captulo 1:


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- Controlador Lgico Programable (PLC)

El controlador lgico programable est compuesto, fundamentalmente de:! ! ! !

Fuente de alimentacin Entradas y salidas digitales en las que se conectan los emisores y actuadores, Una memoria en la que se escribe el programa a ejecutar, Un procesador que organiza la ejecucin del programa.

Figura A.2. Familia de PLCs Siemens de la gama S7 de Siemens.

Los emisores y actuadores se conectan, con independencia de la tarea planteada, a las entradas y salidas de su AG, facilitndose mucho la tarea del cableado.

El programa se entra usando un aparato de programacin (PG) desde el que se transmite al AG; es decir, se escribe en l. El procesador del AG ejecuta el programa paso a paso. As pues, en un PLC, la lgica de la tarea de mando queda fijada en el programa. Con l se especifica cundo deben conectarse o desconectarse los actuadores.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Antes de arrancar el autmata es posible comprobar, con ayuda del simulador y del PG, la ausencia de errores en el programa. Si aparece un error, basta con modificar la instruccin correspondiente dentro del programa.

Nuevo mando, misma tarea: Un programa ya confeccionado puede usarse tantas veces que se desee. Esto proporciona un ahorro considerable de gastos y tiempo. Adems, si se precisa ampliacin, basta con modificar el programa. No es necesario desconectar las E/S.

El Controlador Lgico Programable no slo est compuesto por el PLC, sino por los equipos actuadores y emisores con conectados a los mdulos de salida y entrada respectivamente. La relacin entre los equipos emisores y actuadores se establece por medio del programa cargado en el PLC.

El Autmata Programable dispone de un abanico de instrucciones suficiente para poder realizar cualquier sistema de control, desde simples enclavamientos por rels, pasando por temporizaciones, contajes, controles secuenciales, hasta llegar a la adquisicin y programacin de datos numricos.

Captulo 1:


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1.2. Componentes principales de un PLC .El PLC tiene como componentes fundamentales para su funcionamiento lo siguientes elementos: Fuente de Alimentacin: El PLC requiere una tensin de 24 VDC para trabajar. Este es el motivo por el que dentro de la estructura del PLC sea necesario disponer de una Fuente de Alimentacin externa capaz de transformar 115 VAC / 60 Hz 230 VAC / 50 Hz en 24 V de corriente continua. Dependiendo de la fuente de alimentacin, podr ser empleada para la alimentacin de los equipos actuadores y sensores que constituyen junto al PLC el sistema . Batera Tampn: La batera tampn (3.4 V, 1 Ah). Evita la prdida de informacin en el supuesto caso de que se desconecte el equipo o se produzca un defecto de tensin en el conjunto. Tambin evita que cada vez que reinicializamos el PLC tengamos que transferir nuevamente el programa. Unidad Central de Proceso: La CPU constituye el propio corazn del PLC. El programa es almacenado y ejecutado en la CPU. Los siguientes elementos forman parte de la CPU: interruptor (Selector de Modo de Funcionamiento), batera tampn, conector para 24 VDC, LEDs indicadores de estatus y error. Los modos de funcionamiento de una CPU, pueden ser: - STOP: Se interrumpe la ejecucin del programa. - RUN: Se ejecuta cclicamente el programa existente en la memoria del PLC.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Procesador: El Procesador de la CPU elabora el programa que existe en la memoria. Slot de Memory Card: El Slot de la Memory Card aloja la memory card. Mdulos de Memoria: Constituyen el soporte de informacin del PLC. En ellos se almacena el conjunto de instrucciones que constituyen del programa. Estos mdulos son ledos por el Autmata Programable. El programa deber ser escrito / transferido a los mdulos de memoria para su posterior ejecucin a travs de la Existen tres tipos diferentes de memoria: - RAM - EPROM / EEPROM - FLASH EPROM RAM: (Memoria de Acceso Aleatorio). Memoria voltil de lectura y escritura. Se trata de la memoria principal del PLC. En esta memoria se encuentra el programa del autmata. El programa puede ser editado y modificado. Hablar de memoria voltil, implica el hecho de que cualquier cada de tensin en el equipo, supone la prdida de la informacin. Para evitar esto, los equipos suelen incorporar una Batera Tampn o bien un sper condensador en funcin del equipo que garantiza la permanencia de la informacin durante un tiempo determinado. CPU.

EPROM / EEPROM: Memoria de slo lectura, programable elctricamente y borrable mediante seal ultravioleta EEPROM: Memoria de slo lectura borrable y grabable de forma elctrica Ambas memorias, son memorias de slo lectura. Se puede visualizar el contenido, pero nunca modificarlo. Cualquier posible modificacin del programa, supone cargar el programa en la programadora, borrar los contenidos de la memoria EPROM/EEPROM, modificar el programa en la memoria RAM de la programadora y transferir el conjunto

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI del programa de nuevo a la memoria EPROM/EEPROM empleando el grabador de memoria existente en el PLC. Adems, estas memorias pueden ser programadas de forma externa mediante la Programadora.

FLASH EPROM

Memoria de inferior tamao a las anteriores pero de capacidad

superior. Son grabables y borrables de forma elctrica. Mdulos de seales Las seales externas al PLC pueden ser de varios tipos y voltajes. Podemos clasificar los mdulos atendiendo a distintos criterios: Tipos de seal:

- Mdulos digitales- Mdulos analgicos. Tipos de accionamiento:

- Mdulos de entradas - Mdulos de salidaMdulos digitales: Acceden a seales de tensin o corriente cuyos valores corresponden a un determinado modo de operacin de la mquina. Permiten enviar y recibir informacin binaria.

Mdulos analgicos: Convierten la informacin analgica en informacin digital, capaz de ser procesada por la CPU del PLC. De este modo, podemos realizar controles de temperatura, velocidad, iluminacin, etc. Seales: El procesador del autmata programable chequea si la entrada es analgica o digital. Los mdulos de entrada digitales realizan una conversin de los valores de tensin de entrada del PLC. Una seal es una representacin de un mensaje o dato.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Seal analgica: La seal analgica es una seal de tensin variable en el tiempo. Seal binaria : La seal binaria o digital slo permite dos estados diferentes: ("OFF" y "ON"). Estos dos valores son designados con los dgitos "0" y "1.

Seal de estado: Como el PLC trabaja internamente slo con seales digitales, nicamente se podrn procesar los estados de seal de "0" "1". Los mdulos son capaces de convertir los diferentes valores analgicos en seales binarias, dentro de los estados de seal de "0" (0V) y "1" (5v).

Captulo 1:


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1.3. Fundamentos de programacin.Para entender como procesa el programa el PLC, es necesario conocer previamente los siguientes conceptos: BIT, byte, palabra y doble palabra. BIT: Un BIT es la unidad para dgitos binarios o caracteres binarios. Es la unidad ms pequea de informacin. Permite dos estados: 0" "1". Los bits pueden agruparse para formar unidades mayores. Byte: Un byte es un grupo de 8 bits. Se emplea para la representacin de valores numricos de 8 dgitos binarios. Tambin permite representar el valor numrico de 8 canales consecutivos de entradas o salidas. Representa un valor comprendido entre -128 y +127. Palabra: Una palabra est compuesta por dos bytes o, lo que es lo mismo, 16 bits. Por ejemplo: 16 entradas 16 salidas. (-32.768 a + 32.767)

Doble palabra: Una doble palabra est constituida por 2 palabras (o 4 bytes, o 32 bits). Es la unidad ms grande que puede ser procesada por el PLC. Valor numrico comprendido en (-2.147.483.648 a +2.147.483.647).

Figura A.3. BIT/Byte/Palabra/Doble palabra.

Captulo 1:


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1.4. Tipos de programacin.Existen, a la hora de programar un PLC, dos tipos de programacin a efectuar, por lo que, antes de disear un programa es necesario entender los diferentes modos en que se puede estructurar, distinguir los distintos tipos de mdulo utilizables as como la forma de trabajo del PLC.

Programacin lineal: El programa completo se localiza en un mdulo (OB1) con todas las instrucciones juntas. Este modelo es similar al esquema de rels fijo reemplazado por el controlador lgico programable. El sistema procesa sucesivamente las instrucciones individuales. Todo el programa est contenido en un nico mdulo. Normalmente, este mdulo es el OB1 (mdulo de elaboracin cclica). Las instrucciones se van ejecutando secuencialmente una detrs de otra. Este sistema de programacin slo est recomendado en proyectos pequeos Programacin dividida: El programa se divide en mdulos, con lo que cada bloque contiene las operaciones lgicas de un cierto grupo de dispositivos o tareas. Las instrucciones integradas en el mdulo de organizacin OB1 determina la secuencia en que se procesan los mdulos. Un programa dividido puede, por ejemplo, contener mdulos de instrucciones con los que se controlan los modos de operacin individuales para un proceso industrial. Programacin estructurada: Un programa estructurado contiene mdulos con parmetros (mdulos parametrizables). Estos mdulos se programan de forma que se puedan usar universalmente. Durante la llamada se especifican los parmetros actuales (las direcciones concretas de las entradas y salidas). Un ejemplo de mdulo parametrizable:

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI - Un mdulo bomba contiene las instrucciones para una bomba y una serie de entradas y salidas que cualquier otra bomba puede usar en un proceso. - Los mdulos de instrucciones lgicas, son los responsables de controlar la bomba concreta, llamar (abrir) el mdulo bomba y proporcionar informacin sobre qu bomba debe ser controlada. - Cuando el mdulo bomba concluya de realizar sus instrucciones, el programa retorna al mdulo que le llam (por ejemplo, OB1) el cual contina procesando sus instrucciones La programacin estructurada implica la divisin del programa en diversos bloques. Cada uno de estos bloques constituye al mismo tiempo un subprograma. Ventajas de la programacin estructurada: - Simplificacin y claridad de programas largos. - Posibilidad de estandarizar partes del programa. - Facilidad en la modificacin. - Simplificacin del test; - Simplificacin del comienzoLa programacin estructurada permite la utilizacin de diferentes tipos de mdulos, en los que el usuario puede programar o almacenar datos.

En el caso concreto de este proyecto, la programacin de la CPU se ha realizado de manera dividida.

Captulo 1:


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1.5. Ciclo de trabajo de un PLC.Elaboracin cclica del programa: Independientemente el modo de representacin que se utilice a la hora de escribir el programa, la programadora se encarga de traducir esta informacin en un conjunto de instrucciones legible para el PLC. Cada instruccin est localizada en una determinada rea de la memoria de programa. El procesador del PLC elabora el programa usuario escrito en la memoria de forma continuada y repetitiva. Esto es lo que conocemos como elaboracin cclica del programa.

Figura A.4.Ciclo de trabajo de un PLC.

Captulo 1:


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Procesamiento cclico: El autmata programable funciona cclicamente, esto es, una vez finalizado un recorrido completo del programa, comienza a procesar nuevamente su primera instruccin. El procesamiento cclico en el autmata programable discurre de la siguiente forma: (1) Al comenzar cada ciclo, la unidad de control consulta los estados de seal de todos los mdulos de entrada (digitales y analgicos) y forma la imagen de proceso de las entradas PAE. Por lo tanto, la PAE es una copia de las seales de entrada. (2) La unidad de control comienza el procesamiento del programa. La unidad de control toma de la de la memoria interna el programa (instruccin a instruccin) y las ejecuta. Para ello establece combinaciones, efecta clculos con los datos de la PAE y considera los estados de los temporizadores y de los contadores, as como de las marcas. (3) La unidad de control deposita el resultado del procesamiento del programa en la imagen de proceso de las salidas PAA (4) La unidad de control slo transfiere a los mdulos de salida, temporizadores y contadores los estados de seal contenidos en la imagen de proceso de las salidas (PAA) cuando ha finalizado el recorrido del programa, esto es, al final de un ciclo. Ahora puede comenzar un nuevo ciclo. Imagen de proceso: La imagen de proceso constituye el espejo del estado de la periferia de entrada y salida. Se localiza en una determinada rea de la memoria de la CPU Imagen de proceso de entrada (PAE): La imagen de proceso de entrada se genera al comienzo del ciclo. El procesador escanea los estados de seal de la periferia de entrada

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI generando con esta informacin la Imagen de proceso de entradas (PAE)

Imagen de proceso de salida (PAA): La imagen de proceso de salida (PAA) se genera durante la elaboracin del programa de usuario. En el mismo instante en el que se elabora la ltima instruccin del programa de usuario, se transfiere la imagen de proceso de salida (PAA) a la periferia. Mientras se elabora el programa de usuario, se puede afirmar que el PLC est aislado de la periferia.

Esto no es completamente cierto ya que, existe la posibilidad de hacer llamadas directas a la periferia en cualquier momento de elaboracin del programa. La CPU pregunta el estado de las entradas y las salidas en cada ciclo. Hay ciertas reas de memoria en las cuales se almacenan los datos binarios de los mdulos: PAE y PAA. El programa accede a estos registros durante el proceso. PAE: La tabla de la imagen de proceso de entradas est localizada en el rea de memoria de la CPU y el estado de seal de todas las entradas se almacena all. PAA: La tabla de la imagen de proceso de salidas contiene los valores de salida, resultado del proceso del programa. Al final del ciclo, estos valores de salida son enviados a las salidas reales (A). Programa de Usuario: Cuando examina las entradas en el programa de usuario con U E2.0, por ejemplo, lo que se evala es el ltimo estado en la PAE. Esto garantiza que para todas las consultas de entradas en un mismo ciclo se utiliza el mismo estado de seal.

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1.6. Estndar IEC 1131.El estndar IEC 1131 es un documento escrito por un consorcio de fabricantes de PLCs y otras instituciones orientado a constituir un soporte de estandarizacin y unificacin de criterios dentro de la industria de la automatizacin. Se compone principalmente de las siguientes partes: Parte 1: Contiene definiciones generales de trminos y caractersticas de funciones tpicas para PLCs. Por ejemplo, procesamiento cclico, imagen de proceso, divisin del trabajo entre los dispositivos de programacin, Panel de operador... Parte 2: Especifica los requerimientos elctricos, mecnicos y funcionales de los dispositivos y define las pruebas relevantes. Estn definidos los siguientes requerimientos: temperatura, humedad, entrada en servicio, inmunidad a las interferencias, rangos de trabajo para las seales binarias y estrs mecnico. Parte 3: Expone especificaciones para los lenguajes de programacin. No se genera ningn nuevo lenguaje. Ms an, se armonizan los lenguajes ms difundidos y se incluyen nuevos elementos orientados al futuro. Adems del AWL, el KOP y el CSF se incluye como cuarto lenguaje el texto estructurado. Parte 4: Contiene las guas para usuarios de PLC. Se incluye informacin para todas las etapas de un proyecto: empezando por el anlisis del sistema hasta la fase de especificacin y seleccin de equipos e incluso el mantenimiento de los mismos. Parte 5: Describe la comunicacin entre PLCs de diferentes fabricantes as como entre el PLC y cualquier otro dispositivo. Basndose en el estndar MAP, las utilidades de comunicacin de un PLC se definen como estndares suplementarios para ISO//IEC 9506-1/2. Se describen los mdulos de comunicaciones junto a operaciones estndar de lectura y escritura.

Captulo 1:


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1.7. Gama de autmatas Siemens.Una vez vistas las caractersticas principales de un autmata, tanto a nivel de componentes como de programacin, se est en disposicin de ver la gama de autmatas que ofrece Siemens actualmente y de comprender mejor las caractersticas tcnicas de los mismos, lo cual dar idea de las diferentes prestaciones y las diferencias existentes entre ellos. Adems, esta breve muestra de la gama de productos llevar a situar mejor la posicin ocupada por el autmata que se utiliza en el proyecto, la CPU 313-2DP.

Existe una diferenciacin muy clara en la gama de autmatas Siemens, dividida completamente en dos gamas: la gama S5 y la gama S7. La gama S5 es la primera gama de autmatas Siemens salida al mercado. As pues, su origen se remonta unos veinte aos atrs. No obstante se trata de una gama muy amplia, con autmatas de diferentes prestaciones que cubren cualquier necesidad. Su principales caractersticas a nivel de hardware es el amplio abanico de componentes, amplia modularidad y sobretodo una robustez y fiabilidad avalada desde hace aos. Pero quizs, la caracterstica diferenciadora ms acusada respecto a la gama de S7, sea a nivel de programacin, ya que el software de programacin de este tipo de autmatas, denominado Step 5, se basaba en un entorno MS-DOS. En cambio al hablar de la gama S7 se observa que son autmatas ms rpidos, funcionales, flexibles, modulares etc.... y adems el entorno de programacin sobre el que se trabaja, el denominado Step 7, se basa en el entorno Windows, con lo todo lo que implica a nivel de hacer la programacin ms intuitiva, potente y visual. No obstante no todos son ventajas directas, ya que el continuo desarrollo de nuevos componentes, redes de comunicacin, componentes de visualizacin etc..., hagan que la complejidad de trabajar con este tipo de tecnologas vaya aumentando en la medida que aumenta la potencia de los equipos.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI El autmata que se usa en el proyecto, la CPU 313-2DP, es el ltimo exponente de las nuevas tecnologas de automatizacin, en el que tiene un puerto adicional para la conexin por Profibus. A continuacin se muestra brevemente la gama de autmatas Siemens Gama de autmatas S5. Podemos estructurar la gama S5 de la siguiente forma:

- Gama baja: S5-90U/S5-95U/ S5-95F/ S5-100U

- Gama media: S5-115E/ S5-115H/ S5-115F

- Gama media-alta: S5-135U/ S5-155U/ S5-155H

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TIS5-90U/S5-95U

Los mini autmatas S5-90U y S5-95U son equipos compactos para resolver econmicamente tareas de automatizacin de pequea complejidad. Pueden utilizarse en todas las aplicaciones de control con una estructura sencilla y cuyo montaje exige poco espacio.

Figura A.5.Autmata S5-90U.S5-95F

El autmata S5-95F es un mini autmata de seguridad para la gama baja.

Figura A.6.Autmata S5-95F.

Captulo 1:


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S5-100U

El mini autmata S5-100U es adecuado para resolver tareas de automatizacin muy diversas. Tiene una estructura modular (mediante elementos de bus) configurable en pequeos pasos y dispone de varios tipos de mdulos que le permiten adaptarse ptimamente a la tarea encomendada. Un mini autmata S5-100U se compone fundamentalmente de: la unidad central, los elementos de bus y los mdulos perifricos que se enchufan en los elementos de bus. La unidad central y los elementos de bus se enganchan en un perfil soporte normalizado. La unidad central contiene un circuito de alimentacin para entrada a DC 24 V. Si el autmata se conecta a una tensin de AC 115 V/230 V, ha de disponerse una fuente de alimentacin adicional. A la derecha de la unidad central se enganchan los elementos de bus para recibir a los mdulos perifricos y unirlos con la unidad central.

Figura A.7.Autmata S5-100U.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TIS5-115U

El autmata programable (PLC) S5-115U es adecuado para tareas de automatizacin en la gama media. La modularidad granular de este sistema, con 5 unidades centrales (CPU) de diferente potencia, ha establecido un nuevo estndar.


El autmata S5-115U es adecuado para: - mando de mquinas - automatizacin de procesos - vigilancia de procesos La tcnica estndar de los aparatos, su estructura modular y la gran potencia de los aparatos de programacin se combinan para dar lugar a las caractersticas siguientes: - manejo fcil - ejecucin de las tarjetas como bloques enchufables - adaptabilidad mxima, gracias a las diversas tensiones de entrada/salida. - funcionamiento sin ventiladores - montaje sencillo de los bloques, resistentes a vibraciones - programacin sencilla, - descarga de la unidad central y del programa mediante tarjetas preprocesadoras - comunicacin sencilla con otros autmatas

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI - puesta en marcha fcil Un autmata programable (AG) S5-115U se compone de un aparato central (con bastidor CR 700) y, segn necesidad, aparatos de ampliacin (con bastidor ER 701). El aparato central incluye siempre una fuente de alimentacin y una unidad central (CPU).

S5-115H

Para instalaciones con grandes requisitos en cuanto a seguridad contra fallos es posible configurar un autmata de alta disponibilidad S5-115U.

Figura A.9.Autmata S5-115H.

El autmata S5-115H se compone de 2 aparatos centrales conectados entre s. Trabaja de acuerdo con el principio "maestro-esclavo". Uno de los dos aparatos centrales que lo componen es el maestro y controla el proceso. En caso de avera, el segundo aparato, el esclavo, se hace cargo del mando inmediatamente.

S5-115F

Para instalaciones con grandes requerimientos en lo que respecta a la seguridad (p. ej. transporte de personas, instalaciones de combustin) es posible configurar un autmata

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI de seguridad S5-115F sobre la base de dos bastidores centrales del S5-115U y las CPUs correspondientes. La seguridad es un criterio cada vez ms importante en procesos de produccin modernos. Por ello las instalaciones que en caso de avera puedan ocasionar un peligro para personas, mquinas, produccin o medio ambiente han de cumplir unos requisitos de seguridad cada vez ms elevados. El autmata de seguridad S5-115F se compone de 2 aparatos centrales unidos entre s. Todas las tarjetas que se utilicen en este equipo debern haber superado un ensayo oficial de prototipo. Los sistemas de seguridad (tipo F) desconectan la parte afectada en cuanto se presenta una avera. La norma DIN V 19250 define los requisitos de seguridad que debe cumplir el equipo de control de una instalacin y establece hasta 8 categoras de seguridad. La categora de seguridad para una determinada aplicacin puede conocerse a partir de un grafo de riesgo, definido en DIN V 19250. El autmata S5-115F corresponde a la categora de seguridad 6 segn DIN V 19250. Por ello puede aplicarse en todos aquellos casos en los cuales se planteen unos requisitos de las categoras 1 a 6. Como ejemplos de casos con la categora 6 pueden citarse: - instalaciones de combustin, por ejemplo, centrales trmicas de carbn, - instalaciones para transporte de personas, por ejemplo, telefricos, metros suburbanos - instalaciones de sealizacin de trfico - instalaciones de telecontrol para oleoductos y gasoductos - instalaciones para proteccin del medio ambiente - instalaciones de produccin de gases peligrosos

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI S5-135U El equipo multiprocesador compacto para todas las tareas de la gama media. Sus tarjetas compactas minimizan las necesidades de espacio en el armario elctrico. S5-155U El PLC de altas prestaciones que ofrece la mxima potencia con tiempos de ejecucin extremadamente cortos. Memoria gigante y modo multiprocesador.


S5-155H Para tareas de automatizacin que no deban interrumpirse bajo ningn concepto, existe la versin de alta disponibilidad SIMATIC S5-155H. Para que el autmata de alta disponibilidad S5-155H est realmente disponible en todo momento, se ha configurado redundante. El S5-155H se compone de 2 aparatos centrales. Los autmatas S5-155H y el S5-155H Lite estn compuestos por 2 aparatos centrales acoplados entre s y trabajan de acuerdo al principio "maestro-esclavo". Uno de los dos aparatos centrales es el maestro y controla el proceso. En caso de avera, el segundo aparato, el esclavo, se hace cargo de la tarea inmediatamente.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Gama de autmatas S7. Al contrario que en la gama S5, la estructuracin de la gama S7 es mucho ms sencilla, pudindola clasificar de la siguiente forma:

- Gama baja: S7-200

- Gama media: S7-300

- Gama alta: S7-400 / S7-400 H

Figura A.11. Gama de autmatas S7 de Siemens.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI S7-200 El micro-PLC para el mximo efecto de automatizacin al mnimo coste. Aplicable tanto para los controles ms simples como tambin para tareas complejas de automatizacin. Se trata de un PLC que por motivos econmicos, se puede implementar en campos donde no se aplicaban hasta ahora autmatas programables, que adems posee destacadas prestaciones de tiempo real y potentes posibilidades de comunicacin (PPI, PROFIBUS-DP, AS-Interface) y adems ofrece un montaje, programacin y uso particularmente fciles.

Figura A.12. Autmata S7-200.

Se ofrecen cinco equipos bsicos diferentes: - CPU 210: El especialista para aplicaciones en serie - CPU 212: La entrada en la gama a precio favorable. - CPU 214: El autmata (PLC) tambin para tareas exigentes con un mayor nmero de E/S, mayor memoria y muchas funciones especiales integradas (por ejemplo, aritmtica en coma flotante) - CPU 215: Con capacidad ptima de comunicacin gracias a interfaces PPI y PROFIBUS y mximas prestaciones de tiempo real dentro de la familia, en particular para controlar de forma segura procesos muy rpidos en una red PROFIBUS-DP (velocidad: 12 Mbits/s) o para tareas de procesamiento simples. Captulo 1: Autmatas programables: Principios de funcionamiento -31-

Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI - CPU 216: Con 2 interfaces PPI y 40 entradas/salidas; Para controlar fiablemente tambin secciones de maquinaria o instalaciones de mayor envergadura. El segundo puerto PPI puede utilizarse tambin para conectar simultneamente mdems, impresoras o lectores de cdigo de barras. El S7-200 permite el montaje horizontal y vertical en perfil soporte normalizado o directamente en el armario usando los taladros integrados (no apoyado en su base)

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI S7-300 El S7-300 es un sistema de mini autmata modular para las gamas baja y media. Su construccin modular, el funcionamiento sin necesidad de ventiladores, la sencilla realizacin de arquitecturas descentralizadas y el fcil manejo hacen que el S7-300 sea la solucin econmica y confortable para las ms variadas aplicaciones en la gama baja y media.


El usuario dispone de varias CPU de potencia escalonada y un amplio espectro de mdulos perifricos con gran volumen de confortables funciones que le permiten emplear slo aquellos mdulos que necesite para cada aplicacin. Si aumentaran las tareas, el autmata puede ampliarse posteriormente aadiendo los mdulos requeridos. Para configurar un SIMATIC S7-300 se dispone de varias CPUs de potencia escalonada: - CPU 312 IFM, la CPU compacta con entradas/salidas digitales integradas, para instalaciones que no precisan tratamiento de seales analgicas. - CPU 313, para instalaciones con requisitos adicionales en el volumen del programa - CPU 314 IFM, la CPU compacta con entradas/salidas digitales y analgicas integradas para instalaciones con altos requisitos de tiempo de respuesta y funciones especiales.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI - CPU 314, para instalaciones que requieren gran volumen de programa y alta velocidad de ejecucin. - CPU 315/315-2 DP, para instalaciones con requisitos medios/altos en cuanto a volumen de programa y configuracin descentralizada a travs de PROFIBUS-DP - CPU 316, para instalaciones con altos requisitos de volumen del programa - CPU 318-2 DP, para instalaciones con muy altos requisitos de volumen del programa y configuracin descentralizada a travs de PROFIBUS-DP Todas las CPU tienen una caja de plstico robusta y compacta. En el lado frontal hay LEDs de indicacin de estado y fallo, selector (con llave) de modo de operacin y un puerto MPI Adems las CPUs ofrecen: - Receptculo para la pila tampn (no la CPU 312 IFM) - Receptculo para Memory Card; para salvaguardar el programa a prueba de fallos de alimentacin es posible enchufar una Memory Card (Flash-EPROM) de como mximo 512 Kbytes (no en CPU 312 y CPU 314 IFM)

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI S7-400 Se trata del autmata para las gamas media y alta, siendo la solucin ideal, incluso para tareas muy exigentes. Posee una extensa gama de mdulos y diferentes CPUs de potencia escalonada para una adaptacin ptima a la tarea de automatizacin. El mbito de aplicacin es muy flexible gracias a la facilidad de realizacin de estructuras descentralizadas y extensas funciones de comunicacin. Al ser modular, se amplia sin problemas si aumentan las tareas


S7-400H Se trata de un autmata de alta disponibilidad (tolerante a fallos) con configuracin redundante, que se emplea para aplicaciones con altos requisitos de seguridad ante fallos. Se produce una conmutacin automtica y sin interferencias al equipo de reserva en caso de fallo.

Captulo 1:


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Figura A.15. Autmata S7-400 H.

La configuracin se realiza con 2 bastidores centrales separados o un bastidor partido, adems, la conexin de la periferia con configuracin redundante a travs de bus PROFIBUS redundante. Existe hasta ocho CPUs diferentes para S7-400 y una CPU especfica para S7-400H, con prestaciones escalonadas para cubrir las aplicaciones ms diversas - CPU 412-1; para pequeas instalaciones de la gama media - CPU 413-1 y CPU 413-2 DP; para instalaciones de la gama media - CPU 414-1 y CPU 414-2 DP; para instalaciones con exigencias adicionales en el volumen del programa y la velocidad de procesamiento - CPU 416-1 y CPU 416-2 DP; para instalaciones de la gama alta con las mximas exigencias - CPU 417-4 DP; para instalaciones con las mximas exigencias en la gama alta - CPU 417H; para SIMATIC S7-400H Todas las CPU se presentan dentro de una carcasa de plstico robusta y compacta.

Captulo 1:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Los elementos de mando y sealizacin estn dispuestos de la misma forma. Los mismos elementos desempean las mismas funciones. En el lado frontal hay: - LED; para sealizacin de estado y de fallo. - Selector de modo con llave, para seleccionar el modo de operacin. En el siguiente captulo se describirn todos los pasos para la programacin del PLC que se utiliza en el proyecto, mencionando muchas veces conceptos aqu tratados.

[MAND00] [SIMA05]

Captulo 1:


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Captulo 2:Software de programacin Step 7: Fundamentos2.1. Conceptos fundamentales 2.2. Autorizacin o licencia 2.3. Realizacin de un proyecto de Step 7 2.4. Herramientas de Step 7 - Administrador SIMATIC - HW-Config: Configurar el hardware - NETPRO: Configurar redes de comunicacin - Editor de bloques de programa - Editor de smbolos - Datos de referencia 2.5. Programa del proyecto 39 41 43 45 46 49 51 52 58 59 62

Captulo 2:

Fundamentos de programacin con Step7

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI En este anexo, se presentan las bases del programa Step 7 y que posibilidades ofrece a la hora de programar autmatas SIMATIC S7. Todo ello se ver de manera ilustrada, con diferentes pantallas del software, as como un esquema donde se representa las funciones bsicas del programa del proyecto.

2.1.- Fundamentos de Step 7.STEP 7 es el software estndar para configurar y programar los sistemas de automatizacin SIMATIC S7. STEP 7 forma parte del software industrial SIMATIC. Se dispone de las siguientes versiones del software estndar STEP 7: STEP 7-Micro/DOS y STEP 7-Micro/WIN para aplicaciones autnomas sencillas en sistemas de automatizacin SIMATIC S7-200. STEP 7-Mini para aplicaciones autnomas sencillas en sistemas de automatizacin SIMATIC S7-300 y SIMATIC C7-620. STEP 7 para aplicaciones en sistemas de automatizacin SIMATIC S7300/400, SIMATIC M7-300/400 y SIMATIC C7 con funciones ampliadas: - Ampliable opcionalmente mediante los productos de software contenidos en el Software Industrial SIMATIC. - Posibilidad de parametrizar bloques de funcin y de comunicacin. - Forzado y modo multiprocesador. - Comunicacin de datos globales. - Transferencia de datos controlada por eventos con bloques de comunicacin y de funcin. - Configuracin de enlaces.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI El software estndar asiste en todas las fases de creacin de soluciones de automatizacin, tales como: - Crear y gestionar proyectos - Configurar y parametrizar el hardware y la comunicacin - Gestionar smbolos - Crear programas, por ejemplo, para sistemas de destino S7 - Cargar programas en sistemas de destino - Comprobar el sistema automatizado - Diagnosticar fallos de la instalacin Los lenguajes de programacin SIMATIC integrados en STEP 7 cumplen con la norma DIN EN 6.1131-3. El software estndar se ejecuta bajo el sistema operativo Windows, estando adaptado a su funcionamiento grfico y orientado a los objetos. Por tanto es intuitivo de manejar y a poco que se dominen los conceptos bsicos a autmatas y programacin, se le puede sacar un gran partido.

Captulo 2:


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2.2.- Autorizacin o licencia.Para poder utilizar el software de programacin STEP 7, con excepcin de STEP 7Mini, se requiere una autorizacin especfica para el producto (permiso de utilizacin). El software est protegido, as pues, slo se puede utilizar si en el disco duro de la PG o del PC se detecta la autorizacin necesaria para el programa o para el paquete de software. Gestin de la autorizacin contenida en el disquete de autorizacin. Para instalar la autorizacin se requiere el correspondiente disquete protegido contra copia que se incluye con el software. Para visualizar, instalar y desinstalar las autorizaciones, se requiere tener un programa llamado AuthorsW, el cual, se encuentra en el CD-ROM de STEP 7.

Figura B.1. Pantalla de AuthorsW.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI El nmero permitido de autorizaciones est fijado en dicho disquete mediante un contador de instalaciones. Dicho nmero se reduce en 1 al instalar una autorizacin. Cuando el contador alcanza el valor "cero", no se pueden instalar ms autorizaciones con el disquete. La autorizacin se puede perder a causa de un defecto en el disco duro que impida desinstalarla. En tal caso se puede utilizar la autorizacin de emergencia. Esta se encuentra tambin en el disquete de autorizacin. La autorizacin de emergencia permite seguir utilizando el software por un tiempo limitado de 15 das. Al iniciar el software, se indica el tiempo que queda hasta su vencimiento. Dentro de dicho plazo es necesario sustituir la autorizacin que se ha perdido. El plazo disponible para la autorizacin de emergencia comienza en el momento de la instalacin de la misma, aun cuando no se arranque STEP 7. Aunque vuelva a transferir la autorizacin al disquete, no se detendr el transcurso del plazo.

Captulo 2:


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2.3.- Realizacin de un proyecto de STEP 7.La realizacin de un proyecto de Step 7 para afrontar una tarea de Automatizacin debe de seguir ms o menos unos pasos lgicos teniendo siempre un grado de flexibilidad. El siguiente organigrama muestra, los pasos a seguir de forma que ayudan a plantear en gran medida la aplicacin de manera ms estructurada y ordenada.

Figura B.2. Flujograma de realizacin de un Proyecto de Step 7.

Captulo 2:


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Estructuracin del organigrama: -Instalacin y autorizacin: Al utilizar STEP 7 por primera vez, es preciso instalar el software y transferir la autorizacin residente en el disquete al disco. - Disear el control: Antes de trabajar con STEP 7, se debe planificar su solucin de automatizacin dividiendo primero el proceso en diversas tareas y creando luego un plano de configuracin. - Crear la estructura del programa: Las tareas descritas en el diseo del control se tienen que plasmar en un programa estructurado en base a los bloques disponibles en STEP 7 - Iniciar STEP 7: STEP 7 se arranca desde la interfase de Windows. - Crear la estructura del proyecto: Un proyecto es una carpeta que contiene todos los datos estructurados jerrquicamente, estando disponibles en cualquier momento. Tras crear un proyecto, todos los dems trabajos se realizan en el mismo. - Crear el equipo: Al crear el equipo se define el sistema de automatizacin utilizado: por ejemplo SIMATIC 300, SIMATIC 400. - Configurar el hardware: Al configurar el hardware se define en una tabla de configuracin qu mdulos se utilizarn para la solucin de automatizacin y a travs de qu direcciones se acceder a los mdulos desde el programa de usuario. Adems, las propiedades de los mdulos se pueden ajustar mediante parmetros). - Configurar redes y enlaces de comunicacin: Para poder establecer comunicaciones con otras estaciones primero hay que configurar una red. Para ello se deben crear las subredes necesarias para la red de autmatas, definir las propiedades de las subredes, parametrizar las propiedades de conexin de los equipos que la integran, as como determinar los enlaces de comunicacin requeridos.

Captulo 2:


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- Definir los smbolos: En lugar de utilizar direcciones absolutas es posible definir smbolos locales o globales en una tabla de smbolos, empleando nombres auto explicativos que se utilizarn luego en el programa.

2.4.- Herramientas de Step 7A continuacin, se detallan las ms importantes funciones de cada herramienta, cada una con su pantalla de Step 7 correspondiente con el proyecto de Sicalis como ejemplo, lo cual nos ayudar tener una referencia visual ms concreta. Con ello, se entender ms claramente el anexo G del proyecto, que contiene el Programa de Step 7 creado para la aplicacin del proyecto y en el que se muestran diferentes datos e informaciones de prcticamente todas las herramientas de Step 7. El software estndar STEP 7, ofrece en el paquete bsico una serie de herramientas a la hora de realizar proyectos: - Administrador SIMATIC. - HW-Config: Configurar el hardware. - NETPRO: Configurar redes de comunicacin. - Editor de bloques de programa en KOP, FUP y AWL. - Editor de smbolos. - Datos de referencia. Cada una de estas herramientas se ve representada en una ventana de Windows con su men de opciones correspondiente a cada una de ellas. Las herramientas no se deben

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI llamar por separado, puesto que arrancan automticamente al seleccionarse una determinada funcin o al abrirse un objeto. Pudiendo tener dos o ms herramientas abiertas a la vez. Administrador SIMATIC. El Administrador SIMATIC es la interfase de acceso a la configuracin y programacin, permitiendo acceder a las dems herramientas, que permitirn: crear proyectos, configurar y parametrizar el hardware, configurar redes de hardware, programar bloques, probar y hacer funcionar los programas.

Figura B.3.Ventana del Administrador Simatic.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI El acceso a las funciones es orientado a objetos, con lo cual resulta fcil de aprender. Se puede trabajar con el Administrador SIMATIC: Offline, es decir, sin conectar el sistema de automatizacin, o bien Online, es decir, estando conectado el sistema de automatizacin. Tanto offline como online, desde el administrador, se tiene la visin general de todo el proyecto, incluyendo los diferentes mdulos de programacin. Los mdulos son partes funcionales del programa de usuario. Se diferencian en su funcin, uso y estructura. Los mdulos representan el cdigo ejecutable del programa. El entorno STEP7 soporta los siguientes tipos de mdulos: - OB - Mdulos de Organizacin - FC Funciones - FB - Mdulos de Funcin - SFC - Funciones de Sistema - SFB - Mdulos de Funcin de Sistema - DB - Mdulos de Datos - SDB - Mdulos de Datos de Sistema - UDT - Tipos de Datos definidos por el Usuario

Mdulos de sistema: Los mdulos de sistema son funciones predefinidas o mdulos integrados en el sistema operativo de la CPU. Estos mdulos no ocupan ningn espacio adicional en la memoria de usuario. Los mdulos de sistema se llaman desde el programa de usuario. Estos mdulos tienen la misma interfase, la misma designacin y el mismo nmero en todo el sistema. Mdulos de usuario: Los mdulos de usuario son reas provistas para administracin del cdigo del programa y los datos del programa. Basado en las condiciones para su proceso, puede estructurar su programa con las distintas opciones de mdulos de usuario. Algunos de estos mdulos se pueden ejecutar cclicamente y otros se ejecutan

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI slo cuando se necesiten. Los mdulos de usuario se llaman tambin mdulos de programa.Si se elige finalmente la programacin estructurada, hay que saber los diferentes tipos de bloque que ofrece Step 7 a la hora de programar.

Mdulo de organizacin: Los mdulos de organizacin (OB) constituyen los mdulos ejecutables del sistema. Todo el programa podr ser almacenado en el mdulo OB1 (mdulo de elaboracin cclica). Por otra parte, el programa podr ser almacenado en distintos bloques, en cuyo caso el mdulo OB1 es utilizado para realizar la llamada del resto de los mdulos. Mdulo de funcin: Un mdulo de funcin (FB) es un bloque que contiene una parte del programa y que controla una determinada rea de la memoria. Este mdulo ofrece la posibilidad de utilizar parmetros. Estos mdulos se emplean para tareas repetitivas o funciones complejas. Funcin: Una funcin (FC) es, de acuerdo a la norma IEC 1131-3 un mdulo de datos estticos. Te ofrece la posibilidad de transferir datos al programa de usuario. Todas las operaciones son utilizables en todos los mdulos (FB, FC y OB). Mdulos de datos: Los mdulos de datos (DB) constituyen reas de datos en el programa de usuario. Slo contiene datos. Mdulos de organizacin: Constituyen el interfaz entre la CPU y el programa. El sistema operativo llama a estos mdulos de cdigo para que realicen distintas operaciones de acuerdo a su funcin. - OB1: Es un mdulo de cdigo que trabaja cclicamente, el OB1 se ejecuta en cada ciclo. Puede almacenar y ejecutar su programa completo en el OB1, o bien puede almacenar su programa en diferentes mdulos lgicos y utilizar el OB1 para llamarlos cuando sea necesario. Adems del OB1, el sistema operativo puede llamar a otros OBs en respuesta a ciertos eventos. Los OBs slo pueden ser llamados por el sistema operativo, no por otros mdulos lgicos. El sistema Captulo 2: Fundamentos de programacin con Step7 - 48-

Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI operativo de la CPU del S7 ofrece 26 clases de prioridad (niveles de ejecucin del programa). El sistema operativo procesa los OBs de acuerdo a su prioridad. El OB1 (prioridad clase 1) tiene la prioridad ms baja de todos los OBs. Esto significa que todos los otros OBs pueden interrumpir la ejecucin cclica del OB1 si es necesario. HW-Config: Configuracin del hardware Esta herramienta se utiliza para configurar y parametrizar el hardware de un proyecto de automatizacin. Es por tanto el lugar donde se almacena la informacin de los elementos hardware (CPUs, mdulos de E/S, periferia DP, etc...) que se tienen.

Figura B.4.Ventana de Configuracin de Hardware.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Para configurar el sistema de automatizacin, se eligen primero los bastidores (racks) de un catlogo electrnico y luego se asignan los mdulos seleccionados a los slots de los bastidores. La configuracin de la periferia descentralizada se efecta del mismo modo. Al parametrizar la CPU se pueden ajustar mediante mens propiedades tales como el comportamiento en el arranque y la vigilancia del tiempo de ciclo. Se asiste el modo multiprocesador. Los datos introducidos se depositan en bloques de datos del sistema (SDBs). Al configurar los mdulos, todos los datos se pueden ajustar en cuadros de dilogo. No es preciso efectuar ajustes fsicos en ellos. La parametrizacin de los mdulos se efecta automticamente durante el arranque de la CPU. Por consiguiente se puede por ejemplo sustituir un mdulo sin necesidad de repetir la parametrizacin. La parametrizacin de mdulos de funcin (FMs) y de procesadores de comunicaciones (CPs) se efecta con la misma herramienta de configuracin del hardware y de forma idntica a como se parametrizan los dems mdulos. Para cada FM y CP se dispone de cuadros de dilogo especficos de los mdulos (que forman parte del volumen de suministro del paquete de funciones FM/CP). El sistema impide que se efecten entradas incorrectas, ofrecindose en los cuadros de dilogo slo posibles entradas admisibles, previniendo as la configuracin de datos errneos.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Net Pro: Configurar redes de comunicacin. Con Net Pro, los datos se pueden transferir de forma cclica y temporizada a travs de MPI, permitiendo seleccionar las estaciones que intervienen en la comunicacin e introducir la fuente y el destino de los datos en una tabla. La creacin de todos los bloques a cargar (SDBs) y su transferencia completa a todas las CPUs se efecta de forma automtica.

Figura B.5.Ventana del Netpro. Adems, existe la posibilidad de transferir los datos de forma controlada por eventos, pudindose definir los enlaces de comunicacin, seleccionar los bloques de comunicacin o de funcin de la librera de bloques integrada, parametrizar en el lenguaje de programacin habitual los bloques de comunicacin o de funcin seleccionados.

Captulo 2:


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Editor de bloques de programa en KOP, FUP y AWL. En el editor de bloques de programa, se escribe el cdigo de programa, en los diferentes lenguajes posibles, para cada uno de los bloques de programacin que componen el programa de usuario.

Figura B.6.Ventana del Editor de bloques en AWL.

Los lenguajes de programacin KOP, AWL y FUP para S7-300/400 son parte integrante del software estndar.

Captulo 2:


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A continuacin se describen las caractersticas bsicas de cada uno de ellos, as como de otros lenguajes no estndar que tambin pueden usarse con Step 7. FUP (diagrama de funciones): FUP es la abreviatura alemana de Funktionsplan, que en espaol quiere decir diagrama de funciones. FUP es un lenguaje de programacin grfico. Para representar la lgica, este lenguaje emplea los cuadros lgicos segn el lgebra de Bool. Adems, las funciones complejas (por ejemplo, funciones matemticas) se pueden representar directamente junto con los cuadros lgicos. KOP (esquema de contactos): Lenguaje de programacin grfico. La sintaxis de las instrucciones es similar a la de un esquema de circuitos. KOP permite observar la circulacin de la corriente a travs de contactos, elementos complejos y bobinas. AWL (lista de instrucciones): Lenguaje de programacin textual orientado a la mquina. En un programa creado en AWL, las instrucciones equivalen en gran medida a los pasos con los que la CPU ejecuta el programa. Por ello, se trata del lenguaje ms potente y difcil, estando ms orientado al programador. No obstante con el se programa en la mayora de los casos, pues las tareas que realizan los autmatas SIMATIC S7-300 y 400 son en su gran mayora complicadas. No obstante, para facilitar la programacin AWL se ha ampliado con algunas estructuras de lenguajes de alto nivel (tales como accesos estructurados a datos y parmetros de bloques).

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Adems de stos, se pueden instalar otros lenguajes de programacin opcionales, que permiten resolver mejor tareas ms especficas. Dichos lenguajes son: S7-GRAPH: Lenguaje de programacin que permite describir cmodamente controles secuenciales (programacin de cadenas secuenciales) dividiendo el proceso en diferentes etapas. Estas ltimas contienen sobre todo acciones para controlar las salidas. El paso de una etapa a otra se controla mediante condiciones de transicin.

Figura B.10. Ejemplo de estructura de Graph.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI S7-HiGraph: Lenguaje de programacin que permite describir cmodamente los procesos asncronos y no secuenciales en forma de grafos de estado. Para ello se divide la instalacin en unidades funcionales que pueden adoptar diversos estados. Las unidades funcionales se pueden sincronizar mediante el intercambio de mensajes.

Figura B.11. Ejemplo de estructura de HIGraph.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI S7-SCL: Lenguaje textual de alto nivel segn la norma DIN EN 61131-3. Contiene estructuras similares a las de los lenguajes de programacin Pascal y C. Por lo tanto, es especialmente apropiado para los usuarios que ya estn acostumbrados a utilizar lenguajes de nivel superior.

Figura B.12. Ejemplo de estructura de SCL.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI CFC para S7 y M7: Lenguaje de programacin para interconectar grficamente las funciones existentes. Estas ltimas abarcan una amplia gama que incluye desde combinaciones lgicas sencillas hasta regulaciones y controles complejos. Se dispone de un gran nmero de funciones en forma de bloques contenidos en una librera. La programacin se lleva a cabo copiando los bloques en un esquema (plano) y conectndolos entre s mediante lneas.

Figura B.13. Ejemplo de estructura de CFC.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Editor de smbolos. Con la herramienta editor de smbolos es posible realizar la asignacin simblica a los operandos absolutos muy fcilmente, pudiendo incluso importarme una tabla de smbolos realizada por ejemplo en Excel. En un programa de STEP 7 se utilizan operandos tales como seales de E/S, marcas, contadores, temporizadores, bloques de datos y bloques de funcin. Si se quiere, se puede direccionar dichos operandos en su programa de forma absoluta.

Figura B.14. Ventana del editor de smbolos de Step 7.

En el programa de usuario ser posible entonces direccionar un operando mediante dicho smbolo, adems se pueden posteriormente visualizar a la vez tanto el operando absoluto como el simblico asociado.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Datos de referencia. Con esta herramienta, es posible crear y evaluar datos de referencia para probar y modificar cmodamente el programa de usuario. Los datos de referencia se utilizan como: - sinopsis de todo el programa de usuario, - base para efectuar cambios y tests - complemento de la documentacin del programa. Los datos de referencia se componen de: Lista de referencias cruzadas: Panormica de los operandos de las reas de memoria (E, A, M, P, T, Z) y de los bloque de programacin (DB, FB, FC, SFB, SFC) utilizados en el programa de usuario.

Figura B.15. Ventana de los datos de referencia de Step 7. Referencias cruzadas.

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Plano de ocupacin de memoria: Panormica de los bits de los operandos de las reas de memoria E, A y M, as como de los temporizadores y contadores que ya estn ocupados en el programa de usuario. Es una base importante para buscar errores o para efectuar cambios en el programa de usuario, sin temor a solapar direcciones de memoria o a usar operandos ya definidos.

Figura B.16. Ventana de los datos de referencia de Step 7. Ocupacin de E / S y marcas.

Operandos sin smbolo: Panormica de las direcciones absolutas (operandos absolutos y bloques) que se utilizan en las partes del programa de usuario para las que existen datos

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI de referencia pero no se ha definido ningn smbolo en la tabla de smbolos. Especifica adems, las veces que aparece ese operando en el programa de usuario.

Figura B.19. Ventana de los datos de referencia de Step 7. Operandos sin Smbolo. Visualizando listas en distintas ventanas se puede, por ejemplo: - Comparar una determinada lista para distintos programas de usuario S7. - Tener en la pantalla, una junto a otra, distintas vistas de una lista optimizadas de distinta manera, por ejemplo, una lista de referencias cruzadas de referencias cruzadas slo la entradas y en la otra, slo las salidas de un programa de usuario. - Abrir varias listas de un programa de usuario S7 a la vez, por ejemplo, la estructura del programa y la lista de referencias cruzadas.

Captulo 2:


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2.5.- Programa del proyectoUna vez descritas las principales caractersticas de los elementos de configuracin del Step 7, se puede particularizar con las funciones y bloques empleados en el proyecto. Resumiendo, consiste bsicamente en un mdulo de organizacin principal (OB1) donde se ejecutan funciones de lectura (SFC) que recogen informacin del Sentron, de la lnea (As-i, Profibus, Ethernet), de los esclavos (periferia, depsito) y archivan esa informacin en mdulo de datos (DB) para su posterior lectura en el Scada (WinCC). En este mismo mdulo tambin se generan los mensajes de correo electrnico en base a las lecturas realizadas. Con otro mdulo de organizacin de alarmas cclicas (OB35) se gestiona el control de las funciones FTP. Y por ltimo se cargan distintos OBs (OB80, OB82, OB85, OB86, OB122) controlando as que la instalacin no se pare cuando existan una serie de errores (error de tiempo, de diagnstico, de ejecucin del programa, de bastidor, o de acceso a la periferia) A continuacin se representa un diagrama con los mdulos y principales funciones utilizados en el programa, dejando los detalles de su funcin para posteriores captulos donde se vera con detalle en que consisten. El cdigo completo del programa se encuentra no obstante el CD adjunto en la memoria.

[SIMA05]

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI OB1 Se arranca el variador de velocidad.SFC 14Lectura de datos de Esclavos DP

SFC 15Escritura de datos en Esclavos DP

FC12Envo de E-mails

FC5 AG-SEND

DB10

SFC59, DB51 Vista General

Funcin que gestiona el envo de emails. Utilizando la funcin AG-SEND

SFC59, DB92 Diagnstico

SFC59, DB94 Medidas

SFC59, DB72 Corrientes

SFC59, DB73 Voltajes

SFC59, DB74 Potencias

Lectura de diferentes seales del Sentron y almacenamiento en DBs para su posterior lectura en el Scada.

SFC59, DB64 Armnicos

SFC59, DB60 Parm.comunic.

FC125, DB125 Diag.Profibus

Diagnstico de la red profibus y traspaso de la inf. al ScadaSFC42 SFC49 SFC51

SFC5

SFC6

SFC13

SFC41

Captulo 2:


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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TIOB35 Alarmas Cclicas FB120 Control de funciones FTP

FC40, DB40 Dir.IP Servidor

FC41, DB41 Escribe ficheros

FC 42, DB42 Lectura Ficheros

FC43, DB43 Borrado Ficheros

FC44, DB45

OB80 Error de tiempo FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA

OB82 Error de diagnstico FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA

OB85 Error de programa

FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA OB86 Error de bastidor

Control de la instalacin evitando que se pare cuando existan una serie de errores, que se extraen de la red profibus y se almacenan en el Scada.

FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA OB122 Error de periferia

Captulo 2:


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Captulo 3:Introduccin a las redes industriales.3.1. Conceptos fundamentales 3.2. Topologa de la red 3.3. Mtodos de acceso 3.4. Enlaces 3.5. Modelo de referencia ISO/OSI 3.6. Acoplamiento de sistemas de bus 3.7. Seguridad en la transmisin 3.8. Clasificacin de las subredes 3.9. Redes de comunicacin SIMATIC 66 69 74 75 79 84 88 90 92

Captulo 3:

Redes industriales

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En este se intenta aunar de una manera completa e ilustrada lo esencial para entender que es y en que se basa una comunicacin industrial.

3.1.- Conceptos fundamentales.As pues, se tratarn los conceptos ms importantes en sistemas de comunicacin, estudiaremos el modelo de referencia ISO/OSI, plantearemos los diferentes niveles de aplicacin, y analizaremos los componentes y redes que ofrece SIMATIC NET a la hora de afrontar tareas de comunicacin industrial.

Se repasan a continuacin los conceptos fundamentales y los principios de la comunicacin, decisivos para el intercambio de datos entre autmatas programables, equipos de visualizacin y PCs. Comunicacin Es la transferencia de datos entre dos interlocutores con diferentes prestaciones, el control del interlocutor, as como la consulta o interrogacin del estado del interlocutor. La comunicacin puede llevarse a cabo a travs de diferentes vas.

Equipo

CPU

PC

Mdulo apto para comunicacin Subred

Mdulo apto para comunicacin

CPU

PC

Figura C.1. Ejemplo con interlocutores conectados a una subred.

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Interlocutor

Mdulo apto para la comunicacin, es decir, que permite intercambiar datos. El interlocutor puede encontrarse dentro del mismo equipo o en otro equipo. Interlocutores pueden ser, por ejemplo, CPUs o PCs.

Equipo

En este contexto, se denomina equipo a una unidad conexa (p. ej. Autmata, unidad de programacin, panel/sistema de operador, PC, aparato no Siemens) que puede conectarse a una o varias subredes.

Subred

El conjunto de todos los componentes fsicos necesarios para establecer una va de transmisin de datos, as como los procedimientos comunes asociados para intercambiar datos.

. Red Conjunto formado por una o varias subredes iguales o diferentes interconectadas. Comprende pues todos los equipos que puedenRed

Subred 1

Equipo

Subred 2 Subred 3

comunicarse entre s.Figura C.2. Ejemplo de red de comunicacin.

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Enlace Correspondencia lgica de dos interlocutores para ejecutar un determinado servicio de comunicacin. El enlace est directamente asociado a un servicio de comunicacin. Cada enlace tiene dos puntos finales que contienen la informacin necesaria para direccionar el interlocutor, adems de otros atributos relacionados con el establecimiento del enlace. Para referenciar un enlace, las funciones de comunicacin slo utilizan el punto final local. Funciones de comunicacin : Las funciones ofrecidas desde una interfase software siempre utilizan servicios de comunicacin. Las funciones de comunicacin permiten transmitir datos entre interlocutores con diferentes prestaciones, controlar el interlocutor, por ejemplo pasarlo al estado STOP, o preguntar por su estado operativo actual. Servicio de comunicacin e interfases software: Describe las funciones de comunicacin con prestaciones definidas, como por ejemplo intercambiar datos, controlar y supervisar dispositivos y cargar programas. Los servicios de comunicacin se ofrecen en el sistema terminal, valgan como ejemplo las funciones de sistema SIMATIC S7, a travs de interfases software. De acuerdo a su calidad, los servicios de comunicacin se pueden clasificar en el modelo de referencia ISO/OSI. Una interfase software no ofrece necesariamente todas las funciones de comunicacin de un servicio. El servicio de comunicacin puede ofrecerse en el sistema terminal con diferentes interfases software.

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Protocolo Un convenio exacto al bit entre interlocutores para poder ejecutar un determinado servicio de comunicacin. El protocolo define el contenido estructural del trfico de datos en la lnea fsica, definiendo, por ejemplo, el modo de operacin, la forma de realizar el establecimiento del enlace, la proteccin de los datos o la velocidad de transferencia. Coherencia de datos: Se define como coherencia de datos al tamao de un rea de datos que no puede modificarse por procesos concurrentes simultneos. Es decir, las reas de datos que sean mayores que la coherencia de datos pueden quedar falseadas. Dicho de otro modo, un rea de datos conexa (mayor que la coherencia de datos) puede estar formada en un determinado instante en parte por paquetes de datos nuevos y en parte por paquetes de datos viejos coherentes.

C.2.- Topologa de la red.Se entiende por topologa las diferentes estructuras que puede tener una red. Cuando componentes de automatizacin autnomos tales como sensores, actuadores, PLCs, etc., intercambian informacin, stos deben interconectarse fsicamente con una estructura determinada. El conjunto forma entonces una red de comunicacin. Bajo topologa de la red se entiende la estructura geomtrica bsica de la misma. Las diferentes estaciones son los nodos de la red. La estructura ms simple sera una red formada por dos estaciones, es decir, dos nodos. Este tipo de conexin se denomina tambin enlace punto a punto. A continuacin se presentan de forma resumida las distintas topologas:

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI Lnea Es la topologa ms simple desde el punto de vista geomtrico. A veces se la conoce con el nombre de topologa bus, pero no todos los buses tienen topologa lnea. Cada estacin slo precisa una interfase. Pueden conectarse a la lnea central mediante lneas derivadas cortas.

Equipo 1

Equipo 2

Equipo 3

Figura C.3. Representacin de la topologa en lnea. Mientras que en enlaces punto a punto, por ejemplo de cuatro estaciones, stas pueden comunicarse simultneamente por pares, esto no es posible en una topologa lnea. Por ello hay que regular la comunicacin de forma que slo una estacin pueda enviar en un determinado momento, mientras las dems slo pueden or. Para tal fin es necesario asignar los derechos de emisin. Se habla en estos casos de mtodos de acceso al bus.

Anillo

Las topologas lnea y anillo tienen rasgos comunes.

Tambin en este caso es necesario regular el derecho de emisin mediante un mtodo de acceso al bus compuesto de enlaces punto a punto encadenados. La ventaja de la topologa anillo es que cada nodo acta como amplificador, lo que permite salvar grandes distancias. Sin

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embargo, en este caso el fallo de un nodo presenta mayores problemas que en una estructura en lnea.Equipo 2

Equipo 1

Equipo 3

Equipo 6

Equipo 5

Equipo 4

Figura C.4. Representacin de la topologa en anillo. Estrella En esta topologa adquiere una importancia decisiva en nodo central que se encarga de controlar toda la comunicacin.

Equipo 1

Equipo 2

Equipo 3

* *Acoplador en Cualquier perturbacin en el mismo conduce, generalmente, al fallo de la red completa. Figura C.5. Representacin de la topologa en estrella. rbol Esta topologa puede tambin interpretarse como el encadenamiento de diferentes estructuras en lnea de longitud diversa, pero tambin de caractersticas diferenciadas. En este

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI caso adquieren gran importancia los elementos que permiten duplicar las diferentes lneas. En apartados posteriores se detallarn los elementos necesarios para poder interconectar las distintas secciones; concretamente en la figura 1.6 se ha representado un repetidor. Equipo 1 Equipo 2

Repetid

Equipo 3

Equipo 4

Equipo 5

Figura C.6. Representacin de la topologa en rbol.

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En lo que se respecta a su extensin geogrfica, las redes pueden clasificarse en tres categoras. Se habla de las LAN (Local Area Network, red de rea local), MAN (Metropolitan Area Network) y WAN (Wide Area Network, red de rea extensa). Como los lmites no estn claramente definidos, no siempre es posible clasificar una red dentro de estas tres clases. En base a la extensin geogrfica es posible establecer la siguiente clasificacin aproximada: LAN < 5 km MAN < 25 km WAN > 25 km En base a las distancias a salvar entre las estaciones es posible tambin saber cuales son las topologas utilizadas. La topologa de una WAN est definida por las condiciones geogrficas (situacin de los centros de poblacin, trfico previsto entre nodos, etc). Desde el punto de vista econmico utilizacin racional de las lneas se crean generalmente redes con estructura en rbol y mallado irregular. Por el contrario, la topologa de una LAN est claramente estructurada, ya que aqu lo importante es la funcionalidad total y menos la economa de lneas. Las topologas tpicas para una LAN son lnea, anillo y estrella. Junto a LAN y WAN se emplean tambin FAN (Field Area Network). La automatizacin del proceso se efecta en el rea prxima al sistema mientras que las WAN y MAN estn encargadas de la comunicacin dentro y entre los niveles superiores del modelo (nivel de gestin y administracin de la empresa). Esto ltimo es especialmente vlido cuando diferentes plantas o centros comerciales distanciados geogrficamente forman una unidad organizativa.

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3.3.- Mtodos de acceso.Como en un bus, en un determinado instante, slo puede enviarse como mximo un telegrama (tambin llamado mensaje o trama), es necesario gestionar qu estacin tiene permiso para enviar. El nmero de receptores a la escucha del telegrama carece aqu de importancia. El acceso al bus queda regulado por el mtodo de acceso Mtodos de

Centralizado

Descentralizado

Determinstico determinsticos y estocsticos.

Estocstico

correspondiente. Estos pueden clasificarse en mtodos centralizados y estos ltimos en

Figura C.7. Mtodos de acceso al bus.

El mtodo centralizado ms conocido es el maestro/esclavo. En l, el maestro dirige todo el trfico por el bus. Para ello enva datos a los esclavos (polling o sondeo) y solicita de los mismos informacin. Normalmente no est prevista comunicacin directa entre esclavos. El mtodo maestro/esclavo se caracteriza por un control del bus muy simple y por ello eficiente. De ah que se encuentre en el sector de los buses de campo, como Profibus-DP. Dentro del grupo de los mtodos descentralizados determinsticos cabe mencionar el token-passing o paso de testigo. El testigo sirve como permiso de emisin a travs de la red. El poseedor del testigo puede emitir; adems debe pasar ste antes de que transcurra un determinado tiempo. De esta forma se asegura un tiempo mximo de circulacin del testigo. Se habla de token-bus cuando este mtodo se utiliza dentro de una red con topologa lnea. El testigo pasa siguiendo determinadas reglas de estacin a

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI estacin siguiendo un anillo lgico. Si la topologa es en anillo se denominar tokenring. El mtodo de acceso estocstico, es decir aleatorio, ms importante es el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, normalizado en IEEE 802.3). Aqu, cada estacin puede enviar en cualquier instante siempre que no emita ninguna en dicho momento. Aparecen conflictos condicionados por tiempos de propagacin cuando dos estaciones intentan emitir al mismo tiempo por haber detectado que est libre el bus. Al estar en escucha permanente, ambas estaciones detectan la colisin, por lo que dejan de emitir, y slo vuelven a intentarlo despus de esperar un tiempo definido estocsticamente. Los buses que utilizan este mtodo operan normalmente a una velocidad de transferencia de 10 Mbits/s, como es el caso de Industrial Ethernet.

3.4.-Enlaces.Un enlace supone la correspondencia lgica entre dos interlocutores para ejecutar servicios de comunicacin. El enlace est directamente asociado a un servicio de comunicacin. Cada enlace tiene dos puntos finales, situados en la CPU o CP correspondiente, que incluye las informaciones necesarias para direccionar el interlocutor, as como otros atributos necesarios para establecer el enlace. Las funciones de comunicacin en el programa de usuario referencian nicamente el punto final local del enlace.

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Funcin de comunicacin USEND

Funcin de comunicacin AG RECV

CP U S7

CP

CP U S7Enlace S7

CP

Enlace FDL

Subred

CP U S7

Subred

CP

CP U S5

CP

Funcin de comunicacin URCV

Mdulo de manejo SEND

Figura C.8. Representacin simblica de enlaces. Los enlaces ocupan, por cada punto final o de transicin (p. ej. CP), recursos en los mdulos aptos para la comunicacin implicados, lo que, en consecuencia, reduce su capacidad de comunicacin, puesto que el nmero de recursos de enlace depende del tipo de CPU/CP (consultar Anexo B).

CPURecurso de enlace Recurso de enlace MP Industrial Ethernet

Figura C.9. Funciones S7 usando una CP.

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI En la familia SIMATIC S7, los enlaces se clasifican en:

Enlaces Tipo de enlace

Configurado (va tabla de enlaces) Esttico Dinmico (slo en M7300/400)

No configuradoDinmico

Establecimiento/disolucin del enlace

Tabla C.1. Clasificacin de los tipos de enlaces.

Para garantizar un establecimiento regulado del enlace, ste deber estar activo en uno de sus extremos y pasivo en el otro. De lo contrario no ser posible establecer el enlace. Se utilizan enlaces estticos cuando al configurar una instalacin hay suficientes recursos de enlaces libres en los diferentes equipos y no es necesario liberar ninguno. Por otra parte, al planificar no es necesario considerar el establecimiento y disolucin del enlace, de tiempo crtico. Una vez establecidos, los enlaces estticos permanecen de forma duradera. Los enlaces dinmicos se utilizan para intercambiar sucesivamente datos con diferentes interlocutores o para aprovechar ms efectivamente los recursos de enlace disponibles. El establecimiento y disolucin propiamente dicho del enlace no se efecta al arrancar el equipo sino slo cuando lo solicita explcitamente la aplicacin desde el programa. Por este motivo, es necesario en este caso considerar siempre el tiempo que dura el establecimiento y disolucin de un enlace, sobre todo en procesos crticos en el tiempo. De acuerdo a la interfase software utilizada, las funciones de comunicacin asociadas requieren enlaces configurados o no configurados. Para configurar los primeros se

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Supervisin de una instalacin controlada por un PLC mediante TI utiliza STEP 7, concretamente la tabla de enlaces. Con ese propsito se asigna a cada punto final del enlace un ID local, que ser necesario a posteriori para parametrizar las funciones de comunicacin. El ID local referencia un rea de datos que contiene, entre otras, las informaciones de direccin propia y del interlocutor. Las funciones de comunicacin realizadas desde un OP SIMATIC o desde un PC precisan tambin enlaces configurados. Sin embargo, stos se configuran utilizando una herramienta especfica (p. ej. ProTool o COML). Estos enlaces ocupan tambin recursos, para funciones S7, en las CPUs. En cuanto a los enlaces no configurados, generalmente en STEP 7 no se emplea la mencionada tabla de enlaces para configurarlos, sino que dichos enlaces se establecen implcitamente al llamar a la funcin de comunicacin, disolvindose una vez terminada la transmisin de datos. Como un enlace est directamente asociado a un servicio de comunicacin

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