PROGRAMACIÓN DE AUTÓMATAS TEORÍA Y EJERCICIOS
Ángel Larrea Pérez José J. Martínez Lana
Dpto. Mantenimiento Industrial C.I.P. VIRGEN DEL CAMINO Pamplona – Iruñea
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: Programación de autómatas. Teoría y ejercicios : Ángel Larrea Pérez – José Javier Martínez Lana : Los autores : Dpto. Mantenimiento Industrial - C.I.P. Virgen del Camino –
[email protected] : Egoki : 978 – 84 – 612 – 4787 - 5 : NA -1927 - 2008
Indice General - Autómatas
INDICE GENERAL
1ª PARTE 1. NOCIONES BASICAS DE MANDOS PROGRAMABLES EN MEMORIA. • • • • •
Introducción. Automatismos. Tecnología aplicada. Mandos cableados. Mandos programables.
2. COMPOSICION DEL MANDO PROGRAMABLE. • •
• •
Elementos que componen un mando programable. Funcionamiento de un Autómata Programable: • Señal binaria. • Estado de señal. • Elaboración de la información. BIT, BYTE. • Direccionamiento de E/S. • Memoria del Programa. Tipos de memoria. • Elaboración de la señal en el autómata. • Imagen del proceso de entradas y de salidas. • Módulo básico. Concatenación. Configuración modular. Conexionado del autómata.
3. VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA S7 •
Mercado del autómata en S7.
4. CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO • • •
Composición del autómata Configuración de un equipo Información del sistema
5. GENERALIDADES SOBRE PROGRAMACIÓN • • • •
Conceptos básicos sobre sistemas lógicos: • Sistemas aritméticos. Formatos de representación numérica. Funciones lógicas. • Sistemas combinacionales y secuenciales. Lenguajes de programación
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6. PROGRAMACION DE FUNCIONES BASICAS. • • • • • • • • • • • • •
Introducción Funciones de concatenaciones básicas y combinadas. Ejercicios Marcas. Ejercicios. Funciones de memoria. Conceptos básicos de carga y transferencia. Acumulador. Módulo de datos ( DB ). Funciones de tiempo ( temporizadores ). Ejercicios. Generadores de impulsos. Ejercicios combinados. Funciones de cómputo ( contadores ). Funciones de comparación. Evaluación de Flanco Palabra de estado
7. ORGANIZACIÓN ESTRUCTURADA • •
Estructura del programa. Esquema general. Llamada a módulos.
8. DIAGNOSIS, VISUALIZACIÓN Y DOCUMENTACIÓN • • • •
Funciones de test Diagnóstico Información del sistema Documentación
2ª PARTE 9. REPRESENTACIÓN DE MANDOS SECUENCIALES: GRAFCET • • • •
Introducción al sistema de representación GRAFCET. Programa de mando para una cadena secuencial por etapas. Circuitos secuenciales. Ejercicio de circuito secuencial para la elaboración del programa y conexionado en panel simulador.
10. CIRCUITOS SECUENCIALES. ESTRUCTURA • •
•
• •
Estructura general del funcionamiento secuencial. • Organigrama y distribución de módulos de programación. Aspectos funcionales del control de máquina. • Sistemas de protección • Paro de emergencia • Paros de máquina. • Relés de emergencia. Circuito eléctrico de: • Potencia. • Mando. • Control del PLC • Paros de emergencia. • Ejercicio: Circuito secuencial de un manipulador. Extracto Pliego de Condiciones Anexo Normas de seguridad
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11. CIRCUITOS SECUENCIALES. TECNICAS DE PROGRAMACIÓN • •
Estructura general de la programación secuencial. Ejemplo de aplicación • Módulo de control cíclico • Módulos de servicio, automático, manuales, auxiliares de emergencia, otros… Circuitos secuenciales con subprogramas.
12. SALTOS INTERNOS EN BLOQUES • • • •
Características diferenciadoras entre S5 y S7 Tipos de saltos internos Ejemplos de aplicación Ejercicios.
13. PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS PARAMETRIZABLES • • • •
Módulos parametrizables por el usuario. Módulos parametrizados estándar Ejemplo de aplicación Ejercicios de parametrización.
14. OTRAS FUNCIONES DIGITALES – OPERACIONES AVANZADAS. • • • •
Operaciones lógicas con palabras Operaciones matemáticas Conversión de números y complementos. Funciones de desplazamiento y rotación
15. MÓDULOS DE ORGANIZACIÓN • • •
Bloques de organización y estructura del programa en S7 Ejercicio de aplicación de OBs Módulos de organización y funciones integradas en S5
16. CONTRÓL ANALÓGICO • • • •
Procesamiento de valores analógicos Módulos de entradas / salidas analógicas en S5 y S7 Procesamiento de valores analógicos en S7 Procesamiento de valores analógicos en S5
17. PANELES DE OPERADOR (con PROTOOOL) – 17B PANELES DE OPERADOR (en VinCC Flexible) • • •
Introducción Pautas de programación Ejercicio simulación en aula
18. COMUNICACIÓN INDUSTRIAL • • •
Automatización de procesos Niveles de automatización Introducción a la comunicación y redes locales
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19. PANORAMA DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES EN S7 • • • • •
Comparativa de comunicaciones industriales entre S5 y S7 Interface MPI Datos Globales Interface Profibus. Otras redes. Ethernet, ASi, ..
20. PROFIBUS DP EN S7 • • •
Características generales de Profibus DP Elementos que configuran una red Profibus DP. Tendencias en el control distribuido
21. PROFIBUS DP. PARAMETRIZACIÓN Y PROGRAMACIÓN EN S7 • • • •
Proceso de creación de un proyecto Configuración de una red con CPU con interface Maestro DP Integrada. Características de la CP 342-5 Configuración de una red con CP 342-5 como Maestro
22. ESTRUCTURA DE COMUNICACIÓN PROFIBUS DP EN CELULA FLEXIBLE • • •
Redes Estructura del programación Programa de comunicación
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Introducción.
Automatismos.
Tecnología aplicada.
Mandos cableados.
Mandos programables.
1
NOCIONES BASICAS DE MANDOS PROGRAMABLES.
Nociones básicas de mandos programables - Autómatas
1.
NOCIONES BÁSICAS DE MANDOS PROGRAMABLES
INTRODUCCION Las empresas industriales se hallan sometidas a un entorno altamente competitivo. Para crecer, o aún para subsistir, se ven en la necesidad de adaptarse a las necesidades del mercado con rapidez. Esto exige una progresiva automatización de los procesos de producción.
Hasta hace unos años la automatización de las máquinas ha permitido una mejora de la productividad, la disminución de costes y la mejora de la calidad de los productos, pero esto no es suficiente en la actualidad, máxime cuando nos encontramos con productos industriales cuyo ciclo de vida resulta acortado por la aparición de un producto sustitutivo.
Esto ha exigido una modificación de los automatismos cuyos costes no han podido ser absorbidos por los automatismos tradicionales.
La nueva situación requiere técnicas más flexibles, rápidas y fiables, a la vez que proporcionen información. Todo ello con el objeto de: •
Aumentar la disponibilidad de las máquinas mediante la reducción de los tiempos de preparación y puesta a punto.
•
Incrementar la productividad.
•
Mejorar la calidad del producto y su control de calidad.
•
Permitir la rápida introducción de nuevos productos ( adaptación).
•
Reducir los costes directos.
En la actualidad, y a consecuencia de los avances informáticos, se camina hacia una "automatización integrada", que persigue que todos los equipos de control inteligentes ( robot, controles numéricos, autómatas programables, etc..) se integren en un único sistema de control, permitiendo la información entre si y posibilitando, junto a una mejora de los objetivos indicados anteriormente, la de control y reducción de niveles de stock, reducción de costes de material, etc.
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AUTOMATISMOS
La automatización de una máquina o proceso consiste en la incorporación de un dispositivo tecnológico que se encarga de controlar su funcionamiento.
El sistema que se crea con la incorporación del dispositivo, denominado genéricamente automatismo, es capaz de reaccionar ante las situaciones que se presentan, ejerciendo la función de control para la que ha sido concebido. En la figura un esquema funcional de un sistema automatizado:
MAQUINA O PROCESO DE MECANIZADO
CAPTADORES
ACCIONADORES
~
Informaciones
UNIDAD DE CONTROL Consignas
Ordenes
Información Operador
En definitiva se trata de un sistema en lazo cerrado, en el que existe un continuo flujo de información, desde la máquina o proceso a la Unidad de Control, y de este aquel, permitiendo al operador intervenir en el desarrollo del control, mediante órdenes que modifiquen sus parámetros de control, o puede tomar el mando total parcial pasando al sistema " mando manual ".
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TECNOLOGIAS APLICADAS Las tecnologías aplicadas en la automatización pueden clasificarse en dos grandes grupos: • •
Tecnologías cableadas. Tecnologías programadas o programables. Tecnología de automatización
Tecnología cableada
Neumática
Tecnología programada
Fluídica
Eléctrica
Relés
Autómata programable
Miniordenador
Microorden adores
Electrónica estática
MANDOS CABLEADOS: Los automatismos cableados se realizan a uniones físicas de elementos que constituyen la Unidad de Control ( pulsadores, relés, detectores, válvulas, ..). Dicha unión se realiza sobre la base de un circuito establecido para cuyo diseño se pueden emplear diversas técnicas ( método intuitivo, álgebra de Boole, tablas de Karnaug, método cascada, método paso a paso, etc.). Los circuitos resultantes son de aplicación a dispositivos neumáticos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos.
Si en cualquiera de los dos ejemplos de cableado eléctrico y neumático se desea cambiar la secuencia de contactos en paralelo por contactos en serie, se deberá realizar un cableado nuevo.
E 32.0
E 32.1 A 33.0
E 32.0
E 32.1
A 33.0
La tecnología cableada ha sido, y es, extensamente empleada en la industria, pero presenta ciertos inconvenientes: • • • • •
En general ocupa mucho espacio. Poca flexibilidad ante modificaciones o ampliaciones. Es difícil la identificación y resolución de averías. No están adaptados a funciones de control complejas. Es costosa y su rentabilidad decrece conforme aumenta su complejidad.
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Nociones básicas de mandos programables - Autómatas
MANDOS PROGRAMABLES: A principios de los años 70 un nuevo dispositivo programable, el Autómata Programable Industrial empezó a aplicarse con éxito, paralelamente a la difusión de la tecnología del microprocesador.
De hecho el Autómata aparecía como alternativa a la aplicación de los equipos informáticos en la industria de los años 60, ya que estos, si bien paliaban los inconvenientes de las técnicas cableadas, aportaban una nueva problemática para su empleo generalizado en el control industrial: • • • •
Poco adaptados a las condiciones del medio industrial. Requerían personal informático para la programación. Costo elevado del equipo. Requerimiento personal especializado para mantenimiento.
Por otra parte la introducción de los microordenadores aportaba una disminución del coste del equipo haciendo posible la aplicación de un equipo informático en aplicaciones relativamente pequeñas, pero todavía adolecía de la problemática de adaptación al medio industrial y la necesidad de especialistas para su aplicación y mantenimiento.
El Autómata Programable Industrial es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. La evolución seguida por los Autómatas Programables se puede sintetizar en el siguiente gráfico:
Funcionamiento Mandos Programables en Memoria: En los mandos programables en memoria la composición del aparato y el correspondiente cableado es independiente del programa deseado, por lo que pueden utilizarse aparatos estándar. Los contactos de los emisores correspondientes a la máquina y a las bobinas de accionamiento se conectan a las bornas de conexión del aparato. El programa según el cual debe trabajar el mando se escribe en la memoria del programa del autómata con un aparato de programación. En este programa queda fijada la secuencia en que deben de ser consultados los contactos de los emisores, la forma en que deben realizarse las combinaciones ( “Y” u “O” ), la asignación de los resultados a las salidas, así como la conexión de las bobinas de accionamiento. Dpto. Mantenimiento Industrial - C.I.P. Virgen del Camino - Iruñea
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En el caso de ser necesario realizar una variación del programa, no hay que modificar el cableado del Autómata sino únicamente el contenido de la memoria del programa.
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•
Elementos que componen un mando programable.
• Funcionamiento de un Autómata Programable: •
Señal binaria.
•
Estado de señal.
•
Elaboración de la información. BIT, BYTE.
•
Direccionamiento de E/S.
•
Memoria del Programa. Tipos de memoria.
•
Elaboración de la señal en el autómata.
•
Imagen del proceso de entradas y de salidas.
•
Módulo básico. Concatenación.
•
Configuración modular.
•
Conexionado del Autómata
2
COMPOSICIÓN DEL MANDO PROGRAMABLE
Composición del mando programable - Autómatas
2.
CONFIGURACIÓN APARATO AUTOMATIZACIÓN PROGRAMABLE
ELEMENTOS QUE COMPONEN UN MANDO DE PROGRAMA EN MEMORIA Un mando de programa en memoria está formado por: a) Aparato de automatización. Compuesto básicamente por: * Módulo Central, que a su vez contiene la Unidad de Control o CPU ( Unidad Central de Proceso ), y la memoria de programa. * Bus de conexión. * Módulos de Entradas. * Módulos de Salidas. b) Emisores de Señal, que pueden ser: interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc. c) Aparatos de ajuste o accionadores, como: bobinas de contactores, bobinas de electroválvulas, lámparas, etc..
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Composición del mando programable - Autómatas
FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATA PROGRAMABLE SISTEMA BINARIO. ESTADO DE SEÑAL Anteriormente se ha descrito cómo la unidad de control del aparato de automatización consultaba en las entradas los dos estados tensión existe y tensión no existe, y cómo conectaba o desconectaba los aparatos de ajuste en dependencia del estado de tensión de las salidas.
En ambos casos se trata de una clara y diferenciable situación de estados que en la técnica de los mandos electrónicos se conoce bajo los conceptos de: estado de Señal "0" -- no existe, desconexión estado de Señal "1" -- existe, conexionado. Estos dos estados de Señal son los dos valores diferentes que puede tomar unas Señal binaria ( Señal de valor doble). El concepto de Señal binaria no se utiliza solamente para la descripción de los estados en las entradas y salidas sino también para la descripción de los estados de elementos que participan en la elaboración de la Señal en el interior del aparato de automatización.
Contactos de los emisores y su estado de acuerdo a su misión
El emisor es un
El emisor está
Tensión en la entrada
Interpretación técnica del programa. Estado de la Señal en la entrada
CONTACTO DE
Accionado
Existe
1
CIERRE
No accionado
no existe
0
CONTACTO DE
Accionado
no existe
0
APERTURA
no accionado
existe
1
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Composición del mando programable - Autómatas
En los párrafos anteriores se describía como el programa consultaba a la entrada el estado de la Señal "existe tensión" o "no existe tensión". Pero no se conoce si el emisor utilizado tiene un contacto de cierre o de apertura. Sin embargo, posteriormente para la elaboración del programa y realización de las tareas relativas a los datos tecnológicos debe de conocerse la función técnica del emisor. Si en una entrada hay conectado un emisor con un contacto de cierre, se aplicará el estado de Señal "1" en la entrada cuando se accione el emisor. Por el contrario si el emisor tiene un contacto de apertura se aplicará el estado de Señal "0" en la entrada cuando se accione el emisor. El autómata programable no tiene la posibilidad de determinar si en una entrada hay conectado un emisor con un contacto de cierre o de apertura. Solo puede consultar o reconocer los estados de Señal "1" ó "0". Si consultamos a una entrada el estado de Señal "1", nos es indiferente, si este estado se ha alcanzado a través de un contacto de cierre no accionado o de una de apertura accionado. Si consultamos a una entrada el estado de Señal "0" también es secundario el hecho de que este estado se haya alcanzado a través de un contacto de cierre no accionado o de uno de apertura accionado. Adquiere una gran importancia la pregunta sobre la elección del contacto de cierre o de apertura, sobre todo cuando está basada en las conveniencias técnicas de seguridad de nuestra instalación. (Rotura de cableado, derivación a tierra, etc.)
PROGRAMA DE MANDO. INSTRUCCION DE MANDO.
Un Programa de Mando está compuesto por una cadena ordenada de instrucciones de mando. Una instrucción de mando es la parte más pequeña del programa de mando. Ella representa una prescripción de trabajo para la unidad de control.
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Composición del mando programable - Autómatas
Una instrucción de mando se escribe en una celda de memoria. Las instrucciones son elaboradas por la unidad de control del aparato de automatización, independientemente y una detrás de otra. Después de la elaboración de la última instrucción existente en la memoria, la unidad de control empieza nuevamente con la primera instrucción existente en la misma. Puesto que la elaboración de las instrucciones se repite continuamente, se habla de elaboración cíclica. El tiempo de una elaboración de todas las instrucciones de un programa se llama tiempo de ciclo. La duración del tiempo de ciclo es vigilada por la unidad de control. Si un ciclo de elaboración no termina en el transcurso de un tiempo determinado (en las CPU 300 suele estar alrededor de 150 ms), la causa puede ser una avería en el aparato o un error en el programa. En este caso se pone en Stop la elaboración del programa siendo desconectadas todas las salidas. Una instrucción de mando constituye una orden de trabajo para el procesador, y está compuesta por:
INSTRUCCION PARTE OPERACIONAL (operación)
OPERANDO IDENTIFICACION
PARAMETRO
Parte operacional (operción): Describe la función por realizar, lo que ha de hacer el procesador. Operando: Tiene los datos e información necesarias para ejecutar la operación con que ha de trabajar el procesador. El lenguaje que se utilizará en estos apuntes es el STEP 7 y dispone de las siguientes clases de operandos: E - entradas A - salidas M - marcas L - marca local D - datos T - tiempos Z - contadores P - periferia OB, FC, FB, DB -
( para almacenar resultados binarios intermedios. Consulta global ) (como las anteriores pero solo se puede consultar en el módulo concreto) ( " " " digitales " ) ( " realizar funciones de tiempo ) ( para realizar funciones cómputo ) ( para acceder directamente a la periferia del proceso E/S ) módulos para estructuras de programas.
U E 10. 3 Parte operacional
Dirección bit Parámetro Dirección byte Identificación
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ELABORACION DE LA INFORMACION. BIT, BYTE En los mandos de programa en memoria se utiliza con frecuencia conceptos como BIT, BYTE, PALABRA y DOBLE PALABRA, para elaborar la información. Un BIT es la unidad para un puesto o símbolo binario. Solamente puede tomar los valores "0" y "1" ( DIN 44300 ). Para reunir diversos símbolos binarios en unidades mayores se efectúa por medio de un Byte o una palabra. Se creó el concepto BYTE ( pronunciado bait ) para designar a una unidad con 8 símbolos binarios e interpretados como puestos binarios. También se suele decir que un byte tiene una longitud de 8 Bit.
En un autómata programable se reúnen los estados de Señal de 8 entradas o de 8 salidas en un byte de entrada o en un byte de salida y frecuentemente elaborados conjuntamente. Cada puesto binario individual de un byte puede tomar los valores "0" ó "1". A cada byte se le adjunta, para cada bit individual, la dirección del bit. El bit derecho hacia afuera tiene la dirección de bit 0 y el de la izquierda la dirección 7. En nuestros aparatos de automatización, las instrucciones básicas ocupan una PALABRA de 16 bit, es decir, 2 bytes.
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Los autómatas actuales permiten trabajar con DOBLE PALABRA de 32 bit, es decir, dos palabras. También es este caso coincide su dirección con la correspondiente dirección más baja de la palabra o byte de la izquierda.
Ejemplo: MD10
MW10
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MW11
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DIRECCIONAMIENTO DE ENTRADAS / SALIDAS En un aparato de autómata programable de configuración modular, cada puesto en el bastidor (spot), tiene una dirección fija que permite comunicarse con el módulo enchufado. Se empieza a contar desde "0" para los módulos de entradas / salidas digitales, y del “256” para módulos analógicos u otras funciones especiales. Esta dirección última no se corresponde en todos los autómatas, lo que exige analizar las características de cada CPU. Un módulo de 16 E / 16 A se direccionaría: EB 28,29 AB 28,29
1 FA
2 CPU
3 IM
3 IM
3 IM
3 IM
4
5
6
7
8
9
10 11
0 256
4 272
8 288
12 304
16 320
20 336
24 352
4
5
6
7
8
9
10 11
32 384
4
DIGITALES ANALÓGICAS
60 446
5
6
7
8
9
64 512
4
28 368
10 11 92 624
5
6
7
8
9
96 640
10 11 124 752
En los IFM no se puede utilizar por estar integradas
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Los módulos periféricos pueden colocarse indistintamente, sean de entradas o de salidas, en cualquier puesto de enchufe del autómata. En cada módulo de enchufe se pueden colocar módulos de diferente capacidad (ejemplo: 8 bit, 16 bit, 32 bit), lo que supone que su direccionamiento
Ejemplo:
E 8.1
E CPU
0 1 2 3 4 5 6 7
A 0 1 2 3 4 5 6 7
E 0.4
0 1 2 3 4 5 6 7
E 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
E
A
A
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
0
A 4.7
1 2 3
A 16.5
A 20.2
En el caso de autómatas con periferia integrada, el direccionamiento viene determinado para cada aparato (en el S7-313C, S7-314C,…, las entradas se direccionan como E 124.0 a E 125.7 y las salidas como A124.0 a A 125.7).
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MEMORIA DEL PROGRAMA Una memoria es un dispositivo destinado a mantener y guardar información. Un autómata programable dispone de un conjunto de memorias perfectamente organizadas en áreas de trabajo específicas: TIPO DE MEMORIA
MEMORIA
AREA DE TRABAJO
ROM (Read Only Memory)
EJECUTIVA
MEMORIA DEL SISTEMA
RAM (Randon Acces Memory)
SCRATCH-PAD
RAM
TABLA DE E/S
AREA DE LA
RELES INTERNOS
TABLA DE DATOS
REGISTROS DE DATOS RAM EPROM EEPROM MICRO MEMORY CARD (MMC)
INSTRUCCIONES DEL PROGRAMA DE CONTROL
AREA DEL PROGRAMA DE USUARIO
Memoria del Sistema: No accesible por el usuario y es donde se almacenan los programas ejecutivos (firmware) y otros almacenes intermedios (scratch-pad). Suelen ser memorias tipo ROM (memoria de solo lectura) en el primer caso y de tipo RAM (memoria de acceso aleatorio) en el segundo. Memoria de Tabla de Datos: Se almacena la información de E/S, variables internas y datos o números (variables numéricas). Suelen ser de tipo RAM. Memoria de Usuario: Donde residen las instrucciones de un programa de mando. Dicho programa se elabora sobre una memoria tipo RAM, y se almacena y guarda a través de una RAM con batería tampón o bien por medio de EPROM, EEPROM ( Electrically Erasable Read Only Memory - memoria solo de lectura programable y borrado eléctricamente ), o Memory Card (actualmente más utilizada es la Micro Memory Card – MMC) Cuadro de tipos de memoria: TIPO DE MEMORIA
RAM de acceso aleatorio
METODO DE PROGRAMACION
METODO DE BORRADO
FALTA TENSION
Int. Proce sador
eléctrico en procesador
externo a procesador
volátil
ext.proce sador
fábrica
Permanent
*
---
---
*
---
*
---
ROM
---
---
*
imposible
imposible
---
*
PROM
---
*
---
imposible
imposible
---
*
REPROM
---
*
---
---
*
---
*
EPROM
*
---
---
*
---
---
*
EEPROM
*
---
---
*
---
---
*
MEMORY CARD
*
---
---
*
---
---
*
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La MEMORIA DEL PROGRAMA trabaja Así:
La memoria del programa se compone de 512, 1024, 2048,... celdas de memoria. En cada celda de memoria puede escribirse una instrucción de mando. Actualmente es frecuente el indicar la capacidad de una memoria en Kbyte(s). En la elaboración del programa por la unidad de control son seleccionadas por medio del contador de direcciones, una detrás de otra, cada una de las direcciones de las diferentes celdas de memoria. La instrucción que se encuentra en la celda seleccionada por el contador de direcciones aparece inmediatamente en la salida de la memoria, siendo trasladada desde allí a una memoria intermedia llamada registro de instrucciones. La instrucción existente en el registro de instrucciones se elabora en la unidad de control. Seguidamente selecciona el contador de direcciones la inmediatamente siguiente dirección de memoria.
ELABORACION DE LA SEÑAL EN EL AUTOMATA En el aparato de automatización se realiza el intercambio de Señal entre el módulo central y los módulos de entrada y salida existentes en el aparato por medio de los conductores de Señal conjunta, conductores de bus ( bus = ingles = línea conjunta en la que están conectadas varias unidades ). Por medio de los conductores que pertenecen al bus de direcciones, es conocida por el registro de instrucciones la dirección del operando (parámetro), por ejemplo, E 1.0, pudiendo conectarse los módulos de entrada y salida. Sin embargo, solo uno de los módulos contiene la entrada E 1.0, siendo este el liberado con la dirección. Todos los demás permanecen bloqueados. En la elaboración de una instrucción de mando sólo es activo un módulo de entrada o salida. Por medio de los conductores que pertenecen al bus de datos, en la consulta de las entradas se le comunica a la unida de control, después de la indicación de la dirección, el estado de la Señal "0" ó "1" de la correspondiente entrada. Con esta información. La unidad de control forma el resultado de la concatenación.
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Por medio de los conductores que pertenecen al bus de datos, en la elaboración de las salidas la unidad de control da una Señal para la conexión o desconexión de las correspondientes salidas, en dependencia del resultado de la concatenación y por medio del bus de direcciones.
IMAGEN DEL PROCESO DE ENTRADAS Y DE LAS SALIDAS PAE, PAA Tarjetas de entradas
Si se presenta un cambio de Señal durante un ciclo de programa sin consecuencias perturbadoras, las señales de entrada se almacenan en una imagen de proceso (PAE). Antes del comienzo de la elaboración de un ciclo y después del arranque de la vigilancia del tiempo de ciclo se carga la imagen de proceso de la entrada. Durante la elaboración del programa se leen las consultas de las entradas en la imagen del proceso PAE, se almacenan los resultados para las salidas en la imagen del proceso de las salidas (PAA) y transmitidas a las tarjetas de salida después de la elaboración de la última instrucción (BE). A continuación comienza un nuevo ciclo.
Imagen del proceso PAE
1ª Instrucción U E32.1 2ª Instrucción U E32.4 3ª Instrucción U E 3.1
Ultima Instrucción (BE)
A través de órdenes de carga y transferencia (véase el capítulo 6) se puede evitar el almacenamiento en el PAE o PAA y activar directamente los periféricos.
Imagen del proceso PAA
Tarjetas de salidas
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Composición del mando programable - Autómatas
En el caso de existir una transferencia de datos entre la imagen de proceso y las tarjetas de los periféricos, solamente se activan las tarjetas ya registradas. La verificación de las tarjetas conectadas la realiza el aparato por su propia cuenta en cada arranque inicial. Con ello se posibilita un tiempo óptimo para la transferencia de datos, Así como, el reconocimiento de averías en las tarjetas de los periféricos que originan un retraso en el acuse de recibo. El tiempo de ciclo se controla a través de un "vigilador de ciclo". Si el tiempo de ciclo ajustado es sobrepasado el autómata programable se pone en stop. En gran parte de los autómatas programables se puede modificar el tiempo de ciclo (operación muy poco frecuente).
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MODULO BASICO, RESULTADO DE LA CONCATENACION
El programa se compone de una serie de módulos básicos que están dispuestos uno detrás de otro en la memoria del programa. Un módulo básico contiene todas las instrucciones precisas para la elaboración de una función básica. Funciones básicas son, por ejemplo, la función Y (módulo básico 1) y la función O (módulo básico 2).
Ejemplo 1 STA RLO
Ejemplo 2 STA RLO
Ejemplo 3 STA RLO
Ejemplo 4 STA RLO
RLO = Resultado lógico binario STA = Estado de la señal
Además, un módulo básico se compone siempre de una o varias instrucciones para la consulta de estados de Señal de entradas, salidas, tiempos, etc., y por lo menos de una instrucción (operación de servicio) para la activación de salidas, tiempos, etc.. El paso de una operación de servicio a una operación de consulta es la frontera entre dos módulos básicos. El que en la elaboración del programa al final de un módulo básico está conectada una salida, por ejemplo, dependerá del resultado de la concatenación – resultado lógico binario RLO con que se realice la correspondiente operación de servicio ( por ejemplo, = A 2.1 ). El resultado lógico se forma en la unidad de control con la elaboración de cada operación de consulta. Por tanto, es dependiente de los estados de Señal STA de las entradas consultadas y de la clase de concatenación a realizar (función Y, función O). En la elaboración de una función Y deben de tener todas las entradas consultadas el estado de Señal "1". En la elaboración de la función O es suficiente si sólo una de las entradas tiene el estado de Señal "1". Cuando el resultado de la concatenación es RLO =1, en una operación de servicio, ésta se ejecuta. Por el contrario si la concatenación es RLO =0 la operación no se ejecuta.
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CONFIGURACION MODULAR 1. -Fuente de alimentación: Para operar con la red. Se necesita cuando no se dispone de 24 V DC para alimentar la CPU. 6
2
3
8
1
13
2. - Unidad Central ( CPU ): La CPU se compone de un procesador que ejecuta, a través de la unidad de control, las órdenes contenidas en el sistema operativo, ocupándose a su vez de la vigilancia. Para ello elabora los tiempos y contadores (integrados), vigila la duración del programa (tiempo de ciclo), y contiene un canal para la conexión con el aparato de programación PG. La CPU contiene una memoria interna RAM que puede utilizarse para el almacenamiento de un programa de usuario. Muchas CPU dispone, también, de una Memory Card donde guardar el programa de usuario. 3. - Módulos periféricos: Permiten el intercambio de información entre la CPU y la periferia del proceso ( emisores, actuadores, etc..). Hay dos fundamentales: •
Módulos de entrada digital: En dichos módulos se hace la conexión de los emisores de Señal (pulsadores, finales de carrera, interruptores, etc..).
•
Módulos de salida digital: En dichos módulos se conectan los elementos de accionamiento (lámparas, contactores, bobinas de electroválvulas, etc.).
Existen otros módulos periféricos opcionales, que responden a necesidades específicas de la automatización:
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•
Módulos de entradas y/o salidas analógicas.
•
Módulos con Funciones especiales y con su propio procesador (control de servomotores, contaje rápido, posiconamiento, regulación,..).
•
Módulos de Comunicación, ( para la interconexión de la CPU en red).
4
4. - Elemento de Bus: Une la CPU con los módulos periféricos, para la transmisión de información. Se realiza por medio de unos acoplamientos en la parte trasera. 5. - Carril normalizado. 6. - Módulo de memoria. 5
7. - Batería tampón ( en algunos modelos). En los más modernos se ha sustituido por una memoria ROM ). 8. - Conector para el aparato de programación PG. 9. - Interfaces: Permite configurar el autómata en varias filas. El numero de módulos y filas está limitado para cada tipo de autómata modular. Algunos modelos de autómatas (CPU compactas) disponen integradas en la CPU de: 10.- Conector de entradas /salidas integradas. 11.- Conector para entradas /salidas analógicas integradas. 12.-. Conector de posicionamientto,..)
entradas
configurables
(para
contaje
rápido,
Otros modelos tienen interface para su conexión a redes de comunicación 13.- Conector para el enlace de la CPU en redes de comunicación.
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CONEXIONADO DEL AUTOMATA Para el conexionado eléctrico del autómata debe acudirse siempre a la información técnica que facilita el fabricante para cada autómata específico. A modo de orientación un autómata requiere tres tipos de conexionado eléctrico: 1. Circuito de alimentación de tensión para la CPU y módulos de entradas y salidas. 2. Circuito de alimentación y conexionado de la periferia interna. 3. Circuito de conexionado en los módulos periféricos de los emisores de señal y actuadores. En el circuito de alimentación la práctica totalidad de los autómatas requieren 24 V cc. para la CPU, siendo también muy numerosos los módulos de E/S que requieren tensión de alimentación de 24 V cc.
Conexionado de la Fuente de alimentación y CPU En la figura se indica la configuración eléctrica con puesta a tierra de un autómata CPU S7-300 y su fuente de alimentación (PS) de 24 V DC, que también alimenta el circuito de carga para los módulos de 24 V DC.
1= 2= 3=
Interruptor principal Protección contra sobretensiones y contra corto circuitos. Alimentación de carga (aislamiento galvánico)
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4= 5=
Conexión de puesta a tierra (automática en las CPU 300 compactas, mientras que el resto dispone de una unión desmontable con el conductor de protección para localizar la conexión a tierra. Pasador de puesta a tierra desconectable.
En el gráfico se aprecia el Potencial de Referencia de la CPU cuando se desconecta
El conexionado de la periferia interna depende del modelo de autómata. En unos casos sólo se requiere conexionar los elementos emisores y los actuadores, mientras en otros, lo más frecuente, es necesario alimentar también el propio bloque de entradas/salidas integradas.
Conexionado de la Periferia El circuito de conexionado de los emisores de Señal y actuadores viene dado por el tipo de tarjeta (módulo) que se emplee. El conexionado presenta particularidades diferentes si se emplean módulos sin o con separación galvánica. Estos últimos son algo más caros, pero supone una mejor protección. Módulos sin separación galvánica: •
Deben de estar unidos galvánicamente los potenciales de referencia del circuito de control (Mintern) y los circuitos de carga (Mextern).
•
La caída de tensión en la línea (1) debe valer como máximo 1 voltio. De lo contrario se desplazan los potenciales de referencia, lo que puede ocasionar funcionamiento erróneo de los módulos.
•
Con módulo de salidas digitales con DC 24 V. y protección electrónica de cortocircuitos, el potenciañ de referencia de la alimentación de la corriente de carga debe unirse imprescindiblemente con el borne L- del módulo. La falta de esta conexión puede suponer la no desexcitación de contactores o relés excitados , o que se activen cargas de alta impedancia (relés miniatura).
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Representación simplificada de la configuración con módulo sin separación galvánica
Los módulos con separación galvánica están aislados galvánicamente los circuitos de control y los de carga. Es necesario utilizarlos: • Siempre con circuitos de carga de corriente alterna. • En caso de incompatibilidad de cargas de corriente continua (Diferentes potenciales de referencia en los sensores, en la puesta a tierra del polo positivo de una bateria,..)
Representación simplificada de la configuración con módulo con separación galvánica
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Protección de los módulos digitales contra sobretensiones inductivas •
Sobretensiones inductivas Las sobretensiones se generan al desconectar inductancias. Las bobinas de relé y los contactores constituyen ejemplos a este respecto.
•
Protección contra sobretensiones integrada Los módulos de salidas digitales suelen tener integrado un dispositivo de protección contra sobretensiones.
•
Protección contra sobretensiones adicional Las inductancias se deben conectar a dispositivos adicionales de protección contra sobretensiones sólo en los casos siguientes: ● Si los circuitos de salida de los módulos se van a desconectar mediante contactos (p.ej. contactos de relé) instalados adicionalmente. ● Si las inductancias no se controlan por módulos de salida. Consultar con el proveedor de las inductancias cómo se deben dimensionar los correspondientes dispositivos de protección contra sobretensiones.
En la figura se tiene un contacto de relé de parada de emergencia en el circuito de salida. La inductancia exige un circuito supresor
Proteger bobinas alimentadas por corriente continua Como muestra la figura siguiente, las bobinas alimentadas por corriente continua se protegen mediante diodos (1) o diodos Tener(2).
Protección de bobinas de corriente continua
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La protección mediante diodos o diodos Zener tiene las propiedades siguientes: ● Las sobretensiones de corte se pueden evitar por completo. El diodo Zener tiene una tensión de corte mayor. ● Mayor tiempo de corte (6 a 9 veces superior que en el montaje sin protección). El diodo Zener desconecta con mayor rapidez que la protección por diodos.
Proteger bobinas alimentadas por corriente alterna Como muestra la figura siguiente, las bobinas alimentadas por corriente alterna se protegen mediante varistores (1) o elementos RC (2).
Protección de bobinas de corriente alterna
La protección mediante un varistor tiene las características siguientes: ● La amplitud de la sobretensión de corte se limita pero no se amortigua. ● La inclinación de la sobretensión se mantiene igual. ● El tiempo de corte es reducido. La protección mediante elementos RC tiene las propiedades siguientes: ● Se reducen la amplitud y la inclinación de la sobretensión de corte. ● El tiempo de corte es reducido.
Ejemplos de conexionado de módulos de entradas – salidas A continuación se presentan algunas forma de conexionado de las tarjetas – módulos de entradas y salidas. Hay numerosas tarjetas, lo que obliga a mirar las características de cada una (catálogo), para saber cómo conexionar. En los gráficos posteriores se indican: 1 - Número de canal 2 - Indicación del estado – verde 3 - Interfaz al bus posterior
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Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 321; DI 16 x DC 24 V
Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322; DO 16 x DC 24 V/0,5 A
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Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322 DO 16 x AC120/230 V/1 A
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•
Mercado del autómata en S7
3
VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA S7
Visión general del Sistema S7 - Autómatas
3.
VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA S7
MERCADO DEL AUTÓMATA EN S7 Software STEP-7 • Micro • Básico • Profesional
Para STEP-200 Programación completa (on–line y of-line) para 300 y 400 Además del Básico tiene varios lenguajes integrados (Graph, SCL similar al pascal, Plcsim)
Hardware • • • • •
S7-200 S7-300 S7-400 C7 M7-300 y 400
•
WIN-AC
•
PC
Gama baja y diferente programación. Sustituyen a los 100/95/115 Sustituyen a los 115/135/155 Equipo compuesto de autómata 300 más OP 7-17. Requiere los dos soft. Son ordenadores para procesos que requieran más visualización o cálculos. Se programan en C ó C+ Una tarjeta para PC para conversión en autómata 400. Programación STEP-7. La versión WIN-LC es un software que permite que el ordenador se convierta en autómata. PANEL: con poco fondo. PC BOX: La caja en el armario y la pantalla en la puerta.
Familia S7 - 300 • •
No necesitan RAC para ampliar Disponen de dos memorias (una de CARGA y otra de TRABAJO). La memoria de carga es ampliable a través de una FLASH EEPROM (excepto la 312 IFM y la 314 IFM que no tiene alojamiento pero si una opción para pasar de la RAM a la ROM).
Programa en PC
Bloques programa:
OB FC DB
OB FC DB
de
Memoria integrada. Pasan solo instrucciones. OB FC .. no pasan los DBs
Documentación, títulos, comentario Para SIMATIC S7-300 se dispone de diferentes CPU con capacidades funcionales escalonadas. Además de las CPUs estándar también se pueden utilizar CPUs compactas. Otras gamas de CPUs son las de funciones tecnológicas y las de seguridad positiva.
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Visión general del Sistema S7 - Autómatas
CPUs estándar : •
CPU 312 para instalaciones pequeñas
•
CPU 314, para instalaciones con requisitos adicionales de volumen de programa y la velocidad de ejecución
•
CPU 315-2 DP para instalaciones con requisitos medios/altos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP.
•
CPU 317-2 DP para instalaciones con altos requisitos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP
•
CPU 317-2 PN/DP para instalaciones con altos requisitos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP; utilizable para inteligencia distribuida en automatización basada en componentes (CBA) con comunicación por PROFInet
•
CPU 319-3 PN/DP para instalaciones con requisitos muy elevados en cuanto al volumen de programas, interconexión y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP y PROFINET IO; se puede utilizar como inteligencia distribuida en automatización basada en componentes (CBA) sobre PROFINET
CPUs compactas: •
CPU 312C, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y función de contador integradas
•
CPU 313C, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas
•
CPU 313C-2 PtP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales integradas, segundo puerto serie y función de contador también integrada
•
CPU 313C-2 DP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales integradas, puerto PROFIBUSDP y función de contador también integrada
•
CPU 314C-2 PtP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas, segundo puerto serie y funciones de contador y posicionamiento también integradas
•
CPU 314C-2 DP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas, puerto PROFIBUS-DP y funciones de contador y posicionamiento también integradas
CPUs para funciones tecnológicas: •
CPU 315T-2 DP para instalaciones con requisitos medios/elevados en cuanto al volumen de programas y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP, en las que también se requiere además control de movimiento en lazo cerrado de hasta 8 ejes
•
CPU 317T-2 DP, para instalaciones con altos requisitos de volumen del programa y de configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP, y en las que deben resolverse simultáneamente tareas de control de movimientos
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Visión general del Sistema S7 - Autómatas
CPUs de seguridad positiva: •
CPU 315F-2 DP para instalaciones seguras con requisitos medios/elevados en cuanto al volumen de programas y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP
•
CPU 315F-2 PN/DP para instalaciones seguras con requisitos medios/elevados en cuanto al volumen de programas y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP y PROFINET IO; se puede utilizar como inteligencia distribuida en automatización basada en componentes (CBA) sobre PROFINET
•
CPU 317F-2 DP para instalaciones seguras con requisitos elevados en cuanto al volumen de programas y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP
•
CPU 317F-2 PN/DP para instalaciones seguras con requisitos elevados en cuanto al volumen de programas y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP y PROFINET IO; se puede utilizar como inteligencia distribuida en automatización basada en componentes (CBA) sobre PROFINET
•
CPU 319F-3 PN/DP (Igual que la anterior pero para instalaciones de seguridad con requisitos muy elevados ).
Nota: La actualización de este catálogo de siemens se puede ver entrando en el apartado de productos de la página Web de siemens: https://mall.automation.siemens.com/ES
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Visión general del Sistema S7 - Autómatas
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•
Composición del autómata
•
Configuración de un equipo
•
Información del sistema
4
CONFIGURACION DE UN EQUIPO S7
Configuración de un equipo S7 - Autómatas
4.
CONFIGURACION DE UN EQUIPO S7
COMPOSICIÓN DEL AUTÓMATA CPU: •
Diodos: • SF • BAT F • DC5V • FRCE • RUN • STOP • •
•
SFDP BUSP
Selector: • RUN-P • RUN • STOP • MRES
Fallo agrupado. Error general. Fallo de batería (Pila). Tensión correcta de trabajo a 5 V. Forzado de algún operando permanentemente. Selector en RUN ( color verde). Selector en stop o mandado a stop. (amarillo) Fallo en DP. Fallo en BUS
Ejecución, programación y modificación. No permite sacar la llave. Ejecución cíclica pero no permite modificaciones. Paro programado. Permite modificaciones. Borrado Hardware.
Vista frontal CPU 314 IFM
• • •
Pila. La mayoría de las CPUs actuales la sustituyen por una memoria ROM interna. Conector MPI (multipunto). Para conectarse al PC, OP, otros AG Conector DP (para Profibus).
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Configuración de un equipo S7 - Autómatas
•
En las IFM: • 16 entradas / 16 salidas integradas. Bytes 124 - 125 • 4 entradas que se pueden configurar como alarmas o contadores rápidos. (126.0 a 126.3). También se pueden utilizar como entradas digitales. • 4 entradas y una salida analógicas en tensión o corriente (bytes 128 – 134)
Ampliaciones de periferia: • • • •
No hay elemento bus. Se emplea un adaptador. La estructura máxima es de 4 filas de 8 módulos cada una. El S7 -312 IFM sólo puede manejar un bastidor. Elementos periféricos: •
IM
• •
PS SM
•
FM
•
CP
Módulos interface para conectar entre bastidores. Hay un tipo barato que solo permite una ampliación de bastidor. Otro, más caro, admite 4 filas y es distinto para el bastidor 0 y el resto Fila 0 = bastidor central Fila 1 = bastidor 1 Las posiciones obligatorias en el bastidor central son. • 1 = Fuente alimentación. • 2 = CPU. • 3 = IM. Si no se piensa utilizar no es necesario adquirirla. Fuentes de alimentación (2,5,10 A). Entradas/salidas digitales y analógicas. Existe un “módulo de soft vacío” llamado DUMMY empleado para dejar un hueco. Módulos con su propio procesador y liberan a la CPU de cálculos ( control de servomotores, contadores,..). Módulos de comunicación para profibus, Ethernet,..
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Configuración de un equipo S7 - Autómatas
Configuración máxima con cuatro bastidores:
Marca
Denominación
1.2 – 3- 4 5 6
Bastidor 0 = Aparato central. Bastidores de ampliación Cable de conexión Limitación para las CPUs 31xC. Para estas CPUs no se puede enchufar el módulo de señales 8 en el bastidor 4.
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Configuración de un equipo S7 - Autómatas
CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO
En S7 se puede realizar un PROYECTO: Engloba la configuración del hardware y el programa.
Configuración Hardware: • • •
Se indica el equipo o equipos en caso de tener varias CPUs. Hasta 32 participantes reduciéndose la velocidad de comunicación. Esto permite desde un punto (MPI) modificar y acceder a cualquier autómata, así como intercambio de marcas a través de una Comunicación Global.
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Configuración de un equipo S7 - Autómatas
Realización de un ejemplo práctico de configuración Se requiere configurar un equipo formado por los componentes que dispone el simulador, añadiéndole: • Dos módulos de 16 entradas digitales a 24V, en grupos de 16. • Un módulo de 16 salidas digitales a 24V/0.5A, en grupos de 8. • Un módulo de 4 entradas/ 2 salidas analógicas de 8 bits, sin separación galvánica.
Notas: • Precaución con las referencias y versiones de los elementos que se configuren, para que sean coincidentes con el material que se disponga. •
Cuando se instalan equipos que no son de Siemens hay que instalar el archivo GSD correspondiente para que aparezca en la librería (Hardware/herramientas/instalar). El fichero GDS se utilizan para identificar un esclavo en una red Profibus Dp. Al adquirir en el mercado un esclavo DP se debe adquirir también el fichero GDS correspondiente. (Drives en www.sitrain.com/es o www.pno.com – muy americano)
Parámetros CPU: (botón derecho del ratón sobre la CPU/propiedades del objeto)
•
General: Poner el nombre al equipo.
•
Arranque: No suele ser necesario tocar. ¡ojo!: • Caliente: Comprueba módulo y ejecuta OB100 • Frío: Dejar datos como están OB101 • Rearanque: Sólo para 400.
•
Marcas de ciclo: • Tiempo de vigilancia 150 ms. • Tiempo mínimo: si no llega se va a un OB • Marca de ciclo: 1 byte (cualquiera), Permite establecer diversas frecuencias (8 diferentes). Se puede emplear para intermitencias, sin tener que programarlas.
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Configuración de un equipo S7 - Autómatas
•
Remanencias: Fijamos los parámetros que se deseen mantener cuando se vaya la corriente (requiere pila).
•
Función integrada: Las CPU que son IFM disponen de 4. Se pueden modificar: contador, frecuencímetro, alarmas. Las alarmas se emplean cuando se desea que el programa reaccione cuando accionamos una entrada, en menos tiempo que el tiempo mínimo de ciclo.
•
Alarmas: Ver en capítulo 15º (OBs de organización).
•
Diagnóstico/Reloj: Que se registre la causa de que la CPU vaya a STOP. Sincronización de relojes.
•
Protección: • Proceso: Prioriza ejecución frente a status. Sólo 5 líneas de status. • Test
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Ajustar comunicación PC – Adapter MPI •
Menú herramientas – propiedades: ajustar el puerto y la velocidad. La velocidad se debe sincronizar con la existente en el interface (swith).
Programación estructurada. El número de bloques sólo está limitado por la memoria de la CPU (insertar/bloque S7) Tipos de bloques: • OB
Módulo de organización. Interface programador y equipo. Además del OB1, hay una gran variedad.
•
FC
Funciones. Sustituye a los PBs y FBs del S5: General 1ª parte: nombre simbólico 2ª parte: nombre para la impresión.
•
FB
Bloque de funciones. Permiten asociar un DB al mismo, y por ello se denominan Bloques Funcionales con memoria. Las variables parametrizables se pasan al DB de instancia (asociado), lo que evita tener que ponerlas en el DB normal como se tiene que hacer si se usa un FC y un DB cualquiera.
•
DB
Datos. Permiten el acceso a bits. Su longitud máxima depende de la memoria de la CPU y no como en S5 que eran 256. Existen tres tipos de DBs: • DB •
DB asociado a un FB. Crear primero el FB con sus variables y posteriormente el DB asociado que asumirá dichas variables.
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•
DB asociado a una UDT (plantilla). Si se necesita que más de un DB tenga una estructura determinada, se crea esta como un UDT, y asociar los DBs a esta estructura. No se pueden modificar, pues pertenecen a una plantilla. En la UDT no se almacenan datos, pues se hacen en los DBs asociados a ella.
•
DI
Datos de Instancia. A diferencia de los DBs, estos están asociados a un bloque, y no pueden ser llamados por otros.
•
SDB
DBs del sistema. No se puede acceder a ellos, pues guardan los bits y la parametrización del sistema (Redes, enlaces, comunicación datos globales, mensajes de símbolo).
•
SFC
Funciones del Sistema. Están en el autómata y en las librerías. Son programas estándar fabricados por Siemens.
•
SFB
Bloques de funciones del sistema.
Operandos del sistema: (Sistema destino/información del módulo/datos característicos) E–A–M L DB
DI PE
T Z
También pueden trabajar como Palabra Doble (ejemplo: ED12). Datos Locales. Son iguales que las marcas pero solo para utilización de un bloque. Permiten referirse a: • Nivel de bit. (DB30. DBX3.0) • Nivel de byte (DB30. DBB0) • Nivel de palabra (DB30. DBW0) • Nivel de Doble palabra (DB30. DBD0) Tratamiento como los DBs. Periferia de acceso. A partir de Byte: • PEB 124 / PEW124 / PED124 • PAB124 / PAW124 / PAD124 Temporizadores. Contadores. 16 bits y es posible de 32 bits.
Partes de un programa: •
Fuentes
No se utiliza. Se programa en un lenguaje diferente con editor AWL. Al terminar el programa se compila y ya no se puede volver a ver.
•
Bloques
Los programas residen en los bloques. Al iniciar una programación como mínimo se tiene “Datos del sistema SDBs” y el “OB1”. Se insertan los bloques necesarios.
•
Símbolos
La documentación
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Inserción de bloques:
Al insertar un bloque FC aparecen dos partes: •
Tabla de declaración de variables (se puede suprimir). Se emplea solo para parametrizar. Son variables del tipo: • IN Parámetro de entrada • OUT Parámetro de salida • IN-OUT Parámetro de entrada –salida • TEMP Variable temporal de tipo local (L) • STAT Variable estática (sólo en FB/SFB). A diferencia de los parámetros, estas variables no aparecen cuando es llamado el FB. Son almacenadas en el DB de instancia al igual que los parámetros.
• Espacio de programación. Se escribe el programa, así como los comentarios si se desean. Estos últimos se pueden quitar o poner. • La programación se puede realizar en los tres lenguajes, disponiendo de una librería completa con todas las instrucciones en KOP y FUP. • Se dispone de una ayuda para cada uno de las instrucciones (pulsar F1 después de tener marcada la instrucción que se requiere ayuda).
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INFORMACIÓN DEL SISTEMA:
Ventana desplegable Sistema Destino Ajuste hora: • Se puede online y Ofline. • Se ajusta con las del PC – PG. • También con la SFC0 (grabar la hora) Estado Operativo: • Para pasar de Stop a Run y viceversa.
Información del Módulo: Importante. No se actualiza sino se actúa sobre ello. • Bufer de diagnóstico. • Los 10 eventos últimos de la CPU. • Esta pantalla es muy importante y fundamental para ver los errores – averías.
•
Memoria: • Libre y ocupada • Memoria de carga – Todo lo que enviamos al AG • Memoria de trabajo – Solo lo que el AG necesita para trabajar. Es memoria RAM. • Se puede comprimir las memorias (borrar zonas de memoria que no valen para nada). Los S7-300 lo hacen automáticamente, mientras que los S7-400 hay que hacerlo en Stop.
•
Tiempo de ciclo:
•
De 0 – 150 ms. es el parámetro de la CPU.
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•
•
•
•
Sistema de reloj:
•
Sincronización. Para el caso en que tengamos varios AG y cada uno con su reloj, hay que sincronizarlos.
Datos característicos de cada CPU:
•
Ver los datos.
Comunicaciones:
•
Recursos de enlace. Puede ocuparse con la MPI por los elementos que indican.
Pila de Bloques:
•
BSTACK: • Nos dice en el bloque en que se ha quedado parado la ejecución de un programa.
•
USTACK: • Contenido de los registros de la CPU. • Registros R1 y R2 (Para hacer indexados). • Palabra de estado. • Bloque interrumpido.
•
LSTACK: • Pila de datos locales. Muy difícil de entender.
Ventana desplegable: Herramientas
Comparar bloques: • Ir a comparar bloques. • Se puede en Of / On line. Chequear un operando: • Con el botón derecho del ratón, sobre la instrucción, “ir a aplicación”.
Lista de referencias cruzadas: (herramientas - datos de referencia – mostrar) • Desde aquí se puede ver la estructura del programa, simbólicos que sobran, que faltan,... • El acceso puede ser: • Consulta =R • Activación = W
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•
Conceptos básicos sobre sistemas lógicos: •
•
Sistemas aritméticos.
Formatos de representación numérica. .
•
Funciones lógicas. •
•
Sistemas combinacionales y secuenciales.
Lenguajes de programación
5
GENERALIDADES SOBRE PROGRAMACIÓN
Generalidades sobre programación - Autómatas
5.
GENERALIDADES SOBRE PROGRAMACIÓN
CONCEPTOS BASICOS SOBRE SISTEMAS LOGICOS SISTEMAS ARITMETICOS
Sistemas numéricos Los sistemas digitales actúan bajo el control de variables discretas, entendiéndose por éstas, las variables que pueden tomar un número finito de valores. Por ser de fácil realización los componentes físicos con dos estados diferenciados, es éste el número de valores utilizado usualmente para dichas variables que, por lo tanto, son binarias. Tanto si se utilizan en proceso de datos como en control industrial, los sistemas digitales han de realizar operaciones con números discretos. Los números pueden representarse en diversos sistemas de numeración, que se diferencian por su base. La base de un sistema de numeración es el número de símbolos distintos utilizados para la representación de las cantidades en el mismo. El sistema de numeración utilizado en los cálculos habituales es el de base diez, en el cual existen diez símbolos distintos, del 0 al 9.
Sistema de numeración decimal Necesita para la representación de valores numéricos (números) 10 cifras, es decir, las cifras comprendidas entre 0 y 9. Con estas cifras se forman los números en el sistema de numeración decimal. Las cifras se encuentran en los números una tras otra, con la misma disposición que las letras en las palabras. Las cifras solas no son suficientes. En la disposición de las cifras, para formar los números, es importante la situación que cada una ocupa. Según la posición dentro del número, cada cifra tiene diferente valor, el llamado “valor de posición”. Estos valores de posición son potencias de 10 en el sistema decimal. Al 10 se le llama, por tanto, la “base” del sistema de numeración decimal. La posición de la cifra dentro del número nos indica el “valor de posición”. La suma de todos los productos de cifras y valores de posición nos da el valor numérico. Ejemplo: El valor de posición del número 3045 se determina de acuerdo a los siguientes sumandos:
3
0
4
5
3 x103 +
0 x 102 +
4 x 101 +
5 x 100
Este sistema para valorar los números se llama “sistema de valoración por posición”. Se pueden formar sistemas de numeración con cualquier base. Los sistemas de numeración más conocidos son: • • • •
sistema binario (base 2) sistema octal (base 8) sistema decimal (base 10) sistema hexadecimal (base 16).
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Sistema de numeración binario El sistema de numeración binario es especialmente apropiado para la representación de números con la ayuda de aparatos electrónicos (por ejemplo autómatas). La base de este sistema de numeración es 2. Tiene, por tanto, solamente dos cifras, 0 y 1. Estas cifras se pueden representar de forma simple, por medio de estados, por ejemplo “tensión disponible”. Si se tratan estos estados de forma individual y sin valoración de sus magnitudes, se hablará de “valores binarios”, por ejemplo estado de señal “0” y estado de señal “1”.
1
1
0
1
1 x 23 +
1 x 22 +
0 x 21 +
1 x 20
Se habla de “valores digitales” cuando hay que valorar las cifras 0 y 1. El sistema de numeración binario está constituido de forma semejante al sistema de numeración decimal. El “valor de posición” de las cifras está determinado por las potencias de la base del sistema de numeración, es decir, las potencias de 2. Las cifras indican si el “valor de posición” existe (cifra 1), o si no existe (cifra 0).
Sistema de numeración hexadecimal Cuando se trata de valores binarios grandes, con sólo las cifras 0 y 1, su escritura es muy engorrosa. Por ello, cuando se trata de valores binarios grandes, se emplean los signos del sistema de representación hexadecimal. El sistema de numeración hexadecimal es un sistema de numeración con base 16. En la figura se encuentra una tabla de correspondencias donde se encuentran las cifras que utiliza el sistema hexadecimal y los valores decimales y binarios correspondientes.
Conversión de un número binario a hexadecimal La base 16 del sistema de numeración hexadecimal es la cuarta potencia de la base 2 del sistema de numeración binario. Se puede comprobar en la tabla de correspondencias de la página anterior, y es que cada cuatro posiciones de un número binario (una tétrada), se puede representar por una cifra del sistema hexadecimal. Ejemplo: Representación del número binario 1001 0000 0110 00102 como número hexadecimal: 1001
0000
0110
0010
binario
9
0
6
2
hexadecimal
( 9062H )
El número 9062 es mucho más fácil de escribir y leer que el número binario de 16 posiciones. A fin de diferenciar un número hexadecimal de otro decimal, se escribe el número hexadecimal una “H”, es decir, 9062H. La “H” se emplea por ser la primera letra de la palabra “hexadecimal”. Los números hexadecimales se pueden, igualmente, convertir con relativa facilidad en números binarios.
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Ejemplo: Conversión del número hexadecimal 1FA3 en binario
1
F
A
3
hexadecimal
0001
1111
1010
0011
binario
Conversión de número en base diez a número en base dos Supongamos un número expresado en un sistema cuya base es b1 (por ejemplo b1 = 10) y queremos conocer su expresión en otro sistema cuya base sea b2 (por ejemplo b2=2). Se demuestra fácilmente que, si se divide un número entero expresado en un sistema de b1 (siendo b1 > b2) , por la base b2, y el cociente se vuelve a dividir por b2 y así sucesivamente, el último cociente y los restos obtenidos forman el número en el sistema de base b2. Ejemplo: Conversión del número 426 en base diez a base dos. Cociente
Resto
426 / 2
213
0
213 / 2
106
1
106 / 2
53
0
53 / 2
26
1
26 / 2
13
0
13 / 2
6
1
6/2
3
0
3/2
1
1
El número binario comienza con el último cociente y seguido de los restos
1 1010 1010
Código BCD. Conversión a decimal Los números hexadecimales son, sin embargo, sólo una ayuda para la representación de números binarios. Para extraer de una valor (decimal) el correspondiente número binario, hay que referirse, en particular para números grandes, a tablas de conversión. El camino contrario, la construcción de un número binario, de tal manera que se pueda leer en él directamente un valor decimal, es, sin embargo, más sencillo. Para ello se utiliza el llamado código BCD (binary coded decimal code = código binario para cifras decimales).
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En un número binario, codificado en BCD, se mantiene el valor de posición de los números decimales (potencias de base 10). Aunque, las cifras del número decimal se representan en binario. Ejemplo: Conversión del número decimal 2408 en BCD
2
4
0
8
decimal
0010
0100
0000
1000
BCD
Para los números codificados en BCD no se necesitan todas las posibilidades de la tétrada del número binario. Los valores (decimales) 10 a 15 (= cifras hexadecimales A a la F) no aparecen en esta representación. Por esto se llama a las tétradas que representan estos valores en código BCD “pseudotétradas”. Ejemplo: Conversión del número BCD 1001
0011
1001
0011
0010
0111
BCD
9
3
2
7
decimal
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0010
0111 en decimal
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FORMATOS DE REPRESENTACIÓN NUMÉRICA La información que contiene la memoria de la CPU se encuentra codificada en “ceros y unos”. El usuario, sin embargo, puede modificar esa información (en memoria RAM) o visualizaría con el formato de representación que le resulte más idóneo. Los distintos formatos de representación son formas diferentes de expresar un mismo contenido binario.
Tipos de datos •
S7 dispone de dos tipos de datos: simples y complejos.
•
Los operandos pueden trabajar con diversos datos, que en referencia a los datos simples pueden ser: Enteros Dobles enteros Reales
I D R
(16 bits) (32 bits) (con decimales. 32 bits)
Datos simples
Tamaño en bits
FORMATO
Byte
8
B#16#00 a B#16#FF
Word
16
binario
2#00001010....hasta 16
Hexadecimal
W#16#0000 a W#16#FFFF
Dword
32
Byte
B#(0,0) a b#(255,255)
binario
2#00001010....hasta 32
Hexadecimal
DW#16#0000 0000 a DW#16#FFFF FFFF
Byte
B#(0,0,0,0) a b#(255,255,255,255)
Entero (INT)
16
- 32768 a +32767
Doble entero (DINT)
32
L# -2147483648 a +2147483647
Real ( R )
32
± 3.402823 e+38 (superior) ± 1.175495 e –38 (inferior)
Char (caracteres)
8
´A ´ (comilla única)
S5TIME
16
S5T#1h5m20s300ms
TIME
32
T#2D_1H_3M_45S_200MS
DATE
16
D#2003-09-21
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A diferencia de S5, en S7 se dispone de datos complejos de utilización más reducida. En la tabla siguiente se indican los tipos y sus características:
Datos compuestos
Características y formato
DATE_AND_TIME
Define un área de 64 bits (8 bytes). Este tipo de datos memoriza en formato decimal codificado en binario el año-mes-día:hora:minuto:segundo Ejemplo: DT#2003-09-21:12.23.40
STRING
Define un grupo de un máximo de 254 caracteres (tipo de datos CHAR). El área estándar reservada para una cadena de caracteres consta de 256 bytes. Este es el espacio requerido para memorizar 254 caracteres y un encabezamiento de 2 bytes. La capacidad de memoria requerida para una cadena de caracteres se puede reducir definiendo también la cantidad de caracteres a memorizar en dicha cadena Ejemplo: string[9] 'Siemens'
ARRAY
Define un agrupamiento multidimensional, similar a una matriz, de un tipo de datos (simple o compuesto). Ejemplo: ”ARRAY [1..2,1..3] OF INT" define un campo en formato de 2 x 3 números enteros. A los datos memorizados en un campo se accede a través del índice (”[2,2]"). En un campo se pueden definir hasta un máximo de 6 dimensiones.
STRUCT
Define un agrupamiento de tipos de datos combinados discrecionalmente. Ejemplo: se puede definir un campo compuesto de estructuras o una estructura compuesta de estructuras y campos. STRUCT Figuras Circulo
INT
Cuadrado WORD END_STRUCT UDT
Permite estructurar grandes cantidades de datos, simplificando así la entrada de tipos de datos al crear bloques de datos o al declarar las variables en la declaración correspondiente. STEP 7 permite combinar tipos de datos compuestos y simples, creando así un tipo de datos propio "de usuario" (UDT). UDTs tienen un nombre propio y, por consiguiente, pueden utilizarse varias veces.
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FUNCIONES LOGICAS Una función de álgebra de boole o función lógica es una variable binaria cuyo valor depende de una expresión algebraica que relaciona entre sí variables binarias mediante los operadores lógicos. Los operadores lógicos fundamentales son (+) y (.) y la operación de inversión. También reciben nombre y se representan por símbolos tal y como se representa en la figura.
FUNCION Y
FUNCION O
+
Símbolos de Boole
COMPLEMENTO
X
Símbolos lógicos CEI Convención francesa
&
>1
Convención americana Normas NEMA
DIN 40713 - 16
Funciones lógicas
Neumónicos
f=A . B
f=A + B
f=A
AND
OR
NOT
En la actualidad el símbolo lógico más empleado es el de la convención francesa que ha sido adaptado en Europa.
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SISTEMAS COMBINACIONALES Y SECUENCIALES
Los circuitos de funcionamiento de las máquinas se pueden clasificar en dos sistemas: Sistema combinacional: Es aquel al que para cada estado de las variables de entrada (datos), se obtiene un sólo estado de las variables de salida (acciones).
Función lógica:
Esquema funciones: E 0.0
A 0.0 = E 0.0 . E 0.1
A 0.0
&
E 0.1
Esquema de contactos:
E 0.0
E 0.1
Tabla de la Verdad:
A 0.0
E0.0
E0.1
A0.0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Sistemas secuenciales: Los sistemas combinacionales no tienen en cuenta la variable tiempo ya que las salidas dependen solo de los estados de las entradas. Pero son muchos los mandos, cuyas variables de salida (acciones) dependen no solo de los valores de las variables de entrada (datos), sino también del orden (secuencia) en que estas se producen.
Función lógica:
Esquema de funciones: E 1.2
A 1.0 = E 1.1 ( E 1.2 + A 1.0 )
>1
E 1.0
&
E 1.1
Esquema de contactos: E 1.1
E 1.2
A 1.0
Tabla de la Verdad: A 1.0
A 1.0
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E1.1
E1.2
A1.0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
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Generalidades sobre programación - Autómatas
LENGUAJES DE PROGRAMACION Cada fabricante propone para sus líneas de autómatas un lenguaje de programación propio. En la actualidad los lenguajes existentes se pueden resumir en cuatro tipos: 1º. - Lenguaje Lista de Instrucciones: ( llamados booleanos ) Es el más utilizado (exclusivo en autómatas pequeños). Utiliza diversos símbolos - instrucciones según sea tecnología inglesa, alemana, etc.. En la tabla se recoge el conjunto de instrucciones de un típico lenguaje booleano, utilizado por autómatas Telemecanique, Morón, etc..
NEMONICO LD LD NOT AND AND NOT OR OR NOT AND LD OR LD OUT TIM CNT KEEP ADD SUB MUL DIV CMP MOV SFT BIN BCD JMP JME END
DESCRIPCION Primera variable de una función lógica Complemento de la anterior Función lógica Y Función lógica Y con la función inversa Función lógica O Función lógica O con la variable inversa Función lógica Y con la condición previa Función lógica O con la condición previa Variable de salida interna o externa Temporizador Contador Biestable Suma Resta Multiplicación División Comparación de variables numéricas Transferir datos entre registros Desplazar la información en un registro Convertir BCD a binario Convertir binario a BCD Salto condicional Fin de salto Fin de programa
Por nuestra parte y en el capítulo de programación de funciones y números, emplearemos el sistema alemán STEP 7 cuya lista de instrucciones viene determinada por unos símbolos de funciones concretos (AWL), y que se estudiará en capítulos posteriores.
2º. - Lenguaje de Contactos: Es un lenguaje gráfico mediante símbolos representando contactos, solenoides, etc. Es un lenguaje que gusta al personal técnico con formación eléctrica, pues presenta una forma gráfica similar a la tecnología cableada de relés.
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Generalidades sobre programación - Autómatas
3º. - Lenguaje Bloques Funcionales: Pretende agrupar en una sola instrucción varias operaciones funcionales, lo que permite instrucciones más potentes. En la mayoría de los casos el lenguaje de contactos recurre a este lenguaje para representar funciones complejas ( temporizadores, contadores, etc..) Por otro lado existe formas de programación sólo con el lenguaje de bloques funcionales y símbolos lógicos.
4º. - Lenguaje de Fases o GRAFCET: Es el menos utilizado y conocido, y el más complejo de elaborar. Sólo se puede realizar por medio de programadores y autómatas potentes. Responde bien a circuitos secuenciales complejos.
Lista de instrucciones
LD AND NOT OR OUT
X1 Y2 X2 Y1
Lenguaje contactos
U UN O U =
X1 Y2
X1
X2 Y1
X2
Lenguaje Bloques
Y1
Lenguaje GRAFCET
X1 Y2
Y2
0 & >1
Y1
1
X2
2 3
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•
Introducción
•
Funciones de concatenaciones básicas y combinadas. Ejercicios
•
Marcas. Ejercicios.
•
Funciones de memoria.
•
Conceptos básicos de carga y transferencia.
•
Acumulador.
•
Módulo de datos ( DB ).
•
Funciones de tiempo ( temporizadores ). Ejercicios.
•
Generadores de impulsos. Ejercicios combinados.
•
Funciones de cómputo ( contadores ).
•
Funciones de comparación.
•
Ejercicios de cómputo y comparación.
•
Evaluaciones de Flanco
•
Palabra de estado
6
PROGRAMACIÓN DE FUNCIONES BÁSICAS
Programación de funciones básicas - Autómatas
6.
PROGRAMACIÓN DE FUNCIONES BÁSICAS
Los autómatas programables suelen ofrecen similares prestaciones a la hora de realizar la programación de funciones básicas de un mando de memoria. Los ejercicios que ha continuación se realizarán están planteados con el lenguaje de programación STEP 7 de los autómatas SIEMENS en lista de instrucciones. Dichos autómatas disponen de una estructura interna a cuyas diferentes secciones del programa se les denominan módulos, existiendo diversas clases de ellos de acuerdo con sus aplicaciones. El Módulo de Programa FC 1 se empleará para la introducción de los programas que se elaboren a lo largo de este capítulo.
FUNCIONES BASICAS DE CONCATENACION Concatenación "Y" E 124.1
E 124.2
A125.1
E 124.1 E 124.2
U E 124.1 U E 124.2 = A 125.1 BE
A 1253.1
&
Concatenación "O" E124.1
E 32.2 E124.1
O E 124.1 O E 124.2 O E 124.3 = A 125.0 BE
A125.0
E124.2
E124.2
A125.0
>1
E124.3
E124.3
Concatenación "OR" exclusiva E 124.0 X E 124.0 X E 124.1 = A 124.7
XOR
No se puede aplicar el lenguaje de contactos
Concatenación "Y" delante de "O"
E 124.1
E124.0
E124.1 E125.4
A 124.7
&
E124.2 E125.6
E125.6
E125.7
A125.1 E125.7
E124.0
X E 124.0 X E 124.1 = A 124.7 BE
&
E124.1 E125.4
>1
A125.1
U E 125.4 U E 124.2 O U E 125.6 U E 125.7 O U E 124.0 U E 124.1 = A 125.1 BE
& E124.2
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Programación de funciones básicas - Autómatas
Nota: Los contactos cerrados con indicación de accionamiento manual representan a “contactos físicos cerrados” (NC), simulando los contactos de un Paro emergencia, contacto térmica,..
Concatenación "O" delante de "Y"
E124.4 E124.7
E124.4 A124.3
E124.5
E124.7
>1 E124.3
E124.3 E124.5
&
A125.3
U( O E 124.4 O E 124.7 O E 124.3 ) U E 124.5 = A 125.3 BE
FUNCIONES DE CONCATENACION COMBINADAS E125.1
E125.0
U( O E 124.1 O E 124.0 ) U E 124.2 = A 125.6
A125.5
E125.7
E125.4
E124.5
E125.2
E124.6
E124.3
U E 124.3 U E 125.3 O U E 124.4 = A 125.4
E124.3 A124.4
E124.4
E124.1 E124.0
E124.2
A125.6
U( U( U E 124.5 U E 124.6 O U E 124.7 ) U E 125.4 O U E 125.1 U E 125.0 ) U E 125.2 = A 125.5 BE
CONTROL A TRAVES DEL VISUALIZADOR DE LA CONCATENACION
RLO STA Indica el estado 0 ó 1 de la Señal externa Indica si la instrucción está realizando bien el programa o no.
RLO
STA
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1 0 1
UE 1.0 UE 1.1 UNE 1.2 UE 1.3 UE 1.4 UNE 1.5 UE 1.6 =A 1.0
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STA
RLO
1 1 0 0 1 0 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0
avería
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Programación de funciones básicas - Autómatas
EJERCICIOS DE CONCATENACION Programar en AWL
E124.2
E124.3
E124.1
E124.4
A125.1
E124.0
Programar en AWL E125.1
E125.4
E125.2
A125.5
E125.3
E125.5
E125.6
Nota: los contactos cerrados con indicación de accionamiento manual representan a “contactos físicos cerrados” (NC), simulando loas contactos de un Paro emergencia, contacto magnetotérmico,..
E125.2 E125.3
Programar en AWL
& E125.4
&
E125.1 E125.0
>1 E125.5
>1
A125.7
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continuación de EJERCICIOS DE CONCATENACION
A125.1 E125.0
Programar en AWL
E125.1
E125.2
A125.2
E125.3 A125.3 E125.4
E125.5
E125.6
E125.7
A125.4
Programar en AWL
E124.0 E124.1
& >1
E124.2 E124.3
A125.2
>1
& E124.6
Programar en AWL E125.3
E125.4
E125.1
E125.2
A124.0 E125.5
E125.6
E125.0
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MARCAS (M) - Globales
Al trabajar con concatenaciones binarias complejas resulta necesario almacenar resultados intermedios para consultarlos y elaborarlos más adelante en el curso posterior del programa. La zona de operandos conocidos como MARCAS sirve para estos fines. Son marcas globales, lo que permite su consulta en cualquiera de los módulos que compongan el programa de usuario.
Una MARCA puede ser tratada desde el punto de vista de la programación como una salida, con la única diferencia de que no activa hacia el exterior ( función de relé auxiliar en esquema de contactos ).
Las CPUs actuales requieren del respaldo de una MMC (Micro Memory Card), lo que garantiza la remanencia de las Marcas que se seleccione (en modelos anteriores de autómatas el respaldo se obtenía con una batería tampón), de modo que aunque falte la tensión de red se garantiza el almacenamiento remanente de las mismas. La CPU 314 dispone de 256 byte(s) de marcas todas ellas con remanencia disponible. La CPU 315 dispone de 2048 byte(s) de marcas, también con remanencia disponible.
Toda marca que se utiliza para la memorización de RLO en forma transitoria recibe el nombre de marca intermedia. Estas marcas se pueden utilizar varias veces dentro del programa, teniendo en cuenta que primero han de cargarse y luego consultarse. En caso de nueva carga, el resultado intermedio antiguo se pierde totalmente. Por esta razón, aquellas marcas que deban ser consultadas a todo lo largo del programa sólo pueden ser activadas/desactivadas, una sola vez. U E 124.0 U E 124.1 O U E 124.2 U E 124.3 = M 15.0
E124.0 E124.1
>1
E124.2 E124.3
E124.5
&
&
E124.6
M 15.0
( ) E124.4
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>1 &
A125.0
O( U M 15.0 U E 124.4 ) O E 124.5 O E 124.6 = A 125.0 BE
página 6 - 5
Programación de funciones básicas - Autómatas
EJERCICIO DE CONCATENACION INTRODUCIENDO MARCAS Realizar el programa en AWL E124.4
E125.2
A125.1
E124.3 E124.0
E124.1
E124.2
E125.1
A125.0
MARCAS LOCALES (L) Las marcas locales (L), también denominadas datos locales, tienen una función similar a las Marcas globales (M), pero con la limitación de sólo poder ser consultada en el mismo bloque- módulo de programa en el que se ha cargado o activado. Su empleo fundamental, pero poco frecuente, suele ser para reducir el consumo /empleo de las Marcas (M).
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página 6 - 6
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FUNCIONES DE MEMORIA
Son elementos que tienen 2 entradas: Set Reset
(activación) (borrado o desconexión)
Su equivalente neumático sería:
Memoria de borrado ( RESET ) prioritaria:
A125.5 E125.4 E125.4
E125.7 E125.7
A125.5
U E 125.4 S A 125.5 U E 125.7 R A 125.5 BE
Q
A124.0 S
&
E125.3 E125.4
A125.5 R
E125.1 E125.2
S
A124.0
>1
R
Q
U E 125.1 UN E 125.2 S A 124.0 O E 125.3 O E125.4 R A 124.0 BE
Memoria de activación ( SET ) prioritaria:
A124.0 E125.1
R
E125.3 E125.4
>1
S
Q
A124.0
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U E 125.1 R A 124.0 O E 125.3 O E125.4 S A 124.0 BE
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Marcas con comportamiento de memoria:
E125.1 E125.2
M 0.0
&
S
>1
R Q
U E 125.1 U E 125.2 S M 0.0 O E 125.3 O E125.4 R M 0.0 BE
E125.3 E125.4
E 32.0
&
Memoria de remanencia: Las marcas que se selecciones como remanentes, aunque falte la tensión, conservan su estado de señal. Las salidas por el contrario se borran al retornar la tensión. Si se desea un comportamiento remanente de estas salidas es necesario copiar en una marca remanente el estado de señal, y activar dicha salida consultando la marca en el momento debido.
M 0.1 E125.4
S E125.5
R Q
= A125.0
U E 125.4 S M 0.1 U E 125.5 R M 0.1 U M 0.1 = A125.0 BE
EJERCICIO CON MEMORIAS: Se dispone de una máquina con un cilindro de doble efecto gobernado por una electroválvula ( A 125.7 ) de 5/2 retorno muelle.
E124.6
Se desea que al accionar dos pulsadores simultáneamente ( E 124.1 y E 124.2 ), el cilindro salga, retrocediendo al llegar al final de carrera ( E 124.6 ) o al accionar el paro de emergencia ( E 124.7 ). En caso de corte de tensión en la red, se desea que el cilindro adopte la posición que tenía al reanudarse el programa. Realizar el programa en bloques lógicos o contactos y posteriormente en lista de instrucciones.
A125.7
E124.7
E124.1
E124.2
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CONCEPTOS BASICOS DE CARGA Y TRANSFERENCIA Mediante las funciones digitales de carga y transferencia es posible realizar el intercambio de información entre módulos de entrada/salida, la imagen del proceso para E/S y las memorias de datos y marcas, así como para la elaboración posterior de valores de tiempo y contadores. Este intercambio de información no se realiza directamente sino a través de un acumulador que actúa como memoria intermedia. Según la dirección del intercambio se denomina: - de la memoria al
CARGAR
( L)
- del acumulador a
TRANSFERIR ( T )
acumulador
memoria
Ejemplos de carga: Tipo de carga
Ejemplo
Comentarios
Binario
L 2# 100111
El resto se rellena con ceros
Byte
L B# 16 # 8F
Se usa muy poco
Palabra en hexadecimal
L W# 16 # 1A52
Número decimal sin signo
L B # (17,5)
Doble palabra en hexadecimal
L DW # 16 # 1A52 F440
Numero decimal sin signo
L B # (6,120,32,0)
Entero (16 bits)
L 23
Doble entero (32 bits)
L L# 31236
Real
L 32.7
Lo convierte en mantisa y exponente
En contadores
L C# 13
Lo carga en BCD
Carga de tiempo
L S5T# 4s
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Estas cargas, si se emplean en KOP o FUT, no requieren poner la “L”.
Operaciones de Cargas y transferencias: •
En AWL se emplean L y T. No dependen del resultado del RLO.
•
En KOP y FUP se emplea la carga condicionada MOVE que tiene, además, una entrada y una salida de habilitación (EN – ENO). Solución al problema anterior.
MOVE
•
Dispone de dos acumuladores de 32 bit.
•
Se carga la parte más baja del acumulador y el resto a ceros
EN
OUT
IN
ENO
ACCU 1 contenidos para las instrucciones de carga 31
24
23
24
23
24
16
23
16
15
7
8
15
8
0
IB EB00 7
EB IB 0
MB 1
MB 0
8
0000
0000
0000 31
15
0000
0000 31
16
L IB EB00 0
L EW 0
EB11 IB 7
MB 2
0
MB 3
L MD 0
Instrucción Transferir 31
24
MB 0
23
16
MB 1
15
8
7
MB 2
T AD 4
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T AW 4
0
MB 3
T AB 4
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Imagen del proceso de entrada:
IPE PAE = A 0.1
11
R A 0.1
00 1 1
S A 0.1
Durante toda la lectura (proceso), trabaja la máquina con la imagen de entradas que tenía. Sólo cuando lee BE se transfiere la salida en función del valor que tiene en la memoria intermedia del proceso de salida. Es decir el PAA no se altera en las funciones intermedias sino que sólo lee cuando termina BE.
PAA IPS
Carga y transferencia de Periferia: La carga de tarjetas periféricas afecta solamente a las tarjetas de entrada. Las direcciones comprendidas entre 0 y 127 identifican a los byte de las entradas digitales. Con una dirección comprendida entre 128 y 255 en adelante, se leen, por ejemplo, canales de entrada analógicos. Se emplea la carga directamente desde las tarjetas periféricas, por ejemplo, en el caso de que se quiera elaborar en el mando inmediatamente la información de las tarjetas de entrada. Sólo se trabaja en los casos de alarmas y posicionamientos. La diferencia de cargar un byte de entradas con el operando EB ó PEB es que en el primer caso se copia el estado de las entradas que tuviera en imagen de proceso (PAE), mientras que, con L PEB se copia el estado de las señales de entrada que tuvieran en ese momento la tarjeta de entrada. Lo mismo sucede con la carga de palabras de entrada EW ó PEW. L PEB 0 - (E 0.0 - E 0.7)
Es el estado de los interruptores tal y como están en ese instante, que no tiene por qué coincidir con la PAE, que sigue igual durante todo el proceso de lectura hasta terminar con BE
L EB 0 - (E 0.0 - E 0.7)
Carga el estado de los interruptores según la imagen del proceso de entradas.
L PEW 0 - (E 0.0 - E 1.7)
Carga de una palabra de la periferia. Esta puede variar durante el escáner de un ciclo.
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ACUMULADORES En el acumulador se cargan valores digitales. Los autómatas de serie media (ejemplo: CPU 314) disponen de 2 acumuladores de 32 bit cada uno ( ACCU1 y ACCU 2 ). Al cargar un dato en el acumulador 1, también se modifica el valor del acumulador 2, dado que el valor del ACCU 1 pasa al 2 y el del acumulador 2 se pierde. Otros autómatas de mayor capacidad (CPU 400), tienen hasta 4 acumuladores de 32 bits. Ejemplo: Se desea cargar el contenido de la palabra de datos en el acumulador 1. Para ello se da la orden L DB5.DBW 10.
Contenido antes de la ejecución:
ACCU 1
ACCU 2
(A)
(B)
Contenido después de la carga del dato:
ACCU 1
ACCU 2
( DBW 10 )
(A)
El valor (B) del acumulador 2 se ha perdido.
UNIDAD DE CÁLCULO Es la encargada de realizar operaciones lógico aritméticas: Operaciones de comparación, operaciones digitales por palabras funciones de conversión, operaciones de desplazamiento y operaciones aritméticas (sumar, resta,..),
Se necesitan ambos registros cuando hay que elaborar simultáneamente dos valores digitales. Se escribe entonces dos instrucciones de carga seguidas, con lo que se tiene un valor en el acumulador 1 y otro en el acumulador 2. Después de la operación de carga la unidad de cálculo recibe del procesador la orden siguiente para ejecutar la operación de cálculo. El resultado de la operación ya realizada se desplaza al acumulador 1 y desde allí puede ser transferido a la meta deseada a través de una orden de transferencia.
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MODULOS DE DATOS ( DB )
Son módulos ( sección del programa del autómata ), que se utilizan como almacén de datos, y con los cuales trabaja el programa de aplicación. Los datos son leídos o modificados durante la elaboración del programa. Existen tres tipos de Módulos de datos: •
DB global. Puede ser consultado desde cualquier módulo de programa
•
DB asociado a un FB. Crear primero el FB con sus variables y posteriormente el DB asociado que asumirá dichas variables. Un DB a instancia está asociado a un módulo de función específico. En este caso, los datos almacenados por el DB sólo pueden ser leídos o escritos por el módulo asociado a él. El DB a instancia proporciona al módulo de función una copia del área de memoria local asignada por el área de Declaración del FB. Los datos almacenados en estos módulos no se borran al cerrarse éstos (al contrario de lo que ocurre con los datos locales de una función). Un módulo de función puede tener más de un módulo de datos a instancia asociado a él.
•
DB asociado a una UDT (plantilla). Si se necesita que más de un DB tenga una estructura determinada, se crea esta como un UDT, y asociar los DBs a esta estructura. No se pueden modificar, pues pertenecen a una plantilla. En la UDT no se almacenan datos, pues se hacen en los DBs asociados a ella.
Datos accesibles a todos los módulos OB1
FC10 Datos Globales DB20 FC20
DB asociado al FB1 DB a Instancia FB1 DB5
El número de DBs que disponen los autómatas de la serie CPU 300 es de 511 ( DB 1al DB 511). El tamaño del bloque de datos suele ser, para un autómata medio (CPUs 300), de 16 Kbite(s). Esto supone que el tamaño de un DB tiene como limitación este tamaño de memoria, que se comparten entre todos los DBs que se programen.
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En el cuadro correspondiente a la programación de un DB global, se han introducido variables de diferente tipo. Como se puede observar la ocupación de cada de ellas es diferente, tal y como se aprecia en la columna “Dirección”. El mismo programa direcciona cada variable para evitar que se puedan “pisar” el espacio de memoria que ocupan.
Ejemplos de carga de las variables del cuadro: L L L L L L
DB5.DBW2 DB5.DBD4 DB5.DBD8 DB5.DBW12 DB5.DBB14 DB5.DBB15
variable_2 variable_3 variable_4 variable_5 variable_6 variable_7
B2 B4 B8 B12 B14 B15
B3 B5 B9 B13
B6 B10
B7 B11
Como se puede apreciar, en el caso del ejemplo, no se debe emplear la palabra de datos DW1, pues ocuparía el byte 1 y 2, con lo que “pisaría” la información guardada en la DW0 (bytes 0 y 1), así como la de la palabra de datos DW2 (bytes 2 y 3)
L L L L
B0 B1 B2 B3
DB5.DBW0 DB5.DBW1 DB5.DBW2 DB5.DBD3
B1 B2 B3 B4
B5
B6
En el cuadro la palabra de datos 0 y 1 comparten un mismo byte, e igual les sucede al DBW1 y al DBW2, y también al DBW2 y a la doble palabra DBD3. Estas colisiones suponen conflictos que hay que evitar.
Los valores de carga y/o transferencia pueden ir desde un bit hasta 32 bit, con el siguiente formato: L L L L
DB4.DBX0.1 DB4.DBB0 DB4.DBW0 DB4.DBD0
B0 B0 B0 B0
B1 B1
Bit 1 del byte 0
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B2
B3
Bit 2 del byte 3 DB4.DBX 3.2
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Llamadas a DBs:
En los autómatas que tiene una memoria estructurada de programa y disponen de varios módulos de datos, se hace necesario definir a que DB pertenece la palabra, byte,.., de datos a la que se desea cargar o transferir una información. Existen dos formas de hacerlo, aunque una de ellas es la recomendada por Siemens:
1ª forma (poco aconsejable). Esta forma proviene del proceso que se efectúa en STEP 5. FC 1 Al comienzo del programa se hace una llamada al DB 3 por medio de la orden A DB 3 con el objeto de que adquiera esa información al ejecutar el programa en el FC 1, al igual que en el FC3
AUF DB 3 FC 3
L DW 0 L DW1
T DW 1
Con esta forma, para saber en qué DB está, lo registra en el Registro 1,… pero esto puede verse afectado por “direccionamiento incorrecto”.
2ª forma: Según Siemens lo más adecuado es indicar en cada instrucción a qué DB se refiere. .
FC 1 FC 3 ----------------L DB3.DBW 0 L DB3.DBW 1 ---------------
---------T DB3.DBW 1 ----------
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TEMPORIZACION
Los autómatas programables disponen de un nº determinado de temporizadores internos a los cuales se accede a través de la programación. El nº de temporizadores es variable y depende del modelo de autómata. La CPU 314 ó 315 dispone de 256 temporizadores, mientras que modelos como la CPU 317 tienen 512. Por otro lado modelos más pequeños como la CPU 312 disponen de 128. La función del temporizador contempla:
T Arranque de señal Consulta digital en DUAL
DU Carga de tiempo
TW
DE
Consulta digital en decimal
Borrado
R
Q
Consulta binaria
La señal de puesta a cero o borrado, así como las consultas digitales, no siempre se introducen en la elaboración del programa.
El valor de la temporización, carga del tiempo, se puede establecer de dos formas: 1º.-
En forma constante adjudicándole un valor. Su modificación supone modificar el programa en ese punto. ( S5T#2M30S )
2º.-
En forma de variable. No requiere modificar el programa, y el valor se puede establecer en pleno funcionamiento ( ON - LINE ). Ejemplo: L DB2.DBW 1 .
Temporización a valor constante: Un área de la CPU está reservada para los temporizadores. Por cada temporizador se reserva una palabra (16-bit). El valor de tiempo puede estar en un rango de 10 ms a 9990s (2 horas, 46 minutos y 30 segundos). Su expresión es S5T# …seguido del tiempo expresado en: H – horas M – minutos Ejemplo: S5T# 1H 2M 12S 250MS S – segundos (una hora, 2 minutos,12 segundos y 250 milisegundos) MS - milisegundos
Representación simplificada Para consumir menos instrucciones en la programación de un temporizador, se puede emplear las opciones simplificadas (FUP y KOP), que solo ofrecen la carga de tiempo y la consulta binaria. SE E 1.0 S5T#200MS
TW
Q
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TIPOS DE TEMPORIZADORES: Los S7-300 ofrecen tres opciones para el retardo de tiempo: S_EVERZ Temporizador de retardo a la conexión S_AVERZ Temporizador de retardo a la desconexión S-SEVERZ Temporizador de retardo a la conexión memorizado así como dos opciones de temporización por impulso: S_IMPULS Temporizador de impulso S_VIMP Temporizador de impulso prolongado
Temporización con retardo a la conexión (S_EVERZ) - Es el más utilizado
U E 0.7 L S5T#35S SE T4
Activar Temporizador Tiempo de carga Tipo de temporizador
E 0.7
U R
E 0.5 T4
Acción de reseteo ( muy poco frecuente en SE, SA y SI )
A 8.5
L T LC T
T4 LW0 T4 LW2
Consulta DUAL y en BCD (poco frecuente el requerirla)
U =
T4 A8.5
Se activa la salida cuando ha transcurrido el tiempo. Es una consulta binaria del tiempo
E 0.5 (reseteo) 1
0
1
0
=< P Ejemplo: para pausa de 1 sg. e impulso de 2 sg.
E125.2
T2
&
S_IMPUL 1 S5T#1S
E125.2
Tw R
Q
T2
T2
PAUSA T3
T3 E125.2
&
A124.1
S_IMPUL
1
Tw S5T#2S
1 sg.
R
2 sg.
Q T3
IMPULSO
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Programación de funciones básicas - Autómatas
* Para IMPULSO IGUAL A PAUSA con un solo temporizador. Primero es necesario determinar qué es un reductor binario. REDUCTOR BINARIO: La frecuencia de salida es la mitad de la de entrada. se recurre a un relé interno ( v.g. M 5.0 ), haciendo que se active a la bajada del flanco.
E124.5 M 5.0
&
S
E124.5 E124.5 A124.2
M 5.0
M 5.0
A124.2 &
R
Q
E124.5 A124.2
&
S
E124.5 A124.2
&
R
Q
M 5.0
Si este reductor binario en vez de activarse con E 124.5, metemos la señal de un generador de impulsos de un cierto tiempo ( 1º caso), resulta un G.I. de impulso = pausa. Esquema de funciones
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AWL
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EJERCICIO COMBINADO DE FUNCIONES BINARIAS Y GENERADORES DE IMPULSOS.
SUPERVISION DE VENTILADORES: Una lámpara de indicaciones lucirá permanentemente cuando el estado de la instalación sea de servicio si, al menos, funcionan dos de los tres ventiladores. La intermitencia de la lámpara de indicadores deberá ser de 0,5 Hz. cuando sólo un ventilador está operativo y con 2 Hz. cuando no funcione ningún ventilador. Si no hay servicio, la lámpara de indicaciones se apagará.
Lámpara de indicaciones
Servicio
Ventiladores en funcionamiento
No luce
no
-
Luz permanente
si
2ó3
Intermitencia 0,5 Hz.
si
1
Intermitencia 2 Hz.
si
0
Lista de correspondencias: E 124.0 Puesta en servicio E 124.1 Ventilador 1 E 124.2 Ventilador 2 E 124.3 Ventilador 3 M 10.1 M 10.2 M 11.0 M 11.1 M 11.2
estado de señal 1 cuando el ventilador actúa.
Toma de intermitencia 2 Hz. Toma de intermitencia 0,5 Hz. Marca intermedia, presenta el estado de señal 1. si no actúa ningún ventilador Marca intermedia, presenta el estado de señal 1, si solo actúa uno de los ventiladores Marca intermedia, presenta el estado de señal 1 si al menos actúan dos ventiladores
A 125.0 Estado de señal 1 con servicio. A 125.7 Luce la lámpara de indicaciones con el estado de señal 1.
Realizar la lista de instrucciones correspondiente al programa de mando.
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FUNCIONES DE COMPUTO. CONTADORES Representación de un contador y de las funciones que dispone:
Z1 ZAERHLER
U E 1.0
ZV
U E 1.1
ZR
U E 1.2
S
7
ZW
U E 1.3
R
L W0
DUAL DEZ Q
A 2.0
U E 1.0 ZV Z 1
cómputo adelante
U E 1.1 ZR Z 1
cómputo atrás
U E 1.2 L 7 S Z1
valor de preselección a cargar
U E 1.3 R Z1
borrado
L Z1 T LW0
guardar contaje
UZ1 = A 2.0
consulta binaria
El valor de la consulta Q será 1 cuando el estado del contador sea mayor que 0. La carga puede ser un valor constante ( L 7 ) o variable on-line ( L DB7.DBW 2 ). Cuentan de 0 a 999. El valor constante se puede introducir también en formato BCD y se expresaría ( L C# 7 ) Hay 256 contadores internos en la mayoría de las CPUs 300, con posibilidad de remanencia. Cada autómata tiene una capacidad diferente. El S7-312 tiene 128 contadores, mientras que una CPU 317 tiene 512 contadores. Un contador no tiene que necesitar todos los datos para ser introducido en un programa, pues ello depende de las necesidades del programa. Por ello tenemos tres tipos de contadores: Ascendentes Descendentes Reversibles
(ZV) (ZR)
Z_VORW Z_RUECK ZAERHLER
- aumenta su valor con cada activación - diminuye su valor con cada activación - es la combinación de los dos anteriores
Carga de un ajuste de contador en forma de palabra de entrada, de salida, de marca o de datos:
L DB1.DBW 3
Ejemplo de carga de la instrucción
El valor 410 está codificado en BCD y almacenado en la palabra de datos 3. Los bits 12 a 15 no tienen ningún significado.
15
DW 3
11
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
Valor con tres cifras (Codificado en BCD)
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FUNCIONES DE COMPARACION
Posibilidad de comparar directamente el contenido ( la muestra binaria ) de dos operandos digitales. La longitud de los operandos ( byte, palabra, doble palabra ) se define junto con ellos: Esto establece tres tipos de comparadores en función del tipo de dato, los cuales pueden comparar: • • •
Dos enteros Dos enteros dobles Dos números reales
(I) (D) (R)
(cada uno de16 bits) (cada uno de 32 bits) (cada uno de 32 bits)
Para cada uno de los tipos de datos indicados, se puede realizar la comparación según varios criterios:
IGUAL
DISTINTO
MAYOR QUE
MAYOR QUEIGUAL
MENOR QUE
MENOR QUEIGUAL
CMP ==I
CMP >I
CMP >=R
CMP = R = A 2.0
L DB4.DBW2 L 13 >I = A 2.0
L DW 0 L DW 1 =I
L W2 10
U E 124.2 ZV Z2 U E 124.3 R Z2 L Z2 T LW2
L LW2 L 6 => I S A 124.1
L LW2 L 6 => I = M 0.1
L LW2 L 10 => I = M 1.0
L LW2 L 10 =I !=> IN 1 Z22 IN
Q >1
R
Q
L W2 Z1
6
U E 124.2 ZV Z2 U E 124.3 R Z2 L Z2 T LW2 Q
L W2 6
Otra AWL
1
Z1
Al margen de la desactivación de las salidas en la elaboración de la secuencia, esta, al igual que el generador de impulsos, se pone a cero con el pulsador E 125.1
10
AWL
M 6.0
L W4 R
==I
Q
A124.6 S
==I
!=IN 1 IN 2 Q Z2
E125.1 LW 4
ZV
( )
Q
!=IN 1 IN 2 Q Z2
Z1
15
R
M 6.0
LW 4 5
Z3
M 5.0
LW 4
Cuando el generador llegue a 25 impulsos se desactiva parándose.
Tw
E125.1
>1
R
Q
A124.6
Z1 ==I !=IN 1 IN 2 Q Z2
A124.7 S
L W4 20
Z1
==I
!=IN 1 IN 2 Q Z2
E125.1 >1
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R
Q
A124.7
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EJERCICIOS DE COMPUTO Y COMPARACION 1º.Una sala dispone de un control de entrada - salida de personas en la misma. Cuando en dicha sala existen 10 personas o más, se activa la señal de ocupado (A 125.0) y cierra la barrera (A 125.1). Como aspecto secundario se desea representar en el byte de salidas A 124.0 -- A 124.7 , el valor dual del número de personas en la sala. Determinar el programa en AWL. Leyenda: E 124.1 E 124.2 E 125.1 A 125.0 A 125.1 A 124.0--A 124.7
control de entrada control de salida puesta a cero contador. señal de ocupado. cierre barrera entrada contador dual de gente en la sala
E 124.2 E 32.2 SALA
BARRERA
124.1 EE32.1
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2º.Un museo consta de 2 salas. En la sala 1 no pueden entrar más de 10 personas, y lo mismo en la sala 2, pero en el museo no puede haber en total más de 15 personas. Al llegar a la cifra de 15, se activa (A 125.3) y se cierra temporalmente la puerta de entrada del museo hasta que descienda el nº de personas. Al llegar a 10 personas en cualquiera de las dos salas, se activan las luces (A 125.0) para la sala 1 y la (A 125.1) para la sala 2. Al igual que en el ejercicio anterior, se desea visualizar en DUAL el nº de personas totales del museo por medio del byte de salidas. Para el caso de desear modificar el nº de personas permitido, se deberá realizar el programa con palabras de datos.
E124.1 A125.0
SALA 1
E124.0
BARRERA
E124.2
A125.3
SALA 2 A125.1 E124.3
Leyenda: E 124.0 E 124.1 E 124.2 E 124.3 E 125.1 E 125.2
entrada sala 1 salida sala 1 entrada sala 2 salida sala 2 puesta a cero contador 1 puesta a cero contador 2
A 125.0 A 125.1 A 125.3 A 124.0--A 124.7 DW 0 DW 2 DW 4 DW 6
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sala 1 llena. Cerrar entrada sala 2 llena. Cerrar entrada museo lleno. Cerrar entrada gente en el museo máximo sala 1 " sala 2 " total sumas sala 1 y 2
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Programación de funciones básicas - Autómatas
3º.Una máquina transfer dispone de un cargador almacén de piezas. Cuando el nº de piezas es inferior a 5 se activa una lámpara (A 125.1) intermitente con frecuencia de 2 Hz, y cuando el cargador este vacío se dará orden a la máquina para pararse (A 125.2), encendiéndose una lámpara roja (A 125.3). Todo ello se realizará cuando el detector de máquina en funcionamiento (E 124.7) está activado. Dicho cargador- almacén dispone de detector de entrada de piezas (E 124.0) y otro de salida (E 124.1). Para posibilitar el control del cargador- almacén en la puesta en marcha inicial de la máquina, se deberá disponer de preselección del nº existente en el cargador por medio del byte de entradas E 125.0 -- E 125.7 (en valor DUAL ), y activar, la preselección, con el pulsador (E 124.6). Leyenda
AWL
E 124.0 E 124.1 E 124.6 E 124.7 E 125.0 - E 125.7 E 124.2
señal de entrada cargador señal de salida cargador activar preselección. sensor máquina funcionando. valor a preseleccionar en DUAL borrado contador
A 125.1 A 125.2 A 125.3 A 124.0 - A 124.7
lámpara intermitente ( 5 piezas) orden máquina parada lámpara sin piezas en cargador. valor DUAL del nº de piezas.
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Programación de funciones básicas - Autómatas
EVALUACIÓN DE FLANCO Evaluación de flanco creciente. Es, junto con la evaluación de flaco decreciente, una función muy empleada industrialmente. En contraposición con un estado de nivel estático 0 ó 1, la e.f.c. capta y elabora la variación de señal, por ejemplo, de una entrada.
Cuando la señal de entrada, marca, etc.. va de: 0 ------ 1 1 ------ 0
Eval. flanco creciente " " decreciente.
No se procesa una señal permanente. Sólo cuando crece o decrece, el resto del tiempo no ejecuta, a pesar de que, por ejemplo, la variable de entrada está activada (pulsador, etc.)
Flanco Positivo
Flanco Negativo
RLO 1 0
Tiempo
Diagrama del estado de la señal E 1.0 M 1.0 A 4.0
Un tiempo de ciclo Si la entrada E1.0 cambia su estado de “0” a “1” la primera vez en la imagen, la instrucción identifica un cambio de flanco positivo, y un RLO=“1” es indicado durante exactamente un tiempo de ciclo. Aparece un pulso en la salida A4.0. Para la instrucción FP, se especifica una marca para el flanco (puede ser también un bit de dato) en la cual el estado del RLO es almacenado. Esto es para que se pueda identificar un cambio de señal adicional en el próximo ciclo.
Programación de una evaluación de flanco: Se puede programar en AWL y en FUP - KOP AWL FP FN
FUP (Flanco positivo). (Flanco negativo)
POS (P) NEG (N)
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Programación de funciones básicas - Autómatas
En la biblioteca del software STEP 7 ,en formato FUP o KOP, se dispone de dos tipos de evaluaciones de flanco, según se desee realizarla a: • •
la evaluación de una señal (POS) o (NEG) al RLO resultante de una función combinada. (P) o (N)
El diagrama de estado de la señal del ejemplo, se corresponde con el programa:
U FP =
E 1.0 M 1.0 A 4.0
Cualquier marca. Mejor usar un bit local diferente para cada flanco. Este es el flanco. Se utiliza mejor una marca que sería la de flanco. E 1.0 POS M 1.0
M_BIT Q
= A 4.0
Un ejemplo de evaluación de flanco creciente del RLO resultante de una combinación sería:
M 1.0 E 3.0 P E 3.1
= A 4.0
&
donde M1.0 en la marca de flanco y la evaluación de flanco se realiza a la concatenación en Y de las entradas E 3.0 – E 3.1 Todo lo anterior sirve igual para las Evaluaciones de Flanco Negativas
En S7 es una función que está implementada, pero en otros autómatas y en los S5 de siemens, no la tiene, lo que requiere hacer el ejercicio-programa:
Esquema de funciones:
Lista de instrucciones a realizar en S5:
U E 1.0 UN M 1.0 = M 2.0 U M 2.0 S M 1.0 UN E 1.0 R M 1.0 U M 2.O = A 3.0
(marca de flanco) (puede suprimirse) (marca intermedia de impulso)
para visualizar el impulso de flanco
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Programación de funciones básicas - Autómatas
Ejercicio instrucciones básicas
(L_base)
Se desea que al accionar el pulsador E 124.0, se active el motor A 124.0 y la lámpara de marcha A 124.1, y se mantenga aunque el operario suelte el pulsador. Dicho motor se parará cuando se accione el pulsador E 124.6 o bien al transcurrir 5 segundos desde que fue accionado. Esta parada se efectuará aunque el operario siga manteniendo el pulsador de marcha activado. Esto se posibilita con una evaluación de flanco positivo Esta secuencia se efectuará cuatro veces, al cabo de ellas se activará la lámpara A 125.0 y no podrá volverse a ponerse en marcha el motor hasta que se accione el pulsador de reset E 124.7
PARAMETRO
FUNCIÓN
E 124.0
Pulsador marcha motor
E 124.6
Pulsador paro motor
E 124.7
Pulsador reset contador ciclos
A 124.0
Motor
A 124.1
Lámpara motor en marcha
A 125.0
Lámpara fin de ciclos seleccionados
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Programación de funciones básicas - Autómatas
LA PALABRA DE ESTADO: •
Es un registro del módulo central (CPU). La palabra de estado contiene información de estado así como de errores relacionados con la ejecución de operaciones de STEP 7. El usuario puede leer o cambiar los bits de estado, mientras que los bits de error sólo permiten accesos de lectura.
RB 215
28
A1 27
A0 26
OV
OS
OR
STA
RLO
25
24
23
22
21
/ER 20
Se puede conocer: /ER RLO STA OR -
OS A0-A1 – RB -
Inicio de condición. Resultado de la condición de concatenación. Estado de la variable. A 1 al realizar una operación Y antes que O OV - Indica errores en operaciones aritméticas y en operaciones de comparación con números en coma flotante. Desbordamiento memorizado. Memoriza el bit anterior aunque desaparezca el error. Dan información del resultado de. Operación aritmética, comparación, digital, así como de los bits en operaciones de desplazamiento o rotación. Resultado binario. Permite salvar el RLO en RB.
RLO : Operaciones - (el VKS en S5) El S7 tiene instrucciones para trabajar directamente con el RLO: SET
- Poner a “1”
En S5 se ponía el VKS a 1 con instrucciones como
CLR
- Poner a “0”
NOT
- Negar (invertir) el RLO actual.
O M11.0 ON M11.0
SAVE - Guardarlo en el registro RB (bit de la palabra de estado). URB
- Consultar RLO
Ejemplos de aplicación: Pone a 1 las marcas M 1.0 a M 1.2
SET =M1.0 =M1.1 =M1.2
Pone a cero las marcas M 10.0 y M10.1
CLR =M10.0 =M10.1
E 124.0 Almacena el RLO E 124.1
&
SAVE
También es posible almacenar toda la palabra de estado para su posterior evaluación: L STW T MW 114
Carga la palabra de estado Se salva en la palabra de memoria 114.
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Programación de funciones básicas - Autómatas
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•
Estructura del programa
•
Llamada a módulos
7
ORGANIZACIÓN ESTRUCTURADA.
Organización estructurada - Autómatas
7.
ORGANIZACIÓN ESTRUCTURADA
ESTRUCTURA DEL PROGRAMA. ESQUEMA GENERAL. Existen dos formas o tipos de ejecutar programas de mando en autómatas programables: Programas lineales o programas estructurados. Hay autómatas que sólo ejecutan programas lineales, mientras que otros, la mayoría, permiten realizarlo de ambas formas.
PROGRAMACIÓN LINEAL La programación lineal se realiza en un modulo de programa. En este texto las programaciones se hacen sobre la base de los autómatas Siemens (Lenguaje de programación STEP 7), lo que supone que el Modulo de Programa sea normalmente un FC (modulo de Función). Este se procesa cíclicamente, esto es, tras la última instrucción vuelve a ejecutarse la primera. Una instrucción ocupa normalmente una palabra en la memoria del programa. Algunas excepciones son la operación de cargar una constante (dos palabras) y la de abrir el FC (cinco instrucciones). La longitud máxima de un programa depende del tipo de autómata, y con ello de la memoria de trabajo que disponga. CPU 313
CPU 314
CPU 315
64 Kbyte(s)
96 Kbyte(s)
128-256 Kbyte(s)
PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA El programa está formado por todas las instrucciones programadas por el usuario. Este programa se puede dividir en capítulos individuales (es voluntaria la división). El llamado lenguaje de programación que se emplea en este texto, facilita hasta 4 divisiones o tipos de módulos. Cada división debe de constituir una parte del programa cerrado, que se corresponda con un entorno tecnológico o funcional. La secuencia según la cual deben procesarse se especifica en el módulo de organización OB1. El OB1 es procesado cíclicamente. Las llamadas de módulos permiten abandonar un módulo y saltar a otro, permitiendo anidar hasta 16 niveles de módulos. OB 1
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
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Nivel 16 página 7 - 1
Organización estructurada - Autómatas
Tipos de módulos
Módulos de organización (OB): Es un módulo de código que trabaja cíclicamente, el OB1 se ejecuta en cada ciclo. Constituyen la interface entre el sistema operativo y el programa de usuario. Puede almacenar y ejecutar su programa completo en el OB1, o bien puede almacenar su programa en diferentes módulos lógicos y utilizar el OB1 para llamarlos cuando sea necesario. Además del OB1, el sistema operativo puede llamar a otros OBs en respuesta a ciertos eventos. Los OBs sólo pueden ser llamados por el sistema operativo, no por otros módulos lógicos. (capítulo 15)
Módulos de programa (FC): En estos módulos se contiene normalmente la mayor parte del programa de usuario. En estos se puede representar gráficamente las funciones de control.
Módulos de función (FB): Bloque de funciones. Son como los anteriores (FCs), pero con la potencialidad de permitir asociar un DB al mismo, por ello se denominan Bloques Funcionales con memoria. Las variables parametrizables se pasan al DB de instancia (asociado), lo que evita tener que ponerlas en el DB normal como se tiene que hacer si se usa un FC y un DB global cualquiera.
Módulos de datos (DB): Estos contienen el Área de la memoria de usuario, en la cual se almacenan los datos (valores reales, valores límite, textos, estados binarios, etc...).
Número de módulos: De cada tipo de módulos se puede programar un número que depende del tipo de CPU, si bien los módulos de organización están ya predefinidos en su numeración y cantidad. Cada módulo puede tener una longitud máxima de instrucciones que depende de la memoria que disponga la CPU. El tamaño óptimo de un módulo, en consideración a razones operativas, es de, aproximadamente, 200 instrucciones.
Tipo autómata CPU 313 CPU 315 CPU 317
OBs
FCs
FBs
DBs
Están prefijados según tipo CPU
1024
1024
511
2048
2048
1024
4096
4096
2047
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Organización estructurada - Autómatas
LLAMADA A MODULOS
Para posibilitar un programa de usuario estructurado se requiere de una operación que nos permita "llamar" al módulo correspondiente. Estas operaciones de llamada se introducen en el programa y se ejecutan de forma absoluta o dependientes del resultado de la combinación. Dichas llamadas se pueden efectuar desde cualquier tipo de módulo de programación (OB, FC, FB )
Operación
Explicación
CALL
Llamada incondicional de un módulo con parámetros
UC
Llamada incondicional de un módulo sin parámetros
CC
Llamada condicional de un módulo.
A DF
Llamada incondicional de un módulo de datos.
BE
Fin de modulo ( no es necesario indicarlo).
BEA
Retorno incondicional desde un módulo.
BEB
Retorno condicional desde un módulo.
TIPOS DE LLAMADAS Llamada incondicional de un módulo "CALL": Dentro de un módulo se llama a otro con independencia de si se cumple una determinada condición. La llamada se puede realizar, indistintamente, a un módulo con o sin transferencia de parámetros. Ejemplo:
CALL CALL
FC 1 FB1 , DB10 Parámetro 1 = Parámetro 2 = Parámetro 3 =
En los FB se debe llamar también al DB asociado En la llamada aparecerán los parámetros que tenga el FC o FB llamado.
Cuando el modulo llamado sea un FB, éste tendrá asociado un DB, el cual mantiene una copia de los parámetros que van a pasar al área de datos locales. Después de la ejecución del FB, se borra el área de memoria local, pero el DB asociado retiene los valores.
j , asociado retiene sus valores.
,p Copia la parte de declaración local del FB
DB10 Llamada a un módulo con los parámetros actuales Ejemplo: Call FB1,DB10
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FB1 Área de Declaración Local Sección de Código del módulo llamado usando los valores del área de memoria local.
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Organización estructurada - Autómatas
El DB que está asociado a un FB debe tener la misma estructura de datos que el área de declaración local. Si utiliza el mismo DB cada vez que llama al FB, sólo retendrá el último (el más reciente) conjunto de datos que pasó al FB. Si quiere mantener muestras separadas de los datos, puede asociar un DB diferente cada vez que llame a un FB.
Llamada incondicional de un módulo "UC": Es como la llamada anterior (CALL), pero con la salvedad de que sólo se puede aplicar a módulos SIN parámetros. Emplea-consume menos memoria en la llamada. Ejemplo:
UC FC1
Llamada condicional de un módulo "CC": Dentro de un modulo se llama a otro cuando se cumple la condición previa. En el ejemplo siguiente, se cumple la llamada siempre que las entradas E 1.1 – E 1.2, estén activos.
Ejemplo:
U E 125.7 U E 125.6 CC FC10
(instrucción poco aconsejable)
Este tipo de llamada condicional (CC), es muy poco empleada en S7, pues presenta algún problema con el RLO según que operaciones se realicen previamente. Es más frecuente programar, en AWL, la condición con un salto interno: U E 125.7 U E 125.6 SPBN fin
Fin:
UC FC 10 NOP 0 Sólo salta a FC 10 si se cumple la condición de las dos entradas activadas.
Se pueden realizar en KOP y FUP mediante la función
FC ----EN
Si la función llamada tiene parámetros, éstos aparecerán en el símbolo para que sean completados.
ENO
Llamada de un módulo de datos "A DB": En capítulo anterior se indicó que se puede realizar de dos formas. Las llamadas en AWL son siempre incondionales. Uno de los tipos de llamadas es aquella que afectan a todos los datos solicitados a partir de esa instrucción de llamada (AUF), mientras no se efectúe otra nueva llamada a otro módulo de datos. Según Siemens no es lo más adecuado.
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Organización estructurada - Autómatas
En S7: En este ejemplo, las palabra DW0 y DW1 son tomadas del DB 3, mientras que la DW 6 se transfiere al DB 5
AUF DB3 L DW0 L DW1 …..
Con esta forma, para saber en qué DB está, lo registra en el Registro 1,… pero esto puede verse afectado por “direccionamiento incorrecto”.
AUF DB5 … T DW6 …
Siemens aconseja otra forma de llamada, consistente en hacerla en cada instrucción, y no a nivel general: El ejemplo anterior sería más correcto así: …. L DB3.DBW0 L DB3.DBW1 ….. T DB5.DBW6
(Incluye el AUF 3)
Fin de módulo "BE": Esta operación permite finalizar un módulo; constituye siempre la última instrucción de un módulo. No es necesario escribirla. Secuencia del programa OB 1
… … UC FC 3 … …
FC 3 … … …
AWL -
Explicación La instrucción “BE” finaliza el FC 3 y provoca el retorno al OB 1.
… … … BE
BE
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Organización estructurada - Autómatas
Retorno incondicional "BEA": La operación "BEA" provoca un salto atrás dentro de un módulo. En FBs puede evitarse utilizando operaciones de salto que se verán más adelante.
Secuencia del programa FC 1
… … UC FC 21 … …
AWL
FC21 … … … SPB= BEA … … … BE
SPB= BEA BE
Explicación La instrucción “BEA” provoca el abandono del FC 21. A continuación se retorna al FC 1.
Retorno condicional "BEB": Esta operación provoca un retorno dentro de un módulo cuando se cumple la condición previa.
Secuencia del programa FC 7
FC13
… … UC FC 3 … …
… … … U E124.1 BEB … … …
AWL
U E 124.1 BEB -
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Explicación La instrucción “BEB” provoca el retorno del FC 13 al FC 7 cuando la entrada E 124.1 tiene señal “1”.
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•
Funciones de Test
•
Diagnóstico
•
Información del sistema
•
Documentación
8
INFORMACIÓN, DISGNOSIS Y DOCUMENTACIÓN EN S7
Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
8.
Información, diagnosis y documentación
FUNCIONES DE TEST En la actualidad existen dos funciones de test: • •
Estatus del programa Visualizar / modificar variables
Además hay unas funciones adicionales de ayuda que permiten: •
Puntos de disparo a definir en el programa para que se pare al llegar a ese punto. El programa continuará su ejecución después de haber visualizado los valores de las variables en ese punto.
•
Ejecución paso a paso. Similar a la ejecución paso a paso en S5.
•
Modificación cíclica de los valores forzados. Asignación de valores directamente a la periferia. El led FRCE de la CPU encendido.
Status del programa: Esta función nos permite ver el programa, los valores RLO, el estado de las variables, la palabra de estado y los acumuladores. Evidentemente debe haber conexión con el autómata y este debe estar en ON •
Para ver el status, además de la ventana TEST, se puede emplear el icono de las “gafas”.
•
Requiere que el módulo que se tenga en el disco y en el AG sea el mismo.
•
En AWL visualiza: RLO
STA
(ACU1)
(ACU2)
PALABRA DE ESTADO
estándar Resultado de la condición
Estado de la variable
•
En FUP o KOP, se puede ver gráficamente el flujo entre los diversos elementos del esquema o bloque de funciones
•
Se puede seleccionar la información mostrada, bien por medio de la ventana TEST (según CPU), o situándose en el cuadro de status y con el botón derecho seleccionar lo que se desee sea mostrado.
•
Si desea hacer una corrección en el programa, hay que desactivar previamente el estatus, corregir el programa y posteriormente volver a activarlo.
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
Hay dos modos de estatus de módulo (Hardware / doble clic sobre la CPU para ver las propiedades del objeto / protección / modo de funcionamiento). • Modo Proceso • Modo Test:
El estatus solo se muestra en la primera ejecución del programa. Este modo carga menos el tiempo de ciclo de la CPU. El estatus se realiza en cada scan de la CPU. El tiempo de ciclo se incrementa notablemente. Permite hacer puntos de PARADA y modo “etapa individual”
Punto de disparo para el estatus (necesario estar en conexión on_line con al CPU) • • •
Activando la opción de ajuste de entorno de llamada (test/entorno de llamada), se puede definir los puntos de disparo. Esto es muy útil si un módulo es llamado varias veces y se quiere ver solo una de las llamadas. También se puede definir puntos de disparo en los DBs. El estatus del DB comenzará cuando sea abierto.
Definición de Puntos de Disparo en Status Punto de disparo: Punto del ciclo en el cual el status o la función observar se está ejecutando.
Comienzo de ciclo
Ciclo
"Actualizar el Disparo": Para la actualización del disparo, la función se ejecuta inmediatamente (sin el punto de disparo).
Transición: RUN --> STOP
Fin de Ciclo
Puntos de PARADA: (necesario estar en conexión on_line con al CPU) Cuando se desea conocer cual es el estado del sistema en uno o varios puntos concretos del programa, se pueden marcar puntos de parada, e ir de uno a otro. Cuando se testea con este método, la CPU anula las salidas (adopta una forma intermedia entre STOP y RUN), tiempos de ciclo, temporizaciones,..., dado el riego que esto pueda suponer en la máquina.
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
Visualización / forzado de variables: Se puede visualizar y forzar variables desde una programación ON – Line. (sistema de destino / observar – forzar variables), pero también se puede crear un objeto tabla (insertar una tabla de variables VAT1), al igual que en S5 con los BB
Para visualizar las variables hay que activar el icono “gafas” o “variable / observar”. Si se desea forzar un valor, se activa el icono “rayo” después de depositado el valor de forzado en el operando u operandos correspondientes. Dicho valor debe estar en relación con el formato. Ejemplo: si la variable MW 100 está en HEX, el valor de forzado deberá ser W#16#____
Ajuste del punto de disparo En la actualización del valor de las variables o de su forzado, se puede seleccionar tres opciones (punto de disparo): (variable / disparo) • • •
Comienzo del ciclo ( antes del OB 1) Fin del ciclo ( después del OB 1) Transición a STOP ( muy útil si la CPU se va a STOP debido a un error)
En la opción “punto único” solo mostrará el estado de las variables al activar el estatus. La opción “permanente” actualiza constantemente los valores de las variables en todos los ciclos.
Combinación del Estatus del módulo y de las variables: •
Es posible combinar las dos ventanas para facilitar la observación.
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
DIAGNOSTICO
El diagnóstico se refiere a las funciones integradas de identificación y grabación de la CPU. El área en la cual se graba la información del error, se denomina Buffer de diagnóstico y su tamaño depende de la CPU ( S7-314 = 100 mensajes). Este diagnóstico se realiza en cada scan. Para acceder a los avisos de diagnóstico se requiere disponer de conexión ON_Line con la CPU, bien a través de la estructura del proyecto si está disponible, o bien por medio del icono de estaciones accesibles si no se dispone de el.
Panorámica del Diagnóstico CPU
E/A Módulo
Interrupción de Diagnóstico
El módulo de Diagnóstico descubre un error y genera interrupción de diagnóstico.
L a diagnosis de CPU descubre un error de sistema La diagnosis de programa descubre un error
OB de Error
Buffer de diagnóstico
Lista estado de sistema
Mensaje de Diagnóstico
SIEMENS
PG 740
Los avisos de diagnóstico se generan desde tres puntos diferentes: • • •
Desde cualquier módulo se avisa que hay un error ( y no desde la CPU) La CPU por un error de sistema. La CPU por un error en programa de usuario.
Reacción del sistema: • • •
El aviso es marcado con fecha y hora. El aviso es introducido en el Buffer de diagnóstico. (sistema destino / información del módulo) Si existe un OB de error, este se arranca. (capítulo 15)
Visualización: Se pueden mostrar en: • •
La PG o PC (en el visor del Buffer de diagnóstico) Un OP ( panel de operador)
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Buffer de diagnóstico: •
Está organizado como un buffer circular y se almacena en la memoria de la CPU de tal forma que no se puede borrar con un borrado general.
•
Contiene todos los errores que se han producido y su secuencia de aparición (el último aparecido aparece el primero). Son mostrados y explicados, con la posibilidad de disponer de ayuda.
•
Se accede a el desde el administrador SIMATIC o desde el editor.
•
Una posibilidad muy interesante es que se puede entrar directamente en el módulo que falla. El cursor se coloca encima de donde se produjo el error y se activa la tecla abrir bloque.
Ejemplo de visualización del buffer ( L_alarma) Se va a provocar un error de programación, al llamar desde el OB1 a un FC 1 que no se ha cargado en la CPU. Esto llevará a STOP al no estar el OB 121. Accionado el interruptor E 124.2 que es la condición de llamada al FC1 inexistente, la CPU va a STOP: •
El buffer de diagnóstico informa de ello, y en el evento nº 1 (último producido), indica que se ha ido la CPU a STOP y que el programa se ha interrumpido en el OB1, mencionando que esto ha pasado por no estar cargado un OB.
•
En este mismo cuadro de diálogo, si se acciona la tecla “abrir bloque” con el cursor en el evento, se abre el bloque causante del error, y el cursor se coloca en el segmento 2º del OB1 (causa del error).
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
•
Si se mira el evento nº 2º informa que no se ha cargado el FC y que el OB que falta es el OB121
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
Pila de Bloques: (sistema de destino / información del módulo ) Cuando el sistema detecta la interrupción de un OB, la información actual de acumuladores, y registros del módulo interrumpido, el bloque interrumpido, etc.. se almacenan en las pilas Existen tres Pilas (B – U – L) donde se deposita información sobre los eventos o errores. En S5 también existen, pero la disposición en S7 del “buffer de diagnóstico” reduce a la mínima la necesidad de su uso.
Almacenamiento de datos desde un OB Pila de Interrupción (Pila I) Contenido acumuladores El sistema llama a un nuevo OB
Contenido registros direcciones AR1, Contenido registros módulos datos DB, Puntero en la Pila
Antes de ejecutar el nuevo OB, se salvan los registros del módulo
Palabra Estado, Registro MCR, Puntero Pila
Pila de Módulo (Pila B) Registros DB y DI Puntero de datos temporales (pila Número de Dirección de
Solo se pueden utilizar en modo STOP, y para la lectura de las pilas U y L es necesario haber accedido antes a la pila B. •
BSTACK: • Nos dice en el bloque en que se ha quedado parado la ejecución de un programa. Los módulos son mostrados según el orden de ejecución, encontrándose abajo el que originó la interrupción.
•
USTACK: • Contenido de los registros de la CPU. • Registros R1 y R2 (Para hacer indexados). • Palabra de estado. • Bloque interrumpido.
•
LSTACK: • Pila de datos locales que no habían terminado en el momento de la interrupción. Muy difícil de entender.
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INFORMACIÓN DEL SISTEMA: Además de las informaciones ya tratadas en los capítulos o apartados anteriores, se dispone:
En la ventana desplegable: Sistema Destino Información del Módulo: No se actualiza sino se actúa sobre ello. •
Memoria: • Libre y ocupada • Memoria de carga – Todo lo que enviamos al AG. Si se ha insertado un cartucho la columna significativa es la de la derecha. • Memoria de trabajo – Solo lo que el AG necesita para trabajar. Es memoria RAM. • Se puede comprimir las memorias (borrar zonas de memoria que no valen para nada). Los S7-300 lo hacen automáticamente, mientras que los S7-400 hay que hacerlo en Stop.
•
Tiempo de ciclo:
• •
•
Sistema de reloj:
• • •
•
De 0 – 150 ms. es el parámetro de la CPU. Se puede modificar en el software de parametrización de HW. Se dispone de información sobre tiempo de ciclo actual.
Se dispone de un reloj de tiempo real integrado ( en S7-314). Se dispone de una función de reloj de horas de funcionamiento. Se puede parar, arrancar y leer. Sincronización. Para el caso en que tengamos varios AG y cada uno con su reloj, hay que sincronizarlos.
Datos característicos de cada CPU:
•
Ver los datos de M, E, A, T, Z, FB, ....que dispone la CPU actual. También indica la versión de la CPU, para poder comprobar su correspondencia con la establecida en el proyecto.
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
DOCUMENTACIÓN La posibilidades de documentación en S7 es amplia y sencilla de acceder a ella: •
Documentación de un módulo • Título de segmento: aconsejable poner siempre (máx. 64 Kbytes por módulo entre títulos y comentarios). • Comentario de segmento • Comentario de cada instrucción (máximo 64 caracteres) • Se comienza con dos líneas ( // ) para separarlo de la instrucción de programa
•
Información y documentación sobre el programa: (Herramientas / datos de referencia / mostrar) Se dispone de varios bloques de información, con posibilidad de filtrar ( seleccionar los datos que se desea dentro de cada una de las siguientes opciones): •
Estructura del programa. Visión de los bloques y conexión entre ellos (organigrama)
•
Referencias cruzadas. Todas las Marcas, entradas, salidas, temporizadores, ... se presentan con indicación de: símbolo, bloque donde se encuentra la instrucción, lenguaje, detalles y su acceso que puede ser: • Consulta =R • Activación = W Una opción interesante es la posibilidad de ir al punto de aplicación de la instrucción señalada en la lista de referencias ( botón derecho del ratón sobre la instrucción).
•
Ocupación de marcas, entradas, salidas, temporizadores y contadores
•
Símbolos no utilizados y operandos sin símbolo.
•
Lista de simbólicos (Herramientas / Tabla de simbólicos)
•
Configuración de la red (textual o gráfica)
•
Lista de autómatas y bloques
Impresión de la documentación Impresión en papel Todos los elementos anteriormente indicados pueden imprimirse para formar la documentación del control de la máquina que se ha programado. Antes de imprimir, se puede: • • •
Seleccionar la impresora.(Archivo / instalar impresora) Solo en caso de desear otra que la instalada para Windows. Preparar la página, tanto en tamaño como en los textos de encabezado y pie de página (archivo / preparar página) Presentación preliminar antes de imprimir.
Cada día hay una tendencia mayor a facilitar, para el mantenimiento de la máquina, más información del programa. Un paquete de documentación mínimo estaría formado por: • Organigrama • Configuración de la red si hay. • Lista de simbólicos ( Leyenda) • Programación de cada bloque con sus comentarios y explicación simbólica. • Lista de referencias cruzadas completa.
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Impresión en soporte digital (archivar): El software permite dos formas: • Guardar: Que es el proceso adecuado cuando se desea hacerlo en el disco duro del ordenador o programadora. •
Archivar: Para grabar en disquetes o CDs. Este método requiere unas ocho veces menos memoria que la opción “guardar”, dado que lo que hace es comprimir el programa, con un compresor estándar de mercado, posibilitando que entre en un disquete. Para poder acceder al programa del disquete previamente hay que “desarchivarlo”.
En cualquiera de las dos opciones se guarda el proyecto que comprende: • • • •
Uno o varios programas (según nº de CPUs) La lista de símbolos. La configuración y parámetros de ajuste de los módulos. La configuración de la red.
Guardar en Memory Card Las memory cards son chips sólo de lectura y borrables eléctricamente. Los datos grabados en memory card se retienen después de fallos del tensión o después de un borrado completo de CPU. Para que se puedan grabar módulos de programa en una memory card se deben cumplir los requisitos siguientes: • • • • •
El driver para la memoria EPROM debe estar cargado en la programadora. Insertar la memory card (previamente borrada) en la programadora. Seleccione los módulos y los programas que van a ser grabados. Seleccione el símbolo para la memory card en el Administrador SIMATIC. Haga clic en el objeto seleccionado y arrástrelo a la ventana S7 memory card.
El CPU 312 y 314 no poseen zócalo para memory cards. Sin embargo, tiene una EPROM integrada de 20kB. Esta EPROM le proporciona la posibilidad de grabar el contenido de la memoria de trabajo, para que no se pierda el programa si hay un fallo de tensión.
Copiar la RAM a la EPROM integrada: Es necesario abrir la ventana "estaciones accesibles". y posteriormente abrir el programa de CPU que va a ser grabado en la EPROM integrada. Seleccione la opción--> Copiar de RAM a ROM. Hay veces que después de efectuar un borrado total de la CPU, se comprueba que sigue teniendo bloques. Esto es porque han sido grabados en la EPROM. Para lograr un borrado total es necesario ir a “estaciones accesibles”, borrar los bloques existentes, y dar posteriormente la orden de copiar RAN en EPROM., con lo que tendremos una memoria integrada vacía.
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Direccionamiento simbólico: El direccionamiento simbólico permite trabajar con símbolos (MOTOR_ON) en lugar de trabajar con direcciones (A 124.3). Los símbolos globales (entradas, salidas, marcas . temporizadores y contadores) se generan con el “Editor de símbolos), y pueden ser referidos desde cualquier módulo.
Es posible asignar nombre simbólico a los siguientes operandos: • • • • • •
E/A M, MB, MW, y MD TyC FB, FC, SFB, SFC, y OB DB UDT
Entradas/salidas Marcas (bit, byte, palabra, y doble palabra) Temporizadores y contadores Módulos de operaciones lógicas Módulos de datos Tipo de datos de usuario
El direccionamiento simbólico puede darse también a nivel de módulos (variables locales, módulos parametrizables, y saltos a metas). En este caso, los símbolos sólo son válidos dentro del módulo correspondiente Los símbolos deben de ser únicos La edición o modificación de un símbolo también es posible realizar activando el botón derecho del ratón sobre la instrucción (numérica) dentro del programa.
Importar / exportar lista de símbolos:
La exportación e importación permite el intercambio de datos con otros proyectos. El proceso es el siguiente: 1. Seleccionar exportar (edición / exportar) 2. Seleccionar el formato. Es posible leer ficheros de texto y sacar la lista como fichero de texto en formato DIF, SDF, ASCII, ZULI y SEQ (este último es el formato de fichero de la lista de asignación en S5) 3. Introducir el nombre del fichero a exportar ( ejemplo: exportZO.SEQ).
También es posible hacer la importación desde una Tabla de Excel (cuatro columnas: símbolo, dirección, tipo dato, comentario). la columna tipo dato no debe estar rellena..
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Información, diagnosis y documentación - Autómatas S7
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•
Introducción al sistema de representación GRAFCET.
•
Programa de mando para una cadena secuencial por etapas.
•
Circuitos secuenciales.
•
Ejercicio de circuito secuencial para la elaboración del programa y conexionado en panel simulador.
9
REPRESENTACION DE MANDOS SECUENCIALES: GRAFCET
Representación de mandos secuenciales. Grafcet - Autómatas
9.
REPRESENTACIÓN DE MANDOS SECUENCIALES: GRAFCET
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE REPRESENTACIÓN GRAFCET Por lo general un sistema puede descomponerse en dos partes que cooperan: Parte operativa : La máquina propiamente dicha. Se denomina también parte de potencia. Parte de mando : El equipo de control de la misma. En este caso el autómata.
El GRAFCET es un lenguaje específico para representar gráficamente y describir la parte de mando de una máquina o sistema. Es de momento el más completo que se conoce para circuitos secuenciales. Grafcet = GRAFICO DE CONTROL ETAPA-TRANSICION. Nace en el año 1977 en Francia a través de varias asociaciones (AFCET - asociación francesa para la cibernética, economía y técnica, ADEPA - agencia nacional para el desarrollo de la producción automatizada, y varios constructores de autómatas). Actualmente esta homologado en muchos países, así como por la NORMA IEC 848 año 1988 de la Comisión electrónica internacional. El funcionamiento de los automatismos puede representarse gráficamente por un conjunto de: ETAPAS a las cuales va asociado ACCIONES TRANSICIONES a las cuales son asociados unos RECEPTORES UNIONES ORIENTADAS que conectan las etapas y transiciones entre si. Las TRANSICIONES pueden ser de varios tipos: * Activa
E0.0
(activación de un detector,...)
* Inactiva
E0.0
(detector, pulsador,.. inactivo)
* Por tiempo
t/2/12 sg.
* Varias variable
(E0.2 + E0.4) E0.7
* Incondicional
1 (valor uno)
* Flanco descendente
E0.3 ↓ (cuando E0.3 pasa de 1 a valor 0)
* Flanco ascendente
E0.2 ↑ (cuando pasa de valor 0 a valor 1)
(temporizador activado en la etapa 2 con 12 sg.)
Las UNIONES ORIENTADAS posibilitan la representación de: * Secuencias básicas * Secuencias con saltos ascendentes o descendentes * Secuencias alternativas o múltiples * Secuencias simultaneas o paralelas. Para comprender el funcionamiento básico del Grafcet se empleará un ejemplo simplificado como vehículo para introducir estos conceptos y su representación.
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REMACHADO AUTOMATICO
Se dispone de una máquina compuesta por dos cilindros neumáticos de doble efecto. Uno de ellos (B) es un cilindro de impacto encargado de remachar la pieza, y otro es un cilindro de sujeción-mordaza (A). Los dos cilindros están gobernados por sendas electroválvulas. Lo primero que hay que hacer es el esquema funcional de la secuencia. Para ello se asigna a cada fase de la secuencia una etapa de paso, añadiendo otra denominada etapa inicial.
Etapa 0
Etapa INICIAL. Colocación manual de la pieza. condiciones de marcha
Etapa 1
Sale el cilindro de sujeción de pieza (A) pieza sujeta. Cilindro (A) fuera.
Etapa 2
Desciende el cilindro de impacto (B). final de remachado
Etapa 3
Subida del cilindro remachador (B). cilindro de impacto en posición alta.
Etapa 4
Soltar la pieza. cilindro de sujeción introducido.
Teniendo en cuenta los elementos tecnológicos que forman parte de los automatismos,
(A ) C ilindro sujeción
E 0.1
(B ) C ilindro im pacto
E 0.2
A 2.0
E 1.1 E 1.7 A 2.6 A 2.7
E 0.3
E 0.4
A 2.1
pulsador de marcha reset. puesta a cero. lámpara de señal máquina preparada. lámpara de señal máquina en marcha.
Como segundo paso se hace el esquema tecnológico que consiste en asignar las entradas (emisores) y salidas (acciones) correspondientes. A cada etapa le asignaremos una marca de las disponibles en el autómata.
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M 0.0
ETAPA INICIAL
E1.1 . E0.1 . E0.3 M 0.1
Activar A2.0 (A+)
E0.2 M 0.2
Activar A2.1 (B+)
E0.4 M 0.3
Desactivar A2.1 (B-)
E0.3 M 0.4
Desactivar A2.0 (A-)
E0.1
El funcionamiento del programa es idéntico al "sistema paso a paso" neumático. En cada momento sólo está activada una etapa. Como se verá en apartado siguiente, las características de la programación de autómatas y el siempre objetivo de hacer y presentar programas más sencillos, ha llevado a efectuar un pequeño cambio en esa premisa básica de "solo una etapa activa".
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PROGRAMA DE MANDO PARA UNA CADENA SECUENCIAL POR ETAPAS Siguiendo con el ejemplo anterior, una vez realizado el GRAFCET se empieza a elaborar el programa de mando, que en este caso se determina por su aplicación en autómata.
Dicho programa de mando, al igual que en el "paso a paso" neumático, cumple: * En todo momento sólo hay una etapa activada, con excepción de la etapa inicial, que permanece activa durante todo el desarrollo de la secuencia. •
Cada etapa activada: • • •
•
Ejecuta la acción correspondiente ( marca de paso memorizada ) Borra la etapa anterior. Prepara la etapa siguiente, la cual se ejecutará cuando se cumpla la transición asignada.
La concepción básica de una etapa se corresponde con el siguiente esquema: 3 )
MARCA DE PASO ANTERIOR M0.2
TRANSICION E0.4
M0.3
MARCA PASO SIGUIENTE M0.4 MARCA DE PASO 3 E1.7 RESET
•
En la actualidad y por motivos de sencillez de programación se elaboran segmentos básicos que con excepción del primero y ultimo, son así:
Marca anterior M0.1
Transicion E0.2 S M0.2
SEGUNDA ETAPA
R M0.1
•
En la parte final del programa asociaremos las marcas de paso de cada etapa con las acciones específicas tecnológicas ( excitar bobinas, etc.)
La ETAPA INICIAL se requiere para la puesta en marcha de la secuencia. Un objetivo de la misma es permitir consultarla en cualquier momento, y conocer si la secuencia se está realizando, dado que permanece activa a lo largo de todo el desarrollo del grafcet. Con la máquina parada dicha marca inicial está a cero. Dpto. Mantenimiento Industrial - C.I.P. Virgen del Camino - Iruñea
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Una programación básica de la parte del grafcet sería:
Todos los segmentos de programación son iguales ( Set de la marca de paso / Reset de la anterior), con excepción del primero que es Set/Set y del ultimo que es Reset/Reset. La activación en cada segmento lo realiza la marca anterior junto con la transición correspondiente.
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Las activaciones de los actuadores, lámparas, etc.. se colocan después de la "cadena de etapas", al final del módulo de programación.
La parte correspondiente al grafcet, y a las activaciones de los elementos, en una programación industrial del Módulo de Automático, no requiere de más añadidos. Sólo en este ejemplo concreto y dado que en lo que lleva desarrollado este texto no se ha tratado activaciones del Manual - reset", obliga a "reajustar" dicho programa para contemplar, que un pulsador de Reset/origen haga retroceder a los cilindros y ponga, además, el grafcet a cero. Para ello se crea un nuevo Módulo (FC20), con el objetivo de efectuar el borrado de las marcas y hacer retroceder a los cilindros en una operación de reseteado. Dicho módulo FC 20 es llamado desde el OB 1 cada vez que se acciona el pulsador de reset. OB 1 UC FC 10 UE 1.7 CC FC20
FC 20 Salto al automático
Salto al reseteado
L +0 T MB 0 T AB 2
A continuación el mismo programa del FC 10 en lenguaje de Lista de instrucciones
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FC 10 – AUTOMATICO Segmento 1 UN U U U S S
M 0.0 E 1.1 E 0.1 E 0.3 M 0.0 MO.1
Segmento 2 U U S R
M 0.1 E 0.2 MO.2 MO.1
Segmento 3 U U S R
M 0.2 E 0.4 MO.3 M0.2
Segmento U U S R
M 0.3 E 0.3 MO.4 M0.3
Segmento 5 U U R R
M 0.4 E 0.1 M 0.0 M 0.4
Segmento 6 U S U R NOP
M A M A 0
Segmento 7 U S U R NOP
M 0.2 A 2.1 MO.3 A 2.1 0
Segmento 8 UN U U =
M 0.0 E 0.1 E 0.3 A 2.6
ARRANQUE ETAPA INICIAL Y PRIMERA En esta etapa se activa la marca inicial y la primera etapa. La marca inicial permanece activada durante todo el proceso por si se desea consultar.
: ETAPA SEGUNDA En este modulo se activa la segunda etapa y se borra la primera
: ETAPA TERCERA Se activa la tercera etapa y se borra la anterior (segunda).
: ETAPA CUARTA
0.1 2.0 0.4 2.0
Segmento 9 U M 0.0 = A 2.7
Se activa la cuarta etapa y se borra la tercera.
: BORRADO ETAPA 1 Y 4 En el último bloque del grafcet se borran la ultima etapa y la inicial. Esta última se activa automáticamente si se cumplen las condiciones iniciales. : ACTIVACION CILINDRO A ;A través de memorias se activan y ;se desactivan las bobinas de los cilindros.
: ACTIVACION CILINDRO B Activación, con las marcas de paso correspondientes, del cilindro B .
: MAQUINA PREPARADA Se ilumina la lampara de máquina preparada. Falta accionar el pulsador de marcha para su arranque.
: MAQUINA EN MARCHA Máquina en proceso de funcionamiento Lámpara encendida.
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* SISTEMA BASICO: PASO 0
ETAPA INICIAL
TRANSICION PASO 1
Accion ETAPA
PASO 2
* SECUENCIAS MULTIPLES (alternativas)
* En este caso cada rama de secuencia se activa alternativamente segun se cumpla la transicion de una u otra rama.
* SECUENCIAS SIMULTANEAS (paralelas)
* En este ejemplo los dos ramales se activan a la vez. Para que prosiga la secuencia es necesario que se cumplan totalmente los dos. (X)
(Y) X.Y
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EJERCICIOS DE SET/RESET EN GRAFCET:
4
2 X+Y X
3
X
5
6
Z
4
REALIZAR EL SET DE LAS ETAPAS 5 Y 6 Y EL RESET DE LA 4 W
5
RESLIZAR EL SET DE LA ETAPA 9 Y EL RESET DE LA 7 Y 8.
DETERMINAR EL SET DE LA ETAPA 3 Y EL RESET DE LA ETAPA 2
7
8 Y
X
9 DETERMINAR EL SET DE LAS ETAPAS 4 Y 7 Y EL RESET DE LAS ETAPAS 3Y6
11
3 X
Y
4
X
Z
12 V
W
5
4
9
13 V
Y
3
6
W
REALIZAR EL SET DE LA ETAPA 14 Y EL RESET DE LAS ETAPAS 8 Y 13
14 Z
Z
7
REALIZAR EL SET DE LAS ETAPAS 4 Y 9 Y EL RESET DE LA ETAPA 3
15
8
13 (X)
DETERMINAR EL SET DE LAS ETAPAS 12 Y 15, ASI COMO EL RESET DE LAS ETAPAS 11 Y 14
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(Y)
14
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EJERCICIO: CIRCUITO SECUENCIAL Un taladro automático con alimentación de piezas manual dispone de un cilindro neumático de S/E de sujeción, un cilindro de D/E para desplazamiento del taladro y un motor neumático de un solo sentido para el giro de la broca. El circuito neumático de potencia ( parte operativa ) es: Sujeción (A)
Taladro (B)
E 32.0
A 32.0
A 32.1
E 32.1
E 32.2
A 32.2
Motor (M)
E 32.3
A 32.3
Se requiere una señal luminosa de máquina preparada y otra de máquina en marcha. Al accionar el Pul. Reset – Origen, en modo Manual, el cilindro - sujeción no debe retroceder hasta que el taladro (cilindro B) está arriba. Leyenda E 33.1 pulsador Marcha E 33.7 pulsador reset-Origen
A 33.0 lámpara máquina preparada (condiciones iniciales) A 33.1 lámpara máquina en marcha – movimiento.
Realizar el GRAFCET y programa de mando en "lista de instrucciones", empleando un módulo para resetear, además del módulo de automático.
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EJERCICIO DE MONTAJE EN PANEL SIMULADOR
El panel simulador dispone de dos cilindros de D/E, pulsadores, finales de carrera, y de un autómata S7 314 IFM
Pulsadores: E 124.0 E 124.6 E 124.7
Lámparas Marcha Reset - Origen Automático / manual
A 124.0 A 124.5 A 124.6
Condiciones iniciales - Origen. Paro fin de ciclos. Marcha.
La secuencia a realizar por los cilindros es:
A+ B+ AT ( 3 segundos ) A+ BA-
La secuencia es a ciclo único al accionarse la marcha. Dispone de un pulsador de paro de emergencia que deja sin presión a los cilindros y encenderá la lámpara correspondiente. Un contador determinará el nº de secuencias manuales realizadas, encendiendo una lámpara (A 124.5) al realizar 4 secuencias. No se podrá seguir efectuando secuencias de máquina mientras no se ponga a cero el contador. Dicho reseteo se efectuará con el pulsador (E 124.6) estando el interruptor en posición de manual..
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Realizar: 1. 2. 3. 4. 5.
El Organigrama de mando. El Grafcet del módulo automático del programa de autómata. El programa de mando e introducirlo en autómata. El cableado entre autómata y panel simulador. Puesta en marcha real de los cilindros de acuerdo a la secuencia y condiciones indicadas.
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