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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

SIMATIC HMI WinCC Flexible 2008 Advanced AMBIENTE DE DESARROLLO Tutorial básico

Revisión B 13/Jun/2014

WinCC Flexible 2008: Tutorial básico

INDICE

1.

INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................................. 4 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.

2.

FUNCIONES DE UN SISTEMA HMI ....................................................................................................................... 4 SISTEMAS SCADA .......................................................................................................................................... 5 SIMATIC HMI ............................................................................................................................................. 5 SIMATIC WINCC FLEXIBLE 2008 ADVANCED ...................................................................................................... 5 OBJETIVO ..................................................................................................................................................... 6 TAGS ........................................................................................................................................................... 6

PLANTEO DE UN PROBLEMA: “SISTEMA DE BOMBEO”....................................................................................... 8 2.1. 2.2.

3.

OBJETIVO ..................................................................................................................................................... 9 APLICACIONES DE REFERENCIA ........................................................................................................................... 9

CREACIÓN DE UN PROYECTO EN WINCC FLEXIBLE ............................................................................................ 10 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

4.

PRIMEROS PASOS EN LA CREACIÓN DEL PROYECTO ................................................................................................ 10 PANTALLAS ................................................................................................................................................. 15 CONEXIONES ............................................................................................................................................... 15 ADAPTACIÓN DE LA PLANTILLA ......................................................................................................................... 16

CÓMO CREAR PANTALLAS ................................................................................................................................ 18 4.1. PROPIEDADES DE PANTALLA ............................................................................................................................ 18 4.2. TECLAS DE FUNCIÓN ...................................................................................................................................... 18 4.3. NAVEGACIÓN .............................................................................................................................................. 19 4.4. OBJETOS EN LA VENTANA DE HERRAMIENTAS ...................................................................................................... 19 4.5. CONFIGURACIÓN DE VARIABLES (TAGS) .............................................................................................................. 22 4.5.1. Creación de tags.................................................................................................................................. 22 4.5.2. Creación de tags usando el Área de Trabajo......................................................................................... 22 4.5.3. Creación de tags usando la Ventana de Propiedades............................................................................ 23 4.6. EDICIÓN DE OBJETOS ..................................................................................................................................... 23 4.7. CONFIGURACIÓN DE OBJETOS: VENTANA DE PROPIEDADES ..................................................................................... 24 4.7.1. Posibilidades de dinamización ............................................................................................................. 24 4.7.2. Dinamización de la apariencia de un objeto ......................................................................................... 25 4.7.3. Dinamización de la visibilidad de un objeto .......................................................................................... 26 4.8. AYUDAS PARA MEJORAR LA APARIENCIA DE PANTALLAS E IMÁGENES .......................................................................... 27 4.8.1. Objetos que carecen de propiedades de dinamización.......................................................................... 27 4.8.2. Mejora de precisión en los dibujos ....................................................................................................... 28 4.9. CAMBIOS DE PANTALLA .................................................................................................................................. 28 4.9.1. Desconexión del Panel de Operador..................................................................................................... 30

5.

LA PRIMERA APLICACIÓN CON WINCC FLEXIBLE............................................................................................... 32 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3. 5.1.4.

6.

Ejemplo: creación de la Plantilla del proyecto ...................................................................................... 32 Ejemplo: creación de la pantalla principal (PARTE OPERATIVA) ............................................................ 33 Ejemplo: creación de tags.................................................................................................................... 35 Ejemplo: creación de la segunda pantalla (PARTE RELACION)............................................................... 35

COMPROBACIÓN Y SIMULACIÓN DEL PROYECTO ............................................................................................. 37 6.1. VERIFICACIÓN DE CONSISTENCIA DURANTE LA GENERACIÓN ..................................................................................... 37 6.1.1. Generación ......................................................................................................................................... 37 6.1.2. Reconstrucción total............................................................................................................................ 37 6.2. DEPURACIÓN DE PROYECTOS: VERIFICACIÓN USANDO EL SIMULADOR ..................................................................... 38 6.2.1. Creación de la Tabla de Simulación ...................................................................................................... 38

7.

OPERACIÓN EN RUNTIME................................................................................................................................. 41 LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 2 de 55

WinCC Flexible 2008: Tutorial básico 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 8.

CICLOS: CONCEPTOS BÁSICOS .......................................................................................................................... 41 ACTUALIZACIÓN DE LOS VALORES DE LOS TAGS EN RUNTIME .................................................................................... 42 CONEXIÓN CON EL AUTÓMATA (PLC) ................................................................................................................ 42 EJECUCIÓN DEL RUNTIME ............................................................................................................................... 45

APÉNDICE: AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE BOMBEO ............................................................................... 47 8.1. DESCRIPCIÓN PRELIMINAR DEL PROBLEMA .......................................................................................................... 47 8.2. ELIMINACIÓN DE AMBIGÜEDADES ..................................................................................................................... 47 8.3. SOLUCIÓN .................................................................................................................................................. 48 8.3.1. Grafcet de Producción Normal (GPN) ................................................................................................... 49 8.3.2. GEMMA del sistema ............................................................................................................................ 49 8.3.3. Consola de Mando .............................................................................................................................. 50 8.3.4. Obtención del Grafcet Completo: coordinación de tareas .................................................................... 50 8.3.5. Parada de Emergencia ........................................................................................................................ 51 8.3.6. Grafcet de Conducta (GC) .................................................................................................................... 51 8.4. EJERCICIOS PROPUESTOS ................................................................................................................................ 52 8.5. SOLUCIÓN SOBRE PLC: ENTRADAS, SALIDAS Y VARIABLES INTERNAS ........................................................................... 53

9.

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................................. 55

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WinCC Flexible 2008: Tutorial básico

1.

INTRODUCCIÓN

Para el operador que trabaja en un ambiente en el que los procesos se están volviendo más complejos, y donde los requerimientos para las máquinas y la funcionalidad de las plantas se están incrementando, una máxima transparencia es esencial. Esta transparencia la provee una Interfaz HumanoMáquina (HMI por sus siglas en inglés Human-Machine Interface). Tradicionalmente, estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos (lámparas pilotos, indicadores digitales y analógicos, registradores, pulsadores, selectores, ..., etc) que se interconectaban con la máquina o proceso, permitiendo el diálogo entre el automatismo y el operador, generando el monitoreo, la supervisión y el control. En la actualidad las máquinas y los procesos en general se comandan utilizando controladores y otros dispositivos electrónicos provistos con puertos de comunicación de amplio rango para el intercambio de información, lo que hace posible contar con sistemas HMI bastante más poderosos y eficaces, además de permitir una conexión más sencilla y económica con el proceso o máquinas. Los HMI actuales permiten al operador visualizar el todo ó parte de un proceso automatizado (mediciones, alarmas, parámetros de temporizadores y contadores, etc) a través de un soporte, como ser una PC o Terminales de Diálogo (usualmente paneles táctiles, graficadores de curvas, etc), lo cual no se podría hacer mirando simplemente al autómata ó a los actuadores asociados: son una verdadera “Ventana del Proceso” que lo muestra en forma parcial ó en su totalidad. Generalmente estos sistemas HMI son sistemas al pie de máquina, es decir, ubicados en las proximidades del proceso bajo supervisión y control. Un sistema HMI representa la interfaz entre el hombre (operador) y el proceso (máquina / planta). La unidad que controla realmente el proceso es un Autómata Programable (PLC): de ahí que exista una interfaz entre el operador y WinCC Flexible (al dispositivo HMI) y una interfaz entre WinCC Flexible y el PLC.

1.1.

Funciones de un sistema HMI

Un sistema HMI asume las siguientes tareas: • MONITOREO Y SUPERVISIÓN: visualización de los datos del proceso que se está ejecutando en la Planta en tiempo real en forma de números, textos y gráficos animados, generando hacia el usuario una lectura fácil de interpretar. La pantalla del HMI se actualiza dinámicamente, basado en transiciones de proceso. • CONTROL DEL PROCESO POR EL OPERADOR, por medio de una interfaz gráfica. Por ejemplo: el operador puede fijar valores de referencia (setpoints), arrancar un motor, etc. • GENERACIÓN Y DISPLAY DE ALARMAS: disparo automático de alarmas ante estados críticos del proceso (p.ej., cuando se excede un setpoint), posibilitando el reconocimiento y reporte de eventos excepcionales. • RESGUARDO DE INFORMACIÓN DEL PROCESO: recolección y almacenamiento en archivos de alarmas y valores del proceso. Esto permite registrar secuencias y recuperar datos de producción previos. • GENERACIÓN DE DATOS HISTÓRICOS: procesamiento de la información resguardada en archivos (tablas de estadísticas, evoluciones históricas, etc.) con una determinada periodicidad, lo que otorga una poderosa herramienta para optimizar y corregir el proceso, además de documentar dichos valores y administrar parámetros, tanto del proceso como de las máquinas que en él intervienen. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 4 de 55

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• GENERACIÓN DE REPORTES: emisión de reportes de alarmas y valores de proceso. Esto permite imprimir valores de datos de producción al final de un turno, por ejemplo. • MANEJO DE PARÁMETROS DE PROCESOS Y MÁQUINAS: el sistema HMI puede guardar los parámetros de procesos y máquinas en “recetas” que luego serán bajadas al PLC para efectuar cambios de producción.

1.2.

Sistemas SCADA

En una escala superior, una variante de los sistemas HMI son los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) que se traduce como Control Supervisor y Adquisición de Datos. Constituyen un conjunto de mayor envergadura con los mismos objetivos antes descriptos. Un SCADA es un sistema basado en computadores, PLCs, sensores, actuadores, medios de comunicación, redes y software que permite supervisar y controlar en tiempo real y a distancia una instalación de cualquier tipo, especialmente en aquellas que tienen una distribución geográfica muy amplia (decenas o cientos de Km) y que manejan cientos o miles de variables de E/S: suele hablarse entonces de Sistemas SCADA “geográficos”, para que no exista confusión alguna con los Sistemas de Control Basados en PC, algunas veces llamados “software SCADA”. Como ejemplos de aplicación podemos mencionar: control de oleoductos, gasoductos, acueductos, sistemas de transmisión y distribución de energía eléctrica, redes subterráneas, y en todo tipo de industrias de fabricación de prácticamente todos los diferentes productos que nos rodean a diario. En estos casos, para poder controlar todo el conjunto del automatismo, se necesita una comunicación rápida y segura que brinde en tiempo real (o casi real, con demoras despreciables frente a la inercia de todo el automatismo) el estado de toda la información vinculada al proceso, y a la vez la muestre y/o la concentre en algún medio de vinculación con el usuario (PC o Terminal de Diálogo) para poder monitorearla y utilizarla. Esta concentración de la información le permite al operador visualizar todo el proceso de una manera global a través de un formato gráfico creado con el software, dándole una visión amplia de todo el Sistema Automatizado de Producción (SAP), como si él mismo estuviese al pie de la máquina (estado de alarmas, marcha, parada, estado actual, etc).

1.3.

SIMATIC HMI

SIMATIC HMI es un producto de Siemens que ofrece una amplia gama de posibilidades para realizar las más variadas tareas de manejo y visualización. A través de este software se puede supervisar y controlar el proceso en todo momento por medio de una simple PC, o con otras Terminales de Diálogo (paneles táctiles, graficadores, etc.). El software que describiremos a continuación es WinCC Flexible 2008 Advanced, versión con licencia que corre bajo Windows XP.

1.4.

SIMATIC WinCC Flexible 2008 Advanced

SIMATIC WinCC Flexible versión 2008 es el software HMI de Siemens, ejecutable en Windows, para todas las aplicaciones al pie de máquina en el ámbito de cualquier proceso bajo supervisión y control. Permite configurar una amplia gama de paneles de mando, desde los Micro Panels (pensados para aplicaciones con controladores SIMATIC S7-200, paneles táctiles, graficadores, ...) hasta soluciones locales con SIMATIC Panel PC, o simplemente una PC de mesa. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 5 de 55

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WinCC Flexible incluye los siguientes componentes: • Sistema de Ingeniería de WinCC Flexible: es el software que permite manejar todas las tareas de configuración indispensables. La edición de WinCC Flexible determina qué dispositivos HMI dentro del espectro SIMATIC HMI pueden configurarse. • WinCC Flexible Runtime: es el software que el usuario usa para visualizar su proceso. La palabra Runtime designa al software que se ejecuta sobre los dispositivos HMI. El proyecto del usuario se ejecuta en modo de proceso en Runtime. • Opciones de WinCC Flexible: permiten expandir la funcionalidad estándar de WinCC Flexible. Se requiere una licencia separada para cada opción. Nota: para esta versión de WinCC Flexible 2008, la comunicación entre el autómata (PLC) y el software que corre en la PC (WinCC 2008) requiere un cable PC/PPI conectado al puerto COM de la PC.

1.5.

Objetivo

El presente documento pretende ser una guía de aprendizaje básica para el usuario de WinCC Flexible: se abordará la forma de crear un proyecto nuevo, incorporar pantallas y animaciones, insertar cambios de pantallas, comprobar y simular un proyecto, ..., utilizando un ejemplo sencillo, lo cual servirá de referencia para resolver cualquier otra aplicación. El objetivo a lograr es crear con WinCC Flexible una interfaz con el usuario usando a la PC como Terminal de Diálogo, como sugiere la Figura 1.1:

Figura 1.1: Objetivo de este Tutorial

WinCC Flexible soporta la configuración de muchos conceptos de automatización diferentes. El esquema simple adoptado es un sistema monousuario, en donde un único dispositivo HMI (implementado sobre la PC) se conecta con un único dispositivo de control (PLC) a través de un cable de comunicaciones. Los sistemas monousuario se usan generalmente cerca de la producción, pero también pueden implementarse para operar y monitorear procesos parciales ó secciones de un sistema.

1.6.

Tags

El PLC y el dispositivo HMI intercambian datos usando valores de proceso. Para ello, en su configuración de WinCC el usuario crea tags (variables) que apuntan a direcciones en el PLC. Usando estos tags LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 6 de 55

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el dispositivo HMI lee y muestra el valor de la dirección definida; además, el operador puede fabricar una entrada en el dispositivo HMI, cuyo valor se escribe en una dirección definida en el PLC. Los tags pueden ser tanto internos como externos. • Tags internos Los tags internos no tienen ninguna conexión con el PLC. Se almacenan en la memoria del dispositivo HMI, por lo que únicamente este dispositivo tiene acceso de lectura y escritura a los mismos. El usuario crea tags internos para, por ejemplo, ejecutar cálculos locales. Se los puede definir en todos los tipos de datos básicos. • Tags externos Los tags externos permiten la comunicación (intercambio de datos) entre los componentes de un proceso de automatización, p. ej. entre el dispositivo HMI y el PLC. Un tag externo es la imagen de una posición de memoria definida en el PLC. Se tiene acceso de lectura y escritura a esta posición de almacenamiento tanto desde el dispositivo HMI como del PLC. Puesto que los tags externos son imágenes del almacenamiento en el PLC, los tipos de datos aplicables dependerán del PLC al cual se conecte el dispositivo HMI. Nota: en la versión de WinCC en español se tradujo el término inglés “tag” por “variable”, y la misma traducción se aplicó en las figuras. Por lo expresado precedentemente, en este documento se prefirió mantener el término “tag” por considerarlo más significativo, conservando el término “variable” cuando WinCC flexible lo muestra así al usuario en las pantallas en español.

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2.

PLANTEO DE UN PROBLEMA: “SISTEMA DE BOMBEO”

Nota: este ejemplo se tomó del apunte de aplicación de GEMMA “Sistema de Bombeo”, el cual se adjunta completo en el Apéndice. La Figura 2.1 representa un Sistema de Bombeo de agua. La instalación consta de un depósito principal cuya alimentación se gestiona con una válvula motorizada (V1), dos bombas (B1 y B2), y un circuito de bypass controlado mediante una segunda válvula motorizada (V2). La función del bypass es abrir una vía directa hacia el siguiente tramo de impulsión si el sistema falla o se detiene. Cada válvula tiene 2 motores, uno para cerrarla y otro para abrirla (V1C / V1A para V1; V2C / V2A para V2). En funcionamiento normal, cuando se alcanza el nivel máximo (NMAX) las bombas impulsan agua hasta que el nivel alcanza el nivel mínimo (NMIN). B1 y B2 se turnarán en cada operación. Los motores de las válvulas giran en un sentido o en otro para abrir o cerrar la “llave de paso” (mariposa) de la misma. Completar esta acción requiere cierto tiempo. Figura 2.1: Ejemplo

Se considerará que el sistema “falla” (emergencia) si la bomba seleccionada para la descarga es incapaz de llevar el nivel del depósito a su nivel mínimo luego de 15 minutos de funcionamiento. Solucionada la causa de la emergencia, el operador oprimirá un pulsador de reposición (BRST). Prever un modo de funcionamiento “manual” para verificar individualmente los accionamientos, y un funcionamiento semi-automático “ciclo-a-ciclo” (mediante un pulsador para el inicio de un ciclo (BCC). Prever pulsadores para las siguientes operaciones manuales: • motores de válvulas (4): se acciona individualmente el motor de la válvula durante un tiempo predeterminado y se detiene. • bombas (2): se activa la bomba elegida hasta que se oprime nuevamente el pulsador. Se dispondrá de un pulsador para el arranque en Modo Automático (BARR) y uno para la parada en dicho modo (BPRD). Este pulsador de Parada deberá tener acción al finalizar el ciclo. Si se encuentra en Modo “Ciclo-a-Ciclo” el pulsador de Parada se ignora. Cada vez que se energice la Parte Operativa se debe habilitar el bypass y bloquear el llenado y descarga del tanque. Las bombas no deben operar mientras el tanque se está llenando: solamente comenzarán a operar cuando el nivel del tanque alcance el sensor NMAX (NMAX = 1).

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El tanque no se recargará mientras las bombas lo estén descargando: deberá esperarse a que las bombas lleven al tanque por debajo del nivel NMIN (NMIN = 0) para proceder a la recarga. 2.1.

Objetivo

Bajo el ambiente WinCC Flexible, implementar un Panel de Operador (interfaz HMI), utilizando a la PC como Terminal de Diálogo para el problema enunciado. La interfaz mostrará dos pantallas: • una pantalla (que denominaremos “PARTE OPERATIVA”), conteniendo el dibujo esquemático de la Estación de Bombeo (similar a la Figura 2.1) • la segunda pantalla (que denominaremos “PARTE RELACIÓN”) contendrá elementos de maniobra (botones, llaves, …) y señalización (lámparas, indicadores, …) que permitirán al operador interactuar con el proceso. Por comodidad, dos elementos pertenecientes a esta pantalla (los pulsadores de arranque y parada del proceso) se ubicarán en la PARTE OPERATIVA. Se pretende que esta publicación sirva de Tutorial ó referencia básica para poder resolver cualquier otra aplicación. Una vez terminada la interfaz se conectará la Terminal de Diálogo (PC) al autómata (PLC) en el cual se ejecuta el programa de control del proceso, para comprobar el correcto funcionamiento y así completar los alcances del Tutorial. Una vez asimilados los conceptos básicos de este Tutorial, se sugiere profundizar los mismos trabajando sobre el proyecto del ejemplo y enriqueciéndolo, mejorando la calidad y variedad de las presentaciones, e investigando sobre las características avanzadas que brinda el ambiente de WinCC Flexible.

Nota: a través del menú Ayuda → Contenido (Figura 2.2) se encontrará abundante información para los diferentes niveles de aprendizaje. Una gran parte de este documento transcribe dicha información.

Figura 2.2: Ayuda en línea

2.2.

Aplicaciones de referencia

Acompañan al presente documento los siguientes archivos: • una solución sobre PLC S7200 del problema propuesto en este ítem (ver APÉNDICE) • una solución completa con WinCC Flexible del diseño del HMI conducido en el Tutorial

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3.

CREACIÓN DE UN PROYECTO EN WINCC FLEXIBLE

El PROYECTO es la base para configurar la interfaz de usuario. En el mismo se crean y configuran todos los “objetos” necesarios para controlar y supervisar un proceso, entre ellos: • Pantallas que representan la Parte Operativa del Sistema Automatizado de Producción (SAP) y permiten operar sobre la misma • Tags para intercambiar datos entre la Parte de Control del SAP (el PLC) y la Terminal de Diálogo • Avisos para visualizar los estados operativos de la instalación bajo control • Ficheros para almacenar valores de proceso, avisos, …, etc. Todos los datos de un proyecto se guardan en una base de datos integrada en WinCC Flexible. En lo que sigue se explicarán detenidamente los pasos a seguir para obtener una interfaz de usuario para el problema planteado en el ítem 2. En el proyecto se crearán y se configurarán todos los objetos necesarios para manejar y vigilar el Sistema de Bombeo, en particular pantallas y tags. 3.1.

Primeros pasos en la creación del Proyecto

La creación de un proyecto se inicia ejecutando el programa WinCC Flexible, haciendo doble click en el acceso directo: Esto abrirá la pantalla del Asistente de Proyectos de WinCC Flexible mostrada en la Figura 3.1. Comenzaremos por elegir Crear proyecto nuevo con el asistente de proyectos, el cual nos guiará paso a paso por el proceso de configuración.

Figura 3.1: Inicio de WinCC

El Asistente de Proyectos ofrece distintas opciones para las configuraciones más frecuentes, debiendo efectuarse los ajustes de configuración de conformidad con la opción seleccionada (Figura 3.2).

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Figura 3.2: Elección del tipo de Proyecto

Para manejar el Sistema de Bombeo solo se necesita un Panel de Operador (en nuestro caso implementado sobre la PC) y un autómata: por lo tanto, seleccione la opción Máquina pequeña. Luego pulse el botón Siguiente, lo cual mostrará la pantalla de la Figura 3.3:

Figura 3.3: configuración de máquina pequeña

Esta ventana permite seleccionar el Panel de Operador, el tipo de conexión y el controlador con los que deseamos trabajar: LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 11 de 55

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• haciendo click sobre la PC dibujada en la ventana de Panel de Operador se abre la ventana de selección superpuesta mostrada a la derecha en la Figura 3.4: en Tipo de panel de operador seleccione la opción PC, y luego pulse Aceptar. Esto cerrará la ventana superpuesta, y al pie de la ventana Panel de Operador se podrá elegir la resolución deseada de pantalla en el modo Runtime (elija la ofrecida por omisión)

Figura 3.4: Elección del Panel de Operador, tipo de Conexión y Controlador

• en la ventana central (Conexión) elija la conexión que se utilizará entre el panel y el autómata (MPI/DP en nuestro caso) • finalmente, en la ventana de la derecha (Controlador), elija el tipo de autómata disponible: en nuestro caso usaremos un PLC SIMATIC S7 200 Pulse Siguiente para abrir la Plantilla de imagen(1), la que se usará en el proyecto para cada nueva pantalla del Panel de Operador (Figura 3.5). Observe cómo cambia la imagen de la derecha a medida que agregan ó quitan selecciones (tildes). • seleccione Encabezado; seleccione Título de imagen, y escriba ESTACIÓN DE BOMBEO en la ventana vacía • seleccione Barra de navegación: en Posición active el botón ”abajo“, y en Botones active los botones “una fila” y “con gráfico” • seleccione Línea de aviso / ventana de aviso y active el botón “Ventana de aviso“ Pulse Siguiente hasta que se muestre la ventana Información del proyecto: en la misma defina el Nombre del proyecto, por ejemplo: ESTACION_DE_BOMBEO. Por el momento tenemos ya suficiente información: procederemos ahora a registrarla pulsando Finalizar: esto completa el proce(1 )

Nota: en la versión de WinCC en español se tradujo el término inglés “screen” (pantalla) por “imagen”, y la misma traducción se aplicó en las figuras. En este documento se respeta el término “imagen” cuando WinCC Flexible lo muestra al usuario en las pantallas en español, pero en el resto del texto se utiliza el término “pantalla” (más apropiado). LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 12 de 55

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so de creación del proyecto con la configuración elegida, y abre el entorno de trabajo de WinCC flexible como se ve en la Figura 3.6, el cual se compone de diferentes áreas. Algunas de estas áreas están acopladas a determinados editores y sólo son visibles cuando el editor correspondiente está activo.

VENTANA DE HERRAMIENTAS

Figura 3.5: configuración general de la Plantilla

Figura 3.6: Ventana principal del proyecto

Los elementos componentes de WinCC Flexible son menús, barras de herramientas y diversas áreas. Los menús y las barras de herramientas permiten acceder a todas las funciones disponibles en WinCC. Si se coloca el puntero del ratón sobre una función, se obtendrá una breve explicación sobre la misma. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 13 de 55

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En la Figura 3.6 se aprecian las siguientes áreas: la Ventana del Proyecto, el Área de Trabajo, la Ventana de Herramientas y la Ventana de Propiedades. • En la Ventana del Proyecto se visualizan (en una estructura de árbol) y se pueden abrir desde allí todos los componentes y editores disponibles del proyecto. Como subelementos de cada editor, se pueden observar carpetas que permiten almacenar los objetos de forma estructurada. Además, en el caso de las pantallas, recetas, scripts, informes y diccionarios de usuario se puede acceder directamente a los objetos configurados. Desde esta ventana se puede acceder a los ajustes del Panel de Operador, al soporte de idiomas y a la administración de versiones. • En el Área de Trabajo se editan los objetos del proyecto. Todos los elementos de WinCC Flexible se agrupan en torno al Área de Trabajo. Con excepción de ésta, todos los elementos se pueden disponer y configurar en función de las necesidades del usuario (por ejemplo, desplazar u ocultar). • En la Ventana de Propiedades se editan las propiedades de los objetos (p.ej. el color de los objetos de pantalla). La ventana de propiedades sólo está disponible en algunos editores. Si no la ve inmediatamente, haga click sobre el Área de Trabajo con el botón derecho del mouse y seleccione Propiedades en el menú emergente. • La Ventana de Herramientas contiene una selección de objetos que se pueden insertar en las pantallas, tales como gráficos o elementos de manejo. La ventana de herramientas dispone de librerías con objetos ya preparados, así como de colecciones de bloques de imágenes(2). La Librería forma parte de la Ventana de Herramientas. En la Librería se accede a los objetos de pantalla configurados con anterioridad. Los objetos de librería amplían la cantidad de objetos de pantalla disponibles y aumentan la efectividad de la configuración gracias a la posibilidad de reutilizar objetos ya disponibles. En una librería se almacenan de forma centralizada los objetos que se necesitan con frecuencia, por ejemplo los objetos de pantalla y los tags. Otras ventanas, no mostradas en la Figura 3.6, son: • La Ventana de Resultados: muestra avisos generados por el sistema (por ejemplo, al comprobar un proyecto). • La Ventana de Objeto: muestra los elementos del área que se ha seleccionado en la Ventana de Proyecto. Nota: salvo el Área de Trabajo, cualquier ventana se puede mostrar y ocultar desde el menú “Ver”.

Antes de seguir, seleccione Proyecto → Guardar para que WinCC Flexible almacene la información del proyecto en el disco. En la ventana emergente indique la ubicación en que desea guardar dicha información y el nombre del proyecto. Suponiendo que el nombre elegido para el proyecto hubiese sido EST_BOMBEO, WinCC Flexible creará los 4 archivos que se enumeran a continuación: • EST_BOMBEO.hmi • EST_BOMBEO_{{9f58e235-cb6e-40eb-829f-e23350eedaca}}.data (2) La técnica de “bloques de imágenes” (ingl. faceplate) permite al usuario crear objetos de pantalla estandarizados que puede integrar con flexibilidad a su configuración de pantalla. Los faceplates representan objetos que se crean en base a objetos de pantalla existentes, y para los cuales se definen propiedades configurables.

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• EST_BOMBEO_event.log • EST_BOMBEO_log.LDF En este punto, el Asistente de Proyectos ha creado por sí mismo algunos elementos: Pantallas, Conexiones y la Plantilla. 3.2.

Pantallas

Observe la Ventana del Proyecto. En el ítem Panel de operador-1, despliegue la rama Imágenes: las opciones en esta rama misma permiten agregar y seleccionar pantallas, y seleccionar la Plantilla. El Área de Trabajo muestra la Imagen inicial para el Panel de Operador escogido (PC). 3.3.

Conexiones

En la Ventana del Proyecto abra Panel de operador-1 → Comunicación → Conexiones: se mostrará la pantalla mostrada en la Figura 3.7:

Figura 3.7: Ventana de conexiones

La información en esta pantalla se introdujo parcialmente al principio, cuando se abrió el proyecto y se configuró con la ayuda del asistente: ahora deberá completarse. Esta parte de la configuración es fundamental para una correcta comunicación entre el Autómata y la Terminal de Diálogo.

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La Figura 3.8 muestra los pasos a seguir para completar la configuración: a) verifique que en la ventana WinCC flexible Runtime esté seleccionada la interfaz MPI/DP; b) en la ventana Red (enlace de comunicaciones entre el Autómata y el Panel de Operador) elija el Perfil PPI (si desea trabajar a 9600 baudios ó más) ó MPI (mínimo 19200 baudios). Configure Máx: direcc. de estación (HSA) en 31, y Número de maestros en 1; c)

en la ventana Panel de operador escriba MPI en el campo Punto de acceso, 1 en Dirección, y elija 9600 en Velocidad transf.. Tilde la casilla Único maestro del bus;

d) finalmente, en la ventana Autómata configure su Dirección en 2 (recuerde que el PLC se debe configurar separadamente con la misma dirección). Tilde la casilla Proceso cíclico. (a)

(b)

(c)

MPI

(d)

Figura 3.8: Configuración de la conexión

3.4.

Adaptación de la Plantilla

A cada Panel de Operador le corresponde en el proyecto una Plantilla (ingl. template) en la que se pueden configurar las teclas de función y objetos del proyecto de forma centralizada. Toda pantalla que se base en la Plantilla contendrá las teclas de función y objetos configurados en la misma. En caso de modificar un objeto o la asignación de una tecla de función en la Plantilla, el objeto o tecla también se modificará en todas las pantallas que se basen en la Plantilla. Mientras se esté editando una pantalla se puede visualizar la Plantilla en la pantalla. Este ajuste está vinculado al nombre de usuario con el que se ha iniciado la sesión en Microsoft Windows. Para mostrar la Plantilla en la pantalla, en el menú Opciones → Configuración → Editor de gráficos → Opciones de imagen active la opción Muestra objetos de la plantilla en imágenes. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 16 de 55

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Ejemplo • Por ejemplo, en la Plantilla se puede asociar una tecla a la función "ImprimirImagen". Cuando el operador pulse esta tecla en Runtime, se imprimirá el contenido de la pantalla. Este ajuste es aplicable a todas las pantallas basadas en esa Plantilla. • Se puede insertar en la Plantilla un gráfico con el logo de la empresa: el logo se representará en todas las pantallas basadas en la Plantilla. • Si ambos objetos se encuentran en la misma posición, un objeto de la Plantilla quedará oculto por un objeto de una pantalla. Color de fondo En la Ventana de Propiedades (abajo) establezca un color de fondo para la Plantilla. El color de fondo de la Plantilla no se adopta en las pantallas basadas en la Plantilla. Si desea asignar un color de fondo a varias pantallas, seleccione las pantallas deseadas en la Ventana de Objetos y abra desde el menú contextual una Ventana de Propiedades para todas las pantallas seleccionadas. Establezca el color de fondo deseado para todas las pantallas seleccionadas. Configuración de la Plantilla Los objetos configurados en la Plantilla se adoptarán en todas las pantallas basadas en la misma (opción por omisión). No obstante, una vez creada una pantalla, se puede romper el vínculo con la Plantilla en la Ventana de Propiedades. Configure en la Plantilla las teclas de función y los objetos comunes a todas las pantallas basadas en la Plantilla. La asignación de las teclas de función en las pantallas también se adopta de la Plantilla, pero luego puede modificarse individualmente para cada pantalla. Una vez terminada la configuración de la Plantilla, cierre la misma y continúe configurando el Área de Trabajo del proyecto. En la misma se podrán editar datos del proyecto, ya sea en formato de tablas (p.ej. los tags) ó en formato gráfico (p.ej. una pantalla de proceso). Como ayuda, el ambiente permite visualizar u ocultar a voluntad diversas ventanas auxiliares alrededor del Área de Trabajo. Los siguientes items describen las tareas necesarias para crear las pantallas del proyecto, incorporar objetos a las mismas, configurar y dinamizar los mismos, y proveer mecanismos para cambiar de pantalla. Seguidamente estos conceptos se aplican en detalle (ver LA PRIMERA APLICACIÓN CON WINCC FLEXIBLE) para alcanzar el objetivo planteado en el item 2.1.

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CÓMO CREAR PANTALLAS

4.

WinCC Flexible permite al usuario crear las pantallas que un operador necesita para controlar y monitorear máquinas y plantas. Cuando se crean pantallas, las plantillas-objeto incluidas ayudan a visualizar procesos, crear imágenes de la planta, y definir valores de procesos. La pantalla es el elemento principal de un proyecto: contiene objetos tales como campos de salida, de texto y gráficos, y los elementos que la componen pueden ser estáticos y/o dinámicos: • los elementos estáticos, como por ejemplo los textos y los gráficos, no cambian sus estados en Runtime. • Los elementos dinámicos cambian de estado en función del desarrollo del proceso. Los valores de proceso pueden visualizarse: – desde la memoria del PLC – desde la memoria del dispositivo HMI bajo la forma de displays alfanuméricos, tendencias y barras. Los campos de entrada de un dispositivo HMI también se consideran objetos dinámicos. Por ejemplo, el nivel de llenado de un tanque de una planta mezcladora se considera un objeto dinámico. Los valores del proceso y las entradas del operador se intercambian entre el controlador y el dispositivo HMI a través de los tags. 4.1.

Propiedades de pantalla

La disposición de una pantalla está determinada por las características del dispositivo HMI que se está configurando, y se corresponde con la disposición de la interfaz del usuario sobre este dispositivo. Si la HMI tiene teclas de función, entonces, por ejemplo, la pantalla podría mostrar estas teclas de función. Otras propiedades, tales como la resolución de la pantalla, fuentes de texto y colores, también se determinan por las características de la HMI seleccionada. 4.2.

Teclas de función

Una tecla de función es una tecla sobre el dispositivo HMI. En WinCC Flexible el usuario puede asignar una ó varias funciones: estas funciones se disparan cuando el operador oprime la tecla relevante. A una tecla de función se le pueden asignar funciones globales ó locales. • las teclas de función globales siempre desencadenan la misma acción, independientemente de la pantalla que se está mostrando actualmente. • las teclas de función locales desencadenan acciones diferentes, basadas en la pantalla que se está mostrando actualmente en la estación del operador. Dicho de otra manera: esta asignación se aplica solamente a la pantalla en la cual se ha definido la tecla de función.

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4.3.

Navegación

Para que el operador pueda ser capaz de invocar una pantalla en Runtime, se debe integrar cada pantalla configurada en el proceso operativo. Para configurar estas funciones se dispone de los siguientes recursos: • usar el Editor de Navegación de Imágenes para definer la estructura (jerarquía) de pantallas y configurar la totalidad del sistema de navegación por las mismas; • usar el editor de pantalla Imágenes para configurar botones y teclas de función para invocar a otras pantallas. 4.4.

Objetos en la Ventana de Herramientas

Los objetos son elementos gráficos que permiten diseñar las pantallas de proceso del proyecto. La Ventana de Herramientas contiene diversos tipos de objetos utilizados con frecuencia en las pantallas de proceso. Esta ventana se puede mostrar u ocultar desde el menú Ver → Herramientas. La ventana se puede a cualquier posición en la pantalla. Dependiendo del editor actualmente activo, la Ventana de Herramientas contendrá diversos tipos de objetos. Cuando el editor Imágenes está abierto, la Ventana de Herramientas provee objetos agrupados de la siguiente manera: • Objetos básicos: incluyen objetos gráficos simples como Línea o Círculo, así como elementos

de control estándar, tales como Campo ES o Botón (Figura 4.1) • Objetos ampliados: proveen una funcionalidad extendida. Uno de sus propósitos es mostrar

procesos en forma dinámica, p.ej. para incorporar barras o controles ActiveX en el proyecto (tales como la vista Sm@rtClient) (Figura 4.1) • Controles propios: en este grupo de objetos se pueden agregar a la Ventana de Herramientas

controles ActiveX registrados en el Sistema Operativo Windows del equipo de configuración, incorporándolos de este modo en el proyecto. • Gráficos: las representaciones gráficas p. ej. de maquinarias y componentes de planta, instru-

mentos de medición, elementos de control, banderas y edificios se agrupan temáticamente en una estructura de árbol de directorios (Figuras 4.1 y 4.2). También es posible crear accesos rápidos a archivos de gráficos propios. Los objetos gráficos externos depositados en esta solapa, y en las solapas anidadas, aparecen en la Ventana de Herramientas, integrándose así en el proyecto. • Librería: contiene plantillas de objetos, tales como gráficos de tuberías, bombas, ó botones pre-

configurados. Se pueden integrar múltiples instancias de un objeto de librería en un proyecto, sin necesidad de reconfigurarlas. El paquete de WinCC Flexible incluye librerías. El usuario puede también almacenar objetos y bloques de imagen personalizados en librerías propias. Los bloques de imagen (ingl. faceplates) representan grupos de objetos pre-configurados. Algunas de sus propiedades (pero no todas) pueden configurarse en el punto relevante de su aplica-

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ción. Estos bloques de pueden editar desde una ubicación central. Su empleo ayuda a reducir el trabajo que implica una configuración, y asegura un diseño uniforme del proyecto.

Figura 4.1: Objetos básicos, ampliados y gráficos en la Ventana de Herramientas

Se recomienda explorar los contenidos de estas carpetas para familiarizarse con los dibujos e imágenes disponibles, arrastrándolos con el mouse hasta el Área de Trabajo y modificando sus propiedades (aspecto, tamaño, ubicación, ..., etc).

1.1.1.

Objetos básicos

A título de guía se transcriben a continuación las indicaciones de uso de algunos de los objetos que pueden encontrarse en el grupo Objetos básicos de la Ventana de Herramientas:

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Símbolo

1.1.2.

Objeto

Observaciones

Línea

Permite dibujar líneas con extremos rectos, redondeados o en forma de flecha.

Círculo

Permite dibujar un círculo que se puede rellenar con un color o con un patrón.

Rectángulo

Permite dibujar un rectángulo que se puede rellenar con un color o con un patrón. Los ángulos pueden redondearse a voluntad.

Campo de texto

Permite representar un texto (compuestos por una o varias líneas) que se puede rellenar con un color o con un patrón. Al texto se le puede asignar un color y un tipo de fuente.

Botón

Permite representar un botón mediante el cual el operador, desde el HMI, puede controlar un proceso. En el botón de comando se configuran funciones o scripts.

Gráficos

La Fiura 4.2 amplía la vista del grupo Gráficos de la Ventana de Herramientas para algunas de sus carpetas:

Figura 4.2: algunos de los objetos gráficos en la Ventana de Herramientas

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4.5.

Configuración de variables (tags)

Como se dijo anteriormente, para poder intercambiar datos con el PLC, en el dispositivo HMI el usuario debe crear tags que apunten a direcciones en el PLC (tags “externos”). Usando estos tags el dispositivo HMI leerá y mostrará el valor en las direcciones definidas, y también permitirá escribir en direcciones definidas en el PLC.

Las indicaciones y los estados de los objetos en las pantallas dependerán de los valores intercambiados mediante estos tags. 4.5.1.

Creación de tags

Los tags se crean y configuran con el Editor de Variables. Para abrir este editor, se debe crear un nuevo tag ó editar un tag mostrado en la Ventana de Objeto. Alternativamente, el editor se puede abrir haciendo doble-click sobre la entrada Variables en la Ventana de Proyecto. El Editor de Variables muestra todos los tags de una carpeta. 4.5.2.

Creación de tags usando el Área de Trabajo

En el Área de Trabajo todos los tags se muestran en una tabla. Las propiedades de los tags se pueden editar en las celdas de la tabla (Figura 4.3):

Figura 4.3.: Creación de tags

Para una correcta interacción del conjunto Panel-Autómata, los tags externos deben definirse en absoluta concordancia con las variables definidas en la programación del PLC (ver APÉNDICE: AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO).

La tabla se puede clasificar de acuerdo con las entradas en una columna haciendo click sobre el título de la columna.

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Se puede configurar la selección de columnas de acuerdo con las necesidades. Dependiendo del dispositivo HMI que se está configurando, algunas columnas pueden no estar disponibles. La selección se guarda junto con el proyecto, y queda vinculada con el nombre de usuario con el que se inició la sesión en Microsoft Windows. Las columnas de la tabla pueden transponerse arrastrándolas horizontalmente con el mouse para obtener el orden deseado. Cuando el dato lo admite, al hacer click en una celda se despliegan las opciones válidas para el dato a ingresar. Ejemplo: columnas Conexión, Tipo de Datos y Dirección. • En la columna Nombre de la Figura 4.3 el usuario asigna el nombre simbólico del tag. • La columna Conexión muestra la ruta de enlace con el PLC. Si se trata de un tag interno se debe elegir la opción < Variable interna >; si es un tag externo, se debe elegir la opción de Conexión_x que corresponda, de acuerdo con la configuración definida en el ítem 3.1. • En la columna Tipo de Datos se especifica el tipo de variable/tag : por ejemplo, si es una variable booleana, le corresponde el tipo Bool. • En la columna Dirección se indica en qué parte del mapa de memoria del PLC se ubica la variable correspondiente. Las zonas accesibles son las áreas V, E, A y M: – V es el área de Variables – E es el área de Entradas (alemán Eingänge). Corresponde al área I del PLC – A es el área de Salidas (alemán Ausgänge). Corresponde al área Q del PLC – M es el área de Marcas • En las restantes columnas, por el momento dejaremos las definiciones por omisión. 4.5.3.

Creación de tags usando la Ventana de Propiedades

Los tags se pueden configurar también en la Ventana de Propiedades, la cual ofrece la misma información que la tabla del Área de Trabajo. Esta ventana tiene una estructura en árbol a su izquierda, desde la que se pueden seleccionar diversas categorías de propiedades. Los campos para configurar la categoría seleccionada aparecen en el lado derecho de la Ventana de Propiedades. 4.6.

Edición de objetos

Las facilidades de edición de los objetos incluyen (entre otras): • cortar, copiar, pegar o borrar objetos (comandos del menú Edición) • insertar objetos en el tamaño estándar • modificar las propiedades estándar de un objeto (p. ej. su tamaño) • posicionar un objeto • desplazar un objeto delante o detrás de otros objetos • girar un objeto • voltear objetos • seleccionar varios objetos simultáneamente • (etcétera) LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 23 de 55

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4.7.

Configuración de objetos: Ventana de Propiedades

En un sentido general, todos los objetos en el Área de Trabajo tienen asignados un conjunto de propiedades, las cuales pueden verse y modificarse en la Ventana de Propiedades cuando se selecciona un objeto con el mouse. Las propiedades del objeto seleccionado se muestran en la Ventana de Propiedades ordenadas por categorías (Figura 4.4). Las modificaciones son efectivas en cuanto se abandona un campo de entrada.

Figura 4.4: Despliegue de la Ventana de Propiedades de un objeto (Botón)

El contenido de la Ventana de Propiedades depende del objeto seleccionado. Por ejemplo, en la figura 4.4, el rubro Propiedades se subdivide (no mostrado en la figura) en Apariencia – Representación – Parpadeo – Misceláneos, que permiten elegir los colores de borde y de fondo del objeto, ajustar su posición y tamaño, determinar si parpadea ó no, etc. Si el objeto es un Campo de texto, una subdivisión Texto permite elegir el estilo y tamaño de la fuente, y la alineacion y orientación del texto. El rubro Animaciones se subdivide (no mostrado en la figura) en Apariencia – Movimiento (diagnal, hrizontal, vertical y directo) – Visibilidad, y junto con el rubro Eventos permite configurar la dinamización de los objetos. 4.7.1.

Posibilidades de dinamización

Todos los objetos de entrada y salida exhiben reacciones dinámicas en Runtime. El usuario puede también asignar propiedades dinámicas a los objetos. Un ejemplo de esta característica es el gráfico de un tanque cuyo nivel de líquido se actualiza dinámicamente según el valor de proceso co-

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rrespondiente. Otro ejemplo de respuesta dinámica de un objeto es un botón que dispara una determinada función. Se pueden asignar propiedades dinámicas a cualquier objeto gráfico. Las opciones disponibles son: • el objeto cambia de apariencia: propiedades de color ó parpadeo • el objeto exhibe animación: desplazamiento dentro de la pantalla • el objeto exhibe visibilidad (se muestra ó se oculta)

Para los elementos de control se dispone de las siguientes opciones adicionales: • habilitar ó bloquear el control de un objeto por parte del Operador • disparar un evento configurado para ejecutar una lista de funciones bajo control del objeto por parte del Operador (p.ej. mediante un click) Las posibilidades de dinamización y los eventos disponibles dependen del objeto seleccionado. Al copiar un objeto se copian también sus dinamizaciones. 4.7.2.

Dinamización de la apariencia de un objeto

Activando el item Apariencia del rubro Animaciones se puede condicionar el aspecto que mostrará el objeto cuando se active un tag determinado. La Figura 4.5 muestra un ejemplo en el cual se ha configurado la instancia 4 de un objeto “Círculo” para que su color de fondo sea blanco cuando el tag booleano (externo) WCC_AUT esté inactivo (0), y cambie a verde cuando el tag esté activo (1). El efecto en Runtime será que el operador verá una lámpara que toma el color verde brillante cuando el automatismo esté trabajando en modo Automático, permaneciendo en color blanco cuando esté en cualquier otro modo. En cualquier caso los bordes (“Color de primer plano”) se verán de color negro.

Figura 4.5: dinamización de la apariencia de una señalización

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4.7.3.

Dinamización de la visibilidad de un objeto

La visibilidad de un objeto también se puede controlar dinámicamente. En función de su estado configurado y del valor de un tag, el objeto se puede visualizar ó no en Runtime: si el tag adopta un valor determinado, o si su valor se encuentra dentro de un rango determinado, el objeto se torna visible; de lo contrario, el objeto se torna invisible. El control dinámico de la propiedad Visibilidad es útil para diversos propósitos, por ejemplo: a) se desea emitir una alarma ó advertencia (cuadro de texto, grtáfico, ...) en una pantalla cuando el valor de un tag excede un rango crítico. La alarma desaparecerá cuando el valor del tag vuelva al rango no-crítico. b) se desea cambiar un objeto por otro del mismo tipo pero en un estado diferente: por ejemplo, un pulsador liberado y pulsado. Dado que no se dispone de un único gráfico con los dos aspectos, pero sí de un gráficos para el pulsador en cada uno de sus estados, la solución consiste en superponer los dos gráficos pero dejando visible únicamente a uno de ellos. Nota: visibilidad de la Plantilla Supongamos que, en la Ventana de Propiedades, se ha activado el estado Oculto en el rubro Animaciones → Visibilidad de una Plantilla. La operación de las pantallas basadas en la Plantilla se inhabilita si el valor del tag está dentro del rango “oculto”. Si esto se aplica a la pantalla inicial, una pantalla en blanco se mostrará al inicio del Runtime: el proyecto no se podrá manejar con esta pantalla en blanco. Algunos objetos básicos no soportan esta propiedad. Ejemplo de aplicación de visibilidad Emitir una alarma cuando el valor de un tag exceda a un rango crítico. Procedimiento Suponiendo que se ha abierto una pantalla que contiene el objeto que se desea mostrar ú ocultar en Runtime, y que está abierta la Ventana de Propiedades: a) seleccionar el objeto en la pantalla con el mouse: las propiedades del objeto se visualizarán en la Ventana de Propiedades (abajo) b) en el grupo Animaciones de la Ventana de Propiedades, hacer click en Visibilidad: a la derecha se abrirá el cuadro de diálogo homónimo c) activar la casilla de verificación Activado. Si se desactiva esta casilla, se puede desactivar temporalmente la dinamización, por ejemplo para fines de comprobación. Los ajustes previos se conservarán. d) activar el estado deseado: Oculto ó Visible. e) seleccionar el tag asociado con la visibilidad del objeto, y luego especificar el rango del mismo ó el bit, según sea el caso. Si no se define un tag para controlar el estado, el estado deseado se fija al comienzo del Runtime. Ejemplos de resultados obtenidos en Runtime Ejemplo 1: se especificó un Rango: 0-100 para el tag asociado con la visibilidad del objeto. El objeto se mostrará: a) si el valor de la variable está dentro del rango 0-100 y se configuró el estado Visible b) si el valor de la variable está fuera del rango 0-100 y se configuró el estado Oculto

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Ejemplo 2: se asoció el Bit 7 del tag con la visibilidad del objeto. El objeto se mostrará: a) si el bit 7 del tag está activo (1) y se configuró el estado Visible b) si el bit 7 del tag está inactivo (0) y se configuró el estado Oculto

4.8. 4.8.1.

Ayudas para mejorar la apariencia de pantallas e imágenes Objetos que carecen de propiedades de dinamización

No todos los objetos ofrecidos por WinCC Flexible soportan la asignación de propiedades de dinamización. Una forma de paliar esta carencia es superponerle al objeto gráfico otro objeto, al cual se le puedan asignar estas propiedades de acuerdo a algún tag. Un ejemplo son los sensores empleados para detectar el nivel máximo y el nivel mínimo del tanque (objetos gráficos Level switch.wmf): si bien se puede controlar su propiedad de Visibilidad, no es posible asignarles un cambio de color a su Apariencia (aunque admiten que se los configure, pero sin que tenga efecto). El problema que se plantea es: ¿ cómo hacer para que un cambio en un nivel del tanque sea gráficamente visible en la pantalla mirando al objeto que representa al sensor ?. Una solución podría ser dibujar al lado del sensor un objeto dinamizable representando una lámpara (p.ej. un objeto básico “Círculo”). Una mejora a esta idea es la que se adoptó en la aplicación descripta en este Tutorial, superponiendo en el ángulo superior derecho de la figura del sensor un pequeño rectángulo (Figura 4.6), que permanece en color blanco mientras no se detecta el nivel correspondiente (señalado por el tag de control WCC_NMAX), y cambia a otro color en caso contrario.

(Level switch.wmf)

Figura 4.6: soluciones para objetos no-dinamizables

Soluciones similares pueden implementarse en otros casos, dependiendo de qué propiedades de Animación estén efectivamente activas para los objetos en cuestión. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 27 de 55

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Por ejemplo: los objetos 3-D green button (not pressed).wmf y 3-D green button (pressed).wmf representan, respectivamente, un pulsador liberado y un pulsador oprimido, ambos de color verde (no configurable) (ver Figura 4.2). Si se superponen los dos objetos y se ajustan exactamente sus dimensiones exteriores, puede lograrse que el conjunto tome la apariencia de un único pulsador de color verde que se vea liberado u oprimido según el valor que tome un tag binario de control, configurando la Visibilidad del pulsador liberado para que se active cuando el tag valga 0, y la Visibilidad del pulsador oprimido para que se active cuando el tag valga 1. 4.8.2.

Mejora de precisión en los dibujos

Para facilitar la realización de los dibujos en las pantallas, por ejemplo para hacer acoplamientos “perfectos” de distintos tramos de tuberías, el ambiente de desarrollo brinda distintas facilidades, entre las que pueden mencionarse: a) expandir (zoom) toda la pantalla ó una parte significativa de un dibujo (Figura 4.7):

Figura 4.7: expansión de imágenes

b) desde el menú Opciones → Configuración → Editor de gráficos → Opciones de imagen (Figura 4.8) cambiar las dimensiones de la cuadrícula, alinear los objetos con la cuadrícula, etc. 4.9.

Cambios de pantalla

Cuando un proyecto consta de más de una pantalla, se deben proveer mecanismos para conmutar de una a otra en Runtime. Con esta finalidad pueden insertarse en las pantallas objetos encargados de ejecutar dicha acción.

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Por ejemplo, entre los objetos disponibles podemos elegir un Botón en el grupo Objetos básicos de la Ventana de Herramientas, y arrastrarlo hasta la posición deseada en la pantalla seleccionada (Figura 4.9):

Figura 4.8: facilidades para mejorar la precisión de los dibujos

Figura 4.9: inserción de un botón para cambiar de pantalla

• En el rubro General (mostrado en la figura) introduzca el texto que debe ver el Operador para saver a qué pantalla cambiará al “pulsarse” el botón. Por ejemplo: TABLERO DE COMANDOS. • En el rubro Propiedades: – en el sub-item Apariencia elija el color de fondo del botón LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 29 de 55

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– en el sub-item Representación, ventana Ajuste de tamaño, tilde la casilla Ajustar automáticamente para que el tamaño del botón se ajuste automáticamente de acuerdo con el tamaño del texto – en el sub-item Texto elija el Estilo (tipo y tamaño) y la Alineación del texto dentro del objeto • en el rubro Eventos: – haga click sobre el sub-ítem Pulsar (Figura 4.11 [a]) – despliegue la Lista de funciones disponibles (Figura 4.11 [b]) y, dentro del grupo Imágenes, seleccione la función ActivarImagen (Figura 4.11 [c]) – despliegue el campo “Nombre de imagen” (inicialmente conteniendo ””) y seleccione la pantalla (imagen) a la que se debe cambiar (Figura 4.11 [d]) – la Figura 4.11 [e] muestra el aspecto final de esta configuración en la Ventana de Propiedades del botón. 4.9.1.

Desconexión del Panel de Operador

Para concluir, se debe prever un mecanismo para finalizar la ejecución del Runtime cuando se desee desconectar el Panel de Operador. La configuración sigue los mismos pasos descriptos para configurar un botón de cambio de pantalla, descriptos en el item precedente. La Figura 4.10 muestra la configuración terminada. La función PararRunTime puede encontrarse en el grupo Otras funciones, ó también en el grupo Todas las funciones del sistema.

Figura 4.10: agregado de un botón para desconectar el Panel de Operador

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(a) (b)

(c)

(d)

(e)

Figura 4.11: cambiar a la pantalla PARTE RELACION cuando se active el evento “Pulsar”

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5. 5.1.1.

LA PRIMERA APLICACIÓN CON WINCC FLEXIBLE Ejemplo: creación de la Plantilla del proyecto

Para nuestro ejemplo, dado que las dos pantallas que nos proponemos diseñar no tienen elementos comunes, nos contentaremos con diseñar una Plantilla que contenga únicamente el título del proyecto: • En la Ventana de Proyecto - grupo Imágenes, haga doble click en Plantilla: se abrirá la Plantilla en el Área de Trabajo (Figura 5.1):

Figura 5.1.: creación de la Plantilla

• Elimine la Ventana de Avisos (tabla) y el Indicador de Avisos (ángulo superior derecho de la pantalla, en azul) • Substituya el < Nombre de la Imagen > por ESTACIÓN DE BOMBEO, y ajuste su tamaño y tipo de letra. • Haga click sobre el cuerpo de la Plantilla y haga visible la Ventana de Propiedades: modifique el color de fondo de la Plantilla.

Figura 5.2.: Plantilla para el problema del ejemplo LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 32 de 55

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Finalmente, obtendremos una Plantilla similar a la mostrada en la Figura 5.2. En este ejemplo, el único elemento en la Plantilla que será común a todas las pantallas basadas en la misma es la barra superior con el título ESTACIÓN DE BOMBEO . 5.1.2.

Ejemplo: creación de la pantalla principal (PARTE OPERATIVA)

Diseñaremos a continuación la pantalla principal que usará el operador de nuestra Estación de Bombeo. A posteriori, a medida que se avance con el desarrollo, se podrán agregar otras pantallas, de acuerdo con las necesidades. La Figura 5.3 muestra el aspecto de un diseño posible.

Figura 5.3.: Pantalla PARTE OPERATIVA para el problema del ejemplo

• Comencemos por dar a esta pantalla el nombre que nos interesa: en la Ventana de Proyecto, haga click sobre Imagen inicial (creada por defecto) y cambie este nombre por PARTE OPERATIVA. Verifique que el cambio se traslada al Área de Trabajo. • Desde el menú Ver → Zoom reduzca la pantalla a un tamaño adecuado para poder apreciar las dimensiones relativas de los objetos que coloque sobre la misma. • Para que el dibujo tenga un aspecto más “real”, usaremos objetos categorizados como “3D” (tridimensionales), en lugar de objetos planos. Seleccione la solapa: Carpetas de gráficos de WinCC flexible → Symbol Factory Graphics → Symbol Factory 256 Colors → Tanks (Tan-

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ques), y arrastre al Área de Trabajo el objeto Tank 4.wmf. Ubíquelo en la Plantilla y adecue su tamaño (Figura 5.4):

Figura 5.4.: diseño de la pantalla PARTE OPERATIVA – Primeros pasos

• Dentro del mismo árbol seleccione la carpeta Pipes (Tuberías), y arrastre el objeto 90 degree curve 3.wmf. Acóplelo en la descarga del tanque y adecue su tamaño. Continúe de la misma manera acoplando los objetos Short horizontal pipe.wmf, Tee 2.wmf y Pumps (Bombas) → Horizontal pump (right).wmf (Figura 5.5): Nota: para facilitar el dimensionamiento y acoplamiento de los objetos: • modifique la configuración de la cuadrícula desde el menú Opciones → Configuración → Editor de gráficos • aumente la resolución de la pantalla desde el menú Ver → Zoom • Continúe de la misma manera hasta obtener el dibujo de la Figura 5.3. Las válvulas de entrada son: Valves → Hand valve–horizontal.wmf, y los sensores de nivel: Sensors → Level switch.wmf. Sólo resta agregar algo de texto y etiquetas para identificar las partes del sistema: use el objeto Campo de texto de la carpeta Objetos básicos. En la Figura 5.3 se observan también sendos indicadores luminosos (3-D Pushbuttons Etc) asociados con cada una de las válvulas de entrada, para obtener una indicación visual cuando se estén accionando los motores de apertura (V1A, V2A) y cierre (V1C, V2C) de las mismas. Éstas y otras visualizaciones se detallan más adelante.

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Figura 5.5.: pantalla PARTE OPERATIVA – Primeros pasos (continuación) (continuación) 5.1.3.

Ejemplo: creación de tags

La Figura 5.6 muestra la tabla de definición de tags completa. Véanse las correspondencias con las variables definidas en el PLC en el APÉNDICE: AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE BOMBEO.

Figura 5.6: Tabla de tags completa para el ejemplo

5.1.4.

Ejemplo: creación de la segunda pantalla (PARTE RELACION)

Crearemos ahora la segunda pantalla, la que contendrá elementos de maniobra (botones, llaves, …) y señalización (lámparas, indicadores, …) que permitirán al operador interactuar con el proceso.

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En la Ventana de Proyecto, haga doble-click en Agregar imagen: esto abrirá una nueva pantalla con el nombre por omisión Imagen_1: cambie este nombre por PARTE RELACION. A los efectos de este Tutorial, diseñaremos la pantalla PARTE RELACIÓN con el aspecto que muestra la Figura 5.7:

Figura 5.7: Pantalla PARTE RELACIÓN

Este sencillo Tablero contiene 10 indicadores luminosos y un botón de reposición de alarmas, todos ellos tomados de la solapa Objetos básicos en la Ventana de Herramientas. • los indicadores se dibujaron utilizando el objeto “Círculo”: permanecen en color blanco en estado inactivo, cambiando a algún color cuando se activan • los rectángulos son simples objetos “Rectángulo”, y el título TABLERO DE COMANDO un objeto “Campo de texto” • el pulsador de RESET de alarmas es un objeto “Botón”.

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6. 6.1.

COMPROBACIÓN Y SIMULACIÓN DEL PROYECTO Verificación de consistencia durante la generación

Durante la configuración, se comprueba automáticamente que los datos introducidos sean admisibles. Esta comprobación asegura, por ejemplo, que se respeten los rangos de valores y que se indiquen las entradas incorrectas durante la fase de configuración. Por ejemplo: si se crea una variable del tipo de datos "byte", esta variable puede aceptar valores entre 0 y 255. Si se pretende introducir un valor inicial superior a 255, la entrada será rechazada y se mostrará una indicación informando el rango de valores permitido. Las configuraciones incompletas no se comprueban durante su entrada, por ejemplo: si no se asignó un tag a un campo de E/S. La asignación se comprueba en el curso de la generación: en la Ventana de Resultados se emitirá una alarma. 6.1.1.

Generación

Para comprobar la consistencia de los datos de configuración, inicie el proceso de generación del proyecto mediante el botón señalado en la figura a la derecha, ó bien utilice el comando de menú Proyecto → Generador → Generar. Todos los puntos erróneos del proyecto se listan en la Ventana de Resultados. Desde la entrada indicadora del error en esta ventana se puede saltar directamente a la causa del error. Procese la lista de errores de arriba a abajo. Durante la generación, únicamente se regeneran los cambios efectuados en la configuración. El tamaño requerido para almacenar el proyecto se incrementará de forma acorde a la cantidad de cambios durante el transcurso de la ingeniería. La eliminación de los archivos temporales del proyecto reducirá el tamaño del almacenamiento requerido, por ejemplo, reduciendo la carga sobre recursos de memoria después que se completó el proyecto. Seleccione el comando de menú Opciones → Borrar archivos temporales para reducir a lo esencial la base de datos del proyecto “inflado”. Todos los datos temporales del proyecto se borrarán: los archivos “*.fwx” ó “*.srt” se volverán a crear completamente. Dependiendo del tamaño del proyecto, este proceso puede insumir algún tiempo. La generación de todo el proyecto también se puede iniciar directamente con el comando Reconstruir todo... . 6.1.2.

Reconstrucción total

Antes de liberar el proyecto para producción, se lo debe generar completamente con el comando de menú Proyecto → Generador → Reconstruir todo... . Se aconseja también ejecutar este comando a intervalos apropiados para reducir el tiempo requerido para efectuar una “compilación delta” (solamente modificaciones) de los datos en las sesiones de ingeniería.

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6.2.

Depuración de proyectos: verificación usando el SIMULADOR

El Simulador permite simular el proyecto directamente en la computadora de configuración. Cualquier dispositivo HMI configurable (Panel de Operador) puede simularse en un proyecto. El programa de simulación es una aplicación independiente que se instala junto con WinCC Flexible. El Simulador se usa para simular proyectos en WinCC Flexible que contengan tags internos y tags de proceso; si no hay ningún PLC conectado, el programa simula únicamente tags internos; cuando existe un PLC conectado, el Simulador provee directamente los valores para los tags de proceso. Se pueden simular los valores de los tags utilizando una tabla (Tabla de Simulación), ó bien hacer que el sistema simulado se comunique con un autómata real. Los campos de aplicación típicos para el Simulador son: • Verificación de los datos de configuración sin un PLC conectado (fijando valores para los tags) • Verificación de los datos de configuración con PLCs conectados (pero sin procesos activos) • Implementación de un proyecto con propósitos demostrativos

El Simulador opera simulando tags configurados, los cuales pueden ser manipulados, activados y desactivados en el transcurso de la simulación. El tiempo de actualización de los valores de los tags es de 1 segundo. Los cambios tienen efecto solamente cuando se activan las funciones ó cuando se cambia la Tabla de Simulación. Se pueden configurar hasta 300 tags para simulación. 6.2.1.

Creación de la Tabla de Simulación

Para crear la Tabla de Simulación por primera vez se debe iniciar el Simulador, haciendo click sobre el icono que se muestra en la figura de la derecha: Esta acción arrancará el módulo de Runtime y mostrará la pantalla definida como “inicial”, la cual puede cambiarse desde la Ventana de Proyecto → Configuración del panel de operador: en el cuadro Panel de operador de la ventana emergente, elija la “Imagen inicial” (derecha). Solapada con la pantalla inicial, se muestra una tabla vacía, como la que se ve en la Figura 6.1. La Tabla de Simulación se usa para manipular tags de proceso configurados. Provee celdas, abiertas y bloqueadas, para la manipulación, en función de las propiedades del tag. Las celdas “abiertas” se visualizan por omisión sobre un fondo blanco; las celdas bloqueadas lo hacen sobre fondo obscuro. La Tabla de Simulación funciona básicamente en forma similar a una hoja de cálculo de Microsoft Excel.

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Figura 6.1: Tabla de Simulación (vacía)

La tabla que sigue muestra las indicaciones de cada columna: COLUMNAS DE LA TABLA DE SIMULACIÓN Columna

Indicación

Variable

En esta columna se ingresan los tags del proyecto creado.

Tipo de datos

Columna bloqueada. El tipo de datos de un tag está definido en la interfaz de programación de WinCC Flexible.

Valor actual

Devuelve el valor simulado actualmente de los tags introducidos. No se puede manejar esta columna directamente.

Formato

Muestra el formato de los valores del tag que se están simulando. Los formatos disponibles son: • Formato decimal (1, 2, 3, 4, etc.) • Hexadecimal (03CE, 01F3, etc.) • Binario (0 y 1)

Ciclo de escritura

Define los intervalos de la simulación de valores del tag actual en esta columna. Si se introduce un "2", el valor del tag se muestra a intervalos de 2 segundos.

Simulación

Esta columna muestra cómo se procesan los valores de los tags durante la simulación. Se dispone de los siguientes modos de simulación: • Sinusoidal: el valor del tag se cambia por medio de una función de tendencia sinusoidal • Aleatoria: el valor del tag se cambia por medio de una función aleatoria • Incremento: el valor del tag se incremente continuamente • Decremento: el valor del tag se reduce en cada paso • Desplazar bit: un bit activado se desplaza una posición • Mostrar: se muestra el valor del tag

Ajustar valor

Fija un valor al tag correspondiente e esta columna. La simulación se inicia con este valor.

Valor mín. Valor máx.

Definen un valor mínimo y uno máximo, que limitan el rango de valores del tag en esta columna, dependiendo del tipo del tag. Los valores por defecto son -32767 y +32767.

Período

Si en la columna “Simulación” se seleccionó alguno de los modos “sinusoidal”, “Incremento” ó “Decremento”, el valor del Período define la tasa de repetición del valor del tag.

Inicio

Cuando está tildada la caja de diálogo en esta columna, la simulación comienza y procesa el tag de acuerdo con sus entradas previas.

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La Figura 6.2 muestra una Tabla de Simulación para el ejemplo desarrollado en este Tutorial:

Figura 6.2: Tabla de Simulación (guardada como archivo “SimTable.six”)

El usuario puede guardar distintas instancias de la Tabla de Simulación con nombres distintos y/o en diferentes ubicaciones desde la opción de menú Archivo → Guardar cómo…

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OPERACIÓN EN RUNTIME

7.

Una vez que el proyecto ha sido completado y comprobado usando el Simulador, restará probarlo bajo condiciones reales, es decir, conectando el Panel de Operador (en nuestro caso la PC) con el autómata (PLC), para que el operador pueda controlar y monitorear el proceso. Esto se lleva a cabo ejecutando una parte de WinCC Flexible denominada Runtime. Aunque difícil de traducir literalmente, podríamos decir que el término runtime se aplica aquí para designar las características y las operaciones que se llevan a cabo en tiempo de ejecución (para hacer una distinción de lo que es tiempo de compilación, por ejemplo). WinCC Flexible Runtime es el software para visualización de procesos. El usuario ejecuta su proyecto en modo de proceso en Runtime. La ejecución del Runtime involucra en particular las siguientes tareas: • comunicación con los sistemas de automatización • visualización de imágenes en pantallas • comando del proceso, por ejemplo, fijando valores de setpoint ó cerrando y abriendo vávulas • archivado de datos actuales (valores de proceso y eventos de alarma) WinCC Flexible Runtime soporta un cierto número de variables de proceso (powertags), el cual está determinado por la licencia obtenida. Así, por ejemplo, WinCC Flexible Runtime 128 soporta 128 variables de proceso, en tanto que WinCC Flexible Runtime 2048 soporta 2048. 7.1.

Ciclos: conceptos básicos

Los ciclos se emplean para controlar secuencias del proyecto que se ejecutan a intervalos regulares. Son aplicaciones comunes el ciclo de adquisición, el ciclo de registro y el ciclo de actualización, descriptos abajo. Además de estos ciclos predefinidos en WinCC Flexible, el usuario puede también definir sus propios “ciclos”. En runtime, las acciones que han de realizarse a intervalos regulares se controlan por medio de ciclos. Las aplicaciones típicas incluyen la adquisición de tags externos, el registro de datos y la actualización de las pantallas. • Ciclo de Adquisición El ciclo de adquisición determina en qué momento el dispositivo HMI leerá el valor de proceso de un tag externo desde el PLC. Su valor debería fijarse para adecuarlo a la velocidad de cambio de los valores de proceso. Por ejemplo: la temperatura de un horno cambia mucho más lentamente que la velocidad de un accionamiento eléctrico. Precaución: si el ciclo de adquisición se fija en un valor demasiado bajo, incrementará fuertemente la carga de comunicaciones sobre el proceso. • Ciclo de Registro de Datos El ciclo de registro de datos determina cuándo se debe salvar información en el archivo de base de datos. Su valor es siempre un múltiplo entero del ciclo de adquisición.

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• Ciclo de Actualización El ciclo de actualización determina la frecuencia de refresco de una pantalla. El valor más pequeño posible para este ciclo depende del dispositivo HMI que se usará en el proyecto. Para la mayoría de los HMIs, este valor es de 100 ms. Los valores de todos los demás ciclos son siempre un múltiplo entero del valor más pequeño. Si los ciclos estándar predefinidos en WinCC Flexible no satisfacen los requerimientos del proyecto, el usuario puede definir sus propios ciclos, los cuales, no obstante, deben basarse en los ciclos estándar. Como ejemplos de aplicación, los ciclos pueden usarse para registrar el proceso a intervalos regulares, ó para proveer recordatorios de intervalos de mantenimiento. 7.2.

Actualización de los valores de los tags en Runtime

Los tags contienen datos que cambian durante el runtime. Estos cambios se manejan de forma diferente dependiendo de que los tags sean internos ó externos. El ciclo de adquisición elegido en la Tabla de Variables determina en qué momentos el dispositivo HMI leerá el valor de proceso de un tag externo. Los métodos para actualizar el valor de un tag externo son: • Actualización después de un ciclo de adquisición: normalmente, los tags se actualizan después de un ciclo de adquisición mientras el tag aparezca en una pantalla ó se registre en un archivo. El ciclo de adquisición determina en qué intervalo de tiempo se actualiza el valor del tag en el HMI. La adquisición cíclica puede basarse en un ciclo predefinido o en un ciclo definido por el usuario. • Actualización cuando se activó la opción Cíclico continuo: un tag externo se puede también actualizar en forma independiente de su exhibición en la pantalla de proceso. Cuando se activa la opción Cíclico continuo, el tag se actualizará en runtime de forma continua, aunque no se encuentre en la pantalla actualmente abierta. Esta función se activa, por ejemplo, para tags configurados para disparar una lista de funciones en el evento de un cambio en sus valores. Esta opción debería usarse únicamente para aquellos tags que verdaderamente deban actualizarse de esta forma. Las operaciones de lectura frecuentes incrementan la carga de la comunicación. Si al tag se le configuró un valor de arranque, el tag tomará dicho valor al arrancar el runtime. Lugo, los valores del tag cambiarán durante el runtime. En runtime, las posibles opciones para cambiar el valor de un tag son: • ejecutando un función del sistema, por ejemplo: FijarValor • por una entrada del operador, por ejemplo: en una caja de ES • asignando un valor en un script • por un cambio de valor en un tag externo en el PLC 7.3.

Conexión con el autómata (PLC)

El cable utilizado para la conexión es el mismo empleado para programar el PLC: un CABLE PPI RS485 (lado PLC)/RS-232 (lado PC). LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 42 de 55

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En consonancia con lo expuesto en el ítem 3.3. “Conexiones”, insistimos en que es imprescindible asegurarse de que exista absoluta coherencia entre la conexión configurada en WinCC Flexible y la parametrización de la comunicación en el autómata (PLC). La configuración de las comunicaciones incluye una configuración lógica y una física. La configuración física se efectúa sobre un juego de 8 llaves digitales provistas en la caja de adaptación RS232/RS485 del cable PC/PPI (Figura 7.1): Lado RS485 (PPI)

8

7

6

5

4

3

2

Lado RS232 (PC)

1

0 1

Reserva 1 = PPI/Mmaster 0 = PPI/Freeport 1 = Remoto 0 = Local 1 = Bit 10 0 = Bit 11 Reserva

123

Kbauds

110 111

115.2 57.6

000 001 010 011 100 101

38.4 19.2 9.6 4.8 2.4 1.2

Figura 7.1.: Configuración física del cable PC/PPI

En la Figura 7.1 se muestra el cable configurado para comunicación a 9600 baudios, usando el protocolo PPI, con un único Maestro en la red. La velocidad debe ser la misma que se ha seleccionado en el programa del PLC: de lo contrario no se podrá establecer una comunicación válida. La configuración lógica define la interfaz con el dispositivo de programación (PG ó PC). Para realizar esta configuración: a) cierre la aplicación WinCC Flexible, guardando el proyecto abierto b) abra el Panel de Control: Inicio c)

Panel de Control.

en el Panel de Control, haga doble-click en el ícono Ajustar interfase PG/PC (Figura 7.2). Esto abrirá la ventana mostrada en la (Figura 7.3). LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 43 de 55

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Figura 7.2.: Ajuste de la interfaz PG/PC (c)

Figura 7.3.: Ajuste de la interfaz PG/PC (d, e, f)

d) en la ventana Punto de acceso de la aplicación, seleccione la opción MPI (WinCC) cable PPI

PC/PPI

e) en la ventana Parametrización utilizada, verifique que esté seleccionada la opción PC/PPI cable (PPI) f)

haga click en el botón de Propiedades, para pasar a la ventana mostrada en la Figura 7.4.

g) configure la Conexión local seleccionando el puerto COM en el cual se conectará el cable PC/PPI (Figura 7.4, izquierda).

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Figura 7.4.: Ajuste de la interfaz PG/PC (g, h, i)

h) haga click en la solapa PPI. En la ventana que muestra la Figura 7.4 (derecha): • fije la Dirección del equipo (aquel en el que se corre WinCC) en el valor 1 (ó el valor que se haya elegido en el item 3.3) • fije la Velocidad de transferencia en el valor 9.6 kbit/s (ó el valor que se haya elegido en el item 3.3) • en las casillas Timeout y Dirección de estación más alta deje los valores por omisión • deje sin tildar las casillas PPI avanzado y Red multimaestro • haga click en Aceptar para concluir la configuración del puerto. Ahora puede proceder a reabrir el proyecto WinCC. 7.4.

Ejecución del Runtime

Una vez terminada la configuración y con el proyecto en WinCC abierto, haga click en la barra de herramientas sobre el ícono que se muestra en la figura de la derecha:

Esto arrancará el Runtime, abriéndose la pantalla inicial del proyecto, pudiendo visualizar el movimiento o animación de los gráficos configurados en función del estado de los tags, de acuerdo a la evolución del automatismo. Se invita al lector a revisar con algo de detenimiento las soluciones propuestas en los archivos que acompañan al presente documento, tanto para la programación del PLC como para la realización del HMI con WinCC Flexible. LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 45 de 55

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Se sugiere comenzar realizando modificaciones de motu propio sobre dichos archivos para ir ganando comprensión, y paulatinamente, mejorar las pantallas provistas y/o realizar sus propias configuraciones de otras pantallas animadas.

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8. 8.1.

APÉNDICE: AUTOMATIZACION DEL SISTEMA DE BOMBEO Descripción preliminar del problema

La Figura 8.1 representa un Sistema de Bombeo de agua. La instalación consta de un depósito principal cuya alimentación se gestiona con una válvula motorizada (V1), dos bombas (B1 y B2), y un circuito de bypass controlado mediante una segunda válvula motorizada (V2). La función del bypass es abrir una vía directa hacia el siguiente tramo de impulsión si el sistema falla o se detiene. Cada válvula tiene 2 motores, uno para cerrarla y otro para abrirla (V1C / V1A para V1; V2C / V2A para V2). En funcionamiento normal, cuando se alcanza el nivel máximo (NMAX) las bombas impulsan agua hasta que el nivel alcanza el nivel mínimo (NMIN). B1 y B2 se turnarán en cada operación. Los motores de las válvulas giran en un sentido o en otro para abrir o cerrar la “llave de paso” (mariposa) de la misma. Completar esta acción requiere cierto tiempo.

Figura 8.1: Sistema de Bombeo Se considerará que el sistema “falla” (emergencia) si la bomba seleccionada para la descarga es incapaz de llevar el nivel del depósito a su nivel mínimo luego de 15 minutos de funcionamiento. Solucionada la causa de la emergencia, el operador oprimirá un pulsador de reposición (BRST). Prever un modo de funcionamiento “manual” para verificar individualmente los accionamientos, y un funcionamiento semi-automático “ciclo-a-ciclo” (mediante un pulsador para el inicio de un ciclo (BCC).

8.2.

Eliminación de ambigüedades

El enunciado presenta algunas ambigüedades que deberán resolverse antes de encarar la solución. Por ejemplo: • ¿ Existen comandos manuales de arranque y parada ? • (aunque es lo más obvio) ¿ La operación “ciclo-a-ciclo” se comanda con un pulsador ad-hoc ? • ¿ Cómo se sale de la situación de “Parada de Emergencia” ? • (etcétera) Una posible definición, luego de consultar con el usuario, podría ser la siguiente: Pregunta:

Respuesta:

¿ Existen comandos manuales de arranque y parada ?

SI: se dispondrá de un pulsador para el arranque en Modo Automático (BARR) y uno para la parada en dicho modo (BPRD)

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Pregunta:

Respuesta:

¿ La operación “ciclo-a-ciclo” se comanda con un pulsador adhoc ?

SI: se dispondrá de un pulsador para el inicio de un ciclo (BCC)

¿ Cómo se sale de la situación de “Parada de Emergencia” ?

Solucionada la causa de la emergencia, el operador oprimirá un pulsador de reposición (BRST)

¿ Se prevé un pulsador específico de “Parada de Emergencia” ?

NO

¿ Qué operaciones se pueden realizar en Modo “Manual” ?

Prever pulsadores para operación manual: • motores de válvulas (4): se acciona individualmente el motor de la válvula durante un tiempo predeterminado y se detiene • bombas (2): se activa la bomba elegida hasta que se oprime nuevamente el pulsador

¿ Se debe ejecutar algún procedimiento de inicialización ?

SI: cada vez que se energice la P.O. se debe habilitar el bypass y bloquear el llenado y descarga del tanque.

¿ Las bombas operan mientras el tanque se está llenando ?

NO: operan recién cuando el nivel del tanque alcanzó NMAX

¿ El tanque se recarga mientras las bombas lo descargan ?

NO: se espera a que las bombas lleven al tanque por debajo del nivel NMIN para proceder a la recarga

¿ Qué señalizaciones deben proveerse ?

Proveer lámparas de señalización para: • modo de operación: AUT (automático), CIC (ciclo-a-ciclo), MAN (manual) • alarma de Parada de Emergencia (PEM) • cada una de las operaciones manuales

¿ El pulsador de PARADA debe tener respuesta inmediata ?

• NO. En Modo “Automático”, la acción sobre el pulsador de Parada se registra si ya se ha iniciado un ciclo, y se tiene en cuenta al terminar el mismo. En Modo “Ciclo-a-Ciclo” el pulsador de Parada se ignora.

Una vez eliminadas las ambigüedades se debe redactar una Especificación Técnica Funcional completa (ejercicio a cargo del alumno).

8.3.

Solución

Para la solución del problema se cumplimentarán los siguientes pasos: 1)

Definir el Grafcet de Producción Normal (GPN).

2)

Implementar la Guía GEMMA, seleccionando los posibles estados de proceso, evidenciando los enlaces entre los mismos, así como las condiciones de evolución entre ellos.

3)

Diseñar una consola de mando teniendo en cuenta la necesidad de un Modo Manual y un funcionamiento Modo Ciclo-a-Ciclo.

4)

Definir una situación de Parada de Emergencia cuando la bomba seleccionada sea incapaz de llevar el nivel del depósito a su nivel mínimo luego de 15 minutos de funcionamiento.

5)

Obtener un Grafcet Completo jerarquizado que incluya (al menos) el GPN, un Grafcet de Seguridad (GS) y un Grafcet de Conducta (GC) .

La solución que se propone a continuación no es única: OTRAS SOLUCIONES SON TAMBIÉN POSIBLES.

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8.3.1.

Grafcet de Producción Normal (GPN)

La “Producción Normal” de este sistema consiste en ciclos sucesivos de llenado y descarga del tanque.

NOTA: t1A y t1C son los tiempos necesarios para accionar los motores de apertura y cierre (respectivamente) de la válvula V1 (idem para la válvula V2)

Figura 8.2: Grafcet de PRODUCCIÓN NORMAL (Nivel 2) Los rótulos CE1, CE2, ..., etc, adosados a las transiciones, representan las Condiciones de Evolución asociadas con las mismas en la solución sobre el PLC. 8.3.2.

GEMMA del sistema

Atento a las especificaciones y consideraciones precedentes, la GEMMA debería incluir, como mínimo, los siguientes (rectángulos-)estados: A1:

Equipo parado, a la espera de una orden del operador

A2:

Parada al final de un ciclo

A6:

Inicialización de la Parte Operativa (habilitar el bypass y bloquear el llenado y descarga del tanque)

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F1:

Producción Normal (Modos Automático y Ciclo-a-Ciclo)

F4:

Pruebas en Modo Manual

D1:

Parada de Emergencia

Figura 8.3: GEMMA para el Sistema de Bombeo 8.3.3.

Consola de Mando

Para el control de las operaciones, el operador dispondrá de una Consola en la que se ubicarán (entre otros) los siguientes elementos de maniobra: Símbolo nemónico AUT – CIC – MAN

Elemento Función Llave selectora de 3 posiciones Selección de Modo de Operación: AUT = auto(mutuamente excluyentes) mático; CIC = ciclo-a-ciclo; MAN = manual

BARR

Pulsador NA

Arranque del sistema en Modo Automático

BPRD

Pulsador NA

Parada en Modo Automático

BCC

Pulsador NA

Arranque de un ciclo en Modo Ciclo-a-Ciclo

BRST

Pulsador NA

Reposición luego de una Parada de Emergencia

LAUT

Lámpara (verde)

Señalización de Modo Automática

LCIC

Lámpara (verde)

Señalización de Modo Ciclo-a-Ciclo

LMAN

Lámpara (verde)

Señalización de Modo Manual

LPEM

Lámpara (roja)

Señalización de Parada de Emergencia

Queda para el alumno la definición de los mandos para operar en el Modo Manual 8.3.4.

Obtención del Grafcet Completo: coordinación de tareas

Para la obtención del Grafcet Completo se eligió un enfoque por descomposición en tareas coordinadas. Las ventajas inherentes a este enfoque (frente al de “enriquecimiento del Grafcet de Base”) son: LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS DIGITALES E INFORMÁTICA INDUSTRIAL - DSI - FCEIA – U.N.R Página 50 de 55

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• • • • •

se facilita la automatización de cada tarea individual los GRAFCETs individuales son más sencillos las pruebas y depuraciones pueden efectuarse selectivamente sobre cada subsistema el mantenimiento y las modificaciones son más fáciles el agregado de nuevas tareas ó la eliminación de tareas existentes es mucho más simple

No obstante, debe prestarse especial atención a la coordinación entre los diversos GRAFCETs. Dado que existe una tarea preeminente sobre todas las demás (el tratamiento de la Parada de Emergencia) resulta conveniente aplicar aquí una coordinación vertical. El paso 5) enunciado al comienzo del item 8.3 se implementará entonces considerando una organización jerarquizada como la que se muestra en la figura siguiente:

Figura 8.4: Jerarquía de GRAFCETs 8.3.5.

Parada de Emergencia

La única situación de Parada de Emergencia contemplada en la especificación sucede cuando la bomba seleccionada actualmente para la descarga no es capaz de llevar el nivel del tanque por debajo de NMIN luego de transcurridos 15 minutos. La detección de esta situación y las acciones consiguientes se integran en el Grafcet de Seguridad (GS) mostrado en la Figura 10.5. 8.3.6.

Grafcet de Conducta (GC)

El GRAFCET de Conducta traduce los diferentes Modos de Marcha: es el encargado de autorizar el pasaje de un estado de la GEMMA a otro. Invoca tareas tales como la Producción Normal (GPN) o la Marcha Manual. En resumen: es el “maestro (director)” del proceso. El Grafcet de Conducta mostrado en la Figura 10.6 no incluye al Grafcet de Inicialización (GI): esto, lo mismo que las definiciones del GI y del Grafcet de Operación Manual (GMAN), se dejan como tareas para ser completadas por el alumno.

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100 (CE17)

X17 + X18 101

(CE18)

15'/X101 ● NMIN 102

(CE20)

GC { }

(CE19)

GPN { INIT }

NMIN

V1C

V2A

t2A/X102 103

(CE21)

BRST 104

(CE22)

V2C t2C/X104

106 (CE23)

GC { 40 } 1

Figura 10.5: Grafcet de SEGURIDAD

8.4.

Ejercicios propuestos

1) Redactar la Especificación Funcional y la Especificación Tecnológica en base a la información de los puntos 1.1. y 1.2. 2) Analizar cada una de las etapas del Grafcet Completo y describir sintéticamente qué circunstancias particulares representan 3) Analizar cada una de las situaciones en el Grafo de Marcaciones y describir sintéticamente qué circunstancias particulares representan 4) Agregar las señalizaciones en los Grafcets correspondientes 5) Definir el Grafcet de Inicialización (GI) 6) Definir el Grafcet de Operación Manual (GMAN) 7) Invocar el Grafcet de Inicialización (GI) desde el de Conducta (GC) cada vez que se energice la P.O.

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8) Revisar el Grafcet Completo y verificar que se ajusta completamente a las Especificaciones Técnicas. En particular, verificar el control de la operación del bypass. De ser necesario, efectuar las correcciones y/o agregados necesarios para ajustar el comportamiento a la Especificación.

Figura 10.6: Grafcet de CONDUCTA

8.5.

Solución sobre PLC: entradas, salidas y variables internas

La Figura 10.7 muestra las asignaciones de entradas y salidas para la implementación de la solución sobre un PLC S7-2xx: Byte IB0 7

6

5

4

3

2

1

0

NMAX

NMIN

BRST

BCC

BPRD

BARR

5

4

3

2

1

0

MAN

CIC

AUT

Byte IB1 7

6

Byte QB0 7

6

5

4

3

2

1

0

V2C

V2A

V1C

V1A

B2

B1

Figura 10.7: Entradas y Salidas del PLC

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A los efectos de facilitar el intercambio de variables entre el PLC y el WinCC Flexible, tanto para que el primero informe de su estado a WinCC como para que pueda recibir comandos de éste, se dispuso el uso de variables (tags) en la zona de variables V como muestra la Figura 10.8: Byte VB0: estados desde el PLC hacia WinCC 7

6

5

4

3

2

1

0

WCC_V2

WCC_V1

WCC_V2C

WCC_V2A

WCC_V1C

WCC_V1A

WCC_B2

WCC_B1

7

6

Byte VB1: estados desde el PLC hacia WinCC 5

4

3

2

1

0

WCC_NMAX

WCC_NMIN

WCC_EMRG

WCC_MAN

WCC_CIC

WCC_AUT

Byte VB2: comandos desde WinCC hacia el PLC 7

6

5

4

3

2

1

0

WCC_RST

Figura 10.8: Variables de intercambio con WinCC Flexible El programa del PLC mantendrá actualizada la información que intercambia con WinCC Flexible de la siguiente manera. En cada ciclo de scan: a)

actualizará los valores en los bytes VB0 y VB1 como muestra el esquema de la Figura 10.9:

Figura 10.9: Actualización de los “tags” intercambiados con WinCC Flexible b)

tomará el estado del bit V2.0 (WCC_RST) y lo aplicará en paralelo con la entrada BRST para manejar la situación de alarma. V2.0 será activado por WinCC Flexible cuando (mediante el mouse) se simule en el mismo la pulsación de un botón en el Tablero de Comando (pantalla PARTE RELACIÓN), y será desactivado por el mismo cuando el botón se libere. Nota: téngase en cuenta que la frecuencia de refresco de la información desde el PLC hacia WinCC y viceversa depende de la definición del período del “ciclo” de cada tag que se defina en WinCC.

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WinCC Flexible 2008: Tutorial básico

9.

BIBLIOGRAFIA SIMATIC HMI - WinCC Flexible 2008 Compact/ Standard/ Advanced - Manual de usuario SIEMENS. SIMATIC HMI WinCC Flexible - Getting Started Básico - SIEMENS. Software de Programación WinCC Flexible 2008 - SIEMENS. Problema de aplicación de GEMMA: Automatización de Sistema de Bombeo – SDI: Apunte de Cátedra (2011).

Recopilación de información, compaginación y edición: Ariel Patriarca – UNR – FCEIA – EIE – Departamento de Sistemas e Informática (Septiembre 2011) Revisión y Ampliación: Ing. Rodolfo R. Recanzone – UNR – FCEIA – EIE – DSI (13/Junio/2014)

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