Automatización Industrial PLCs SIMATIC S7. Qué es un P.L.C.? P.L.C. (Programmable Logic Controller) significa Controlador Lógico Programable. P.L.C. (Programmable.

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1 Automatización Industrial PLCs SIMATIC S7

2 Qué es un P.L.C.? P.L.C. (Programmable Logic Controller) significa Controlador Lógico Programable. P.L.C. (Programmable Logic Controller) significa Controlador Lógico Programable. Un PLC es un dispositivo usado para controlar. Este control se realiza sobre la base de una lógica, definida a través de un programa. Un PLC es un dispositivo usado para controlar. Este control se realiza sobre la base de una lógica, definida a través de un programa.

3 Estructura de un Controlador Lógico Programable Estructura de un Controlador Lógico Programable

4 Funcionamiento Para explicar el funcionamiento del PLC, se pueden distinguir las siguientes partes: Para explicar el funcionamiento del PLC, se pueden distinguir las siguientes partes: Interfaces de entradas y salidasInterfaces de entradas y salidas CPU (Unidad Central de Proceso)CPU (Unidad Central de Proceso) MemoriaMemoria Dispositivos de ProgramaciónDispositivos de Programación

5 Funcionamiento El usuario ingresa el programa a través del dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es almacenado en la memoria de la CPU. El usuario ingresa el programa a través del dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es almacenado en la memoria de la CPU. La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la información que recibe del exterior a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, activa una salida a través de la correspondiente interfaz de salida. La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la información que recibe del exterior a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, activa una salida a través de la correspondiente interfaz de salida. Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se encargan de adaptar las señales internas a niveles del la CPU. Por ejemplo, cuando la CPU ordena la activación de una salida, la interfaz adapta la señal y acciona un componente (transistor, relé, etc.) Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se encargan de adaptar las señales internas a niveles del la CPU. Por ejemplo, cuando la CPU ordena la activación de una salida, la interfaz adapta la señal y acciona un componente (transistor, relé, etc.)

6 Cómo funciona la CPU? Al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las entradas. A continuación ejecuta la aplicación empleando el último estado leído. Una vez completado el programa, la CPU ejecuta tareas internas de diagnóstico y comunicación. Al final del ciclo se actualizan las salidas. El tiempo de ciclo depende del tamaño del programa, del número de E/S y de la cantidad de comunicación requerida.

7 Cómo funciona la CPU? Ciclo PLC

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

9 Componentes del P.L.C. Unidad central de procesamiento (CPU): Unidad central de procesamiento (CPU): que constituye el "cerebro" del sistema y toma decisiones en base a la aplicación programada. Módulos para señales digitales y analógicas (I/O) Módulos para señales digitales y analógicas (I/O) Procesadores de comunicación (CP) Procesadores de comunicación (CP) para facilitar la comunicación entre el hombre y la máquina o entre máquinas. Se tiene procesadores de comunicación para conexión a redes y para conexión punto a punto. Módulos de función (FM) Módulos de función (FM) para operaciones de cálculo rápido.

10 Componentes del P.L.C. Existen otros componentes que se adaptan a los requerimientos de los usuarios: Módulos de suministro de energía Módulos de interfaces para conexión de racks múltiples en configuración multi-hilera

11 Componentes del P.L.C. En los módulos de entrada pueden ser conectados: Sensores inductivos, capacitivos, ópticos Interruptores Pulsadores Llaves Finales de carrera Detectores de proximidad

12 Componentes del P.L.C. En los módulos de salida pueden ser conectados: Contactores Electroválvulas Variadores de velocidad Alarmas

13 Quince años de innovaciones en autómatas programables han hecho de SIMATIC no sólo el líder mundial sino también un sinónimo de autómata programable (PLC). Quince años de innovaciones en autómatas programables han hecho de SIMATIC no sólo el líder mundial sino también un sinónimo de autómata programable (PLC). Para que esto siga también en el futuro se ha creado una plataforma de sistema completamente innovada: SIMATIC® S7. Para que esto siga también en el futuro se ha creado una plataforma de sistema completamente innovada: SIMATIC® S7. En SIMATIC® S7 se pueden integrar los sistemas SIMATIC® existentes. En SIMATIC® S7 se pueden integrar los sistemas SIMATIC® existentes. La familia está compuesta por la gama de PLC SIMATIC S7-200, S7-300y S7-400 La familia está compuesta por la gama de PLC SIMATIC S7-200, S7-300y S7-400 Familia SIMATIC de PLCs

14 Los autómatas programables no se limitan a funciones de control lógico sino que también permiten Regular, Posicionar, Contar, dosificar, Mandar válvulas y mucho más. Para ello se ofrecen los módulos/tarjetas inteligentes adecuadas: controladas por microprocesador, realizan de forma completamente autónoma tareas especiales de tiempo crítico, y están unidas al proceso a través de canales de E/S propios. Esto alivia a la CPU de carga adicional. Campo de aplicación

15 Sistemas de transporte: Sistemas de transporte: por ejemplo cintas transportadoras. Controles de entrada y salida Controles de entrada y salida: integración fácil en dispositivos de espacio reducido, como por ejemplo en barreras de aparcamientos o entradas. Sistemas de elevación Sistemas de elevación Otras aplicaciones: Otras aplicaciones: Líneas de ensamblaje / Sistemas de embalaje / Máquinas expendedoras / Controles de bombas / Mezclador / Equipos de tratamiento y manipulación de material / Maquinaria para trabajar madera / Paletizadoras / Máquinas textiles / Máquinas herramientas Campo de aplicación

16 ¿Cuándo? Salvar grandes distancias entre el proceso y los módulos/tarjetas de E/S, el cableado para ello necesario puede hacerse complicado, poco claro y propenso a perturbaciones y para que el autómata pueda configurarse modularmente y tener flexibilidad. El sistema de periferia descentralizada permite operar las unidades periféricas descentralizadas, los miniautómatas y gran cantidad de otros dispositivos de campo a pie del proceso hasta una distancia de 23 km. Los equipos así interconectados se comunican a través del bus de campo rápido PROFIBUS-DP. Sistema de periferia descentralizada

17 La familia SIMATIC® ofrece una atractiva gama de equipos de programación que va de la económica programadora de mano hasta el equipo de mesa de altas prestaciones. La familia SIMATIC® ofrece una atractiva gama de equipos de programación que va de la económica programadora de mano hasta el equipo de mesa de altas prestaciones. Software: Sistema operativo Windows 95/98/NT y STEP® 7 para escribir los programas, documentarlos y probarlos. Software: Sistema operativo Windows 95/98/NT y STEP® 7 para escribir los programas, documentarlos y probarlos. Unidades de programación, software

18 La productividad de la producción depende fuertemente de la flexibilidad de los sistemas de control en ella utilizados. Sin embargo, a medida que se recurre a soluciones descentralizadas, con sus grandes ventajas de flexibilidad, se incrementan también las necesidades de intercambio de datos entre los autómatas y con el computador central. La productividad de la producción depende fuertemente de la flexibilidad de los sistemas de control en ella utilizados. Sin embargo, a medida que se recurre a soluciones descentralizadas, con sus grandes ventajas de flexibilidad, se incrementan también las necesidades de intercambio de datos entre los autómatas y con el computador central. SIMATIC® ofrece para ello dos soluciones: SIMATIC® ofrece para ello dos soluciones: En caso de pocas estaciones de comunicación, conexiones punto a punto directamente de CPU a CPU o a través de procesadores de comunicaciones.En caso de pocas estaciones de comunicación, conexiones punto a punto directamente de CPU a CPU o a través de procesadores de comunicaciones. En caso de muchos autómatas interconectados por red, comunicación vía bus a través de una de las redes locales Industrial Ethernet o PROFIBUS. En caso de muchos autómatas interconectados por red, comunicación vía bus a través de una de las redes locales Industrial Ethernet o PROFIBUS. Comunicación abierta

19 Interfaces para trabajar en equipo o red: Interfaces para trabajar en equipo o red: El P.P.I. (Interface Punto por Punto)El P.P.I. (Interface Punto por Punto) El M.P.I. (Interface Multi Punto)El M.P.I. (Interface Multi Punto) El Profibus-DPEl Profibus-DP A nivel industrial redes tales como la Profibus-FMS, Industrial Ethernet, etc.,A nivel industrial redes tales como la Profibus-FMS, Industrial Ethernet, etc., Comunicación abierta

20 Interface punto por punto (P.P.I) Esta interface permite la comunicación de nuestro dispositvo con otros tales como modems, scanners, impresoras, etc., situados a una cierta distancia del PLC. Esta interface permite la comunicación de nuestro dispositvo con otros tales como modems, scanners, impresoras, etc., situados a una cierta distancia del PLC. Comunicación serial vía RS 232 y RS 485. Comunicación serial vía RS 232 y RS 485. Procesador de comunicaciones CP. Procesador de comunicaciones CP. Comunicación abierta

21 INTERFACE MULTIPUNTO (M.P.I.) Las CPUs de la flia 300 y 400 lo incorporan desde fábrica. Con éste puerto se puede comunicar fácilmente a distancias reducidas sin requerir módulos adicionales, por ejemplo hacia equipos de M+V (manejo + visualización), unidades de programación y otros autómatas S7-300 o S7- 400 para probar programas o consultar valores de estado. Distancia máxima entre dos estaciones o nudos de red de MPI adyacentes: 50 metros (sin repetidores); 1100 metros (con dos repetidores); 9100 metros (con más de 10 repetidores en serie); por encima de los 500 Klm. (cable de fibra óptica, con módulos de conexión ópticas) Capacidad de expansión: los componentes comprobadores de campo son usados para configurar la comunicación de interface multipunto: cables LAN, conectores LAN y repetidores RS485, desde el PROFIBUS y la línea de productos de entradas/salidas distribuidas. Comunicación abierta

22 PROFIBUS DP Esta interface de comunicación es usada para gran capacidad de transmisión de datos, llamada Simatic Net o Sinec L2 de Siemmens. El PLC puede desenvolverse como maestro – esclavo, además también se dispone de los prácticos servicios de comunicación llamados Datos Globales. Para entablar comunicación se utilizan cables LAN, conectores LAN, repetidores, etc. Digamos entonces que es una red suplementaria que ofrece un gran rendimiento, arquitectura abierta o descentralizada y gran robustez o confiabilidad. Existe además la gran ventaja del Manejo + Visualización (paneles de operador, llamados Coros) que permite tanto en ésta interface como en las otras de la búsqueda de errores a partir de cualquier dispositivo y así por ejemplo generar una base de datos con los errores (hora y tipo) que puedan existir. Comunicación abierta

23 Familia del SIMATIC S7

24 La Familia del Sistema SIMATIC S7 SIMATIC WinCC SIMATIC PC SIMATIC DP SIMATIC PLCs SIMATIC HMI SIMATIC NET SIMATIC PCS 7 SIMATIC Software SIMATIC

25 Visión Global de SIMATIC Controladores SIMATIC SIMATIC PG SIMATIC PC ASI FM SV SIMATIC DP SIMATIC NET PROFIBUS-DP Ethernet Industrial PROFIBUS Red - MPI SIMATIC NET

26 S7-200 S7-300 S7-400 La Familia SIMATIC S7 Autómatas de gama alta Autómatas de gama media Autómatas de gama baja: microautómatas + Herramientas de programación + Software STEP 7/ STEP 7 Micro/WIN + Comunicación + Manejo y visualización

27 S7-400

28 S7-400: Módulos PS CPUSM: DI SM: DO SM: AI SM: AO CPFMSMIM

29 S7-400: Diseño de la CPU (1ª Parte) Selector de Tipo de Arranque Selector de Modo e.g. CPU412-1e.g. CPU416-2DP * para otras CPUs ver catálogo

30 S7-400: Diseño de la CPU (2ª Parte) LEDs de Fallo para fallos generales de la CPU Slot para Memory Card Interfase MPIBatería Externa Auxiliar LEDs de fallo para el interfase DP integrado Interfase DP

31 S7-300

32 S7-300: Módulos PS (opcional) CPU IM (opcional) SM: DI SM: DO SM: AI SM: AO FM: - Contaje - Posicionamiento - Control en Lazo Cerrado CP: - Punto-a-Punto - PROFIBUS - Ethernet Industrial

33 CPU314 SIEMENS SF BATF DC5V FRCE RUN STOP RUN-P RUN STOP M RES SIMATIC S7-300 Batería MPI CPU315-2 DP SIEMENS RUN-P RUN STOP M RES SIMATIC S7-300 Batería DP SF BATF DC5V FRCE RUN STOP MPI SF DP BUSF S7-300: Diseño de la CPU

34 SIMATIC S7- 200 La Familia de Micro-PLCs con calidad SIMATIC

35 S7-200 EM 221 DI 8 x DC24V I.0 I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7

36 S7-200: Módulos EM CP242 - 2 CP

37 Potenciómetro Salidas Entradas Indicadores de estado para DI/DO integradas Conexión PPI Selector de Modo Memory Card Indicadores de Estado S7-200: Diseño de la CPU

38 Vista General SIMATIC S7-200 CPU 221 CPU 222 CPU 226 Altas Prestaciones en Comunicaciones CPU 224. La CPU Compacta de Altas Prestaciones CPU 226 XM, con doble memoria

39 Características de las CPUs de la Familia CPU 221 6 DI / 4 DO - 10 - 4 KB / 2 KB 0,37 µs 256/256/256 4 x 30 kHz optional 2 x 20 kHz 1 x RS 485 1 CPU 222 8 DI / 6 DO 40 / 38 78 8 / 4 / 10 4 KB / 2 KB 0,37 µs 256/256/25 6 4 x 30 kHz optional 2 x 20 kHz 1 x RS 485 1 CPU 224 14 DI /10 DO 94 / 74 168 28 / 14 / 35 8 KB / 5 KB 0,37 µs 256/256/25 6 6 x 30 kHz Integrado 2 x 20 kHz 1 x RS 485 2 CPU 226 24 DI /16 DO 128 / 120 248 28 / 14 / 35 8 KB / 5 KB 0,37 µs 256/256/25 6 6 x 30 kHz Integrado 2 x 20 kHz 2 x RS 485 2 E/S integradas Máx. nº E/S con EMs Máx. nº de canales Canales Analógicos Mem. de programa/datos Tiempo de ejec/instruc. Marc./Contad./Temp. Contadores rápidos Reloj en tiempo real Salidas de impulsos Puertos de comun. Potenciómetros anal. 226 XM 24 DI /16 DO 128 / 120 248 28 / 14 / 35 16 KB/10 KB 0,37 µs 256/256/25 6 6 x 30 kHz Integrado 2 x 20 kHz 2 x RS 485 2

40 SIMATIC S7-200 Ampliación Modular  Gran variedad de módulos de ampliación (EM) para  CPU´s 212, 214, 215, 216  CPU´s 222, 224, 226  Módulos de ampliación sin normas de colocación específicas  Instalación en una o dos filas (horizontal o vertical)  Conexión de la periferia  mediante conexión de bus en CPU 212, 214, 215, 216  mediante cable de conexión flexible en CPU 222, 224, 226  Las CPUs y EMs de las series 21X y 22X no son intercambiables.  Conectores extraíbles para todos los EMs digitales

41 1.Salidas digitales integradas 2.LEDs de estado de las salidas digitales 3.Terminales de alimentación 4.Conmutador Stop/Run 5.Conector para el cable de ampliación 6.LEDs de estado de la CPU 7.Ranura para el cartucho de memoria 8.Puerto de comunicaciones (p. Ej. PPI) 9.Entradas digitales integradas 10.LEDs de estado de las entradas digitales 11.Fuente de alimentación integrada 12.Potenciómetros integrados 13. Módulo de ampliación 14.Fijadores para tornillo (DIN métrica M4, diámetro 5 mm) 15.Pestaña de fijación 13 2 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ejemplo: Configuración Hardware SIMATIC S7 22X

42 Accesorios: cable PC/PPI  Para conexión de la CPU con PC/impresora/Módem etc.  Transforma RS 485 a RS 232  Velocidad admitida: 1,2 KBaud - 38,4 KBaud  El cable PC/PPI  Válido para todos los modelos de S7- 200  Potencial separado mediante aislamiento óptico  Permite establecer comunicación entre las CPUs S7-22X y modems de 10 bits.  Switch incorporado para conmutar entre los modos 10/11 bits  Adaptador de módem nulo integrado

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

44 Comunicación  PROFIBUS-DP  Módulo de expansión EM277  Hasta 128 kbytes de lectura y escritura  Fácil integración como esclavo PROFIBUS DP  AS-Interface  Módulo de expansión CP 243-2  Hasta 64 esclavos de tipo AB

45 EJEMPLO DE APLICACIONES DEL S7200 Automatización de Viviendas con Simatic S7-200 SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200.

46 Arquitectura del sistema domótico (centralizado) SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200 Sensore s SIMATI C S7-200 Móvil ó fijo Módem CPU´S 214, 215, 216 222, 224, 226 + Módulos de expansión Comunicaciones vía módem (Opcional) CPU´s: 216, 226 Actuadore s Visualizad or TD-200 Cable de conexió n Teléfono

47 Arquitectura del sistema domótico (descentralizado Bus AS-i) SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200 Sensores y actuadores (periferia AS-i) Visualizado r TD-200 Cable de conexión Sensores y actuadores (periferia integrada y modular) CP 243-2 Fuente de Alimentació n AS-i SIMATIC S7-200 Teléfono Módem Módulo AS-i Bus AS-i Comunicaciones vía módem (opcional)

48 ¿Qué se puede automatizar con SIMATICA? SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200. Gestión de alarmas Detección y aviso de incendios Detección, corte de suministro y aviso de fugas de gas Detección, corte de suministro y aviso de fugas de agua Detección y aviso de intrusos (interior, exterior) Calefacción Grupos, horarios, termostatos, sonda de temperatura, visualización, ventanas abiertas Control de cargas Con./descon. de tomas de red, asignación de grupos, gestión horaria, presencia, temperatura Iluminación Asignación de grupos, gestión horaria, presencia, luminosidad Comunicaciones Aviso de alarmas y conex./descon. de: alarmas, calefacción, simulación de presencia, iluminación y cargas. Toldos y persianas Grupos, horarios y condiciones climáticas Riego del jardín Asignación de zonas, horarios, secuencialidad y condiciones climáticas Simulación de presencia Mediante iluminación, cargas y persianas. Gestión aleatoria.

49 Proyecto domótico: Configuración de alarmas SIMATICA V2.0 - Automatización de viviendas con Simatic S7-200. Crear un proyecto con Simatica Crear un proyecto con Simatica Direccionamiento de E/S Direccionamiento II. Proyecto I. Configuración de funciones domóticas: Gestión de alarmas Calefacción Control de cargas Control de iluminación Control de persianas y toldos Riego Simulación de presencia Comunicaciones Configuración de funciones domóticas: Gestión de alarmas Calefacción Control de cargas Control de iluminación Control de persianas y toldos Riego Simulación de presencia Comunicaciones Gestión de alarmas