Simulación de Programas PLC en FluidSIM y SIMATIC STEP7

Simulación de programas PLC en FluidSIM y SIMATIC STEP7

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Mtro. José Luis Martínez Godoy

Informe Técnico Simulación de programas PLC en FluidSIM y SIMATIC STEP7 Presenta Mtro. José Luis Martínez Godoy

Programa Ingeniería en Tecnologías de Manufactura

Fecha 28 de mayo de 2014

Simulación de programas PLC en FluidSIM y SIMATIC STEP7 Mtro. José Luis Martínez Godoy

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Contenido Introducción ............................................................................................................................................................ 3 Desarrollo. ............................................................................................................................................................... 4 Simulación por medio de Simatic Step 7 V5.5. ................................................................................ 4 Simulación por medio de Siemens TIA Portal. .............................................................................. 16 Conclusiones. ..................................................................................................................................................... 20 Bibliografía. .......................................................................................................................................................... 21

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Introducción Este informe técnico presenta la documentación relacionada al proyecto “Simulación de programas PLC en FluidSIM y SIMATIC STEP7”. Este tipo de simulación es muy útil en ambientes académicos ya que por medio de la computadora se puede predecir el comportamiento que tendrá un programa de PLC llevado a la práctica en una aplicación real sin necesidad de contar físicamente con el espacio y los dispositivos para realizar dichas pruebas. Para realizar está simulación se utilizan dos software diferentes. El SIMATIC STEP 7 para programar en diagrama escalera y al mismo tiempo simular el PLC, y también el software Festo FluidSIM que es el ambiente en el cual se pueden simular los diversos componentes de las aplicaciones como son los actuadores, las electroválvulas, las conexiones, etc. En este informe se enlista paso a paso cómo se realizó dicha simulación y se incluye además la realización de la misma simulación por medio del software Siemens TIA Portal V12 como alternativa al SIMATIC STEP 7 hoy ya casi obsoleto.

Figura 1. Interfaz del Festo FluidSIM

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Desarrollo. Simulación por medio de Simatic Step 7 V5.5. Paso 1.- Creación de un proyecto en el software Administrador SIMATIC.

Figura 2. Proyecto en Simatic Step7

Paso 2.- Agregar hardware al proyecto. En este caso agregamos el PLC Simatic 300 para efectos de la simulación.

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Figura 3. Hardware PLC Simatic 300 Damos doble clic en hardware y nos abre la ventana de configuración del hardware.

Figura 4. Configuración del hardware

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En esta ventana damos doble clic en perfil de soporte en el árbol simatic 300 para agregar un bastidor en el cual agregar nuestro hardware.

Figura 5. Ventana de configuración de hardware El primer elemento que vamos a agregar será la fuente de alimentación del PLC. Damos clic en el primer renglón de la tabla y después doble clic en la fuente PS307 de 10A.

Figura 6. Agregando hardware al PLC

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De la misma forma agregaremos el CPU 315-2-DP (el primero de la lista). Y damos aceptar.

Figura 7. Agregar CPU al proyecto De la misma forma agregaremos el módulo de entradas digitales (DI-300) de nuestro PLC. En este caso a partir del renglón 4 de la tabla.

Figura 8. Agregando módulos de E/S al PLC

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Hacemos lo propio para las salidas digitales (DO-300).

Figura 9. Agregando módulos de salidas digitales Para cambiar las direcciones de entradas o salidas damos doble clic sobre el renglón en la tabla. Seleccionamos la pestaña direcciones, quitamos la opción “estándar” y escribimos la dirección que deseamos. En esta caso la 0.

Figura 10. Cambio de direcciones E/S Damos guardar y cerramos la ventana de configuración de hardware.

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Figura 11. Regreso a la ventana principal de Simatic Paso 3.- Programación en escalera del SIMATIC 300. Damos doble clic en el apartado bloques dentro del árbol. Y doble clic en el bloque OB1 y damos aceptar.

Figura 12. Agregar bloque principal de programa

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Dentro del programa. El primer paso es agregar los elementos de programación a la tabla de símbolos. Para ello nos vamos a herramientas -> Tabla de símbolos. Una vez ahí agregaremos la lista de elementos de entrada y salida de nuestra aplicación. Hay que recordar que en Simatic las direcciones de salida de nuestro PLC se identifican como A0.X y las entradas como E0.X dependiendo de la dirección que hayamos elegido previamente. Para este ejemplo agregaremos 2 entradas y una salida como se observa en la siguiente figura.

Figura 13. Etiquetar E/S Damos guardar y cerramos la tabla de símbolos. Ahora procedemos a la programación del PLC. En este caso iremos agregando los contactos y bobinas desde la barra de programación en la parte superior.

Figura 14. Menú de contactos y bobinas Comenzamos a agregar nuestros contactos y bobinas así como las líneas de programa que deseemos. En este caso, se programará el encendido de la lámpara de manera que quede enclavada y se apaga por medio del contacto Lamp_off.

Figura 15. Diagrama escalera Damos guardar y cerrar.

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Paso 4.- Carga del programa en el simulador y simulación. Lo primero que demos hacer es ajustar la interface de comunicación de nuestro proyecto. Para ello debemos irnos a Herramientas -> ajustar interface PG/PC.

Figura 16. Cargar el programa en el simulador Y seleccionamos PLCSIM (MPI) y damos aceptar.

Figura 17. Configuración de la conexión con el simulador

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Posterior a ello damos clic en activar/desactivar simulación del simulador.

y se abrirá la ventana

Figura 18. Interface del PLCSIM Ahora necesitamos cargar el programa que realizamos en el simulador. Para esto damos clic en cargar programa . Ya cargado activamos la opción de RUN en el simulador y podremos manipular/observar el comportamiento de las entradas/salidas del PLC en función de nuestro programa. Finalmente minimizamos las ventanas.

Figura 19. Prueba de simulación en PlcSIM

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Paso 5.- Simulación en FluidSIM. Una vez abierto y creado un nuevo programa en fluidsim. Lo primero que demos hacer es agregar los módulos de entrada y salida de nuestro PLC (EasyPort/OPC/DDE) y los demas elementos que se requieran (contactos y lampara). Cabe señalar que las que sean entradas en nuestro programa del PLC deberán ir al modulo de salidas y viceversa para las salidas, tomando en cuenta también el n. de entrada/salida cómo se muestra en la imagen.

Figura 20. Interface del Festo FluidSIM Una vez hecho esto hay que configurar la comunicación de nuestros módulos con el simulados PLCSIM. Comenzamos por abrir el menú Options easyPort/OPC.. y activamos la opción OPC mode.

Figura 21. Configuración del EasyPort

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Una vez hecho esto. Configuramos nuestros módulos de entrada y salida. Damos doble clic en el módulo Fluidsim OUT e IN y lo configuramos de la siguiente manera. Dónde las dirección de salida con AB0 y las de entrada EB0.

Figura 22. Configuración de las E/S en el Easyport Damos play a la simulación en FluidSIM y deberá abrirse la ventana de EzOPC en automático. Deberá tener la siguiente configuración.

Figura 23. Interface del Festo EzOPC

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Ya dentro de fluidSIM la simulación debería comportarse de acuerdo a nuestro programa de PLC.

Figura 24. Simulación ejecutándose en Festo FluidSIM También podemos ver la simulación en tiempo real dentro del programa. Para ello nos vamos a la ventana de Simatic manager damos doble clic en el bloque OB1 y dentro de la ventana de programación presionamos el botón observar

.

Figura 25. Simulación ejecutándose en Simatic STEP7

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Simulación por medio de Siemens TIA Portal.

Figura 26. Interface TIA Portal V12 Seleccionamos configurar un dispositivo -> nuevo dispositivo -> Simatic S7-300 -> CPU 315-2 DP ->6ES7 315-2AG10-0AB0 (primero de la lista)

Figura 27. Creación de un proyecto en TIA Portal

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En la siguiente pantalla agregamos nuestra fuente de poder (a elegir) y nuestros módulos de entrada y salida (a elegir) desde el árbol de configuración que se encuentra a la derecha, al final nuestro bastidor deberá tener dichos módulos como en la siguiente imagen.

Figura 28. Ambiente de configuración de hardware TIA Portal Ahora configuramos el tipo de mnemónica a utilizar en nuestro programa de PLC. Es necesario tener el tipo de mnemónica alemana para que este sea compatible con la simulación en fluidsim. Para ello nos vamos al menú options->settings->general Default Tag Table. Doble clic y agregamos las entradas y salidas con sus respectivas etiquetas.

Figura 30.Asignación de E/S Lo siguiente es realizar la programación escalera. Nos vamos a Program blocks -> Main OB1 en el árbol de proyecto y realizamos la programación deseada.

Figura 31. Diagrama escalera en TIA Portal

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Al finalizar damos un clic en main OB1 en el árbol y presionamos el botón de "start simulation" en la barra de comandos. Damos ok en la primer ventana que sale y elegimos MPI como tipo de interface y PLCSIM como interface y damos load.

Figura 32. Simulación en TIA Portal Finalmente se abrirá la ventana del PLCSIM y podremos simular. El paso siguiente es realizar la conexión con fluidSIM por medio del EzOPC como se ha describe a partir del paso 5 de este manual.

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Conclusiones. La automatización es indispensable hoy en día para la mejora de los procesos y de las utilidades en las empresas. En un mundo tan globalizado como el que hoy vivimos se hace indispensable que las empresas se doten de herramientas que les permitan ser competitivas a nivel mundial tanto en precio como en tiempo de entrega de sus productos. Esto conlleva a que los ingenieros de hoy deberán estar capacitados en las artes y habilidades relacionadas con la automatización de procesos. Sin embargo, los equipos necesarios para dicha capacitación son costoso y no siempre están accesibles. Es por eso que el uso de herramientas de simulación de procesos automatizados como la que aquí se presenta es de gran relevancia para la educación superior en México, más específicamente hablando de la educación Técnica ya que representa un oportunidad tanto para las escuelas como para los alumnos de poder realizar pruebas sin necesidad de tener físicamente el equipo para realizar las mismas. Por último, agregar que también este tipo de prácticas permite mantener en mejor estado los equipos de laboratorio ya que se realicen pruebas previas a la conexión física lo cual evita que el equipo pueda dañarse dados algunos problemas en la programación.

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Bibliografía. 1. Mandado, E. (2009). AUTÓMATAS PROGRAMABLES Y SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN. MÉXICO: MARCOMBO. 2. Jack, H. (2008). AUTOMATING MANUFACTURING SYSTEMS WITH PLCS. USA: GNU FREE DCUMENTATION LICENSE. 3. NORMAN, B. (2002). DISEÑO LÓGICO DIGITAL. MÉXICO: GRUPO PATRIA CULTURAL