DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y

ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA

MECATRÓNICA

ASIGNATURA: Redes Industriales NRC: 2412

INFORME DE PROYECTO 3

Profesor: Ing. Edgar Tipán

INTEGRANTES

1. Polo Juan Pablo

2. Puglla Jimmy

Sangolquí, 14 de Agosto de 2015

Contenido TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC TOUCH PANEL ................. 1

OBJETIVOS ............................................................................................................................. 1

PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... 1

SOLUCIÓN AL PROBLEMA. ................................................................................................ 3

CODIGO IMPLEMENTADO. .................................................................................................. 3

TIA PORTAL - S7-300 ......................................................................................................... 3

HMI ........................................................................................................................................ 12

INTOUCH ............................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

- 1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO ........................... 12

Acceso con Usuario ......................................................................................................... 13

- 2da VENTANA CONTROL ...................................................................................... 14

- 3ra VENTANA MONITOREO ................................................................................. 15

- 4ta VENTANA DE PROCESO ................................................................................ 16

SIMATIC TOUCH PANEL ................................................................................................ 18

ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS ........................................................................... 19

ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL ................................................... 20

ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer ........................................................ 23

DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR ............................................................. 24

FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR ............................................................. 25

DIAGRAMA DE AMBIENTE ................................................................................................ 26

DIAGRAMAS ELÉCTRICOS ................................................................................................ 27

Diagrama de Control ........................................................................................................... 27

Ver Anexo a .................................................................................................................... 27

Diagrama de Potencia .......................................................................................................... 27

Ver Anexo b .................................................................................................................... 27

TOPOLOGIA DE RED ........................................................................................................... 27

GRAFCET .............................................................................................................................. 29

Ver Anexo c ........................................................................................................................ 29

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................ 29

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 30

1

TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC TOUCH PANEL

OBJETIVOS

Desarrollar un programa para un PLC SIEMENS S7-300 que combine los

diferentes tipos de instrucciones, rutinas de programación para el control de un

ascensor de 3 pisos.

Realizar un HMI en FACTORY TALK VIEW para el monitoreo y ver el proceso

del funcionamiento del ascensor, a partir de criterios y procedimientos de diseño.

Crear un HMI en SIMATIC TOUCH PANEL para el control desde la cabina y

proceso del ascensor, a partir de criterios y procedimientos de diseño.

PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA

Se plantea el generar un sistema de control y monitoreo de un ascensor de 3 pisos, el cual

tiene las siguientes consideraciones de diseño:

En el primer piso existe un botón para solicitar subir en el ascensor

En el segundo piso existen dos botones uno para solicitar subir y otro para solicitar

bajar

En el tercer piso existe un botón para solicitar bajar en el ascensor

En la cabina existen 6 botones, 3 para seleccionar el piso, 1 para mantener la puerta

abierta, 1 para cerrar la puerta, otro de emergencia, un sensor de obstáculo en la

puerta y un detector de puerta abierta y cerrada.

En cada piso existe un sensor que indica la llegada de la cabina al mismo.

El botón de emergencia de la cabina genera que el ascensor baje al primer piso,

abra la puerta, se encienda una luz de emergencia y permanezca en este estado

hasta que se resetea la opción desde el HMI.

Cuando llega a un piso que ha sido solicitado externa o internamente la puerta se

abre por 5 segundos y se cierra automáticamente a no ser que se presione el botón

de abrir o el sensor detecte obstáculo.

En el panel de control HMI existen 4 ventanas, una de bienvenida donde se

presentan botones de acceso al resto de ventanas, se puede ingresar el usuario,

dentro de los cuales deben existir 2 uno con acceso total y otro con acceso

restringido, la restricción será determinada por el grupo de estudiantes.

La primera ventana es de control donde se activa la opción de control del manejo

del ascensor desde el HMI esto quiere decir que se puede abrir y cerrar la puerta,

enviar el ascensor a un piso especifico, orden al ascensor que suba o baje o detener

el ascensor en cualquier momento y encender o apagar la lámpara de emergencia.

La segunda ventana es de monitoreo donde visualizo el piso en el que se encuentra

e información del estado del ascensor como los pisos solicitados, el estado de la

puerta, la alarma, el sentido del ascensor,

La tercera ventana es la de proceso en la cual visualizo el funcionamiento del

ascensor de forma animada, esto quiere decir que se observa que el motor gira en

2

un sentido u otro, que el ascensor sube o baja, la puerta de abre y cierra, en fin de

forma visual se muestra el funcionamiento del ascensor.

Existe prioridad de dirección, esto quiere decir si está subiendo desde el primer al

tercer piso ignora un pedido de bajada del segundo, hasta llegar al tercero, para

luego bajar al segundo y viceversa.

Los controles, sensores y actuadores de la cabina son manejados desde un PLC

SLC500 conectado por mensajería (botones de la cabina, sensor de puerta abierta,

de obstáculo como entradas y como salidas dos para subir o bajar el motor dos,

para abrir o cerrar la puerta, 3 indicadores del piso y la luz de emergencia).

Los botones y sensores externos de cada piso son simulados desde el Factory View

(llamado al ascensor en cada piso, sensor de llegada del ascensor a cada piso y

botón de reset de emergencia).

A continuación se muestra un dibujo que representa un ascensor y sus componentes:

Fig1. Ascensores tipo

3

SOLUCIÓN AL PROBLEMA.

En primer lugar para realizar todos los requerimientos del proceso y para tener una idea

clara de cómo sería la función del control del ascensor nos podemos plantear el siguiente

programa:

CODIGO IMPLEMENTADO.

TIA PORTAL - S7-300

Este código planteado a continuación se puede observar que tendrá en control de todo el

sistema.

4

5

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12

HMI

FACTORY TALK VIEW

Observaremos la siguiente secuencia de ventanas, de Inicio donde se podrá apreciar los

niveles de usuario donde el jefe es el único en realizar configuraciones y ejecutarlas y el

operario solo ejecutarlas y monitoreo. Configuración, en donde se puede ingresar los tiempos y tener el arranque

movimientos de esferas. Inicio, en donde se podrá tener el arranque del sistema previo a los requerimientos

deseados.

- 1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO En las siguientes imágenes se podrá apreciar las ventanas que se tendrán en la

configuración de usuarios y presentación.

La ventana de LOGIN permite el ingreso y salida de los operadores del proceso, en el cual

tiene acceso con dos niveles de usuario (JEFE, OPERARIO). Cuando uno accede al

sistema con uno de los usuarios, se oprime el botón LOGIN, una vez ingresado el usuario

se habilitaran en el menú de ventanas los botones para la navegación por todo el proceso

dependiendo de la jerarquía del usuario. Cuando uno accede al sistema se abre la ventana

LOGIN tiene tres secciones o áreas en la ventana:

Área de

presentación

Botonera de menú de ventanas y salida

Acceso con usuario

Área de nombre de usuario

13

Acceso con Usuario

Para poder acceder se procede a dar doble clic en el botón LOGIN como se indica.

Luego de esto se desplegara la siguiente pantalla en la cual usted deberá ingresar el

usuario y la contraseña correspondiente según el nivel de acceso a la máquina, Luego con

un enter se validara los datos ingresados. El botón LOGOFF sirve como cierre de sesión.

El User: JEFE tiene acceso total al proceso en el cual se presentan las siguientes funciones

mostradas en la siguiente captura:

CONTROL

MONITOREO

ANIMACIÓN

Si al iniciar sesión se ingresó los datos de usuario: OPERARIO la pantalla será mostrada

con las siguientes funciones:

MONITOREO

14

- 2da VENTANA CONTROL

A continuación se realizará una descripción de cada una de las funciones presentadas en

cada usuario empezando por la función de CONTROL presente solo para el acceso del

JEFE.

La ventana de CONTROL cuenta con un esquema general del proceso realizado por el

ascensor y que consta de los siguientes componentes:

Botón ABRIR PUERTA, abre la puerta del ascensor

Botón CERRAR PUERTA, cierra la puerta del sistema

Botón DETENER, detiene por un momento la puerta del ascensor

Botón EMERGENCIA, genera que el ascensor baje al primer piso, abra la puerta,

se encienda una luz de emergencia.

Botón SUBIR, sube al piso deseado por el usuario

Botón BAJAR, baja al piso deseado por el usuario

Botones PISO 1, PISO 2, PISO 3, se dirigen al piso deseado por el usuario ya sea

para subir o bajar.

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- 3ra VENTANA MONITOREO

En esta ventana es de monitoreo donde se visualiza el piso en el que se encuentra la

información del estado del ascensor como los pisos solicitados, el estado de la puerta, la

alarma, el sentido del ascensor.

Esta ventana tiene el acceso los dos usuarios tanto el JEFE como el OPERARIO.

Piso solicitado

Estado del

ascensor

Puerta

abierta o

cerrada

Sentido de

motor

Horario y

Antihorario

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La ventana MONITOREO presenta algunas variables del funcionamiento, esta cuenta con

2 secciones botonera para regresar a la ventana deseada y presentación.

Botonera

Presentación

La ventana MONITOREO en el panel contiene información sobre el estado actual del

ascensor.

- 4ta VENTANA DE PROCESO

La cuarta ventana es la de proceso en la cual visualizo el funcionamiento del ascensor de

forma animada, esto quiere decir que se observa que el motor gira en un sentido u otro,

que el ascensor sube o baja, la puerta de abre y cierra, en fin de forma visual se muestra el

funcionamiento del ascensor.

Esta ventana está dividida en 5 áreas, presentación, panel de cabina, botonera, simulación

de ascensor y botón de alarma.

Área de presentación

Panel de

ascensor

Botonera Simulación de ascensor

Alarma de ascensor, sensor de obstáculosy reset

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En esta área se puede observar el nombre de la ventana que nos dice PROCESO, además de

indicarnos el usuario que ingreso al sistema.

Panel de ascensor

En esta área podemos observar que se tienen las botoneras de control del ascensor, como

son el botón de abrir la puerta del ascensor, cerrarla de la misma forma, el botón de

emergencia cuando se produzca algún daño.

Botones de cada piso a solicitar por el usuario sea internamente o externamente, el botón de

obstáculo que me interrumpa la acción que iba a realizar el ascensor y el botón de reset que

me sirve para reinicializar desde el HMI el control del ascensor.

a) Botonera

En esta área se tienen 3 botones que nos sirve para dirigirse hacia otra ventana ya sea a la

de menú para cambiar de usuario o a las ventanas de CONTROL o de MONITOREO.

Panel de ascensor

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b) Simulación del ascensor

Aquí se puede apreciar el funcionamiento del ascensor simulando por medio de Factory

View, se tiene los botones para la llamada de la cabina del ascensor por parte del usuario.

Los sensores externos de cada piso son simulados desde el Factory View (llamado al

ascensor en cada piso, sensor de llegada del ascensor a cada piso y botón de reset de

emergencia)

SIMATIC TOUCH PANEL

Se realizó además un HMI en WICC SIMATIC TOUCH PANEL, la cual consta de una

sola ventana de ejecución que es panel de la cabina del ascensor, a continuación se muestra

la interfaz que se diseñó.

Botones para subir o bajar

Sensores en cada piso

Área de presentación

Panel de la cabina

del ascensor

Teclas de Función

con LED Teclas de Función

sin LED

Teclas de Función

con LED

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ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS

En la siguiente tabla, se podrá observar las variables que intervienen en la programación del

PLC, solo las salidas que se tendrán.

S7-300 Tabla 1 Asignación de Variables

Salidas Dirección

H1 lámpara piso 1 %Q0.0

H2 lámpara piso 2 %Q0.1

H3 lámpara piso 3 %Q0.2

H4 lámpara de emergencia %Q0.7

H5 lámpara de obstaculo de puerta %Q0.4

Entradas Dirección

Sensor 1 piso 1 %I0.0

Sensor 2 piso 2 %I0.1

Sensor 3 piso 3 %I0.2

S1 pulsador fuera de cabina %I0.3

S2 pulsador fuera de cabina %I0.4

S3 pulsador fuera de cabina %I0.5

S4 pulsador fuera de cabina %I0.6

S5 pulsador en la cabina %I0.7

S6 pulsador en la cabina %I0.8

S7 pulsador en la cabina %I0.9

S8 pulsador en la cabina %I0.10

S9 pulsador en la cabina %I0.11

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S10 pulsador en la cabina %I0.12

S10 pulsador en la cabina %I0.13

ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL

En las imágenes previas se pudo tener una idea de la solución problema planteado, ahora

procedemos a crear tags dependiendo de la necesidad del programa ya mostrado en páginas

anteriores.

21

22

23

ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer

Así como se creó las TAGs en el programa del S7-300 se procede a crear de la misma

forma en el programa KEPServer las variables deseadas del proceso. A continuación se

muestra una corta explicación de cómo crear las TAGs en KEPServer.

2

1

- TAGs creadas en KEPServer

Click en el icono Tag name

para agregar TAGs

Click en icono de nueva comunicación, se agrega parámetros

como la IP del computador 192.168.0.37, luego se procede a

crear el Device que es el PLC S7-300 con su IP correspondiente

192.168.0.1

24

DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR

PRINCIPAL

LOG IN

MENÚ

Proceso Monitoreo

Ayuda

Control

HMI

TOUCH PANEL

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FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR

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DIAGRAMA DE AMBIENTE

-Botones de cabina internos

- Botones externos de cada piso

- Sensores de cada piso

- Inicio

-Reset

SISTEMA DE CONTROL

Motor DC

(Puerta de Cabina)

Motor AC

(Ascensor Cabina)

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DIAGRAMAS ELÉCTRICOS

En las siguientes imágenes se podrá apreciar, el diagrama de mando y diagrama de control.

Diagrama de Control

El diagrama de control establece todos los puntos o contactos que no trabajan

necesariamente con alta tensión, teniendo en cuanta que todos estos parámetros establecen

el control de la parte de potencia.

Ver Anexo a

Diagrama de Potencia

En el diagrama de potencia se tiene en su mayoría todos los actuadores siendo estos todos

por el ejemplo el motor trifásico, aquellos que funcionan con alta y media tensión, se

conoce a este diagrama por su función en el cual cumple lo que el diagrama de control

establece.

Ver Anexo b

TOPOLOGIA DE RED

Para realizar el diagrama de la red implementada se tuvo que realizar la siguiente

distribución.

EQUIPO IP MÁSCARA DE RED DESCRIPCIÓN

PLC SIEMENS

S7-300

192.168.0.1 255.255.255.0 Validación de E/S del

proceso, parte de

control.

Controlador Lógico

Programable

SWITCH

SCALANCE X208

192.168.0.2 255.255.255.0 Equipo que me permite

interconectar diversos

equipos con un

determinado número,

tales como PLCs , PC.

28

PC 192.168.0.37 255.255.255.0 Equipo con el

controlador de PLC (S7-

300), (Programa TIA

PORTAL), HMI , manejo

de Factory VIEW,

entorno de configuración.

SIMATIC TOUCH

PANEL

192.168.0.4 255.255.225.0 Es una pantalla que

mediante un toque

directo sobre su

superficie permite la

entrada de datos y

órdenes al dispositivo.

- Esquema de Red empleada

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- Diagrama físico de Red

GRAFCET

Teniendo en consideración que como concepto general Grafcet es (Graphe Fonctionnel de

Commande Etape Transition), grafcet es otra forma de programa un PLC a continuación

presentamos otra opción de programación del control del ascensor de 3 pisos.

Ver Anexo c

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Es necesario e indispensable tener en cuenta todos y cada uno de los pasos y el

orden de ejecución de los mismos para la configuración y comunicación

entre los interfaces y software de control, Interfaces Hombre máquina y

software respectivo del PLC para evitar problemas de transmisión y envío de

datos y órdenes de control.

La programación en Ladder para el PLC S7-300 proporciona una manera fácil y

eficaz de proponer las condiciones de control que regirán el programa según

requiera las especificaciones originales del mismo.

30

TIA PORTAL vinculado con Factory Talk View ofrece una amplia variedad de

opciones para comunicación, envío-recepción de datos y control de

variables importantes.

Se ve conveniente la separación de la parte de control del proceso

(programado en ladder internamente en el PLC de SIEMENS S7-300) y la interfaz

hombre-máquina (Planteada en Factory Talk y TOUCH PANEL según GEDIS)

para evitar cualquier tipo de confusiones en la ejecución del programa.

Para toda aplicación industrial es necesario el uso de usuarios en la interfaz

hombre máquina (HMI), ya que no toda persona que acceda a esta interfaz debería

tener el mismo derecho de acceso a la información, por lo cual es

recomendable separar por categorías o jerarquizar los accesos a información.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Comunicaciones Industriales,

Autores: Vicente Guerrero - Lluís Martínez - Ramón L. Yuste

Editorial: Marcombo

[2] Redes de Comunicaciones Industriales

Autores: Alonso Nuria- Manuel Castro Gil- Gabriel Diaz Orueta

Editorial: UNED.

En línea

- http://www.industry.siemens.com/topics/global/es/tia-portal/pages/default

- http://www.deingenieria.com/2014/11/siemens-tia-portal-v13-en-espanol.html

- http://www.amelero.com/recursos/instalaciones-electrot%C3%A9cnicas/step-7-tia-

portal-v-13/