supervision por un plc

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Índice General Capítulo 0: Introducción. 0.1. Prólogo

2

0.2. Objetivos

4

0.3. Estructura de la memoria

5

Capítulo 1: Autómatas Programables: Principios de funcionamiento.

Índice

1

6

1.1. De la lógica cableada al PLC

7

1.2. Componentes principales de un PLC

11

1.3. Fundamentos de programación

15

1.4. Tipos de programación

16

1.5. Ciclo de trabajo de un PLC

18

1.6. Estándar IEC 1131

21

1.7. Gama de autómatas SIEMENS

22

I

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 2: Software de programación Step7 Fundamentos. 2.1. Conceptos fundamentales

39

2.2. Autorización o licencia

41

2.3. Realización de un proyecto de Step 7

43

2.4. Herramientas de Step 7

45

- Administrador SIMATIC

46

- HW-Config: Configurar el hardware

49

- NETPRO: Configurar redes de comunicación

51

- Editor de bloques de programa

52

- Editor de símbolos

58

- Datos de referencia

59

2.5 Programa del Proyecto

Capítulo 3: Introducción a las redes industriales.

Índice

38

62

65

3.1. Conceptos fundamentales

66

3.2. Topología de la red

69

3.3. Métodos de acceso

74

3.4. Enlaces

75

3.5. Modelo de referencia ISO/OSI

79

3.6. Acoplamiento de sistemas de bus

84

3.7. Seguridad en la transmisión

88

3.8 Clasificación de las subredes

90

3.9 Redes de comunicación SIMATIC

92

II

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 4: Estándar de comunicaciones industriales Profibus. 4.1. Introducción

100

4.2. Método de acceso

103

4.3. Tecnología de transmisión

115

4.4. Modos de transmisión. Servicios de comunicación

122

4.5. Arquitectura de protocolo

128

Capítulo 5: Comunicación con Profibus DP.

Índice

99

131

5.1. Profibus DP: Fundamentos y componentes

132

5.2. Tramas de mensajes en Profibus DP

135

5.3. Sistema de periferia descentralizada SIMATIC ET

142

5.4 Interruptores automáticos – Comunicación SENTRON

151

5.5. Interfases maestras de Siemens en Profibus-DP

152

III

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 6: Estándar de comunicaciones industriales Ethernet. 6.1. Introducción

155

6.2. Normas IEEE 802.3 y 802.11

156

6.3. Trama del telegrama

159

6.4. Sinopsis de red

161

6.5. Servicios de comunicación

162

6.6. Conexiones al sistema

165

6.7. Comparación Ethernet / Fast Ethernet

166

6.8. Tecnología Switching

168

6.9. Comunicación industrial móvil

170

6.10 Protocolo SNMP – OPC Server

174

Capítulo 7: Soluciones IT.

Índice

154

179

7.1. Prestaciones de la tarjeta CP 343-1 IT

180

7.2. Acceso a la tarjeta vía web

181

7.3. Seguridad en las informaciones

184

7.4. Ajustes en el browser Web

188

7.5. Mensajes de procesos vía E-Mail

191

IV

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 8: Programación HTML. 8.1. Páginas HTML

205

8.2. Applets de Java

207

8.3. Llamada y parametrización de los Applets

208

8.4. Páginas utilizadas

212

Capítulo 9: WinCC.

215

9.1. Qué es WinCC

216

9.2. Qué caracteriza a WinCC

217

9.3. Cómo funciona WinCC

218

9.4 Crear un proyecto de WinCC

225

9.5 Crear imágenes de proceso

231

9.6 Dinamizar imágenes de proceso

244

Capítulo 10: Resultados y Conclusiones.

248

10.1. Resultados y conclusiones

249

10.2. Agradecimientos

251

Pliego de Condiciones.

Índice

204

253

1. Disposiciones Generales

254

2. Condiciones aplicadas a equipos Siemens

268

3. Condiciones particulares de los equipos

275

4. Ejecución de la instalación

276

V

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Presupuesto. 1. Mediciones

281

2. Consideraciones al presente presupuesto

284

3. Presupuesto Total

285

Bibliografía. 1. Bibliografía y Referencias

Índice

280

288 289

VI

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 0: Introducción 0.1. Prólogo

2

0.2. Objetivos

4

0.3. Estructura de la memoria

5

Capítulo 0:

Introducción

-1-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

0.1. Prólogo. Las nuevas tecnologías de tratamiento de la información y de comunicaciones, ya aplicadas en la informática de usuario y en la empresarial, están teniendo una fuerte implantación en los sistemas de producción industrial. En este entorno, la dependencia de los desarrollos específicos de los distintos fabricantes es todavía muy fuerte. Sin embargo, empieza a notarse una fuerte tendencia a utilizar sistemas independientes de los antiguos estándares de los grandes fabricantes de equipos de control industrial. La red Ethernet y su protocolo de comunicaciones TCP/IP se empiezan a configurar como el estándar de las comunicaciones no solo a alto nivel, sino también en el nivel más bajo, en el bus de campo. Esta nueva tendencia se manifiesta en el desarrollo de terminales de explotación y diálogo, que no solamente incorporan la antigua comunicación por puerto serie, sino que permiten la comunicación en distintas redes, entre ellas Ethernet. Se manifiesta también en los nuevos sistemas de supervisión industrial, conocidos como Sistemas SCADA, que usan Ethernet para la comunicación con los controladores de planta, sino que también se configuran como Servidores Web, permitiendo accesos remotos a sus bases de datos y a su interfase gráfico desde cualquier ordenador conectado en la red Internet. Un gran número de fabricantes han empezado a desarrollar dispositivos que utilizan como protocolo de comunicaciones TCP/IP y medio físico Ethernet, tales como módulos de entradas/salidas, variadores de velocidad, arrancadores, contactores, terminales de explotación y diálogo, pasarelas a buses de terceros... Además muchos de estos dispositivos incorporan servidores Web empotrados. Lo cual permite su configuración y diagnostico mediante un navegador de Internet.

Capítulo 0:

Introducción

-2-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Un claro ejemplo de estas posibilidades es el proyecto realizado. Se ha realizado la automatización de la simulación de una instalación de almacenamiento y bombeo de aguas. Se lleva a cabo el control y visualización de la misma vía PLC y a través de Internet conectando dicho autómata mediante una tarjeta servidora web a la red interna de la fábrica. Así como el propio mantenimiento y comprobación del propio Hardware instalado mediante diagnóstico. La realización de este proyecto consistirá en la implantación de diverso aparellaje para el control de las líneas de fuerza controlado por una unidad de periferia descentralizada que a su vez está gobernada por un autómata, el cual, por medio de una tarjeta servidora web, prolonga el control del sistema hasta cualquier parte del mundo dadas las posibilidades actuales de Internet. La elección del proyecto está basada en el interés por la electrónica y la automatización adquirido en el transcurso de la carrera. Una motivación adicional es la oportunidad de profundizar en este tema gracias a la estancia como becario en la empresa líder en este sector, así como su aplicación en un caso real.

Capítulo 0:

Introducción

-3-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

0.2. Objetivos: El objetivo principal de este proyecto es realizar el control y visualización de una instalación de almacenamiento y bombeo de agua simulada en un PLC. En primer lugar se llevará a cabo la recogida de señales en campo, (se llevan las señales del depósito al autómata vía Profibus y AS-i). Más tarde se realiza la comunicación a través de Ethernet (Wireless Lan Industrial) desde el autómata al PC, donde estará alojado el SCADA y el servidor de páginas Web y mail. Desde donde se podrá visualizar, controlar el proceso y generar alarmas por medio de mail. Por último y como conclusión del proceso se realizará también e la comprobación del propio Hardware mediante diagnóstico. Para la realización del proyecto se han alcanzado diversos objetivos según la etapa de progreso de éste. Como etapas más relevantes en la consecución de este proyecto se encuentran: •

Obtención de un nivel elevado en la programación de autómatas de la familia S7 de SIEMENS, en especial en el lenguaje AWL.

•

Conocimiento de los diversos tipos de redes, así como la s interacciones entre los autómatas conectados por ellas.

•

Familiarización con el aparellaje a utilizar.

•

Configuración de las redes y de los elementos que las componen.

•

Configuración y programación de los visualizadores y controladores del proceso (Páginas Web, SCADA, Alarmas Mail)

•

Implantación y prueba del mismo en un equipo de demostración.

Capítulo 0:

Introducción

-4-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

0.3. Estructura de la memoria: La memoria está estructurada de manera que en la lectura se van viendo los distintos equipos utilizados, su forma de configuración y los conocimientos adquiridos de una forma progresiva, comenzando con el propio autómata hasta llegar a las fases últimas del proyecto como la construcción de las páginas Web, la configuración de los mensajes de correo electrónico en el autómata, hasta la programación del SCADA. Por último se detallara el pliego de condiciones y el presupuesto total del proyecto.

Capítulo 0:

Introducción

-5-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 1: Autómatas programables: Principios de funcionamiento

1.1. De la lógica cableada al PLC

7

1.2. Componentes principales de un PLC

11

1.3. Fundamentos de programación

15

1.4. Tipos de programación

16

1.5. Ciclo de trabajo de un PLC

18

1.6. Estándar IEC 1131

21

1.7. Gama de autómatas SIEMENS

22

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-6-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI En esta introducción, se expondrán los conceptos más importantes para entender que es y como funciona un autómata programable. En esta se verán los aspectos fundamentales que rigen su programación. Con ello se pretende mostrar la función que desempeña el PLC dentro del proyecto.

1.1. De la lógica cableada al PLC. - Lógica cableada.

Un mando con lógica cableada es un automatismo con contactores y relés que solo se configura una vez conocida la tarea que debe resolver.

Figura A.1. Esquema de un automatismo convencional.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-7-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Por ello, hasta ahora la tarea de mando se representaba con ayuda de un esquema eléctrico. Seguidamente se montaban en un armario o cofre los diferentes elementos tales como contactores, relés, relés de tiempo, etc... Estos se enlazaban con cable siguiendo una lista de cableado fija.

Al interconectarlos se fijaba la función de los elementos de conmutación en el mando, por ejemplo, conectando en serie o paralelo los contactos normalmente abiertos o normalmente cerrados, respectivamente.

La lógica de su función de mando está fijada en el cableado y en la combinación de los elementos de conmutación. Para probar el mando es necesario verificar la corrección del cableado. Pero si se producía un error significaba soltar el cableado y volver a conectar los elementos.

Y si se precisa el mismo mando para la misma tarea, se tenía que comenzar completamente desde el principio; es decir, montar los aparatos en el armario, cablearlos de acuerdo a la lista correspondiente y comprobar la configuración.

Por otro lado si se deseaba añadir nuevos componentes, para ampliar las funciones a realizar, había que cambiar cableados y realizar trabajos de montaje, lo cual implicaba material y tiempo.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-8-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

- Controlador Lógico Programable (PLC)

El controlador lógico programable está compuesto, fundamentalmente de: !

Fuente de alimentación

!

Entradas y salidas digitales en las que se conectan los emisores y actuadores,

!

Una memoria en la que se escribe el programa a ejecutar,

!

Un procesador que organiza la ejecución del programa.

Figura A.2. Familia de PLCs Siemens de la gama S7 de Siemens.

Los emisores y actuadores se conectan, con independencia de la tarea planteada, a las entradas y salidas de su AG, facilitándose mucho la tarea del cableado.

El programa se entra usando un aparato de programación (PG) desde el que se transmite al AG; es decir, se escribe en él. El procesador del AG ejecuta el programa paso a paso. Así pues, en un PLC, la lógica de la tarea de mando queda fijada en el programa. Con él se especifica cuándo deben conectarse o desconectarse los actuadores.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-9-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Antes de arrancar el autómata es posible comprobar, con ayuda del simulador y del PG, la ausencia de errores en el programa. Si aparece un error, basta con modificar la instrucción correspondiente dentro del programa.

Nuevo mando, misma tarea: Un programa ya confeccionado puede usarse tantas veces que se desee. Esto proporciona un ahorro considerable de gastos y tiempo. Además, si se precisa ampliación, basta con modificar el programa. No es necesario desconectar las E/S.

El Controlador Lógico Programable no sólo está compuesto por el PLC, sino por los equipos actuadores y emisores con conectados a los módulos de salida y entrada respectivamente. La relación entre los equipos emisores y actuadores se establece por medio del programa cargado en el PLC.

El Autómata Programable dispone de un abanico de instrucciones suficiente para poder realizar cualquier sistema de control, desde simples enclavamientos por relés, pasando por temporizaciones, contajes, controles secuenciales, hasta llegar a la adquisición y programación de datos numéricos.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-10-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.2. Componentes principales de un PLC . El PLC tiene como componentes fundamentales para su funcionamiento lo siguientes elementos: Fuente de Alimentación: El PLC requiere una tensión de 24 VDC para trabajar. Este es el motivo por el que dentro de la estructura del PLC sea necesario disponer de una Fuente de Alimentación externa capaz de transformar 115 VAC / 60 Hz ó 230 VAC / 50 Hz en 24 V de corriente continua. Dependiendo de la fuente de alimentación, podrá ser empleada para la alimentación de los equipos actuadores y sensores que constituyen junto al PLC el sistema . Batería Tampón: La batería tampón (3.4 V, 1 Ah). Evita la pérdida de información en el supuesto caso de que se desconecte el equipo o se produzca un defecto de tensión en el conjunto. También evita que cada vez que reinicializamos el PLC tengamos que transferir nuevamente el programa. Unidad Central de Proceso: La CPU constituye el propio corazón del PLC. El programa es almacenado y ejecutado en la CPU. Los siguientes elementos forman parte de la CPU: interruptor (Selector de Modo de Funcionamiento), batería tampón, conector para 24 VDC, LEDs indicadores de estatus y error. Los modos de funcionamiento de una CPU, pueden ser: - STOP: Se interrumpe la ejecución del programa. - RUN: Se ejecuta cíclicamente el programa existente en la memoria del PLC.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-11-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Procesador: El Procesador de la CPU elabora el programa que existe en la memoria. Slot de Memory Card: El Slot de la Memory Card aloja la memory card. Módulos de Memoria: Constituyen el soporte de información del PLC. En ellos se almacena el conjunto de instrucciones que constituyen del programa. Estos módulos son leídos por el Autómata Programable. El programa deberá ser escrito / transferido a los módulos de memoria para su posterior ejecución a través de la

CPU.

Existen tres tipos diferentes de memoria: - RAM - EPROM / EEPROM - FLASH EPROM RAM: (Memoria de Acceso Aleatorio). Memoria volátil de lectura y escritura. Se trata de la memoria principal del PLC. En esta memoria se encuentra el programa del autómata. El programa puede ser editado y modificado. Hablar de memoria volátil, implica el hecho de que cualquier caída de tensión en el equipo, supone la pérdida de la información. Para evitar esto, los equipos suelen incorporar una Batería Tampón o bien un súper condensador en función del equipo que garantiza la permanencia de la información

durante

un

tiempo

determinado.

EPROM / EEPROM: Memoria de sólo lectura, programable eléctricamente y borrable mediante señal ultravioleta EEPROM: Memoria de sólo lectura borrable y grabable de forma eléctrica Ambas memorias, son memorias de sólo lectura. Se puede visualizar el contenido, pero nunca modificarlo. Cualquier posible modificación del programa, supone cargar el programa en la programadora, borrar los contenidos de la memoria EPROM/EEPROM, modificar el programa en la memoria RAM de la programadora y transferir el conjunto

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

-12-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI del programa de nuevo a la memoria EPROM/EEPROM empleando el grabador de memoria existente en el PLC. Además, estas memorias pueden ser programadas de forma externa mediante la Programadora.

FLASH EPROM

Memoria de inferior tamaño a las anteriores pero de capacidad

superior. Son grabables y borrables de forma eléctrica. Módulos de señales Las señales externas al PLC pueden ser de varios tipos y voltajes. Podemos clasificar los módulos atendiendo a distintos criterios: Tipos de señal:

- Módulos digitales - Módulos analógicos. Tipos de accionamiento:

- Módulos de entradas - Módulos de salida Módulos digitales: Acceden a señales de tensión o corriente cuyos valores corresponden a un determinado modo de operación de la máquina. Permiten enviar y recibir

información

binaria.

Módulos analógicos: Convierten la información analógica en información digital, capaz de ser procesada por la CPU del PLC. De este modo, podemos realizar controles de temperatura, velocidad, iluminación, etc. Señales: El procesador del autómata programable chequea si la entrada es analógica o digital. Los módulos de entrada digitales realizan una conversión de los valores de tensión de entrada del PLC. Una señal es una representación de un mensaje o dato.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Señal analógica: La señal analógica es una señal de tensión variable en el tiempo. Señal binaria : La señal binaria o digital sólo permite dos estados diferentes: ("OFF" y "ON"). Estos dos valores son designados con los dígitos "0" y

"1”.

Señal de estado: Como el PLC trabaja internamente sólo con señales digitales, únicamente se podrán procesar los estados de señal de "0" ó "1". Los módulos son capaces de convertir los diferentes valores analógicos en señales binarias, dentro de los estados de señal de "0" (0V) y "1" (5v).

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.3. Fundamentos de programación. Para entender como procesa el programa el PLC, es necesario conocer previamente los siguientes conceptos: BIT, byte, palabra y doble palabra. BIT: Un BIT es la unidad para dígitos binarios o caracteres binarios. Es la unidad más pequeña de información. Permite dos estados: “0" ó "1". Los bits pueden agruparse para formar unidades mayores. Byte: Un byte es un grupo de 8 bits. Se emplea para la representación de valores numéricos de 8 dígitos binarios. También permite representar el valor numérico de 8 canales consecutivos de entradas o salidas. Representa un valor comprendido entre -128 y +127. Palabra: Una palabra está compuesta por dos bytes o, lo que es lo mismo, 16 bits.

Por

ejemplo:

16

entradas

ó

16

salidas.

(-32.768

a

+

32.767)

Doble palabra: Una doble palabra está constituida por 2 palabras (o 4 bytes, o 32 bits). Es la unidad más grande que puede ser procesada por el PLC. Valor numérico comprendido en (-2.147.483.648 a +2.147.483.647).

Figura A.3. BIT/Byte/Palabra/Doble palabra.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.4. Tipos de programación. Existen, a la hora de programar un PLC, dos tipos de programación a efectuar, por lo que, antes de diseñar un programa es necesario entender los diferentes modos en que se puede estructurar, distinguir los distintos tipos de módulo utilizables así como la forma de trabajo del PLC.

Programación lineal: El programa completo se localiza en un módulo (OB1) con todas las instrucciones juntas. Este modelo es similar al esquema de relés fijo reemplazado por el controlador lógico programable. El sistema procesa sucesivamente las instrucciones individuales. Todo el programa está contenido en un único módulo. Normalmente, este módulo es el OB1 (módulo de elaboración cíclica). Las instrucciones se van ejecutando secuencialmente una detrás de otra. Este sistema de programación sólo está recomendado en proyectos pequeños Programación dividida: El programa se divide en módulos, con lo que cada bloque contiene las operaciones lógicas de un cierto grupo de dispositivos o tareas. Las instrucciones integradas en el módulo de organización OB1 determina la secuencia

en

que se procesan los módulos. Un programa dividido puede, por ejemplo, contener módulos de instrucciones con los que se controlan los modos de operación individuales para un proceso industrial. Programación estructurada: Un programa estructurado contiene módulos con parámetros (módulos parametrizables). Estos módulos se programan de forma que se puedan usar universalmente. Durante la llamada se especifican los parámetros actuales (las direcciones concretas de las entradas y salidas). Un ejemplo de módulo parametrizable:

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI - Un “módulo bomba” contiene las instrucciones para una bomba y una serie de entradas y salidas que cualquier otra bomba puede usar en un proceso. - Los módulos de instrucciones lógicas, son los responsables de controlar la bomba concreta, llamar (abrir) el “módulo bomba” y proporcionar información sobre qué bomba debe ser controlada. - Cuando el “módulo bomba” concluya de realizar sus instrucciones, el programa retorna al módulo que le llamó (por ejemplo, OB1) el cual continúa procesando sus instrucciones La programación estructurada implica la división del programa en diversos bloques. Cada uno de estos bloques constituye al mismo tiempo un subprograma. Ventajas de la programación estructurada: - Simplificación y claridad de programas largos. - Posibilidad de estandarizar partes del programa. - Facilidad en la modificación. - Simplificación del test; - Simplificación del comienzo La programación estructurada permite la utilización de diferentes tipos de módulos, en los que el usuario puede programar o almacenar datos.

En el caso concreto de este proyecto, la programación de la CPU se ha realizado de manera dividida.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.5. Ciclo de trabajo de un PLC. Elaboración cíclica del programa: Independientemente el modo de representación que se utilice a la hora de escribir el programa, la programadora se encarga de traducir esta información en un conjunto de instrucciones legible para el PLC. Cada instrucción está localizada en una determinada área de la memoria de programa. El procesador del PLC elabora el programa usuario escrito en la memoria de forma continuada y repetitiva. Esto es lo que conocemos como elaboración cíclica del programa.

Figura A.4.Ciclo de trabajo de un PLC.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Procesamiento cíclico: El autómata programable funciona cíclicamente, esto es, una vez finalizado un recorrido completo del programa, comienza a procesar nuevamente su primera instrucción. El procesamiento cíclico en el autómata programable discurre de la siguiente forma: (1) Al comenzar cada ciclo, la unidad de control consulta los estados de señal de todos los módulos de entrada (digitales y analógicos) y forma la imagen de proceso de las entradas “PAE”. Por lo tanto, la PAE es una copia de las señales de entrada. (2) La unidad de control comienza el procesamiento del programa. La unidad de control toma de la de la memoria interna el programa (instrucción a instrucción) y las ejecuta. Para ello establece combinaciones, efectúa cálculos con los datos de la PAE y considera los estados de los temporizadores y de los contadores, así como de las marcas. (3) La unidad de control deposita el resultado del procesamiento del programa en la imagen de proceso de las salidas “PAA” (4) La unidad de control sólo transfiere a los módulos de salida, temporizadores y contadores los estados de señal contenidos en la imagen de proceso de las salidas (PAA) cuando ha finalizado el recorrido del programa, esto es, al final de un ciclo. Ahora puede comenzar un nuevo ciclo. Imagen de proceso: La imagen de proceso constituye el espejo del estado de la periferia de entrada y salida. Se localiza en una determinada área de la memoria de la CPU Imagen de proceso de entrada (PAE): La imagen de proceso de entrada se genera al comienzo del ciclo. El procesador escanea los estados de señal de la periferia de entrada

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI generando con esta información la Imagen de proceso de entradas (PAE)

Imagen de proceso de salida (PAA): La imagen de proceso de salida (PAA) se genera durante la elaboración del programa de usuario. En el mismo instante en el que se elabora la última instrucción del programa de usuario, se transfiere la imagen de proceso de salida (PAA) a la periferia. Mientras se elabora el programa de usuario, se puede afirmar que el PLC está aislado de la periferia.

Esto no es completamente cierto ya que, existe la posibilidad de hacer llamadas directas a la periferia en cualquier momento de elaboración del programa. La CPU pregunta el estado de las entradas y las salidas en cada ciclo. Hay ciertas áreas de memoria en las cuales se almacenan los datos binarios de los módulos: PAE y PAA. El programa accede a estos registros durante el proceso. PAE: La tabla de la imagen de proceso de entradas está localizada en el área de memoria de la CPU y el estado de señal de todas las entradas se almacena allí. PAA: La tabla de la imagen de proceso de salidas contiene los valores de salida, resultado del proceso del programa. Al final del ciclo, estos valores de salida son enviados a las salidas reales (A). Programa de Usuario: Cuando examina las entradas en el programa de usuario con U E2.0, por ejemplo, lo que se evalúa es el último estado en la PAE. Esto garantiza que para todas las consultas de entradas en un mismo ciclo se utiliza el mismo estado de señal.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.6. Estándar IEC 1131. El estándar IEC 1131 es un documento escrito por un consorcio de fabricantes de PLCs y otras instituciones orientado a constituir un soporte de estandarización y unificación de criterios dentro de la industria de la automatización. Se compone principalmente de las siguientes partes: Parte 1: Contiene definiciones generales de términos y características de funciones típicas para PLCs. Por ejemplo, procesamiento cíclico, imagen de proceso, división del trabajo entre los dispositivos de programación, Panel de operador... Parte 2: Especifica los requerimientos eléctricos, mecánicos y funcionales de los dispositivos y define las pruebas relevantes. Están definidos los siguientes requerimientos: temperatura, humedad, entrada en servicio, inmunidad a las interferencias, rangos de trabajo para las señales binarias y estrés mecánico. Parte 3: Expone especificaciones para los lenguajes de programación. No se genera ningún nuevo lenguaje. Más aún, se armonizan los lenguajes más difundidos y se incluyen nuevos elementos orientados al futuro. Además del AWL, el KOP y el CSF se incluye como cuarto lenguaje el “texto estructurado”. Parte 4: Contiene las guías para usuarios de PLC. Se incluye información para todas las etapas de un proyecto: empezando por el análisis del sistema hasta la fase de especificación y selección de equipos e incluso el mantenimiento de los mismos. Parte 5: Describe la comunicación entre PLCs de diferentes fabricantes así como entre el PLC y cualquier otro dispositivo. Basándose en el estándar MAP, las utilidades de comunicación de un PLC se definen como estándares suplementarios para ISO//IEC 9506-1/2. Se describen los módulos de comunicaciones junto a operaciones estándar de lectura y escritura.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.7. Gama de autómatas Siemens. Una vez vistas las características principales de un autómata, tanto a nivel de componentes como de programación, se está en disposición de ver la gama de autómatas que ofrece Siemens actualmente y de comprender mejor las características técnicas de los mismos, lo cual dará idea de las diferentes prestaciones y las diferencias existentes entre ellos. Además, esta breve muestra de la gama de productos llevará a situar mejor la posición ocupada por el autómata que se utiliza en el proyecto, la CPU 313-2DP.

Existe una diferenciación muy clara en la gama de autómatas Siemens, dividida completamente en dos gamas: la gama S5 y la gama S7. La gama S5 es la primera gama de autómatas Siemens salida al mercado. Así pues, su origen se remonta unos veinte años atrás. No obstante se trata de una gama muy amplia, con autómatas de diferentes prestaciones que cubren cualquier necesidad. Su principales características a nivel de hardware es el amplio abanico de componentes, amplia modularidad y sobretodo una robustez y fiabilidad avalada desde hace años. Pero quizás, la característica diferenciadora más acusada respecto a la gama de S7, sea a nivel de programación, ya que el software de programación de este tipo de autómatas, denominado Step 5, se basaba en un entorno MS-DOS. En cambio al hablar de la gama S7 se observa que son autómatas más rápidos, funcionales, flexibles, modulares etc.... y además el entorno de programación sobre el que se trabaja, el denominado Step 7, se basa en el entorno Windows, con lo todo lo que implica a nivel de hacer la programación más intuitiva, potente y visual. No obstante no todos son ventajas directas, ya que el continuo desarrollo de nuevos componentes, redes de comunicación, componentes de visualización etc..., hagan que la complejidad de trabajar con este tipo de tecnologías vaya aumentando en la medida que aumenta la potencia de los equipos.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI El autómata que se usa en el proyecto, la CPU 313-2DP, es el último exponente de las nuevas tecnologías de automatización, en el que tiene un puerto adicional para la conexión por Profibus. A continuación se muestra brevemente la gama de autómatas Siemens Gama de autómatas S5. Podemos estructurar la gama S5 de la siguiente forma:

- Gama baja: S5-90U/S5-95U/ S5-95F/ S5-100U

- Gama media: S5-115E/ S5-115H/ S5-115F

- Gama media-alta: S5-135U/ S5-155U/ S5-155H

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S5-90U/S5-95U

Los mini autómatas S5-90U y S5-95U son equipos compactos para resolver económicamente tareas de automatización de pequeña complejidad. Pueden utilizarse en todas las aplicaciones de control con una estructura sencilla y cuyo montaje exige poco espacio.

Figura A.5.Autómata S5-90U. S5-95F

El autómata S5-95F es un mini autómata de seguridad para la gama baja.

Figura A.6.Autómata S5-95F.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

S5-100U

El mini autómata S5-100U es adecuado para resolver tareas de automatización muy diversas. Tiene una estructura modular (mediante elementos de bus) configurable en pequeños pasos y dispone de varios tipos de módulos que le permiten adaptarse óptimamente a la tarea encomendada. Un mini autómata S5-100U se compone fundamentalmente de: la unidad central, los elementos de bus y los módulos periféricos que se enchufan en los elementos de bus. La unidad central y los elementos de bus se enganchan en un perfil soporte normalizado. La unidad central contiene un circuito de alimentación para entrada a DC 24 V. Si el autómata se conecta a una tensión de AC 115 V/230 V, ha de disponerse una fuente de alimentación adicional. A la derecha de la unidad central se enganchan los elementos de bus para recibir a los módulos periféricos y unirlos con la unidad central.

Figura A.7.Autómata S5-100U.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S5-115U

El autómata programable (PLC) S5-115U es adecuado para tareas de automatización en la gama media. La modularidad granular de este sistema, con 5 unidades centrales (CPU) de diferente potencia, ha establecido un nuevo estándar.

Figura A.8.Autómata S5-115U.

El autómata S5-115U es adecuado para: - mando de máquinas - automatización de procesos - vigilancia de procesos La técnica estándar de los aparatos, su estructura modular y la gran potencia de los aparatos de programación se combinan para dar lugar a las características siguientes: - manejo fácil - ejecución de las tarjetas como bloques enchufables - adaptabilidad máxima, gracias a las diversas tensiones de entrada/salida. - funcionamiento sin ventiladores - montaje sencillo de los bloques, resistentes a vibraciones - programación sencilla, - descarga de la unidad central y del programa mediante tarjetas preprocesadoras - comunicación sencilla con otros autómatas

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI - puesta en marcha fácil Un autómata programable (AG) S5-115U se compone de un aparato central (con bastidor CR 700) y, según necesidad, aparatos de ampliación (con bastidor ER 701). El aparato central incluye siempre una fuente de alimentación y una unidad central (CPU).

S5-115H

Para instalaciones con grandes requisitos en cuanto a seguridad contra fallos es posible configurar un autómata de alta disponibilidad S5-115U.

Figura A.9.Autómata S5-115H.

El autómata S5-115H se compone de 2 aparatos centrales conectados entre sí. Trabaja de acuerdo con el principio "maestro-esclavo". Uno de los dos aparatos centrales que lo componen es el maestro y controla el proceso. En caso de avería, el segundo aparato, el esclavo, se hace cargo del mando inmediatamente.

S5-115F

Para instalaciones con grandes requerimientos en lo que respecta a la seguridad (p. ej. transporte de personas, instalaciones de combustión) es posible configurar un autómata

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI de seguridad S5-115F sobre la base de dos bastidores centrales del S5-115U y las CPUs correspondientes. La seguridad es un criterio cada vez más importante en procesos de producción modernos. Por ello las instalaciones que en caso de avería puedan ocasionar un peligro para personas, máquinas, producción o medio ambiente han de cumplir unos requisitos de seguridad cada vez más elevados. El autómata de seguridad S5-115F se compone de 2 aparatos centrales unidos entre sí. Todas las tarjetas que se utilicen en este equipo deberán haber superado un ensayo oficial de prototipo. Los sistemas de seguridad (tipo F) desconectan la parte afectada en cuanto se presenta una avería. La norma DIN V 19250 define los requisitos de seguridad que debe cumplir el equipo de control de una instalación y establece hasta 8 categorías de seguridad. La categoría de seguridad para una determinada aplicación puede conocerse a partir de un grafo de riesgo, definido en DIN V 19250. El autómata S5-115F corresponde a la categoría de seguridad 6 según DIN V 19250. Por ello puede aplicarse en todos aquellos casos en los cuales se planteen unos requisitos de las categorías 1 a 6. Como ejemplos de casos con la categoría 6 pueden citarse: - instalaciones de combustión, por ejemplo, centrales térmicas de carbón, - instalaciones para transporte de personas, por ejemplo, teleféricos, metros suburbanos - instalaciones de señalización de tráfico - instalaciones de telecontrol para oleoductos y gasoductos - instalaciones para protección del medio ambiente - instalaciones de producción de gases peligrosos

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S5-135U El equipo multiprocesador compacto para todas las tareas de la gama media. Sus tarjetas compactas minimizan las necesidades de espacio en el armario eléctrico. S5-155U El PLC de altas prestaciones que ofrece la máxima potencia con tiempos de ejecución extremadamente cortos. Memoria gigante y modo multiprocesador.

Figura A.10.Autómata S5-155U.

S5-155H Para tareas de automatización que no deban interrumpirse bajo ningún concepto, existe la versión de alta disponibilidad SIMATIC S5-155H. Para que el autómata de alta disponibilidad S5-155H esté realmente disponible en todo momento, se ha configurado redundante. El S5-155H se compone de 2 aparatos centrales. Los autómatas S5-155H y el S5-155H Lite están compuestos por 2 aparatos centrales acoplados entre sí y trabajan de acuerdo al principio "maestro-esclavo". Uno de los dos aparatos centrales es el maestro y controla el proceso. En caso de avería, el segundo aparato, el esclavo, se hace cargo de la tarea inmediatamente.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Gama de autómatas S7. Al contrario que en la gama S5, la estructuración de la gama S7 es mucho más sencilla, pudiéndola clasificar de la siguiente forma:

- Gama baja: S7-200

- Gama media: S7-300

- Gama alta: S7-400 / S7-400 H

Figura A.11. Gama de autómatas S7 de Siemens.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7-200 El micro-PLC para el máximo efecto de automatización al mínimo coste. Aplicable tanto para los controles más simples como también para tareas complejas de automatización. Se trata de un PLC que por motivos económicos, se puede implementar en campos donde no se aplicaban hasta ahora autómatas programables, que además posee destacadas prestaciones de tiempo real y potentes posibilidades de comunicación (PPI, PROFIBUS-DP, AS-Interface) y además ofrece un montaje, programación y uso particularmente fáciles.

Figura A.12. Autómata S7-200.

Se ofrecen cinco equipos básicos diferentes: - CPU 210: El especialista para aplicaciones en serie - CPU 212: La entrada en la gama a precio favorable. - CPU 214: El autómata (PLC) también para tareas exigentes con un mayor número de E/S, mayor memoria y muchas funciones especiales integradas (por ejemplo, aritmética en coma flotante) - CPU 215: Con capacidad óptima de comunicación gracias a interfaces PPI y PROFIBUS y máximas prestaciones de tiempo real dentro de la familia, en particular para controlar de forma segura procesos muy rápidos en una red PROFIBUS-DP (velocidad: 12 Mbits/s) o para tareas de procesamiento simples. Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI - CPU 216: Con 2 interfaces PPI y 40 entradas/salidas; Para controlar fiablemente también secciones de maquinaria o instalaciones de mayor envergadura. El segundo puerto PPI puede utilizarse también para conectar simultáneamente módems, impresoras o lectores de código de barras. El S7-200 permite el montaje horizontal y vertical en perfil soporte normalizado o directamente en el armario usando los taladros integrados (no apoyado en su base)

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7-300 El S7-300 es un sistema de mini autómata modular para las gamas baja y media. Su construcción modular, el funcionamiento sin necesidad de ventiladores, la sencilla realización de arquitecturas descentralizadas y el fácil manejo hacen que el S7-300 sea la solución económica y confortable para las más variadas aplicaciones en la gama baja y media.

Figura A.13. Autómata S7-300.

El usuario dispone de varias CPU de potencia escalonada y un amplio espectro de módulos periféricos con gran volumen de confortables funciones que le permiten emplear sólo aquellos módulos que necesite para cada aplicación. Si aumentaran las tareas, el autómata puede ampliarse posteriormente añadiendo los módulos requeridos. Para configurar un SIMATIC S7-300 se dispone de varias CPUs de potencia escalonada: - CPU 312 IFM, la CPU compacta con entradas/salidas digitales integradas, para instalaciones que no precisan tratamiento de señales analógicas. - CPU 313, para instalaciones con requisitos adicionales en el volumen del programa - CPU 314 IFM, la CPU compacta con entradas/salidas digitales y analógicas integradas para instalaciones con altos requisitos de tiempo de respuesta y funciones especiales.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI - CPU 314, para instalaciones que requieren gran volumen de programa y alta velocidad de ejecución. - CPU 315/315-2 DP, para instalaciones con requisitos medios/altos en cuanto a volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS-DP - CPU 316, para instalaciones con altos requisitos de volumen del programa - CPU 318-2 DP, para instalaciones con muy altos requisitos de volumen del programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS-DP Todas las CPU tienen una caja de plástico robusta y compacta. En el lado frontal hay LEDs de indicación de estado y fallo, selector (con llave) de modo de operación y un puerto MPI Además las CPUs ofrecen: - Receptáculo para la pila tampón (no la CPU 312 IFM) - Receptáculo para Memory Card; para salvaguardar el programa a prueba de fallos de alimentación es posible enchufar una Memory Card (Flash-EPROM) de como máximo 512 Kbytes (no en CPU 312 y CPU 314 IFM)

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7-400 Se trata del autómata para las gamas media y alta, siendo la solución ideal, incluso para tareas muy exigentes. Posee una extensa gama de módulos y diferentes CPUs de potencia escalonada para una adaptación óptima a la tarea de automatización. El ámbito de aplicación es muy flexible gracias a la facilidad de realización de estructuras descentralizadas y extensas funciones de comunicación. Al ser modular, se amplia sin problemas si aumentan las tareas

Figura A.14. Autómata S7-400.

S7-400H Se trata de un autómata de alta disponibilidad (tolerante a fallos) con configuración redundante, que se emplea para aplicaciones con altos requisitos de seguridad ante fallos. Se produce una conmutación automática y sin interferencias al equipo de reserva en caso de fallo.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Figura A.15. Autómata S7-400 H.

La configuración se realiza con 2 bastidores centrales separados o un bastidor partido, además, la conexión de la periferia con configuración redundante a través de bus PROFIBUS redundante. Existe hasta ocho CPUs diferentes para S7-400 y una CPU específica para S7-400H, con prestaciones escalonadas para cubrir las aplicaciones más diversas - CPU 412-1; para pequeñas instalaciones de la gama media - CPU 413-1 y CPU 413-2 DP; para instalaciones de la gama media - CPU 414-1 y CPU 414-2 DP; para instalaciones con exigencias adicionales en el volumen del programa y la velocidad de procesamiento - CPU 416-1 y CPU 416-2 DP; para instalaciones de la gama alta con las máximas exigencias - CPU 417-4 DP; para instalaciones con las máximas exigencias en la gama alta - CPU 417H; para SIMATIC S7-400H Todas las CPU se presentan dentro de una carcasa de plástico robusta y compacta.

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Los elementos de mando y señalización están dispuestos de la misma forma. Los mismos elementos desempeñan las mismas funciones. En el lado frontal hay: - LED; para señalización de estado y de fallo. - Selector de modo con llave, para seleccionar el modo de operación. En el siguiente capítulo se describirán todos los pasos para la programación del PLC que se utiliza en el proyecto, mencionando muchas veces conceptos aquí tratados.

[MAND00] [SIMA05]

Capítulo 1:

Autómatas programables: Principios de funcionamiento

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 2: Software de programación Step 7: Fundamentos 2.1. Conceptos fundamentales

39

2.2. Autorización o licencia

41

2.3. Realización de un proyecto de Step 7

43

2.4. Herramientas de Step 7

45

- Administrador SIMATIC

46

- HW-Config: Configurar el hardware

49

- NETPRO: Configurar redes de comunicación

51

- Editor de bloques de programa

52

- Editor de símbolos

58

- Datos de referencia

59

2.5. Programa del proyecto

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

62

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI En este anexo, se presentan las bases del programa Step 7 y que posibilidades ofrece a la hora de programar autómatas SIMATIC S7. Todo ello se verá de manera ilustrada, con diferentes pantallas del software, así como un esquema donde se representa las funciones básicas del programa del proyecto.

2.1.- Fundamentos de Step 7. STEP 7 es el software estándar para configurar y programar los sistemas de automatización SIMATIC S7. STEP 7 forma parte del software industrial SIMATIC. Se dispone de las siguientes versiones del software estándar STEP 7: -

STEP 7-Micro/DOS y STEP 7-Micro/WIN para aplicaciones autónomas sencillas en sistemas de automatización SIMATIC S7-200.

-

STEP 7-Mini para aplicaciones autónomas sencillas en sistemas de automatización SIMATIC S7-300 y SIMATIC C7-620.

-

STEP 7 para aplicaciones en sistemas de automatización SIMATIC S7300/400, SIMATIC M7-300/400 y SIMATIC C7 con funciones ampliadas: - Ampliable opcionalmente mediante los productos de software contenidos en el Software Industrial SIMATIC. - Posibilidad de parametrizar bloques de función y de comunicación. - Forzado y modo multiprocesador. - Comunicación de datos globales.

- Transferencia de datos controlada por eventos con bloques de comunicación y de función. - Configuración de enlaces.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI El software estándar asiste en todas las fases de creación de soluciones de automatización, tales como: - Crear y gestionar proyectos - Configurar y parametrizar el hardware y la comunicación - Gestionar símbolos - Crear programas, por ejemplo, para sistemas de destino S7 - Cargar programas en sistemas de destino - Comprobar el sistema automatizado - Diagnosticar fallos de la instalación Los lenguajes de programación SIMATIC integrados en STEP 7 cumplen con la norma DIN EN 6.1131-3. El software estándar se ejecuta bajo el sistema operativo Windows, estando adaptado a su funcionamiento gráfico y orientado a los objetos. Por tanto es intuitivo de manejar y a poco que se dominen los conceptos básicos a autómatas y programación, se le puede sacar un gran partido.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

2.2.- Autorización o licencia. Para poder utilizar el software de programación STEP 7, con excepción de STEP 7Mini, se requiere una autorización específica para el producto (permiso de utilización). El software está protegido, así pues, sólo se puede utilizar si en el disco duro de la PG o del PC se detecta la autorización necesaria para el programa o para el paquete de software. Gestión de la autorización contenida en el disquete de autorización. Para instalar la autorización se requiere el correspondiente disquete protegido contra copia que se incluye con el software. Para visualizar, instalar y desinstalar las autorizaciones, se requiere tener un programa llamado AuthorsW, el cual, se encuentra en el CD-ROM de STEP 7.

Figura B.1. Pantalla de AuthorsW.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI El número permitido de autorizaciones está fijado en dicho disquete mediante un contador de instalaciones. Dicho número se reduce en 1 al instalar una autorización. Cuando el contador alcanza el valor "cero", no se pueden instalar más autorizaciones con el disquete. La autorización se puede perder a causa de un defecto en el disco duro que impida desinstalarla. En tal caso se puede utilizar la autorización de emergencia. Esta se encuentra también en el disquete de autorización. La autorización de emergencia permite seguir utilizando el software por un tiempo limitado de 15 días. Al iniciar el software, se indica el tiempo que queda hasta su vencimiento. Dentro de dicho plazo es necesario sustituir la autorización que se ha perdido. El plazo disponible para la autorización de emergencia comienza en el momento de la instalación de la misma, aun cuando no se arranque STEP 7. Aunque vuelva a transferir la autorización al disquete, no se detendrá el transcurso del plazo.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

2.3.- Realización de un proyecto de STEP 7. La realización de un proyecto de Step 7 para afrontar una tarea de Automatización debe de seguir más o menos unos pasos lógicos teniendo siempre un grado de flexibilidad. El siguiente organigrama muestra, los pasos a seguir de forma que ayudan a plantear en gran medida la aplicación de manera más estructurada y ordenada.

Figura B.2. Flujograma de realización de un Proyecto de Step 7.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Estructuración del organigrama: -Instalación y autorización: Al utilizar STEP 7 por primera vez, es preciso instalar el software y transferir la autorización residente en el disquete al disco. - Diseñar el control: Antes de trabajar con STEP 7, se debe planificar su solución de automatización dividiendo primero el proceso en diversas tareas y creando luego un plano de configuración. - Crear la estructura del programa: Las tareas descritas en el diseño del control se tienen que plasmar en un programa estructurado en base a los bloques disponibles en STEP 7 - Iniciar STEP 7: STEP 7 se arranca desde la interfase de Windows. - Crear la estructura del proyecto: Un proyecto es una carpeta que contiene todos los datos estructurados jerárquicamente, estando disponibles en cualquier momento. Tras crear un proyecto, todos los demás trabajos se realizan en el mismo. - Crear el equipo: Al crear el equipo se define el sistema de automatización utilizado: por ejemplo SIMATIC 300, SIMATIC 400. - Configurar el hardware: Al configurar el hardware se define en una tabla de configuración qué módulos se utilizarán para la solución de automatización y a través de qué direcciones se accederá a los módulos desde el programa de usuario. Además, las propiedades de los módulos se pueden ajustar mediante parámetros). - Configurar redes y enlaces de comunicación: Para poder establecer comunicaciones con otras estaciones primero hay que configurar una red. Para ello se deben crear las subredes necesarias para la red de autómatas, definir las propiedades de las subredes, parametrizar las propiedades de conexión de los equipos que la integran, así como determinar los enlaces de comunicación requeridos.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

- Definir los símbolos: En lugar de utilizar direcciones absolutas es posible definir símbolos locales o globales en una tabla de símbolos, empleando nombres auto explicativos que se utilizarán luego en el programa.

2.4.- Herramientas de Step 7 A continuación, se detallan las más importantes funciones de cada herramienta, cada una con su pantalla de Step 7 correspondiente con el proyecto de Sicalis como ejemplo, lo cual nos ayudará tener una referencia visual más concreta. Con ello, se entenderá más claramente el anexo G del proyecto, que contiene el Programa de Step 7 creado para la aplicación del proyecto y en el que se muestran diferentes datos e informaciones de prácticamente todas las herramientas de Step 7. El software estándar STEP 7, ofrece en el paquete básico una serie de herramientas a la hora de realizar proyectos: - Administrador SIMATIC. - HW-Config: Configurar el hardware. - NETPRO: Configurar redes de comunicación. - Editor de bloques de programa en KOP, FUP y AWL. - Editor de símbolos. - Datos de referencia. Cada una de estas herramientas se ve representada en una ventana de Windows con su menú de opciones correspondiente a cada una de ellas. Las herramientas no se deben

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI llamar por separado, puesto que arrancan automáticamente al seleccionarse una determinada función o al abrirse un objeto. Pudiendo tener dos o más herramientas abiertas a la vez. Administrador SIMATIC. El Administrador SIMATIC es la interfase de acceso a la configuración y programación, permitiendo acceder a las demás herramientas, que permitirán: · crear proyectos, · configurar y parametrizar el hardware, · configurar redes de hardware, · programar bloques, · probar y hacer funcionar los programas.

Figura B.3.Ventana del Administrador Simatic.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI El acceso a las funciones es orientado a objetos, con lo cual resulta fácil de aprender. Se puede trabajar con el Administrador SIMATIC: · Offline, es decir, sin conectar el sistema de automatización, o bien · Online, es decir, estando conectado el sistema de automatización. Tanto offline como online, desde el administrador, se tiene la visión general de todo el proyecto, incluyendo los diferentes módulos de programación. Los módulos son partes funcionales del programa de usuario. Se diferencian en su función, uso y estructura. Los módulos representan el código ejecutable del programa. El entorno STEP7 soporta los siguientes tipos de módulos: - OB - Módulos de Organización - FC – Funciones - FB - Módulos de Función - SFC - Funciones de Sistema - SFB - Módulos de Función de Sistema - DB - Módulos de Datos - SDB - Módulos de Datos de Sistema - UDT - Tipos de Datos definidos por el Usuario

Módulos de sistema: Los módulos de sistema son funciones predefinidas o módulos integrados en el sistema operativo de la CPU. Estos módulos no ocupan ningún espacio adicional en la memoria de usuario. Los módulos de sistema se llaman desde el programa de usuario. Estos módulos tienen la misma interfase, la misma designación y el mismo número en todo el sistema. Módulos de usuario: Los módulos de usuario son áreas provistas para administración del código del programa y los datos del programa. Basado en las condiciones para su proceso, puede estructurar su programa con las distintas opciones de módulos de usuario. Algunos de estos módulos se pueden ejecutar cíclicamente y otros se ejecutan

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI sólo cuando se necesiten. Los módulos de usuario se llaman también módulos de programa. Si se elige finalmente la programación estructurada, hay que saber los diferentes tipos de bloque que ofrece Step 7 a la hora de programar.

Módulo de organización: Los módulos de organización (OB) constituyen los módulos ejecutables del sistema. Todo el programa podrá ser almacenado en el módulo OB1 (módulo de elaboración cíclica). Por otra parte, el programa podrá ser almacenado en distintos bloques, en cuyo caso el módulo OB1 es utilizado para realizar la llamada del resto de los módulos. Módulo de función: Un módulo de función (FB) es un bloque que contiene una parte del programa y que controla una determinada área de la memoria. Este módulo ofrece la posibilidad de utilizar parámetros. Estos módulos se emplean para tareas repetitivas o funciones complejas. Función: Una función (FC) es, de acuerdo a la norma IEC 1131-3 un módulo de datos estáticos. Te ofrece la posibilidad de transferir datos al programa de usuario. Todas las operaciones son utilizables en todos los módulos (FB, FC y OB). Módulos de datos: Los módulos de datos (DB) constituyen áreas de datos en el programa de usuario. Sólo contiene datos. Módulos de organización: Constituyen el interfaz entre la CPU y el programa. El sistema operativo llama a estos módulos de código para que realicen distintas operaciones de acuerdo a su función. - OB1: Es un módulo de código que trabaja cíclicamente, el OB1 se ejecuta en cada ciclo. 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. El sistema Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI operativo de la CPU del S7 ofrece 26 clases de prioridad (niveles de ejecución del programa). El sistema operativo procesa los OBs de acuerdo a su prioridad. El OB1 (prioridad clase 1) tiene la prioridad más baja de todos los OBs. Esto significa que todos los otros OBs pueden interrumpir la ejecución cíclica del OB1 si es necesario. HW-Config: Configuración del hardware Esta herramienta se utiliza para configurar y parametrizar el hardware de un proyecto de automatización. Es por tanto el lugar donde se almacena la información de los elementos hardware (CPUs, módulos de E/S, periferia DP, etc...) que se tienen.

Figura B.4.Ventana de Configuración de Hardware.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Para configurar el sistema de automatización, se eligen primero los bastidores (racks) de un catálogo electrónico y luego se asignan los módulos seleccionados a los slots de los bastidores. La configuración de la periferia descentralizada se efectúa del mismo modo. Al parametrizar la CPU se pueden ajustar mediante menús propiedades tales como el comportamiento en el arranque y la vigilancia del tiempo de ciclo. Se asiste el modo multiprocesador. Los datos introducidos se depositan en bloques de datos del sistema (SDBs). Al configurar los módulos, todos los datos se pueden ajustar en cuadros de diálogo. No es preciso efectuar ajustes físicos en ellos. La parametrización de los módulos se efectúa automáticamente durante el arranque de la CPU. Por consiguiente se puede por ejemplo sustituir un módulo sin necesidad de repetir la parametrización. La parametrización de módulos de función (FMs) y de procesadores de comunicaciones (CPs) se efectúa con la misma herramienta de configuración del hardware y de forma idéntica a como se parametrizan los demás módulos. Para cada FM y CP se dispone de cuadros de diálogo específicos de los módulos (que forman parte del volumen de suministro del paquete de funciones FM/CP). El sistema impide que se efectúen entradas incorrectas, ofreciéndose en los cuadros de diálogo sólo posibles entradas admisibles, previniendo así la configuración de datos erróneos.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Net Pro: Configurar redes de comunicación. Con Net Pro, los datos se pueden transferir de forma cíclica y temporizada a través de MPI, permitiendo seleccionar las estaciones que intervienen en la comunicación e introducir la fuente y el destino de los datos en una tabla. La creación de todos los bloques a cargar (SDBs) y su transferencia completa a todas las CPUs se efectúa de forma automática.

Figura B.5.Ventana del Netpro. Además, existe la posibilidad de transferir los datos de forma controlada por eventos, pudiéndose definir los enlaces de comunicación, seleccionar los bloques de comunicación o de función de la librería de bloques integrada, parametrizar en el lenguaje de programación habitual los bloques de comunicación o de función seleccionados.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Editor de bloques de programa en KOP, FUP y AWL. En el editor de bloques de programa, se escribe el código de programa, en los diferentes lenguajes posibles, para cada uno de los bloques de programación que componen el programa de usuario.

Figura B.6.Ventana del Editor de bloques en AWL.

Los lenguajes de programación KOP, AWL y FUP para S7-300/400 son parte integrante del software estándar.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

A continuación se describen las características básicas de cada uno de ellos, así como de otros lenguajes no estándar que también pueden usarse con Step 7. FUP (diagrama de funciones): FUP es la abreviatura alemana de ”Funktionsplan”, que en español quiere decir diagrama de funciones. FUP es un lenguaje de programación gráfico. Para representar la lógica, este lenguaje emplea los cuadros lógicos según el álgebra de Bool. Además, las funciones complejas (por ejemplo, funciones matemáticas) se pueden representar directamente junto con los cuadros lógicos. KOP (esquema de contactos): Lenguaje de programación gráfico. La sintaxis de las instrucciones es similar a la de un esquema de circuitos. KOP permite observar la circulación de la corriente a través de contactos, elementos complejos y bobinas. AWL (lista de instrucciones): Lenguaje de programación textual orientado a la máquina. En un programa creado en AWL, las instrucciones equivalen en gran medida a los pasos con los que la CPU ejecuta el programa. Por ello, se trata del lenguaje más potente y difícil, estando más orientado al programador. No obstante con el se programa en la mayoría de los casos, pues las tareas que realizan los autómatas SIMATIC S7-300 y 400 son en su gran mayoría complicadas. No obstante, para facilitar la programación AWL se ha ampliado con algunas estructuras de lenguajes de alto nivel (tales como accesos estructurados a datos y parámetros de bloques).

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Además de éstos, se pueden instalar otros lenguajes de programación opcionales, que permiten resolver mejor tareas más específicas. Dichos lenguajes son: S7-GRAPH: Lenguaje de programación que permite describir cómodamente controles secuenciales (programación de cadenas secuenciales) dividiendo el proceso en diferentes etapas. Estas últimas contienen sobre todo acciones para controlar las salidas. El paso de una etapa a otra se controla mediante condiciones de transición.

Figura B.10. Ejemplo de estructura de Graph.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7-HiGraph: Lenguaje de programación que permite describir cómodamente los procesos asíncronos y no secuenciales en forma de grafos de estado. Para ello se divide la instalación en unidades funcionales que pueden adoptar diversos estados. Las unidades funcionales se pueden sincronizar mediante el intercambio de mensajes.

Figura B.11. Ejemplo de estructura de HIGraph.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7-SCL: Lenguaje textual de alto nivel según la norma DIN EN 61131-3. Contiene estructuras similares a las de los lenguajes de programación Pascal y C. Por lo tanto, es especialmente apropiado para los usuarios que ya estén acostumbrados a utilizar lenguajes de nivel superior.

Figura B.12. Ejemplo de estructura de SCL.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI CFC para S7 y M7: Lenguaje de programación para interconectar gráficamente las funciones existentes. Estas últimas abarcan una amplia gama que incluye desde combinaciones lógicas sencillas hasta regulaciones y controles complejos. Se dispone de un gran número de funciones en forma de bloques contenidos en una librería. La programación se lleva a cabo copiando los bloques en un esquema (plano) y conectándolos entre sí mediante líneas.

Figura B.13. Ejemplo de estructura de CFC.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Editor de símbolos. Con la herramienta editor de símbolos es posible realizar la asignación simbólica a los operandos absolutos muy fácilmente, pudiendo incluso importarme una tabla de símbolos realizada por ejemplo en Excel. En un programa de STEP 7 se utilizan operandos tales como señales de E/S, marcas, contadores, temporizadores, bloques de datos y bloques de función. Si se quiere, se puede direccionar dichos operandos en su programa de forma absoluta.

Figura B.14. Ventana del editor de símbolos de Step 7.

En el programa de usuario será posible entonces direccionar un operando mediante dicho símbolo, además se pueden posteriormente visualizar a la vez tanto el operando absoluto como el simbólico asociado.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Datos de referencia. Con esta herramienta, es posible crear y evaluar datos de referencia para probar y modificar cómodamente el programa de usuario. Los datos de referencia se utilizan como: - sinopsis de todo el programa de usuario, - base para efectuar cambios y tests - complemento de la documentación del programa. Los datos de referencia se componen de: Lista de referencias cruzadas: Panorámica de los operandos de las áreas de memoria (E, A, M, P, T, Z) y de los bloque de programación (DB, FB, FC, SFB, SFC) utilizados en el programa de usuario.

Figura B.15. Ventana de los datos de referencia de Step 7. Referencias cruzadas.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Plano de ocupación de memoria: Panorámica de los bits de los operandos de las áreas de memoria E, A y M, así como de los temporizadores y contadores que ya estén ocupados en el programa de usuario. Es una base importante para buscar errores o para efectuar cambios en el programa de usuario, sin temor a solapar direcciones de memoria o a usar operandos ya definidos.

Figura B.16. Ventana de los datos de referencia de Step 7. Ocupación de E / S y marcas.

Operandos sin símbolo: Panorámica de las direcciones absolutas (operandos absolutos y bloques) que se utilizan en las partes del programa de usuario para las que existen datos

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI de referencia pero no se ha definido ningún símbolo en la tabla de símbolos. Especifica además, las veces que aparece ese operando en el programa de usuario.

Figura B.19. Ventana de los datos de referencia de Step 7. Operandos sin Símbolo. Visualizando listas en distintas ventanas se puede, por ejemplo: - Comparar una determinada lista para distintos programas de usuario S7. - Tener en la pantalla, una junto a otra, distintas vistas de una lista optimizadas de distinta manera, por ejemplo, una lista de referencias cruzadas de referencias cruzadas sólo la entradas y en la otra, sólo las salidas de un programa de usuario. - Abrir varias listas de un programa de usuario S7 a la vez, por ejemplo, la estructura del programa y la lista de referencias cruzadas.

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

2.5.- Programa del proyecto Una vez descritas las principales características de los elementos de configuración del Step 7, se puede particularizar con las funciones y bloques empleados en el proyecto. Resumiendo, consiste básicamente en un módulo de organización principal (OB1) donde se ejecutan funciones de lectura (SFC) que recogen información del Sentron, de la línea (As-i, Profibus, Ethernet), de los esclavos (periferia, depósito) y archivan esa información en módulo de datos (DB) para su posterior lectura en el Scada (WinCC). En este mismo módulo también se generan los mensajes de correo electrónico en base a las lecturas realizadas. Con otro módulo de organización de alarmas cíclicas (OB35) se gestiona el control de las funciones FTP. Y por último se cargan distintos OBs (OB80, OB82, OB85, OB86, OB122) controlando así que la instalación no se pare cuando existan una serie de errores (error de tiempo, de diagnóstico, de ejecución del programa, de bastidor, o de acceso a la periferia) A continuación se representa un diagrama con los módulos y principales funciones utilizados en el programa, dejando los detalles de su función para posteriores capítulos donde se vera con detalle en que consisten. El código completo del programa se encuentra no obstante el CD adjunto en la memoria.

[SIMA05]

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI OB1 Se arranca el variador de velocidad. SFC 14

SFC 15

Lectura de datos de Esclavos DP

Escritura de datos en Esclavos DP

FC12

Función que gestiona el envío de emails. Utilizando la función AG-SEND

Envío de E-mails

DB10

FC5 AG-SEND

SFC59, DB51 Vista General

SFC59, DB92 Diagnóstico

SFC59, DB94 Medidas

Lectura de diferentes señales del Sentron y almacenamiento en DBs para su posterior lectura en el Scada.

SFC59, DB72 Corrientes

SFC59, DB73 Voltajes

SFC59, DB74 Potencias

SFC59, DB64 Armónicos

Diagnóstico de la red profibus y traspaso de la inf. al Scada

SFC59, DB60 Parám.comunic.

FC125, DB125 Diag.Profibus

SFC5

Capítulo 2:

SFC6

SFC13

SFC41

SFC42

Fundamentos de programación con Step7

SFC49

SFC51

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI OB35 Alarmas Cíclicas FB120 Control de funciones FTP

FC40, DB40 Dir.IP Servidor

FC41, DB41 Escribe ficheros

FC 42, DB42 Lectura Ficheros

FC43, DB43 Borrado Ficheros

FC44, DB45

OB80 Error de tiempo FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA

OB82 Error de diagnóstico FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA

OB85 Error de programa

FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA

Control de la instalación evitando que se pare cuando existan una serie de errores, que se extraen de la red profibus y se almacenan en el Scada.

OB86 Error de bastidor

FC125, DB125 Diag.Profibus SCADA OB122 Error de periferia

Capítulo 2:

Fundamentos de programación con Step7

- 64-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 3: Introducción a las redes industriales. 3.1. Conceptos fundamentales

66

3.2. Topología de la red

69

3.3. Métodos de acceso

74

3.4. Enlaces

75

3.5. Modelo de referencia ISO/OSI

79

3.6. Acoplamiento de sistemas de bus

84

3.7. Seguridad en la transmisión

88

3.8. Clasificación de las subredes

90

3.9. Redes de comunicación SIMATIC

92

Capítulo 3:

Redes industriales

-65-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

En este se intenta aunar de una manera completa e ilustrada lo esencial para entender que es y en que se basa una comunicación industrial.

3.1.- Conceptos fundamentales. Así pues, se tratarán los conceptos más importantes en sistemas de comunicación, estudiaremos el modelo de referencia ISO/OSI, plantearemos los diferentes niveles de aplicación, y analizaremos los componentes y redes que ofrece SIMATIC NET a la hora de afrontar tareas de comunicación industrial.

Se repasan a continuación los conceptos fundamentales y los principios de la comunicación, decisivos para el intercambio de datos entre autómatas programables, equipos de visualización y PCs. Comunicación

Es la transferencia de datos entre dos interlocutores con diferentes prestaciones, el control del interlocutor, así como la consulta o interrogación del estado del interlocutor. La comunicación puede llevarse a cabo a través de diferentes vías.

Equipo

CPU

Módulo apto para comunicación

PC

Subred Módulo apto para comunicación

CPU

PC

Figura C.1. Ejemplo con interlocutores conectados a una subred.

Capítulo 3:

Redes industriales

-66-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Interlocutor

Módulo apto para la comunicación, es decir, que permite intercambiar datos. El interlocutor puede encontrarse dentro del mismo equipo o en otro equipo. Interlocutores pueden ser, por ejemplo, CPUs o PCs.

Equipo

En este contexto, se denomina equipo a una unidad conexa (p. ej. Autómata, unidad de programación, panel/sistema de operador, PC, aparato no Siemens) que puede conectarse a una o varias subredes.

Subred

El conjunto de todos los componentes físicos necesarios para establecer una vía de transmisión de datos, así como los procedimientos comunes asociados para intercambiar datos.

. Red

Conjunto formado por una o varias subredes iguales o diferentes interconectadas. Comprende pues todos los equipos que pueden Red

Subred 1

Equipo

Subred 2 Subred 3

comunicarse entre sí. Figura C.2. Ejemplo de red de comunicación.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Enlace

Correspondencia lógica de dos interlocutores para ejecutar un determinado

servicio

de

comunicación.

El

enlace

está

directamente asociado a un servicio de comunicación. Cada enlace tiene dos puntos finales que contienen la información necesaria para direccionar el interlocutor, además de otros atributos relacionados con el establecimiento del enlace. Para referenciar un enlace, las funciones de comunicación sólo utilizan el punto final local. Funciones de comunicación : Las funciones ofrecidas desde una interfase software siempre utilizan servicios de comunicación. Las funciones de comunicación permiten transmitir datos entre interlocutores con diferentes prestaciones, controlar el interlocutor, por ejemplo pasarlo al estado STOP, o preguntar por su estado operativo actual. Servicio de comunicación e interfases software: Describe las funciones de comunicación con prestaciones definidas,

como

por

ejemplo

intercambiar datos, controlar y supervisar dispositivos y cargar programas. Los servicios de comunicación se ofrecen en el sistema terminal, valgan como ejemplo las funciones de sistema SIMATIC S7, a través de interfases software. De acuerdo a su calidad, los servicios de comunicación se pueden clasificar en el modelo de referencia ISO/OSI. Una interfase software no ofrece necesariamente todas las funciones de comunicación de un servicio. El servicio de comunicación puede ofrecerse en el sistema terminal con diferentes interfases software.

Capítulo 3:

Redes industriales

-68-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Protocolo

Un convenio exacto al bit entre interlocutores para poder ejecutar un determinado servicio de comunicación. El protocolo define el contenido estructural del tráfico de datos en la línea física, definiendo, por ejemplo, el modo de operación, la forma de realizar el establecimiento del enlace, la protección de los datos o la velocidad de transferencia.

Coherencia de datos: Se define como coherencia de datos al tamaño de un área de datos que no puede modificarse por procesos concurrentes simultáneos. Es decir, las áreas de datos que sean mayores que la coherencia de datos pueden quedar falseadas. Dicho de otro modo, un área de datos conexa (mayor que la coherencia de datos) puede estar formada en un determinado instante en parte por paquetes de datos nuevos y en parte por paquetes de datos viejos coherentes.

C.2.- Topología de la red. Se entiende por topología las diferentes estructuras que puede tener una red. Cuando componentes de automatización autónomos tales como sensores, actuadores, PLCs, etc., intercambian información, éstos deben interconectarse físicamente con una estructura determinada. El conjunto forma entonces una red de comunicación. Bajo topología de la red se entiende la estructura geométrica básica de la misma. Las diferentes estaciones son los nodos de la red. La estructura más simple sería una red formada por dos estaciones, es decir, dos nodos. Este tipo de conexión se denomina también enlace punto a punto. A continuación se presentan de forma resumida las distintas topologías:

Capítulo 3:

Redes industriales

-69-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Línea

Es la topología más simple desde el punto de vista geométrico. A veces se la conoce con el nombre de topología bus, pero no todos los buses tienen topología línea. Cada estación sólo precisa una interfase. Pueden conectarse a la línea central mediante líneas derivadas cortas.

Equipo 1

Equipo 2

Equipo 3

Figura C.3. Representación de la topología en línea. Mientras que en enlaces punto a punto, por ejemplo de cuatro estaciones, éstas pueden comunicarse simultáneamente por pares, esto no es posible en una topología línea. Por ello hay que regular la comunicación de forma que sólo una estación pueda enviar en un determinado momento, mientras las demás sólo pueden oír. Para tal fin es necesario asignar los derechos de emisión. Se habla en estos casos de métodos de acceso al bus.

Anillo

Las topologías línea y anillo tienen rasgos comunes.

También en este caso es necesario regular el derecho de emisión mediante un método de acceso al bus compuesto de enlaces punto a punto encadenados. La ventaja de la topología anillo es que cada nodo actúa como amplificador, lo que permite salvar grandes distancias. Sin

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

embargo, en este caso el fallo de un nodo presenta mayores problemas que en una estructura en línea. Equipo 2

Equipo 1

Equipo 6

Equipo 5

Equipo 3

Equipo 4

Figura C.4. Representación de la topología en anillo. Estrella

En esta topología adquiere una importancia decisiva en nodo central que se encarga de controlar toda la comunicación.

Equipo 1

Equipo 2

Equipo 3

* *

Acoplador en

Cualquier perturbación en el mismo conduce, generalmente, al fallo de la red completa. Figura C.5. Representación de la topología en estrella. Árbol

Esta

topología

puede

también

interpretarse

como

el

encadenamiento de diferentes estructuras en línea de longitud diversa, pero también de características diferenciadas. En este

Capítulo 3:

Redes industriales

-71-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI caso adquieren gran importancia los elementos que permiten duplicar las diferentes líneas. En apartados posteriores se detallarán los elementos necesarios para poder interconectar las distintas secciones; concretamente en la figura 1.6 se ha representado un repetidor. Equipo 1

Equipo 2

Repetid

Equipo 4

Equipo 3

Equipo 5

Figura C.6. Representación de la topología en árbol.

Capítulo 3:

Redes industriales

-72-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

En lo que se respecta a su extensión geográfica, las redes pueden clasificarse en tres categorías. Se habla de las LAN (Local Area Network, red de área local), MAN (Metropolitan Area Network) y WAN (Wide Area Network, red de área extensa). Como los límites no están claramente definidos, no siempre es posible clasificar una red dentro de estas tres clases. En base a la extensión geográfica es posible establecer la siguiente clasificación aproximada: LAN < 5 km MAN < 25 km WAN > 25 km En base a las distancias a salvar entre las estaciones es posible también saber cuales son las topologías utilizadas. La topología de una WAN está definida por las condiciones geográficas (situación de los centros de población, tráfico previsto entre nodos, etc). Desde el punto de vista económico – utilización racional de las líneas – se crean generalmente redes con estructura en árbol y mallado irregular. Por el contrario, la topología de una LAN está claramente estructurada, ya que aquí lo importante es la funcionalidad total y menos la economía de líneas. Las topologías típicas para una LAN son línea, anillo y estrella. Junto a LAN y WAN se emplean también FAN (Field Area Network). La automatización del proceso se efectúa en el área próxima al sistema mientras que las WAN y MAN están encargadas de la comunicación dentro y entre los niveles superiores del modelo (nivel de gestión y administración de la empresa). Esto último es especialmente válido cuando diferentes plantas o centros comerciales distanciados geográficamente forman una unidad organizativa.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

3.3.- Métodos de acceso. Como en un bus, en un determinado instante, sólo puede enviarse como máximo un telegrama (también llamado mensaje o trama), es necesario gestionar qué estación tiene permiso para enviar. El número de receptores “a la escucha” del telegrama carece aquí de importancia. El acceso al bus queda regulado por el método de acceso Métodos de

Centralizado

Descentralizado

Determinístico

Estocástico

correspondiente. Estos pueden clasificarse en métodos centralizados y estos últimos en determinísticos y estocásticos.

Figura C.7. Métodos de acceso al bus.

El método centralizado más conocido es el maestro/esclavo. En él, el maestro dirige todo el tráfico por el bus. Para ello envía datos a los esclavos (polling o sondeo) y solicita de los mismos información. Normalmente no está prevista comunicación directa entre esclavos. El método maestro/esclavo se caracteriza por un control del bus muy simple y por ello eficiente. De ahí que se encuentre en el sector de los buses de campo, como Profibus-DP. Dentro del grupo de los métodos descentralizados determinísticos cabe mencionar el token-passing o paso de testigo. El testigo sirve como permiso de emisión a través de la red. El poseedor del testigo puede emitir; además debe pasar éste antes de que transcurra un determinado tiempo. De esta forma se asegura un tiempo máximo de circulación del testigo. Se habla de token-bus cuando este método se utiliza dentro de una red con topología línea. El testigo pasa siguiendo determinadas reglas de estación a

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI estación siguiendo un anillo lógico. Si la topología es en anillo se denominará tokenring. El método de acceso estocástico, es decir aleatorio, más importante es el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, normalizado en IEEE 802.3). Aquí, cada estación puede enviar en cualquier instante siempre que no emita ninguna en dicho momento. Aparecen conflictos condicionados por tiempos de propagación cuando dos estaciones intentan emitir al mismo tiempo por haber detectado que está libre el bus. Al estar en escucha permanente, ambas estaciones detectan la colisión, por lo que dejan de emitir, y sólo vuelven a intentarlo después de esperar un tiempo definido estocásticamente. Los buses que utilizan este método operan normalmente a una velocidad de transferencia de 10 Mbits/s, como es el caso de Industrial Ethernet.

3.4.-Enlaces. Un enlace supone la correspondencia lógica entre dos interlocutores para ejecutar servicios de comunicación. El enlace está directamente asociado a un servicio de comunicación. Cada enlace tiene dos puntos finales, situados en la CPU o CP correspondiente, que incluye las informaciones necesarias para direccionar el interlocutor, así como otros atributos necesarios para establecer el enlace. Las funciones de comunicación en el programa de usuario referencian únicamente el punto final local del enlace.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Función de comunicación USEND

CP U S7

Función de comunicación AG RECV

CP U S7

CP

CP

Enlace S7

Subred

Enlace FDL

Subred

CP U S7

CP

Función de comunicación URCV

CP U S5

CP

Módulo de manejo SEND

Figura C.8. Representación simbólica de enlaces. Los enlaces ocupan, por cada punto final o de transición (p. ej. CP), recursos en los módulos aptos para la comunicación implicados, lo que, en consecuencia, reduce su capacidad de comunicación, puesto que el número de recursos de enlace depende del tipo de CPU/CP (consultar Anexo B).

CPU Recurso de enlace Recurso de enlace MP

Industrial Ethernet

Figura C.9. Funciones S7 usando una CP.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI En la familia SIMATIC S7, los enlaces se clasifican en:

Enlaces

Configurado

Tipo de enlace

(vía tabla de enlaces)

Establecimiento/disolución del

No configurado

Estático

Dinámico (sólo en M7-

Dinámico

300/400)

enlace Tabla C.1. Clasificación de los tipos de enlaces.

Para garantizar un establecimiento regulado del enlace, éste deberá estar activo en uno de sus extremos y pasivo en el otro. De lo contrario no será posible establecer el enlace. Se utilizan enlaces estáticos cuando al configurar una instalación hay suficientes recursos de enlaces libres en los diferentes equipos y no es necesario liberar ninguno. Por otra parte, al planificar no es necesario considerar el establecimiento y disolución del enlace, de tiempo crítico. Una vez establecidos, los enlaces estáticos permanecen de forma duradera. Los enlaces dinámicos se utilizan para intercambiar sucesivamente datos con diferentes interlocutores o para aprovechar más efectivamente los recursos de enlace disponibles. El establecimiento y disolución propiamente dicho del enlace no se efectúa al arrancar el equipo sino sólo cuando lo solicita explícitamente la aplicación desde el programa. Por este motivo, es necesario en este caso considerar siempre el tiempo que dura el establecimiento y disolución de un enlace, sobre todo en procesos críticos en el tiempo. De acuerdo a la interfase software utilizada, las funciones de comunicación asociadas requieren enlaces configurados o no configurados. Para configurar los primeros se

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI utiliza STEP 7, concretamente la tabla de enlaces. Con ese propósito se asigna a cada punto final del enlace un ID local, que será necesario a posteriori para parametrizar las funciones de comunicación. El ID local referencia un área de datos que contiene, entre otras, las informaciones de dirección propia y del interlocutor. Las funciones de comunicación realizadas desde un OP SIMATIC o desde un PC precisan también enlaces configurados. Sin embargo, éstos se configuran utilizando una herramienta específica (p. ej. ProTool o COML). Estos enlaces ocupan también recursos, para funciones S7, en las CPUs. En cuanto a los enlaces no configurados, generalmente en STEP 7 no se emplea la mencionada tabla de enlaces para configurarlos, sino que dichos enlaces se establecen implícitamente al llamar a la función de comunicación, disolviéndose una vez terminada la transmisión de datos. Como un enlace está directamente asociado a un servicio de comunicación, cada uno de éstos tiene un tipo de enlace específico. SIMATIC S7 reconoce la siguiente correspondencia entre servicio y tipo de enlace. Servicio

Tipo de enlace

Funciones S7

Enlaces S7

ISO-Transporte

Enlace de transporte ISO

ISO-on-TCP

Enlace ISO-on-TCP

FDL

Enlace FDL

FMS

Enlace FMS

Procedimiento (p. ej. RK512)

Enlace punto a punto

Tabla C.2. Correspondencias entre servicio de comunicación y tipo de enlace. Al configurar los enlaces utilizando STEP 7, deberemos seleccionar el tipo de enlace adecuado a la aplicación.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

3.5.- Modelo de referencia ISO/OSI. Cuando se produce un intercambio de datos entre equipos de automatización a través de un sistema de bus común es preciso definir el sistema de transmisión y el método de acceso, así como informaciones relativas a, por ejemplo, el establecimiento de los enlaces. Por este motivo, la International Standards Organization (ISO) especificó un modelo de 7 niveles o capas, conocido como modelo ISO/OSI (estándar internacional ISO 7498), ya que la arquitectura del protocolo está orientada a interconectar sistemas abiertos (Open System Interconnection). Para lograr un entendimiento suficiente y seguro son imprescindibles los niveles 1, 2 y 4. El nivel 1 define las condiciones físicas, entre otras, los niveles de tensión y corriente. El nivel 2 define el mecanismo de acceso y el direccionamiento de la estación, para que en un determinado instante sólo pueda enviar datos una de las estaciones del bus. La seguridad y coherencia de los datos se garantiza gracias a la función del nivel 4, el de transporte. Este nivel también se ocupa de tareas de control de flujo de datos, de seccionamiento en bloques o paquetes y de los mecanismos de acuse o confirmación.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Nivel

7

Designación

Application layer

Función

Características

Funciones de usuario.

Servicios

de

Oferta de servicios de comunicación comunicación. específicos de usuario.

p.ej. Read/Write Start/Stop

6

Presentation

Representación de datos.

layer

Conversión del tipo de representación normalizado comunicación

del

Lenguaje común.

sistema

en

un

de

formato

adecuado al equipo.

5

Sincronización.

Session layer

Establecimiento,

Coordinación disolución

de

la

y sesión.

vigilancia de una sesión.

4

Transport layer

Establecimiento/disolución de enlace. Transmisión asegurada Formación, repetición y clasificación de paquetes. de paquetes.

3

Network layer

2

Data link layer

Direccionamiento de otras redes y Comunicación control de flujo.

dos subredes.

Método de acceso.

CRC-Check

entre

Limitación de los bloques de datos, CSMA/CD transmisión asegurada, detección y Token eliminación de errores.

1

Physical layer

Características del soporte físico de Cable coaxial/triaxial transmisión.

Cable óptico Cable bifilar ITP

Tabla C.3. Modelo de referencia ISO/OSI.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Physical Layer (Nivel 1, Físico). Este nivel procura la transmisión transparente de bits a través del soporte físico en el orden definido por el nivel de enlace (capa 2). Aquí se definen las características eléctricas y mecánicas de la línea/bus, así como los tipos de transmisión. Data Link Layer (Nivel 2, Enlace). Este nivel tiene como función asegurar la transmisión de la cadena de bits entre dos sistemas. Entre sus misiones figura detectar y eliminar o comunicar errores de transmisión y el control del flujo. En redes locales, el nivel de enlace procura también el acceso exclusivo al soporte de transmisión. Para ello, dicho nivel se divide en dos subniveles, Medium Access Control (MAC) y Logic Link Control (LLC), que se designan también como niveles 2a y 2b respectivamente. Las normas más conocidas para los métodos de acceso aplicados en el subnivel MAC son: IEEE 802.3 (Ethernet, CSMA/CD), IEEE 802.4 (Token Bus), IEEE 802.5 (Token Ring). Para el subnivel LLC se aplica generalmente la norma IEEE 802.2. En base a las características de tiempo real exigidas normalmente a sistemas de bus de campo, éstos utilizan en parte métodos de acceso considerablemente modificados. Network Layer (Nivel 3, Red). Este nivel se encarga de la intercomunicación de datos entre sistemas finales, entendiendo por sistemas finales el emisor y el receptor de una información cuyo recorrido puede llevar bajo circunstancias a través de diversos sistemas de tránsito. Por ello, el nivel de red debe seleccionar la ruta a seguir, lo que normalmente se denomina encaminamiento (Routing). Transport Layer (Nivel 4, Transporte). Este nivel tiene como misión ofrecer al usuario un enlace terminal-terminal fiable. Los servicios ofrecidos incluyen el establecimiento

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI del enlace de transporte, la transmisión de datos, así como la disolución del enlace. Para ello el usuario puede exigir, en general, una determinada calidad en el servicio (QoS, Quality of Service). Parámetros de calidad son, por ejemplo, la velocidad de transferencia y la tasa de errores residuales. Session Layer (Nivel 5, Sesión). La tarea principal del nivel de sesión es sincronizar las relaciones de comunicación. Además, los servicios del nivel de sesión permiten definir puntos de sincronización en transmisiones prolongadas para que, en caso de una interrupción intempestiva del enlace, no sea necesario repetir de nuevo toda la transmisión sino que pueda restablecerse desde un determinado punto de sincronización. Presentation Layer (Nivel 6, Representación de Datos). Generalmente, al intercambiar datos, diferentes sistemas utilizan lenguajes distintos. El nivel de presentación traduce los diversos lenguajes de las estaciones de comunicación a un lenguaje unificado con una sintaxis abstracta. Para ello se utiliza en la mayor parte de los casos el Abstract Syntax Notation One (ASN.1) definido en ISO 8824 y las Basic Encoding Rules (BER) asociadas. Application Layer (Nivel 7, Aplicación). El nivel de aplicación comprende los servicios específicos de la aplicación de las diferentes aplicaciones de comunicación. Como existen multitud de aplicaciones, es particularmente difícil establecer estándares unificados. El estándar más importante para aplicaciones de automatización es el Manufacturing Message Specification (MMS), que describe los servicios y protocolos del nivel de aplicación (MAP, Manufacturing Automation Protocol). Los sistemas de bus de campo modernos se orientan fuertemente en MMS a la hora de diseñar el nivel de aplicación. Al describir posteriormente los servicios de comunicación se hará referencia al modelo presentado anteriormente. Sólo es posible comunicarse en un mismo nivel.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI La forma de materializar los diferentes niveles en un caso concreto no es definida inicialmente en el modelo, sino en la posterior implementación de la aplicación. Para lograr una comunicación rápida y con capacidad de tiempo real, Profibus prescinde de los niveles 3 a 6, e integra las funciones imprescindibles en los niveles 1, 2 y 7.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

3.6.- Acoplamiento de sistemas de bus. Para garantizar un flujo continuo de información entre dos subredes diferentes se precisan elementos de acoplamiento especiales. Las subredes han ido surgiendo a lo largo del tiempo, no pudiéndose interconectar sin más. Desde el punto de vista del usuario, lo ideal es que las subredes acopladas se comporten como una única subred, es decir que dicho acoplamiento no suponga ninguna merma de funcionalidad. De esta forma el acoplamiento es transparente para el usuario (al acoplar las subredes el usuario no necesita modificar el software). Dependiendo del alcance de las tareas de acoplamiento y de las diferencias entre las redes a acoplar es posible distinguir entre Repeater (repetidor), Bridge (puente), Router (encaminador) y Gateway (pasarela) para interconexión de redes. Estos elementos de acoplamiento pueden reproducirse en el modelo de referencia ISO de acuerdo a las tareas que realizan.

Estación

Estación B

Segmento A

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

Medio de transmisión

1

Repetidor

1

Medio de transmisión

Figura C.10. Esquema de acoplamiento de subredes mediante repetidor. El repeater o repetidor copia la información que recibe de un lado en el otro y amplifica su nivel. El repetidor es transparente a todos los niveles de las estaciones en comunicación, es decir, los niveles físicos de ambas redes deben ser idénticos. Por ello,

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI los repetidores no se utilizan para acoplar subredes diferentes, sino para amplificar o prolongar una subred existente, p. ej. un sistema de bus.ç Los bridges o nodos puentes se utilizan para acoplar subredes que trabajan con el mismo protocolo en el nivel de enlace (Logical Link Control, LLC). Los soportes de transmisión y los métodos de acceso al bus (Medium Access Control, MAC) de las subredes a enlazar pueden ser diferentes. Los bridges se utilizan principalmente para unir redes locales que tienen diferentes topología o cuando, en base a aplicaciones especiales, es necesario a⁄adir determinadas estructuras a subredes. En algunas versiones, las tareas del puente se refieren únicamente al acceso al bus (MAC), no afectando al LLC. Ese tipo de puentes se utilizan en subredes que, si bien utilizan un soporte de transmisión diferente (p. ej. cable bifilar, fibra óptica), tienen la misma estructura.

Estación A 7 6 5 4 3 2 1

Segmento

2 1

Estación

Bridge

2 1

7 6 5 4 3 2 1

Figura C.11. Esquema de acoplamiento de subredes mediante puente. El router o encaminador sirve para enlazar redes ISO con niveles 1 y 2 diferentes. El router determina además el camino óptimo (ruta de comunicación) de una información a través de una red existente (routing).

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Criterios para definir el camino óptimo pueden ser, por ejemplo, la longitud del recorrido o el retardo de transmisión mínimo. Para cumplir su tarea, el router modifica las direcciones de origen y destino del nivel de la red de los paquetes entrantes antes de volver a transmitirlos. Como los router tienen que ejecutar tareas sensiblemente más complejas que los bridges trabajan a menor velocidad. LAN A

Estación

Estación A 7 6 5 4 3 2 1 Medio de transmisión

3 2 1

Router

3 2 1

7 6 5 4 3 2 1 Medio de transmisión

Figura C.12. Esquema de acoplamiento de subredes mediante router. Un gateway o pasarela se utiliza para acoplar redes con diferentes arquitecturas, es decir permite interconectar dos subredes cualesquiera. En base al modelo de referencia ISO, un gateway tiene como misión convertir los protocolos de comunicación de todos los niveles. Permite también acoplar una red ISO con una no conforme a esta norma. Entonces, la mitad de la figura no tiene estructura de 7 niveles sino una configuración diferente. Los enlaces de red materializados mediante gateway tienen generalmente bastantes complicaciones y ofrecen una velocidad más reducida.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Estación B

Estación A 7 6 5 4 3 2 1

7 6 5 4 3 2 1

G ateway

7 6 5 4 3 2 1

Medio de transmisión

7 6 5 4 3 2 1

Medio de transmisión

Figura C.13. Esquema de acoplamiento de subredes mediante pasarela.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

3.7.- Seguridad en la transmisión. En el nivel 1 tiene lugar la codificación física de los bits a transmitir para garantizar una alta inmunidad a perturbaciones o una transmisión lo más segura posible. Cuando se reciben datos, por encima del nivel 1, éstos están afectados por perturbaciones en el medio de transmisión que se reflejan en una mayor probabilidad de errores. Para ello la bibliografía especializada ha definido los conceptos de tasa de errores de bit y probabilidad de error de bloque. En el nivel 2 tiene lugar la codificación destinada a asegurar la transmisión de los datos. Un parámetro de un código así es la denominada distancia de Hamming (HD). Ésta especifica en cuántos bits pueden diferenciarse dos palabras de código válidas para que resulte una nueva palabra de código válida. Dicho de otro modo, se detecta la inversión de hasta (HD-1) bits. Por encima del nivel 2 queda finalmente una probabilidad de error residual. Ésta define la relación entre los telegramas erróneos no detectados y el número total de telegramas recibidos. Por ello, la probabilidad de error residual permite definir la seguridad de la transmisión. Esta depende de las perturbaciones en la línea, del método de codificación físico utilizado, p. ej. NRZ o código Manchester (ver figura 1.14) y de la codificación para comunicación (telegrama).

Capítulo 3:

Redes industriales

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T

T = Ancho pulso para 1 bit

000000000

000000000 0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

Código Manchester para secuencia de "0"

111111111 1

1

1

1

1

1

111111111

Código Manchester para secuencia de "1"

010101010 0

1

0

1

0

1

010101010

Código Manchester para secuencia de “0” y “1” alternativa

001111011 0

0

1

1

1

1

0

1

1

001111011

Código Manchester para secuencia mostrada

Figura C.14. Representación del Código Manchester. Por esta razón, la distancia de Hamming en un criterio relativo para enjuiciar la seguridad de una transmisión. Si se supone una determinada probabilidad de errores de bit y a una distancia de Hamming fija, la tasa de errores residuales aumenta a medida que lo hace el tamaño del telegrama. Si la codificación física es lo suficientemente sofisticada se logra una gran inmunidad, reduciéndose la tasa de errores de bit y la probabilidad de error de bloque. Con una distancia de Hamming constante, esto contribuye a reducir la probabilidad de error residual (por eso en el bus AS-i, a pesar de ser HD=2, puede contarse con una reducida probabilidad de error residual).

Capítulo 3:

Redes industriales

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3.8.- Clasificación de las subredes. Nivel de control central. En él se procesan tareas de carácter general para toda la empresa (funciones de gestión). Además de la memorización de valores del proceso, funciones de procesamiento de carácter optimador y analizador así como su presentación en forma de listado. Los datos para ellos necesarios se recolectan y procesan para toda la empresa, con independencia del lugar de emplazamiento. Desde el nivel de control central puede accederse a las diferentes locali zaciones. El número de estaciones puede ser superior a 1.000. Nivel de célula. En el nivel de célula se procesan autónomamente todas las tareas de automatización y optimización. En este nivel están interconectados los autómatas, PCs y equipos para manejo y visualización. Nivel de campo. El nivel de campo es el nexo entre las instalaciones y los equipos de automatización. Los dispositivos de campo miden, señalizan y transmiten a la instalación las órdenes recibidas del nivel de célula. En general se transmiten pequeñas cantidades de datos. En este caso es típica una comunicación jerarquizada, es decir varios dispositivos de campo se comunican con un maestro. Nivel de actuadores-sensores. En este nivel un maestro se comunica con actuadores y sensores conectados a su subred. Este nivel se caracteriza por tiempos de respuesta rápidos y un número reducido de bits de datos.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Nivel superior

Workstation, PC

Nivel de célula

SPS, PC SPS, PC Accionamientos Válvulas

Nivel de campo

Actuadores Sensores

Nivel actuador sensor

Figura C.15. Pirámide de la automatización.

Capítulo 3:

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3.9.- Redes de comunicación SIMATIC. En su calidad de columna vertebral de toda la solución de automatización, las redes tienen una importancia muy destacada. SIMATIC NET es el nombre de toda una familia de redes, a través de las cuales es posible establecer una comunicación integrada, coherente y homogénea desde el nivel de control central hasta el nivel de campo. Los diferentes miembros cumplen los más diversos requisitos de prestaciones y aplicación: de la AS-Interface a la potente Industrial Ethernet, pasando por Profibus. Éstas disponen de interfases de sistema unificados y, además están perfectamente coordinadas entre sí, lo que reduce considerablemente las actividades de programación, puesta en marcha, formación y mantenimiento. En el nivel de campo de una planta de automatización se dispone de una gran cantidad de sensores y actuadores (detectores de proximidad, botoneras, etc), que deben conectarse a un equipo de control (PLCs o PCs). La red AS-Interface (Interfase Actuador-Sensor), definida en el estándar EN 50295, es la alternativa a la distribución del cableado convencional, ya que une todos estos componentes por medio de un solo cable a dos hilos. La ventaja es que ya no se precisan los costosos sistemas de cableado en paralelo ni la gran cantidad de módulos de entrada y salida, debido a que es posible conectar hasta 248 actuadores o sensores binarios vía un solo cable bifilar sin apantallamiento. En la práctica esto significa que la instalación es directa, porque los datos de información y la potencia se transportan por el mismo cable. No son necesarios unos conocimientos especiales para instalar el sistema. Además, debido al sencillo tendido de la red, a la simple estructura del cableado, y a su diseño tan específico, se reduce considerablemente el riesgo de fallos y de errores durante el servicio y el mantenimiento.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Otra ventaja del cable a dos hilos es el ahorro de espacio, puesto que el número de armarios de distribución se reduce de forma significativa. Gracias al desarrollo de un revestimiento especial para el cable AS-i y al especial método de conexión por penetración, el cable de bus se puede colocar en cualquier punto de la red. Como una parte más del sistema de comunicación industrial de Siemens, SIMATIC NET, la red AS-interface ofrece una solución óptima para el nivel de campo, ya que se puede conectar a redes superiores, como la red PROFIBUS o Industrial Ethernet a través de pasarelas. La red AS-i funciona siguiendo el principio maestro-esclavo. El módulo maestro se sitúa en el equipo de control. Los sensores/actuadores conectados por medio del cable AS-i se consideran esclavos del maestro. Cada uno de los esclavos puede direccionar 4 elementos binarios, tanto de entrada como de salida. La frecuencia de sondeo del maestro a sus esclavos conectados es de 167 kHz, lo que supone un tiempo de ciclo máximo, para 31 esclavos, de 5 ms aproximadamente. Si el número de esclavos es inferior, el resultado serán tiempos de ciclo menores. Los telegramas en AS-i disponen de 4 bits de datos útiles (más 4 bits de parámetros), para entradas o salidas, y también es posible trabajar con señales analógicas (aunque la velocidad será menor puesto que el tratamiento de la información de las señales analógicas necesita varios ciclos).

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI SIMATIC S7 300

Fuente de alimentación AS-i

CP 342-2 Módulo pasivo (sin ASIC AS-i)

Actuador / Sensor con ASIC AS-i

Módulo activo (con ASIC AS-i)

Distribuidor AS-i

ASIC esclavo Interfase AS-i

Cable de bus Interfase AS-i

Figura C.16. Ejemplo de una red AS-i. Si se tiene una configuración completa de 31 esclavos se pueden direccionar hasta 124 elementos binarios. Por medio de los esclavos bidireccionales, el número de elementos binarios que se pueden direccionar se dobla hasta un máximo de 248 por maestro. Una de las características principales de la red AS-i es la utilización de un cable común, a dos hilos y sin apantallar, para la transmisión de datos y para la distribución de la alimentación necesaria para los módulos de sensores/actuadores. Para cumplir con este requisito es precisa una fuente de alimentación que debe cumplir con las especificaciones del método de transmisión de la red. El cable utilizado para AS-i se suministra con codificación mecánica y por tanto polarizado. Permite una conexión sencilla por medio de la técnica de penetración en los módulos de acoplamiento. La máxima longitud de cable para un segmento AS-i, sin repetidor o extensor, es de 100 m. Utilizando repetidores o extensores se pueden alcanzar distancias de hasta 300 m. Sin embargo, debido a la utilización de pasarelas que unen esta red con las redes de PROFIBUS e Industrial Ethernet, las distancias que se pueden alcanzar son de hasta 100 km.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Profibus (Process Field Bus) es la subred conforme a la norma europea EN 50170 Vol. 2 (DIN 19245; nombre anterior SINEC L2) para los niveles de campo y célula. Con ella es posible el intercambio de información entre dispositivos de campo y con sistemas de mayor jerarquía. Se utiliza para transmitir cantidades de datos desde pequeñas hasta medias (hasta 240 bytes). La base de la especificación del estándar PROFIBUS fue un proyecto de investigación (1987-1990) llevado a cabo por los siguientes participantes: Siemens, ABB, AEG, Bosch, Honeywell, Klöckner-Moeller, Landis & Gyr, Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-Cumulus, Schleicher y cinco institutos alemanes de investigación. Hubo además de una pequeña esponsorización por parte del gobierno alemán. El resultado de este primer proyecto fue el primer borrador de la norma DIN 19245, el estándar Profibus, partes 1 y 2. La parte 3, Profibus-DP, se definió en 1993. PROFIBUS especifica las características técnicas y funcionales de un sistema de bus de campo serie al cual pueden conectarse controladores digitales descentralizados. La velocidad de transmisión puede oscilar desde los 9.6 Kbits/s hasta alcanzar un máximo de 12 Mbits/s. También la longitud máxima de la red es variable, dependiendo del medio físico utilizado (hasta 9 km con medio eléctrico; hasta 90 km si se utiliza fibra óptica de vidrio). El número máximo de estaciones es 127, aunque sólo 32 de éstas pueden ser activas. El método de acceso es independiente del soporte de transmisión, y se controla en base a la combinación de dos métodos de acceso, el principio de paso de testigo y el del maestroesclavo subordinado al primero. En el capítulo dedicado a Profibus en particular, se describirán de forma detallada las características de esta red.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Finalmente, en la cima de la pirámide de automatización, se encuentra Industrial Ethernet, una subred destinada a intercomunicar computadores y sistemas de automatización. Sirve para intercambiar grandes cantidades de datos y para salvar grandes distancias. Ethernet es una tecnología LAN para la transmisión de información a 10 Mbits/s, si bien los nuevos estándares consiguen ya trabajar a una velocidad muy superior, 100 Mbits/s (Fast Ethernet). Aunque hoy día existen diversas tecnologías LAN, Ethernet es de lejos la más popular de todas ellas. La especificación del primer estándar Ethernet fue publicado en 1980 por un consorcio de varios fabricantes que crearon el estándar DIX (DEC-Intel-Xerox), basado en los desarrollos que durante la década de los 70 se realizaron en el famoso centro de Xerox en Palo Alto, California. Posteriormente, la tecnología Ethernet fue adoptada por el comité 802 del IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). El estándar IEEE se publicó en 1985 y su título formal es “IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications”.

Figura C.17. Diagrama de Robert M. Metcalfe en 1976 para presentar Ethernet.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI En Ethernet, cada equipo trabaja con independencia del resto de estaciones de la red, y no hay ningún controlador central. Todas las estaciones están conectadas a un medio compartido. Las señales se difunden a través del medio a todas las estaciones. Para enviar un paquete de datos Ethernet, la estación primero tiene que “escuchar” el medio, y cuando éste está en reposo la estación transmite sus datos. El acceso al medio viene determinado por el mecanismo de control de acceso al medio integrado en la interfase de cada estación. En Ethernet, el control de acceso empleado es el CSMA/CD, y se asemeja a la situación que se podría dar durante una cena en una habitación a oscuras. Todos los que se encuentran sentados alrededor de la mesa, antes de hablar, deben escuchar durante un tiempo que nadie está hablando (Carrier Sense). Una vez transcurrido ese tiempo todos los comensales disponen de las mismas oportunidades para decir algo (Multiple Access). Si dos personas comienzan a hablar a la vez se dan cuenta, y frenan en su tentativa (Collision Detection). Este sistema está diseñado para reforzar el acceso sencillo al medio compartido de modo que todas las estaciones tengan oportunidad de hacer uso de la red. Si dos estaciones intentan transmitir a la vez sus señales colisionan, lo que inmediatamente se les notifica a las estaciones, y éstas vuelven a planificar sus transmisiones. Para evitar que se repita el problema, las estaciones involucradas eligen un intervalo de tiempo aleatorio para volver a intentarlo. Si para un mismo intento de transmisión se repiten sucesivas colisiones, las estaciones comienzan a aumentar el intervalo de tiempo. Las repetidas colisiones son indicativo de una red ocupada. El proceso de “retroceso”, formalmente conocido como “truncated binary exponential backoff” supone un método automático para que las estaciones se ajusten a las condiciones de tráfico en la red.

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Cualquier sistema de Ethernet consta de 3 elementos básicos: el medio físico, un conjunto de reglas de control de acceso al medio integradas en cada interfase Ethernet y una trama Ethernet. El medio físico puede ser de tipo eléctrico (cable coaxial o par trenzado industrial) u óptico (cable de fibra óptica). Conectado con el medio está el MDI (Medium Dependent Interface). Esta parte del estándar describe el elemento de hardware empleado para realizar una conexión física y eléctrica directa al medio. La unidad de conexión al medio, MAU (Medium Attachment Unit), llamada también transceiver (TRANSmits y reCEIVEs) en el estándar DIX Ethernet original, contiene como una parte el MDI. A continuación del MAU está finalmente la unidad de interfase de conexión, o AUI (Attachment Unit Interface), que podrá conectarse a la interfase Ethernet del PLC/PC con un conector de 15 pines. El equipo en sí se denomina equipo terminal de datos, DTE (Data Terminal Equipment). Con Ethernet es posible conectar más de 1.000 estaciones en una misma subred, alcanzando distancias de hasta 1.5 km en redes eléctricas y de 200 km en redes ópticas. Sin embargo, el hecho de soportar el protocolo TCP/IP aumenta considerablemente las posibilidades de conexión con otras subredes, y en consecuencia también lo hace el número de equipos que pueden estar comunicados así como la distancia entre ellos.

[GASA96] [PIGA97] [CARR88] [HALS01]

Capítulo 3:

Redes industriales

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 4: Estándar de comunicaciones industriales Profibus 4.1. Introducción

100

4.2. Método de acceso

103

4.3. Tecnología de transmisión

115

4.4. Modos de transmisión. Servicios de comunicación

122

4.5. Arquitectura de protocolo

128

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

4.1.- Introducción. Los buses de campo en serie se usan en la actualidad fundamentalmente como sistemas de comunicación para intercambio de información entre los sistemas automatizados y los dispositivos de campo distribuidos. Miles de aplicaciones resueltas con éxito han supuesto una prueba de que el uso de la tecnología de buses de campo permite ahorros de hasta el 40% en costes de cableado, puesta en marcha y mantenimiento frente a la tecnología convencional. Sólo se usan dos hilos para transmitir toda la información relevante, esto es, datos de entrada/salida, parámetros, datos de diagnóstico, programas y tensión de alimentación para los dispositivos de campo. En el pasado se empleaban con frecuencia buses de campo específicos del fabricante, incompatibles entre sí. Virtualmente, todos los sistemas diseñados en la actualidad son estándares abiertos. Profibus es el líder en Europa de los sistemas de bus de campo abierto, y disfruta de una amplia aceptación mundial. Las áreas de aplicación incluyen fabricación, proceso y automatización de edificios. Profibus fue estandarizado en el estándar de buses de campo europeo EN 50 170, concretamente en el volumen 2. Este hecho protege de forma óptima tanto al fabricante como a las inversiones de los usuarios, asegurando a éste último su independencia respecto al fabricante. Con Profibus pueden comunicarse equipos de diferentes fabricantes sin necesidad de ajustes especiales en la interfase. Puede emplearse tanto para transmisiones de datos críticas en el tiempo a alta velocidad como en tareas de comunicación complejas.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI La familia Profibus está formada por tres versiones compatibles entre sí, a saber: -

Profibus-DP (Periferia Descentralizada, DIN E 19245, Parte 3), perfil de protocolo para el acoplamiento de la periferia descentralizada, p. ej. ET 200 con rápidos tiempos de reacción. El intercambio de datos es cíclico. El tiempo de ciclo del bus ha de ser menor que el tiempo de ciclo del programa del controlador central.

-

Profibus-PA (Process Automation) es la ampliación de Profibus-DP compatible en comunicación con una tecnología que permite aplicaciones en el área Ex. El sistema de transmisión de Profibus-PA cumple la normativa internacional IEC 1158-2.

-

Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification, DIN 19245 T.2) es aplicable para la comunicación de autómatas en pequeñas células y para la comunicación con dispositivos de campo con interfase FMS. En Profibus-FMS la funcionalidad es más importante que conseguir un sistema con tiempo de reacción pequeño.

Además, existen otros dos perfiles de protocolos para aplicaciones en nivel de campo específicos de equipos SIEMENS: -

Funciones S7. Ofrecen una comunicación optimizada entre S7/M7/PC.

-

SEND/RECEIVE (interfase FDL, Fieldbus Data Link). Ofrece funciones con las que la intercomunicación entre SIMATIC S5/S7 y PC es sencilla y rápida.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-101-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Profibus especifica las características técnicas y funcionales de un sistema de bus de campo serie al cual pueden conectarse controladores digitales descentralizados desde el nivel de campo hasta el nivel de célula. En Profibus se distingue entre dispositivos maestros y esclavos: • MAESTROS. Determinan la comunicación de datos en el bus. Un maestro puede enviar mensajes, sin necesidad de una petición o solicitud externa, cuando posee los derechos de acceso al bus (token). A los maestros también se les da el nombre de estaciones activas en el protocolo Profibus. • ESCLAVOS. Son elementos de periferia. Los esclavos típicos incluyen dispositivos

de

entrada/salida,

válvulas,

transmisores

de

medida

y

accionamientos. Éstos no tienen derechos de acceso al bus y sólo pueden acusar los mensajes recibidos o enviar mensajes al maestro cuando éste así lo requiere. A los esclavos también se les da el nombre de estaciones pasivas. Dado que sólo les es necesaria una pequeña parte del protocolo del bus, su aplicación es especialmente económica y sencilla.

La velocidad de transmisión puede oscilar desde los 9.6 Kbits/s hasta alcanzar un máximo de 12 Mbits/s en algunos elementos de Profibus-DP. También la longitud máxima de la red es variable, dependiendo del medio físico utilizado (hasta 9km con medio eléctrico; hasta 90km si se utiliza fibra óptica de vidrio). El número máximo de estaciones es 127 (direcciones de la 0 a la 126). En este capítulo se explican de forma detallada aspectos generales como el método de acceso empleado, los medios físicos disponibles para la transmisión de datos, los servicios de comunicación, la arquitectura del protocolo, etc.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

4.2.- Método de acceso. Principio de funcionamiento. El acceso a red de Profibus se controla en base a la combinación de dos métodos de acceso, el principio de “paso de testigo” (Token Bus), definido en la norma EN 50170, Vol.2, en sistemas distribuidos, y el principio del “maestro-esclavo” (Master-Slave) para sistemas centralizados. El método de acceso es independiente del medio de transmisión. Todas las estaciones activas disponen de control de acceso al bus. Las estaciones pasivas son neutras en lo que respecta al acceso al bus. Es decir, no llevan a cabo transmisiones por iniciativa propia, sino sólo bajo previa petición de envío o recepción. La figura 2.1 muestra el mencionado método híbrido, con usuarios de bus activos y pasivos. Usuarios de bus activos

Relación “maestro-esclavo”

Figura D.1. Principio de funcionamiento del método de acceso de Profibus.

Todas las estaciones activas constituyen, en un orden definido, el “anillo lógico con paso de testigo”. Cada una de ellas conoce a los restantes usuarios activos, así como su orden en el anillo lógico, que es independiente de la disposición topológica de las estaciones activas en la red. La autorización de acceso al medio, es decir, el testigo, ficha o token, se pasa de una estación activa a la siguiente en orden numérico ascendente de dirección de estación

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-103-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI usando el token frame (trama de testigo). Sólo la estación con dirección más alta pasa el testigo a aquella con menor dirección, cerrándose de este modo el anillo lógico (ver figura 2.2). Cuando una estación recibe el testigo queda autorizada para transmitir telegramas (recuerde que la iniciativa en la comunicación siempre recae sobre las estaciones activas). Para que el paso de testigo se lleve a cabo de una forma ordenada, cada estación debe conocer: • la estación previa (PS, Previous Station), de la que recibe el testigo, • la próxima estación (NS, Next Station), a la que pasará el testigo, y • su propia dirección (TS, This Station). Las direcciones de PS y NS se verifican primero independientemente para cada estación activa después de la inicialización de los parámetros de funcionamiento, y de ahí en adelante se actualizarán dinámicamente.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

TS = 1

TS = 2 NS = 3 PS = 1

NS = 2

TS = 3 NS = 4 PS = 2

TS = 4

NS = Física al bus

SA = 1 DA = 2 SA = 2

DA = 3

TOKEN SA = 4 DA = 1

SA = 3 DA = 4

TOKEN

SA = 1 DA = 2

TOKEN

SA = 2

DA = 3

TOKEN SA = 4 DA = 1

SA = 3 DA = 4

TOKEN

SA = 1 DA = 2

TOKEN

Figura D.2. Anillo lógico con paso de testigo.

Recepción del testigo. Cuando una estación activa (TS) recibe una trama de testigo (token frame) direccionada para ella, procedente de la estación registrada como previa (PS) en su Lista de Estaciones Activas (LAS, List of Active Stations), se convierte en el poseedor del testigo y puede ejecutar ciclos de mensajes. La estación activa genera su LAS en la fase de escucha (estado “Listen_Token”) después del arranque y, a partir de ese momento, se comprueba y se corrige su estado, si fuese necesario, cuando se recibe una trama de testigo.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Si el transmisor del testigo no está registrado como PS, el receptor inicialmente considera que se ha producido un error y no acepta el testigo. No lo acepta hasta que la misma PS lo intente de nuevo, porque el receptor asume entonces que se ha producido un cambio en el anillo lógico. Es entonces cuando se reemplaza por la estación nueva la PS que se registro originalmente en la LAS

Estación previa

Anillo lógico con paso de testigo Estación

Próxima estac

PS

Ciclos de mensaje

TOK Figura D.3. Recepción de testigo. El tiempo durante el que puede transmitir viene definido por el llamado tiempo de retención del testigo. Una vez expirado el mismo, el usuario sólo puede emitir un mensaje de prioridad alta. Si no tiene que emitir ningún mensaje, pasa el testigo a la estación que le sigue directamente en el anillo lógico.

Emisión del testigo. Cuando la estación activa ha completado sus ciclos de mensaje, incluyendo cualquier actualización de la lista GAP (ver apartado 2.2.4), pasa el testigo a la próxima estación (NS) mediante el envío de la trama de testigo. La estación debe comprobar que su transceiver está preparado (estado “Pass_Token”, paso de testigo). Capítulo 4:

Estándar Profibus

-106-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Si el emisor del testigo recibe una trama válida, esto es, una cabecera de trama pausible sin errores, tras el syn time en el slot time, considera que su NS ha cogido el testigo y está ejecutando sus ciclos de mensaje. Si por el contrario recibe una trama defectuosa, interpreta que otra estación está enviando. En ambos casos, detiene la comprobación del paso de testigo y va a su estado “Active-Idle” (activa en reposo). Si el emisor del testigo no detecta ninguna actividad en el bus en el slot time, envía la trama de testigo de nuevo y espera otro slot time. Si detecta actividad en el bus en el segundo slot time, deja de intentarlo. Si no es así, envía una última vez la trama de testigo a su NS. Si detecta actividad en el bus en el slot time en este segundo reintento, deja de insistir. Si tras ese tercer intento todavía no hay actividad en el bus, el emisor del testigo intentará pasar el mismo a la estación posterior a la NS. Se repite este proceso hasta que encuentra una NS en su LAS. Si no tiene éxito, interpreta que es la única estación que queda en el anillo lógico y mantiene el testigo para sí mismo si no se solicitan ciclos de mensaje.

Figura D.4. Emisión de testigo. TS = 2

TS = 3

NS = 3

PS = 2

SA = 2

Slot time

DA = 3 TOKEN

1er reintento SA = 2

DA = 3 TOKEN

Slot time

No hay actividad en bus

No hay actividad en bus

2d o reintento SA = 2

DA = 3 TOKEN

No hay actividad en bus

Slot time SA = 2

DA = 4 TOKEN

Paso TOKEN a la próxima estación activa

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Añadir y eliminar estaciones. Todas las estaciones activas que constituyen el anillo lógico son responsables de añadir nuevas estaciones y eliminar las viejas. Cada estación es responsable del área comprendida entre su propia dirección y la de su próxima estación (NS). Este área de direcciones se denomina lista de estación GAP (GAPL). A intervalos correspondientes con el tiempo de actualización del GAP, cada estación activa del anillo lógico comprueba cíclicamente si se han producido cambios en estaciones activas y pasivas en su área de direcciones (todas las direcciones GAP). Cuando una estación posee el testigo comienza a actualizar el GAP inmediatamente después de haber procesado todos los ciclos de mensaje previamente pendientes, suponiendo que aún disponga de tiempo para enviar. Si no es así, la actualización del GAP tendrá lugar la próxima ocasión en la que la estación reciba el testigo, tras los ciclos de mensaje, teniendo prioridad alta. Anillo lógico

TS = 1

TS = 3

TS = 2

NS = 3

PS = 1

TOKEN

Petición Estado FDL

Respuesta

Dirección GAP

• • •

Preparada para el anillo No preparada Estación pasiva

Figura D.5. Petición de Estado FDL.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Las direcciones GAP se comprueban en orden numéricamente ascendente. Si una estación responde con un acuse positivo y el estado “no preparada” o “estación pasiva”, se introduce en la GAPL como tal, y se interroga a la próxima estación. Si una estación responde con “preparada para el anillo”, el poseedor del testigo modifica su GAPL y pasa el testigo a la nueva próxima estación (NS). La estación añadida recientemente al anillo lógico con paso de testigo ya habrá creado su Lista de Estaciones Activas (LAS) y puede, de este modo, determinar su propio área GAP o GAPL y su próxima estación (NS). Las estaciones pasivas introducidas en la GAPL que no respondan a repetidas “Peticiones de estado FDL” se eliminarán de dicha lista y se tratarán como direcciones de estación sin asignar. La consulta sobre éstas no se repetirá. La LAS no se considera válida hasta que la estación haya escuchado dos rotaciones de testigo idénticas. Inicialización del anillo lógico. El sistema Profibus es inicializado por la estación con menor dirección. Ésta se envía una trama de testigo a sí misma (DA=SA=TS) e informa al resto de estaciones activas de que actualmente es la única en el anillo lógico.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1

2

3

4

5

T:1-1

LAS-

T:1-1

1 Pet . Estado “Preparada" T: 1-2 T: 2-1

12

T: 1-2 Pet. Esta do " Preparada " T: 2-3 T: 3-1 T: 1-2

12 3

T: 2-3 Pet . Estado " Preparada " T: 3-4 T: 4-1 T: 1-2

T: 2-3

T: 3-4

Pet. Esta do

12 3 4

" Preparada " T: 4-5 T: 5-1 T: 1-2

T: 2-3

T: 3-4

T: 4-5 T: 5-1

T: 1-1 TOKEN de Estación 1 a Estación 1

12 3 4 5

“Preparada" para el anillo Petición Estado

Figura D.6. Inicialización del anillo lógico. A continuación envía la llamada “Petición Estado FDL” a las siguientes direcciones en orden ascendente, con objeto de registrar otras estaciones. Si una estación activa o pasiva realiza un acuse del tipo “No preparada”, se introduce automáticamente en la GAPL. La primera estación activa que responda con “Preparada para el anillo lógico” se introducirá en la LAS como la NS y, de este modo, concluye el área GAP del poseedor de testigo. Es entonces cuando el testigo se pasa a la NS. Tiempo de rotación de testigo. Parámetros de bus. Tan pronto como una estación activa recibe el testigo comienza la medición del tiempo de rotación del testigo. Cuando la misma estación acepta el testigo de nuevo se detiene la medición del tiempo para el ciclo ejecutado, y el resultado es el Tiempo de Rotación Real, TRR. La medición del siguiente tiempo de rotación se inicia inmediatamente.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-110-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

TOKEN TOKEN TOKEN

A TOKEN

TOKEN

B

TOKEN

A.

Comienza la medición del tiempo de rotación real del testigo.

B.

Finaliza la medición del tiempo de rotación real del testigo.

Figura D.7. Tiempo de rotación real del testigo. Un factor clave en la ejecución de los ciclos de mensaje de prioridad baja es el Tiempo teórico de Rotación de Testigo, TTR, en el anillo lógico. Es el tiempo máximo disponible para una rotación del mismo. Tras este tiempo todas las estaciones han recibido una vez el derecho de emisión (testigo). Cuando recoge el testigo, una estación activa siempre puede ejecutar un ciclo de mensaje de prioridad alta, con independencia del tiempo real de rotación. Sólo pueden ejecutarse ciclos de mensaje de prioridad baja si el tiempo de rotación real es menor que el teórico. La diferencia entre ambos determina el tiempo de que disponen las estaciones activas para enviar telegramas de datos a estaciones pasivas. De no ser así, cualquier ciclo de mensaje de prioridad baja pendiente deberá esperar hasta que se produzca esa situación.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-111-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Se denomina Tiempo de Respuesta del Sistema al intervalo máximo entre dos ciclos de mensaje de prioridad alta sucesivos en una estación activa usando el interfase FDL, habiendo empleado toda la capacidad del bus. El tiempo de rotación de testigo teórico mínimo de un sistema depende del número de estaciones activas (na), del tiempo de ciclo de testigo (TTC) derivado, y de la longitud de los ciclos de mensaje de prioridad alta (alta TMC). El tiempo de rotación de testigo especificado también debe incluir tiempo suficiente para los ciclos de mensaje de prioridad baja y un margen de seguridad para posibles reintentos. TTRmín = na * (TTC + alta TMC) + k * baja TMC + mt * RET TMC na.

Número de estaciones activas.

k.

N° probable de ciclos de mensaje de prioridad baja por rotación.

TTC .

Tiempo de ciclo de testigo.

TMC .

Tiempo de ciclo de mensaje, función de la longitud de la trama.

mt.

N° de ciclos de reintento de mensaje por rotación.

RET TMC Tiempo de un ciclo de reintento de mensaje.

Para mantener el tiempo de rotación de testigo lo más pequeño posible se recomienda declarar sólo eventos importantes o infrecuentes como ciclos de mensaje de prioridad alta y reducir su longitud al mínimo (es decir, menos de 20 bytes por UNIDAD DE DATOS).

Cuando se hace uso de los servicios para ciclos de mensaje, los usuarios de la interfase FDL (Nivel de Aplicación) tienen la posibilidad de elegir entre dos clases de prioridad: “baja” y “alta”. La prioridad se pasa a FDL con la petición de servicio. En el momento en que una estación activa tiene el testigo, siempre procesa todos sus ciclos de mensaje de prioridad alta antes que los de prioridad baja. Si el tiempo real de

Capítulo 4:

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-112-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI rotación, TRR, es mayor o igual al tiempo teórico de rotación de testigo, TTR, cuando se recibe el testigo, puede ejecutarse un ciclo de mensaje de prioridad alta, incluido reintento en caso de error. El testigo debe pasarse entonces a la NS inmediatamente. La regla general al recibir el testigo o después de ese primer ciclo de mensaje de prioridad alta es la siguiente: tanto los ciclos de mensaje de prioridad alta como los de prioridad baja sólo pueden ejecutarse si TRR es menor que TTR, es decir, si todavía se dispone de tiempo de retención de testigo, TTH = TTR – TRR. Una vez ha comenzado un ciclo de mensaje, sea cual sea su prioridad e incluyendo reintentos, siempre se completa, incluso si el TRR alcanza o supera el valor de TTR durante el procesamiento. A continuación se enumeran una serie de parámetros de tiempo comúnmente utilizados en Profibus: • Tiempo de espera a la recepción (slot time). Determina el tiempo máximo que espera el emisor a recibir una respuesta de su interlocutor.

• Tiempo máximo de procesamiento del protocolo (TSDRmáx). Determina el tiempo tras el cual tiene que haber respondido el interlocutor. • Tiempo mínimo de procesamiento de protocolo (TSDRmín). Determina el tiempo mínimo que requiere el interlocutor receptor para procesar el protocolo. • Tiempo de preparación (setup time). Tiempo que transcurre entre la recepción de un telegrama y la reacción a éste. • Tiempo de desactivación del modulador (Quiet-Time for Modulator). Tiempo necesario para cambiar del modo de Emisión al modo de Recepción.

Capítulo 4:

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-113-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

• Factor de actualización GAP. Determina después de cuántas rotaciones del testigo se aceptará una nueva estación en el anillo lógico. • Límite de repetición de llamadas. Determina el número máximo de intentos que pueden realizarse para comunicar con una estación. • Tiempo de disponibilidad (ready time). Tiempo para acuse o respuesta. • Tiempo de reposo 1 (idle time). Determina el retardo después de recibir una respuesta. • Tiempo de reposo 2. Determina el retardo después de emitir una llamada sin recibir respuesta. • Tiempo de supervisión de respuesta (watch-dog). Determina el tiempo tras el cual se tiene que acceder a un interlocutor.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-114-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

4.3.- Tecnología de transmisión. El área de aplicación de un sistema de bus de campo está fuertemente determinado por la elección de la tecnología de transmisión. Además de los requisitos generales (seguridad en la transmisión, distancia a cubrir o alta velocidad de transmisión) son

de

particular

importancia

la

sencillez

y

determinados

factores

electromecánicos. Cuando se trata de una aplicación para automatizar un proceso, deben transmitirse datos y alimentación a través de un cable común. Dada la imposibilidad de satisfacer todos los requisitos con una única tecnología de transmisión, Profibus proporciona tres variantes: • Transmisión RS 485 para DP y FMS. • Transmisión IEC 1158-2 para PA. • Fibra óptica (FO). Transmisión RS 485 para DP y FMS. El método de transmisión RS 485 responde a la transmisión simétrica de datos según el EIA Standard RS 485, y también se conoce con el nombre de H2. Este método de transmisión está prescrito con carácter obligatorio en la norma Profibus EN 50170 para la transmisión de datos por líneas bifilares. Su área de aplicación incluye todas aquellas aplicaciones en las que se precisa una alta velocidad de transmisión y una instalación sencilla y económica. El medio físico utilizado es un cable bifilar de cobre trenzado y apantallado. La combinación del trenzado de conductores, el apantallamiento de lámina y el apantallamiento de malla lo hace especialmente apropiado para el tendido en entornos industriales con fuertes interferencias electromagnéticas.

Capítulo 4:

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-115-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Figura D.8. Sección de cable de bus estándar. La tecnología de transmisión RS 485 es muy sencilla de implementar. Su instalación no requiere de un conocimiento experto. La estructura de bus hace posible la adición y eliminación de estaciones o un tratamiento por etapas del sistema sin influencia en el resto de participantes. Las expansiones posteriores no afectan a las estaciones que ya están operativas. La velocidad de transmisión puede seleccionarse en el margen comprendido desde 9.6 kbit/s hasta 12 Mbit/s. Dicha velocidad ha de ser única, y será la misma para todos los dispositivos presentes en el bus. Independientemente de la velocidad de transmisión, todos los segmentos del bus han de terminar por ambos extremos con la impedancia característica. Esta terminación de línea está integrada en los repetidores RS 485, en los terminales de bus RS 485 y en los conectores de bus, y puede conectarse en caso necesario. Para que la terminación de línea resulte eficaz es necesario abastecerla de tensión. En el caso del terminal de bus RS 485 y de los conectores de bus, esto tiene lugar a través de los terminales de datos conectados (DTEs), y en el caso del repetidor a través de su fuente de alimentación de tensión. La longitud de cable máxima es función de la velocidad de transmisión, el tipo de cable utilizado y del número de usuarios del bus. Velocidad (kbit/s) Distancia/segmento (m)

Capítulo 4:

9.6

19.2

93.75

187.5

500

1500

12000

1200

1200

1200

1000

400

200

100

Estándar Profibus

-116-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Tabla D.1. Distancias en base a la velocidad de transmisión para cable de tipo A. Se pueden conectar un máximo de 32 estaciones (maestros o esclavos) por segmento. Cuando se requiere un mayor número de participantes o aumentar la longitud de cable entre dos usuarios, es posible enlazar segmentos por medio de repetidores RS 485, formando una red. En tal caso deberá tenerse en cuenta tanto que el número máximo de estaciones integrados en una red está limitado a 127, como que pueden instalarse como máximo 9 repetidores entre dos usuarios, pudiendo materializarse tanto estructuras en línea como en árbol. Para conectar terminales de datos (DTE) con interfase RS 485 al cable de bus se emplean conectores Sub-D de 9 polos. El conector macho se enchufa en el conector hembra del terminal de datos, y se atornilla por un lado a modo de seguro mecánico. Estando conectada la resistencia terminal del cable, el terminal de bus necesita del DTE una corriente como máximo de 5 mA para una tensión de alimentación de 5 V entre las clavijas 5 y 6 del conector macho. Clavija

Señal

Significado

1

NC

No ocupada

2

NC

No ocupada

3

B (RXD/TXD-P) Cable de datos B (Receive/Transmit-Data-P)

4

NC

No ocupada

5

M5V2 (DGND)

Potencial de referencia de datos (Data Ground)

6

P5V2 (VP)

Tensión de alimentación de +5 V

7

NC

No ocupada

8

A (RXD/TXD-

Cable de datos A (Receive/Transmit-Data-N)

9

NC

No ocupada

Tabla D.2. Ocupación de contactos del conector macho Sub-D.

Capítulo 4:

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-117-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Vista

Nº pin

Señal

Denominación

1

-

-

2

M24V

Masa 24 V

3

RXD/TXD-P

Cable de datos B

4

RTS

Request to Send

5

M5V2

Potencial de referencia de datos (de estación)

6

P5V2

Positivo de alimentación (de estación)

7

P24V

24 V

8

RXD/TXD-N

Cable de datos A

9

-

-

Tabla D.3. Conexionado de pins del conector Sub-D de 9 polos (conector hembra PG/OP).

Línea de datos

Línea de datos

Terminación de bus

Capítulo 4:

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D

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Transmisión según IEC 1158_2 para PA. La tecnología de transmisión acorde con la IEC 1158_2 cumple los requisitos de las industrias químicas y petroquímicas. Permite seguridad intrínseca y hace posible que se alimente a los dispositivos de campo a través del bus. Esta tecnología consta de un protocolo síncrono al bit con transmisión libre de corriente continua. La transmisión se fundamenta en los siguientes principios: •

Cada segmento tiene sólo una fuente de alimentación, la llamada unidad de suministro de potencia.

•

Cuando una estación está enviando no se alimenta el bus.

•

Cada dispositivo de campo consume una corriente básica constante en régimen permanente.

•

Los dispositivos de campo se comportan como sumideros de corriente pasivos.

•

La terminación pasiva de línea se dispone en ambos extremos de la línea de bus principal.

•

Son posibles configuraciones en línea, árbol y estrella.

•

Para aumentar la fiabilidad, pueden diseñarse segmentos de bus redundantes.

Para la modulación se considera que cada estación del bus, para alimentar al dispositivo, requiere una corriente base de al menos 10 mA. Las señales de comunicación las genera el dispositivo emisor a través de una modulación de la corriente básica entre ±9 mA.

Capítulo 4:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Transmisión de datos

Digital, síncrono al bit, código Manchester

Velocidad de transmisión

31.25 Kbit/s, Modo Tensión

Seguridad en los datos

Preámbulo, prueba de error al arrancar y delimitador final

Cable

Cable de dos hilos trenzado (con y sin pantalla)

Alimentación remota

Opcional, vía línea de datos

Tipo protección frente explosión

Posibilidad de operar en zona con seguridad intrínseca o sin ella

Topología

Línea y árbol, o una combinación de éstas

Número de estaciones

Hasta 32 estaciones por segmento; máx. total 126

Repetidores

Puede ampliarse con hasta 4 repetidores

Tabla D.4. Caratacterísticas de la tecnología de transmisión IEC 1158_2. Ambos extremos del cable de bus principal están equipados con un terminador de línea pasivo consistente en un elemento RC conectado en serie (R=100 Ω y C=1 µF). Transmisión por Fibra Óptica. La variante óptica de la red SIMATIC NET Profibus se materializa con los componentes “Optical Link Module” (OLM) y “Optical Link Plug” (OLP). Con OLMs se pueden conseguir topologías de red con estructura de línea, estrella o anillo. Con OLPs se lográn, además, estructuras de anillo monofibra.

Capítulo 4:

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-120-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Debido al funcionamiento unidireccional de las fibras ópticas, las redes ópticas se implementan con enlaces punto a punto entre los componentes activos. Como soporte se utilizan fibras ópticas de vidrio o plástico.

Características: •

Son posibles grandes distancias entre dos terminales de datos (enlaces OLMOLM hasta 15.000 m, dependiendo del tipo de las fibras y los OLMs. Con fibras de plástico: de 0 m a 80 m entre OLMs, de 1 m hasta 25 m con OLPs.).

•

Separación galvánica entre los usuarios del bus y el soporte de transmisión.

•

Inmune frente a interferencias electromagnéticas.

•

No se requieren elementos de protección contra descarga de rayos.

•

Tendido sencillo de las líneas de fibra óptica.

•

Gran disponibilidad de la LAN gracias a la topología en anillo de dos fibras.

•

Técnica de conexión extremadamente sencilla utilizando fibras ópticas de plástico en el ámbito de corta distancia.

•

Velocidad de transmisión OLMs: 9.6 kBit/s, 19.2 kBit/s, 93.75 kBit/s, 187.5 kBit/s, 500 kBit/s, 1.5 MBit/s.

•

Velocidad de transmisión OLPs: 93.75 kBit/s, 187.5 kBit/s, 500 kBit/s, 1.5 MBit/s.

Capítulo 4:

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-121-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

4.4.- Modos de transmisión. Servicios de comunicación. Los mensajes se intercambian cíclicamente. Un ciclo de mensaje está constituido por una trama de llamada, Send y/o Request (Envío y/o Petición), elaborada por una estación activa y el correspondiente acuse o trama de respuesta procedente de una estación activa o pasiva. Tanto las tramas de Envío como las de Respuesta pueden contener datos de usuario, mientras que en la trama de Acuse no es así. No se llega a ejecutar el ciclo de mensaje completo en los modos de paso de testigo y cuando se envían datos sin esperar un acuse, situación necesaria, por ejemplo, si se pretenden implementar mensajes de difusión total (broadcast). En ambas situaciones no hay acuse. En mensajes de tipo broadcast, una estación activa direcciona todas las otras estaciones simultáneamente a través de una dirección global (dirección más alta del sistema, todos los bits de la dirección a “1”). Una posible aplicación de este modo de funcionamiento es, por ejemplo, efectuar la sincronización de tiempo. La secuencia cronológica de los ciclos de mensaje es función del modo de transmisión. Existen cuatro modos diferentes: • Gestión del testigo. • Petición o Envío/Petición Acíclico. • Envío/Petición Cíclico, polling. • Registro de Estaciones (lista LIFE).

Todas las estaciones, excepto aquella que actualmente posee el testigo (iniciador), tienen que escuchar todas las llamadas. Pero sólo elaboran un acuse o respuesta si son Capítulo 4:

Estándar Profibus

-122-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI ellas las direccionadas. El acuse o la respuesta debe llegar en un tiempo especificado, el ya mencionado tiempo de espera a la recepción o slot time, y de no ser así el iniciador repetirá la llamada. Pero el iniciador no podrá repetir la llamada o realizar una nueva hasta que haya transcurrido un cierto tiempo de espera, el llamado tiempo de reposo o idle time. Si el interlocutor encargado de responder no materializa un acuse o una respuesta tras el número de reintentos permitido se designará como estación “no operativa”. Gestión del testigo. Este modo de transmisión fue tratado en profundidad en el apartado 2.2 de este mismo capítulo. Envío/Petición Acíclico. En el modo Envío y/o Petición acíclico se ejecutan ciclos de mensaje esporádicos y separados. En la recepción del testigo, el controlador FDL de la estación activa dispara el funcionamiento en este modo en respuesta a una petición procedente del usuario (usuario de la estación activa). Si hay varias peticiones, el funcionamiento puede continuar en este modo hasta que expire el máximo tiempo de rotación de testigo permisible. Dentro de este modo de funcionamiento se distinguen tres servicios de comunicación diferentes, a saber: •

SDN (Send Data with No Acknowledgement). Envío de datos a una estación o a todas (broadcast) sin acuse. Datos

•

SDA (Send Data with Acknowledgement). Envío de datos a una estación con acuse inmediato.

Capítulo 4:

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-123-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Datos Acuse

Capítulo 4:

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-124-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

•

SRD (Send and Request Data with Reply). Envío de datos a una estación y, al mismo tiempo, petición de datos a la misma, esperando una respuesta con datos inmediata.

Datos con petición de datos Datos

Envío/Petición Cíclico. En el modo polling (sondeo), la estación activa direcciona otras estaciones cíclicamente mediante una llamada “Envío y Petición de Datos de prioridad Baja” según una secuencia específica definida en la lista de polling. El usuario de la estación activa pasa dicha lista al controlador FDL. Todas las estaciones pasivas y activas que deben sondearse se definen en esta lista. Las estaciones que no responden durante el proceso de polling a pesar de llevar a cabo varios intentos se marcan como “no operativas”. En ciclos de llamada subsiguientes, estas estaciones son interrogadas de nuevo pero sin reintentos.

Datos con petición de

Datos con petición de

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-125-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Si las estaciones responden entonces, se registrarán como “operativas”. Cuando se recibe el testigo el procesamiento de la lista de polling no comienza hasta que se hayan ejecutado todas las peticiones de ciclos de mensaje de prioridad alta. Si fuese necesario, otros ciclos de mensaje de prioridad baja, como pueden ser los envíos/peticiones acíclicos, el registro de estaciones (lista LIFE) o la actualización del GAP, pueden subordinarse al polling. Después de cada lista de escrutinio completa ejecutada se atenderán de forma ordenada los ciclos de mensaje de prioridad baja solicitados. La secuencia de ejecución viene gobernada por las siguientes reglas: •

Si la lista de escrutinio se ejecuta durante el tiempo de retención del testigo o, dicho de otro modo, si todavía queda suficiente tiempo de posesión de testigo como para procesar al menos un ciclo de mensaje, los ciclos de mensaje de baja prioridad solicitados se ejecutan lo antes posible en el tiempo de retención de testigo restante. La próxima vez que se reciba el testigo y se disponga de suficiente tiempo de retención del mismo para los ciclos de mensaje de prioridad baja se ejecutará una nueva lista de polling.

•

Si no queda tiempo de retención de testigo al finalizar la ejecución de la lista de polling, los ciclos de mensaje de prioridad baja solicitados se ejecutarán lo antes posible la próxima vez que se reciba el testigo y haya aún suficiente tiempo de retención para dichos ciclos. Entonces se ejecutará una nueva lista de polling.

•

Si la ejecución de una lista de polling requiere varios tiempos de retención de testigo se procesa en segmentos, pero sin insertar los ciclos de mensaje de baja prioridad solicitados. Dichos ciclos no se realizarán hasta haber sido completada la lista de polling.

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-126-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Los ciclos de mensaje de prioridad baja subordinados al polling se ejecutan en el mismo orden en que se reciben. En el caso de la actualización del GAP, no se comprueba más de una dirección en la GAPL entre la ejecución de dos listas de polling. El tiempo de ciclo de polling por lista ejecutada, o el máximo tiempo de respuesta de la estación dependen de la longitud del ciclo de mensaje, del tiempo de rotación de testigo, de la longitud de la lista de polling y de los ciclos de mensaje de baja prioridad subordinados. La prioridad de la llamada de ciertas estaciones en la lista de polling puede incrementarse y sus tiempos de respuesta ser reducidos consecuentemente introduciéndolas en más de una ocasión.

Lista Polling

Estación activa

CSRD

-

SRD Cíclico

Envíos y petición de datos cíclicos con respuesta inmediata,

Estación pasiva Token

CSRD Datos + petición datos

Datos

CSRD Datos + petición datos

Datos

CSRD Datos + petición datos

Datos

Figura D.9. CSRD utilizando una lista de polling.

Capítulo 4:

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-127-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Registro de estaciones (lista LIFE). Si el usuario solicita una lista de las estaciones actuales (lista LIFE) vía FMA (Fieldbus Management Layer), el controlador FDL lleva a cabo un registro de las estaciones. Entre la ejecución de listas de polling, se implementa una “Petición de estado FDL” cíclica. Puede direccionarse un rango de direcciones FDL posibles entre 0 y 126, a partir de las estaciones activas en la LAS. Si la estación direccionada envía un acuse positivo, se introduce automáticamente en la lista LIFE, como las estaciones en la LAS. En Profibus-FMS, DP y PA, el subconjunto de servicios de nivel 2 mencionados son llamados por los niveles superiores a través de los puntos de acceso al servicio (SAPs) de la capa 2. En Profibus-FMS estos puntos de acceso al servicio se utilizan para direccionar las relaciones lógicas de comunicación. En Profibus-DP y PA, se asigna a cada punto de acceso al servicio una función definida con precisión. Varios SAPs pueden utilizarse simultáneamente para todas las estaciones activas y pasivas. Se hace una distinción entre punto de acceso al servicio fuente (SSAP, Source Service Access Point) y punto de acceso al servicio destino (DSAP, Destination Service Access Point).

Servicio Función

DP

PA

FMS

•

SDA

Envío de datos con acuse

SRD

Envío y petición de datos con respuesta

•

•

•

SDN

Envío de datos sin acuse

•

•

•

CSRD

Envío y petición de datos con respuesta cíclico

•

Tabla D.5. Servicios de comunicación de nivel 2 en Profibus.

Capítulo 4:

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-128-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

4.5.- Arquitectura del protocolo. En Profibus la arquitectura del protocolo está orientada al modelo de referencia OSI (Open System Interconnection) acorde con el estándar internacional ISO 7498. Como ya se vió en el primer capítulo, en este modelo cada nivel de transmisión gestiona de forma precisa una serie de tareas definidas. La arquitectura del protocolo de Profibus se muestra en la figura 2.12.

FMS

DP

PA

Nivel Perfiles DP Usuario

Dispositivos con perfil FMS

Perfiles PA Extensiones DP

Funciones Básicas DP

Aplicación

Fieldbus Message Specification (FMS) No utilizado

(3) - (6) Enlace

Fieldbus Data Link (FDL)

Físico

IEC Interface IEC 1158-

EN 50

DIN E 19245

Guía Profibus

Figura D.10. Arquitectura del protocolo Profibus.

Capítulo 4:

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-129-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Profibus-DP emplea las capas o niveles 1 y 2, además de la interfase de usuario. Los niveles del 3 al 7, ambos inclusive, no están definidos. La optimización de esta arquitectura asegura una transmisión de datos rápida y eficiente. El Direct Data Link Mapper (DDLM) permite a la interfase de usuario un acceso sencillo al nivel 2. En la interfase de usuario se especifican las funciones de aplicación que están disponibles para el usuario así como el comportamiento del sistema y de los distintos tipos de dispositivos de Profibus-DP. Para la transmisión se dispone tanto de la tecnología RS 485 como de la fibra óptica. Profibus-DP es una variante optimizada para una conexión económica y a alta velocidad, diseñada especialmente para la comunicación entre sistemas de control automatizado y entradas/salidas distribuidas en el nivel de dispositivos. Puede emplearse como alternativa a la transmisión de señal en paralelo de 24V o de 0 a 20mA. La topología Profibus DP, se ve de manera mucho más detallada en el anexo E.

En Profibus-FMS están definidos los niveles 1, 2 y 7. El nivel de aplicación se compone de FMS (Fieldbus Message Specification) y LLI (Lower Layer Interface). FMS contiene el protocolo de aplicación y otorga al usuario una amplia selección de potentes servicios de comunicación. LLI implementa las distintas relaciones de comunicación y proporciona a FMS, con independencia del dispositivo, un acceso al nivel 2. El nivel 2 de Profibus, denominado FDL (Fieldbus Data Link) implementa el control de acceso al bus y la seguridad en los datos. Como ocurría en Profibus-DP, para la transmisión en FMS se dispone tanto de la tecnología RS 485 como de la fibra óptica. Puesto que DP y FMS comparten tecnología

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-130-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI de transmisión y disponen de un mismo protocolo de acceso al bus, ambas pueden operar simultáneamente en el mismo cable. Profibus-FMS es una solución de propósito general para tareas de comunicación en el nivel de célula. La potencia de los servicios FMS abre un amplio abanico de aplicaciones y proporciona una enorme flexibilidad. También puede utilizarse para tareas de comunicación complejas y extensas.

Profibus-PA usa el protocolo de Profibus-DP, pero ampliado, para la transmisión de datos. Adicionalmente se utiliza el perfil PA, en el que se define el comportamiento de los dispositivos de campo. La tecnología de transmisión, acorde con la normativa IEC 1158-2, permite su uso en zonas de seguridad intrínseca y también hace posible la alimentación de dicho dispositivo a través del propio bus. De este modo, los dispositivos para Profibus-PA se integran fácilmente en redes de Profibus-DP empleando un acoplador. Profibus-PA está diseñada especialmente para la automatización de procesos. Permite la conexión de sensores y actuadores en una línea de bus común incluso en áreas con seguridad intrínseca. [WEIG04]

Capítulo 4:

Estándar Profibus

-131-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 5: Comunicaciones con Profibus DP 5.1. Profibus DP: Fundamentos y componentes

132

5.2. Tramas de mensajes en Profibus DP

135

5.3. Sistema de periferia descentralizada SIMATIC ET

142

5.4 Interruptores Automáticos – Comunicación Sentron

151

5.5. Interfases maestras de Siemens en Profibus-DP

152

Capítulo 5:

Profibus DP

-131-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI En este capítulo se tratará de mostrar en profundidad las características principales de las redes Profibus DP y del sistema de periferia descentralizada Simatic ET 200. De esa forma se entenderá con mayor profundidad los componentes de la red DP del proyecto, compuesta por, la CPU 315-2DP y la periferia descentralizada COM15 con Sentron WL integrada en la maqueta.

5.1. Profibus-DP: Fundamentos y componentes. La transferencia de datos a través de Profibus-DP ofrece una interfase estandarizada (EN 50170 Vol. 2) para la transmisión de datos de entrada y salida del proceso entre controladores programables y dispositivos de campo (esclavos DP). El comportamiento de transferencia a través de Profibus-DP está caracterizado por el intercambio de datos entre el maestro DP y los esclavos DP. Profibus-DP emplea las capas o niveles 1 y 2 del modelo ISO/OSI (capítulo 2), además de la interfase de usuario. Los niveles del 3 al 7, ambos inclusive, no están definidos. La optimización de esta arquitectura asegura una transmisión de datos rápida y eficiente. El Direct Data Link Mapper (DDLM) permite a la interfase de usuario un acceso sencillo al nivel 2. En la interfase de usuario se especifican las funciones de aplicación que están disponibles para el usuario así como el comportamiento del sistema y de los distintos tipos de dispositivos de Profibus-DP. Para la transmisión se dispone tanto de la tecnología RS 485 como de la fibra óptica. Profibus-DP es una variante optimizada para una conexión económica y a alta velocidad, diseñada especialmente para la comunicación entre sistemas de control automatizado y entradas/salidas distribuidas en el nivel de dispositivos. Puede emplearse como alternativa a la transmisión de señal en paralelo de 24V o de 0 a 20mA.

Capítulo 5:

Profibus DP

-132-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Aunque no es el único modo (en los equipos SIMATIC S7 300 y 400 existe la posibilidad de colocar una CPU con puerto DP integrado), cuando se emplea un CP Profibus (p. ej., CP 342-5) para conectarse a una red Profibus-DP, el programa de usuario contenido en el SIMATIC S7 controla y supervisa con bloques especiales del tipo FC, funciones, la comunicación a través de la red. Los bloques FC •

se encargan de transferir los datos de salida del proceso desde un área de datos a definir de la CPU S7 al dispositivo de campo;

•

introducen los datos de entrada del proceso leídos del dispositivo de campo en el área de datos de la CPU S7 a definir;

•

se encargan de la tramitación de las peticiones de verificación y diagnóstico.

El CP Profibus para equipos S7-300 puede operar en los modos Maestro DP o Esclavo DP inteligente.

Capítulo 5:

Profibus DP

-133-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Un sistema DP conforme a la norma Profibus-DP puede constar de las siguientes estaciones: •

Maestro DP (clase 1).

Un equipo de esta clase se encarga de la tramitación de la tarea de control propiamente dicha. Para tal fin emite y recibe datos de entrada y salida del proceso (p. ej., SIMATIC S7 con CP Profibus, SIMATIC S5 con CP 5430/31). •

Esclavo DP.

Se trata de un equipo en el nivel de campo a través del cual se leen señales de proceso o se emiten señales al mismo. Los equipos pueden tener estructura modular (p. ej., Siemens ET 200 M) o compacta (p. ej. ET 200 B). •

Maestro DP (clase 2).

Se trata de una unidad de programación, diagnóstico o gestión encargada de ejecutar funciones de diagnóstico y servicio técnico.

Figura E.1. Sistema Profibus-DP con posibles esclavos DP de Siemens y de terceros.

Capítulo 5:

Profibus DP

-134-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

5.2.- Tramas de mensaje en Profibus-DP. Los principales tipos de tramas de mensaje en Profibus-DP están referidos a: asignación de parámetros, configuración, diagnóstico, comandos de control y datos de usuario. En este apartado se explicarán las facilidades que ofrecen dichas tramas y cómo interpretarlas. Las tramas son enviadas en orden consecutivo. Los significados de las abreviaturas en la trama de cabecera son las siguientes: SD (Start Delimiter) LE (frame LEnght) LEr (repetition of the frame LEnght) DA (Destination Address) SA (Source Address) FC (Function Code) DSAP (Destination Service Access Point) SSAP (Source Service Access Point) FCS (Frame Check Sequence) ED (End Delimiter)

➪ Delimitador inicial. ➪ Longitud de la trama. ➪ Repetición de la longitud de la trama. ➪ Dirección de destino. ➪ Dirección de origen (fuente). ➪ Código de función. ➪ Punto de acceso al servicio destino. ➪ Punto de acceso al servicio origen. ➪ Secuencia de comprobación de trama. ➪ Delimitador final.

• Petición de Diagnóstico DDLM_Slave_Diag.req/.ind

La prioridad más alta se asigna a los datos de diagnóstico. Si un esclavo tiene algún dato de diagnóstico, informa al maestro mediante una trama de respuesta. La petición se repite si el esclavo no responde. SD 68H

LE 05H

LEr 05H

SD 68H

DA 8x

SA 8x

FC X

DSAP 60/3C

SSAP 62/3E

FCS X

ED 16H

• Respuesta DDLM_Slave_Diag.con SD

LE

LEr

SD

DA

SA

FC

DSAP

SSAP

DU..

FCS

ED

68H Octeto 1

x

x

68H

8x

8x

x

62/3E

60/3C

x..

X

16H

Diag.station_Non_Exist Diag.station_not_ready

Establecido por el maestro Esclavo aún no está listo para intercambio

Diag.cfg_Fault Diag.ext_diag Diag.not_supported

No coinciden datos de configuración Esclavo tiene datos de diagnóstico externos Función solicitada no soportada por el

Diag.invalid_slave_response Diag.prm_fault Diag.master_lock

Permanentemente puesto a 0 por el esclavo Parámetros incorrectos (número ID, etc.) Establecido por maestro; parámetros asignados al esclavo por diferentes maestros

datos

esclavo

Capítulo 5:

Profibus DP

-135-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Octeto 3

Reservado Diag.ext_overflow Octeto 4

Diag.master_add

Dirección asignada al maestro (FF o como en la asignación de parámetros)

Octeto 5

ID_number_high Octeto 6

ID_number_low

Octeto 7

External_diagnostics

Longitud de “cabecera”

Octeto 8

External_diagnostics

Capítulo 5:

Profibus DP

-136-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • Trama de asignación de parámetros DDLM_Set_Prm.req/.ind

El maestro utiliza este tipo de trama para asignar parámetros a un esclavo. Sólo el maestro que ha asignado parámetros y configurado un esclavo puede intercambiar datos con éste. SD

LE

LEr

SD

DA

SA

FC

DSAP

SSAP

DU..

FCS

ED

68H Octeto 1

x

x

68H

8x

8x

x

61/3D

62/3E

x..

x

16H

Reservado Reservado Reservado WD_On=0 Freeze_req Sync_req Unlock Lock

Lock 0 0 1 1

Unlock 0 1 0 1

Vigilancia de ciclo desactivada (Esclavo para operar en modo Freeze) (Esclavo para operar en modo Sync)

Significado Permitido sobreescribir TSDR mín. y parámetros específicos de esclavo. Esclavo DP habilitado para otros maestros. Esclavo DP deshabilitado para otros maestros, adoptados todos los parámetros. Esclavo DP habilitado para otros maestros. Tabla E.1. Codificación de los parámetros Lock/Unlock.

Capítulo 5:

Profibus DP

-137-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Trama de asignación de parámetros DDLM_Set_Prm.req/.ind SD

LE

LEr

SD

DA

SA

FC

DSAP

SSAP

DU..

FCS

ED

68H Octeto 2

x

x

68H

8x

8x

x

61/3D

62/3E

x..

x

16H

WD_Fact_1

(Factor 1 para observar respuesta)

WD_Fact_2

TWD(s) = 10ms * WD_Fact_1 * WD_Fact_2

TSDR

(Retardo mínimo antes de que un esclavo pueda responder)

ID_number_high

(Para identificar su dispositivo unívocamente)

Octeto 3

Octeto 4

Octeto 5

Octeto 6

ID_number_low Octeto 7

Group_Ident

(Requerido para seleccionar esclavos direccionándolos cuando se envía un comando Global_Control; véase próximo capítulo, FC-CTRL)

User_Prm_data

(Parámetros de usuario)

Octeto 8

La respuesta del esclavo a una trama de asignación de parámetros es “E5”.

Capítulo 5:

Profibus DP

-138-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • Trama de configuración DDLM_Chk_Cfg.req/.ind

Después de la asignación de parámetros, el maestro debe enviar una trama de configuración al esclavo. Dicha trama hace que el esclavo compare la configuración enviada con su propia configuración. Si se detectan diferencias entre ambas, el esclavo genera automáticamente una trama de diagnóstico al maestro. En consecuencia, aún no está preparado para la transmisión de datos de usuario (bit 1 del octeto 1 de la trama de diagnóstico).

SD

LE

LEr

SD

DA

SA

FC

DSAP

SSAP

DU..

FCS

ED

68H

05H

05H

68H

8x

8x

x

62/3E

62/3E

x..

x

16H

Octeto 1

Bits del 0 al 3

Longitud datos

(00=1 byte/word; ...; 15=16 bytes/words)

Bits del 4 al 5

Entrada/Salida

00=formato ID esper. 01=entrada 10=salida 11=entrada/salida

Octeto 2 Bit 6

0= byte 1= word

Bit 7

Consistencia sobre 0= byte/word 1= longitud total

• Intercambio de datos DDLM_Data_Exchange.req/.ind SD 68H

LE x

LEr x

SD 68H

DA xx

SA xx

FC x

DU.. x..

FCS x

ED 16H

SA xx

FC x

DU.. x..

FCS x

ED 16H

• Respuesta DDLM_Data_Exchange.con SD 68H

Capítulo 5:

LE x

LEr x

SD 68H

DA xx

Profibus DP

-139-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • DDLM_Global_Control SDN service

Los comandos Sync y Freeze descritos en el servicio SDN DDLM_Global_Control son opcionales; no son obligatorios para los esclavos. SD

LE

LEr

SD

DA

SA

FC

DSAP

SSAP

DU..

FCS

ED

68H 07H Octeto 1

07H

68H

FF

xx

x

58/3A

62/3E

x..

x

16H

Reservado Clear_Data Unfreeze Freeze Unsync Sync Reservado Reservado

(Congelar las entradas) (Congelar salidas)

Octeto 2

Group_select

Información procedente de la trama de asignación de parámetros (para seleccionar el grupo a direccionar)

Véase a continuación una representación esquemática de cómo se utilizan las diferentes tramas que han sido enumeradas con anterioridad a la hora de llevar a cabo una inicialización, un intercambio de datos o una petición Global_Control. • Inicialización.

Maestro DP LSA P

Esclavo DP Petición de diagnóstico

Diag.req

Confirmación de diagnóstico

Diag.con

Petición asignación parámetros

Set_Prm.req.req

Confirmación Petición de configuración

LSA P 60 61

Chk_Cfg.req

Confirmación Petición de diagnóstico

Diag.req

Confirmación de diagnóstico

Diag.con

62 60

Capítulo 5:

Profibus DP

-140-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • Intercambio de datos.

Maestro DP

Esclavo DP

Intercambio de datos

Data_Exchange.req

Intercambio de datos

Data_Exchange.con

Intercambio de datos

Data_Exchange.req

Intercambio de datos

Data_Exchange.con

Intercambio de datos

Data_Exchange.req

Intercambio de datos

Data_Exchange.con

Intercambio de datos

Data_Exchange.req

Intercambio de datos

Data_Exchange.con

• Servicio SDN Global_Control.

Maestro DP LSA P 62

Capítulo 5:

Esclavo DP Global Control SDN service:

Sync

Global_Control SDN service:

Unsync

Global_Control SDN service:

Freeze

Global_Control SDN service:

Unfreeze

Global_Control SDN service:

Clear_Data

Profibus DP

LSA P 58

-141-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

5.3.- Sistema de periferia descentralizada Simatic ET200. Dado que la mayor parte del próximo capítulo se dedica a analizar la programación como maestro DP de un controlador programable (ya sea a través de un CP Profibus compatible con el protocolo DP o bien haciendo uso del puerto DP integrado en algunas CPUs), en este apartado se pretende hacer un pequeño inciso en aquellos equipos que forman parte de lo que se denomina periferia descentralizada. Existen numerosos equipos que pueden integrarse como parte de la periferia descentralizada de una estación en modo Maestro DP. La amplia oferta de unidades descentralizadas para Profibus-DP oscila desde simples dispositivos electrónicos de entradas/salidas digitales hasta llegar a la complejidad de un panel de operador, un variador de frecuencia, de una cámara de visión artificial o incluso de un controlador programable que hace las funciones de esclavo inteligente. Para los diferentes campos de aplicación, SIEMENS ofrece unidades periféricas en diversos tipos de ejecución. Las unidades de la serie ET 200 pueden operar como estaciones DP conforme a norma asociadas a una estación maestra S7-300. ¿Qué es el sistema ET 200? En la instalación de un equipo, normalmente se montan los módulos de entrada/salida de forma centralizada en el sistema de automatización. En caso de grandes distancias entre los módulos de entrada/salida y el sistema de automatización, el cableado puede ser muy extenso y complejo y las influencias perturbadoras electromagnéticas pueden afectar a la fiabilidad.

Capítulo 5:

Profibus DP

-142-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Para instalaciones de este tipo se recomienda la aplicación del Sistema de Periferia Descentralizada ET 200: •

La CPU de control se encuentra en un lugar central.

•

La periferia trabaja in situ de forma descentralizada.

•

El potente sistema bus ET 200 se encarga, con altas velocidades de transmisión de datos, de que comuniquen sin problemas la CPU y la periferia.

En la siguiente tabla se presentan y describen los 7 tipos de ETs más comunes a día de hoy en SIEMENS, valgan como muestra de las denominadas unidades periféricas. [WEIG04]

Capítulo 5:

Profibus DP

-143-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Nombre

Características

Imagen del dispositivo

ET 200S Unidad periférica innovadora para el armario eléctrico. La ET 200S se compone de: •

Módulo interfase para la conexión a Profibus-DP.

•

Módulos

electrónicos

para

entradas/salidas

digitales y analógicas. •

Módulos tecnológicos (p. ej., de contador, módulo SSI).

•

Derivaciones de consumidor, con capacidad de comunicación, para arrancador directo o inversor, electromecánico.

•

Módulos de potencia para alimentar sensores o la carga.

•

y los módulos de terminales asociados.

Características: •

Cableado independiente.

•

Forma constructiva orientada a la práctica y fácil de montar.

•

Velocidad de transferencia máx. 12 Mbits/s.

•

Sistema

de

seguridad

integrado

SIGUARD

(opcional). •

Posibilidad de sustituir

módulos durante el

funcionamiento. •

Grado de protección IP 20.

•

Configuración de estaciones modular granular orientada a la función.

Capítulo 5:

Profibus DP

-144-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

ET 200X Es la unidad modular ideal para la descentralización a pie de máquina. Gracias a la extensa gama de módulos con alto grado de protección, el sistema ET 200X ofrece soluciones completas que no requieren armarios ni cofres eléctricos. Esto permite montar los equipos directamente junto o en la máquina/instalación. La ET 200X se compone de: •

un módulo base (como opción con inteligencia) y

•

diferentes módulos de ampliación elegibles a voluntad.

Características: •

Módulos base con:

-

. entradas/salidas digitales

-

.entradas/salidas digitales libremente configurables

-

según DESINA

-

. funcionalidad PLC integrada

•

Expansibilidad con un máx. de 7 módulos de ampliación -

módulos digitales

-

módulos digitales libremente configurables según

-

DESINA

-

módulo

de

potencia

(digital)

con

alimentación de -

carga separada

-

.módulos analógicos

-

derivaciones de consumidor: arrancador directo o

Capítulo 5:

Profibus DP

-145-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI -

arrancador-inversor (máx. AC 400 V, 5.5 kW);

-

electromecánico o electrónico

-

módulo

neumático

con

válvulas

de

distribución 4/2 -

integradas

-

interfase neumático para recibir isletas de válvulas

-

FESTO

-

CP para AS-Interface (CP 142-2; maestro)

•

Fuente de alimentación SITOP power adaptada.

•

Conexión a Profibus-DP utilizando una sola dirección de estación.

•

Grado de protección IP 65/IP 67, carcasa de plástico robusta.

•

Velocidad de transferencia máx. 12 Mbits/s.

•

Puerto Profibus-DP integrado en los módulos base (RS 485 u óptico).

Capítulo 5:

Profibus DP

-146-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

ET

Unidad periférica muy pequeña, compacta hasta modular

200L/

granular en formato de tarjeta y que ofrece una relación

L-SC/

precio/prestaciones

IM-SC

modularidad granular añadiendo módulos de E/S de dos

óptima.

Permite

ampliar

con

canales. La ET 200L se compone de: o bloque de terminales y o módulo electrónico. Características: •

Disponibilidad de diversos módulos electrónicos: módulos e entrada y salida digitales y módulos mixtos, DC 24 V.

•

Interfase (puerto) Profibus-DP integrado.

•

Grado de protección IP 20.

•

Velocidad de transferencia máx. 1,5 Mbits/s.

•

Separación

galvánica

entre

Profibus-DP

y

la

electrónica interna de la ET 200L. •

Evaluación centralizada y descentralizada de datos de diagnóstico.

La ET 200L está disponible en tres variantes: •

ET 200L, en calidad de periferia tipo bloque no ampliable.

•

ET 200L-SC, la periferia tipo bloque ampliable modularmente con SIMATIC SMART Connect.

•

ET 200L-SC IM SC, la modular granular desde un comienzo.

Capítulo 5:

Profibus DP

-147-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

ET

Es una unidad periférica modular con grado de protección

200M

IP 20. Abre la gama de periféricos del S7-300 para Profibus-DP y es particularmente apta para el control de procesos asociados al S7-400H operando en calidad de periferia redundante. La ET 200M se compone de: •

Interfase IM 153 para la conexión al bus de campo Profibus-DP (interfase RS 485 o puerto óptico).

•

Diferentes módulos periféricos, interconectados con elementos de bus o enchufados sobre elementos de bus activos que permiten sustituir los módulos durante el funcionamiento.

•

CP AS-Interface (CP 342-2) con funcionalidad de maestro.

•

En caso dado, una fuente de alimentación.

Características: •

Admite todos los módulos periféricos del autómata S7300 (los módulos de función y de comunicaciones sólo en sistemas SIMATIC S7/M7 maestros).

•

Módulos HART.

•

Módulos de E/S para margen de temperatura extendido.

•

Ampliable (en función del maestro) con un máximo de 8 módulos periféricos.

•

Espacio máximo de direccionamiento por cada ET 200M: 128 bytes de entradas y 128 bytes de salidas.

Capítulo 5:

Profibus DP

-148-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI •

Separación galvánica entre Profibus-DP y ET 200M.

•

Grado de protección IP 20.

•

Velocidad de transferencia máx. 12 Mbits/s.

•

Evaluación centralizada y descentralizada de datos de diagnóstico.

ET 200B Es una unidad periférica pequeña y compacta, con profundidad de montaje pequeña. Puede alojarse en el espacio más reducido. La ET 200B se compone de: •

bloque de terminales y

•

módulo electrónico.

Características: -

Diversos módulos electrónicos: • Módulos de entrada y salida digitales, DC 24 V ó AC 120 a 230 V; módulos de entrada y salida analógicos. • Grado de protección IP 20. • . Velocidad de transferencia máx. 12 Mbits/s. • . Conexión directa de PG para puesta en marcha, prueba y diagnóstico. • . Separación galvánica entre Profibus-DP y la electrónica interna de la ET 200B. • . Evaluación centralizada y descentralizada de datos de diagnóstico.

ET 200C La ET 200C es una pequeña unidad periférica compacta, con el tipo de protección IP 66/67. Gracias a su robusta construcción, la ET 200C es especialmente adecuada para su aplicación en rudos ambientes industriales. La unidad periférica descentralizada ET 200C consta de una caja metálica estable, en la que ya están integradas las entradas

Capítulo 5:

Profibus DP

-149-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI o salidas, así como la conexión al bus de campo PROFIBUS-DP.

ET 200U La ET 200U es una unidad de conexión de esclavos para los módulos de la gama S5-100U (máx. 32 módulos). Puede operar tanto bajo PROFIBUS-DP como también bajo PROFIBUS-FMS. La unidad ET 200U es adecuada, sobre todo, para las aplicaciones en las que se necesite una gran cantidad de entradas/salidas ’’in situ’’ o módulos de la gama de periféricos del S5-100U (p. ej. CPs e IPs). La ET 200U consta del módulo de conexión de esclavos IM 318-B o IM 318-C, así como de módulos de la gama de módulos periféricos del S5. Características: -

Grado de protección IP 20.

-

Velocidad máxima de transferencia 1,5 Mbits/s. Figura E.2. Sistemas de periferia descentralizada ET 200.

Capítulo 5:

Profibus DP

-150-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

5.4.- Interruptores automáticos - Comunicación SENTRON. Descripción Los interruptores automáticos se utilizan para la distribución de energía en instalaciones de baja tensión, tanto en la alimentación, como en las derivaciones. Su función consiste en la protección contra sobrecargas y cortocircuitos de instalaciones, motores, generadores y transformadores (maniobra y protección). Campo de aplicación - Como interruptores de alimentación, distribución, acoplamiento y salida para instalaciones eléctricas. - Como equipos de protección y maniobra para instalaciones, motores, transformadores, generadores, barras colectoras y cables. - Como interruptor principal y de desconexión de emergencia en combinación con un dispositivo de emergencia.

Ventajas -

Constitución modular: Si las necesidades varían, gracias a las dimensiones uniformes y la modularidad de los accesorios resulta extraordinariamente sencillo realizar cambios en el aparato.

-

Sencillo de utilizar: Lai ndicación de la disponibilidad para la conexión como estándar de seguridad e indicación de la posición de maniobra con interruptores auxiliares de señalización.

-

Capacidad de comunicación vía Profibus-DP y función de medida integrada: Numerosas posibilidades de comunicación aseguran una sencilla puesta en marcha, diagnóstico del interruptor automático (estado del interruptor, parámetros de protección, intensidades, etc.) y en combinación con la función de medida opcional, la óptima gestión de la energía (tensión, cos phi, armónicos, etc.).

Capítulo 5:

Profibus DP

-151-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

5.5.- Interfases maestras de Siemens en Profibus-DP. En el apartado previo se enumeraron los tipos de esclavos más frecuentemente utilizados. En lo relativo a sistemas maestros existen diversas posibilidades: En SIMATIC S5 y COM PROFIBUS: • Autómatas programables S5-115U, S5-135U ó S5-155U, cada uno con -

un IM 308-C como maestra DP hasta 12 MBaud (desde COM ET 200 V.1.0) ó

-

un IM 308-B como maestra DP hasta 1,5 MBaud (hasta COM ET 200 V.4.x) ó

-

un CP 5431 como maestra combinada para PROFIBUS-FMS y PROFIBUS-DP

• Autómata programable S5-95U con interfase maestra DP (desde COM ET200 V.2.0). En SIMATIC S7 y STEP 7: • CPU S7-300 con interfase DP integrada (p. ej., CPU 315-2DP) o el procesador de comunicaciones SIMATIC NET CP 342-5 en S7-300 (véase anexo A). • CPU S7-400 con interfase DP integrada (p. ej., CPUs 413-2 DP/414-2 DP/4162 DP), el procesador de comunicaciones SIMATIC NET CP 443-5 en S7-400 (véase anexo A) o la IM 467.

Capítulo 5:

Profibus DP

-152-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI En SIMATIC M7: • Módulo de interfase IF 964-DP en M7-300 y M7-400 Otros • Equipos de programación PG 720. PG 740, PG 760 con interfase integrada • Equipos de programación PG 720, PG 730, PG 740, PG 750, PG 760, PG 770 ó PCs AT con los módulos de PC SIMATIC NET • CP 5412 (A2) y 5613 como maestras FMS/DP • CP 5411 + SOFTNET para PROFIBUS como maestra DP • CP 5511 + SOFTNET para PROFIBUS como maestra DP • Interfase maestra PROFIBUS-DP IM 180, la cual es la usada en el proyecto Sicalis para el panel operador

[SIMA05] [WEIG04]

Capítulo 5:

Profibus DP

-153-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 6: Estandar de comunicaciones Ethernet:

6.1. Introducción

155

6.2. Normas IEEE 802.3 y 802.11

156

6.3. Trama del telegrama

159

6.4. Sinopsis de red

161

6.5. Servicios de comunicación

162

6.6. Conexiones al sistema

165

6.7. Comparación Ethernet / Fast Ethernet

166

6.8. Tecnología Switching

168

6.9 Comunicación Industrial Móvil

170

6.10. SNMP OPC - Server

174

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 154 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

6.1 Introducción: Con una participación de más de un 80%, Ethernet es hoy en día la LAN número uno a nivel mundial. Ethernet ofrece unas propiedades muy importantes que brindan unas ventajas considerables en su aplicación: •

Rápida puesta en marcha gracias a sistema de conexión muy simple.

•

Gran flexibilidad ya que es posible ampliar las instalaciones sin que esto tenga efectos sobre los elementos ya montados.

•

Alta disponibilidad gracias a topologías de red redundantes.

•

Prestaciones de comunicación prácticamente ilimitadas ya que el rendimiento es escalable si se aplica tecnología switching.

•

Posibilidad de interconectar por red diferentes áreas como oficina y fabricación.

•

Comunicación corporativa gracias a la posibilidad de conexión vía WAN (Wide Area Network)como RDSI o Internet.

•

Seguridad para las inversiones gracias a desarrollos y perfeccionamiento siempre compatibles. Industrial Ethernet sirve de base para la aplicación de "Component based Automation",basada en el estándar PROFInet de la Asociación de Usuarios de PROFIBUS (PNO).

Los productos SIMATIC NET para Industrial Ethernet soportan tanto la velocidad de transmisión de 10 Mbit/s según IEEE 802.3 como la de 100 Mbit/s según IEEE 802.3u.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 155 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

6.2 Introducción a las normas: IEEE 802.3 y 802.11 El protocolo Ethernet especificado en el estándar IEEE 802.3 es un protocolo de la subcapa de acceso al medio perteneciente al nivel de enlace de la torre de niveles de red OSI, la cual se ocupa principalmente de la transferencia de datos de la capa de red en la máquina de origen a la capa de red de la máquina destino. Ethernet tiene su origen en 1972 y fue creado en el Palo Alto Research Center de la compañía Xerox, la cual lo desarrolló a partir de un sistema de comunicación por radio llamado ALOHA [14]. El 24 de junio de 1983 el IEEE aprobó el estándar 802.3. Es un sistema CSMA/CD, por tanto: •

Cuando la interfaz del servidor tiene un paquete para transmitir, detecta si hay mensajes que están siendo transmitidos. Si no detecta transmisión alguna, la interfaz comienza a enviar. Cada transmisión está limitada en el tiempo, pues existe un tamaño máximo de paquete.

•

Cada nodo verifica que una señal externa no interfiera con la transmisión que se está realizando. Cuando se detecta una colisión, la interfaz aborta la transmisión y espera hasta que la actividad cese antes de volver a intentar la transmisión.

Figura F.1. Primer esquema Ethernet.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 156 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI También existe una variante inalámbrica de Ethernet, que es el estándar 802.11, ahora mismo en auge. Esta tecnología es muy similar a IEEE 802.3 en muchos aspectos. El método de acceso al medio de 802.11, a diferencia con 802.3, es MACAW [15]. MACAW es un método de acceso al medio desarrollado a partir del método MACA [16] (Medium Access Collision Avoidance). Consiste en retransmitir tramas antes de hacer la retransmisión real, pidiendo permiso al nodo receptor para hacerla. El emisor emite un mensaje Request To Send, que tiene que ser contestado por el receptor con un mensaje Clear To Send para poder hacer la retransmisión. Cuando el emisor recibe el mensaje Clear To Send, ya puede hacer la retransmisión real con los datos. Los vecinos que también quieran retransmitir datos, al ver los mensajes Request To Send y Clear To Send saben que el canal está ocupado. Cuando una trama de datos acaba de ser retransmitida, el receptor envía un mensaje de acuse de recibo ACK al emisor, de esta forma los vecinos ya saben que pueden volver a intentar su transmisión. En MACAW también se introduce CSMA / CA a la hora de mandar los mensajes `Request To Send': •

Una estación que quiera retransmitir primero escucha el canal para determinar si otra estación está retransmitiendo. Si el canal no está ocupado, la estación retransmitirá el mensaje.

•

Un problema esencial es que las estaciones no son capaces de detectar la colisión entre dos retransmisiones, por eso se opta por un método de prevención de colisiones. Esta prevención se logra esperando un tiempo aleatorio antes de retransmitir el mensaje cuando se encuentra que el canal no está ocupado. Entre las transmisiones de una estación se deben dejar espacios de tiempo predeterminados. Una vez que ha pasado este espacio, se espera un tiempo aleatorio para volver a escuchar el canal esperando que se libere. Si el canal está ocupado, se vuelve a esperar un espacio de tiempo, pero más reducido al anterior, y así sucesivamente. De esta forma se garantiza una cantidad mínima de colisiones.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 157 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Figura F.2. Diagrama colisiones. Existen varios tipos de dispositivos 802.11, y la más popular es la conocida como 802.11b, que alcanza velocidades de transmisión de 11 Mbps. Las redes de este tipo se están extendiendo a un paso muy acelerado, ya que usadas en dispositivos como ordenadores portátiles y ordenadores de mano se proporciona una gran movilidad al usuario y un ancho de banda alto. Cada tarjeta de comunicaciones de tipo Ethernet posee una dirección de acceso al medio (MAC), que es unívoca.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 158 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

6.3 Trama del telegrama de Ethernet:

Figura F.3. Telegrama Ethernet. •

Cabecera o preámbulo (7 bytes): todas las tramas empiezan por una cabecera que contiene en todos los casos un patrón fijo de 7 bytes seguidos compuestos por los bits 10101010 con el fin de que las estaciones se sincronicen.

•

Delimitador de trama (1 byte): se compone de un byte fijo con los bits 1010101011 que indica el comienzo de la información propia de la trama.

•

Dirección de destino y dirección de origen (6 bytes cada una): se las denomina direcciones de acceso al medio (MAC) y cada tarjeta de comunicaciones tiene una dirección unívoca asignada por el fabricante.

•

Longitud del campo de datos (2 bytes): especifica la cantidad de datos que se transfieren en la trama. Como mucho puede tener un valor de 1500.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 159 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

•

Datos (0-1500 bytes): es la información transmitida de interés. Cuando se retransmiten menos de 46 bytes, se debe rellenar la trama con el campo de relleno, ya que una trama Ethernet no puede tener menos de 64 bytes de longitud.

•

Relleno (0-46 bytes): relleno para completar la trama cuando el campo de datos tiene menos de 46 bytes.

•

Suma de verificación o ``checksum'' (4 bytes): información redundante que se usa para detectar si ha habido algún tipo de interferencia o pérdida de la información de la trama.

La señal Ethernet a 10 Mbits/s es codificada "Manchester". Es el signo del flanco de transición que da el estado "1" o "0".

Figura F.4. Código Manchester.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 160 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 161 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

6.4 Sinopsis de la red: •

Red al nivel de célula y de área diseñada para el sector industrial de acuerdo con el estándar internacional IEEE 802.3 (Ethernet).

•

Conexión de sistemas de automatización entre sí y con PC’s, estaciones de trabajo e Internet pads para comunicación homogénea y heterogénea.

•

Posibilidad de realizar amplias soluciones mediante redes abiertas.

•

Elevado rendimiento de transmisión.

•

Industrial Ethernet es un estándar industrial verificado y aceptado a nivel mundial.

•

Soluciones como por ejemplo: función Web, E-mail y conexiones WAN que son realizadas en este proyecto.

Figura F.5. Nivel Pirámide comunicación.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

- 162 -

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

6.5 Servicios de comunicación:

Figura F.6. Ejemplo de red.

La comunicación de datos sirve para intercambiar datos entre autómatas programables y entre autómatas e interlocutores inteligentes (PC, computador etc.) Para ello se dispone de las funciones de comunicación siguientes: Comunicación PG / OP Incluye funciones de comunicación integradas que permiten a los autómatas SIMATIC enviar datos a los equipos HMI (TD / OP) y a PGs SIMATIC (STEP 7, STEP 5). La comunicación PG / OP es soportada por las redes MPI, PROFIBUS e Industrial Ethernet.

Capítulo 6:

Industrial Ethernet

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Comunicación S7 La comunicación S7 es la función de comunicación integrada (SFB) que ha sido optimizada dentro de SIMATIC S7/C7. También permite conectar a la red PCs y estaciones de trabajo. El número de datos de usuario por petición o trabajo es de 64 Kbyte. La comunicación S7 ofrece servicios de comunicación, potentes y simples así como un interface software neutro de la red para todas las redes.

Comunicación compatible con S5 (SEND/RECEIVE) La comunicación compatible con S5 (SEND/RECEIVE) permite comunicar los SIMATIC S7/C7 con sistemas existentes, sobre todo con SIMATIC S5 pero también con PC’s a través de PROFIBUS e Industrial Ethernet. A través de Industrial Ethernet se ofrecen también las funciones FETCH y WRITE para poder seguir aprovechando con SIMATIC S7 el software creado para SIMATIC S5 (autómatas, sistemas de manejo y visualización).

Protocolo TF (Funciones tecnológicas) Contiene el probado protocolo de automatización SINEC AP. Basadas en éste están disponibles las funciones tecnológicas. Estas cumplen las especificaciones de servicios MMS normalizadas internacionalmente según MAP 3.0.

Capítulo 6:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Comunicación estándar En este caso se trata de protocolos estandarizados para la comunicación de datos. OPC (OLE for Process Control):Es un interface estandarizado, abierto y no propietario, que permite la conexión de aplicaciones Windows con capacidad OPC a la comunicación S7 y a la comunicación compatible con S5 (SEND / RECEIVE). Protocolos de transporte ISO / TCP. Como protocolos de transporte se dispone tanto de ISO como de TCP/IP. En el ámbito de oficina se han impuesto el correo electrónico y los navegadores Web como medios de comunicación de amplia difusión. Como vía de comunicación se utiliza preferentemente Ethernet, pero también líneas telefónicas e Internet. Estos medios y vías de comunicación están también disponibles a SIMATIC gracias al protocolo TCP / IP. Además se utiliza el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) para correo electrónico así como HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) para el acceso utilizando navegadores Web. PROFInet: Para implementar la "Component based Automation" se utiliza el estándar PROFInet definido por la Asociación de Usuarios de PROFIBUS. Éste aprovecha las ventajas de la tecnología de componentes ya consolidada en el ámbito de software. Y así se obtienen unos incrementos extraordinarios de la productividad tanto en la ingeniería como en la puesta en servicio.

Capítulo 6:

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6.6 Conexiones al sistema: Para este tipo de conexiones Siemens ofrece interfaces o procesadores de comunicaciones (CPs) para numerosos equipos terminales, que tienen ya implementado en firmware las funciones de comunicación, aliviando así a los equipos terminales de las tareas de comunicación.

Figura F.7. Tarjetas de comunicación.

Capítulo 6:

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Capítulo 6:

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6.7 Comparación entre las redes Ethernet y Fast Ethernet Fast Ethernet es el resultado lógico de la evolución de la fiable y probada tecnología Ethernet. El estándar Fast Ethernet IEEE 802.3u (100BaseT) se basa fundamentalmente en el estándar Ethernet clásico para cable de par trenzado (10BaseT), pero utilizando una velocidad de transferencia 10 veces mayor, o sea, 100 Mbit/s. Esto ofrece al usuario las siguientes ventajas: •

Los conocimientos tecnológicos actuales siguen siendo válidos. El usuario no tiene que esforzarse en aprender una tecnología completamente nueva.

•

La tecnología Fast puede utilizarse inmediatamente de manera efectiva.

•

Industrial Ethernet ofrece la opción de evolucionar paso a paso desde la tecnología de 10 Mbit/s a la de 100 Mbit/s.

•

Las redes actuales pueden ser ampliadas e integradas paso a paso.

Ambas redes comparten las siguientes características: •

El formato de datos.

•

El método de acceso CSMA/CD.

•

El tipo de cable (par trenzado de categoría 5 y cable de fibra óptica de vidrio).

•

Las redes de 100 Mbit/s se configuran preferentemente con switches.

Capítulo 6:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Diferencias entre las redes Ethernet y Fast Ethernet: •

La extensión de la red.

•

No existen especificaciones en Fast Ethernet para cables coaxiales y triaxiales, así como para los cables de conexión 727-1.

•

Las reglas de configuración.

Funcionamiento de Ethernet y Fast Ethernet Para asegurar el funcionamiento correcto del método de acceso con detección de colisiones (CSMA/CD) en Ethernet, la extensión de una red Ethernet está limitada por el tiempo máximo de transmisión permitido para un paquete de datos. El llamado dominio de colisiones tiene una extensión de 4.520 m para la red Ethernet clásica de 10 Mbit/s, mientras que ésta se reduce a 412 m para la red Fast Ethernet. Para configurar un dominio de colisión se utilizan componentes con tecnología de repetidores (repetidores Industrial Ethernet, OLM y ELM de Industrial Ethernet). Deben tenerse en cuenta las respectivas normas de configuración. Como las estaciones de red comparten la velocidad nominal, se habla de una red LAN compartida (Shared LAN). A pesar de la menor extensión del dominio de detección de colisiones de Fast Ethernet pueden construirse redes de mayor extensión utilizando switches con función Full Duplex.

Capítulo 6:

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6.8 Ethernet switching: El switch, una evolución del puente o bridge, presenta la funcionalidad siguiente: •

Los switches permiten conectar temporalmente varias parejas de subredes de manera simultánea, dependiendo del número de interfaces disponibles.

•

El tráfico de datos local permanece local, al ser filtrado a través de la dirección MAC de Ethernet de las estaciones de red individuales. Los switches sólo transfieren datos a las estaciones de otra subred.

•

Aumenta el número de componentes conectados a la red respecto a la red Ethernet clásica.

•

La propagación defectuosa de datos se restringe a la subred afectada.

La tecnología conmutada o switching es ligeramente más compleja que la tecnología de repetidores, pero presenta una serie de ventajas definitivas: •

Permite crear subredes y segmentos de red y aumenta la capacidad de datos y en consecuencia el rendimiento de la red, gracias a la estructuración del tráfico de datos.

•

Las reglas de configuración de la red son muy sencillas, así como su ampliación.

•

Admite sin problemas topologías de red con 50 equipos OSM ® y extensiones de hasta 150 Km., sin tomar en consideración los tiempos de propagación.

•

Permite un rango ilimitado de extensión de red conectando dominios de colisión subredes individuales. A partir de una extensión de 150 Km. es preciso considerar el tiempo de propagación.

Capítulo 6:

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Switches de Siemens Los switches son componentes de red activos que distribuyen de forma controlada datos a los correspondientes destinatarios. La gama SCALANCE X se compone de cuatro líneas de productos coordinadas entre sí y adaptadas a la correspondiente tarea de automatización. SCALANCE X-100 unmanaged; Switches con hasta ocho puertos y diagnóstico local para aplicaciones a pie de máquina. SCALANCE X-200 managed; (Utilizado en el proyecto) Uso universal desde aplicaciones a pie de máquina hasta secciones de instalación interconectadas. La configuración y el diagnóstico remoto están integrados en la herramienta de ingeniería SIMATIC STEP 7. De este modo aumenta la disponibilidad de la instalación. Los equipos ofrecen alto grado de protección, lo que permite instalarlos sin necesidad de armario eléctrico. SCALANCE X-200IRT Isochronous Real-Time; Para el uso en redes de secciones de instalación con estrictos requisitos de tiempo real isócrono y máxima disponibilidad. La transmisión de datos sin requisitos de tiempo real puede tener lugar en la misma red. De este modo se puede prescindir de estructuras de red dobles. SCALANCE X-400 modular; Para el uso en redes de planta de alto rendimiento que respondan también a las necesidades futuras (Ej. High Speed Redundancy). La estructura modular permite adaptar los switches a la tarea concreta. El soporte de los estándares de oficina permite la integración perfecta de redes de automatización en redes de oficina existentes.

Capítulo 6:

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6.9 Comunicación industrial móvil

4 Sinopsis La clave del éxito en el mercado de mañana se encuentra en el suministro y disponibilidad de información en cualquier lugar y momento. Los equipos móviles, interconectados a través de redes de inalámbricas estandarizados y de alta disponibilidad, permiten configurar unos procesos considerablemente más eficientes. La ventaja de las soluciones inalámbricas es, sobre todo, la simple y flexible accesibilidad sencilla a las estaciones móviles. Industrial Mobile Communication en el entorno de comunicación SIMATIC NET es el nombre de toda una familia de redes. Los distintos miembros cumplen los más diversos requisitos de rendimiento y aplicaciones: Pueden intercambiar datos a través de distintos niveles, entre distintas partes de instalación o entre distintas estaciones de automatización. En este contexto, la Industrial Mobile Communication (IMC) tiene una importancia especial: IMC representa los productos de comunicación móviles industriales de SIMATIC NET que utilizan comunicación inalámbrica. Se basan en estándares de vigencia mundial, p.ej. IEEE 802.11, GSM, GPRS o, en el futuro, también UMTS, o transmisión por infrarrojos en PROFIBUS. Los componentes SIMATIC NET disponen además de interfaces de sistema uniformes y están adaptados perfectamente entre sí. Como complemento a las soluciones alámbricas anteriores, la comunicación inalámbrica se están implantando en creciente medida en la industria. SIMATIC NET ofrece productos para la transmisión de datos en toda la empresa por redes locales, Intranet, Internet o redes inalámbricas. Para el cliente, esto significa seguridad a largo plazo para sus inversiones . Gracias a modelos con prestaciones cuidadosamente escalonadas, la gama SIMATIC NET permite implementar la comunicación en toda la empresa: desde el aparato más sencillo hasta la instalación compleja. Los SIMATIC NET Industrial Wireless LAN Access Points se pueden operar según todos los estándares IEEE 802.11 disponibles actualmente (a, b, g, así como h, con posibilidad de ampliación posterior después de la normalización definitiva).

Capítulo 6:

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Figura F.8. Ejemplo de comunicación. SCALANCE W, la comunicación inalámbrica Los productos de SCALANCE W con la tecnología básica Industrial Wireless LAN (IWLAN) se ofrece una ampliación del estándar IEEE 802.11 dirigida especialmente a ambientes industriales con requisitos de respuesta determinista y configuraciones redundantes. De este modo, se dispone de una única red inalámbrica tanto para datos críticos en el proceso, como por ejemplo avisos de alarma (IWLAN), como también para la comunicación no crítica (WLAN servicio técnico y el diagnóstico). Para la protección contra el acceso indebido, existen mecanismos estándar para la identificación del usuario (Autenticación) y el cifrado de datos, pero también se pueden integrar sin problemas en esquemas de seguridad existentes.

Capítulo 6:

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Puntos de Acceso y Mobic En el proyecto se utilizaran un determinado punto de acceso, SCALANCE W7881PRO, compatibles para construir redes locales inalámbricas en ambientes industriales (IWLAN). Estos sirven para conectar equipos móviles (Portátiles, Mobics, etc.) en una red inalámbrica industrial IWLAN y operan a una frecuencia de 2,4GHz o 5GHz con una velocidad de transferencia de hasta 54 Mbits/s en un equipo.

Figura F.9. Scalance W788.

Una de las características más importantes a la hora de utilizar estos puntos de acceso es su alcance. Estos en particular pueden trabajar enredes internas con alcances de hasta 30 metros, y aproximadamente 100 metros en exteriores. El Mobile Industrial Comunicator MOBIC T8, que se usará en el proyecto, es un pad de Internet móvil y apto para la industria para el acceso a nivel local o mundial a Intranet e Internet. Se caracteriza entre otras cosas por ser: -

Móvil gracias a tarjetas de radiotransmisión enchufables, Industrial Wireless Lan para el uso local o GSM/GPRS/HSCSD para el uso a nivel mundial.

-

Diseño robusto y resistente especialmente pensado para su uso en la industria.

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Manejo a través de pantalla táctil con lápiz o presión del dedo y a través de teclas de función adicionales con un sistema operativo Windows CE.Net y

-

Se suele utilizar sobre todo en los campos de servicio técnico, y mantenimiento.

Figura F.10. Mobic.

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6.10 Protocolo SNMP – OPC Server:

Introducción Para el desarrollo de la gestión de redes en inter-redes basadas en TCP/IP, el IAB (Internet Activities Board) decidió seguir una estrategia en la cual a corto plazo se usaba el Simple Network Management Protocol (SNMP) para gestionar los nodos, y se proponía para largo plazo la estructura de gestión de redes OSI. La IAB ha designado al SNMP, a la SMI, y a la Internet MIB inicial como "Protocolos Estándar", con status de "Recomendado". Por medio de esta acción, la IAB recomienda que todas las implementaciones de IP y TCP sean gestionables por red, y que las implementaciones que son gestionables por red se espere que los adopten e implementen. Así pues, la actual estructura para gestión de redes basadas en TCP/IP consiste en: •

Estructura e Identificación de la Información de Gestión para redes basadas en TCP/IP, que describe cómo se definen los objetos gestionados contenidos en el MIB tal y como se especifica en la RFC 1155.

•

Protocolo de Gestión de Redes Simples, que define el protocolo usado para gestionar estos objetos, según se expone en la RFC 1157.

Las distancias pueden ampliarse hasta los límites permitidos para los componentes emisores y receptores de la red. Esto se aplica sobre todo a las conexiones a través de fibra óptica.

Capítulo 6:

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La arquitectura del SNMP Implícita en el modelo de arquitectura del SNMP existe una colección de estaciones de gestión de red y de elementos de red. Las estaciones de gestión de red ejecutan aplicaciones de gestión que monitorizan y controlan los elementos de red. Los elementos de red son dispositivos como hosts, gateways, servidores de terminal, y parecidos, que poseen agentes de gestión para realizar las funciones de gestión de red solicitadas por las estaciones de gestión de red. El SNMP es usado para comunicar información de gestión entre las estaciones de gestión de red y los agentes en los elementos de red.

1.- Propósitos de la arquitectura El SNMP explícitamente minimiza el número y complejidad de las funciones de gestión realizadas por el propio agente de gestión. Esta meta es atractiva al menos en cuatro aspectos: 1. El coste de desarrollo del software del agente de gestión necesario para soportar el protocolo se reduce acordemente. 2. El grado de funciones de gestión soportado remotamente se incrementa, posibilitando un uso completo de los recursos de Internet en la tarea de gestión. 3. El grado de funciones de gestión soportado remotamente se incrementa, imponiendo así las mínimas restricciones posibles en la forma y sofisticación de herramientas de gestión. 4. Los conjuntos simplificados de funciones de gestión son fácilmente entendibles y usados por los creadores de herramientas de gestión de red. Un segundo objetivo del protocolo es que el paradigma funcional para monitorizar y controlar sea lo suficientemente flexible como para posibilitar aspectos de gestión y operación de la red adicionales y posiblemente no anticipados. Un tercer propósito es que la arquitectura sea en lo posible independiente de la arquitectura y mecanismos de hosts o gateways particulares.

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Ventajas y desventajas del SNMP a) Ventajas de SNMP La ventaja fundamental de usar SNMP es que su diseño es simple por lo que su implementación es sencilla en grandes redes y la información de gestión que se necesita intercambiar ocupa pocos recursos de la red. Además, permite al usuario elegir las variables que desea monitorizar sin más que definir: •

El título de la variable.

•

El tipo de datos de las variables.

•

Si la variable es de solo lectura o también de escritura.

•

El valor de la variable.

Otra ventaja de SNMP es que en la actualidad es el sistema más extendido. La popularidad la ha conseguido al ser el único protocolo que existió en un principio y por ello casi todos los fabricantes de dispositivos diseñan sus productos para soportar SNMP. La posibilidad de expansión es otra ventaja del protocolo SNMP: debido a su sencillez es fácil de actualizar.

b) Desventajas de SNMP El protocolo SNMP no es ni mucho menos perfecto. Tiene sus fallos que se han ido corrigiendo. La primera deficiencia de SNMP es que tiene grandes fallos de seguridad que puede permitir a intrusos acceder a información que lleva la red. Todavía peor, estos intrusos pueden

llegar

a

bloquear

o

deshabilitar

terminales.

La solución a este problema es sencilla y se ha incorporado en la nueva versión SNMPv2. Básicamente se han añadido mecanismos para resolver: •

Privacidad de los datos, los intrusos no puedan tomar información que va por la red.

•

Autentificación, para prevenir que los intrusos manden información falsa por la red.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI •

Control de acceso, que restringe el acceso a ciertas variables a determinados usuarios que puedan hacer caer la red.

El mayor problema de SNMP es que se considera tan simple que la información está poco organizada, lo que le hace no muy acertada para gestionar las grandes redes de la actualidad. Esto se debe en gran parte a que SNMP se creó como un protocolo provisional pero que se ha quedado sin ser sustituido por otro de entidad. De nuevo este problema se ha solucionado con la nueva versión SNMPv2 que permite una separación de variables con más detalle, incluyendo estructuras de datos para hacer más fácil su manejo. Además SNMPv2 incluye 2 nuevas PDUs orientadas a la manipulación de objetos en tablas. Por tanto, SNMP es un sistema de gestión que se ha quedado anticuado y que necesitaba con urgencia un recambio que ha venido de la mano de la versión 2 del mismo. SNMP ya no es capaz de soportar la intensa actividad que sufren redes como Internet.

SNMP OPC-Server El SNMP OPC-Server pone a disposición los datos para la administración de redes TCP/IP de cualquier sistema cliente de OPC. Con OPC (OLE for Process Control) se dispone de una interfaz estandarizada, abierta y no propietaria de para aplicación en automatización. EL uso del SNMP OPC-Server permite el acceso a información sobre el aparato a través de la interfaz OPC. De este modo se puede realizar la visualización de la red, el diagnóstico del sistema y vigilancia del estado de la instalación en cualquier sistema cliente de OPC, como por ejemplo el WinCC, que es el que se usa en este proyecto. Así se puede visualizar por ejemplo además del simple diagnóstico del aparato, también información detallada como estructuras de red redundantes o distribuciones de carga en la red. Esto aumenta la seguridad operativa y mejora la disponibilidad de la instalación. Y no sólo s posible acceder en lectura, sino en parte también en escritura a la información del equipo, lo que permite un control activo de las propiedades del mismo.

Capítulo 6:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI La visualización de la información del aparato se puede configurar individualmente según los requisitos y adaptar a las necesidades específicas de la instalación del cliente. Además, la información puesta a disposición se puede integrar, por ejemplo, en el sistema de alarmas y el registro histórico de alarmas de un HMI / SCADA. El SNMP OPC Server necesita una interfaz para operar, en el caso del proyecto se utiliza la CP 7515. Este procesador de comunicaciones es una tarjeta para PC (Card Bus 32 bits) para la comunicación fiable en una red inalámbrica IWLAN.

[SIMA05] [PIGA97] [HEYW98]

Capítulo 6:

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Capítulo 7: Tarjeta de comunicaciones CP 343-1 IT 7.1. Prestaciones de la tarjeta CP 343-1 IT

180

7.2. Acceso a la tarjeta vía web

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7.3. Seguridad en las informaciones

184

7.4. Ajustes en el browser Web

188

7.5. Mensajes de procesos vía E-Mail

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Capítulo 7

Tarjeta de comunicaciones CP343-1 IT

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7.1. Prestaciones de la tarjeta CP343-1 IT Con la tarjeta de comunicaciones CP343-1IT se obtienen las posibilidades realizadas en este proyecto para la creación de un control de procesos automatizado: Comunicación de procesos vía Industrial Ethernet Con los servicios de comunicación S7 y la interfaz SEND / RECEIVE (incluidos servicios FETCH / WRITE), la tarjeta soporta las comunicaciones de los sistemas de mando entre sí y con PG’s o PC’s. Enviar E – mail. El sistema de mando habilita la posibilidad de enviar mensajes de correo electrónico en función de eventos del proceso. Transferencia de archivos con FTP La tarjeta ofrece el modo cliente FTP. Por lo tanto es posible intercambiar desde el PC/PG, vía FTP, datos con la tarjeta, como se realiza en este proyecto. Supervisar datos de equipos y procesos (control de procesos HTML) Se utilizan las funciones y páginas HTML para consultar datos importantes del sistema a través de un browser de Web. Para la formación de una red de informaciones más compleja se han utilizado las funciones existentes en el sistema (S7–Applets y S7–Beans) creando páginas HTML

Capítulo 7

Tarjeta de comunicaciones CP343-1 IT

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI propias para representar determinadas configuraciones de la instalación y abastecerlas de valores de procesos actuales.

7.2. Acceso a la tarjeta a través de un browser Web. La base para la comunicación vía Intranet e Internet la constituye el protocolo de Internet TCP/IP, implementado la tarjeta. Para poder acceder a la instalación vía Intranet o Internet se han seguido los siguientes pasos: •

Conexión de la tarjeta a Industrial Ethernet.

•

Direccionar la tarjeta al realizar la configuración del hardware.

Control de procesos con herramientas estándar Para aprovechar al máximo las funciones ofrecidas por la tarjeta se han implementado las siguientes tareas: Definir el Mail–Server Para el desarrollo del intercambio de datos vía E–Mail se tiene que crear o definir un acceso a Mail–Server. Para el proyecto se ha decidido instalar como servidor de correo en la red local, Microsoft Exchange, para lo cual se a instalado el sistema operativo Windows 2000 Server en la programadora que ejecutará el servidor de correo.

Capítulo 7

Tarjeta de comunicaciones CP343-1 IT

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Disponer herramientas Para la representación de informaciones se utiliza Microsoft Internet Explorer así como varios editores de HTML para crear las páginas HTML, se ha decidido después de un aprendizaje de la creación de páginas con un editor de texto, pasar a un editor de páginas visual como es Macromedia Dreamweaver MX. A continuación se muestra un ejemplo de la construcción de la página del autómata estándar.

Figura G.1. Pantalla de Dreamweaver.

Capítulo 7

Tarjeta de comunicaciones CP343-1 IT

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Para posibilidades gráficas extendidas se puede utilizar las herramientas destinadas a la creación y la configuración de JavaBeans, como por ejemplo IBM VisualAge, pero estas posibilidades se escapan de los objetivos del proyecto. Establecer conexión con la red Es necesaria una conexión con

Intranet o con Internet a través los dispositivos

correspondientes de Industrial Ethernet. En las condiciones del proyecto se ha optado por la implantación del proyecto en una red local. Browser de Web: requisitos exigidos Para el acceso a páginas HTML de la tarjeta o en el servidor de Web es necesario un buscador de Web, por ejemplo Internet Explorer. El browser de Web tiene que cumplir las siguientes condiciones: Soporte de JDK (Java Development Kit) 1.1: Internet Explorer cumple todos los requisitos. Se pueden utilizar otros browsers de Web con prestaciones equivalentes aunque éstos cumplen las citadas condiciones sólo con restricciones ya que necesitan un componente PlugIn para equivaler a la implementación referencial Java de una maquina virtual de Java.

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7.3. Seguridad de las informaciones El acceso vía Internet a datos de procesos que permite el IT–CP implica también el peligro de un uso indebido. Por esta razón se deben proteger los datos de los procesos no sólo por medio de contraseñas, sino también restringiendo el acceso a la red con medidas de seguridad apropiadas, en el proyecto, al ser una red local (LAN) sólo se tienen en cuenta las protecciones por medio de contraseñas. Establecer conexión con la red: Operación con Firewall y Servidor Proxy: Por regla general, el uso de la red interna de las empresas está protegido de accesos externos incontrolados por un cortafuegos. La operación superando el firewall es posible si las direcciones IP ajustadas en cada caso en los S7applets consiguen atravesar el mecanismo de filtro del firewall. Si se desean utilizar todas las funciones del IT–CP, el administrador de la red tiene que pro-curar que el firewall sea permeable por determinados puertos. En a tabla siguiente se enumeran los puertos que se deben dejar abiertos en el firewall. Puerto 80: Acceso a una página HTML dispuesta en el IT–CP o en un servidor de Web (el IT–CP o el servidor de Web es servidor HTTP); Puerto 25: Acceso del cliente mail (el IT–CP es cliente SMTP) a un servidor de Mail (SMTP–Server). Puertos 20 y 21: Acceso a archivos en el CP IT por medio de funciones FTP (si el CP IT es servidor o cliente FTP).

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Tarjeta de comunicaciones CP343-1 IT

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Seguridad en el acceso a datos de procesos Protección escalonada por contraseña: Si se deben intercambiar vía Internet informaciones relativas a procesos, los aspectos de seguridad adquieren una gran importancia. Por medio de contraseñas escalonadas se protegen los datos de procesos de un acceso no autorizado. El acceso a datos de procesos suele estar sometido a diferentes requisitos exigidos a los distintos grupos de personas. Por ello se ha previsto la posibilidad de: 1. Asignar diversas autorizaciones para el acceso a una estación S7 2. Establecer derechos de escritura o lectura adicionales para las variables de los procesos.

Figura G.2. Pagina web estándar con contraseña. Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Establecer conexión con la red Como todo otro módulo S7, el IT–CP se tiene que configurar con la configuración de hardware STEP 7 (HW Config) en la estación S7. Las propiedades especiales del IT–CP se configuran en las fichas correspondientes del diálogo de propiedades del IT–CP, que se presentan en este capítulo. Se accede al diálogo de propiedades, por ejemplo, desde HW Config haciendo un doble clic en el módulo. A continuación, el IT–CP se conecta en la configuración STEP 7.

Opciones adicionales en el diálogo de propiedades para IT–CP Además de las fichas generales como ”Direcciones”, ”Opciones” y ”Diagnóstico”, la tarjeta de comunicaciones se encuentran las siguientes pestañas: Ficha “Usuario”: Contiene nombres de usuarios, contraseñas y derechos de los usuarios autorizados. Ficha “Símbolos”: Contiene los símbolos y los elementos estructurales de un bloque de datos definido como símbolo a que se puede acceder a través de esta tarjeta. Ficha “Parámetros DNS”: Contiene las direcciones del DNS (Domain Name Service). El DNS asigna la dirección de Internet a direcciones simbólicas. Si se prefiere indicar la dirección en forma simbólica, la dirección absoluta es determinada por consulta al DNS aquí especificado.

Capítulo 7

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Figura G.3. Pantalla de HW Config. En esta ventana se decide qué usuarios deben recibir qué derechos. En una lista en orden alfabético ese encuentra bajo el nombre de usuario los usuarios introducidos hasta el momento y para los que se hayan registrado contraseñas. La entrada ”everybody” existe como estándar. No se puede borrar. A ella tampoco se le puede asignar ninguna contraseña. Bajo esta entrada no está asignado, como estándar, ningún derecho. Sin embargo es posible una asignación de derechos con fines de asistencia técnica. Por ello se debe prestar atención a que los derechos aquí asignados se retiren de nuevo tras finalizar los servicios de asistencia técnica.

Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

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7.4. Ajustes en el browser de Web. Antes de acceder a la tarjeta a través del browser de Web se deben de efectuar o verificar algunos ajustes. A continuación se explican tales ajustes con el ejemplo del Internet Explorer, que se han elegido de manera que se haga posible la ejecución de los S7applets y los S7beans (Java Beans) utilizados en la tarjeta CP 343-1. Ajustes en el Internet Explorer •

Iniciar el compilador de Java: Las funciones para las aplicaciones Java se encuentran en el comando de menú “Herramientas, Opciones de Internet, Avanzadas, VM”.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura G.4. Propiedades de las Páginas web. URL: Uniform Resource Locator En la World Wide Web se ha impuesto el direccionamiento por URL. Se puede acceder a la tarjeta desde el browser de Web a través del URL. Este URL puede tener una complejidad prácticamente discrecional, pero en principio está formado por cuatro partes esenciales. Acceso a páginas HTML del sistema Las páginas HTML de sistema son páginas HTML almacenadas en la tarjeta que proporcionan informaciones sobre el sistema y que se pueden activar a través del browser de Web sin tener que realizar adaptaciones.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura G.5. Página web. Si sólo se introduce la dirección IP, sin el nombre del archivo (http://), se buscará en el orden siguiente en el sistema de archivos la tarjeta: 1. /user/index.htm 2. /index.htm 3. Representación del directorio raíz. Protección de acceso Las páginas HTML del sistema están sometidas a la protección de acceso en el IT–CP. En la página de administración representada, esto afecta a la función Send Test Mail. Página del sistema “Test Mail” La página del sistema ”Test–Mail” brinda la posibilidad de especificar y activar un mail de prueba desde el browser de Web.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura G.6. Mail de prueba.

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7.5. Enviar mensajes de procesos vía E–Mail. En este capítulo se dan instrucciones para el uso de la función E–Mail del IT–CP. Se tratarán en detalle los siguientes temas: •

Preparativos necesarios.

•

Posibilidades hay para enviar e–mails desde la tarjeta.

•

Comprobar la función E–Mail.

Panorámica de la función El mando comunica eventos del proceso El sistema de automatización puede enviar con la función E–Mail mensajes dependientes del proceso o del tiempo que contengan informaciones sobre el proceso. De conformidad con las características usuales del correo electrónico, los mensajes pueden llevar anexos o no. Las formas de envío a elegir dependen de las cantidades de datos y de las propiedades de los equipos de recepción utilizados. El envío de e–mails con anexos puede ser necesario, por ejemplo, para transmitir desde un mando informaciones codifica-das en forma binaria, para su evaluación.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Otras características: •

La tarjeta trabaja como cliente E–Mail. Soporta el servicio SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

•

El sistema de automatización puede enviar e–mails, pero no puede recibirlos.

•

Para el envío de los e–mails en el programa de usuario de la CPU S7 se utiliza la llamada de emisión de la interfaz SEND / RECEIVE (FC AG_SEND / AG_LSEND).

Procedimiento a seguir para enviar e-mails

Figura G.7. Diagrama de flujo.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Configurar enlace E–Mail: Al configurar un enlace E–Mail se establece un enlace entre la CPU S7 y el IT–CP para el envío de e–mails. Comprobar la disponibilidad: La disponibilidad de la función E–Mail se puede comprobar en todo momento iniciando un mail de prueba en el IT–CP. Enviar un e–mail desde el programa de usuario: Las informaciones a enviar con el e–mail, incluidas las informaciones relativas a direcciones, se almacenan en un bloque de datos (DB). De este modo, las informaciones son enviadas así a través del programa de usuario por medio de un bloque AG_SEND / AG_LSEND.

Operación del servidor Mail: En principio existen tres formas posibles de operar el Mail Server (o servidor de mail) necesario. En la tabla siguiente se observan las ventajas y las particularidades de cada opción:

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Tabla G.1. Características de los Mail-server Configurar Mail Server y direccionar destinatarios El direccionamiento del destinatario tiene lugar en dos etapas: Dirección de Mail Server configurada: Se define la dirección del Mail Server al configurar los enlaces. Para la configuración se tiene que conocer la dirección IP (absoluta o simbólica) de este Mail Server. En la representación siguiente se supone, como una de las posibilidades, un servidor de mail conectado a la Intranet

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Figura G.8. Diagrama Mail.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Habilitar E–Mail; Configuración del enlace E–Mail. Panorámica: Para el envío de e–mails se tiene que habilitar siempre un enlace E–Mail por cada IT– CP. Con el enlace E–Mail queda definido el servidor de mails (”Mail Server”) a través del que se transmiten todos los e–mails enviados por el IT–CP. Habilitar enlace E–Mail: La forma en que se habilita un nuevo enlace con STEP 7 está descrita detalladamente en el manual NCM S7 para Industrial Ethernet y en la ayuda online. Pero a diferencia de los otros tipos de enlaces, aquí tiene que aplicar el siguiente procedimiento: 1. Seleccionar en el diálogo ”Nuevo enlace” el tipo Enlace E–Mail. Indicar como interlocutor “no especificado” o bien “otra estación”. 4. Marcar el campo de opciones ”Abrir diálogo de propiedades” y confirmar la entrada.

Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura G.9. Propiedades de enlace. 5. En el siguiente diálogo de propiedades, cambiar a la ficha Direcciones e introducir los parámetros de la dirección. •

Servidor de E–Mail, Dirección IP: Dirección del servidor de mails a través del cual se envían los e–mails. La dirección IP se puede indicar en forma absoluta o simbólica. La forma simbólica exige que el IT–CP conozca la dirección del Domain Name Servers (DNS). Durante la configuración del IT–CP se tiene que efectuar la correspondiente entrada en HW Configuration. Ejemplos: Absoluta: 192.168.147.1. Simbólica: mail.compuserve.com.

•

Nombre de remitente por omisión: Indicación de una dirección que se inserta en los e–mails como dirección del remitente siempre que en la cabecera del e–mail falte la indicación de remitente (parámetro FROM). Como máximo se pueden introducir 126 caracteres.

4. Confirmar la entrada y cerrar con ello la ventana de diálogo. Después de cargar los datos de configuración, el programa de usuario puede enviar e–mails a través de este enlace E–mail.

Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Enviar e–mails: Panorámica Para el envío de un e–mail se debe: •

Preparare los datos del e–mail en un bloque de datos;

•

Utilizar la función (FC) AG_SEND o AG_LSEND del programa de usuario.

Condiciones Sólo se puede enviar e–mails si el enlace E–Mail ha sido habilitado a través de la configuración de enlaces con STEP 7. Bloque de datos Todo el e–mail, es decir, las indicaciones correspondientes a la dirección y el mensaje propiamente dicho, se crea en un bloque de datos cualquiera. A continuación se muestra, a través de un ejemplo en notación AWL, las indicaciones relativas a la estructura necesaria del bloque de datos (DB). Para crear e introducir los datos del DB se utiliza el editor KOP/FUP/AWL.

Tabla G.2. Estructura y sintaxis de los datos en el DB E–Mail

Capítulo 7

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Figura G.10. OB21. La estructura aquí propuesta, con varios STRING’s, es una de las variantes posibles. Lo decisivo son las entradas en la columna “Valor inicial” con los identificadores en ella con-tenidos (TO:, SUB:, CC:, FROM:, TXT:, BNY:) que se tienen que utilizar con exactamente ésta grafica en el DB para identificación de los contenidos de mail. Todas las entradas correspondientes se tienen que terminar con punto y coma; sólo para la última entrada no se debe utilizar punto y coma al final. La longitud del String se indica en la tabla sólo a modo de ejemplo; se puede adaptar al número de caracteres real. Otra variante sería, por ejemplo, la de utilizar en total un solo

Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI STRING y asignarle al mismo todo el texto, con los identificadores. En caso de problemas, se puede introducir el símbolo @, utilizando ALT+64. Anexos: Los datos útiles introducidos en el DB E–Mail se pueden hacer llegar también al destinatario total o parcialmente en forma de anexos. Para ello, el remitente tiene que aplicar a los datos el identificador ’BNY:’.Los datos que figuran detrás de este identificador son enviados entonces al destinatario como anexo. Longitud de datos: La longitud de datos indicada en la llamada AG_SEND / AG_LSEND tiene que incluir al menos la longitud de los datos del bloque de datos (DB); Enviar e–mail con AG_SEND / AG_LSEND Para el envío de correos electrónicos se utiliza la función AG_SEND (FC 5) o, en el caso de longitudes de datos mayares a 240 Bytes, AG_LSEND (FC 50).A continuación se muestra una descripción detallada de los parámetros de llamada en la función FC 50. call fc 50

//AG_LSEND llamada de bloque

ACT := M 10.0

//Bit para inicio de petición

ID := MW 12

//ID del enlace (configuración de enlaces)

LADDR := W#16#0100

//ID del enlace (configuración de enlaces)

SEND := P#db99.dbx10.0 byte 278

//dirección módulo 256 Dec . en config. Hardware

LEN := MW 12

//Länge des zu sendenden Datenbereiches

DONE := M 10.6

//Dirección para el parámetro de retorno DONE

ERROR := M 10.7

//Dirección para parámetro de retorno ERROR

STATUS := MW 14

//Dirección para parámetro de retorno STATUS

2.4 Comprobar la función E–Mail Finalidad y posibilidades Con la función E–Mail se pone a cualquier sistema de automatización en condiciones de enviar en todo momento y de forma dirigida informaciones relativas al proceso.

Capítulo 7

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Para poder comprobar en todo momento la operatividad de la función E–Mail es posible iniciar un mail de prueba con fines de control. Para ello se dispone de los siguientes mecanismos: •

Mail de prueba a través de browser de Web.

•

Mail de prueba a través de Diagnóstico NCM.

Sacar conclusiones de la recepción de un mail de prueba Del recibo del mail de prueba se puede sacar las siguientes conclusiones: •

El IT–CP está listo para el envío de e–mails;

•

Existe un enlace E–Mail que puede ser utilizado por el programa de usuario;

•

Se tiene acceso al destinatario indicado en la petición.

No puede sacarse ninguna conclusión acerca de: •

El estado de los programas de usuario en los que el envío de E–Mails se impulse llamando FC AG_SEND/AG_LSEND.

•

La duración esperable del intervalo entre el envío de un mail y su recepción.

Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Impulsar un mail de prueba a través de browser de Web La página del sistema “Test–Mail” brinda la posibilidad de especificar y activar un mail de prueba desde el browser.

Figura G.11. Mail de prueba. Directamente después de enviar el mail de prueba se recibe un acuse sobre si el mail se ha podido transmitir al servidor de mails configurado. Se deben tener en cuenta las siguientes restricciones para los distintos campos: •

Longitud (TO) < 128 caracteres.

Capítulo 7

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI •

Para la longitud total rige: Longitud (FROM) + Longitud (TO) + Longitud (SUBJECT) + Longitud (TEXT) < 220 caracteres.

Solicitar mail de prueba a través de Diagnóstico NCM El Diagnóstico NCM ofrece, en la ficha ”E–Mail”, la posibilidad de especificar y activar un mail de prueba. Condición para ello es que se pueda establecer con un PC/PG un enlace online con su estación S7. El Diagnóstico NCM se puede llamar directamente desde la página inicial de Windows, a través de “Diagnóstico Industrial Ethernet”, o bien a través del diálogo de propiedades del IT–CP, ventana “Diagnóstico”.

Figura G.12. Diagnóstico NCM.. [SIMA05] Capítulo 7

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Capítulo 7

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Capítulo 8: Programación HTML 8.1. Páginas HTML

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8.2. Applets de Java

207

8.3. Llamada y parametrización de los Applets

208

8.4. Páginas Utilizadas

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Capítulo 8:

Programación

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8.1. Páginas HTML: Diseño de páginas HTML Para poder diseñarlas páginas web del proyecto se han adquirido una serie de conceptos previos para construir finalmente las páginas por medio del programa Macromedia Dreamweaver. Estos conceptos principales son los siguientes:

Representación de tablas La tabla es un medio importante para la estructuración de informaciones. Concretamente, en el caso de la creación de páginas HTML es apropiado para compensar algunos puntos débiles del formateo HTML. La representación por columnas del texto HTML sólo es posible, por cierto, a través del uso de tablas.

Inserción de imágenes El uso de imágenes y gráficos en las páginas HTML es precisamente un tema al que la bibliografía especializada dedica mucho espacio. Los formatos de archivos de imagen (o gráficos) a considerar son GIF y JPG.

Formularios HTML Se necesitan formularios allí donde el usuario debe archivar informaciones en el sistema en forma estandarizada. HTML ofrece en especial diversos elementos de control para la interacción con el usuario. Las funciones de formularios pueden ser importantes también para la entrada de datos de procesos. (Para IT–CP sólo se pueden utilizar en combinación con JavaScript)

Capítulo 8:

Programación

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Uso de estilos Los estilos permiten definir formatos de validez general y utilizarlos en documentos HTML. Tal procedimiento lo conoce usted ya, por ejemplo, de sistemas de “publishing” como MS–Word o Word Perfect.

Debe mencionarse que para la vinculación de modelos de formatos con documentos HTML se pueden aplicar diversas técnicas. Crear Frames Por medio de las llamados Frames puede dividir páginas HTML en varias zonas. Esto puede mejorar notablemente la claridad. Por ejemplo, usted puede hacer que el menú de navegación permanezca visible mientras se cargan nuevas áreas. Se debe tener en cuenta también las indicaciones relativas al tema “El número de instancias de Applet en una página HTML es limitado”.

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8.2. Applets de Java: La tarjeta soporta algunos Applets con los que se puede ejecutar con un PC accesos al sistema de mando desde el browser de Web. No se necesitan conocimientos relativos a Java para utilizar estos S7–Applets.

Posibilidades extendidas de acceso y representación: Los JavaBeans El concepto de JavaBeans permite crear objetos (componentes Java) y vincularlos fácilmente formando programas ejecutables. Para el IT–CP se dispone de un biblioteca de clases de S7–Beans (S7BeansAPI). Las clases de objetos en ella contenidas se pueden utilizar para un acceso orientado por objetos a diferentes informaciones de SIMATIC S7 así como para la representación gráfica de variables de los procesos. Con la biblioteca de clases de S7–Beans se dispone de una interfaz abierta que hace posible una extensión de la evaluación de los datos de procesos, por ejemplo en dirección a bases de datos, hojas de cálculo o sistemas de información del management.

Capítulo 8:

Programación

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8.3. Llamada y parametrización de los Applets: Llamar S7–Applets en la página HTML Como todos los programas Java, los S7–Applets poseen la extensión de nombre de archivo ”class”. La llamada de applet se incrusta dentro de la página HTML con el correspondiente tag HTML (ver la tabla de abajo). La llamada para identificación de un módulo S7 en una estación S7 se indica, por ejemplo, de la siguiente forma en el tag de applet:

La asignación representada fija el nombre o la dirección del archivo en el applet. La grafía aquí utilizada caracteriza una dirección relativa. Todos los applets están reunidos en un archivo jar. Si en la llamada se utiliza adicionalmente el atributo CODEBASE, el applet se encuentra en el directorio indicado bajo CODEBASE. Ejemplo: Con la siguiente llamada se identifica un módulo S7 que se encuentra en el bastidor 0, slot 3 de una estación S7. Las informaciones leídas se representan en la página HTML en letra negra sobre fondo verde.

A continuación encontrará otros ejemplos de aplicaciones, en la descripción de los distintos S7–Applets.

Capítulo 8:

Programación

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Parte general de la parametrización Además del nombre del S7–Applet tiene que indicar algunos atributos y parámetros generales. Adicionalmente a los atributos y parámetros generales a utilizar para cada S7–Applet, existen atributos y parámetros dependientes de las funciones. Estos se describen en los respectivos S7–Applets. S7IdentApplet Con el ejemplo aquí mostrado se determina el código de identificación de un módulo S7 existente en el bastidor (rack) 0, slot 3, y se presenta numéricamente.

S7StatusApplet Con el ejemplo aquí mostrado se presenta gráficamente el estado de un módulo S7 existente en el bastidor (rack) 0, slot 3.

Capítulo 8:

Programación

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7GetApplet Por medio de ejemplos sencillos se describen a continuación las dos posibilidades de acceso a través de la parametrización de applets. Ejemplo 1: activar variable en un bloque de datos Se supone una variable binaria que contiene el estado de una válvula – abierta/cerrada. Esta variable se archiva en el bloque de datos DB10 con el nombre “valve”. En la tabla de símbolos de la CPU, el DB10 recibe el nombre de “heater1”. La salida (presentación) de la variable tiene lugar como string de caracteres. Válvula: abierta Presentación en la página HTML Para el acceso a esta variable y su presentación en la página HTML se necesita en consecuencia la siguiente parametrización de applet: Acceso con direccionamiento simbólico de la variable

En cuanto al parámetro “Formato”, tenga en cuenta que se accede a una variable del tipo Byte que contiene el valor binario en la posición “0”.

Capítulo 8:

Programación

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI S7PutApplet Introducir una variable Para la entrada de una variable que se deba utilizar, por ejemplo, como especificación de valor nominal se necesita la siguiente parametrización de applet: Acceso con direccionamiento simbólico de la variable

Acceso con direccionamiento indirecto de la variable

Estas especificaciones se corresponden con el indicador ANY: P#DB10.DBX 40.0 BYTE 1

[HEYW98] [RAYA98] [SIMP97] [BROG97]

Capítulo 8:

Programación

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8.4 Páginas utilizadas: En esta sección se muestran las páginas web diseñadas para la visualización de las operaciones del interruptor de potencia y del equipo de automatización que admite diagnóstico. Éstas responden a la ejecución cíclica del programa realizado en este proyecto y que se encuentra en formato electrónico para su mejor visualización. El código de las mismas también se encuentra en el CD. A continuación se exponen las páginas que se pueden visualizar desde cualquier Explorador Web y que muestran la información del Sentron. Únicamente se visualiza información, no pudiendo modificar ningún dato. Para ello se cuenta con otras herramientas que más tarde se explicarán en detalle (SCADA – WinCC).

Figura H.1. Página de inicio de la aplicación HTML.

Capítulo 8:

Programación

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Figura H.2. Página HTML de vista general del Sentron.

Capítulo 8:

Programación

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura H.3. Página HTML de vista de las intensidades del Sentron.

Figura H.4. Página HTML de vista de las potencias del Sentron.

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Programación

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Figura H.5. Página HTML de vista de las tensiones del Sentron.

Capítulo 8:

Programación

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Capítulo 9: WinCC 9.1. Qué es WinCC

216

9.2. Qué caracteriza a WinCC

217

9.3. Cómo funciona WinCC

218

9.4 Crear un proyecto de WinCC

225

9.5 Crear imágenes de proceso

231

9.6 Dinamizar imágenes de proceso

244

Capítulo 9:

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WinCC

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9.1 Qué es WinCC: WinCC es un sistema HMI eficiente para la entrada bajo Microsoft Windows 2000 y Windows XP. HMI significa "Human Machine Interface", o sea las interfaces entre el hombre (el usuario) y la maquina (el proceso). El control sobre el proceso en sí lo tiene el autómata programable (PLC). Es decir, por un lado hay una comunicación entre WinCC y el operador, y por otro lado entre WinCC y los autómatas programables.

Figura I.1. Esquema interfaz HMI. Con WinCC se visualiza el proceso y se programa la interfaz gráfica de usuario para el operador. • WinCC permite que el operador observe el proceso, para lo cual el proceso es visualizado gráficamente en la pantalla. En cuanto cambia un estado en el proceso se actualiza la visualización. • WinCC permite que el operador maneje el proceso; así, desde la interfaz gráfica de usuario él puede predeterminar un valor de consigna, abrir una válvula, etc. • Cuando se presenta algún estado crítico en el proceso se activa automáticamente una alarma; si se rebasa un valor límite predeterminado, por ejemplo, aparece un aviso en la pantalla.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • Los avisos y los valores de proceso se pueden imprimir y archivar en formato electrónico. El usuario documenta así la evolución del proceso y puede acceder posteriormente a los datos de producción del pasado.

9.2 Qué caracteriza a WinCC El usuario puede integrar WinCC de modo óptimo en soluciones de automatización y en soluciones IT (Information Technology): • En su calidad de componente del concepto TIA de Siemens (Totally Integrated Automation), WinCC opera con autómatas programables de la serie de productos SIMATIC con un grado de coordinación y cooperación especialmente eficaz. También están soportados los sistemas de automatización de otros fabricantes. • Por medio de interfaces estandarizadas se intercambian los datos de WinCC con otras soluciones IT, por ejemplo con aplicaciones de los niveles MES y ERP (un sistema SAP, por ejemplo), o con programas tales como Microsoft Excel. • Aplicando las interfaces de programación de WinCC se pueden interconectar los propios programas para controlar el proceso y para seguir procesando los datos. • WinCC puede ser adaptado de modo óptimo a los requisitos de cada proceso. Se soporta un gran número de configuraciones, desde un sistema monopuesto hasta los sistemas redundantes distribuidos que tienen varios servidores, pasando por sistemas cliente - servidor. • La configuración WinCC se puede modificar en cualquier momento, también a posteriori, sin que por ello se vean afectados los proyectos existentes. • WinCC es un sistema HMI apto para utilizarlo con Internet, pudiendo implementar soluciones de cliente basadas en la Web y soluciones de tipo "thin client".

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WinCC

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9.3 Cómo funciona WinCC Estructura de WinCC WinCC es un sistema modular. Sus componentes básicos son el software de configuración (CS) y el software Runtime (RT).

Figura I.2. Estructura WinCC. Software de configuración Al iniciar WinCC se abre el programa WinCC Explorer. WinCC Explorer constituye el núcleo del software de configuración. En WinCC Explorer se representa la estructura global del proyecto y se gestiona el proyecto. Para configurar se dispone de unos editores específicos que pueden activarse desde WinCC Explorer. Con cada uno de los editores se configura un determinado subsistema de WinCC. Los principales subsistemas de WinCC son: • El sistema de gráficos – el editor para confeccionar las imágenes es “Graphics Designer”. • El sistema de avisos – el editor para configurar los avisos se llama Alarm Logging. • El sistema de ficheros – el editor para determinar los datos a archivar es Tag Logging. • El sistema de informes – el editor para elaborar el diseño de los informes se llama Report Designer.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • La administración de usuario – el editor para administrar los usuarios y sus respectivos derechos es User Administrator. • La comunicación – se configura directamente en WinCC Explorer. Todos los datos de configuración se memorizan en la base de datos CS. Software de Runtime Con el software de Runtime el usuario puede visualizar y manejar el proceso. En este contexto, el software de Runtime tiene fundamentalmente las siguientes tareas: • Leer los datos memorizados en la base de datos CS • Visualizar las imágenes en la pantalla • Realizar la comunicación con los autómatas programables • Archivar los datos Runtime, p. ej. Valores de proceso y eventos de avisos • Manejar el proceso; predeterminadnos valores de consigna (activando o desactivando) Capacidad funcional La capacidad funcional depende directamente del hardware de PC utilizado y de la configuración. Encontrará ejemplos de sistemas con diferentes composiciones en el sistema de información de WinCC, en la sección "Datos de prestaciones". Esquema de funcionamiento de WinCC El siguiente gráfico resume la interacción de los subsistemas WinCC. En base a él se puede reconocer la relación existente entre los subsistemas, lo cual será de gran importancia a la hora de seguir un orden determinado durante la configuración. Por ejemplo ofrece el Report Designer para imprimir los informes y listados de los trabajos de impresión. No se pueden imprimir datos antes de haber configurado el correspondiente formato en Report Designer.

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Figura I.3. Esquema de funcionamiento de WInCC.

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Workflow Con los editores del software de configuración se crean los proyectos. Todos los editores WinCC guardan sus informaciones sobre el proyecto en la base de datos de configuración común (base de datos CS). In Runtime, el software de Runtime lee las informaciones del proyecto en la base de datos de configuración y ejecuta el proyecto. Los datos de proceso actuales se almacenan temporalmente en la base de datos Runtime (base de datos RT). • El sistema de gráficos muestra las imágenes en la pantalla. Viceversa, el sistema de gráficos recibe también entradas del operador, por ejemplo cuando el operador pulsa un botón o introduce un valor. • La comunicación entre WinCC y los autómatas programables se gestiona a través de controladores de comunicación, a los que se les denomina canales. Los canales tienen la misión de reunir las demandas de valores de proceso de todos los componentes Runtime, leer en los autómatas programables los valores de las variables de proceso y, en su caso, volver a escribir nuevos valores en los autómatas programables. • El intercambio de datos entre WinCC y otras aplicaciones se puede efectuar, entre otros, vía OPC, OLE y ODBC. • El sistema de ficheros memoriza los valores de proceso en el fichero de valores de proceso. Los valores de proceso archivados son necesarios para poder representar su evolución cronológica en el Online Trend Control o en el Online Table Control, por ejemplo. • El sistema de avisos vigila determinados valores individuales del proceso. Si se rebasa un valor límite, el sistema de avisos genera un aviso y lo emite en el Alarm Control. El sistema de avisos también acepta los acuses del operador y gestiona los estados de los avisos. El sistema de avisos deposita todos los avisos en el fichero de avisos. • El sistema de informes documenta el proceso cuando se le solicita, o en los instantes que se hayan predeterminado. Para realizar esta operación se accede al fichero de valores de proceso y al fichero de avisos.

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Figura I.4. Esquema de trabajos obligatorios en WinCC.

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Figura I.5. Configuraciones opcionales en WinCC -1.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura I.6. Configuraciones opcionales en WinCC -2. Siguiendo con el proceso descrito y particularizando para nuestro caso en concreto, el proyecto del control de aguas de un Depósito en el WinCC queda de la siguiente manera.

9.4 Crear Proyecto A) Crear proyecto Monopuesto: Si se desea trabajar desde un solo equipo, como es el caso del proyecto, se debe crear un proyecto para estación monopuesto. El proyecto de WinCC se ejecuta en un equipo que funciona como servidor para el procesamiento de los datos y como equipo de mando. No se puede por tanto acceder al proyecto desde otros equipos. B) Indicar la configuración del equipo: Se debe especificar el nombre que tiene el Ordenador para que el programa de WinCC entienda dónde esta alojada el programa y quien será uno de los elementos que comunicarán. C) Establecer conexión con el autómata programable: En primer lugar y después de configurar el nombre del equipo, para acceder al actual proceso de automatización del sistema (PLC) con WinCC, es necesario configurar una conexión entre WinCC y el sistema de automatización. Para el caso concreto del proyecto del depósito, se realiza vía TCP/IP. Dándole los parámetros convenientes a la conexión (direcciones IP de Equipo y Autómata, máscara de subred, y...) Y será en esa subcarpeta de conexión donde crearemos las variables de comunicación (también conocidas por Tags). La comunicación es manejada por “drivers” de comunicación especializados que posee WinCC para los sistemas de automatización SIMATIC S5/S7/505, así como canales para fabricantes independientes.

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D) Crear variable: En un proyecto WinCC, los datos se tramitan por medio de variables. Una variable tiene una dirección de datos y un nombre simbólico, el cual se usa en el proyecto. La dirección de datos se usa en la comunicación con el autómata programable. WinCC opera con variables de dos tipos: • Variables de proceso • Variables internas Variables de proceso: Se usan las variables de proceso para la comunicación entre WinCC y el autómata programable. Las propiedades de las variables de proceso varían según cuál sea el controlador de comunicación que se use. Es por esta razón por la que se crean las variables de proceso en la Administración de variables bajo un determinado controlador de comunicación (TC/IP en este caso), su unidad de canal y sus conexiones. Para las variables de proceso se pueden determinar las siguientes propiedades: • Nombre • Tipo de datos • Dirección en la unidad de canal • Ajuste de formato • Valores límite • Valor inicial • Valor de reemplazo • Escala Autorización de Power Tags: Para poder utilizar una cantidad concreta de variables de proceso y variables de fichero. Los denominados Power Tags son variables de proceso licenciadas. Con una autorización de 1024 Power Tags, por ejemplo, se puede ejecutar en Runtime un proyecto WinCC en el que se usen como máximo 1024 variables de proceso. (Se usan en el proyecto en concreto 829). Se distinguen los siguientes tipos de autorizaciones:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • "RC": para configuración y Runtime de una determinada cantidad de variables de proceso • "RT": sólo para Runtime de una determinada cantidad de variables de proceso Variables internas Las variables internas no tienen conexiones con el proceso. Se utilizan para administrar los datos dentro de un proyecto o para transferirlos a un fichero. Para las variables internas se pueden determinar las siguientes propiedades: • Nombre • Tipo de datos • Actualizaciones en todo el proyecto / local de equipos (sólo relevante para proyectos multiusuarios sin proyectos de cliente adicional) • Valores límite • Valor inicial Tipos de datos utilizados Tanto para las variables de proceso como para las internas se pueden utilizar los siguientes tipos de datos: • Referencia de texto • Variable binaria • Valor de 8 bits con signo • Valor de 8 bits sin signo • Valor de 16 bits con signo • Valor de 16 bits sin signo • Valor de 32 bits con signo • Valor de 32 bits sin signo • Número de coma flotante 32 bits IEEE 754 • Número de coma flotante 64 bits IEEE 754 • Variable de texto 8 bits • Variable de texto, juego de caracteres 16 bits • Variable de datos sin formato

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Actualización de variables: Cuando se trata de variables de proceso, los valores actuales de las variables se transfieren en Runtime a través de la conexión de comunicación entre WinCC y el autómata enlazado. WinCC accede al área de datos del autómata que está fijada en las propiedades de la variable. Una vez transferidos, WinCC pone a disposición los valores actuales de las variables de proceso en la Administración de variables para poder seguir procesándolos y evaluándolos. A la inversa, WinCC también puede escribir datos en el autómata programable. En WinCC es el usuario quien fija la frecuencia de las transferencias de datos y de la actualización de la visualización. Al configurar hay que tener en cuenta también que la actualización cíclica de variables puede cargar mucho el sistema y mermar las prestaciones.

WinCC facilita la manipulación de las variables con dos tipos de objetos más: • Tipos de estructura • Grupos de variables Tipos de Estructuras: Los tipos de estructura de WinCC facilitan la creación de varias variables con las mismas propiedades. Al crear un tipo de estructura se define una determinada estructura para las variables. - Utilización: Cuando en una instalación se da varias veces una determinada configuración de variables se utilizan los tipos de estructura. Por ejemplo en el proyecto existen varios reguladores de temperatura que están instalados siguiendo el mismo principio. En primer lugar, se ha de pensar y decidir cuáles son las variables que se necesitan para el regulador de temperatura. Luego se debe crear un tipo de estructura "TEMPERATURA" en la que cada variable esté representada por un elemento de estructura, p. ej. ELEMENTO_1, ELEMENTO_2, ELEMENTO_3. Cada vez que se crea una nueva instancia de estructura con este tipo de estructura, WinCC crea automáticamente todas las variables de estructura para el correspondiente regulador de temperatura.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Las variables de estructura se utilizan, por ejemplo, cuando se configuran imágenes que se quieren integrar mediante ventanas de imagen. Grupos de variables: En la administración de variables se pueden ordenar las variables por grupos. Un grupo de variables se crea en un directorio dentro de "Variables internas" o dentro de la conexión de una unidad de canal. No se pueden crear subgrupos. Cuando se crea muchas variables en un proyecto, se pueden reunir en grupos ordenándolas por temas. Por ejemplo se puede crear un grupo de variables para cada imagen del proyecto. Las variables que se usan en una de las imágenes se han de crear dentro del grupo correspondiente. WinCC facilita así al usuario la clasificación y la búsqueda de las variables. En la siguiente figura, se detallan todos los grupos de Tags que se han utilizado en el proyecto de WinCC.

Figura I.7. Esquema de Tags utilizadas en el proyecto.

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WinCC

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Figura I.8. Ejemplo de las propiedades de una estructura de variables.

Resumiendo, de esta manera estamos leyendo los datos que se almacenaban en el PLC, bien en DBs o Marcas (datos numéricos menos importantes) o directamente en las Entradas o Salidas. Una vez que nos llega toda la información que recoge el PLC, el siguiente paso es visualizar el proceso.

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9.5 Crear imágenes de proceso – Graphic Designer Tareas del sistema de gráficos Con el sistema de gráficos se confeccionan las imágenes que reproducen el proceso en Runtime. Las tareas del sistema de gráficos son: • Representar todos los elementos de imagen estáticos y manejables, tales como textos, gráficos o botones de comando. • Actualizar elementos de imagen dinámicos, por ejemplo modificar la longitud de una barra en función de un valor del proceso. • Reaccionar a las entradas operativas, por ejemplo la pulsación de un botón o la entrada de un texto en un campo de entrada. Componentes del sistema de gráficos El sistema de gráficos está formado por componentes de configuración y componentes Runtime: • El componente de configuración del sistema de gráficos es Graphics Designer. Graphics Designer es el editor con el que se confeccionan las imágenes. • El componente Runtime del sistema de gráficos es Graphics Runtime. Graphics Runtime muestra las imágenes en la pantalla en Runtime y administra todas las entradas y salidas. 10.5.1 Graphics Designer en el WinCC Explorer El Graphics Designer es un editor que sirve para la creación y la dinamización de imágenes de proceso. Bajo un entorno muy similar a todos los prgramas de Windoews, se puede ir elaborando las pantallas que simularan y por tanto ayudarán a controlar el proceso de automatización. Gracias a elementos que se encuentran en las librerías del propio WinCC es fácil representar fielmente cualquier medio industrial donde haya depósitos, válvulas cintas

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI transportadoras, etc. A parte de los objetos estándar como formas geométricas existen otras muy interesantes que ayudaran a representar el proceso:

Figura I.9. Formas geométricas del WinCC.

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Las páginas principales de control del proyecto que se han creado son las siguientes: 1) Página de esquema del WinCC desde donde se ven todas las pantallas gráficas

Figura I.10. Esquema del Graphics Designer.

Capítulo 9:

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2) Gráfico que simula el depósito utilizado en el proyecto con botones activos que realizan las funciones de llenado, vaciado, y activación de la calefacción.

Figura I.11. Representación del depósito.

Capítulo 9:

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3) Gráfico donde se visualiza el control de depósitos que viene simulado por la ET 200SFC, donde se ve el flujo que llega al depósito y los niveles del mismo. También se puede visualizar y controlar la potencia de bombeo del depósito.

Figura I.12. Grafico de control de depósitos.

Capítulo 9:

WinCC

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4) Desde este esquema se puede llegar a los diferentes trafos del Sentron. Dentro de cada uno de ellos se puede visualizar toda la información disponible.

Figura I.13. Esquema de Trafos del Sentron.

Capítulo 9:

WinCC

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5) Vista general del Sentron desde donde se puede acceder a las otras pantallas de información acerca del interruptor.

Figura I.14. Vista principal del esquema del Sentron.

Capítulo 9:

WinCC

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6) Páginas de información: Consignas, Estado del Interruptor, Potencias, Intensidades, Energías, Avisos, Tensiones, Armónicos, Disparos.

Figura I.15. Consignas del Sentron.

Capítulo 9:

WinCC

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Figura I.16. Estado del interruptor.

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura I.17. Potencias del Sentron.

Figura I.18. Potencias máximas y mínimas.

Capítulo 9:

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Figura I.19. Intensidades del Sentron.

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura I.20. Intensidades máximas y mínimas.

Figura I.21. Energías del Sentron.

Capítulo 9:

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Figura I.22. Pantalla de avisos.

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Figura I.23. Pantalla de tensiones del Sentron.

Capítulo 9:

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Figura I.24. Tensiones máximas y mínimas.

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Figura I.25. Pantalla de armónicos de tensión.

9.6 Dinamizar imágenes de procesos Existen numerosas posibilidades para dinamizar los objetos de una imagen de proceso. Básicamente se distinguen dos tipos de dinamización. • Modificación de objetos dinámicos dependiendo de, p. ej., un valor de proceso, su aspecto o su posición. Un ejemplo de un objeto dinámico es una barra cuya longitud varía según la temperatura actual, la representación de un instrumento con una aguja indicadora móvil o el cambio de color de un objeto en función de la posición de una pieza. • Objetos operables reaccionan a eventos, p. ej. un clic del ratón, y permiten al operador intervenir activamente en el proceso. Objetos operables pueden ser, p. ej., botones de comando, controles deslizantes o también campos E/S para introducción de determinados parámetros del proceso. Dinamizar a través de una conexión de variables directa En caso de conexión de una variable a una propiedad de un objeto, el valor de la variable se transfiere directamente a las propiedades del objeto. De este modo es posible, por ejemplo, influir directamente en el valor de una variable a través de un campo E/S. Dinamizar a través de una conexión de variables indirecta En caso de conexión de una variable a una propiedad de un objeto, el valor de la variable se interpreta como nombre de variable. El valor de esta variable se transfiere a las propiedades del objeto. Dinamizar con una conexión directa La conexión directa se utiliza para reaccionar a eventos. Si este evento se presenta durante el Runtime, se toma el valor de un elemento de origen para un elemento de destino. Los valores del elemento de origen y del elemento de destino se pueden definir: • una constante

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • una variable de WinCC • el valor de una propiedad del objeto Dinamizar con el cuadro de diálogo dinámico El cuadro de diálogo dinámico se utiliza para dinamizar una propiedad del objeto. Debería utilizar el cuadro de diálogo dinámico siempre que desee representar el valor de una variable como un valor interpretable por el operador. Con el cuadro de diálogo dinámico puede representar así los intervalos de valores de una variable como valores de color. La dinamización con el cuadro de diálogo dinámico es identificada en el cuadro de diálogo "Propiedades del objeto" con el icono . Dinamizar con una acción VBS Las acciones VBS se utilizan para dinamizar una propiedad del objeto o para reaccionar a un evento. Debería utilizar acciones VBS si desea procesar, por ejemplo, varios parámetros de entrada en una acción o para ejecutar determinadas instrucciones (if ... then ...). Dinamizar con una acción C Las acciones C se utilizan para dinamizar una propiedad del objeto o para reaccionar a un evento. Debería utilizar acciones C si desea procesar, por ejemplo, varios parámetros de entrada en una acción o para ejecutar determinadas instrucciones (if ... then ...). 5.2 Tipos de disparadores Introducción Los disparadores se necesitan para ejecutar acciones en Runtime. Para ello se vincula un disparador con una acción, constituyendo así el evento que activa la llamada de la acción. Acciones sin disparador no se ejecutan. Para la dinamización de objetos están disponibles los siguientes disparadores: • Disparadores cíclicos • Disparadores cíclicos basados en el ciclo de ventana • Disparadores cíclicos basados en el ciclo de imagen • Disparadores de variables

Capítulo 9:

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI • Disparador controlado por eventos 5.2.1 Disparadores cíclicos Introducción Los disparadores cíclicos son una posibilidad para procesar acciones periódicas en WinCC. En el caso del disparador cíclico, la acción se ejecuta si el evento de disparador se produce, por ejemplo, cada 20 segundos Funcionamiento Si en una imagen se han configurado acciones con disparadores cíclicos, al seleccionar la imagen se requerirá cada variable por separado. El comienzo del primer intervalo de tiempo coincide con el inicio del Runtime. La longitud del intervalo depende del ciclo. Se pueden seleccionar ciclos entre 250 ms y 1 h. Además están disponibles ciclos de usuario de definición propia. La acción siempre se llevará a cabo cuando se produzca el evento del disparador. Disparadores cíclicos basados en el ciclo de ventana Como disparador se utiliza un disparador cíclico. El ciclo está definido por la propiedad "Tiempo de actualización" del objeto "Ventana de imagen". Este ciclo le brinda la posibilidad de definir centralmente los ciclos de todas las acciones utilizadas en una ventana de imagen. Disparadores cíclicos basados en el ciclo de imagen Como disparador se utiliza un disparador cíclico. El ciclo está definido por la propiedad "Tiempo de actualización" del objeto de imagen. Este ciclo le brinda la posibilidad de definir centralmente los ciclos de todas las acciones configuradas en una imagen. 5.2.2 Disparadores de variables Los disparadores de variables constan de la indicación de una o varias variables. La acción vinculada a uno de tales disparadores se ejecuta si en el momento de la consulta se ha constatado un cambio del valor de una de esas variables. 5.2.3 Disparador controlado por eventos Acciones vinculadas a un evento se ejecutan siempre que se produce dicho evento. Eventos pueden ser p. ej. clic del ratón, operaciones con el teclado o modificaciones del foco.

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Funcionamiento La acción sólo se llevará a cabo si se ha disparado el evento de disparador del objeto. Con la presencia del evento, se conectan todas las variables contenidas en la acción. Las variables de proceso serán actualizadas con un ciclo de 1s. Toda la programación y el contenido del programa se pueden encontrar en la carpeta de WinCC que contenida en el CD del proyecto. Para su visualización y posible modificación es necesario contar con una versión del programa WinCC 5.2 o posterior.

[SIMA05]

Capítulo 9:

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Capítulo 10: Resultados y Conclusiones 10.1. Resultados y conclusiones

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10.2. Agradecimientos

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Capítulo 10:

Resultados y Conclusiones

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10.1 Resultados y conclusiones Si echáramos un vistazo a los objetivos/metas que yo me había planteado a la hora de elegir éste proyecto, en definitiva, la realización del control y visualización de una instalación de almacenamiento y bombeo de agua, podría decir que cuando se me planteo dicho hito, me ilusionó el tema, ya que no sólo iba a adquirir muchos conocimientos en el entorno de los PLCs, sino podía llegar a vivir en realidad como se ataca un proyecto desde el ámbito industrial. De todas formas, según iba profundizando poco a poco en el proyecto, más me ilusionaba, ya que no creí en ningún momento que podría llegar a tocar todos y cada uno de los puntos de la pirámide de automatización de la que hablaba en el capítulo 3, página 91, desde el punto mas bajo de la pirámide de automatización, es decir, el nivel de actuadores/sensores, hasta el punto más alto del mismo, es decir, el punto de control/visualización/gestión de una planta. También he comprendido, como la informática, que tanto estamos acostumbrados a utilizar a nivel de oficina, también tiene su hueco en el ámbito industrial, como puede ser el tema de utilizar los Mail, pero generados no por personas, sino por PLCs que son los que realmente conocen el estado de la instalación o la utilización de las páginas WEB para el control de la instalación. Mediante la ejecución de éste proyecto, también he comprendido lo importante que es no sólo el poder tener el control de una instalación centralizado desde un punto (como pueda ser un Scada), para poder manipular la instalación, sino que mediante los equipos utilizados, también se puede llegar a diagnosticar el fallo de todos los componentes utilizados en el control de la instalación de una forma muy rápida. Esto supone un gran ahorro, a la hora del mantenimiento, ya que se puede conseguir bien un mantenimiento preventivo de la instalación o bien una localización rápida de las averías, lo que conlleva a una mayor disponibilidad de la instalación y en definitiva a una mayor productividad de la misma, lo cual como se puede comprender revierte en una mejora de la producción.

Capítulo 10:

Resultados y Conclusiones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Por todo ello, puedo decir, que con éste proyecto no sólo he alcanzado todos los hitos que yo me había planteado, sino que he llegado mucho más allá. Finalmente y para acabar me gustaría comentar que la aplicación de mi proyecto a la vida real, no sólo se limita a una automatización como la que he implementado en concreto, sino que desde un punto de vista global, podría decir que me ha dado una visión general, mediante la cual y con los conocimientos adquiridos, podría llegar a atacar gran cantidad de proyectos de automatización a nivel general.

Capítulo 10:

Resultados y Conclusiones

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10.2 Agradecimientos Me gustaría en este apartado dar las gracias a todo el equipo de SIEMENS, en concreto del Departamento de PS-4 y más en mi particular a mis compañeros de la sección de Comunicaciones quienes junto a mi director de proyecto me brindaron la oportunidad de hacer este proyecto. Con su constante ayuda y entusiasmo el desarrollo del proyecto fue ameno y satisfactorio. Y gracias a ellos he aprendido mucho más de lo que nunca imaginé al empezar mis prácticas allí. No me olvido tampoco de los profesores de los cursos de formación, así como toda la gente que dedico tanta paciencia para que yo fuera aprendiendo: becarios, ingenieros, jefes de departamentos, a todos, les estaré siempre agradecido. Mención especial querría a hacer a mis padres. Quienes fueron los que me impulsaron a realizar esta carrera y quienes me han ayudado todos estos años de estudio y sacrificio, que terminan con el colofón del proyecto fin de carrera. Por último recordar a mis compañeros y amigos con los que he ido a aprendiendo día a día en estos años en la universidad con el objetivo e ilusión de ser ingenieros.

Capítulo 10:

Resultados y Conclusiones

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Pliego de condiciones

1. Disposiciones generales.

254

2. Condiciones Aplicadas a equipos Siemens.

268

3. Condiciones particulares de los equipos.

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4. Ejecución de las instalaciones.

276

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1. Disposiciones Generales 1.1 Contradicciones, omisiones o errores. En el caso de contradicción entre los planos y el pliego de prescripciones técnicas, prevalecerá lo indicado en éste último. Lo mencionado en el pliego de prescripciones técnicas, y omitido en los planos, o viceversa, habrá de ser aceptado como si estuviese expuesto en ambos documentos siempre que, a juicio del director del proyecto, quede suficientemente definida la unidad correspondiente y ésta tenga precio en el contrato. En todo caso, las contradicciones, omisiones o errores que se adviertan en estos documentos por el director o el contratista deberán reflejarse en el Acta de comprobación de replanteo.

1.2 Trabajos preparatorios. Los trabajos preparatorios para la iniciación de la ejecución del proyecto consistirán en: •

Comprobación del replanteo.

•

Fijación y conservación de los puntos del replanteo.

•

Programación de los trabajos.

Pliego de condiciones

-254-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.3 Comprobación del replanteo. En el plazo de quince (15) días hábiles a partir de la adjudicación definitiva, se comprobarán, en presencia del adjudicatario o de su representante, el replanteo de las obras efectuadas antes de la licitación, extendiéndose Acta de Comprobación del Replanteo. El Acta de comprobación del Replanteo reflejará la conformidad o disconformidad del replanteo respecto a los documentos contractuales del proyecto, refiriéndose expresamente a las características geométricas de los trabajos, así como cualquier punto que en caso de disconformidad pueda afectar al cumplimiento del contrato. Cuando el Acta de Comprobación del Replanteo refleja alguna variación respecto a los documentos contractuales del proyecto, deberá ser acompañada de un nuevo presupuesto, valorado a los precios del contrato. 1.4 Fijación de los puntos del replanteo. El acta de comprobación del replanteo deberá incluir, como mínimo, los datos y referencias previstos para poder materializar el proyecto; así como los puntos fijos o auxiliares necesarios para los sucesivos replanteos de detalles y de otros elementos que puedan estimarse precisos. Los datos, cotas y puntos fijados se anotarán en un anexo al Acta de Comprobación; el cual se unirá al expediente de las obras, entregándose una copia al contratista. El contratista se responsabilizará de la conservación de las señales de los puntos del replanteo que le hayan sido entregados.

Pliego de condiciones

-255-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.5 Programación de los trabajos. En el plazo que se determine en días hábiles a partir de la aprobación del Acta de comprobación del replanteo, el adjudicatario presentará el programa de trabajos de las obras, que presentará los siguientes datos: 1. Fijación de las clases de obras y trabajos que integran el proyecto e indicación de las mismas. 2. Determinación de los medios necesarios (instalaciones, equipo y materiales) 3. Valoración mensual y acumulada de la obra, programada sobre la base de los precios unitarios de adjudicación. 4. Representación gráfica de las diversas actividades, en un gráfico de barras o en un diagrama espacio – tiempo. Cuando del programa de trabajos se deduzca la necesidad de modificar cualquier condición contractual, dicho programa deberá ser redactado por el adjudicatario y por la dirección técnica, acompañándose la correspondiente propuesta de modificación para su tramitación reglamentaria.

1.6 Plazos de ejecución. El contratista empezará las obras al día siguiente de la fecha del Acta de comprobación del replanteo, debiendo quedar terminadas en la fecha acordada en dicha acta.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.7 Desarrollo y control de los trabajos. Para el mejor desarrollo y control de los trabajos, el adjudicatario seguirá las normas que se indican en los apartados siguientes:

1.7.1 Equipos de maquinaria El contratista quedará obligado a situar en las obras los equipos de maquinaria que se comprometa a aportar en la licitación, y que el director considere necesario para el correcto desarrollo de las mismas. Dichos equipos de maquinaria deberán ser aprobados por el director. La maquinaria y demás elementos de trabajo deberán estar en perfectas condiciones de funcionamiento y quedar adscritos a la obra durante el curso de la ejecución de las unidades en que deban utilizarse. No podrán retirarse sin el consentimiento del director.

1.7.2 Ensayos Los ensayos se efectuarán con arreglo a las normas afectantes a cada unidad o, en su defecto, con arreglo a las instrucciones que dicte el director. El adjudicatario abonará el costo de los ensayos que se realicen, que no podrán superar el 1 % del presupuesto de adjudicación.

1.7.3 Materiales No se procederá al empleo de cualquiera de los materiales que integran las unidades sin que antes sean examinados y aceptados por el director, salvo que se disponga lo contrario en determinados casos.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Cuando la procedencia de los materiales no esté fijada en el Pliego de prescripciones técnicas, los materiales requeridos para la ejecución del contrato serán obtenidos por el contratista en las fuentes de suministro que éste estime oportuno. El contratista notificará al director, con la suficiente antelación, la procedencia de los materiales que se propone utilizar aportando, cuando así lo solicite el director, las muestras y los datos necesarios para su posible aceptación; tanto en lo que se refiere a su cantidad como a su calidad. En ningún caso podrán ser acopiados y utilizados en los trabajos materiales cuya procedencia no haya sido aprobada por el director.

1.7.4 Acopios Quedará terminantemente prohibido, salvo autorización escrita del director, efectuar acopio de materiales, cualquiera que sea su naturaleza, sobre la plataforma de obra y en aquellas zonas marginales que defina el director. Se considera especialmente prohibido el depositar materiales, herramientas, maquinaria, escombros o cualquier otro elemento no deseable en las siguientes zonas: -

Áreas de proceso adyacente o limítrofe con la zona donde se realizan los trabajos.

-

Desagües y zonas de drenaje en general.

-

Vías de acceso a hidrantes, casetas de operación, puntos de reunión para estados de emergencia y puntos de situación de extintores.

-

Calles y vías de circulación interior, tanto de la zona en construcción como de áreas de proceso adyacentes a ésta.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

-

Y, en general, cualquier lugar en el que la presencia de materiales, herramientas o utensilios pueda entorpecer las labores de mantenimiento y operación de las unidades de proceso, o pueda dificultar el procedimiento de emergencia de la planta.

Los materiales se almacenaran en forma tal que se asegure la preservación de su calidad para la utilización en la obra, requisito que deberá ser comprobado en el momento de dicha utilización. Las superficies empleadas en la zona de acopios deberán acondicionarse de forma que, una vez terminada la utilización, recuperen su aspecto original. Todos los gastos que de ello se deriven correrán por cuenta del contratista.

1.7.5 Trabajos nocturnos Los trabajos nocturnos deberán ser previamente autorizados por la dirección y realizados solamente en aquellas unidades que así lo requieran. El contratista deberá instalar los equipos de iluminación y mantenerlos en perfecto estado mientras duren los trabajos nocturnos.

1.7.6 Accidente de trabajo De conformidad con lo establecido en el Art. 74 del Reglamento de la ley de accidentes de trabajo, el contratista está obligado a contratar, para su personal, el seguro contra riesgo por accidente de trabajo. El contratista y la dirección fijarán de antemano las condiciones de seguridad en que se llevarán a cabo los trabajos objeto del presente proyecto; así como las pruebas, ensayos,

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI inspecciones y verificaciones necesarias que en cualquier caso deberán ser, como mínimo, las prescritas por los reglamentos actualmente vigentes. No obstante, en aquellos casos en los que el contratista o la dirección consideren que se deben tomar disposiciones adicionales de seguridad, podrán tomarse éstas sin reserva alguna. Por otra parte, el contratista será responsable de suministrar al personal a su cargo los equipos necesarios para que éste trabaje con las condiciones de seguridad adecuadas, tales como casco, caretas, botas reforzadas, gafas de protección, etc ... Así mismo, serán responsabilidad del contratista los posibles daños causados en las instalaciones, tanto terminadas o aún en construcción, ocasionadas por personas ajenas a la obra dentro del horario establecido de trabajo, así como de los accidentes personales que puedan ocurrir.

1.7.7 Descanso en días festivos En los trabajos que comprende esta contrata, se cumplirá puntualmente el descanso en días festivos del modo que señalen las disposiciones vigentes. En casos excepcionales, en los que fuera necesario trabajar en dichos días, se procederá como indican las citadas disposiciones.

1.7.8 Trabajos defectuosos o no autorizados Los trabajos ejecutados por el contratista modificando lo prescrito en los documentos contractuales del proyecto sin la autorización del director, correrán a cargo del primero. Los gastos derivados de eventuales desmontajes no serán objeto de indemnización alguna.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.7.9 Precauciones especiales a) Lluvias Durante las fases de montaje e instalación de equipos, se mantendrán en todo momento perfectas condiciones de drenaje. El equipo que no necesite revisión e inspección previa a su instalación no será desembalado hasta el momento de la misma. Se protegerá al equipo desembalado de la lluvia mediante cubiertas y protectores adecuados. b) Incendios El contratista deberá atenerse a las disposiciones vigentes para la prevención y control de incendios, y a las recomendaciones u órdenes que reciba el director. En todo caso, adoptará las medidas necesarias para evitar que se enciendan fuegos innecesarios, y será responsable de evitar la propagación de los que se requieran para la ejecución de las obras; así como de los daños y perjuicios que se puedan producir. No obstante lo anterior, el contratista podrá exigir el asesoramiento de un técnico de seguridad competente, elegido por la dirección, en todos los casos que lo estime conveniente. Y, particularmente, aquellos en los que el riesgo de producción de incendio sea más elevado (soldadura, corte con soplete, etc.)

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.7.10 Personal técnico El contratista está obligado a dedicar a los trabajos (tanto de montaje como de instalación de líneas y equipos) el personal técnico a que se comprometió en la licitación. A pie de obra y al frente de las mismas deberá haber un ingeniero. El personal así asignado no será separado del trabajo ni asignado a otras obligaciones mientras duren los trabajos. Por otra parte, el personal a cargo del contratista deberá estar suficientemente cualificado para la realización de los trabajos. Es responsabilidad del contratista, por lo tanto, cualquier retraso derivado de la incompetencia o ignorancia del personal a su cargo. El director podrá prohibir la presencia en la zona de trabajos de determinado personal del contratista por motivo de falta de obediencia o respeto, o por causa de actos que comprometan o perturben, a su juicio, la seguridad, integridad o marcha de los trabajos. El contratista podrá recurrir si entendiese que no hay motivo fundado para dicha prohibición.

1.8 Legislación social. El contratista estará obligado al cumplimiento de lo establecido en la ley sobre el Contrato de Trabajo, Reglamentaciones de trabajo, Reguladoras de Subsidios y Seguros Sociales vigentes.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.9 Medición de las obras. La forma de realizar la medición y las unidades de medida a utilizar será la definida en el Pliego de Prescripciones Técnicas para cada unidad de obra. Todas las mediciones básicas para el abono deberán ser conformadas por el director y el representante del contratista.

1.10 Certificaciones. El importe de los trabajos ejecutados se acreditará mensualmente por el contratista por medio de certificaciones expedidas por el director en la forma legalmente establecida.

1.10.1 Precio unitario Los precios unitarios fijados por el contrato para cada unidad cubrirán todos los gastos implicados para la ejecución del material de la unidad correspondiente, incluidos los trabajos auxiliares, a menos que se indique lo contrario.

1.10.2 Partidas alzadas Las partidas alzadas a justificar se abonarán consignando las unidades que comprenden a los precios del contrato o a los precios aprobados si se tratan de nuevas unidades.

1.10.3 Instalaciones y equipos de maquinaria Los gastos correspondientes a instalaciones y equipos de maquinaria se considerarán incluidos en los precios de las unidades correspondientes y, en consecuencia, no serán abonados separadamente.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1.11 Gastos a cuenta del contratista Serán a cuenta del contratista, siempre que en el contrato no se prevea explícitamente lo contrario, los siguientes gastos: Los gastos de construcción y retirada de toda clase de construcciones auxiliares.los gastos de alquiler o adquisición de terreno para depósito de maquinaria y materiales. •

Los gastos de limpieza y evacuación de desperdicios de basuras.

•

Los gastos relacionados con la seguridad dentro de la obra.

•

Los gastos de montaje, conservación y retirada de instalaciones para el suministro del agua y energía eléctrica.

•

Los gastos de desmontaje de las instalaciones provisionales.

•

Los gastos de retirada de los materiales rechazados y corrección de las deficiencias observadas y puestas de manifiesto por los correspondientes ensayos y pruebas.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.12 Recepciones, garantías y obligaciones del contratista. Serán las siguientes: •

Recepción provisional.

•

Plazo de garantía.

•

Recepción definitiva.

1.12.1 Recepción provisional. Una vez terminados los trabajos, se procederá al examen global por parte del director, el cual, si las considera aptas para ser recibidas, extenderá un acta donde así lo haga constar, e inmediatamente se procederá a la puesta en marcha y entrada en normal funcionamiento de las instalaciones. En ningún caso la recepción provisional tendrá lugar antes de las siguientes operaciones: •

Inspección visual de todos los equipos y líneas, así como de los equipos auxiliares.

•

Prueba del correcto funcionamiento de los programas y comunicaciones.

•

Comprobación de la correcta inicialización de controladores y PCs.

•

Comprobación del correcto cableado de los buses de comunicaciones.

•

Comprobación del funcionamiento de todos los elementos de campo.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Teniendo en cuenta lo anterior, el proceso no podrá ponerse en funcionamiento por partes desde su iniciación, a menos que a juicio del Ingeniero Director no se perjudique la integridad de la instalación, y no interceda con la normal operación de otras unidades o procesos adyacentes. Si el Ingeniero Director apreciase en las instalaciones de equipos defectos de calidad u otras imperfecciones que, a su juicio, puedan resultar perjudiciales o poco convenientes, el contratista deberá repararlas o sustituir, a su costa, dichas partes o elementos no satisfactorios.

1.12.2 Plazo de garantía Será de un año, contado a partir de la fecha de la recepción provisional salvo indicación contraria expresa en el pliego de contratación del proyecto. Durante dicho periodo, las posibles reparaciones, actualizaciones de software, y sustituciones de equipos serán por cuenta del contratista, siendo éste responsable de las faltas que puedan existir. En caso de existir defectos o imperfecciones, no servirá de disculpa, ni le dará derecho alguno al contratista el que el director o su subalterno hayan examinado la instalación, reconocido sus materiales o hecha su valoración en las relaciones parciales. En consecuencia, si se observan fallos o desperfectos antes de efectuarse la recepción se dispondrá que el contratista repare de su cuenta las partes defectuosos. Por otro lado, se mantendrá un estrecho control de todo el material informático suministrado durante del test de garantía con el fin de no cargar los sistemas con tareas contrarias al fin del proyecto.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.12.3 Recepción definitiva Transcurrido el plazo de garantía y previos los trámites reglamentarios, se procederá a la recepción definitiva de la instalación; una vez realizado el oportuno reconocimiento de las mismas, y en el supuesto de que todas ellas se encuentren en las condiciones aptas para ser recibidas. En caso de que, al proceder al reconocimiento de las instalaciones, el director no las encontrase en estado de ser recibidas, se aplazará la recepción definitiva hasta que la instalación esté en condiciones de serlo. Al proceder a la recepción definitiva de las instalaciones, se extenderá por cuadruplicado el Acta correspondiente. 1.13 Prescripciones particulares En todos aquellos casos en que, a juicio del director, se haga aconsejable para la ejecución de los trabajos previstos, la fijación de determinadas condiciones específicas, se procederá al redactado del oportuno Pliego de Prescripciones Particulares, que ha de ser aceptado por el contratista, quedando obligado a su cumplimiento.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 2. CONDICIONES APLICADAS A EQUIPOS DE SIEMENS 2.1 GENERALIDADES. Dado que todo el material utilizado en el presente proyecto es de la marca SIEMENS, se detallan a continuación las condiciones de entrega para sus materiales que dicho fabricante aplica a sus clientes. En todas las ventas y suministros de maquinaria, materiales y accesorios concertados con SIEMENS, S.A., serán de obligatoria aplicación para ambas partes las presentes condiciones generales, salvo estipulación en contrario. Los presupuestos, ofertas, indicaciones de precios, detalles comerciales o técnicos, plazos, etc., serán válidos exclusivamente en su fecha y no obligan a SIEMENS, S.A., hasta que sea aceptado o confirmado el correspondiente pedido. Los datos o material documental correspondientes a la oferta como láminas, dibujos y referencias al peso de los objetos, tienen sólo un valor normativo aproximado en tanto que no se les indique expresamente como obligatorios. En cuanto a presupuestos, dibujos y otro material de información, SIEMENS, S.A., se reserva los correspondientes derechos de propiedad y de autor; dicho material no puede hacerse accesible a tercera persona. Los dibujos y demás material perteneciente a la oferta deberán ser devueltos sin demora, si así se solicitara, en caso de que la oferta no fuese aceptada. No podrá ser reproducido o copiado su material o maquinaria sin consentimiento de SIEMENS, S.A. Normalmente, todos los contratos y pedidos se harán por correspondencia. En cualquier caso, todos los gastos e impuestos a que dé lugar la formalización del pedido o contrato, serán por cuenta del comprador.

Pliego de condiciones

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 2.2 CALIDAD DE LAS MERCANCÍAS. Los suministros se harán ajustándose a lo indicado en catálogo, para materiales de fabricación en serie y a lo acordado y registrado en los documentos que, de común acuerdo, ambas partes reconozcan como contractuales. Para todos los ensayos y pruebas de los mismos regirán las reglas normales de la Asociación de Electrotécnicos Alemanes. A estos ensayos y pruebas podrá asistir, si así se hubiese convenido, el comprador o un representante debidamente autorizado. Los datos de rendimiento, factores de potencia, revoluciones, pesos, dimensiones, etcétera, se entienden aproximados.

2.3 GARANTÍA. SIEMENS, S.A., para todos los suministros que contrate, se compromete durante un año, a contar desde la entrega en fábrica, sin que le sean exigibles por ningún concepto otras o mayores indemnizaciones o responsabilidades: 1ª. A reparar por su cuenta, en el plazo más breve posible, todas las anomalías e irregularidades del material que impidan su uso normal y todas las piezas que resulten defectuosas o inservibles por la calidad del material empleado o por faltas de construcción, quedando excluidos aquellos materiales que se deterioren a consecuencia del desgaste natural, manejo negligente, casos fortuitos, excesos de sobrecarga, cimientos y fundaciones deficientes, empleo de lubricantes inadecuados, etc. •

2ª. A reparar en el plazo más breve posible todos los defectos de

funcionamiento observados en la puesta en marcha, caso de que haya contratado el servicio por SIEMENS, S.A., siempre que aquella se lleve a cabo dentro del plazo de garantía.

Pliego de condiciones

-269-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Cuando los suministros procedan de otra casa, en general, siempre que lo pedido no lo fabrique SIEMENS, S.A., ésta otorgará al cliente las mismas garantías que a ella se le concedan. Estas garantías se extinguen si el comprador efectuase el montaje por sí mismo o llevase a cabo modificaciones o reparaciones en el material sin autorización de SIEMENS, S.A. Es obligación del comprador informar inmediatamente al vendedor sobre defectos observados. Las reparaciones o sustituciones del material consecuencia de la aplicación de ésta cláusula, se prestarán o realizarán en fábrica constructora o lugar de origen de la prestación, siendo por cuenta del comprador los gastos de envío, seguro, etc., así como los gastos de desplazamientos, dietas, etc. a que dé lugar la sustitución o reparación.

2.4 PLAZO PARA LA ENTREGA DE LA MERCANCÍA. El plazo para la entrega se contará desde que SIEMENS, S.A., acuse recibo de aceptación del pedido y el comprador haga el primer pago a cuenta del precio, una vez hechas satisfactoriamente las aclaraciones pedidas por la fábrica, cuando esto proceda. Los plazos se considerarán prorrogados por causas justificadas o de fuerza mayor; y entre ellas, declaración de guerra, revolución, movilización, huelga, aunque sea parcial; cierre, interrupción del servicio en los almacenes, talleres o fábricas de los constructores o de sus abastecedores de primeras materias, producida por incendio, inundación, rotura de máquinas, huelga, epidemia, interrupción de las vías de comunicación, faltas en la fundición, malogramiento de piezas importantes, mal éxito de los ensayos previos, dificultades en la adquisición o transporte de materias primas y, en general, por motivo ajeno a la voluntad y previsión de la casa constructora.

Pliego de condiciones

-270-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 2.5 ENTREGA DE LA MERCANCÍA. Se entenderá entregada la mercancía al terminar satisfactoriamente las pruebas en fábrica o, a falta de éstas, al expedirse desde el taller o almacén en donde se encuentre. Son admisibles los suministros parciales.

2.6 CLÁUSULA PENAL. En caso de retraso no justificado en la entrega o en las demás obligaciones sujetas a plazo, SIEMENS, S.A., abonará como única responsabilidad, una indemnización de 0,5 por 100 semanal del valor que la parte de mercancía retrasada tenga en la fábrica constructora, siempre que el comprador justifique haber sufrido algún perjuicio y sin que por ningún concepto pueda exigir el comprador la anulación del pedido o la rescisión del contrato. Esta indemnización podrá llegar, como máximo, a un 5 por 100 en total y se descontará del último pago del precio.

2.7 CONDUCCIÓN. Las mercancías viajan por cuenta y riesgo del comprador, siendo a su cargo los gastos de embalaje, transporte y aduanas, lo mismo cuando los gastos sean satisfechos por tanto alzado o con arreglo a justificante, que cuando se hallen comprendidos en el precio total del suministro, siendo de cuenta del comprador todo aumento eventual o posterior de los mismos. Si el envío o las entregas se retrasaran a petición del cliente, en ambos casos el riesgo pasa al cliente a partir del día de hallarse el material listo para su envío. El vendedor está obligado a efectuar, a petición y cargo del cliente, los seguros por éste solicitados.

Pliego de condiciones

-271-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI Las reclamaciones a hacer por estos conceptos deberá formularlas el comprador, aunque hubiese actuado por su encargo SIEMENS, S.A., quedando ésta en libertad de elegir los medios y líneas de transporte y el puerto o estación de destino, salvo estipulación especial. Si el envío o entrega se retrasara por deseo del cliente, podrá cargarse a su cuenta, a partir de un mes después del anuncio de hallarse el pedido listo para su envío, gastos de almacenaje de un 1.5% del importe de la factura por cada mes comenzado; los gastos de almacenaje son ilimitados.

2.8 MONTAJE. En caso de encargarse SIEMENS, S.A., del montaje de la maquinaria se establecerá un convenio especial. Salvo declaración expresa en contrario, regirán sus Condiciones Generales de Montaje.

2.9 PRECIOS. Se entenderán siempre convenidos sobre la base de una relación justa entre su importe y el valor de la cosa vendida. Si por causas ajenas a SIEMENS, S.A., este valor aumentase con carácter general durante la ejecución del pedido, la entidad vendedora podrá: o recabar el aumento del pecio en la proporción correspondiente o rescindir el contrato sin más obligación por su parte que devolver la cantidad percibida. Los precios referidos a moneda extranjera o que hayan de invertirse en pagos al extranjero, serán pagaderos con relación al cambio oficial que tenga aquella moneda en la fecha del pago total.

Pliego de condiciones

-272-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 2.10

PAGOS.

Todas las operaciones de venta que realiza SIEMENS, S.A., son al contado, sin descuento alguno y libre de gastos. Salvo otras condiciones expresamente pactadas, podrá recabar el pago de hasta un 50 por 100 del precio al aceptar el pedido, en concepto de anticipo a cuenta. Los pagos se realizaran en la plaza del Centro de Venta de SIEMENS, S.A., en cuestión y todos los gastos que ocasione el pago serán de cuenta del deudor. La entrega de letras no surtirá los efectos de pago mientras no esté satisfecho el importe. Toda demora en el pago dará lugar automáticamente al devengo de intereses calculados al 20 por 100 anual. No es lícita la retención de pagos a causa de cualquiera pretensión de cliente, no reconocida por el vendedor.

2.11

RESERVA DE DOMINIO RESCISIÓN.

Es condición fundamental que en todo caso y aún frente a terceros, SIEMENS, S.A., conserva la plena propiedad de todo material o maquinaria que suministre no transfiriéndose esa propiedad por el hecho de la entrega mientras no esté plena y satisfactoriamente cumplida la condición recíproca del pago de su total importe. El adquiriente vendrá obligado a conservar en su poder las mercancías con toda diligencia y cuidado y asegurarlas por su cuenta contra todo posible riesgo. En caso de incumplimiento de cualquiera de las obligaciones por parte del adquiriente, SIEMENS, S.A., podrá optar por reivindicar el material suministrado, retirándolo de donde se encuentre sin necesidad de otra autorización, o por pedir que se confirme la venta, exigiendo al contado la parte del precio aún no pagada y reclamando en ambos casos los perjuicios ocasionados.

Pliego de condiciones

-273-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

2.12

COMPETENCIA.

Los contratantes se someten, con renuncia expresa de su fuero, a los Tribunales de Madrid para decidir en todas las contiendas que se susciten con motivo de los contratos que estipulen con SIEMENS, S.A.

Pliego de condiciones

-274-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

3. CONDICIONES PARTICULARES DE LOS EQUIPOS Todos los equipos suministrados cumplen la normativa correspondiente para poderlos utilizar en sus lugares acostumbrados de trabajo. Se debe procurar cumplir los márgenes de temperatura, humedad, vibraciones, etc. que marcan los equipos en sus respectivas documentaciones, y que se puede consultar a través de sus catálogos técnicos. Todo tipo de características técnicas de los mismos deben tenerse en cuenta para el normal funcionamiento de estos.

Pliego de condiciones

-275-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

4. EJECUCIÓN DE LA INSTALACIÓN 4.1 Ejecución en general El contratista habrá de presentar a la dirección el plan de trabajo, antes de comienzo de este. El plan de trabajo deberá ser aprobado por dicha dirección para que los trabajos puedan tener lugar. El orden de ejecución del proyecto ha de ser indicado en dicho plan, salvo modificación efectuada por el director. El contratista tiene obligación de ejecutar esmeradamente el proyecto, cumplir estrictamente todas las condiciones estipuladas y cuantas órdenes le sean dadas por el ingeniero director, entendiéndose que deben entregarse completamente terminados cuantos trabajos afecten a este compromiso. Si, a juicio del citado director, hubiese alguna parte del trabajo mal ejecutado, tendrá el contratista obligación de volverlo a ejecutar cuantas veces sean necesarias, hasta quedar a plena satisfacción de aquel; no siendo motivos estos aumentos de trabajo para pedir indemnización alguna. El contratista está obligado a devolver al director de proyecto todos los avisos u órdenes que de el reciba, en originales o en copia, poniendo en ellos el “enterado” y la correspondiente firma.

4.2 Orden de los trabajos El ingeniero director encargado de las instalaciones fijará el orden en que deben llevarse a cabo los trabajos, y la contrata está obligada a cumplir exactamente cuanto se disponga sobre el particular.

Pliego de condiciones

-276-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 4.3 Replanteo Antes de comenzar los trabajos se realizará el replanteo general del trazado de cables por el contratista o su representante, bajo las órdenes del director de obra, marcando las alineaciones con los puntos necesarios para que el contratista pueda ejecutar debidamente las obras. Para realizar el replanteo, el contratista deberá aportar todo el material y personal necesario para la ejecución de esta operación.

4.4 Marcha de las obras Una vez iniciadas las obras deberán continuarse sin interrupción y terminarse en el plazo estipulado. Los retrasos, cuando estos estén justificados, podrán ser aceptados por la dirección de obra.

4.5 Instalaciones varias En todas las instalaciones y como norma general se seguirán expresamente las indicaciones expresadas en las memorias y demás documentos del proyecto. En caso de duda, será competencia del director de obra, decidir la solución a adoptar. Las instalaciones serán efectuadas de acuerdo a los reglamentos vigentes que les afecten.

Pliego de condiciones

-277-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 4.6 Obras auxiliares A todas las obras que no estén especificadas correctamente en el presente pliego de condiciones se les aplicarán los artículos anteriores según su naturaleza. Si esto no fuera posible se seguirán las disposiciones que, sin apartarse de la intención general del proyecto, sean dadas por el director.

4.7 Detalles omitidos Todos aquellos detalles que por su minuciosidad puedan haberse omitido en este pliego de condiciones o en otros documentos del proyecto, y resulten necesarios para la completa y perfecta terminación de las instalaciones, quedan a determinación exclusiva de la dirección, estando la contrata obligada a su ejecución y cumplimiento sin derecho a reclamación alguna.

4.8 Responsabilidad de la contrata La contrata se responsabilizará ante los tribunales de los accidentes que puedan ocurrir durante la ejecución de los trabajos que sean de su competencia. Asimismo, está obligada al cumplimiento de todos los preceptos legales establecidos o que establezcan las disposiciones oficiales, así como las normas de régimen interno de la empresa en que se ejecuta la obra.

Pliego de condiciones

-278-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 4.9 Dirección de los trabajos El técnico encargado de los trabajos constituye la dirección técnica, y como tal ejecutará todos los trabajos del desarrollo del proyecto, así como la dirección e inspección de los trabajos. Asumirá toda responsabilidad en lo concerniente a plazos de ejecución e instrucciones técnicas.

4.10 Legalización Para la recepción de las obras la contrata está obligada a la legalización de las instalaciones ante los organismos oficiales competentes. Los gastos que ocasionen correrán por cuenta de la contrata.

Pliego de condiciones

-279-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Presupuesto

1.1. Mediciones

281

1.2. Consideraciones al presupuesto

284

1.3. Presupuesto total

285

Presupuesto

-280-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1. MEDICIONES En el presente apartado se van calcular el número de equipos necesarios para realizar el proyecto, así como la longitud de los cables que hacen falta. 1.1 Autómata Programable: En cuanto al equipo relacionado con el autómata programable se necesitará el siguiente material: -

1 Perfil Soporte de 480 mm de longitud.

-

1 Fuente alimentación 24V, 2A.

-

1 CPU Compacta, modelo CPU 313C - 2DP.

-

1 Micro Memory Card.

-

1 Procesador de comunicaciones CP343-1 IT.

-

2 Conectores para Profibus.

-

1 Cable estándar Profibus.

1.2 Periferia descentralizada:

Presupuesto

-

1 Interruptor de potencia automático Sentron WL160

-

1 Disparador por sobreintensidad para Sentron WL160.

-

1 Módulo COM15 para la conexión a Profibus.

-

ET 200S – Modulo de interfase IM-151, módulos electrónicos de potencia y terminales.

-281-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.3 Red Ethernet: -

2 puntos de acceso.

-

1 Switch X204-2.

-

2 Outlet modulares con Power Insert.

-

1 Fuente de alimentación de 24V.

-

3 Cables estándar de Ethernet RJ45 / RJ45.

-

1 PC con monitor.

-

1 Software de SCADA – WinCC.

1.4 SCADA:

1.5 Equipos móviles: -

1 MOBIC, Pad de Internet Móvil.

-

1 Estación de carga del MOBIC.

-

1 Tarjeta CP 7515 para PC para comunicación en red IWLAN.

-

1 Portátil.

-

1 Armario 1.000x800x300, modelo Rittal: AE1180.600.

1.6 Armario

Presupuesto

-282-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 1.7 Montaje: Para el montaje se empleará 1 oficial montadores con el fin de dejar cubierta la instalación de todos los equipos necesarios, incluyendo tendido de cables y fijación de los mismos. El tiempo estimado para llevar a cabo el montaje será de 3 días en jornadas de 8 horas. Total de horas empleadas:

24 Horas.

1.8 Programación La programación se estima una duración de una semana y media (7,5 días) en jornada de 8 horas que realizará un programador especialista, distinguiéndose en esta fase las siguientes etapas: - PLC

20 Horas

- Tarjeta CP 343-IT

16 Horas

- SCADA – WinCC

16 Horas

- Equipos móviles

4 Horas

- Alarmas (Correo Electrónico)

4 Horas

- Total de horas empleadas:

Presupuesto

60 Horas.

-283-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 2. CONSIDERACIONES AL PRESENTE PRESUPUESTO El presente presupuesto es una estimación de los costes de todos los equipos que intervienen en el proceso con su correspondiente mano de obra para el montaje más el coste propiamente de la labor de programación y puesta en marcha. Para calcular los costes de los equipos que intervienen se han utilizados la lista de precios que la empresa SIEMENS aplica para la venta de productos en España. En el cálculo de los precios de las distintas unidades, se ha determinado sus costes directos e indirectos para obtener los de ejecución material.

Presupuesto

-284-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

3. PRESUPUESTO TOTAL Referencia

Cantidad

Denominación

6ES7390-1AE80-0AA0

1

6ES7307-1BA00-0AA0

1

6ES7313-6CE00-0AB0

1

6ES7953-8LF00-0AA0

1

6GK7343-1GX11-0XE0

1

SIMATIC S7-300, perfil soporte longitud =480mm SIMATIC S7-300, fuente de alimentación PS 307, 120/230 V AC; 24 V DC, 2 A SIMATIC S7-300, CPU 313C-2 DP CPU compacta con MPI, 16 ED/16 SD, 3 contadores rápidos (30 KHZ), puerto DP integrado, fuente de alimentación integrada DC 24V, memoria de trabajo 32 KByte, requiere MICRO MEMORY CARD SIMATIC S7-300, MICRO MEMORY CARD para ET 200S IM151 CPU 3,3 V NFLASH, 64 KBYTES SIMATIC NET, CP 343-1 IT procesador de comunicaciones para conectar un SIMATIC S7-300 a Ethernet industrial vía ISO y TCP/IP, comunicación S7, FETCH/WRITE, SEND/RECEIVE, con y sin RFC, MULTICAST PBK, inicialización vía LAN, E-MAIL y WWW, 10/100 MBIT

6ES7972-0BB50-0XA0

2

6XV1830-0EN20

1

Precio unitario

Precio total

Autómata programable 34,45 €

34,45 €

118,49 €

118,49 €

1.370,25 €

1.370,25 €

50,47 €

50,47 €

2.233,10 €

2.233,10 €

SIMATIC DP, conector para PROFIBUS hasta 12 Mbit/s, con salida de cable a 90 grados, técnica de conexión FAST CONECT, con conector de PG

65,39 €

130,78 €

SIMATIC NET, cable de bus estándar PROFIBUS FAST CONNECT, 2 hilos, apantallado, ejecución especial para montaje rápido 20 m

35,57 €

35,57 €

Subtotal

3.973,11 €

Periferia descentralizada

3WL1116-3EB32-0AA0

1

3WL9206-6CJ42

1

3WL9000-8AR00

6ES7151-1AA03-0AB0

6ES7132-4BB00-0AB0

Presupuesto

Interruptor automático WL 160N sin disparador por sobreintensidad. Capacidad de conexión estándar ICU=40KA / 415 V AC, 4 Polos IN= < 160A, Corriente aislada. Disparador por sobreintensidad WL160 4 Polos. Protección: Distribución LCD ETU45B, LI/LS/LSI IR=26-63A, Protección de sobrecarga: ISD=1,5HASTA10XIR, II=11XIN Protección de cortocircuito: No protegido

283,23 €

283,23 €

995,99 €

995,99 €

1.530,22 €

1.530,22 €

1

Accesorio para WL160, WL250, WL400, WL630, WL800, WL1250, WL1600. Módulo COM15 para la conexión del SENTRON WL Con Profibus DP. Lectura de3 valores de medida y parámetros, avisos y estados. Conmutación vía motor. Función DPV1 solo para disparador LCD ETU.

1

SIMATIC DP, módulo interfase IM151-1 para ET200S; velocidad de transmisión hasta 12 MBits/s; volumen de datos de 128 Bytes para entradas y salidas; conexión de hasta 63 módulos de potencia, electrónicos o arrancadores de motor; ancho máximo de conexión 2 m; conexión a bus por conector Sub-D incluido módulo terminal

316,80€

316,80€

1

SIMATIC DP, 5 módulos electrónicos para ET 200S, 2 salidas digitales de altas prestaciones, DC 24V/0,5A, 15 mm de ancho, diagnóstico de cortocircuito y de rotura de cable, indicador de funcionamiento correcto, 5 piezas por unidad de embalaje

208,43€

208,43€

-285-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI 6ES7193-4CB20-0AA0

1

6ES7138-4CA00-0AA0

1

6ES7193-4CC30-0AA0

1

SIMATIC DP, 5 módulos terminal TM-E15S24-01 para ET 200S, para módulos electrónicos, 15 mm de ancho, bornes de tornillo, 2x4 conexiones sin acceso a bornes a través de AUX1, AUX1 pasante, 5 piezas por unidad de embalaje SIMATIC DP, módulo de potencia PM-E para ET 200S; DC 24V con diagnóstico SIMATIC DP, módulo terminal TM-P15C23-A1 para ET 200S para módulos de potencia, 15 mm de ancho, bornes de resorte (Cage Clamp), 2x3 conexiones con acceso a bornes a través de AUX1, AUX1 pasante

53,13€

53,13€

16,70€

16,70€

9,50€

9,50€

Subtotal

3.414,00 €

Red Ethernet

6GK5788-1ST00-2AA6

2

6GK5204-2BB00-2AA3

1

6GK1901-1BE00-0AA3

2

6ES7307-1BA00-0AA0

1

6XV1-840-2AH10

1

6GK1901-1BB20-2AA0

1

SIMATIC NET, IWLAN Punto de Acceso SCALANCE W7881PRO, CON interfase de radio incorporada, redes inalámbricas IEEE 802.11b/g/a, 2,4/5 GHz, hasta 54 Mbit/s, homologaciones, WPA/AES, POE, IP65 (-20-+60 grados centígrados), Alcance: 2X ANT 795-4MR, conector híbrido IP 67, material de montaje, manuales en CD-ROM alemán/ingles 6GK5204-2BB00-2AA3 SIMATIC NET, SCALANCE X204-2, Switch IE administrable, IE Switch con gestión de red, 4 x 10/100Mbit/s puertos RJ45, 2 x 100Mbit/s BFOC multimodo, LED de diagnóstico, contacto de señalización, pulsador SET, alimentación redundante, unidad PROFINET-IO, gestión de red para anillo redundante, incluye manual electrónico en CD, C-PLUG opcional 6GK1901-1BE00-0AA3 SIMATIC NET INDUSTRIAL ETHERNET FASTCONNECT RJ45 Modular Outlet con Power Insert, inserto reemplazable para 1x24 V DC.1 Puerto100 MBIT/S SIMATIC S7-300, fuente de alimentación PS 307, 120/230 V AC; 24 V DC, 2 A 50M Industrial Ethernet Fast Connect estándar Cable 2*2 IE FC RJ45Plug 180. Conector para IE dotado de robusta caja de metal y contactos de desplazamiento

1.520,00€

3.040,00€

1.200,00€

1.200,00€

75,00€

150,00€ 118,49 €

2,145€

107,25€

185,90€

185,90€

Subtotal

4.801,64

SCADA

6AV6381-1BE05-1AQ0

1

PC Sobremesa

1

6AV6381-1BE05-1AQ0 EPL-Royalty para WinCC RT1024 (1024 Power Tags) (EPL = Enterprise licence) SCENIC E600.Intel Pentium 4 3.4 GHz. 1GB RAM DIMM, DDR SDRAM (DDR333, 400) + Monitor Scaleoview S17-1

4.417,07€

4.417,07€

835,91€

835,91€

Subtotal

5.252,98€

Equipos Móviles

6GK1611-0TA01-1DX0

1

6GK1906-1JB01

1

6GK1751-5AA0

1

Presupuesto

SIMATIC NET, MOBIC T8 caracteres en D,E,F,S,I Robusto PAD móvil V1.2/INTERNET con contactos de carga. Display de alta luminosidad y táctil, para conexión a Ethernet (integrado) y radio (WLAN, opcional vía PCMCIA);WIN CE.NET (D,E,F,S,I ) R-SW, licencia simple, clase B; para aplicaciones industriales, incluye batería, fuente EU/UK/USA, lápiz, correas, cable RS 232. Manual en CD SIMATIC NET, Estación de carga para el MOBIC T8 V1.1C, soporte para cargar el MOBIC, con fijación para el mismo con cerradura, con conexión VESA V100 en lado posterior, sin fuente propia, para utilizar con fuente externa (6GK1906-1CB00) o fuente de alimentación del MOBIC T8 SIMATIC NET, IWLAN, CP 7515 tarjeta PCMCIA (CARDBUS 32 bit) para conectar un PG/PC/ NOTEBOOKS a Wireless LAN IEEE 802.11 B/G/A 2,4/5GHz; hasta

3.960,00€

3.960,00€

412,33€

412,33€

224,00€

224,00€

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

LKN: SPA-152102-007

1

54Mbit/s; cumpliendo WI-FI y homologaciones; WPA/AES; incluye de administración y drivers en CD para 32 bit WINDOWS 2000 PRO/SERVER, XP PROFESSIONAL. Manuales en CD-ROM Amilo D 7850. P4 15,0" Mobile Pentium 4 538 HT 2x256 MB 60 GB

934,81€

934,81€

Subtotal

5.531,14€

Armario, montaje y protecciones

1

1.000x800x300, modelo Rittal: AE1180.600, con placa de montaje, bandeja metálica, perfiles, automáticos de protección de corriente continua y alterna y cableado interior del mismo ya realizado

1.000,00 €

1.000,00 €

Subtotal

1.000,00 €

Montaje, comprobación del cableado y puesta en marcha Cantidad de horas 24

Precio por Total hora 72,00 €

1.728,00 €

Cantidad de horas 60 PLC, CP 343-1-IT, WinCC, Alarmas mail, Equipos móviles

Precio por Total hora 72,00 €

4.320,00 €

Programación

Total

Presupuesto

30.02087 €

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Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

Bibliografía

1.1. Bibliografía

Presupuesto

289

-288-

Supervisión de una instalación controlada por un PLC mediante TI

1 BIBLIOGRAFÍA [MAND00] Mandado Enrique, “El autómata programable y su entorno”, Thomsom. 2000. [SIMA05] Siemens, “Manuales de los PLC's/aparellaje/comunicaciones de SIEMENS”, Documentación interna de SIEMENS. 2005 [WEIG04] Weigmann Josef y Kilian Gerhard, "Descentralizada con Profibus”. 2004. [GASA96] García Tomás Jesús, Ferrando Santiago y Piattini Mario, “Redes para procesos distribuidos”. Rama. 1996 [PIGA97] García Tomás Jesús, Ferrando Santiago y Piattini Mario, “Redes de alta velocidad”. Rama. 1997 [HEYW98] Heywood Drew, “Redes con Microsoft TCP/IP”, Prentice Hall. 1998 [CARR88] Carracedo Gallardo Justo, “Redes locales en la industria”, Prodúctica. 1988 [HALS01] Halsall Fred, “Comunicación de datos, redes de computadores y sistemas abiertos”, Addison Wesley. 2001 [RAYA98] Raya José Luís y Raya Cristina, “TCP/IP en Windows Server”, Rama. 1998 [SIMP97] Simpson Alan, “La biblia de la edición de páginas en HTML”, Anaya. 1997 [BROG97] Brogden Hill, “Manual fundamental de JAVA”, Anaya. 1997

Páginas de Internet: www.profibus.com www4.ad.siemens.de www.microsoft.com/technet/prodtechnol/windowsserver2003/es/library www.digitalfutura.net

Presupuesto

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