Clase 1

inele.ufro.cl

Clase 1

Programación Dispositivos de

Control

PLCs

SIMATIC S7

Antonio Pérez C.

Ing. Civil Electrónico


¿Qué es un P.L.C.?

• P.L.C. (Programmable Logic Controller)

significa Controlador Lógico

Programable.

• Un PLC es un dispositivo usado para

controlar. Este control se realiza sobre

la base de una lógica, definida a través

de un programa.


Estructura de un Controlador

Lógico Programable


Funcionamiento

• Para explicar el funcionamiento del PLC,

se pueden distinguir las siguientes

partes:

• Interfaces de entradas y salidas

• CPU (Unidad Central de Proceso)

• Memoria

• Dispositivos de Programación


Funcionamiento

• El usuario ingresa el programa a través del

dispositivo adecuado (PG o PC) y éste es almacenado

en la memoria de la CPU.

• La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la

información que recibe del exterior a través de la

interfaz de entrada y de acuerdo con el programa,

activa una salida a través de la correspondiente

interfaz de salida.

• Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se

encargan de adaptar las señales internas a niveles de

la CPU. Por ejemplo, cuando la CPU ordena la

activación de una salida, la interfaz adapta la señal y

acciona un componente (transistor, relé, etc.)


¿Cómo funciona la CPU?

• Al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de

las entradas.

• A continuación ejecuta la aplicación

empleando el último estado leído.

• Una vez completado el programa, la CPU

ejecuta tareas internas de diagnóstico y

comunicación.

• Al final del ciclo se actualizan las salidas.

• El tiempo de ciclo depende del tamaño del

programa, del número de E/S y de la

cantidad de comunicación requerida.


¿Cómo funciona la CPU?

Ciclo PLC


Ventajas en el uso del PLC comparado

con sistemas basados en relé o

sistemas electromecánicos

• Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lógica cableada de

un tablero o de un circuito impreso de un sistema electrónico,

mediante un programa que corre en un PLC.

• Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a

realizar, en la puesta en marcha y en el ajuste del sistema.

• Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación

del sistema.

• Confiabilidad

• Espacio

• Modularidad

• Estandarización


Componentes del P.L.C.

• Unidad central de procesamiento (CPU): que

constituye el "cerebro" del sistema y toma decisiones

en base a la aplicación programada.

• Módulos para señales digitales y analógicas (I/O)

• Procesadores de comunicación (CP) para facilitar la

comunicación entre el hombre y la máquina o entre

máquinas. Se tiene procesadores de comunicación

para conexión a redes y para conexión punto a

punto.

• Módulos de función (FM) para operaciones de cálculo

rápido.


Componentes del P.L.C.

Existen otros componentes que se adaptan a

los requerimientos de los usuarios:

• Módulos de suministro de energía

• Módulos de interfaces para conexión de racks

múltiples en configuración multi-hilera


Componentes del P.L.C.

En los módulos de entrada pueden ser

conectados:

• Sensores inductivos, capacitivos, ópticos

• Interruptores

• Pulsadores

• Llaves

• Finales de carrera

• Detectores de proximidad


Componentes del P.L.C.

En los módulos de salida pueden ser

conectados:

• Contactores

• Electroválvulas

• Variadores de velocidad

• Alarmas


Campo de aplicación

• Sistemas de transporte: por ejemplo cintas

transportadoras.

• Controles de entrada y salida: integración fácil en

dispositivos de espacio reducido, como por ejemplo en

barreras de aparcamientos o entradas.

• Sistemas de elevación

• Otras aplicaciones:


Líneas de ensamblaje / Sistemas de embalaje / Máquinas

expendedoras / Controles de bombas / Mezclador / Equipos de

tratamiento y manipulación de material / Maquinaria para

trabajar madera / Paletizadoras / Máquinas textiles / Máquinas

herramientas


Unidades de programación, software

• Plataforma:

Sistema Operativo:

• Windows 95/98/NT y XP

Software de programación:

• STEP® 7 (escribir los programas,

documentarlos y probarlos).


Comunicación abierta

• SIMATIC® ofrece para ello dos soluciones:

• En caso de pocas estaciones de

comunicación, conexiones punto a punto

directamente de CPU a CPU o a través

de procesadores de comunicaciones (CP).

• En caso de muchos autómatas

interconectados por red, comunicación vía

bus a través de una de las redes locales

Industrial Ethernet o PROFIBUS.


Comunicación abierta

• Interfaces para trabajar en equipo o red:

• El P.P.I. (Interface Punto por Punto)

• El M.P.I. (Interface Multi Punto)

• El Profibus-DP

• A nivel industrial redes tales como la

Profibus-FMS, Industrial Ethernet, etc.,


Comunicación abierta

Interface punto por punto (P.P.I)

• Esta interface permite la comunicación de nuestro

dispositvo con otros tales como modems, scanners,

impresoras, etc., situados a una cierta distancia del

PLC.

• Comunicación serial vía RS 232 y RS 485.

• Procesador de comunicaciones CP.


Comunicación abierta

INTERFACE MULTIPUNTO (M.P.I.)

• Las CPUs de la flia 300 y 400 lo incorporan desde fábrica.

• Con éste puerto se puede comunicar fácilmente a distancias

reducidas sin requerir módulos adicionales, por ejemplo hacia

equipos de M+V (manejo + visualización), unidades de

programación y otros autómatas S7-300 o S7- 400 para probar

programas o consultar valores de estado.

• Distancia máxima entre dos estaciones o nudos de red de MPI

adyacentes: 50 metros (sin repetidores); 1100 metros (con dos

repetidores); 9100 metros (con más de 10 repetidores en serie);

por encima de los 500 Km. (cable de fibra óptica, con módulos de

conexión ópticas)


Comunicación abierta

PROFIBUS DP

• Esta interface de comunicación es usada para gran capacidad de

transmisión de datos, llamada Simatic Net o Sinec L2 de Siemmens.

• El PLC puede desenvolverse como maestro – esclavo.

• Existe además la gran ventaja del Manejo + Visualización (paneles

de operador) que permite tanto en ésta interface como en las otras

de la búsqueda de errores a partir de cualquier dispositivo y así por

ejemplo generar una base de datos con los errores (hora y tipo) que

puedan existir, lo que se conoce como históricos.


Familia del SIMATIC S7

• La familia está compuesta por la gama

de PLC SIMATIC S7-200, S7-300 y

S7-400


Automatización Industrial Curso 2001-2002

La Familia del Sistema SIMATIC S7

SIMATIC

PCS 7

SIMATIC

Software

SIMATIC

NET

SIMATIC

PC

SIMATIC

SIMATIC

WinCC

SIMATIC

HMI

SIMATIC

DP

SIMATIC

PLCs

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 21


K 1 K 2 K 3 K 4

K 5 K 6 K 7 K 8

K 9 K 1 0 K 11 K 1 2 K 1 3 K 14 K 1 5 K 1 6

D E F

A B C

S H I F T

I N S

D E L

H E L P

H E L P

S H IF T

E S C

A C K

E N T E R

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

SF

RUN

STOP

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

CPU 212

SIEMENS

PG 740

Automatización Industrial Curso 2001-2002

Visión Global de SIMATIC

SIMATIC HMI

SIMATIC PG

SIMATIC PC

S IM A T IC O P 1 7

7 8 9

0

4 5 6

1 2 3

.

SIMATIC NET

SIMATIC NET

Red - MPI

Ethernet Industrial

PROFIBUS

Controladores

SIMATIC

PROFIBUS-DP

SIMATIC DP

SV

FM

ASI

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 22


Automatización Industrial Curso 2001-2002

La Familia SIMATIC S7

S7-400

Autómatas de gama

alta

+ Herramientas de

programación

+ Software STEP 7/

STEP 7 Micro/WIN

+ Comunicación

+ Manejo y visualización

S7-300

Autómatas de gama media

S7-200

Autómatas de gama baja: microautómatas

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 23


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-400

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 24


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-400: Módulos

PS CPU SM:

DI

SM:

DO

SM:

AI

SM:

AO

CP FM SM IM

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 25


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-400: Diseño de la CPU (1ª Parte)

DI 32xDC24V

X 2

3 4

421 - 1BL00 - 0AA0

CPU 414-2

X 2

3 4

414 - 2XG00 - 0AB0

INTF

EXTF

INTF

EXTF

DP

INTF

EXTF

BUSF

FRCE

CRST

FRCE

CRST

RUN

STOP

CRST

WRST

RUN-P

RUN

STOP

CMRES

Selector de Tipo de

Arranque

Selector de Modo

RUN

STOP

CRST

WRST

RUN-P

RUN

STOP

CMRES

X3

X1

X1

e.g. CPU412-1

EXT.-BATT.

5...15V DC

EXT.-BATT.

5...15V DC

e.g. CPU416-2DP

* para otras CPUs ver catálogo

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 26


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-400: Diseño de la CPU (2ª Parte)

DI 32xDC24V

X 2

3 4

421 - 1BL00 - 0AA0

INTF

EXTF

FRCE

CRST

LEDs de Fallo para

fallos generales de

la CPU

CPU 414-2

X 2

3 4

414 - 2XG00 - 0AB0

INTF DP

EXTF

FRCE

CRST

INTF

EXTF

BUSF

LEDs de fallo

para el interfase

DP integrado

RUN

STOP

RUN

STOP

CRST

WRST

CRST

WRST

RUN-P

RUN

RUN-P

RUN

STOP

CMRES

STOP

CMRES

Slot para Memory

Card

X3

Interfase DP

Interfase MPI

X1

X1

EXT.-BATT.

5...15V DC

Batería Externa

Auxiliar

EXT.-BATT.

5...15V DC

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 27


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-300

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 28


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-300: Módulos

PS

(opcional)

CPU

IM

(opcional)

SM:

DI

SM:

DO

SM:

AI

SM: FM:

CP:

AO - Contaje - Punto-a-Punto

- Posicionamiento- PROFIBUS

- Control en - Ethernet Industrial

Lazo Cerrado

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 29


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-300: Diseño de la CPU

SIEMENS

CPU314

SIEMENS

CPU315-2 DP

SF

BATF

DC5V

FRCE

RUN

STOP

SF

BATF

DC5V

FRCE

RUN

STOP

SF DP

BUSF

RUN-P

RUN-P

RUN

RUN

STOP

STOP

M RES

M RES

SIMATIC

S7-300

SIMATIC

S7-300

Batería

MPI

Batería

MPI

DP

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 30


Automatización Industrial Curso 2001-2002

SIMATIC S7-

200

La Familia de Micro-PLCs con

calidad SIMATIC

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 31


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-200

EM 221

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

SF

RUN

STOP

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

I1.0

I1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

Q1.0

Q1.1

CPU 214

DI 8 x DC24V

I.0

I.1

I.2

I.3

I.4

I.5

I.6

I.7

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 32


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-200: Módulos

CP242 - 2

EM

EM

CP

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 33


Automatización Industrial Curso 2001-2002

S7-200: Diseño de la CPU

Salidas

Memory Card

Selector de Modo

Potenciómetro

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

SF

RUN

STOP

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

CPU 212

Conexión PPI

Entradas

Indicadores

de Estado

Indicadores de estado

para DI/DO integradas

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 34


Automatización Industrial Curso 2001-2002

Vista General SIMATIC S7-200

CPU 221 CPU 222

CPU 224. La CPU Compacta

de Altas Prestaciones

CPU 226

Altas Prestaciones en Comunicaciones

CPU 226 XM, con doble memoria

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 35


Automatización Industrial Curso 2001-2002

Características de las CPUs de la Familia

CPU 221

• E/S integradas 6 DI / 4 DO

• Máx. nº E/S con EMs -

• Máx. nº de canales 10

• Canales Analógicos -

•Mem. de programa/datos4 KB / 2 KB

• Tiempo de ejec/instruc. 0,37 µs

• Marc./Contad./Temp. 256/256/256

• Contadores rápidos 4 x 30 kHz

• Reloj en tiempo real optional

• Salidas de impulsos 2 x 20 kHz

• Puertos de comun. 1 x RS 485

• Potenciómetros anal. 1

CPU 222

8 DI / 6 DO

40 / 38

78

8 / 4 / 10

4 KB / 2

KB

0,37 µs

256/256/25

6

4 x 30 kHz

optional

2 x 20 kHz

1 x RS 485

1

CPU 224

14 DI /10

DO

94 / 74

168

28 / 14 / 35

8 KB / 5 KB

0,37 µs

256/256/25

6

6 x 30 kHz

Integrado

2 x 20 kHz

1 x RS 485

2

CPU 226

24 DI /16

DO

128 / 120

248

28 / 14 / 35

8 KB / 5 KB

0,37 µs

256/256/25

6

6 x 30 kHz

Integrado

2 x 20 kHz

2 x RS 485

2

226 XM

24 DI /16

DO

128 / 120

248

28 / 14 / 35

16 KB/10

KB

0,37 µs

256/256/25

6

6 x 30 kHz

Integrado

2 x 20 kHz

2 x RS 485

2

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 36


Automatización Industrial Curso 2001-2002

SIMATIC S7-200

Ampliación Modular







Gran variedad de módulos de ampliación (EM) para

CPU´s 212, 214, 215, 216

CPU´s 222, 224, 226

Módulos de ampliación sin normas de colocación

específicas

Instalación en una o dos filas (horizontal o vertical)

Conexión de la periferia

mediante conexión de bus en CPU 212, 214, 215, 216

mediante cable de conexión flexible en CPU 222, 224,

226

Las CPUs y EMs de las series 21X y 22X no son

intercambiables.

Conectores extraíbles para todos los EMs digitales

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 37


Automatización Industrial Curso 2001-2002

Ejemplo:

Configuración Hardware SIMATIC S7 22X

1. Salidas digitales integradas

2. LEDs de estado de las salidas digitales

3. Terminales de alimentación

4. Conmutador Stop/Run

5. Conector para el cable de ampliación

6. LEDs de estado de la CPU

6

7. Ranura para el cartucho de memoria

8. Puerto de comunicaciones (p. Ej. PPI)

7

9. Entradas digitales integradas

8

10. LEDs de estado de las entradas digitales

9

11. Fuente de alimentación integrada

12. Potenciómetros integrados

13. Módulo de ampliación

14. Fijadores para tornillo (DIN métrica M4, diámetro 5 mm)

15. Pestaña de fijación

1 3

2

10

4 5

12

15

11

13

14

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 38


Automatización Industrial Curso 2001-2002

Accesorios: cable PC/PPI


Para conexión de la CPU con PC/impresora/Módem etc.

Transforma RS 485 a RS 232



Velocidad admitida: 1,2 KBaud - 38,4 KBaud

El cable PC/PPI

Válido para todos los modelos de S7-

200




Potencial separado mediante

aislamiento óptico

Permite establecer comunicación entre

las CPUs S7-22X y modems de 10 bits.

Switch incorporado para conmutar

entre los modos 10/11 bits

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 39


Automatización Industrial Curso 2001-2002

SIMATIC S7-200: Comunicación Freeport

Alternativa:

protocolo RS 485 o

RS 232

RS 485 Cable PPI RS 232

Módem RS 485

Accionamiento

(p.e. Protocolo USS)

Impresora

Visualización

Módem

Dispositivo

con

RS 485

Otros

PLCs

Lector de código

de barras

Otros

PLCs

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 40


Automatización Industrial Curso 2001-2002

Comunicación


PROFIBUS-DP


Módulo de expansión EM277

• Hasta 128 kbytes de lectura y escritura

• Fácil integración como esclavo PROFIBUS DP


AS-Interface

Módulo de expansión CP 242-3

• Hasta 64 esclavos

SIMATIC S7

Fecha: 28.08.2007

Fichero: 41

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