P1. Red AS-i UF3-MP08-2EEB0 2017-18 v PDF

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Practicas de la asignatura Comunicacions Industrials de CFGS Automatización y Robotica...

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CFGS de Automatización y Robótica Industrial

MP08. Comunicación industrial

UNIDAD FORMATIVA 3. REDES INDUSTRIALES Práctica 1 CONFIGURACIÓN DE UNA RED AS-I CON MAESTRO PLC S7-300

CFGS Automatización y Robótica Industrial (EEB0). M08. Comunicación Industrial – UF3. Redes Industriales. P1. Configuración de una red AS-i con maestro PLC S7-300.

Contenido 1.1. 1.2.

Objetivos ............................................................................................................................ 2 Material necesario ................................................................................................................ 3 1.2.1. COMPONENTES DE LA RED ......................................................................................... 3 1.2.2. COMUNICACIÓN Y PROGRAMACIÓN CON PC................................................................. 4

1.3.

Desarrollo de la práctica ....................................................................................................... 5 1.3.1. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS .............................................................. 5 A. Maestro As-i ......................................................................................................... 5 B. Fuente de alimentación AS-i ................................................................................. 12 C. Esclavos AS-i ..................................................................................................... 13 D. Cable de conexión AS-i ........................................................................................ 16 C. Medida de la tensión en el bus AS-i ....................................................................... 23 D. Lectura del perfil de un esclavo ............................................................................ 23 E. Lectura/escritura de los datos de los esclavos ........................................................ 24 1.3.3. FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL CP 343-2 .................................................................. 26 A. Indicadores luminosos ......................................................................................... 26 B. Modos de funcionamiento .................................................................................... 27 C. Configuración del CP 343-2 maestro AS-i............................................................... 28 D. Señalización de esclavos ...................................................................................... 30 1.3.4. CONCEPTOS BÁSICOS A UTILIZAR EN LA PROGRAMACIÓN CON STEP 7 ........................ 31 A. MOVE, Asignar un valor ....................................................................................... 31 B. Tipos de bloques................................................................................................. 32 1.3.5. CREACIÓN DE UN PROYECTO NUEVO ........................................................................ 42 A. Inserción de los componentes .............................................................................. 42 B. Configuración de la interfaz PG/PC ........................................................................ 43 C. Configuración del hardware del PLC ...................................................................... 45 E. Creación de bloques de datos (DB) de registro de las E/S AS-i ................................. 50 F. Creación de la tabla de variables (VAT) ................................................................. 53 G. Programación del bloque OB 1 .............................................................................. 55 1.3.6. DISEÑO DEL PROGRAMA DE CONFIGURACIÓN ........................................................... 56

Curso: 2017-18 Versión: 2.0 Departamento de Electricidad Autor / Profesor: Julián Gómez

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CFGS Automatización y Robótica Industrial (EEB0). M08. Comunicación Industrial – UF3. Redes Industriales. P1. Configuración de una red AS-i con maestro PLC S7-300.

Práctica 1. CONFIGURACIÓN DE MAESTRO PLC S7-300

1.1.

UNA

RED

AS-I

CON

Objetivos

 Identificar las características técnicas y de conexionado de los diferentes componentes que forman una red AS-i.  Analizar las prestaciones del instrumento de direccionamiento y diagnóstico para los módulos AS-i. Direccionar los esclavos AS-i mediante consola.  Diseñar e implementar el programa de configuración de una red AS-i mediante: -

PLC Siemens S7-300 y software Simatic STEP 7.

-

LOGO! AS-i de Siemens y software LOGO! Sof Comfort.

En la programación del autómata, se deberá: -

Crear un proyecto y configurar el hardware del PLC.

-

Implementar el programa para la automatización de la red AS-i.

-

Monitorear el programa en tiempo real y depurarlo, si es necesario.

-

Cargar el programa en el autómata.

-

Observar/forzar variables.

En la programación del LOGO! AS-i, se deberá: -

Identificar y acceder a los modos de servicios de la consola.

-

Identificar las funciones lógicas y especiales del LOGO!

-

Implementar el programa de configuración de las entradas y salidas del LOGO!

-

Observar variables.

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1.2.

Material necesario

1.2.1. COMPONENTES DE LA RED  PC con sistema operativo Windows.  Maestro: Autómata Simatic S7-300 con CPU314 IFM 314-5AE03-0AB0 V1.1.0 Módulo E/S: DI4xDC24V; AI4/AO1x12Bit Módulo E/S: DI16/DO16xDC24V Dirección MPI ( Multi Point Interface): 6 Módulo Interface bus AS-i (CP, Communication Processor): CP 343-2, versión 6GK7 343-2AH00-0XA0 V2.0.3. Fuente de alimentación: PS 307 5A DC 24V 307-1EA00-0AA0  Esclavos: Módulo 2E/2S, 3RG9001-0AC00 de Siemens. Módulo 4E/4S, 3RK 1402-3CE00-0AA2 de Siemens. Relé programable LOGO! AS-i, 12 entradas DC y 8 salidas a relé (10 A), 24RLB11 de Siemens.  Sensores y actuadores: 3 sensores inductivos. 5 relés a 24 DC de Schneider.  Equipos de alimentación: Fuente de alimentación a 30 V DC, 3RX9317 de Siemens. Alimentación del bus AS-i. Fuente de alimentación 70 W 24 V DC 3A, 8708660000 CP SNT de Weidmüller. Alimentación del LOGO! y de los relés.

 Medio físico: Cable AS-i 3RX9010 de Siemens.

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1.2.2. COMUNICACIÓN Y PROGRAMACIÓN CON PC  Software SIMATIC STEP 7. Este software se compone de una serie de aplicaciones o herramientas que permiten implementar soluciones parciales. Las utilizadas en el presente proyecto son: Simatic Manager. Inserción de las estaciones y de los bloques de programación. HWConfig. Configuración del hardware de los equipos. KOP/AWL/FUP Editor. Parametrizar bloques de programa en el PLC. Editor de símbolos. DB-Param. Parametrizar bloques de datos. VAR. Editor de Tablas de variables. Información del módulo.

 Software S7-PLCSIM. S7-PLCSIM permite cargar y depurar un programa S7 sin una CPU, utilizando las herramientas del paquete estándar STEP 7 y el propio interface de S7-PLCSIM. Es especialmente útil para depurar la estructura lógica. Soporta un gran número de bloques OBs, SFBs y SFCs para la simulación. Las entradas y salidas se pueden vigilar y modificar con facilidad desde el interface visual.

 Software LOGO! Soft Comfort. LOGO! Soft Comfort es el software de programación LOGO! para PCs. Permite crear el programa en el PC, simularlo y verificar sus funciones antes de implementarlo. Permite transferir el programa a LOGO! de forma fácil y sencilla. También, permite guardar el programa en el sistema de archivos del PC y realizar copias impresas con comentarios.

 Interface MPI para PC (PG/PC Adapter).

 Cable de comunicación LOGO! con PC por puerto USB / RS232.

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1.3.

Desarrollo de la práctica

1.3.1. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS A.



Maestro As-i

Simatic S7-300. CPU 314 IFM

En la Fig. 1.1, se observan los elementos y la estructura de una CPU de esta gama. Ejecuta programas a una velocidad doble del procesador CPU 312 IFM, es decir, 0.3 ms por cada 1024 instrucciones binarias. Existen dos variantes de la CPU 314 IFM: con y sin receptáculo para Memory Card. a) Con receptáculo para Memory Card: 6ES7 314-5AE100AB0. b) Sin receptáculo para Memory Card: 6ES7 314-5AE0x0AB0.

Figura 1.1.

1.

Indicadores de estado y error.

2.

Selector de modo de operación.

3.

Receptáculo para pila tampón o batería.

4.

Puente (desmontable).

5.

Conexión para el suministro de corriente y la tierra funcional.

6.

Interface multipunto MPI.

7.

Entradas/salidas integradas.

8.

Slot para Memory Card (sólo 5AE10-)

Simatic S7-300, CPU314 IFM.

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La CPU 314 IFM se alimenta a tensión alterna de 100 a 230 V desde una fuente de alimentación externa. Los elementos que constituyen la CPU son: a)

Unidad Central de Procesamiento o CPU.

b)

Indicadores de estado y de error. (Tabla 1.1.).

Posee varios indicadores con varios significados

LED

Color

Significado

SF

Rojo

Fallo de hardware o software.

BATF

Rojo

Fallo de batería.

DC5V

Verde

FRCE

Amarillo

RUN

Verde

STOP

Amarillo

Alimentación de 5 V CC para CPU y bus S7-300 funciona correctamente. Petición de forzado activa. CPU en RUN; Led parpadea en ARRANQUE a 1 Hz; en PARADA a 0,5 Hz. CPU en STOP o en PARADA o en ARRANQUE. El LED parpadea cuando aparece una petición de borrado total. Tabla 1.1. Indicadores de la CPU 314 IFM.

c)

Selector de modo de operación. Son posibles cuatro posiciones:

Posición

Significado

Descripción

RUN-P

Modo RUNPROGRAM

La CPU ejecuta el programa de aplicación. En esta posición no es posible sacar la llave.

RUN

Modo RUN

La CPU ejecuta el programa de aplicación. El programa de usuario no se puede modificar sin legitimación a través de contraseña. El interruptor de llave se puede colocar en esta posición para que nadie pueda modificar el modo de operación sin autorización.

STOP

Modo de operación Stop

La CPU no ejecuta ningún programa de aplicación. El interruptor de llave se puede colocar en esta posición para que nadie pueda modificar el modo de operación sin autorización.

MRES

Borrado total

Posición no estable del selector de modo de operación, para el borrado total de la CPU. El borrado total a través del selector de modo de operación requiere una secuencia de manejo especial. Tabla 1.2. Selector de modo operación.

d)

Ranura para cartucho de memoria. El tipo de memoria es Memory Card SIMATIC (MC). Es necesaria para el funcionamiento de la CPU 6ES7 314-5AE10-0AB0, pues este modelo no dispone de memoria de carga integrada.

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e)

Puertos de comunicaciones. La CPU 314 IFM posee una interface de comunicación integrada: - Interface MPI (Multi Point Interface).

f)

16 entradas digitales integradas a 24 VDC.

g)

16 salidas digitales integradas a 24 VDC.

h)

4 entradas digitales especiales integradas a 24 VDC.

i)

4 entradas analógicas integradas.

j)

1 salida analógica integrada.

Entradas/salidas

Entradas analógicas integradas

Salida analógica

Características -

Entradas de tensión ±10 V. Entradas de intensidad ±20 mA. Resolución 11 bits + signo. Separación galvánica.

- Salida de tensión ±10 V. - Salida de intensidad ±20 mA. - Resolución 11 bits + signo.

- Separación galvánica.

Entradas digitales integradas

Salidas digitales integradas

- Tensión nominal de entrada 24 V c.c. - Adecuadas para interruptores mecánicos y detectores de proximidad a 2 hilos. Entradas especiales (E 126.0 a E 126.3) - Frecuencia de entrada ≤ 10 kHz. - Sin separación galvánica. Entradas “estándar” - Separación galvánica. - Intensidad de salida 0,5 A. - Tensión nominal de carga 24 V CC. - Separación galvánica.

- Adecuadas para electroválvulas y contactores de CC. Tabla 1.3. Características de las Entradas/Salidas de la CPU 314 IFM.

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Figura 1.2.

a)

Esquema de conexiones de las Entradas / Salidas de la CPU 314 IFM.

Entradas especiales analógicas. Figura 1.3.

y

entradas/salidas

b)

Entradas/salidas digitales.

Esquema de principio de la Entradas / Salidas de la CPU 314 IFM.

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

Módulo CP 343-2 AS-i

La CPU del autómata programable, por sí sola, no es capaz de controlar una red AS-i, ya que no dispone de la conexión correspondiente, por tanto, es necesario la conexión de una tarjeta de ampliación conectada en el propio bastidor del autómata programable que realice las funciones de maestro de la red AS-i, esa tarjeta es conocida como CP (Communication Processor), aunque también, podemos encontrar maestros AS-i en formato de pasarela o gateway. Las principales características de la CP 343-2 AS-i son las siguientes: - Tiempo de ciclo de bus: 5 ms para 31 esclavos, 10ms para 62 esclavos. - Configuración: Mediante pulsador en el panel frontal o con STEP 7. - Espació de direcciones: 16 bytes E y 16 bytes S. - Tensión de alimentación del bus: 5V DC. - Toma de corriente del bus: máx. 200mA. - Consumo de corriente del cable AS-i: 100mA. - Tensión de alimentación del cable AS-i: DC 29.5 a 31.6 V, según especificación AS-i. - Conexión del cable AS-i: Conector frontal S7-300 con conectores roscados (20 polos), carga de corriente de la conexión 17 a la 19 y de la conexión 18 a la 20, máx. 4 A. - Perfiles de maestro AS-i compatibles: M4. - Medidas: 40x125x115. - Temperatura funcionamiento: 0…60 ºC, en montaje horizontal.

Figura 1.4.

Módulo CP 343-2 AS-i de Siemens.

Figura 1.5.

Conexiones del Módulo CP 343-2 al bus AS-i.

El maestro AS-i CP dispone de cuatro bornes que son los únicos a utilizar y que son: Conexión Conexión Conexión Conexión

+ bus AS-i, cable marrón: 17 - bus AS-i, cable azul: 18 + bus AS-i, cable marrón: 19 - bus AS-i, cable azul: 20

Como se observa en la figura, internamente en el CP, se encuentran puenteados dos a dos los bornes. Esto nos permite poder conectar, por un lado, cada uno de los esclavos al bus AS-i, y por otro lado, para la conexión, al bus AS-i, de la fuente de alimentación AS-i.

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Fuente de alimentación PS307-5A

La fuente de alimentación PS307-5A es necesaria para alimentar la CPU314 IFM, la CPU 314C-2 PN/DP y los sensores/actuadores con 24VDC. Se dispone dentro del sistema S7-300 como un módulo de alimentación. La fuente de alimentación PS307-5A se alimenta a 120/230 VAC y proporciona una salida a 24 VDC, de intensidad 5A.

a)

Aspecto físico.

b) Figura 1.6.

Figura 1.7.

Detalles constructivos.

Fuente de Alimentación PS307-5A.

Esquema de principio de la fuente de alimentación PS 307; 5 A.

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Cable PC Adapter

El cable PC Adapter es el cable de comunicación para la serie S7-300 que permite enlazar un PC a través de su puerto serie COM con el interface MPI/PROFIBUS DP de un sistema S7. En la Fig. 1.8, se muestra un cable de este tipo.

a)

Aspecto físico.

b) Figura 1.8.

Partes constitutivas.

Cable PC Adapter.

Este cable soporta dos velocidades de transferencia hacia el PC (lado RS-232): 19,2 y 38,4 kbit/s. En el lado MPI/DP, soporta velocidades de 9,6 kbit/s a 1,5 Mbit/s. También, se puede realizar la comunicación por el puerto USB del PC, mediante un adaptador RS-232/USB.

Figura 1.9.

Cable PC Adapter USB.

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B.

Fuente de alimentación AS-i

La fuente de alimentación AS-i es específica y superpone una tensión aproximada de 30 V DC a la tensión a los datos que circulan por el bus. Su función es suministrar energía a las estaciones conectadas al cable AS-i. Se pueden encontrar de diferentes tipos, clasificadas principalmente por la potencia de la misma, aunque también existen otras diferencias como el grado de protección IP que incorpora. La conexión de la fuente de alimentación AS-i se compone de los bornes de entrada, para la conexión a 230 V AC, y unos bornes de salida con la tensión correspondiente a la del bus AS-i, que es aproximadamente de 30 V DC. El cable amarillo del bus AS-i que corresponde a datos + alimentación parte de la fuente de alimentación AS-i, en donde ese cable compuesto de dos hilos, se conectará: - Hilo Marrón: Borne positivo (+).

Figura 1.10. Fuente de alimentación AS-i 3RX9307, de Siemens.

- Hilo Azul: Borne negativo (-)

Las principales características de la fuente de alimentación AS-i son las siguientes: - Referencia: 3RX9307-0AA00 Producto de SIEMENS. - Salida de voltaje DC: 30 V. - Salida de corriente DC: 2.4 A. - Tolerancia total DC en la salida: 29.5 ÷ 31.6 V. - Ondulación residual pico a pico de la salida: 300 mV. - Picos de pico a pico en la salida: 50 mV. - Salida de conexiones: Conector terminal con resorte (0.8… 2.5mm²) - Grado de protección IP: I...