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PLC SIEMENSSMATIC STEP 7

Como Diseñar un ProgramaExisten muchos métodos para estudiar un solución de automatización. El procedimiento básico, que se puede utilizar para cualquier proyecto, se presenta en la figura siguiente.

SUBDIVIDIR EL PROCESO EN TAREAS Y AREAS

Un proceso de automatización siempre se divide en distintas tareas. Incluso el máscomplicado de los procesos puede ser definido, siempre y cuando se indique cómo estánrelacionadas las distintas tareas en las que se divide el proceso y se subdividan éstas entareas más pequeñas.El ejemplo siguiente ilustra, a la vista de un proceso de mezcla industrial, cómo estructurarun proceso en áreas funcionales y tareas.

Describir las Diferentes áreas Funcionales

Después de haber definido el proceso a controlar, éste se ha de subdividir en grupos oáreas relacionadas entre sí:

Subdividiendo cada área en tareas más pequeñas se simplifican las tareas de control


En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se pueden definir cuatro áreas (v. siguientetabla). El área para el material A contiene los mismos aparatos que el área para elmaterial B


Al describir cada área y tarea de un proceso, se define no solamente el funcionamiento de cada área, sino también los diferentes elementos que controlan dicha área. Estos comprenden:

• entradas y salidas eléctricas, mecánicas y lógicas de cada tarea• enclavamientos y dependencias entre las diferentes tareas


En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se utilizan bombas, motores y válvulas. Estos se deben definir exactamente para determinar las características operativas y el tipo de enclavamientos que se requieren durante el funcionamiento. Las tablas siguientes contienen ejemplos de descripción de los aparatos que se utilizan en un proceso de mezcla industrial.Esta descripción puede utilizarse también para adquirir los aparatos necesarios.

Listado de Entradas y SalidasDespués de haber definido físicamente cada uno de los aparatos a controlar, se han de dibujar diagramas de entradas y salidas para cada aparato o cada área de tareas. Estos diagramas equivalen a los bloques lógicos o de código que han de ser programados.

Definir los Requerimientos de Seguridad

Determine - conforme a las prescripciones legales y a las directrices de procedimiento de la empresa - qué elementos se requieren para garantizar la seguridad del proceso. Describa también en qué medida influyen estos elementos de seguridad sobre las áreas del proceso.

Por definición, estos circuitos de seguridad trabajan independientemente del sistema de automatización (a pesar de que el circuito de seguridad ofrece normalmente un interface de entrada/salida para la coordinación con el programa de usuario).

Definir los Requerimientos de Seguridad

Usualmente se configura una matriz para conectar cada actuador con su propia área de PARO DE EMERGENCIA.Esta matriz constituye la base para los esquemas de los circuitos de seguridad.Proceda de la siguiente manera al diseñar los dispositivos de protección:

• Definir los enclavamientos lógicos y mecánicos/eléctricos entre las diferentes tareas de automatización.• Diseñar circuitos para poder manejar manualmente, en caso de emergencia, los aparatos integrantes del proceso.• Definir otros requerimientos de seguridad para garantizar un desarrollo seguro del proceso.

Diseñar un Circuito de Seguridad

En el ejemplo del proceso de mezcla industrial se utiliza el siguiente circuito de seguridad:• Un pulsador de PARO DE EMERGENCIA que desconecta, independientemente del sistema de automatización (PLC), los aparatos siguientes:- Bomba de alimentación para material A- Bomba de alimentación para material B- Motor del agitador- Válvulas• El pulsador de PARO DE EMERGENCIA está localizado en el panel de manejo.• Una entrada del autómata capta el estado del pulsador de PARO DE EMERGENCIA.

Describir los elementos de manejo y visualización necesarios

Cada proceso requiere un sistema de manejo y visualización que permita que las personas puedan intervenir en dicho proceso. Como parte de la descripción del proyecto se definetambién la estructura del panel de mando.

Describir los elementos de manejo y visualización necesarios

Definir un panel de mando

En el proceso de mezcla industrial descrito en nuestro ejemplo, cada aparato se pone en marcha o se para a través de un interruptor localizado en el panel de mando. Este panel de mando dispone de elementos de señalización que informan sobre el estado operativo

Definir un Panel de MandoIncluye también las lámparas de señalización para aquellos equipos que requieren mantenimiento tras una determinada cantidad de arranques, así como el pulsador de PARODE EMERGENCIA para parar de inmediato el proceso en caso necesario. El panel incluye también un pulsador de puesta a "0" o rearme de los indicadores de mantenimiento.

Crear Esquema de Configuración

Después de haber documentado los requerimientos de diseño, se han de definir los equipos de control requeridos para este proyecto.

Al decidir qué módulos se han de utilizar, se define prácticamente la estructura del sistema de automatización. Crear un esquema de configuración considerando los puntos siguientes:

• tipo de la CPU• cantidad y tipo de los módulos de señales• configuración de las entradas y salidas físicas

Crear Esquema de Configuración La figura siguiente muestra un ejemplo de configuración S7 para el proceso de mezcla industrial.

Nociones básicas para diseñar la estructuradel programa

En una CPU se ejecutan principalmente dos programas diferentes:

• el sistema operativo y

• el programa de usuario.

Sistema OperativoEl sistema operativo, que está integrado en las CPUs, organiza todas las funciones y procesos de la CPU que no están ligados a una tarea de control específica. Sus funciones son:

• gestionar el re-arranque completo (en caliente) y el re-arranque normal• actualizar la imagen de proceso de las entradas y emitir la imagen de proceso de las salidas• llamar el programa de usuario• detectar las alarmas y llamar los OBs de tratamiento de alarmas• detectar y tratar los errores• administrar las áreas de memoria• comunicar con unidades de programación y otras estaciones de comunicaciónModificando los parámetros del sistema operativo (preajustes) se puede controlar elcomportamiento de la CPU en áreas determinadas.

Programa de Usuario

El programa de usuario primero se ha de crear y luego se ha de cargar en la CPU. Contiene todas las funciones requeridas para procesar la tarea específica de automatización. Las tareas del programa de usuario son:

• definir las condiciones del re-arranque completo (en caliente) y del re-arranque normal de la CPU (p.ej. preestablecer un valor determinado para las señales)• tratar datos del proceso (p.ej. efectuar combinaciones lógicas de señales binarias, leer y evaluar valores analógicos, definir señales binarias de salida, emitir valores analógicos)• reaccionar a alarmas• tratamiento de perturbaciones en el desarrollo normal del programa.

Bloques del Programa de Usuario

El software de programación STEP 7 permite estructurar el programa de usuario, es decir, subdividirlo en distintas partes. Esto aporta las siguientes ventajas:

• los programas de gran tamaño se pueden programar de forma clara• se pueden estandarizar determinadas partes del programa• se simplifica la organización del programa• las modificaciones del programa pueden ejecutarse más fácilmente• se simplifica el test del programa, ya que puede ejecutarse por partes• se simplifica la puesta en marcha.

Las partes de un programa de usuario estructurado equivalen a las distintas tareas y se definen como los bloques del programa.

Tipos de BloqueEn un programa de usuario S7 se pueden utilizar diversos tipos de bloques:

Los OBs, FBs, SFBs, FCs y SFCs contienen partes del programa, por lo que se denominantambién bloques lógicos. El número permitido de bloques de cada tipo y su longitud admisible dependen de la CPU.

Bloques de Organización y Estructura del Programa

Los bloques de organización (OB) constituyen el interface entre el sistema operativo y el programa de usuario. Son llamados por el sistema operativo y controlan el procesamiento cíclico y controlado por alarmas del programa, el comportamiento de arranque del sistema de automatización y el tratamiento de los errores. Programando los bloques de organización se define el comportamiento de la CPU.

Prioridad de los bloques de organización

Los bloques de organización determinan la secuencia (eventos de arranque) en la que habrán de ejecutarse las diferentes partes del programa. La ejecución de un OB puede ser interrumpida por la llamada de otro OB. Qué OB puede interrumpir a otro OB depende de su prioridad. Los OBs de mayor prioridad pueden interrumpir a los de menor prioridad. La prioridad más baja la tiene el OB de tarea no prioritaria

Como Iniciar Step 7La manera más rápida de arrancar STEP 7 consiste en hacer un doble clic en el icono"Administrador SIMATIC", con lo que se abrirá la ventana del Administrador SIMATIC.

Administrador SIMATIC

El Administrador SIMATIC es el interface de acceso a la configuración y programación. Éstepermite:• crear proyectos,• configurar y parametrizar el hardware,• configurar redes de hardware,• programar bloques,• probar y hacer funcionar los programas.

El acceso a las funciones es orientado a objetos, con lo cual resulta fácil de aprender.Puede trabajar con el Administrador SIMATIC

• offline, es decir, sin conectar el sistema de automatización, o bien• online, es decir, estando conectado el sistema de automatización.

Configurar un nuevo Proyecto

Cuando arranquemos STEP 7 se abre la ventana Asistente de STEP 7, esta ventana la cerramos ya que vamos a crear nosotros el nuevo proyecto.Tan pronto se haya cerrado el Asistente de STEP 7 aparecerá el Administrador SIMATIC.

Los proyectos se estructuran de tal modo que permiten ordenar todos los datos y programas que se necesitan durante la programación.

Configurar un nuevo ProyectoDesde el Administrador crearemos un nuevo proyecto, para ello haremos clic en el icono nuevo.

En la ventana nueva que nos aparece rellenaremos el nombre del proyecto, también podemos crear una ubicación para nuestro proyecto o dejar la ruta por defecto.


Una vez creada la carpeta nos situaremos encima y con el botón derecho seleccionaremos "insertar nuevo objeto" > "SIMATIC 300"


Una vez creado el sistema haremos doble clic en el Hardware.

En la configuración del hardware se determinan la CPU y todos los módulos contenidos en su sistema de automatización, utilizando para ello un catálogo de hardware.

Configurar un nuevo ProyectoUna vez dentro del Configurador de Hardware procederemos a montar nuestro PLC, para ello lo primero que tenemos que insertar es un bastidor.

Nota: Si no aparece en pantalla la librería, podemos seleccionarla en Ver >Catalogo


Un bastidor 300 es un perfil standard, que utiliza Siemens para sujetar sus tarjetas de Simatic 300


Después de configurar el bastidor tenemos que empezar a definir las tarjetas que queremos montar en el.

La primera tarjeta que insertaremos será una fuente de alimentación. Nos desplazamos por el árbol de la librería y buscaremos un módulo PS-300

Configurar un nuevo ProyectoConfiguración de la CPU.

Nos desplazamos por el árbol de la librería y buscaremos un módulo CPU-300, nosotros para las pruebas insertaremos en el módulo 2 una CPU 315-2 DP.

En cuanto arrastremos la CPU al chasis nos aparecerá un menú donde nos permitirá elegir varias opciones pero nosotros las dejaremos por defecto aceptándolo.

Configurar un nuevo ProyectoSeguimos definiendo tarjetas, ahora vamos a insertar una tarjeta de entrada digitales, estas tarjetas las encontraremos en la carpeta DI-300.

Configurar un nuevo ProyectoUna vez añadidas las tarjetas de entras y salidas cambiaremos las direcciones que por defecto nos ha puesto. Para ello haremos doble clic sobre las direcciones para abrir el menú propiedades, seleccionado la pestaña "direcciones" y quitando la pestaña estándar podremos cambiar la dirección.

Configurar un nuevo ProyectoAntes de salir del Hardware guardaremos y compilaremos.

El configurador nos generara una estructura con unas carpetas de fuentes y bloques, dentro de estas carpetas nosotros programaremos nuestros bloques.

Bloques de Programa y Tabla de Símbolos

Para crear programas, seleccione la carpeta "Bloques" ya creado y elija el comando de menú "Insertar nuevos objetos > Bloque". En el menú siguiente podrá elegir el tipo de bloque (p. ej. Función, bloque de función, bloque de organización, tabla de variables (VAT)). Una vez abierto el bloque (vacío), podrá introducir el programa en AWL, KOP o FUP, respectivamente.

Tipos de BloqueEn un programa de usuario S7 se pueden utilizar diversos tipos de bloques:

Los OBs, FBs, SFBs, FCs y SFCs contienen partes del programa, por lo que se denominantambién bloques lógicos. El número permitido de bloques de cada tipo y su longitud admisible dependen de la CPU.


Bloques de organización. Los bloques de organización (OB) constituyen un enlace entre el sistema operativo y el programa de usuario.Son llamados por el sistema operativo y controlan el procesamiento cíclico y controlado por alarmas del programa, el comportamiento de arranque del sistema de automatización y el tratamiento de los errores.Programando los bloques de organización se define el comportamiento de la CPU.


Insertaremos varios bloques (p.ej.OB32,OB82 y OB121), estos bloques están establecidos por el sistema con lo que no hace falta ponerles ni símbolo ni comentario, ya que lo define el sistema.

Ponemos encontrar ayuda de los OBs pulsando F1, teniendo seleccionado la OB


Bloques de función (FB)

Los bloques de función son bloques programables. Un FB es un bloque "con memoria". Dispone de un bloque de datos asignado como memoria (bloque de datos de instancia). Los parámetros que se transfieren al FB, así como las variables estáticas, se memorizan en el DB de instancia. Las variables temporales se memorizan en la pila de datos locales. Los datos memorizados en el DB de instancia no se pierden al concluir el tratamiento del FB. Los datos memorizados en la pila de datos locales se pierden al concluir el tratamiento del FB.

En estos bloques si definiremos el símbolo y el comentario, ya que nos ayudara a la búsqueda posterior de nuestro programa


Funciones (FC) Las funciones son bloques programables. Una función es un bloque lógico "sin memoria". Las variables temporales de las FCs se memorizan en la pila de datos locales. Estos datos se pierden tras el tratamiento de las FCs. Para fines de memorización de datos, las funciones pueden utilizar bloques de datos globales. Como una FC no tiene asignada ninguna memoria, se han de indicar siempre parámetros actuales. A los datos locales de una FC no se pueden asignar valores iniciales.

En todos los bloques menos en los OBs mencionados en el apartado anterior, deberíamos rellenar su símbolo y comentario.


Bloques de datos globales (DB)

Al contrario de los bloques lógicos, los bloques de datos no contienen instrucciones STEP 7. En cambio, sirven para depositar datos de usuario, es decir que los bloques de datos contienen datos variables con los que trabaja el programa de usuario. Los bloques de datos globales contienen datos de usuario utilizables desde otros bloques.


Los tipos de datos de usuario (UDT) son estructuras de datos creadas por usted mismo y que, una vez definidas, pueden utilizarse en todo el programa de usuario S7 de dos formas:

Como tipos de datos simples o como tipos de datos compuestos.Como plantilla para crear bloques de datos de estructura idéntica.


Tabla de variables (VAT).

En esta tabla podemos observar y forzar variables, a fin de comprobar su programa. Las tablas de variables no se cargan en la CPU, estas tabla se quedan en el configurador.


Después de crear los bloques definidos en los apartados anteriores deberíamos tener en la ventada derecha del configurador lo siguiente.


Editor de símbolos

Con el editor de símbolos se gestionan todas las variables globales. Se definen los nombres simbólicos y comentarios para las señales del proceso (entradas y salidas), las marcas y los bloques.


Las operaciones lógicas con bits operan con dos dígitos, 1 y 0. Estos dos dígitos crean un sistema numérico denominado sistema binario. En el entorno de los contactos y bobinas, un 1 significa activado (conduce) y un 0 significa desactivado ("no conduce").

operaciones lógicas:

--| |-- Contacto normalmente abierto ---( ) Bobina de relé, salida

Se cierra si el valor del bit es un 1

Contacto normalmente abierto Símbolos habituales


Direccionamiento de entradas y salidas digitales

Los tipos de datos que vamos a utilizar son:E -- EntradasA -- Salidas

Las CPUs de Siemens trabajan en byte, con lo cual cada dirección podra definirse de 0 a 7 bits.

Cada uno de estos tipos se puede direccionar en 4 posibles modos

• Por defecto (X para DB): Bit. • B: byte (8 bits). • W: palabra (16 bits). • D: palabra doble (32 bits).


Ejemplos conexión sin lógica

• Activación de bobinaEn este ejemplo trabajaremos con un interruptor, un interruptor se mantiene enclavado una vez presionado.Lo que quiere decir que la salida quedara activada mientras no se vuelva a presionar en el otro sentido.

Un interruptor es como los que tenemos en casa, que tiene dos posiciones que se quedan enclavadas manteniendo la luz apagada o encendida según la posición

Lógica desde PLC

Ingeniería


Ejemplos conexión serie

Función AND (Y)Todas las entradas tienen que estar a 1 para que la salida se active.

Ingeniería

Lógica desde PLC


Ejemplos conexión paralelo

Función OR (O)Activando cualquiera de las entradas a 1 la salida se active.

Ingeniería

Lógica desde PLC


Ejemplos conexión serie y paralelo

También se puede hacer combinaciones para realizar lógicas variadas.

Logica con BITs, Ejemplo SET/RESET

Utilizaremos contactos normalmente cerrados y bobinas con memorias

Trabajaremos con estas operaciones lógicas: ---| / |--- Contacto normalmente cerrado ---( S ) Set, salida memorizada a 1---( R ) Reset, poner salida memorizada a 0

Contacto normalmente cerradoSímbolos habituales

El contacto normalmente cerrado en reposo el estado de la señal es 1

Logica con BITs, Ejemplo SET/RESETConexión física

Logica con BITs, Ejemplo SET/RESETActivación de la bobina

En este ejemplo se activara la bobina cuando se pulsa S1 y se deja sin pulsar el S2.Si pulsamos también el S2, la bobina no se activará ya que hemos abierto el circuito.

Lógica desde PLC

Logica con BITs, Ejemplo SET/RESETSet y ResetSímbolos habituales

Cuando la bobina se activa a través del Set permanece memorizada hasta que se ejecute un 1 en el Reset.

Logica con BITs, Ejemplo SET/RESETLogica desde el PLC

Lógica con ComparacionesLas comparaciones comparan entre dos valores numéricos, según las operaciones siguientes:

x == y ( x es igual a y ) x <> y ( x no es igual a y ) x < y ( x es menor que y )x > y ( x es mayor que y )x <= y ( x es menor o igual que y )x >= y ( x es mayor o igual que y )

Se dispone de las operaciones de comparación siguientes:

• CMP ? I Comparar enteros (16 Bit) • CMP ? D Comparar enteros dobles (32 Bit) • CMP ? R Comparar números en coma flotante

Lógica con ComparacionesComparaciones con enteros

Lógica con ComparacionesComparaciones con doble entero

Lógica con ComparacionesComparaciones con Reales

Lógica con ComparacionesPara las entradas de las comparaciones podemos utilizar los siguientes tipos de datos byte, Word, doble Word y Reales y el resultado de la comparación es un digito binario (Bool).

Lógica con ComparacionesLógica desde el PLC

Comparaciones con enterosLa salida booleana se activara cuando la variable MW10 sea mayor de 32


Comparaciones con doble enteroLa salida booleana se activara cuando la variable MD12 sea igual a 32Si ponemos un valor de comparación constante el valor se rellena anteponiendo L#.


Comparaciones con realesLa salida booleana se activara cuando la variable MD16 sea igual a 2.0La entrada IN2 se rellena con decimales.

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