Controlador Lgico Programable Siemens S7- 224
ndiceObjetivo3Introduccion4Plc S7-2245Descripcion
Fisica6Instalacin Y Configuracin Del Plc9Conexin Del Plc A La Cpu
S7-224 Utilizando El Cable Pc/Ppi10Verificacin De Los Parmetros De
Comunicacin De Step 7 -Micro/Win12Lenguajes De
Programacin15Programacion En Lenguaje Kop17Ejecucin De Un
Programa20Conclusiones21Bibliografia Y Anexos22
OBJETIVO
Que el alumno seleccione de manera correcta un controlador lgico
programable con base en sus caractersticas y para satisfacer los
requerimientos de una aplicacin.
1.-identificar las caractersticas de un PLC.
2.-Comprender las caractersticas de los PLCs.
3.-Seleccionar el controlador lgico programable de acuerdo a
a) La programacin.
b) Caractersticas fsicas-elctricas
c) Arquitectura de los PLC.
d) Requerimiento del proceso.
INTRODUCCION
Un controlador lgico programable, ms conocido por sus siglas en
ingls PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora
utilizada en la ingeniera automtica o automatizacin industrial,
para automatizar procesos electromecnicos, tales como el control de
la maquinaria de la fbrica en lneas de montaje o atracciones
mecnicas. Los PLC son utilizados en muchas industrias y mquinas. A
diferencia de las computadoras de propsito general, el PLC est
diseado para mltiples seales de entrada y de salida, rangos de
temperatura ampliados, inmunidad al ruido elctrico y resistencia a
la vibracin y al impacto
En la actualidadel campo de aplicacinde un PLCes muy extenso. Se
utilizan fundamentalmente en procesos de maniobras de mquinas,
control, sealizacin, etc. La aplicacin de un PLCabarca procesos
industriales de cualquier tipoy ofrecen conexin a red; esto te
permite tener comunicado un PLC con una PC y otros dispositivos al
mismo tiempo, permitiendo hacer monitoreo, estadsticas y
reportes.1
Adems,programar un PLC resulta bastante sencillo. Anteriormente
se utilizaban los sistemas de relevadores pero las desventajas que
presentaban eran bastantes; ms adelante mencionaremos algunas. Los
PLCfueron desarrollados por Ingenierosde la GMC (General Motors
Company) para sustituir sus sistemas basados en relevadores. Las
funciones bsicas de un PLC son las siguientes:DeteccinEl
PLCdetectaseales del proceso de diferentes tipos.Mando
Elabora y envaacciones al sistema segn el programa que
tenga.
Dialogo hombre maquina
Recibeconfiguracionesy da reportesal operador de produccin o
supervisores.
Programacin
El programa que utilizapermite modificarlo, incluso por el
operador, cuando se encuentra autorizado.
PLC S7-224
El equipo S7-200 tiene las siguientes caractersticas y
funciones:
Caractersticas:
Precio econmico
Software propio (MicroWin)
Posibilidad de expansin de hasta siete mdulos
Paquete total" el equipo contiene fuente de alimentacin, CPU y
entradas/salidas.
Funciones:
Forzado de entradas y salidas
Acceso directo a entradas y salidas
Contadores de alta velocidad integrados
Reloj en tiempo real
Especificaciones Tcnicas:
CPU 212
CPU 224
CPU 226
Dimensiones
1608062 mm
2188062 mm
1908062 mm
Entradas/salidas
8 DI/6 DO
24 DI/16 DO
24 DI/16 DO
Capacidad de expansin
2 mdulos
7 mdulos
7 mdulos
Contadores/
Temporizadores
64/64
256/256
256/256 contadores
rpidos
Marcas
128
256
256
Operaciones
Operaciones bsicas,
funciones aritmticas
(punto fijo y
punto flotante)
+PID
+PID
Protocolos soportados
PPI
PPI, MPI
PPI, MPI, Profibus
La configuracin mxima de E/S para cada CPU est sujeta a los
siguientes lmites: Cantidad de mdulos de ampliacin: CPU 221: no se
pueden conectar mdulos de ampliacin. CPU 222: 2 mdulos de ampliacin
como mximo. CPU 224 y CPU 226: 7 mdulos de ampliacin como mximo. De
estos 7 mdulos, slo 2 pueden ser mdulos de ampliacin inteligentes
(EM 277 PROFIBUS-DP). Tamao de la imagen de las E/S digitales: La
memoria imagen de todas las CPUs S7-200 permite manejar 128
entradas digitales y 128 salidas digitales. Algunas E/S fsicas no
se pueden gestionar en la memoria imagen, puesto que el espacio est
dispuesto en bloques de 8 E/S. Puede suceder que un mdulo
determinado no pueda gestionar por completo un bloque de 8 E/S. Por
ejemplo, la CPU 224 tiene 10 salidas fsicas, pero necesita 16
salidas de la memoria imagen. Un mdulo de 4 entradas y 4 salidas
fsicas requiere 8 entradas y 8 salidas de la memoria imagen. En el
momento de imprimir el presente manual no exista ninguna combinacin
de un modelo de CPU actual y mdulos de ampliacin que pudiera
representar un lmite a este respecto. Pueden existir lmites en CPUs
anteriores a la gama 22x o en futuras versiones. Tamao de la imagen
de las E/S analgicas: A continuacin se indica la memoria imagen
prevista para las E/S analgicas: CPU 222: 16 entradas y 16 salidas
CPU 224 y CPU 226: 32 entradas y 32 salidas.2DESCRIPCION FISICA
S7-200 La CPU S7-200 est formada por una CPU propiamente dicha,
una fuente de alimentacin y entradas/salidas digitales, todo eso
contenido en un mdulo compacto. La estructura es la siguiente:
Tapa superior:
Fuente de alimentacin: A partir de una tensin externa,
proporciona los niveles de tensin necesarios para el correcto
funcionamiento de los distintos circuitos electrnicos del autmata
(en este caso la CPU nicamente). La alimentacin de la CPU requiere
230 V de corriente alterna, lo cual viene indicado en el extremo
derecho de la tapa superior.
Tierra Neutro Lnea Corriente alterna
Respecto a la memoria y las interfaces, es la propia CPU la que
las alimenta a travs del bus interno. Caractersticas de la
alimentacin del autmata: En la tapa superior vemos la siguiente
inscripcin: AC/DC/RLY Esto significa que el autmata se alimenta con
una tensin alterna AC, posee una salida de continua DC y las
salidas tienen conexin de rel o contacto libre de potencial RLY.
Salidas: En el caso de la CPU-224, las salidas tienen conexin por
rel (contacto libre de potencial). Debido a esto, la tensin con la
que debemos alimentar los comunes (1L, 2L, 3L) de las salidas debe
coincidir exactamente con la tensin nominal de la carga que se
encuentre conectada a la salida. Esta tensin puede ser: - 24V de
corriente continua - De 24 V a 230V de corriente alterna Puesto que
normalmente disponemos de varias cargas que requieren distintos
niveles de tensin, deberemos conectar todas aquellas cargas que
precisen la misma tensin a las salidas pertenecientes a un mismo
comn, y alimentar dicho comn con la tensin nominal que necesiten
dichas cargas:3
Las cargas 1 - 4 necesitan una tensin de 24V de continua,
mientras que las cargas 5 y 6, requieren 230V de alterna. Tapa
inferior
INSTALACIN Y CONFIGURACIN DEL PLC
Para comenzar la instalacin se requieren los siguientes
tems:
1. Sistema operativo Windows 2000, Windows XP,
1. PC con cable PC/PPI.
1. CPU 224.
1. MODEM.
1. Puerto de comunicaciones disponible.
1. CD del fabricante.
.
El software a utilizar es el STEP 7- micro/WIN32 que se
encuentra en el CD del fabricante. Dentro de la misma caja se
encontrar un CD de documentacin y algunos manuales bsicos.
CONEXIN DEL PLC A LA CPU S7-224 UTILIZANDO EL CABLE PC/PPI
La Figura 1 muestra una configuracin tpica para conectar el PC a
la CPU mediante el cable PC/PPI. Para establecer un enlace correcto
entre los componentes; se requieren los siguientes pasos:
1.- Ajustar los interruptores DIP del cable PC/PPI para
determinar la velocidad de transferencia deseada.
2.- Conectar el extremo RS-232 (PC) del cable PC/PPI al puerto
de comunicacin de su PC (COM1 o COM2) y apretar los tornillos de
conexin.
3.- Conectar el otro extremo (RS-485) del cable PC/PPI al
interface de comunicacin de la CPU y apretar los tornillos de
conexin.
Pgina 16
Figura 1.
VERIFICACIN DE LOS PARMETROS DE COMUNICACIN DE STEP 7
-MICRO/WIN
Se utilizan los ajustes estndar de STEP 7-Micro/WIN y del cable
RS-232/PPI.
Figura 2. Men de comunicaciones.
Para verificar los ajustes, en la figura 2 realice los
siguientes pasos:
1.- Haga clic en el icono Comunicacin o el comando del men ver
> comunicacin.
2.- Observe que la direccin del cable PC/PPI est ajustada a 0 en
el cuadro de dilogo Comunicacin.
3.- Verifique que la interfaz del parmetro de red est
configurada paIIIIIIra el cable PC/PPI (COM1).
4.- Verifique que la velocidad de transferencia est ajustada a
9,6 kbit/s. En el cuadro de dilogo Comunicacin, haga clic en el
botn Interface PG/PC... para acceder al cuadro de dilogo Ajustar
interface PG/PC (figura 2.3).
Figura 3: Ajuste de interfaz PG/PC.
5.- Haga clic en propiedades, verifique las propiedades la
velocidad de transferencia estndar es de 9600 kbit/s (figura
4).
Figura 4: Propiedades cable PG/PC.
Para realizar algunos ajustes haga clic en bloque de sistema o
ver > bloque de sistema, en el men principal.
Botn ver
Figura 5: Botn ver.
LENGUAJES DE PROGRAMACIN
Lenguaje AWL: Este incluye una lista de instrucciones que se
ejecutan secuencialmente dentro de un ciclo. Una de las principales
ventajas que presenta es que cualquier programa creado en FUP o KOP
puede ser editado por AWL, no as a la inversa.
Lenguaje KOP o Ladder: Este lenguaje tambin llamado lenguaje de
escalera permite crear programas con componentes similares a los
elementos de un esquema de circuitos. Los programas se dividen en
unidades lgicas pequeas llamadas networks, y el programa se ejecuta
segmento a segmento, secuencialmente, y tambin en un ciclo.
Las operaciones se representan mediante smbolos grficos que
incluyen 3 formas bsicas:
1. Contactos representan condiciones lgicas de entrada Ej.:
interruptores, botones, condiciones internas, etc.
1. Bobinas representan condiciones lgicas de salida,
actuadores
1. Cuadros, representan operaciones adicionales tales como
temporizadores, contactores u operaciones aritmticas
Las ventajas de KOP o Ladder son:
1. Facilita trabajo de programadores principiantes
1. La representacin grfica ayudada de la aplicacin estado de
programa colabora a la fcil comprensin del desarrollo del
cdigo.
1. Se puede editar con AWL
Lenguaje FUP: Consiste en un diagrama de funciones que permite
visualizar las operaciones en forma de cuadros lgicos similares de
los de las puertas lgicas.
El estilo de representacin en forma de puertas grficas se adecua
especialmente para observar el flujo del programa
1. Se puede editar con AWL o KOP
PROGRAMACION EN LENGUAJE KOP
La programacin en ladder o escalera se basa en programar
secuencialmente, los procesos. Se programan linealmente en un ciclo
que el PLC repetir luego de leer cada instruccin de arriba abajo y
de izquierda a derecha.
Para comenzar a familiarizarse con el software, se puede
comenzar programando una funcin lgica Y. El resultado debera verse
tal como el programa que se presenta en la Figura 7.1:
Figura 7.1: Funcin lgica Y.
Para la configuracin de la Fig. 7.1 se debe realizar los
siguientes pasos:
1.- Una vez abierto el programa, a la izquierda se tiene el men
de instrucciones de donde se toma el contacto normalmente abierto y
se arrastra con el mouse hasta la network 1 y se le asigna una de
las seales de entrada de la tabla de arriba. Para este ejemplo, se
ha seleccionado la botonera de partir que corresponde a la entrada
I0.0; luego se selecciona otra vez el mismo contactor normalmente
abierto y se le asigna el selector de dos posiciones que
corresponde a la entrada I0.4.
Figura 6: Contacto normalmente abierto.
Finalmente se escoge una salida del mismo men de instrucciones
como se muestra en la Figura 6. Por ltimo, se le asigna un nombre o
direccin del dispositivo actuador ya sea alguna lmpara, contacto,
etc.
Figura 7: Bobina.
Ejecucin de programas
Figura 8: Botn download.
En esta etapa, ya se tiene el cdigo diseado, ahora se le debe
volcar al PLC que es lo que tiene que hacer. Para ello se baja el
programa a la CPU del PLC, haciendo un clic en el botn Download del
men principal de programa. Cuando se realice esta operacin aparecer
el cuadro de dialogo de la Figura 8.:
Figura 9: Botn download.
Cuadro de descarga.
En este punto se presionar el botn de download y el PLC comenzar
el proceso de descarga del programa.
Posibles complicaciones
Si se presentan complicaciones en este punto se debe revisar si
el PLC est energizado. Si no lo est, se deber energizar el PLC.
Finalmente se reinicia el programa para que el software reconozca
el PLC.
EJECUCIN DE UN PROGRAMA
A continuacin del punto anterior el PLC seguir en estado STOP,
para ejecutar el programa se debe pulsar el botn run o play (el
verde) y luego aceptar el cuadro de dialogo que aparecer despus de
presionar el botn de partida (ver Figura 10). Es necesario sealar
que en ningn programa se puede cargar en modo run por ende para
cualquier edicin que desee realizar se deber poner en modo Stop el
PLC.
Figura 10
: Play (verde) y Stop(rojo).
Estado de programa
Otra aplicacin muy til es el visor de estados de programa que
muestra que procesos se est ejecutando. Esta aplicacin se puede
activar en el men Debug del programa principal, es decir Debug >
program status.
Ejemplos bsicos
Una operacin lgica recurrente es la operacin o. Esta se logra
con dos contactos en paralelo, que llevan a una misma salida. En el
ejemplo de la Figura 11, se entrega como alternativa la entrada
I0.0 o la entrada I0.6 para dar la salida Q0.0.4
Figura 11: Operacin lgica O.
CONCLUSIONES
El PLC Siemens S7-200 es un dispositivo increblemente prctico.
La forma de programar es muy fcil ya que la interfaz grfica KOP es
muy amigable a diferencia de otros lenguajes de programacin. Solo
es necesario asignar las direcciones a las entradas cuando estamos
haciendo la programacin para que al guardar la configuracin en el
PLC se puedan realizar las tareas que nosotros pretendemos,
En las prcticas que hemos realizado en el laboratorio hemos
podido realizar el arranque , paro y cambio de sentido de un motor
de corriente alterno trifsico. Tiene funciones de temporizador,
secuenciadores entre otros
.Lo mejor de todo es que a parte de tener muchas funciones, los
PLCs se pueden conectar en red para formar redes industriales. El
aprendizaje en materia de estos dispositivos es fundamental en
nuestro desarrollo como tcnicos en mecatronica.
BIBLIOGRAFIA Y ANEXOS
1http://www.abcinnova.com/articulos-e-informacion/18-ique-es-un-plc-y-que-beneficios-tiene.html
2http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable
3http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/PRESENTACIONES_PLC_PDF_S/13_S7_200.PDF
4http://dmi.uib.es/~jproenza/encastats/S7200N_s.pdf
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