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• Adrian Gustavo

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REPUBLICA

ARGENTINA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERIA Y AGRIMENSURA DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E INFORMÁTICA Laboratorio de Tecnologías Digitales e Informática Industrial

APUNTES DE PRÁCTICA DE

AMBIENTE DE DESARROLLO “STEP 7-MICRO/WIN” y SIMULADOR S7200

Revisión B Setiembre 2013

“STEP 7-Micro/WIN”

INDICE INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................... 3 1.

STEP 7-MICRO/WIN BÁSICO ............................................................................................................................... 3 1.1. CÓMO INICIAR UN NUEVO PROYECTO ........................................................................................................................ 3 1.1.1. Configuración de la CPU .............................................................................................................................. 5 1.1.2. Configuración del puerto de comunicación con la PC ................................................................................. 6 1.1.3. Creación de un Proyecto una vez abierto STEP 7-Micro/WIN ..................................................................... 7 1.1.4. Estructura de un programa ......................................................................................................................... 7 1.2. OPERACIONES LÓGICAS SIMPLES .............................................................................................................................. 9 1.3. EJEMPLO 1 ........................................................................................................................................................ 10 1.3.1. Circuito eléctrico ........................................................................................................................................ 10 1.3.2. Direccionamiento de entradas y salidas .................................................................................................... 11 1.3.3. Diagrama de Contactos en STEP 7-Micro/WIN ......................................................................................... 13 1.3.4. Compilación del programa editado ........................................................................................................... 13 1.3.5. Conexión eléctrica del ejemplo .................................................................................................................. 14 1.3.6. Transferencia y ejecución del programa ................................................................................................... 14 1.3.7. Visualización del estado “en línea” (“on line”) .......................................................................................... 15 1.4. EJEMPLO 2 ........................................................................................................................................................ 15 1.4.1. Circuito eléctrico ........................................................................................................................................ 15 1.4.2. Diagrama de Contactos en STEP 7-Micro/WIN ......................................................................................... 16 1.5. EDICIÓN EN EL DIAGRAMA DE CONTACTOS ............................................................................................................... 16 1.5.1. Insertar una combinación “Y” ................................................................................................................... 16 1.5.2. Insertar una combinación “O” ................................................................................................................... 17 1.5.3. Borrar ........................................................................................................................................................ 17 1.5.3.1. 1.5.3.2.

Borrar combinaciones ...................................................................................................................................... 17 Borrar columnas, filas, segmentos y líneas ...................................................................................................... 17

1.5.4. Insertar ...................................................................................................................................................... 17 1.5.5. Restricciones de segmento o Network ...................................................................................................... 17 1.6. TABLA DE SÍMBOLOS (TEXTO EXPLÍCITO) .................................................................................................................. 18 1.7. HERRAMIENTAS DE DEPURACIÓN DEL SOFTWARE ...................................................................................................... 18 1.7.1. Tabla de Estado ......................................................................................................................................... 19 1.7.2. Simulación de condiciones de proceso: escritura y forzado ...................................................................... 19 1.7.3. Cómo leer y escribir variables usando una Tabla de Estado ..................................................................... 20 1.7.4. Cómo forzar variables usando la Tabla de Estado .................................................................................... 20 1.7.5. Cómo desforzar variables .......................................................................................................................... 21 1.8. ALGUNAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS AL TRABAJAR CON STEP 7-MICRO/WIN ........................................................... 21 1.9. RESUMEN DE HERRAMIENTAS DE TRABAJO Y SIMBOLOGÍAS .......................................................................................... 23 2.

SIMULADOR S7-200: INSTRUCTIVO DE USO ..................................................................................................... 25 2.1. PREPARACIÓN DE LA SIMULACIÓN........................................................................................................................... 25 2.2. CONFIGURACIÓN DEL AMBIENTE............................................................................................................................. 26 2.2.1. Configuración de la CPU ............................................................................................................................ 26 2.2.2. Módulos de ampliación ............................................................................................................................. 26 2.3. CARGA Y ENSAYO DEL PROYECTO ........................................................................................................................... 27

3.

PRÁCTICA DE LABORATORIO ............................................................................................................................ 27

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“STEP 7-Micro/WIN”

INTRODUCCIÓN Este documento explica el uso de las principales facilidades proporcionadas por el ambiente de programación STEP 7-MICRO/WIN (versión 4.0-SP8) para poder obtener rápidamente un programa ejecutable sobre un PLC SIMATIC de la familia S7-200, sin entrar en detalles secundarios, los cuales deberán ser estudiados oportunamente. En esta primera parte el alumno aprenderá el uso de operaciones y funciones básicas con que se puede programar al PLC para resolver problemas simples. De esta manera se entrenará en cómo: • • • •

abrir un proyecto nuevo configurar la CPU utilizada seleccionar el puerto de comunicación con la PC seleccionar la velocidad de transmisión y recepción de datos entre la CPU y la PC.

También se analizarán: • los distintos lenguajes de programación disponibles en esta línea de CPUs • los operadores simples (sobre bits y bytes de entradas y salidas) • el mapa de memoria, su organización y las zonas de variables de Entrada, Salida, Marcas Internas, Acumuladores, Variables, Temporizadores y Contadores • los direccionamientos a memoria, organizada por octetos (bytes), palabras (words) y palabras dobles (double words) • operadores especiales como memorias: Bobinas de Set y Reset, Flip-flops RS y SR, Temporizadores y Contadores en todos sus modos de funcionamiento Finalmente: • se implementarán las Tablas de Símbolos y de Estado y las opciones para visualizar on-line el proyecto sobre la PC con que se programó la CPU • se podrá optar por visualizar el proyecto en modo simbólico y se podrán forzar variables En una segunda parte se abordarán funciones y operaciones especiales para la resolución de problemas complejos.

1. 1.1.

STEP 7-MICRO/WIN BÁSICO Cómo iniciar un nuevo Proyecto

El paquete del software que usará el alumno para programar la familia de PLCs S7-200 de la línea SIMATIC de SIEMENS es una aplicación ejecutable bajo el entorno Windows XP, denominada STEP 7-Micro/WIN. La creación de un nuevo proyecto comienza ejecutando STEP 7-Micro/WIN (Versión 4.0), ya sea desde el ícono de acceso directo en el escritorio, donde se localizará el ícono mostrado a la derecha, o bien, desde la barra de inicio, como muestra la figura siguiente:

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“STEP 7-Micro/WIN”

Se mostrará la Ventana Principal, que será la grilla de trabajo, en donde puede verse:

• en la zona superior, la Barra de Título, la Barra de Menú y las Barras de Herramientas, usuales en Windows • a la izquierda, una Barra de Navegación con dos botones proporciona: - con el botón Ver: botones de acceso directo a las herramientas de programación (editores, manejo de Tablas de Símbolos, monitoreo del programa en el PLC, forzamiento de datos de E/S, constitución y prueba de la red de comunicación entre la PC y el PLC (y entre varios PLCs entre sí, ..., etc.) LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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- con el botón Herramientas (al pie de la barra): diversos Wizards que facilitan la configuración de Paneles de Operador, módulos de comunicaciones, ..., etc • a la derecha, la zona de trabajo del Editor de Programas, en donde se editará el programa (circuito) utilizando Esquema de Contactos (KOP), Diagrama de Funciones (FUP) ó Lista de Instrucciones (AWL). Tanto KOP, como FUP ó AWL dividen el programa en segmentos llamados Networks. • entre la Barra de Navegación y la Zona del Editor de Programas se encuentra el Árbol de Operaciones que, adicionalmente suministra las instrucciones permitidas para la programación de la aplicación en el PLC • al pie de la pantalla, la Ventana de Resultados permite visualizar los resultados del compilador de programas de STEP 7-Micro/WIN, indicando también los posibles errores que se hayan detectado durante la compilación. Para que el ambiente de desarrollo quede listo para poder programar la solución deseada, se deben seguir los siguientes pasos: • configurar la CPU • configurar el puerto de comunicación con la PC • crear un Proyecto una vez abierto STEP 7-Micro/WIN Estos pasos se describen en detalle a continuación. 1.1.1.

Configuración de la CPU

La familia S7-200 soporta varios modelos de CPU con diferentes capacidades y características. STEP 7-Micro/WIN necesita que se le indique con qué CPU específica se va a trabajar. Para ello, en la barra de menú hacer click en CPU, y elegir la opción Tipo:

Esta opción abre la ventana mostrada a continuación:

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Desplegando la ventana Tipo de CPU, elegir aquella que se usará en el proyecto:

1.1.2.

Configuración del puerto de comunicación con la PC

El usuario debe seleccionar el puerto y las características bajo los cuales se llevarán a cabo las comunicaciones entre el PLC y la PC, considerada (desde el punto de vista del PLC) como una unidad de programación (PG). Un click en Comunicación (dentro de la Barra de Navegación) mostrará la siguiente ventana:

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Haciendo click sobre Ajustar interface PG/PC abrirá la ventana mostrada a la izquierda en la figura siguiente. En la misma, la solapa Conexión local permite definir si en la PC se usará un puerto COM (RS232) ó USB (figura de la derecha). Una vez seleccionada la Conexión a:, pulsar Aceptar y cerrar todas las ventanas abiertas para confirmar la nueva Configuración.

Se puede verificar la conexión haciendo click en Leer CPU: si todo está bien configurado, se debería mostrar la CPU correcta en la pantalla. 1.1.3.

Creación de un Proyecto una vez abierto STEP 7-Micro/WIN

Por defecto, cada vez que se abre el software STEP 7-Micro/WIN se ingresa a un proyecto nuevo. Además, puede arribarse a la misma situación haciendo click en la opción Proyecto nuevo de la barra de menú. 1.1.4.

Estructura de un programa

Mientras está en modo RUN, una CPU S7-200 ejecuta continuamente el programa para controlar una tarea o un proceso. En general, los programas para la CPUs S7-200 comprenden tres partes básicas(1) conocidas como Unidades de Organización del Programa (del inglés POU = Program Organizational Unit): a) Programa Principal (OB1): en esta parte del programa se disponen las operaciones que controlan la aplicación. Las operaciones del programa principal se ejecutan de forma secuencial en cada ciclo de la CPU. b) Subrutinas: estos elementos (opcionales) del programa se ejecutan sólo cuando se los llama desde el programa principal. Se deben añadir siempre al final del programa principal. c) Rutinas de interrupción: estos elementos (opcionales) del programa se ejecutan cada vez que se presente el correspondiente evento de interrupción. Se deben añadir siempre al final del programa principal. (1)

Nota: en esta primera parte los ejemplos se limitarán a utilizar únicamente el Programa Principal (OB1), el cual contendrá toda la información necesaria para resolver el problema. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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La figura siguiente muestra estos conceptos esquemáticamente.

El primer paso para que el usuario pueda escribir un programa de PLC es abrir el ambiente de desarrollo STEP 7-Micro/WIN, tal como se explicó anteriormente, definiendo qué CPU se usará y a qué puerto de comunicación con la PC se conectará la misma. El archivo de programa y los archivos asociados que se van a generar deben alojarse en un directorio (carpeta). El conjunto de la información en este directorio (bloque de programa, bloque de datos, bloque de sistema, tabla de símbolos, tabla de estado, ... ) compone lo que en STEP 7Micro/WIN se conoce como un proyecto. Se comienza por abrir un Proyecto Nuevo y, entre las herramientas ubicadas en el Árbol de Operaciones, se elige la carpeta Operaciones lógicas con bits, en donde se encontrarán contactos de entrada, bobinas de salida, y salidas especiales. Estas herramientas se repiten encima de la grilla de trabajo, debajo de la barra de menú, junto a las líneas de unión . Para ubicar un símbolo de entrada ó salida, simplemente se hace un click en el lugar deseado de la grilla, y luego un doble click sobre el símbolo deseado. Como resultado podrá verse que el símbolo elegido se inserta en la grilla. En resumen, los pasos a seguir son: 1) crear el nuevo proyecto a través del menú Archivo → Nuevo. Como resultado se abrirá un proyecto que, por omisión, tendrá la denominación Proyecto1.

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2) a partir de aquí puede comenzarse con la programación. Son válidas todas las alternativas de copiar, cortar, pegar, eliminar, tanto para filas, columnas o networks (conjuntos de varias filas). 3) guardar el proyecto, durante la programación o al finalizar la misma. Puede dejar el nombre por omisión (Proyecto1) ó cambiarlo por otro de su preferencia. El menú Archivo → Guardar como... permite introducir el nombre apropiado para el proyecto, como así también seleccionar el dispositivo de almacenamiento y en qué ruta/carpeta se desea guardarlo. Finalizar pulsando Guardar. En lo que sigue la atención se enfocará en programar al PLC utilizando el lenguaje por Diagrama de Contactos (en inglés: Ladder), que Siemens denomina KOP (del alemán KOntaktPlan = Plano de Contactos). 1.2.

Operaciones Lógicas simples

Se presenta a continuación una tabla con las operaciones lógicas más sencillas con lógica de contactos, y su correspondiente asignación al lenguaje del PLC. En los sistemas digitales sólo existen los estados “0” ó “1”. Para lógica de contactos el estado “0” se designa como “discontinuidad eléctrica”, y el “1” como “continuidad eléctrica”. Elemento físico

Descripción

Instrucción del PLC

Circuito básico

Descripción

Llave ó Contacto Normal Abierto (NA): Mientras no está activado se mantiene abierto: no hay continuidad eléctrica.

Conexión en serie (combinación “Y”): Para que circule corriente deben estar cerrados los dos interruptores.

Llave ó Contacto Normal Cerrado (NC): Mientras no está activado se mantiene cerrado: hay continuidad eléctrica.

Conexión en paralelo (combinación “O”): Para que circule corriente debe estar cerrado uno de los dos interruptores, ó ambos.

Bobina: Se activa (= se excita) cuando se alimenta con un “1”. En esas condiciones circula corriente por la bobina.

Programación en el PLC

Los operadores lógicos descriptos se ubican en el Árbol de Operaciones, en la carpeta Operaciones lógicas con bits como muestra la figura de la derecha:

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Para componer el Diagrama de Contactos se dibujarán escalones compuestos por instrucciones de entrada y de salida ligadas por líneas de unión. En la grilla, el objetivo de estos escalones es lograr la continuidad eléctrica entre la barra de potencial (izquierda) y el retorno (a la derecha, no mostrado). A partir de aquí se podrá realizar el programa deseado. En los primeros programas se transformará un circuito eléctrico en normas DIN a Diagrama de Contactos (= Ladder = KOP), que se refiere a las normas americanas. Finalizada la escritura del programa, se debe Compilar el proyecto para obtener la versión ejecutable, haciendo click en el ícono señalado abajo. En la Ventana de Resultados aparecerá una lista de los errores detectados por el compilador (errores de sintaxis, no de lógica). Una vez corregidos los errores, debe compilarse el programa nuevamente para actualizar la Ventana de Resultados y eliminar las referencias a errores ya corregidos.

Se describe a continuación cómo configurar la estructura de un programa básico, a través de varios ejemplos sencillos. Luego se analizará el procedimiento para ensayar el Proyecto ó ejecutarlo. 1.3. Ejemplo 1 “Manejo de dos lámparas incandescentes de C.A. a través de dos pulsadores con baja tensión de C.C.” Dos llaves interruptoras con retención (IE e IA) controlan respectivamente las lámparas incandescentes L1 y L2, de 220 Vca. La llave IE es normal abierta (NA), y la llave IA normal cerrada (NC); ambas operan bajo una tensión continua de 24 Vcc. En este ejemplo elemental se pretende que: • al accionar IE se encienda L1 y se mantenga encendida; • en cambio, al accionar IA, se apague L2 y se mantenga apagada. 1.3.1.

Circuito eléctrico

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1.3.2.

Direccionamiento de entradas y salidas

Las entradas al PLC que hacen referencia a una posición de memoria de la CPU se identifican con la letra “I“ seguida de dos números separados por un punto. El primer número indica el byte de memoria correspondiente al módulo de entrada en donde se guarda el estado lógico del pulsador; el segundo número indica la posición (bit) dentro de ese módulo. ESTRUCTURA DE UN OPERANDO

Las áreas de memoria que se pueden identificar son: entradas, salidas, marcas internas, marcas especiales, memoria de variables, ..., etc

Lo mismo se aplica a las direcciones de salidas (cambiando la letra “I“ por una “Q“), direcciones de marcas internas, etc. A continuación se analiza una instrucción de control: INSTRUCCIÓN DE CONTROL Una instrucción de control constituye la menor unidad dentro de un programa de usuario en el PLC. Una instrucción consta de: a) la operación a realizar; b) el operando I0.1

Operando

Operación OPERACIÓN (¿ Qué hay que hacer ? )

OPERANDO (¿ Con qué ? )

La operación de una instrucción (en este ejemplo: un contacto NA) determina qué función se ejecutará al momento de tratar la instrucción de control.

El operando de una instrucción (en este ejemplo: la entrada I0.1) incluya la información que necesita la operación para ejecutarse. El operando está formado por un parámetro y un identificador: I 0.1 El identificador define el área del PLC. En este ejemplo indica que se está haciendo algo con una entrada (I).

El parámetro es la dirección del operando. En este ejemplo son las direcciones del byte (0) y del bit dentro del byte (1).

Dependiendo de la CPU elegida, existen determinadas configuraciones de entradas y salidas. A título comparativo, se muestran a continuación las configuraciones de entradas-salidas integradas que poseen algunas CPUs de la familia S7-200, así como sus posibilidades de ampliación mediante el agregado de módulos.

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CPU 212

Módulo 0

Módulo 1

8 entradas

8 salidas

Imagen de proceso de las entradas y salidas asignadas a E/S físicas: I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5

I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7

Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7

Imagen de proceso de E/S que se puede utilizar como marcas internas: Q0.6 Q0.7

I2.0 ----I7.7

Q2.0 ----Q7.7

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Las tablas precedentes muestran cómo las diferentes configuraciones del hardware afectan la numeración de las entradas y salidas. Debe observarse que algunas configuraciones contienen intervalos de direcciones que el programa no puede utilizar, en tanto que otras direcciones de E/S se pueden emplear de igual manera que las marcas internas (M). 1.3.3.

Diagrama de Contactos en STEP 7-Micro/WIN

La figura siguiente muestra el Diagrama de Contactos (KOP) para este ejercicio, realizado en STEP 7-Micro/WIN. Los segmentos (Networks) sirven para estructurar un programa: cada circuito se inserta en un segmento.

Identificación del segmento (automática)

Cuando circula corriente por la entrada I0.0 este contacto está activado

Cuando circula corriente por la entrada I0.1 este contacto está desactivado

Network 1 Control sobre la lámpara L1 I0.0 Q0.0 La salida Q0.0 se activa cuando la entrada I0.0 está CERRADA (su imagen de proceso vale 1) Network 2 I0.1

Control sobre la lámpara L2 Comentario: título del segmento Q0.1 La salida Q0.1 se activa cuando la entrada I0.1 está ABIERTA (su imagen de proceso vale 0)

Network 3

Fin del programa

END

Fin de programa (sólo requerido en algunas versiones)

Network 4 Barra de potencial

Luego de escribir (editar) el programa se lo debe compilar para obtener la versión ejecutable. Si no hay errores de sintaxis, estaremos entonces en condiciones de iniciar la transferencia de esta última al PLC, para luego ejecutarla y ensayarla en el mismo. Estas operaciones de Transferencia y Ejecución (RUN) se analizarán más adelante.

1.3.4.

Compilación del programa editado Compilar

Compilar todo

Activando alguno de estos íconos con el mouse se realiza una compilación parcial o total del proyecto, pudiendo apreciarse en la Ventana de Resultados los errores de sintaxis o mal uso de los bloques funcionales: los mismos se informan por segmento (Network), fila y columna.

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1.3.5.

Conexión eléctrica del ejemplo

1.3.6.

Transferencia y ejecución del programa

Una vez editado y compilado el programa, se lo debe transferir a la memoria del PLC para poder ejecutarlo, ensayando así el proyecto. Un ícono en la barra de herramientas (Cargar en CPU) permite el acceso rápido a la transferencia del programa a la CPU. Para cargar el programa en el PLC éste debe encontrarse en modo STOP, lo cual será requerido por STEP 7-Micro/WIN. Alternativamente, puede cambiarse a este modo: STOP

• mediante el ícono de la barra de herramientas • a través del menú CPU → Stop • mediante el selector de modo en el mismo PLC. Los pasos a seguir para cargar el programa son: 1) poner el selector de modo de operación de la CPU en la posición TERM o STOP. La opción TERM habilita la comunicación entre el PLC y el puerto de comunicación RS485 con el panel de programación (PC). 2) ejecutar el comando CPU → Stop, respondiendo SI al pedido de confirmación 3) ejecutar el comando CPU → Cargar en CPU…: un mensaje informará si la operación de carga se realizó con o sin éxito. Una vez que la carga se haya efectuado con éxito se podrá conmutar la CPU a modo de ejecución (RUN) eligiendo el comando CPU → Run, respondiendo SI al pedido de confirmación.

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Ahora ya se está en condiciones de ensayar el programa, en donde las salidas que actúan en el campo (lámparas) se activarán en función del estado de las entradas del campo (llaves). 1.3.7.

Visualización del estado “en línea” (“on line”)

Si se ha elegido el editor KOP (Ver → KOP), se podrá visualizar el estado actual de los eventos. El menú Test → Activar estado KOP o Test → Estado del programa (dependiendo de la versión que de STEP 7-Micro/WIN) permite activar o desactivar la visualización del estado en Diagrama de Contactos. Esto hace posible ver el estado actual de los operandos en el PLC. En el ejemplo, el interruptor IE está conectado a la entrada I0.0, y el IA a la entrada I0.1. Abrir y cerrar los interruptores, observando el programa en estado KOP: se verá que las operaciones que permiten la circulación de corriente aparecen sombreadas. En la figura siguiente, se han accionado simultáneamente ambos pulsadores, IE e IA: STEP 7-Micro/WIN lee cíclicamente el estado de las operaciones en el PLC, y lo actualiza en pantalla. En este contexto, la palabra online significa que es posible analizar desde la Terminal (la PC) lo que está sucediendo en el PLC, pudiéndose apreciar los estados actuales y sus cambios cíclicos. Nótese, sin embargo, que no es posible seguir de esta forma aquellos procesos que se desarrollan de forma rápida, ya que tanto el tiempo de transferencia de la información como la visualización en pantalla tienen un cierto retardo. 1.4.

Ejemplo 2

“Modificación al programa del Ejemplo 1: Combinaciones `Y´ - `O´ “ Se incorporan otros dos interruptores con retención: IF (conectado a I0.2) e IB (conectado a I0.3), de tal manera que el encendido de L1 ocurrirá con el accionamiento indistinto de IE o de IF; en cambio, el apagado de L2 ocurrirá con el accionamiento indistinto de IA o de IB. 1.4.1.

Circuito eléctrico

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1.4.2.

Diagrama de Contactos en STEP 7-Micro/WIN

Las funciones mencionadas pueden expresarse como: (en el Diagrama de Contactos) “Si están activados IE O IF, se enciende L1”:

“Si están cerrados los contactos I0.0 O I0.2, circula corriente de la barra de potencial a la bobina Q0.0” Los contactos están conectados en paralelo (combinación O): Q0.0 = I0.0 + I0.2

“Si están activados IA O IB, se apaga L2”:

“Si están cerrados los contactos I0.1 O I0.3, circula corriente de la barra de potencial a la bobina Q0.1“ Los contactos están conectados en serie pero negados (combinación Y): Q0.1 = I0.1 • I0.3 = I0.1 + I0.3

Se deja para el alumno analizar y experimentar las distintas posibilidades de operaciones AND, OR, NAND y NOR, y el pasaje de una a otra a través de las leyes de De Morgan. En el programa del usuario en STEP 7-Micro/WIN, esta lógica tiene el aspecto de la figura siguiente. Network 1 Control sobre la lámpara L1 I0.0

COMBINACIÓN “O”

Q0.0

I0.2

Network 2

Control sobre la lámpara L2

I0.1

I0.3

Q0.1

COMBINACIÓN “Y”

1.5.

Edición en el Diagrama de Contactos

Se describen a continuación los procedimientos para seleccionar, insertar, borrar una combinación, y denominar un operando. 1.5.1.

Insertar una combinación “Y”

Supongamos que se ha dibujado el contacto NC I0.1 seguido de la bobina Q0.1. Para poder conectar en serie entre ambos el otro contacto NC para la entrada I0.3 (es decir, la combinación “Y” de I0.1 e I0.3, ambos negados), lo primero que se necesita es espacio libre. En el esquema de contactos, se marca el objeto delante del cual desea insertar la función (en este caso, la bobina Q0.1); luego, utilizando el mouse, se selecciona la función en la barra de herramientas o se pulsa directamente la tecla de función correspondiente. En el menú que se despliega, LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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se selecciona el tipo de función (en este caso, un contacto NC). Cuando el contacto aparece en el dibujo, introducir su dirección en el PLC ó el nombre simbólico (I0.3 en este caso). 1.5.2.

Insertar una combinación “O”

Supongamos que se ha dibujado el contacto NA I0.0 seguido de la bobina Q0.0. Para poder conectar en paralelo con I0.0 el otro contacto NA para la entrada I0.2 (es decir, la combinación “O” de I0.0 e I0.2) se procede como sigue. Dentro del mismo segmento, marcar un punto libre con el mouse en la línea siguiente, e insertar un contacto NA (I0.2 en este ejemplo). A continuación, hacer click en el símbolo Línea hacia arriba ( ) en la barra de herramientas KOP: esto completará la combinación lógica O entre los contactos I0.0 e I0.2. Ahora el programa tiene el aspecto mostrado en la figura precedente. 1.5.3.

Borrar

1.5.3.1.

Borrar combinaciones

Para borrar una combinación haga click en la misma y pulse la tecla DEL ó SUPR. Si el circuito queda abierto, para cerrarlo coloque una línea haciendo click en el símbolo Línea hacia la izquierda ( ) ó Línea hacia la derecha ( ) en la barra de herramientas KOP. 1.5.3.2.

Borrar columnas, filas, segmentos y líneas

Para borrar una selección de objetos, una fila, columna, línea vertical, ó uno ó varios segmentos completo, se procede como sigue. • marque el objeto deseado • abra la ventana Borrar a través de los comandos Edición → Borrar • en la ventana Borrar seleccione lo que desea eliminar: el objeto seleccionado se borrará. Otra manera es: posicionar el puntero del mouse sobre el elemento, hacer click con el botón derecho, y elegir Borrar en la ventana emergente. 1.5.4.

Insertar

Es posible insertar filas, columnas, líneas verticales y segmentos. También es posible copiar y pegar filas, columnas, y segmentos. Posicione el mouse sobre el lugar deseado, haga click con el botón derecho, y seleccione Insertar en la ventana emergente. En la siguiente ventana emergente elija el objeto a insertar. 1.5.5.

Restricciones de segmento o Network

Existen límites máximos para el número de segmentos que puede contener un proyecto, como así también para las líneas (filas) y columnas dentro de cada segmento. Todo depende del modelo de CPU escogido. A título de ejemplo se resumen estos máximos para las CPU 212 y 215: • Networks: ≤ 100 • Líneas por Network: ≤ 30 • Columnas por Network: ≤ 24 LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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Para otros modelos de CPU consultar el manual correspondiente. 1.6.

Tabla de Símbolos (texto explícito)

Hasta ahora se ha editado el programa del PLC utilizando operandos identificados en el lenguaje del PLC, por ejemplo “I0.3”, el cual, como hemos visto, está en relación con la memoria. Sin embargo, en un programa muy largo estos operandos ya no pueden leerse con facilidad. Sería muy interesante poder trabajar con las denominaciones reales de los interruptores o con un texto explícito. Esto es justo lo que se obtiene si se usa la denominada Programación Simbólica, siguiendo los pasos indicados a continuación: 1) Para obtener un direccionamiento simbólico es necesario completar la denominada Tabla de Símbolos, a la que puede accederse desde la barra de navegación (izquierda) seleccionando “Tabla de símbolos”.

2) Con esto se obtiene una ventana para editar la tabla de símbolos. En la columna Símbolo se introduce lo que se visualizará como texto explícito; en la columna Dirección se introducen los operandos que serán sustituidos por los nombres simbólicos; finalmente, en la columna Comentario puede (opcionalmente) introducirse un texto orientativo. No olvidar guardar (salvar) el trabajo realizado. 3) A través del menú Ver → Direccionamiento simbólico (o seleccionando “Tabla de símbolos” en la barra de navegación de la izquierda) se conmuta al modo de visualización de direcciones simbólicas. 4) Si se ha seleccionado tipo de direccionamiento simbólico y se conmuta al editor KOP, entonces es posible ver las direcciones simbólicas en cada operador.

1.7.

Herramientas de Depuración del Software

STEP 7-Micro/WIN provee herramientas de software para ayudar al usuario en la depuración y prueba de su programa. Estas características incluyen: • ver el estado del programa mientras está siendo ejecutado por el S7-200 • forzar valores • configurar al S7-200 para que ejecute solamente un número especificado de ciclos de scan. Seguidamente se describen las dos primeras características. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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1.7.1.

Tabla de Estado

Una Tabla de Estado permite al usuario leer, escribir, forzar y monitorear variables mientras el S7200 está ejecutando un programa. El editor de la Tabla de Estado se puede abrir mediante el ícono del menú, ó ingresando a la Barra de Navegación. La figura siguiente muestra el aspecto de esta Tabla para nuestro ejemplo. Se pueden crear múltiples Tablas de Estado. • En la columna Dirección se introducen las direcciones o los nombres simbólicos de los elementos del programa cuyo valor se desee leer y/o escribir. • Si el elemento es del tipo bit (I, Q, M) se deberá seleccionar en la columna Formato el tipo Bit. Otros tipos posibles se experimentarán más adelante. • La columna Valor actual mostrará los valores actuales de los elementos al momento de la ejecución del programa. • La columna Nuevo valor permitirá ingresar un valor deseado de los elementos, como se describe a continuación.

Las posibilidades que brinda el uso de la Tabla de Estado se describen a continuación. 1.7.2.

Simulación de condiciones de proceso: escritura y forzado

Las condiciones del proceso se pueden simular escribiendo o forzando nuevos valores en los operandos. Ello se efectúa en el editor de programas mientras se está ejecutando la función Estado del programa, así como en la Tabla de estado. La figura siguiente muestra una porción de la barra de herramientas de la pantalla principal de STEP 7-Micro/WIN, en donde se distinguen las funciones relacionadas con el ítem que nos ocupa: • para iniciar la comunicación y habilitar las herramientas de comprobación, utilice los botones de la barra de herramientas Estado del programa y Estado de Tabla, ó bien los comandos del menú Test. • para acceder a las funciones siguientes, utilice los comandos del menú Test, o bien los correspondientes botones de la barra de herramientas Test.

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1.7.3.

Cómo leer y escribir variables usando una Tabla de Estado

• Por defecto, la función Estado de tabla rastrea continuamente la CPU para actualizar el estado de todos los valores del programa. Por el contrario, la función Lectura sencilla permite obtener una "instantánea", es decir, una única actualización de los valores. Esta función puede activarse con el comando Test → Lectura sencilla o haciendo click en el botón de Lectura sencilla de la barra de herramientas. • Si la función Estado de tabla está desactivada, el botón Lectura sencilla se habilitará haciendo click en una Tabla de estado • Si se hace click en el botón STOP, la actualización del estado se detiene. • Si se utiliza la función Leer todo, en la columna Valor actual de la(s) Tabla(s) de estado se visualizará un ícono en forma de candado junto a todas las direcciones que se hayan forzado (ver ítem siguiente). • Para cambiar valores, modifíquelos en una ó más filas de la columna Nuevo valor en la Tabla de estado, y luego use el botón Escribir todo para transmitir los cambios deseados a la CPU. 1.7.4.

Cómo forzar variables usando la Tabla de Estado

El S7-200 permite forzar cualquiera ó todos los puntos de E/S (bits I y Q). Además, se pueden forzar hasta 16 valores de memoria (V o M) ó valores de E/S analógicos (AI o AQ). Los valores en memoria “V” ó “M” pueden forzarse en bytes, palabras ó palabras-dobles; los valores analógicos se fuerzan únicamente como palabras. Todos los valores forzados se almacenan en la memoria permanente del S7-200. Debido a que los datos forzados podrían ser modificados durante el ciclo de scan (ya sea por el programa, por el ciclo de actualización de E/S, o por el ciclo de procesamiento de comunicaciones), el S7-200 re-aplica los valores forzados varias veces en el ciclo de scan completo: - Lectura de entradas: el S7-200 aplica los valores forzados a las entradas a medida que las va leyendo - Ejecución de la lógica de control en el programa: el S7-200 aplica los valores forzados a todas las E/S de acceso directo (inmediato). Los valores forzados se aplican para (hasta) 16 valores de memoria después que el programa se ha ejecutado. - Procesamiento de cualquier requerimiento de comunicaciones: el S7-200 aplica los valores forzados a todos los accesos de lectura/escritura vía comunicaciones.

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- Escritura de salidas: el S7-200 aplica los valores forzados a las salidas a medida que se van escribiendo, Para forzar valores se puede usar la Tabla de Estado. Para ello: • introduzca el valor deseado en la columna Nuevo valor, y después ... • ... pulse el botón Forzar en la barra de herramientas • Para forzar un valor ya existente, se puede también resaltar el valor en la columna Valor actual y luego pulsar el botón Forzar. Si se utiliza la función Forzar, el valor se re-aplicará a la variable en cada ciclo, hasta que se aplique a la variable la función Desforzar. Cuando se elige el comando Leer todo, los valores de las variables forzadas que se muestran en la columna Valor actual de la Tabla de estado irán precedidos de un pequeño candado para enfatizar la situación forzada. El LED de color ámbar SF/DIAG, ubicado en el frente de la CPU, se enciende cuando existe una situación de forzado activa. 1.7.5.

Cómo desforzar variables

• En el Estado del programa y en la Tabla de estado, seleccionar la variable a desforzar y hacer click en el botón Desforzar. Alternativamente puede seleccionar (click) un parámetro y pulsar luego el botón derecho del ratón para visualizar el menú contextual (emergente) de las funciones Forzar y Desforzar. • Si se desea desforzar todas las direcciones, hacer click en el botón Desforzar todo. Esta función no requiere que se seleccionen las variables individuales. 1.8.

Algunas consideraciones prácticas al trabajar con STEP 7-Micro/WIN

• En cada Network: una única función lógica para todas las salidas: En cada segmento (Network) pueden conectarse varias salidas (ó memorias internas, bloques de funciones especiales, etc) en paralelo, pero debe existir una única condición lógica que active una o más salidas. Dicho más claramente: dentro de un Network no se permite tener dos o más salidas que se activen con funciones lógicas diferentes.

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• Circuitos puente: A veces deben programarse circuitos con contactos que no pueden convertirse directamente a un esquema de contactos KOP, debido a restricciones sintácticas: el “circuito en puente” es uno de estos casos. Se muestra a continuación cómo resolver el problema para un circuito en puente simple y otro complicado. El mismo artificio puede aplicarse para otros casos similares. Circuito puente simple El circuito en puente simple mostrado a la izquierda de la figura se puede programar en KOP dividiéndolo en tantos segmentos (Networks) como ramas sean posibles, en este caso con dos Networks (derecha):

Circuito puente complejo Las dos ramas posibles en el puente sencillo se transforman y recombinan como muestra la figura siguiente: por un lado tenemos la rama IA-IC en paralelo con IB; por otro lado, la rama IB-IC en paralelo con IA. Network 1 IA IC IA

IE

SF

IB IC

ID

IB IE

IB

IC

ID

IA

SF

En lo posible, es aconsejable evitar dibujar el esquema eléctrico de circuitos en puente, y pensar desde el inicio en "esquemas de contactos KOP". LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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Conmutador o inversor: Los conmutadores tampoco representan un problema a la hora de transformar un esquema eléctrico en un esquema de contactos KOP. A continuación se describe brevemente esta transformación. Para analizar mejor el circuito debe tenerse en cuenta la vía de circulación de corriente. Para ello, el conmutador IB se divide en un contacto normalmente cerrado (NC) que se considera en serie con IA y que define la salida SC, y en un contacto normalmente abierto (NA) en paralelo con IA y que define la salida SD. Es decir, por principio un conmutador puede convertirse en un esquema de contactos mediante un contacto normalmente cerrado y un contacto normalmente abierto que tienen la misma dirección de entrada.

1.9.

DE TEST (ENTRADAS)

DE ENLACE

Tipo

Resumen de herramientas de trabajo y simbologías ELEMENTO Función Unión vertical hacia abajo Unión vertical hacia arriba Unión horizontal hacia atrás Unión horizontal hacia adelante

SÍMBOLO

DESCRIPCIÓN Conecta un elemento en paralelo con el que está en una línea superior Conecta un elemento en paralelo con el que está en una línea inferior Conecta en serie un elemento con el que le precede en la línea Conecta en serie un elemento con el que le sigue en la línea

Contacto normal abierto

Se cierra (ON, conduce corriente) si el bit de la imagen de proceso vale “1”

Contacto normal cerrado

Se cierra (ON) si el bit de la imagen de proceso vale “0”

Contacto abierto directo

Lee el valor de la entrada física y se cierra (ON) si su estado lógico es “1”. La imagen de proceso no se actualiza.

Contacto cerrado directo

Lee el valor de la entrada física y se cierra (ON) si su estado lógico es “0”. La imagen de proceso no se actualiza. Cambia el estado de la entrada de circulación de corriente:

Inversión

si la corriente alcanza el contacto NOT, éste la bloquea; si no logra alcanzar el contacto, éste la hace circular.

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DE ACCIÓN (SALIDAS)

Tipo

ELEMENTO Función Detección de flanco positivo

SÍMBOLO

DESCRIPCIÓN Permite que la corriente circule durante un ciclo cada vez que se produce un cambio de OFF (“0”) a ON (”1”)

Detección de flanco negativo

Permite que la corriente circule durante un ciclo cada vez que se produce un cambio de ON (“1”) a OFF (”0”)

Asignación de salida

La variable asociada toma el valor “1” cuando fluye corriente hacia ella (según el resultado de la zona de test / entradas). El nuevo valor se escribe solamente en la imagen de proceso). Se puede crear una salida negada colocando un contacto NOT antes de la bobina de salida.

Asignación directa de salida

Escribe el nuevo valor tanto en la salida física como en la correspondiente dirección de la imagen de proceso. Cuando se ejecuta la operación, la salida física (bit) se ajusta directamente de forma equivalente a la circulación de la corriente.

Activar salida(s) (SET)

Activa (pone en “1”) un número N de salidas a partir de la dirección de bit indicada. Junto con la instrucción RESET realizan la función de un latch.

Activar salida(s) directamente

Activa (latch) un número N de salidas (salida física + imagen de proceso) a partir de la dirección de bit indicada.

Desactivar salida(s) (RESET)

Desactiva (pone en “0”) un número N de salidas a partir de la dirección de bit indicada. Junto con la instrucción SET realizan la función de un latch.

Desactivar salida(s) directamente

Desactiva (unlatch) un número N de salidas (salida física + imagen de proceso) a partir de la dirección de bit indicada.

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2. SIMULADOR S7-200: INSTRUCTIVO DE USO El Simulador S7-200 es un archivo ejecutable que permite simular la ejecución de un proyecto creado con STEP 7-Micro/WIN en versiones 4.0 ó anteriores, como si se estuviera trabajando con un PLC de la familia S7-2xx. Una vez instalado el software, su ejecución puede iniciarse haciendo doble click en el ícono que se ve a la derecha: Esto abrirá la siguiente pantalla de presentación:

Para comenzar a operar se debe hacer un click sobre la imagen S7-200, lo cual hará aparecer la siguiente ventana:

Como puede verse, se requiere una clave de acceso (contraseña): escribir 6596 y luego hacer click en “OK”. Con esto ya se estará en condiciones de comenzar a usar el Simulador. 2.1.

Preparación de la simulación

Para probar un Proyecto sobre el Simulador S7-200:

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a) primero debe editarse el Proyecto y compilarlo sin errores usando el STEP 7-Micro/WIN b) luego se debe seleccionar Archivo → Exportar y elegir un nombre para guardar el archivo con extensión “AWL”. 2.2.

Configuración del ambiente

Cuando se carga un programa en el Simulador S7-200, no se leen datos de configuración, tales como el tipo de PLC con el que se creó el mismo, ni la arquitectura modular que acompaña a la CPU. Esta información debe brindarse al Simulador cuando el mismo está en modo STOP (estado por defecto, u obtenible por la acción STOP en el menú PLC). La configuración elegida puede salvarse usando la opción Guardar configuración del menú Programa. A posteriori, la misma puede recuperarse y cargarse con la opción Cargar configuración del mismo menú. 2.2.1. Configuración de la CPU

Abrir el menú Configuración y seleccionar Tipo de CPU para elegir la CPU apropiada:

2.2.2. Módulos de ampliación

Haciendo doble click sobre las ubicaciones de módulos de expansión (a la derecha de la CPU) aparecerá una tabla con las opciones disponibles:

Elegir el módulo a ubicar en el sector seleccionado y aceptar: en este ejemplo se eligió como primer módulo el EM221 (8 entradas digitales) y como segundo módulo el EM222 (8 salidas digitales). La pantalla se verá como sigue: LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R

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2.3.

Carga y Ensayo del Proyecto

a) Abrir el Simulador S7-200: elegir la opción Cargar programa del menú Programa y buscar el archivo *.AWL guardado en la preparación de la simulación. Nota: Si al momento de abrir el archivo aún no se ha cerrado STEP 7-Micro/WIN 4.0, el Simulador S7-200 puede mostrar un cartel de error, indicando que no puede abrirlo. Ignore este cartel: en realidad el archivo ha sido cargado correctamente.

b) En el menú PLC elija la acción RUN para ejecutar el programa cargado. Accione las entradas (en fondo verde) y visualice la activación de las mismas en los LEDs del frente de la CPU, y asimismo el estado de las salidas. c)

Se deja para el alumno experimentar con las diversas opciones del Menú. Nota: La simulación de las instrucciones de Relé de Control Secuencial (SCR) no está soportada por el SIMULADOR S7-200.

3.

PRÁCTICA DE LABORATORIO

Durante la práctica de Laboratorio correspondiente a la explicación del ambiente de desarrollo STEP 7 Micro/WIN, el alumno deberá verificar cada una de las funciones del item “Funciones Básicas” y los problemas del ítem “Problemas de Aplicación” del apunte “PRA_2B__ API_PLC RevC.doc”.

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