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Automatización Industrial

PLCs

SIMATIC S7

Curso 2001-2001

www.infoPLC.net

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 (un cargador de programa 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 del 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.


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


En los módulos de entrada pueden ser conectados:• Sensores inductivos, capacitivos, ópticos

• Interruptores

• Pulsadores

• Llaves

• Finales de carrera

• Detectores de proximidad


En los módulos de salida pueden ser conectados:

• Contactores

• Electroválvulas

• Variadores de velocidad

• Alarmas

Quince años de innovaciones en autómatas programables han hecho de SIMATIC no sólo el líder mundial sino también un sinónimo de autómata programable (PLC).

Para que esto siga también en el futuro se ha creado una plataforma de sistema completamente innovada: SIMATIC® S7.

En SIMATIC® S7 se pueden integrar los sistemas SIMATIC® existentes.

La familia está compuesta por la gama de PLC SIMATIC S7-200, S7-300y S7-400

Familia SIMATIC de PLCs

Los autómatas programables no se limitan a funciones de control lógico sino que también permiten

• Regular,• Posicionar,• Contar, dosificar,• Mandar válvulas y mucho más.

Para ello se ofrecen los módulos/tarjetas inteligentes adecuadas: controladas por microprocesador, realizan de forma completamente autónoma tareas especiales de tiempo crítico, y están unidas al proceso a través de canales de E/S propios. Esto alivia a la CPU de carga adicional.

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

Campo de aplicación

¿Cuándo?

Salvar grandes distancias entre el proceso y los módulos/tarjetas de E/S, el cableado para ello necesario puede hacerse complicado, poco claro y propenso a perturbaciones y para que el autómata pueda configurarse modularmente y tener flexibilidad.

El sistema de periferia descentralizada permite operar las unidades periféricas descentralizadas, los miniautómatas y gran cantidad de otros dispositivos de campo a pie del proceso hasta una distancia de 23 km.

Los equipos así interconectados se comunican a través del bus de campo rápido PROFIBUS-DP.

Sistema de periferia descentralizada

La familia SIMATIC® ofrece una atractiva gama de equipos de programación que va de la económica programadora de mano hasta el equipo de mesa de altas prestaciones.

Software: Sistema operativo Windows 95/98/NT y STEP® 7 para escribir los programas, documentarlos y probarlos.

Unidades de programación, software

La productividad de la producción depende fuertemente de la flexibilidad de los sistemas de control en ella utilizados. Sin embargo, a medida que se recurre a soluciones descentralizadas, con sus grandes ventajas de flexibilidad, se incrementan también las necesidades de intercambio de datos entre los autómatas y con el computador central.

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.

• 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.,


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.


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 Klm. (cable de fibra óptica, con módulos de conexión ópticas)

Capacidad de expansión: los componentes comprobadores de campo son usados para configurar la comunicación de interface multipunto: cables LAN, conectores LAN y repetidores RS485, desde el PROFIBUS y la línea de productos de entradas/salidas distribuidas.


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, además también se dispone de los prácticos servicios de comunicación llamados Datos Globales.

Para entablar comunicación se utilizan cables LAN, conectores LAN, repetidores, etc.

Digamos entonces que es una red suplementaria que ofrece un gran rendimiento, arquitectura abierta o descentralizada y gran robustez o confiabilidad.

Existe además la gran ventaja del Manejo + Visualización (paneles de operador, llamados Coros) 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.


Familia del SIMATIC S7

Fecha: 25.07.2011Fichero: 24

SIMATIC S7

Automatización Industrial Curso 2001-2002

La Familia del Sistema SIMATIC S7

SIMATIC

WinCC

SIMATIC

PC

SIMATIC

DP

SIMATIC

PLCs

SIMATIC

HMI

SIMATIC

NET

SIMATIC

PCS 7

SIMATIC

Software

SIMATIC


SIMATIC S7


Visión Global de SIMATIC

ControladoresSIMATIC

SIEMENS

SIMATIC

SF

RUN

STOP

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

S7-200

CPU 212

SIMATIC PGSIMATIC PC

PG 740

SIEMENS

7 8 9

4 5 6

1 2 3

0

.D E F

A B CI N S

D E LS H I F T H E L P

E S C

E N T E R

A C K

S I M A T I C O P 1 7

S H IF T

H E L PK 1 K 5 K 6 K 7 K 8K 2 K 3 K 4

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

SIMATIC HMI

ASI

FM

SV

SIMATIC DP

SIMATIC NET

PROFIBUS-DP

Ethernet Industrial

PROFIBUS

Red - MPISIMATIC NET


SIMATIC S7


S7-200

S7-300

S7-400

La Familia SIMATIC S7

Autómatas de gama alta

Autómatas de gama media

Autómatas de gama baja: microautómatas

+ Herramientas de

programación

+ Software STEP 7/

STEP 7 Micro/WIN

+ Comunicación

+ Manejo y visualización


SIMATIC S7


S7-400


SIMATIC S7


S7-400: Módulos

PS CPU SM:DI

SM:DO

SM:AI

SM:AO

CP FM SM IM


SIMATIC S7


S7-400: Diseño de la CPU (1ª Parte)

EXT.-BATT.

5...15V DC

X3

X1

414 - 2XG00 - 0AB0

CPU 414-2

X 2

3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

INTF

EXTF

BUSF

DP

EXT.-BATT.

5...15V DC

X1

421 - 1BL00 - 0AA0

DI 32xDC24V

X 2

3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

Selector de Tipo de Arranque

Selector de Modo

e.g. CPU412-1 e.g. CPU416-2DP

* para otras CPUs ver catálogo


SIMATIC S7


S7-400: Diseño de la CPU (2ª Parte)

EXT.-BATT.

5...15V DC

X3

X1

414 - 2XG00 - 0AB0

CPU 414-2

X 2

3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

INTF

EXTF

BUSF

DP

EXT.-BATT.

5...15V DC

X1

421 - 1BL00 - 0AA0

DI 32xDC24V

X 2

3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

LEDs de Fallo parafallos generales de la CPU

Slot para Memory Card

Interfase MPI

Batería Externa Auxiliar

LEDs de fallopara el interfaseDP integrado

Interfase DP


SIMATIC S7


S7-300


SIMATIC S7


S7-300: Módulos

PS(opcional)

CPU IM(opcional)

SM:DI

SM:DO

SM:AI

SM:AO

FM:- Contaje- Posicionamiento- Control enLazo Cerrado

CP:- Punto-a-Punto- PROFIBUS- Ethernet Industrial


SIMATIC S7


CPU314SIEMENS

SF

BATF

DC5V

FRCE

RUN

STOP

RUN-P

RUN

STOP

M RES

SIMATICS7-300

Batería MPI

CPU315-2 DPSIEMENS

RUN-P

RUN

STOP

M RES

SIMATICS7-300

Batería DP

SF

BATF

DC5V

FRCE

RUN

STOP

MPI

SF DP

BUSF

S7-300: Diseño de la CPU


SIMATIC S7


SIMATIC S7-200

La Familia de Micro-PLCs con calidad SIMATIC


SIMATIC S7


S7-200

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

CPU 214SF

RUN

STOP

I1.0

I1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

Q1.0

Q1.1

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

EM 221

DI 8 x DC24V

I.0

I.1

I.2

I.3

I.4

I.5

I.6

I.7


SIMATIC S7


S7-200: Módulos

EM EM

CP242 - 2

CP


SIMATIC S7


SIEMENS

SIMATIC

SF

RUN

STOP

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

S7-200

CPU 212

Potenciómetro

Salidas

Entradas Indicadores de estadopara DI/DO integradas

Conexión PPI

Selector de ModoMemory Card

Indicadores de Estado

S7-200: Diseño de la CPU


SIMATIC S7


Vista General SIMATIC S7-200

CPU 221 CPU 222

CPU 226 Altas Prestacionesen Comunicaciones

CPU 224. La CPU Compacta

de Altas Prestaciones

CPU 226 XM, con doble memoria


SIMATIC S7


Características de las CPUs de la Familia

CPU 221

6 DI / 4 DO

-

10

-

4 KB / 2 KB

0,37 µs

256/256/256

4 x 30 kHz

optional

2 x 20 kHz

1 x RS 485

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

E/S integradas

Máx. nº E/S con EMs

Máx. nº de canales

Canales Analógicos

Mem. de programa/datos

Tiempo de ejec/instruc.

Marc./Contad./Temp.

Contadores rápidos

Reloj en tiempo real

Salidas de impulsos

Puertos de comun.

Potenciómetros anal.

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


SIMATIC S7-200Ampliación 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


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

7. Ranura para el cartucho de memoria

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

9. Entradas digitales integradas

10. LEDs de estado de las entradas digitales

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

4 5

6

7

89

10

11

1213

14

15

Ejemplo:Configuración Hardware SIMATIC S7 22X


SIMATIC S7


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

Adaptador de módem nulo integrado


SIMATIC S7


SIMATIC S7-200: Comunicación Freeport

Alternativa: protocolo RS 485 o RS 232

OtrosPLCs

Dispositivocon

RS 485

Módem RS 485Accionamiento

(p.e. Protocolo USS)

OtrosPLCs

MódemImpresora Visualización

Lector de códigode barras

RS 485 Cable PPI RS 232


SIMATIC S7


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 243-2 Hasta 64 esclavos de tipo AB


SIMATIC S7


EJEMPLO DE APLICACIONES DEL S7200

Automatización de Viviendas con Simatic S7-200

SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200.


SIMATIC S7


Arquitectura del sistema domótico (centralizado)

SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200

Sensore

s

SIMATI

C

S7-200

Móvil

ó fijo

Módem

CPU´S

214, 215, 216

222, 224, 226

+ Módulos de expansión

Comunicaciones

vía módem

(Opcional)

CPU´s: 216, 226

Actuadore

s

Visualizad

or

TD-200

Cable

de

conexió

n

Teléfono


SIMATIC S7


Arquitectura del sistema domótico (descentralizado Bus AS-i)

SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200

Sensores y actuadores

(periferia AS-i)

Visualizado

r

TD-200

Cable de

conexión

Sensores y actuadores

(periferia integrada

y modular)

CP 243-2

Fuente de

Alimentació

n

AS-iSIMATIC

S7-200

Teléfono

Módem

Módulo

AS-i

Módulo

AS-i

Bus

AS-i

Comunicaciones

vía módem (opcional)


SIMATIC S7


¿Qué se puede automatizar con SIMATICA?


Gestión de alarmas

Detección y aviso de incendios

Detección, corte de suministro y aviso de fugas de gas

Detección, corte de suministro y aviso de fugas de agua

Detección y aviso de intrusos (interior, exterior)

CalefacciónGrupos, horarios, termostatos, sonda de

temperatura, visualización, ventanas abiertas

Control de cargasCon./descon. de tomas de red, asignación de

grupos, gestión horaria, presencia, temperatura

IluminaciónAsignación de grupos, gestión horaria,

presencia, luminosidad

ComunicacionesAviso de alarmas y conex./descon. de:

alarmas, calefacción, simulación de

presencia, iluminación y cargas.

Toldos y persianasGrupos, horarios y

condiciones climáticas

Riego del jardínAsignación de zonas, horarios,

secuencialidad y condiciones climáticas

Simulación de presenciaMediante iluminación, cargas y

persianas. Gestión aleatoria.


SIMATIC S7


Proyecto domótico: Configuración de alarmas


Crear un proyecto

con Simatica

Direccionamiento

de E/S

II. Proyecto

I.

Configuración de

funciones

domóticas:• Gestión de alarmas

• Calefacción

• Control de cargas

• Control de iluminación

• Control de persianas

y toldos

• Riego

• Simulación de

presencia

• Comunicaciones

Gestión de alarmas

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