Automatizaci

1
Automatización Industrial
PLCs SIMATIC S7
2
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.

3
 Estructura de un Controlador Lógico Programable
4
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

5
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.)

6
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.

7
Cómo funciona la CPU?

• Ciclo PLC

8
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

9
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.

10
Componentes del P.L.C.

• 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

11
Componentes del P.L.C.

• En los módulos de entrada pueden ser conectados
• Sensores inductivos, capacitivos, ópticos
• Interruptores
• Pulsadores
• Llaves
• Finales de carrera
• Detectores de proximidad

12
Componentes del P.L.C.

• En los módulos de salida pueden ser conectados
• Contactores
• Electroválvulas
• Variadores de velocidad
• Alarmas
•  

13
Familia SIMATIC de PLCs

• 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

14
Campo de aplicación

• 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.

15
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
•  

16
Sistema de periferia descentralizada

• 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.

17
Unidades de programación, software

• 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.

18
Comunicación abierta

• 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.

19
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.,

20
Comunicación abierta

• 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.  

21
Comunicación abierta

• 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 MV
  (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. 

22
Comunicación abierta

• 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.

23
Familia del SIMATIC S7
24
La Familia del Sistema SIMATIC S7
SIMATIC
25
Visión Global de SIMATIC
26
La Familia SIMATIC S7
S7-400
Autómatas de gama alta
S7-300
Autómatas de gama media
Herramientas de programación Software STEP
7/ STEP 7 Micro/WIN Comunicación Manejo y
visualización
S7-200
Autómatas de gama baja microautómatas
27
S7-400
28
S7-400 Módulos
PS
29
S7-400 Diseño de la CPU (1ª Parte)
e.g. CPU412-1
e.g. CPU416-2DP
para otras CPUs ver catálogo
30
S7-400 Diseño de la CPU (2ª Parte)
31
S7-300
32
S7-300 Módulos
PS (opcional)
33
S7-300 Diseño de la CPU
CPU315-2 DP
SIEMENS
SF DP BUSF
RUN-P RUN STOP M RES
SIMATIC S7-300
Batería
DP
MPI
34
SIMATIC S7-200
La Familia de Micro-PLCs con calidad SIMATIC
35
S7-200
36
S7-200 Módulos
EM
37
S7-200 Diseño de la CPU
38
Vista General SIMATIC S7-200
CPU 224. La CPU Compacta de Altas Prestaciones
CPU 222
CPU 221
CPU 226 Altas Prestaciones en Comunicaciones
CPU 226 XM, con doble memoria
39
Características de las CPUs de la Familia

• 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.

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 256/256/256 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 256/256/256 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 256/256/256 6 x 30
kHz Integrado 2 x 20 kHz 2 x RS 485 2
226 XM 24 DI /16 DO 128 / 120 248 28 / 14 / 35 16
KB/10 KB 0,37 µs 256/256/256 6 x 30
kHz Integrado 2 x 20 kHz 2 x RS 485 2
40
SIMATIC S7-200Ampliación Modular

• Gran variedad de módulos de ampliación (EM) para
• CPUs 212, 214, 215, 216
• CPUs 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

41
EjemploConfiguración Hardware SIMATIC S7 22X
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
42
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

43
SIMATIC S7-200 Comunicación Freeport
Alternativa protocolo RS 485 o RS 232
Cable PPI
RS 485
RS 232
Módem
Impresora
Visualización
Accionamiento (p.e. Protocolo USS)
Módem RS 485
Dispositivo con RS 485
Lector de código de barras
44
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

45
EJEMPLO DE APLICACIONES DEL S7200 Automatización
de Viviendas con Simatic S7-200
SIMATICA V2.0
SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con
Simatic S7-200.
46
Arquitectura del sistema domótico (centralizado)
CPUS 214, 215, 216 222, 224, 226 Módulos de
expansión
SIMATIC S7-200
Sensores
Comunicaciones vía módem (Opcional) CPUs 216,
226
Módem
Móvil ó fijo
SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con
Simatic S7-200
47
Arquitectura del sistema domótico
(descentralizado Bus AS-i)
48
Qué se puede automatizar con SIMATICA?
49
Proyecto domótico Configuración de alarmas