Informe de Plc -Maestro Esclavo

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Año del Buen Servicio Al Ciudadano 2017

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

Contenido

OBJETIVOS:  ............................................................................................................................ 3

MARCO TEORICO ............................................................................................................. 4

PROCEDIMIENTO DEL TALLER: ................................................................. 17

CONCLUSIONES:  ................................................................................................ 18

OBSERVACIONES: ............................................................................................. 19

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OBJETIVOS: 

En esta práctica de laboratorio aprenderemos cómo hacer un conexionamiento maestro esclavo

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Configuración de la IP de la computadora.

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Asignación de la IP del PLC para trabajar con Ethernet

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Revisar que la configuración se haya establecido entre PC-PLC.

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Comprobar la comunicación establecida cargando el programa realizado al PLC

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Generar los programas para la función Maestro-Esclavo y hacer las pruebas necesarias.

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Venir correctamente uniformado con su EPP, para prevenir accidentes.

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MARCO TEORICO

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Controlador Lógico Programable: Es un dispositivo electrónico de control de procesos y se basa en una lógica, definida a través de un programa de computación.

Su historia se remonta a finales de la década de 1960, cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica convencional

Funcionamiento de un PLC Para poder explicar el funcionamiento de un PLC es necesario definir primeramente las partes: · Interfaces de entradas y salidas · CPU (Unidad Central de Proceso) · Memoria · Dispositivos de Programación Al PLC se le ingresa el programa a través del dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es almacenado en la memoria de la CPU lo que constituye el programa que va a ejecutar el controlador durante

su

funcionamiento.

La CPU, constituye el "cerebro" del PLC, procesa la información que recibe del exterior proveniente de los distintos sensores a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, emite una salida a través de la interfaz de salida con la que se logra actuar sobre el proceso. En

los

módulos

de

entrada

pueden

ser

conectados

distintos

dispositivos externos tales como: Sensores inductivos, capacitivos, ópticos Interruptores Pulsadores Llaves

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Finales de carrera Detectores de proximidad En los módulos de salida pueden ser conectados dispositivos externos para actuar directamente en el proceso tales como: Contactores Electroválvulas Variadores de velocidad Alarmas

La CPU funciona cíclicamente ejecutando el programa, al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las señales de entrada, seguido ejecuta el programa a continuación la CPU ejecuta tareas internas de diagnóstico y comunicación, ya al final del ciclo se actualizan las señales de salidas con las que se actúa sobre el proceso. El tiempo del ciclo depende del tamaño y complejidad del programa del programa, del número de entradas y salidas y de la cantidad de comunicación requerida.

Ventajas del uso de un PLC Las ventajas en el uso del PLC comparado con sistemas basados en relé o sistemas electromecánicos son: Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lógica cableada de un tablero o de un circuito impreso de un sistema electrónico, mediante un programa que corre en un PLC. Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a realizar, en la puesta en marcha y en el ajuste del sistema. Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación del sistema.

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Confiabilidad Espacio Modularidad Estandarización

TIA Portal Es el innovador sistema de ingeniería que permite configurar de forma intuitiva y eficiente todos los procesos de planificación y producción. Convence por su funcionalidad probada y por ofrecer un entorno de ingeniería unificado para todas las tareas de control, visualización y accionamiento. El TIA Portal incorpora las últimas versiones de Software de Ingeniería SIMATIC

STEP

7,

WinCC

y

Startdrive

para

la

planificación,

programación y diagnóstico de todos los controladores SIMATIC, pantallas de visualización y accionamientos SINAMICS de última generación.

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SIMULADOR S7-1200 El autómata S7-1200, es el último dentro de una gama de controladores SIMATIC de Siemens, es el sucesor del S7-200 y está disponible desde junio del 2009. El controlador compacto SIMATIC S7-1200 es el modelo modular y compacto para pequeños sistemas de automatización que requieran funciones simples o avanzadas para lógica, HMI o redes. Gracias a su diseño compacto, su bajo coste y sus potentes funciones, los sistemas de automatización S7-1200 son idóneos para controlar tareas sencillas. En el marco del compromiso SIMATIC para con la automatización plenamente integrada (TIA: Totally Integrated Automation), la familia de productos S7-1200 y la herramienta de programación STEP 7 Basic proporcionan la flexibilidad necesaria para cubrir las diferentes necesidades de automatización de cada caso. El controlador S7-1200 ofrece la flexibilidad y potencia necesarias para controlar una gran variedad de dispositivos para las distintas necesidades de automatización. Gracias a su diseño compacto, configuración flexible y amplio juego de instrucciones, el S7-1200 es idóneo para controlar una gran variedad de aplicaciones.

La CPU incorpora un microprocesador, una fuente de alimentación integrada, circuitos de entrada y salida, PROFINET integrado, E/S de

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control de movimiento de alta velocidad y entradas analógicas incorporadas, todo ello en una carcasa compacta, conformando así un potente controlador. Una vez descargado el programa, la CPU contiene la lógica necesaria para vigilar y controlar los dispositivos de la aplicación. La CPU vigila las entradas y cambia el estado de las salidas según la lógica del programa de usuario, que puede incluir lógica booleana,

instrucciones

de

contaje

y

temporización,

funciones

matemáticas complejas, así como comunicación con otros dispositivos inteligentes. Para comunicarse con una programadora, la CPU incorpora un puerto PROFINET integrado. La CPU puede comunicarse con paneles HMI o una CPU diferente en la red PROFINET.

① Conector de alimentación ② Conectores extraíbles para cablead de usuario (detrás de las

③

tapas)

③ LEDs DE ESTADO PARA LAS e/s INTEGRADAS.

④ Conector PROFINET (en el lado inferior de la CPU) PLC S7 1200

SIMATIC S7-1200 es el controlador de lazo abierto y lazo cerrado de control de tareas en la fabricación de equipo mecánico y la

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construcción de la planta. Se combina la automatización máxima y mínimo coste. Debido al diseño modular compacto con un alto rendimiento al mismo tiempo, el SIMATIC S7-1200 es adecuado para una amplia variedad de aplicaciones de automatización. Su campo de aplicación se extiende desde la sustitución de los relés y Contactores hasta tareas complejas de la automatización en las redes y en las estructuras de distribución. El S7-1200 también se abre cada vez más ámbitos en los que la electrónica especial ha sido desarrollada previamente por razones económicas.

Protocolo Profibus DP Profibus es un estándar de comunicaciones para buses de campo. deriva de las palabras process field bus. la versión más utilizada es Profibus dp (periferia distribuida; descentralized peripherals), y fue desarrollada en 1993

Profibus tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías de transmisión, que son identificadas como: RS-485 Año del Buen Servicio Al Ciudadano

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MBP RS-485 IS MBP IS Fibra óptica rs-485 utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidades entre 9.6 kbps y 12 Mbps. hasta 32 estaciones, o más si se utilizan repetidores. mbp (manchester coding y bus powered) es transmisión sincrónica con una velocidad fija de 31.25 kbps. las versiones

is  son

intrínsecamente seguras, utilizadas en zonas

clasificadas. fibra óptica incluye versiones de fibra de vidrio multimodo y monomodo, fibra plástica y fibra hcs. Profibus dp está actualmente disponible en tres versiones: DP-V0. Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos, diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones DP-V1. Agrega comunicación a cíclica de datos, orientada a transferencia de parámetros, operación y visualización DP-V2. Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives, permitiendo alta velocidad para sincronización entre ejes en aplicaciones complejas desde el punto de vista del control de las comunicaciones, el protocolo Profibus es maestro esclavo, pero permite: Aplicaciones mono maestro. Un sólo maestro está activo en el bus, usualmente un PLC. Los demás dispositivos son esclavos. Este esquema es el que permite los ciclos de lectura más cortos

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Aplicaciones multi maestro. Permite más de un maestro. Pueden ser aplicaciones de sistemas independientes, en que cada maestro tenga sus propios esclavos. U otro tipo de configuraciones con dispositivos de diagnóstico y otros en un ambiente multimaestro, puede haber dos tipos de maestros: DPM1. DP Master Class 1. Es un controlador central que intercambia información con sus esclavos en forma cíclica. Típicamente un PLC. DPM2. DP Master Class 2. Son estaciones de operación, configuración o ingeniería. Tienen acceso activo al bus, pero su conexión no es necesariamente permanente La necesidad de conectar equipos de control con redes de PC llevó a la industria a la estandarización, de facto o de jure, de tecnología que pudiese llevar a cabo esta tarea. La evolución de uno u otro segmento de esta comunicación lleva la necesidad permanente de actualización en la tecnología de vinculación. Sin embargo, la utilización industrial se haya mas vinculada a aspectos de robustez y seguridad y que si no se comprende y convive con estas circunstancias, se pueden cometer errores tanto en la interpretación como en la elaboración de soluciones necesarias. Por ejemplo, desde el punto de vista de la seguridad una comunicación a nivel de equipos industriales posee características extendidas respecto de una red administrativa, la seguridad en la trasferencia de datos no está asociada solamente al acceso a la información o su preservación, sino que también está vinculada a la disponibilidad de los datos en tiempos acotados y a la inmunidad del sistema a fallas o al menos a la interpretación de ellas.

El esquema de comunicación industrial ampliamente difundido para redes de integración de equipos de control es el denominado maestroesclavo, este esquema es utilizado en comunicaciones entre PLC y sistemas SCADA’s y aún en DCS’s. Este modelo maestro-esclavo.

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El sistema de comunicación maestro-esclavo consta esencialmente de un equipo que se lo denomina maestro y uno o varios equipos denominados esclavos; el maestro es quien gobierna los ciclos de comunicación, toda iniciativa de comunicación es llevada a cabo por este equipo, los esclavos solo responden a la petición del maestro, si les corresponde, el proceso de pregunta/respuesta de un equipo maestro a uno esclavo se lo conoce como transacción. Existen dos tipos de transacciones: ·

Consulta-Respuesta: el equipo maestro inicia una transacción con

uno de sus esclavos, todos los esclavos escuchan la pregunta, pero al ser dirigida a uno en particular, este asume su rol de encuestado devolviendo la consulta al maestro, esta transacción puede ser de lectura, escritura, consulta de estado, etc., todo lo que él entre ambos puedan entenderse. La transacción puede concretarse en uno o varios hilos de consulta entre el maestro y el esclavo. ·

Difusión sin respuesta: el equipo maestro comienza una

transacción que va a tener como destino a todos los esclavos, los esclavos no responden tal petición y el maestro da por asumida la finalización de la misma. Puede darse el caso que uno o más esclavos no hayan recibido correctamente la información, esto debe tenerse en cuenta cuando se utiliza este tipo de transacción.

Planteado el esquema maestro-esclavo se observa que la relación entre ellos es jerárquica, el maestro posee mayor jerarquía que los esclavos y es quien maneja y distribuye los tiempos, esto desde el punto de vista de las comunicaciones, pero puede contrastar, y generalmente se da, con la jerarquía dentro de la lógica de control.

En una transacción maestro-esclavo se definen ciertos parámetros que se utilizan para tratar de organizar y garantizar estas transacciones:

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·

Protocolo: para que dos equipos que están intercambiando

información puedan comprenderse es necesario que ambos se pongan de acuerdo en el contenido de la información intercambiada, al conjunto de reglas y convenciones que se utiliza se lo denomina protocolo. ·

Poleo: el equipo maestro interroga bajo un esquema programado la

secuencia de equipos a disposición, más aún, cada equipo puede recibir diferentes tipos de transacciones correspondientes a lectura/escrituras, diferentes tipos de variables, etc., el período de encuestamiento para cada esclavo o transacción se lo define como poleo. ·

TimeOut: cuando el maestro inicia la transacción con un

determinado esclavo dentro del esquema consulta/respuesta, puede suceder que el esclavo no pueda responderle al maestro, este debe manejar un tiempo de espera para la respuesta del esclavo, caso contrario abortar esta transacción ya sea para reintentarla o para continuar con su esquema de poleo previsto, este tiempo se lo denomina TimeOut. El mismo concepto se aplica desde el punto de vista del esclavo para protocolos multiestados. ·

Reintentos: cuando un esclavo no responde y el maestro aborta la

transacción, este debe decidir qué hacer, si continuar con el diagrama de poleo o reintentar la transacción abortada, la cantidad de veces que va a reintentar llevar a cabo con éxito la transacción es lo que se denomina Reintentos o Retries.

Desde el punto de vista físico deben tenerse en cuenta varios aspectos para llevar a cabo la comunicación maestro-esclavo con el menor porcentaje de error posible. El medio físico más empleado en el ambiente industrial es sin lugar a dudas RS-232 / RS-485, las características de uno y otro difieren poco o mucho respecto de que punto de vista se evalúe, pero es necesario su correcta interpretación y evaluación para optimizar la secuencia de transferencia de información, conceptos tales como transmisión Año del Buen Servicio Al Ciudadano

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asimétrica, transmisión balanceada, comunicación punto a punto, comunicación multidrop, DCE, DTE, ancho de banda, velocidad de transmisión, bits de paradas, bits de inicio, bit de paridad, UTP, STP, fibra óptica, Full Dúplex, Half Dúplex, etc.

Desde el punto de vista formal del modelo ISO/OSI, el esquema maestro esclavo para una comunicación industrial a través de un vínculo RS-232/485 queda: ·

Nivel Físico: está representada por las normas RS-232/485.

·

Nivel de Enlace: la subcapa de control de acceso al medio (MAC)

está definida por el esquema maestro-esclavo, mientras que la subcapa de control lógico de línea (LAC) tiene dos modalidades: transacciones consulta/respuesta (tipo 3, sin conexión y con reconocimiento) y difusión sin respuesta (tipo 1 sin conexión y sin reconocimiento) ·

Nivel de Red: al ser de topología bus no es necesario manejar este

nivel. ·

Nivel de Transporte: usualmente no se utiliza, ya que las tramas

son pequeñas y no particionadas. ·

Nivel de Sesión: no es necesario al ser transacciones cortas.

·

Nivel de Presentación: no necesario el manejo.

·

Nivel de aplicación: dependiente del protocolo implementado.

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Los cables de PROFIBUS se caracterizan por tener un distintivo morado, el cual lo caracteriza otros cables de distintos protocolos. Como principalmente es para un uso industrial, los cables son robustos para evitar cualquier complicación.

La función de bloque OB82 hace referencia a la alarma de diagnóstico, la cual nos da un diagnóstico de la red PROFIBUS .

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PROCEDIMIENTO DEL TALLER: En esta práctica se pudo ver, la comunicación Ethernet, pero en esta ocasión; utilizaremos 2 PLC´s que dispondremos en red, con esta configuración, podremos mantener una relación Maestro esclavo, entre los PLC que necesitemos controlar y desde terminales que pueden variar hasta de continente. Con esto podremos controlar un programa, cargar un programa o simplemente visualizarlo; con solo tener la misma configuración IP del PLC que necesitamos de esclavo. Para comprobar que la configuración de IP respectivas, se realizó debidamente; realizaremos un pequeño programa con el cual podremos establecer el ordenador que se encargara de simplemente recibir (esclavo) y el ordenador que se encargara de ser el que envíe (maestro), y también comprobar esta conexión.

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CONCLUSIONES: 

Consideramos a esta práctica una de las mejores y de mayor utilidad para el futuro dado que se logró tener una intercomunicación completa entre dos PLCs y de igual modo se logró tener un control de la secuencia deseada utilizando distintos métodos de comunicación como lo son protocolos PROFIBUS y AS-i. Igualmente considero que se aprendió mucho de las conexiones utilizadas en el protocolo PROFIBUS y que éste es de bastante utilidad en aplicaciones industriales debido a que muchas veces para tener y mantener un control total y absoluto acerca de procesos muy largos muchas veces es necesario tener más de un PLC, teniendo así PLCs que puedan servirnos como esclavos para apoyar las acciones de un maestro capaz de englobar acciones y controles en general.



Para poder realizar este taller, la configuración de nuestra IP se realizó de la misma forma en que se modificó en la práctica anterior, es decir asignamos una IP a nuestra computadora, y después por medio de nuestra fuente asignamos una IP a nuestro PLC. Es muy importante que los equipos que estén conectados, sobre los cuales se pudo tener comunicación, obteniendo una IP semejante hasta antes del último número asignado. Porque de lo contrario será imposible establecer comunicación.

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OBSERVACIONES: 

La diferencia básica entre el maestro y los esclavos es que el maestro inicia las comunicaciones. Los esclavos sólo envían mensajes cuando el maestro así se los solicita. El proceso por el cual el maestro envía un mensaje, y recibe una respuesta del esclavo (si así lo solicitó) se denomina transacción.



Al realizar las copias de seguridad o backups ahora también permite guardar los valores que se tenían en el momento de realizar la recuperación; también indica que será posible realizar copias de seguridad de proyectos completos en un proyecto nuevo que nosotros creemos en nuestra estación de PLC de la línea (S7-300/S7-400, S71200 firmware versión 4 y S7-1500).

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El esquema de comunicación industrial ampliamente difundido para redes de integración de equipos de control es el denominado maestro-esclavo, este esquema es utilizado en comunicaciones entre PLC y sistemas SCADA’s y aún en DCS’s

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