APUNTES_CI_2013-2014

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

2º AUROIN

COLEGIO HOGAR NOCACAIXAGALICIA

COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA

ÍNDICE 1. Introducción al entorno de programación STEP7 2. Introducción y conceptos básicos 3. Redes industriales 4. Profibus DP 5. ASI 6. Comunicación a través de PPI y MPI 7. Ethernet: redes de área local (LAN), redes Ethernet de autómatas Siemens y Profinet 8. Comunicaciones serie y paralelo

COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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INTRODUCCIÓN AL ENTORNO DE PROGRAMACIÓN STEP 7 1.- AUTÓMATAS SIEMENS Siemens fabrica varias líneas de autómatas de la familia SIMATIC® S7. Éstos son: S7-200, S7-300 y S7-400.

S7-200 Al S7-200 se le denomina microsistema por su pequeño tamaño. El S7-200 tiene un diseño compacto (la fuente de alimentación y las entradas/salidas las lleva incorporadas). Puede usarse en pequeñas aplicaciones independientes, como ascensores, lavado de coches o máquinas mezcladoras. También puede utilizarse en aplicaciones industriales más complejas, como máquinas de embotellado y empaquetado.

S7-300 y S7-400 Estos autómatas se usan en aplicaciones más complejas que necesitan de un mayor número de entradas/salidas. Ambos son modulares y ampliables. La fuente de alimentación y las entradas/salidas consisten en módulos independientes conectados a la CPU. La elección entre el S7-300 y el S7-400 depende de la complejidad de la tarea y de una posible ampliación futura.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Los módulos que forman un autómata S7-300 son: Fuente de alimentación: por ejemplo, PS307 CPU: por ejemplo, CPU314 IFM Módulos de entradas digitales: por ejemplo, SM321 Módulos de salidas digitales: por ejemplo, SM322 Módulos de entradas analógicas: por ejemplo, SM331 Módulos de salidas analógicas: por ejemplo, SM332 Módulos de interface (IM): permiten, por ejemplo, poner otra fila de módulos de entrada/salida. Procesadores de comunicaciones: por ejemplo, CP342-5, que permite al autómata comunicarse por profibus. Módulos de función: que realizan funciones especiales, como pesaje, contaje...

En la figura anterior, podemos observar cómo los módulos van sobre un bastidor. En el primer spot, tenemos la fuente de alimentación; a continuación, lleva la CPU (slot 2 y 3); en los siguientes slots, colocamos los módulos de entradas y salidas. La configuración más completa que podemos encontrarnos es:

2.- CICLO DE TRABAJO EN EL AUTÓMATA El autómata va a ejecutar nuestro programa de usuario en un tiempo determinado, el cual va a depender, sobre todo, de la longitud del programa. Esto se debe a que cada instrucción tarda un tiempo determinado en ejecutarse, por lo que en procesos rápidos será un factor crítico. Cuando pasamos el autómata de STOP a RUN, éste realiza los siguientes pasos:


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Ejecuta el S.O.

Ejecuta el OB de arranque

OB100

Lee las entradas digitales físicas Guarda en la PAE

Ciclo de Scan t = 0.5 ms

Ejecuta el OB1 (programa) Guarda en la PAA Actualiza las salidas digitales físicas

Lo primero que hace el autómata, tras ejecutar el sistema operativo, es ejecutar el programa que el usuario tenga en el OB100 de arranque. Este bloque se ejecuta una vez. En él podemos programar el estado inicial del autómata. No es obligatorio programar este bloque. A continuación, el autómata observa los niveles de tensión de las entradas y guarda en una zona de memoria llamada PAE el estado de estas entradas (guardando 0 ó 1, según corresponda a cada entrada). Después, ejecuta el programa del usuario almacenado en el OB1. Cuando en nuestro programa consultamos el estado de una entrada, el autómata no ve el nivel de tensión en dicha entrada; lo que hace es consultar lo guardado en la PAE. Cuando activamos una salida, el autómata pone un 1 en la zona de memoria llamada PAA correspondiente a dicha salida, sin poder ver en ese preciso instante la salida física activada. Cuando ejecuta por completo el programa, traslada lo guardado en la PAA a las salidas, con sus correspondientes niveles de tensión.


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3.- LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN Para toda la familia de autómatas Simatic S7 se emplean los siguientes lenguajes de programación: Lista de instrucciones (AWL) Esquema de contactos (KOP): se representa gráficamente con símbolos eléctricos. Puertas lógicas (FUP) Internamente, el autómata trabaja con lista de instrucciones. El lenguaje KOP, con el que trabajamos normalmente, es traducido a AWL por Step7. Las instrucciones son las órdenes lógicas elementales que el sistema debe obedecer; suelen ocupar una línea de programa (dos en algunas instrucciones) y no pueden dividirse en instrucciones parciales. Las instrucciones AWL se dividen en: • OPERACIÓN: indica la instrucción que se ha de realizar (por ejemplo, AND). • OPERANDO: indica una constante o una dirección con la que debe trabajar la operación. Si se trata de una dirección, se puede manejar en modo bit, byte o palabra (tal y como veremos más adelante).

Operación Identificador del operando U

E 32.0 Operando

//Operación AND lógica Comentarios

Una instrucción puede no contener operando (por ejemplo, NOT). El operando puede ser sustituido por un nombre simbólico (por ejemplo, MOTOR_ON), el cual debe ser especificado al comienzo del programa, para indicar a qué entrada o salida equivale.

4.- ESTRUCTURA DE LA MEMORIA EN SIMATIC S7 La memoria del autómata está estructurada en las siguientes zonas:

MEMORIA DE PROGRAMA: Aquí es donde se va a introducir el programa que hagamos. La capacidad varía según la CPU que utilicemos. Para la S7-314 IFM, tenemos 24K bytes, lo cual equivale a una media de 8K (8192) líneas de programa. Como se puede observar, cada línea de programa suele ocupar 4 bytes de memoria.

IMÁGENES DE ENTRADAS Y SALIDAS: Tal y como vimos en el apartado 2, el autómata maneja una imagen en memoria de las entradas y de las salidas, actualizando éstas al final del ciclo y recogiendo su estado al principio de otro ciclo.


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MARCAS DE MEMORIA: Aquí almacenaremos los datos intermedios que deseemos preservar. Sólo se admiten datos de 1 bit, aunque pueden manejarse en modo bit, byte, etc.

E/S DE LA PERIFERIA: Esta zona se emplea para tener acceso directo a los módulos de E/S externos que pueden ser añadidos a la CPU.

ESTADO DE TEMPORIZADORES Y CONTADORES: El valor de temporización y de contaje, preselección y estado actual se almacena en esta área.

MÓDULOS DE DATOS: En este lugar podemos almacenar constantes y valores obtenidos mediante operaciones de cualquier longitud (bit, byte, etc.). Estos módulos pueden ser accesibles desde cualquier módulo de programa.

DATOS TEMPORALES: Aquí se almacenan distintos datos, como las pilas de salto, que se utilizan durante la ejecución del programa y se pierden al final de cada ciclo.

5.- TIPOS DE MÓDULOS El Simatic S7 dispone de una serie de módulos que dividen la memoria de programa y la de datos en secciones, permitiendo una programación estructurada y un acceso ordenado a los datos. El número de módulos va a depender del tipo de CPU empleada, y tiene en general los siguientes:

Módulos de organización (OB) Constituyen la forma de comunicación entre el sistema operativo de la CPU y el programa de usuario. Existen 3 tipos de OB, los cuales son accesibles o no según el tipo de CPU: • OB 1 (ciclo libre): es el módulo principal, el que se ejecuta cíclicamente y del que parten todos los saltos a otros módulos. • OB de error y alarma: son los que contienen la secuencia de acciones que se han de realizar en caso de que se produzca una alarma o un error programado. • OB de arranque: en este módulo podemos introducir valores por defecto que permiten el arranque definido a la instalación, bien en un arranque inicial o tras un fallo en la alimentación. Los bloques OB no son “llamables”. Son bloques que responden a eventos, los llama la CPU cuando ocurren fallos de hardware, alarmas cíclicas....


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Módulos de código (FC) Son módulos en los que podemos incluir parte del programa de usuario, con lo que obtenemos un programa mucho más estructurado. A estos módulos se puede acceder desde otro módulo FC o desde un módulo OB.

Módulos de funciones (FB) Son módulos de programa especiales. Aquí se introducen las partes de programa que aparecen con frecuencia o poseen gran complejidad. Posee una zona de memoria asignada para guardar variables (módulo de datos de instancia). Lo que se hace es enviar parámetros al FB y guardar algunos de los datos locales en el módulo de datos de instancia.

Módulos de datos (DB) Son áreas de memoria destinadas a contener datos del programa de usuario. Existen módulos de datos globales y de instancia. A los datos contenidos en un módulo de datos es posible acceder de forma absoluta o simbólica. Los datos complejos o compuestos pueden depositarse en forma de estructura. Los módulos de datos pueden ser de dos tipos: Módulos de datos globales: se pueden utilizar por cualquier módulo del programa. Módulos de datos de instancia: se asignan a un determinado módulo de función y sólo pueden manejarse desde dicho módulo. Pueden asignarse varios módulos de datos de instancia a un módulo de función.

Módulos de funciones especiales (SFB) Se trata de módulos ya programados, los cuales están preparados para realizar acciones complejas, como regulación PID (lazo cerrado), medida de frecuencia, etc.

Módulos de funciones del sistema (SFC) Son funciones integradas en el sistema operativo de la CPU. Se pueden llamar, en caso de necesidad, desde el programa de usuario.

6.- PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA Siemens recomienda seguir el siguiente esquema para quitarle el mayor partido a las CPU`s:

FB DB

FC OB1

DB instancia DB DB


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Tenemos que decir que éste es un modelo, cada uno puede hacer lo que quiera, puede llamar un FB desde el OB1. Además en programas pequeños con usar el OB1 nos llega, sin la necesidad de programar parte de nuestro programa dentro de un FB o FC. El fabricante incluye en las librerías FB´s y FC´s ya programados, como por ejemplo FC1 DP_SEND y FC2 DP_RECV que usaremos en profibus.

7.- TIPOS DE DATOS Los operandos de las instrucciones se componen de un dato que puede ser de distinto tipo: E A M P L T Z DB

entrada salida marca periferia (acceso directo) datos locales temporizador contador módulo de datos

No existe la zona de memoria V como en el S7 200

Cada uno de estos tipos se puede direccionar de 4 posibles modos (salvo T y Z): • Por defecto (X para DB): bit •B byte (8 bits) •W palabra (16 bits) •D palabra doble (32 bits)

7.1.- Marcas de memoria Cuando realicemos nuestro programa y operemos a nivel de bit en operaciones lógicas (and, or, etc.), puede que nos aparezca la necesidad de almacenar el resultado lógico que tengamos en un determinado momento. Para ello, disponemos de 256 marcas de memoria de 1 byte, es decir, un total de 2048 marcas de 1 bit, que podemos direccionar como:

Marcas M 0.0 a 255.7 Byte de marcas MB 0 a 255 Palabra de marcas MW 0 a 254

MW10 =

MB10 Bit 15

MB11 bit 0

Palabra doble de marcas MD 0 a 252 MD20 =

MB20

MB21

MB22

MB23


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7.2.- Entradas y salidas Tal y como comentamos anteriormente, manejaremos una imagen de las entradas y de las salidas. El número de E/S disponibles dependerá del tipo de CPU que empleemos, además de los módulos externos que tengamos conectados. Como máximo, el autómata puede manejar hasta 65536 bytes para cada tipo de E/S. En cada caso, podemos direccionar como:

IMAGEN DEL PROCESO DE LAS ENTRADAS (PAE): Entrada E 0.0 a 65535.7 Byte de entrada EB 0 a 65535 Palabra de entrada EW 0 a 65534 Palabra doble de entrada ED 0 a 65532 IMAGEN DEL PROCESO DE LAS SALIDAS (PAA): Salida A 0.0 a 65535.7 Byte de salida AB 0 a 65535 Palabra de salida AW 0 a 65534 Palabra doble de salida AD 0 a 65532 ENTRADAS EXTERNAS: Byte de entrada de la periferia PEB 0 a 65535 Palabra de entrada de la periferia PEW 0 a 65534 Palabra doble de entrada de la periferia PED 0 a 65532 SALIDAS EXTERNAS: Byte de salida de la periferia PAB 0 a 65535 Palabra de salida de la periferia PAW 0 a 65534 Palabra doble de salida de la periferia PAD 0 a 65532

Todas estas entradas y salidas pueden ser de tres tipos: E/S digitales: son las E/S más frecuentes y que en mayor cantidad vamos a tener. Ocupan 4 bytes de memoria de direcciones, comenzando desde la 0.0 hasta la 127.7. E/S digitales de alarma/error: no son E/S adicionales; se configuran dentro de Step7 y ocupan una de las E/S digitales normales. E/S analógicas: éstas sí son E/S adicionales, pero hay que configurarlas también desde Step7 para especificar el rango de direcciones que van a ocupar. Ocupan 2 bytes de memoria de E/S (16 bytes por módulo) y se sitúan en el rango de direcciones 256 a 383.

7.3.- Direccionamiento Ya sabes que las entradas y salidas de un autómata, normalmente, están conectadas al autómata mediante unos módulos SM. También sabes que, para trabajar con una entrada, nos referimos a ella, por ejemplo, con E0.1, y para una salida, por ejemplo, con A4.0.


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E 0 . 1 Dirección del bit Dirección del byte Entrada

Depende del slot en el que esté conectado

Lo que debes saber es que, para un módulo SM de entradas o salidas digitales, el autómata reserva 4 bytes de entradas y 4 bytes de salidas, aunque no los use todos (a partir del byte 0); para un módulo de entradas o salidas analógicas, reserva 16 bytes de entrada y 16 bytes de salida (a partir de la 256 con dos bytes por cada señal analógica).

Hay CPU´s que disponen de entradas y salidas integradas. El direccionamiento de estas entradas y salidas depende de cada CPU. Por ejemplo, para la CPU 312 IFM, se direcciona en la 124. Ejemplos:


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SM 16 DI

SM 16 DI

SM 4 AI

Canal 0: dirección 288 Canal 1: dirección 230 Canal 2: dirección 232 Canal 3: dirección 234 Slot 6

Direcciones 4.0,..., 4.7, 5.0,..., 5.7 (Slot 5) Direcciones 0.0, 0.1,...,0.7, 1.0, 1.1,..., 1.7 (Slot 4)

8.- REGISTROS Todas las CPU Simatic S7 disponen de una serie de registros que se emplean durante la ejecución del programa de usuario. No vamos a comentar todos ellos; sólo los que, realmente, empleemos en la programación:

Acumuladores (ACU1 y ACU2) El acumulador 1 (ACU 1) y el acumulador 2 (ACU 2) son dos registros universales de 32 bits que se emplean para procesar bytes, palabras y palabras dobles. En estos acumuladores, se pueden cargar constantes o valores depositados en la memoria como operandos y ejecutar operaciones lógicas con ellos. También es posible transferir el resultado en ACU 1 a una dirección (un módulo de datos, una salida, etc.). Cada acumulador puede descomponerse en dos palabras de 16 bits (palabra baja y alta). La palabra baja contiene los bits de menor peso y la alta, los de mayor peso lógico. Todas las posibles operaciones que pueden realizarse son: Cargar: siempre actúa sobre ACU 1 y guarda el antiguo contenido en ACU 2 (perdiéndose el valor antiguo de ACU 2). La carga de una palabra actúa sobre la palabra baja del ACU 1. Transferir: copia el contenido de ACU 1 en una dirección de memoria, sin perder el valor de los acumuladores. Intercambiar el contenido de los acumuladores: para ello, emplea la instrucción TAK. Realizar una operación entre los acumuladores: almacena el resultado en ACU 1, sin variar ACU 2. Las operaciones pueden ser de comparación, de lógica digital y aritmética.

Palabra de estado


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Es un registro de 16 bits que contiene algunos bits a los que puede accederse en el operando de operaciones lógicas de bits y de palabras. Sólo nos serán de utilidad los 9 primeros bits, ya que el uso de los 7 últimos está reservado. A continuación, pasaremos a describir cada bit: BIT 0 (ER): 0 indica que la siguiente línea se ejecuta como nueva consulta (inhibida). En este estado, la consulta se almacena directamente en RLO. BIT 1 (RLO): resultado lógico. Aquí se realizan las operaciones a nivel de bit (como AND, OR, etc.). BIT 2 (STA): bit de estado. Sólo sirve en el test de programa. BIT 3 (OR): se requiere para el proceso Y delante de O. Este bit indica que una operación Y ha dado valor 1; en las restantes operaciones, es 0. BIT 4 (OV): bit de desbordamiento. Se activa (1) por una operación aritmética o de comparación de coma flotante, tras producirse un error (desbordamiento, operación no admisible o relación incorrecta). BIT 5 (OS): bit de desbordamiento memorizado. Se activa junto con OV e indica que, previamente, se ha producido un error. Sólo puede cambiar a 0 con la instrucción SPS, una operación de llamada a módulo, o porque se ha alcanzado el fin del módulo. BITS 6 (A0) y 7 (A1): códigos de condición. Dan información sobre los resultados o bits siguientes: resultado de una operación aritmética resultado de una comparación resultado de una operación digital bits desplazados por una instrucción de desplazamiento o rotación BIT 8 (RB): resultado binario. Permite interpretar el resultado de una operación de palabras como resultado binario e integrarlo en la cadena de combinaciones lógicas binarias.

Registros 1 y 2 de direcciones Son dos registros de 32 bits cada uno. Se emplean como punteros en operaciones que utilizan un direccionamiento indirecto de registros.

Pila de paréntesis Aquí se almacenan los bits RB, RLO y OR, además del código de función que especifica qué instrucción lógica ha abierto el paréntesis. Tiene un tamaño de 8 bytes (máximo anidamiento).

Pila Master Control Relay (MCR) Almacena los bits que indican si se opera dentro de un área MCR. En el caso de emplear saltos, guarda los datos en una pila (8 niveles).


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9.- TEMPORIZADORES Y CONTADORES TEMPORIZADORES (T): En el Simatic S7, vamos a disponer de una serie de temporizadores que nos permitirán realizar una serie de acciones: Realizar tiempos de espera. Supervisar acciones durante un tiempo determinado (tiempo de vigilancia). Generar impulsos. Medir tiempos de proceso. Para la utilización de los temporizadores, dispondremos de una serie de instrucciones que nos permitirán emplear los temporizadores de distintas formas para adecuarnos a nuestras necesidades, tal y como veremos en capítulos posteriores. Tendremos 256 temporizadores, los cuales direccionaremos como T 0 a T 255.

CONTADORES (Z): Al igual que los temporizadores, vamos a disponer de una serie de contadores que nos permitirán efectuar contajes, tanto hacia adelante como hacia atrás. También emplearemos una serie de instrucciones que permitirán manejarlos. Tenemos 256 contadores, los cuales podemos direccionar como Z 0 a Z 255

10.- FORMATOS DE REPRESENTACIÓN DE NÚMEROS Tenemos 3 formatos de representación numérica: binario, hexadecimal y BCD. Tenemos 3 formatos de números: entero, doble entero y real.

10.1.- Binario Representa números naturales mayores o iguales que cero. 0; 01; 10; 11; 100... 32 Límite 32 bits => 2 – 1 = 4.294.967.295 Ejemplo: L 2#0110 //Cargo en ACU1 el número 7 en formato binario Rango: Palabra: 2#0 ÷ 2#1...1 (16 unos) Doble palabra: 2#0 ÷ 2#1...1 (32 unos)

10.2.- Hexadecimal Ejemplo: L B#16#1A //Cargo una constante hexadecimal de 8 bits en ACU1 L W#16#FAFB //Cargo una constante hexadecimal de 16 bits en ACU1 L DW#16#1FFE_1ABC //Cargo una constante hexadecimal de 32 bits en ACU1 Rango: Byte: B#16#0 ÷ B#16#FF Palabra: W#16#0 ÷ W#16#FFFF Doble palabra: DW#16#0 ÷ DW#16#FFFFFFFF


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10.3.- BCD BCD “Decimal Codificado en Binario”. Cada 4 bits representan un dígito. Hay 2 formatos de BCD, de 3 cifras y de 7 cifras. Palabra (16 bits): BCD de 3 cifras con signo Ejemplo: +310 0000 +

0011 3

0001 1

0000 0

Signo: 0000 -> positivo 1111 -> negativo Rango: -999 ÷ 999 Doble palabra (32 bits): 7 cifras con signo Rango: lo que cabe en ACU1: 9999999 Ejemplo: L 2#0000_0011_0001_000 //Cargo +310 en BCD formato en ACU1 LC T1 //Cargo el valor de temporización de T1 en formato BCD en ACU1 LC Z1 // Cargo el valor del contador Z1 en formato BCD en ACU1

10.4.- Números enteros (I) Los números enteros se denominan I (de Integer). Un número entero es un número binario de 16 bits que tiene como signo el bit más significativo. Límite: 15 Nº positivos: 2 -1 = 32767 (el 0 se considera positivo) 15 Nº negativos: 2 = -32768

Ejemplo: L1 //Carga el número entero 1 en ACU1 15 0 0000 0000 0000 0001

signo

15 bits

Nº negativo: se hace el complemento a 2, cambiando ceros por unos y sumando 1. Ejemplo: L –3 //Carga el número entero 3 en ACU1 3 = 0000 0000 0011 C’1= 1111 1111 1100 +1 = 1111 1111 1101 El número –3 por tanto sería: 15 1111 1111 1111

signo

0 1101

15 bits


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10.5.- Números dobles enteros (D) Los números dobles enteros se denominan D. Son números binarios de 32 bits. 31 0 xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx signo

byte

32 bits Límite:

31

Nº positivos: 2 -1 = 2147483647 (el 0 se considera positivo) 31 Nº negativos: 2 = -21474863648 Ejemplo: L L#-1 //Carga el número doble entero -1 en ACU1

10.6.- Números reales (R) Los números reales se denominan R. Son números binarios de 32 bits que constan de 2 partes: Mantisa: los 3 bytes más bajos Exponente: el byte más alto 31 xxxxxxxx

signo expo.

exponente

xxxxxxxx xxxxxxxx

0 xxxxxxxx

signo mantisa

mantisa

Se pueden expresar de forma exponencial o como quebrados. Ejemplo: L 4.83 //Carga el número real 4,83 en ACU1 El editor Step-7 lo pasa, automáticamente, a la forma exponencial: L 4.830000e+000 Se redondea con exactitud hasta el 6 dígito. Ejemplo: L 4780000000.0 = L 4.780000e+01(el punto es obligatorio)


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11.- CREACIÓN SIMATIC)

DE

UN

PROYECTO

(ADMINISTRADOR

Lo primero que se debe hacer es abrir el programa “Administrador SIMATIC”. Se abrirá esta aplicación sin ningún proyecto abierto (es posible que se inicie con el último proyecto realizado en este programa; si es así, ciérrala con los botones que ya conoces de Windows). Vamos a crear nuestro propio proyecto. Para ello, pulsa el botón “Nuevo” (símbolo de una página en blanco) o en el menú ArchivoNuevo. Al realizar una de estás operaciones, se abrirá la siguiente pantalla:

Debemos darle un nombre a nuestro proyecto en el campo “Nombre” y pulsa el botón “Aceptar”. Tras realizar los pasos anteriores, se abre un proyecto vacío, como puedes ver en la siguiente figura. Podemos observar que la pantalla se divide en dos: en la parte izquierda, vemos el nombre del proyecto y, en la derecha, los elementos que forman nuestro proyecto; en estos momentos, el único elemento que tenemos es el cable MPI (cable de comunicación entre ordenador y PC). Es en esta parte derecha donde tenemos que añadir el autómata con el que vamos a trabajar.


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Para añadir a nuestro proyecto el autómata con el que vamos a trabajar, seguiremos los siguientes pasos: 1. Colocamos el ratón en la parte derecha de la pantalla y pulsamos el botón “derecho”. 2. En el menú emergente que se abre escogemos: Insertar nuevo objeto  Equipo SIMATIC 300. 3. En la parte derecha de la pantalla aparece un nuevo símbolo que representa a nuestro autómata, pero aún nos queda especificar la configuración del autómata. Tenemos que determinar qué fuente de alimentación tiene, qué CPU es, qué módulos de entrada y salida tiene... Para ello, hacemos doble clic sobre el símbolo que representa a nuestro autómata. 4. En la parte derecha aparece un nuevo símbolo, con el nombre hardware, y hacemos doble clic sobre él. Al realizar los pasos indicados anteriormente, se abre otra aplicación diferente: “HW Config”. Es aquí donde especificaremos las características de nuestro autómata. Te recuerdo que un autómata S7 300 está montado sobre un bastidor y que tiene: Fuente de alimentación PS CPU Módulos de entrada SM Módulos de salida SM Procesadores de comunicaciones CP Etc.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Lo primero que tenemos que hacer es insertar un bastidor sobre el que irá montado el autómata. Para ello, tenemos una librería con todos los componentes en la parte derecha de la pantalla. Seguiremos los siguientes pasos: 1. Doble clic en la carpeta SIMATIC 300 2. Doble clic en la carpeta BASTIDOR 300, que se despliega con la operación anterior. 3. Doble clic en “perfil soporte” Ya tenemos el bastidor colocado. Nos falta añadir los elementos que forman el autómata en los slot correspondientes. Por ejemplo, haremos la configuración de los autómatas que tenemos en el laboratorio. Dichos autómatas disponen de una fuente de alimentación de PS307 de 5 amperios, una CPU 314 IFM que dispone de entradas y salidas integradas, y una tarjeta profibus CP 342-5. Para ello, seguiremos los siguientes pasos: 1. En librería, abrimos la carpeta PS 300 (hacemos doble clic sobre ella). 2. Nos da tres posibles fuentes; escogemos la PS 307 5A y hacemos doble clic o la arrastramos con el ratón sobre el slot 1. 3. Abrimos la carpeta CPU 300. 4. Abrimos la carpeta CPU 314 IFM. 5. Puedes observar cómo las opciones son muchas. Debes escoger la CPU según la referencia escrita en el propio autómata. Tiene esta apariencia: 6ES7 314-5AE03-0AB0. Si con esta referencia tienes una carpeta, ábrela y te aparecerán diferentes versiones. La versión también viene marcada en el autómata. Una vez escogida la versión, la pinchamos con el ratón y la arrastramos hasta el slot 2. 6. Abrir la carpeta CP 300. 7. Abrir la carpeta PROFIBUS. 8. Abrir carpeta CP 342-5. 9. Buscar la referencia de la CP que dispone nuestro autómata; pinchar con el ratón y arrastrar hasta el slot 4 (ya que la CPU ocupa tanto el slot 2 como el 3). La figura siguiente muestra el resultado de los pasos anteriores:

Antes de nada, guarda la configuración pulsando el botón con un disco. Si pulsas el botón que tiene un disco con ceros y unos, además de guardar, compila la configuración informándote de los errores.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Fíjate que en la parte inferior de esta ventana; te dice las direcciones de las entradas y salidas que tienen nuestro autómata. Ya llevamos hecho un gran trabajo y aún no hemos hablado nada de nuestro programa. A continuación, veremos los pasos que se han de dar para introducir un pequeño programa. Para ello, vuelve la aplicación “SIMATIC Manager”. Fíjate que tenemos nuevos iconos que representan a la CPU de nuestro autómata “CPU 314 IFM” y a la tarjeta de comunicaciones “CP 342-5”. 1. 2. 3. 4.

Haz doble clic sobre “CPU 314 IFM”. Haz doble clic sobre “Programa S7”. Haz doble clic sobre “Bloques” Aparece un símbolo de bloque de organización OB1, que, como ya sabes, es donde tenemos que introducir nuestro programa. Hacemos doble clic sobre “OB1”, que abre la siguiente ventana:

Simplemente, debemos escoger el lenguaje en el que vamos a programar: AWL, KOP o FUP. Una vez hecha esta elección, pulsamos el botón “Aceptar”. Como podrás ver, se abre otra aplicación diferente para realizar nuestro programa, el “KOP/AWL/FUP”, que tiene la apariencia siguiente:


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Transferir programa

Librerías con todas las funciones clasificadas por su función

Botones de contacto abierto y cerrado, salida y de bloque

Primer segmento para introducir nuestro programa

Introducir un programa es muy sencillo. Busca el bloque o función que necesitas en la librería correspondiente y haz doble clic sobre él. Antes de esto deberías haber seleccionado con el ratón el segmento en el que vamos a introducir nuestro bloque. Puedes practicar haciendo el siguiente programa:


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12.- FUNCIONES En el módulo de comunicaciones industriales, no tenemos tiempo suficiente para explicar con detalle los temporizadores, contadores, operaciones de comparación… Solamente podemos dar una visión muy superficial, sin realizar las prácticas necesarias para coger soltura programando con Setp7.

OPERACIONES LÓGICAS CON BITS

 Conector La operación Conector es un elemento de asignación intermedio que almacena el RLO. En concreto, este elemento memoriza la combinación lógica de bits de la última rama abierta antes del elemento de asignación. En serie con otros contactos, la operación Conector funciona como un contacto normal; nunca se debe posicionar al final de un segmento o de una rama abierta.

 Activar Bobina – SET


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 Desactivar Bobina – RESET

 Flip-flop de activación/desactivación

 Flip-flop de desactivación/activación

 Detectar flanco positivo ( 0 --> 1)


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 Detectar flanco negativo ( 1 --> 0)

 Detectar flanco de señal 0 --> 1 La operación Detectar flanco de señal 0 --> 1 compara el estado de señal del con el estado de señal de la consulta precedente, que se ha almacenado en el . Si se produce un cambio de 0 a 1, la salida Q será 1; en el resto de los casos, 0.

 Detectar flanco de señal 1 --> 0 La operación Detectar flanco de señal 1 --> 0 compara el estado de señal del con el estado de señal de la consulta precedente, almacenado en el . Si se produce un cambio de 1 a 0, la salida Q será 1; en el resto de los casos, 0.


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OPERACIONES DE CONTAJE Los contadores tienen reservada un área de memoria en la CPU. Esta área de memoria reserva una palabra de 16 bits para cada contador. En KOP, tenemos 256 contadores. Las operaciones de contaje son las únicas funciones que tienen acceso al área de memoria reservada para contadores. Los bits 0 a 9 de la palabra de contaje contienen el valor de contaje en código binario. El valor fijado por el usuario se transfiere del acumulador al contador al activarse éste. El valor de contaje puede estar comprendido entre 0 y 999. Dentro de este margen, se puede variar dicho valor utilizando las operaciones incrementar y decrementar contador, incrementar contador y decrementar contador. Para poner el contador a un valor determinado, hay que introducir un número de 0 a 999, por ejemplo, 127, en el siguiente formato: C#127 C# sirve para indicar el formato decimal codificado en binario (formato BCD: cada conjunto de cuatro bits contiene el código binario de un valor decimal).

 Incrementar/decrementar contador El contador se activa con el valor de la entrada ZV, al producirse un flanco positivo (es decir, cuando el estado de la señal cambia de 0 a 1) en la entrada S de la operación incrementar y decrementar contador. El contador se desactiva cuando se produce un flanco positivo en la entrada R. La desactivación del contador pone el valor de contaje a 0. Si dicho valor es menor de 999, al producirse un flanco positivo en la entrada ZV, se incrementa en 1 el valor del contador. Si el valor de contaje es mayor que 0, el valor del


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA contador se decrementa en 1, al producirse un flanco positivo en la entrada ZR. Si ambas entradas tienen un flanco positivo, se procesan las dos operaciones y el valor de contaje se mantiene invariable. La consulta sobre si el estado de la señal de la salida Q es 1 produce un resultado de 1 si el valor de contaje es mayor que 0. La consulta produce 0 si dicho valor es 0.


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 Incrementar contador El contador se activa con el valor de la entrada ZW, al producirse un flanco positivo (es decir, cuando el estado de la señal cambia de 0 a 1) en la entrada S de la operación incrementar contador. El contador se desactiva si se produce un flanco positivo en la entrada R. La desactivación del contador pone el valor de contaje a 0. Si dicho valor es menor que 999, al producirse un flanco positivo en la entrada ZV, se incrementa en 1 el valor del contador. La consulta sobre si el estado de la señal de la salida Q es 1 produce un resultado de 1 si el valor de contaje es mayor que 0. La consulta produce 0 si dicho valor es 0.


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 Decrementar contador El contador se activa con el valor de la entrada ZW, al producirse un flanco positivo (es decir, cuando el estado de la señal cambia de 0 a 1) en la entrada S de la operación decrementar contador. El contador se desactiva si se produce un flanco positivo en la entrada R. La desactivación del contador pone el valor de contaje a 0. Si dicho valor es menor que 999, al producirse un flanco positivo en la entrada ZV, se incrementa en 1 el valor del contador. La consulta sobre si el estado de la señal de la salida Q es 1 produce un resultado de 1 si el valor de contaje es mayor de 0. La consulta produce 0 si dicho valor es 0.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA PODEMOS USAR OPERACIONES LÓGICAS DE BIT PARA TRABAJAR CON CONTADORES

 Posicionar el contador en preselección La operación posicionar el contador en preselección (SZ) se utiliza para preseleccionar un valor para el contador indicado. Esta operación se ejecuta solamente si el RLO tiene un flanco positivo (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1).

 Incrementar contador La operación incrementar contador (ZV) aumenta en uno el valor de un contador determinado si el RLO tiene un flanco positivo (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1) y si el valor del contador es inferior a 999. Si el RLO no tiene un flanco positivo, o bien si el contador ya tiene el valor 999, éste permanece inalterado.


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 Incrementar contador La operación decrementar contador (ZR) disminuye en uno el valor de un contador determinado si el RLO tiene un flanco positivo (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1) y si el valor del contador es mayor que 0. Si el RLO no tiene un flanco positivo, o bien si el contador ya tiene el valor 0, el valor del contador permanece inalterado.

OPERACIONES DE TEMPORIZACIÓN Los temporizadores tienen un área reservada en la memoria de la CPU. Esta área de memoria reserva una palabra de 16 bit para cada operando de temporizador. La programación con KOP dispone de 256 temporizadores. Consulta los datos técnicos de la CPU para saber de cuántas palabras de temporización dispone ésta.

-

Las siguientes funciones tienen acceso al área de memoria de temporizadores: Operaciones de temporización Actualización por reloj de palabras de temporización. Esta función de la CPU en el estado RUN decrementa en una unidad un valor de temporización dado en el intervalo indicado por la base de tiempo hasta alcanzar el valor 0.

Los bits 0 a 9 de la palabra de temporización contienen el valor de temporización en código binario. Este valor indica un número de unidades. La actualización decrementa el valor de temporización en una unidad y en el intervalo indicado por la base de tiempo hasta alcanzar el valor 0. El valor de temporización se puede cargar en los formatos binario, hexadecimal o decimal codificado en binario (BCD). El área de temporización va de 0 a 9 990 segundos. Para cargar un valor de temporización predefinido, se observarán las siguientes reglas sintácticas. El valor de temporización se puede cargar en cualesquiera de los siguientes formatos: W#16#wxyz siendo: w= la base de tiempo (es decir, intervalo de tiempo o resolución); xyz = el valor de temporización en formato BCD S5T#aH_bbM_ccS_dddMS siendo: a = horas, bb = minutos, cc = segundos y ddd = milisegundos


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA La base de tiempo se selecciona automáticamente y el valor de temporización se redondea al próximo número inferior con esa base de tiempo. El valor de temporización máximo que puede introducirse es de 9 900 segundos ó 2H_46M_30S. Todos los cuadros de temporizadores tienen dos salidas, DUAL y DEZ, para las que se puede indicar una dirección de palabra. La salida DUAL indica el valor de temporización en formato binario; la salida DEZ indica la base de tiempo y el valor de temporización en formato decimal codificado en binario (BCD).

La figura siguiente presenta un resumen breve de los cinco tipos de temporizadores descritos en este capítulo. Esta figura sirve de ayuda para la elección del temporizador que se adapte mejor a tus necesidades.


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 Temporizador S5 de impulso La operación temporizador S5 de impulso arranca un determinado temporizador cuando se produce un flanco positivo (es decir, cuando el estado de señal cambia de 0 a 1) en la entrada activar (S). Para habilitar un temporizador tiene que producirse, necesariamente, un cambio de señal. El temporizador continúa funcionando con el tiempo indicado en la entrada valor de temporización (TW) hasta que el tiempo programado transcurra y mientras que el estado de señal de la entrada S sea 1. Mientras el temporizador está en marcha, la consulta sobre si el estado de señal de la salida Q es 1 da un 1 como resultado. Si el estado de señal de la entrada S cambia de 1 a 0 antes de finalizar el tiempo, el temporizador se para. En este caso, la consulta de si el estado de señal de la salida Q es 1 produce un 0 como resultado. Si el temporizador está en marcha y el estado de señal de la entrada desactivar (R) cambia de 0 a 1, entonces se desactiva el temporizador, es decir, se pone a 0. Este cambio también pone el valor de


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA temporización y la base de tiempo a 0. Un estado de señal de 1 en la entrada R del temporizador no tiene efecto alguno si el temporizador no está en marcha. El valor de temporización actual puede determinarse consultando las salidas DUAL y DEZ. El valor de DUAL es en código binario; el de DEZ es en formato decimal codificado en binario.


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 Temporizador S5 de impulso prolongado La operación temporizador S5 de impulso prolongado arranca un determinado temporizador cuando se produce un flanco positivo en la entrada activar (S). Para habilitar un temporizador, tiene que producirse, necesariamente, un cambio de señal. El temporizador continúa en marcha con el tiempo indicado en la entrada valor de temporización (TW) si el estado de señal de la entrada S cambia a 0 antes de que finalice el tiempo. La consulta sobre si el estado de señal de la salida Q es 1, es 1 mientras el temporizador esté en marcha. El temporizador arranca nuevamente con el tiempo indicado si el estado de señal de la entrada S cambia de 0 a 1 mientras el temporizador está en marcha. Si se produce un cambio de 0 a 1 en la entrada del temporizador desactivar (R) mientras el temporizador está funcionando, éste se pone a 0. Este cambio también pone el valor de temporización y la base de tiempo a 0. La temporización actual puede determinarse consultando las salidas DUAL y DEZ. El valor de DUAL está en código binario; el valor de DEZ está en formato decimal codificado en binario.


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 Temporizador S5 de retardo a la conexión La operación temporizador S5 de retardo a la conexión arranca un temporizador determinado si se produce un flanco positivo (es decir, si el estado de señal cambia de 0 a 1) en la entrada activar (S). Para habilitar un temporizador, se tiene que producir, necesariamente, un cambio de señal. El temporizador continúa funcionando con el tiempo indicado en la entrada valor de temporización (TW) mientras el estado COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA de señal de la entrada S sea 1. La consulta de si el estado de señal de la salida Q es 1 produce un 1 como resultado si el tiempo finaliza sin errores, si el estado de señal de la entrada S sigue siendo 1 y si la entrada desactivar (R) se mantiene a 0. Si el estado de señal de la entrada S cambia de 1 a 0 mientras está en marcha el temporizador, éste se para. En este caso, la consulta sobre si el estado de señal es 1 produce un 0 como resultado. Cuando la entrada desactivar (R) cambia de 0 a 1, el temporizador se desactiva. Este cambio también pone el valor de temporización y la base de tiempo a 0. El temporizador también se borra si el estado señal de la entrada R es 1 mientras el temporizador está parado. El valor actual se determina consultando las salidas DUAL y DEZ. El valor de temporización de DUAL está en formato binario; el de DEZ está en formato decimal codificado en binario.


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 Temporizador S5 de retardo a la conexión con memoria La operación temporizador S5 de retardo a la conexión con memoria arranca un determinado temporizador si se produce un flanco positivo (es decir, si el estado de señal cambia de 0 a 1) en la entrada activar (S). Para habilitar un temporizador, se tiene que producir, necesariamente, un cambio del estado de señal. El temporizador continúa funcionando con el tiempo indicado en la entrada valor de temporización (TW) si el estado de señal de la entrada S cambia a 0 antes de finalizar el tiempo. La consulta sobre si el estado de señal de la salida Q es 1 produce un resultado de 1 al finalizar el tiempo, independientemente del estado de señal de la entrada S, si la entrada desactivar (R) se mantiene a 0. El temporizador arranca nuevamente con el tiempo indicado si el estado de señal de la entrada S cambia de 0 a 1 mientras está funcionando el temporizador. Si el estado de señal de la entrada del temporizador desactivar (R) cambia de 0 a 1, el temporizador se pone a 0, independientemente del RLO de la entrada S. El valor de temporización actual puede determinarse consultando las salidas DUAL y DEZ. El valor de DUAL está en formato binario; el valor de DEZ está en formato decimal codificado en binario.


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 Temporizador S5 de retardo a la desconexión La operación temporizador S5 de retardo a la desconexión arranca un determinado temporizador cuando se produce un flanco negativo en la entrada activar (S). Para habilitar un temporizador, se tiene que producir, necesariamente, un cambio del estado de señal. La consulta sobre si el estado de señal de la salida Q es 1 produce un 1 como resultado si el estado de señal de la entrada S es 1 o si el temporizador está en marcha. El temporizador se pone a 0 si el estado de señal de la entrada S cambia de 0 a 1 mientras está funcionando el temporizador. El temporizador arranca de nuevo cuando el estado de señal de la entrada S cambia, nuevamente, de 1 a 0. Si el estado de señal de la entrada del temporizador Desactivar (R) cambia de 0 a 1 mientras el temporizador está funcionando, éste se pone a 0. El valor de temporización actual puede determinarse consultando las salidas DUAL y DEZ. El valor de DUAL está en formato binario; el valor de DEZ está en formato decimal codificado en binario.


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PODEMOS USAR OPERACIONES LÓGICAS DE BIT PARA TRABAJAR CON TEMPORIZADORES

 Temporizador de impulso La operación temporizador de impulso (SI) arranca un temporizador con un valor de temporización determinado si el RLO tiene un flanco positivo (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1). El temporizador sigue contando con el valor determinado mientras el RLO sea positivo. La consulta de si el estado de señal del número del temporizador es 1 produce un 1 como resultado mientras el temporizador esté en marcha. Si el RLO cambia de 1 a 0 antes de que haya transcurrido el tiempo indicado, el temporizador se para. En este caso, la consulta sobre si el estado de señal es 1, produce un 0 como resultado.


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 Temporizador de impulso prolongado La operación temporizador de impulso prolongado (SV) arranca un temporizador con un valor de temporización determinado si se produce un flanco positivo en el RLO (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1). El temporizador continúa funcionando con el valor indicado aunque el RLO cambie a 0 antes de finalizar el tiempo indicado. La consulta de si el estado de señal del número del temporizador es 1 produce un resultado de 1 mientras el temporizador está en marcha. El temporizador arranca (se dispara) nuevamente con el valor de temporización indicado si el RLO cambia de 0 a 1 mientras el temporizador está en marcha.

 Temporizador de retardo a la conexión La operación temporizador de retardo a la conexión (SE) arranca un temporizador determinado si se produce un flanco positivo en el RLO (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1). La consulta de si el estado de señal del número del temporizador es 1 produce un 1 como resultado si el temporizador indicado finaliza sin error alguno y si el RLO aún está a 1. Si el RLO cambia de 1 a 0 mientras funciona el temporizador, éste se para. En este caso, la consulta sobre si el estado de señal es 1 produce un 0 como resultado.


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 Temporizador de retardo a la conexión con memoria La operación temporizador de retardo a la conexión con memoria (SS) arranca un temporizador determinado si se produce un flanco positivo en el RLO (es decir, si el RLO cambia de 0 a 1). El temporizador continúa funcionando con el valor de temporización indicado aunque el RLO cambie a 0 antes de finalizar el tiempo. La consulta sobre si el estado de señal del número del temporizador es 1 da un 1 como resultado cuando finaliza el tiempo, independientemente del RLO. El temporizador arranca (dispara) nuevamente con el valor indicado si el RLO cambia de 0 a 1 mientras el temporizador está en marcha.

 Temporizador de retardo a la desconexión La operación temporizador de retardo a la desconexión (SA) arranca un temporizador si se produce un flanco negativo en el RLO (es decir, si el RLO cambia de 1 a 0). La consulta sobre si el estado de señal del número del temporizador es 1 produce un 1 como resultado si el RLO es 1 o si el temporizador está en marcha. El temporizador vuelve a ponerse a 0 si el RLO cambia de 0 a 1 mientras está en marcha. El temporizador no vuelve a arrancar mientras el RLO no cambie de 1 a 0.


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13.- SEÑALES ANALÓGICAS Las señales analógicas pueden ser unipolares (valores únicamente positivos) o bipolares (valores positivos y negativos). Conectamos las señales analógicas en un modulo SM, que convierte el valor de tensión de la señal analógica en un valor binario. Éste se guarda en la memoria (por ejemplo, PEW 256).

SM

10 V

Valor de 0 a 27647 que se guarda, por ejemplo, en PEW 256

0V Resulta trabajar con ese valor que tenemos guardado. Imagínate que queremos activar una salida cuando nuestro sensor analógico tenga 3 voltios en la entrada. Tendríamos que calcular a qué valor corresponde esos 3 voltios y compararlo con el valor guardado en PEW256. Para facilitar las cosas, podemos usar dos funciones que nos vienen con el editor de programas. Se trata de FC 105 “SCALE” y FC106 “UNSCALE”.

SM


Valor de 0 a 27647 que se guarda, por ejemplo, en PEW 256

FC 105 SCALE

Valor de 0 a 10 que se guarda en memoria, por ejemplo, en MW20

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La función SCALE tiene la siguiente apariencia:

E0.0

A4.0

FC 105 SCALE EN

ENO

IN

PEW256 10.0

HI_LIM

0.0

LO_LIM

RET_VAL

MW0

OUT

MD40

BIPOLAR E2.0 Para introducir esta función en nuestro programa, tienes que buscarla dentro de las librerías y arrastrarla o hacer doble clic. Los parámetros son los siguientes: IN: HI_LIM: LO_LIM: BIPOLAR: OUT:

Entrada a escalar; por ejemplo, PEW256 Límite superior (REAL); por ejemplo, 10.0 Límite inferior (REAL); por ejemplo, 0.0 1 si la señal es bipolar y 0 si es unipolar; por ejemplo, 0 Valor después de escalar (REAL); por ejemplo, MD40

Con estos valores tenemos guardada la señal analógica PEW256, escalada entre 0 y 10 en MD20. Para activar una salida analógica con 4 voltios, por ejemplo, no podemos pasarle el valor 4 a la salida directamente; debemos pasarle el valor entre 0 y 27447 correspondiente a 4 voltios. Para ello, usaremos la función FC 106 “UNSCALE”.

Valor de 0 a 10 que está guardado en MW30

FC 106 UNSCALE

Valor de 0 a 27647 que enviamos a la salida analógica PAW288

SM

Los parámetros de esta función son: IN: Entrada a escalar; por ejemplo, MW30 HI_LIM: Límite superior entre los que varía MW30 (REAL); por ejemplo, 10.0 LO_LIM: Límite inferior entre los que varía MW30 (REAL); por ejemplo, 0.0 BIPOLAR: 1 si la señal es bipolar y 0 si es unipolar; por ejemplo, 0 RET_VAL: será = a W#16#0000 cuando se ejecuta sin errores; por ejemplo, MW50 OUT: Salida (WORD); por ejemplo, PAW288


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Introducción y conceptos básicos 1.- Comunicación En estos momentos, cualquier proyecto de automatización incluye una parte de comunicación industrial. Los autómatas ya no trabajan en islas automatizadas; por ello, durante este curso, veremos algunas de las formas de comunicar nuestros autómatas con los distintos elementos usados en la automatización (sensores/actuadotes, autómatas, elementos de diálogo hombre-máquina…). En toda comunicación tenemos los siguientes elementos:

Emisor

Receptor Medio de transmisión

Emisor: generador el mensaje Medio de transmisión: medio por donde viaja el mensaje Receptor: destinatario del mensaje Mensaje: información que se transmite Debemos enviar el mensaje codificado con un formato predeterminado, conocido por el emisor y el receptor. En algunas aplicaciones, el emisor y el receptor intercambian sus papeles de emisor-receptor; en otras, estos papeles son fijos y existen varios receptores simultáneos.

Clasificación de redes Una red puede clasificarse en función de diferentes criterios: a) Según su uso: 1. Industriales 2. Telecomunicación 3. Informáticas b) Según su extensión: 1. LAN (red de área local)

2. MAN (red de área metropolitana)


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3. WAN (red de área extensa)

Las LAN son redes que están comprendidas dentro de un mismo edificio o, como mucho, están en dos edificios cercanos, sin sobrepasar unos tres kilómetros. Por otro lado, en las redes MAN están formadas por equipos distribuidos dentro de una misma ciudad, con un límite de 50 kilómetros. Y por último, las redes WAN están extendidas por una región, por un país, por continentes y por todo el mundo.

c) Según simultaneidad de datos: 1. Serie 2. Paralelo En una red serie comunicaremos todos los datos por un mismo hilo. Tendremos un hilo por el que enviar los datos y otro conectado a masa. Deberemos descomponer el mensaje que queremos mandar bit a bit y enviar éstos uno detrás de otro por el cable. En una red paralelo tendremos varias líneas por las que enviar los datos. Con una red de 8 hilos mandaremos un byte en cada instante. Como ya habrás deducido, una red paralelo es mucho más rápida que una serie, pero tiene un gran inconveniente: le afectan mucho más las interferencias y no puede ser de gran longitud (un par de metros). La comunicación paralelo se usa en los buses de comunicación dentro de un PC.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA 1

Emisor

1

Receptor

Emisor

0

Receptor

1 0 Masa

COMUNICACIÓN SERIE


Masa

COMUNICACIÓN PARALELO

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d) Según la disposición de las estaciones: 1. Punto a punto 2. Multipunto Cuando disponemos de un canal de comunicación establecido entre cada dos dispositivos (canal exclusivo para estas dos estaciones), hablamos de comunicación punto a punto. Si hay más de 2 estaciones conectadas en un mismo enlace, hablamos de comunicación multipunto.

Ratón

PC

PC principal Teclado

Impresora

PUNTO A PUNTO

PC

Impresora

Autómata

MULTIPUNTO

e) Según la simultaneidad de emisión y recepción: 1. Simplex 2. Half-duplex 3. Full-duplex En una comunicación simplex, disponemos de un canal de comunicación por el que la información fluye en un único sentido. En la comunicación half-duplex, tenemos de un canal donde podemos enviar los datos en ambos sentidos, pero no simultáneamente. En la COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA comunicación full-duplex, existen dos canales, uno para cada sentido, lo que permite enviar, simultáneamente, información en ambos sentidos.

Emisor

Emisor Receptor

SIMPLEX

f)

Emisor Receptor

HALF-DUPLEX

Receptor

FULL-DUPLEX

Según tipo de sincronismo: 1. Síncrona 2. Asíncrona La transmisión asíncrona Cuando se opera en modo asíncrono no existe una línea de reloj común que establezca la duración de un bit y el caracter puede ser enviado en cualquier momento. Esto conlleva que cada dispositivo tiene su propio reloj y que previamente se ha acordado que ambos dispositivos transmitirán datos a la misma velocidad. No obstante, en un sistema digital, un reloj es normalmente utilizado para sincronizar la transferencia de datos entre las diferentes partes del sistema. El reloj definirá el inicio y fin de cada unidad de información así como la velocidad de transmisión. Si no existe reloj común, algún modo debe ser utilizado para sincronizar el mensaje. En la transmisión asíncrona un carácter a transmitir es encuadrado con un indicador de inicio y fin de carácter, de la misma forma que se separa una palabra con una letra mayúscula y un espacio en una oración. La forma estándar de encuadrar un carácter es a través de un bit de inicio y un bit de parada. Durante el intervalo de tiempo en que no son transferidos caracteres, el canal debe poseer un "1" lógico. Al bit de parada se le asigna también un "1". Al bit de inicio del carácter a transmitir se le asigna un "0". Por todo lo anterior, un cambio de nivel de "1" a "0" lógico le indicará al receptor que un nuevo carácter será transmitido.

Reglas de transmisión asíncrona La transmisión asíncrona que vamos a ver es la definida por la norma RS232, en la que profundizaremos más adelante y que se basa en las siguientes reglas: a. Cuando no se envían datos por la línea, ésta se mantiene en estado alto (1). b. Cuando se desea transmitir un carácter, se envía primero un bit de inicio que pone la línea a estado bajo (0) durante el tiempo de un bit. c. Durante la transmisión, si la línea está a nivel bajo, se envía un 0 y si está a nivel alto se envía un 1.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA d. A continuación se envían todos los bits del mensaje a transmitir con los intervalos que marca el reloj de transmisión. Por convenio se transmiten entre 5 y 8 bits. e. Se envía primero el bit menos significativo, siendo el más significativo el último en enviarse. f. A continuación del último bit del mensaje se envía el bit (o los bits) del final que hace que la línea se ponga a 1 por lo menos durante el tiempo mínimo de un bit. Estos bits pueden ser un bit de paridad para detectar errores y el bit o bits de stop, que indican el fin de la transmisión de un carácter. Los datos codificados por esta regla, pueden ser recibidos siguiendo los pasos siguientes: a. Esperar la transición 1 a 0 en la señal recibida. b. Activar el reloj con una frecuencia igual a la del transmisor. c. Muestrear la señal recibida al ritmo de ese reloj para formar el mensaje. d. Leer un bit más de la línea y comprobar si es 1 para confirmar que no ha habido error en la sincronización. En la transmisión asíncrona por cada caracter se envía al menos 1 bit de inicio y 1 bit de parada así como opcionalmente 1 bit de paridad. Esta es la razón de que los baudios no se correspondan con el número de bits de datos que son transmitidos.

La transmisión síncrona Es un método más eficiente de comunicación en cuanto a velocidad de transmisión. Ello viene dado porque no existe ningún tipo de información adicional entre los caracteres a ser transmitidos.

Cuando se transmite de manera síncrona lo primero que se envía es un octeto de sincronismo ("sync"). El octeto de sincronismo realiza la misma función que el bit de inicio en la transmisión asíncrona, indicando al receptor que va ha ser enviado un mensaje. Este carater, además, utiliza la señal local de reloj para determinar cuándo y con qué frecuencia será muestreada la señal, es decir, permite sincronizar los relojes de los dispositivos transmisor y receptor. La mayoría de los dispositivos de comunicación llevan a cabo una resincronización contra posibles desviaciones del reloj, cada uno o dos segundos, insertando para ello caracteres del tipo "sync" periódicamente dentro del mensaje. Los caracteres de sincronismo deben diferenciarse de los datos del usuario para permitir al receptor detectar los caracteres "sync". Por ejemplo, el código ASCII utiliza el octeto 10010110. Existen ocasiones en que son definidos dos caracteres de sincronismo, ello puede ser necesario si, por cualquier motivo el carácter "sync" original se desvirtuara, el siguiente permitirá la reinicialización del receptor. En segundo lugar, puede ocurrir que el equipo receptor necesite un tiempo adicional para adaptarse a la señal entrante.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Cuando se transmite de forma síncrona, es necesario mantener el sincronismo entre el transmisor y el receptor cuando no se envían caracteres, para ello son insertados caracteres de sincronismo de manera automática por el dispositivo que realiza la comunicación.

El receptor/transmisor síncrono debe indicar además cuándo el sincronismo ha sido logrado por parte del receptor.

g) Según el tipo de señal transmitida: 1. Analógica 2. Digital h) Según la técnica en la transferencia: 1. Red de conmutación de circuitos 2. Red de conmutación de mensajes 3. Red de conmutación de paquetes 3.1. Datagrama 3.2. Circuito virtual Cuando hablamos de conmutación nos referimos a cómo se establece una conexión entre dos componentes de una red. En los primeros pasos de las líneas telefónicas, la conmutación la realizaban manualmente las operadoras, interconectando circuitos. Este circuito quedaba ocupado hasta el fin de la comunicación. En la actualidad, la conmutación se hace de forma automática en las centrales de telefónica (nodos). Conmutación de circuitos: en esta forma de conmutación establecemos una conexión física y fija entre las dos estaciones, de manera que este camino queda ocupado hasta el fin de la comunicación. Conmutación de mensajes: este método se basa en el almacenaje y retransmisión de la información en equipos centrales, sin necesidad de una conexión previa entre las estaciones origen y destino. Esto no vale para una comunicación telefónica, ya que no se trata de una comunicación en tiempo real. Conmutación de paquetes: en este método no enviaremos toda la información de golpe; la dividiremos en paquetes. A este trozo de información (paquete) tenemos que añadirle la de la estación origen, estación destino e información de control (trama), como puede ser el número de paquete para que el equipo destino reconstruya el mensaje o información para la detección de errores. Cuando una trama se pierde, simplemente tenemos que enviar esta trama de nuevo. La conmutación por paquetes tiene dos variantes: datagrama y circuito virtual. En el datagrama no se establece una única ruta para enviar los paquetes; cada paquete tiene infinidad de posibilidades para llegar a su destino, saltando de nodo en nodo, haciendo que el orden de llegada de los paquetes sea aleatorio, teniendo que ordenarlos la estación destino. La conmutación en circuito virtual se basa en el envío de la primera trama con la dirección destino; esta trama es identificada por los nodos por los que va saltando, y las siguientes tramas son enviadas por el mismo camino; este camino puede ser usado por otros equipos.


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2.- El entorno CIM: fabricación integrada por ordenador El entorno CIM es un concepto que nace en la década de los años 70. Imagínate una empresa que tenga monitorizado todo el proceso de fabricación, y que conozca, en cada momento, la situación de niveles, el estado de fabricación, etc. de todos sus productos, y que desde ese ordenador podamos modificar la fabricación en tiempo real. Esto será posible si todas las tareas están controladas por ordenador y el intercambio de información es continuo entre todos los dispositivos. El entorno CIM se divide en seis niveles de integración representados en la siguiente figura:

Coordinación de todo el conjunto de fábricas con PCs 6.- Empresa

Control de la producción, suministros, ventas, pedidos, redes de PCs 5.-Fábrica 4.-Área

Control de las células o celdas con PCs o PLCs gama alta

3.-Célula (PLC, CNC)

Coordinación de las estaciones usando PLCs. Incluye CNC y robots

2.- Estación (PLC)

Control de la producción de las máquinas con PLCs

1.- Máquina (E/S)

Se realiza la producción. Incluye las máquinas con sus elementos básicos de control y accionamiento

Pongamos un ejemplo para su mejor comprensión. Imagínate una multinacional como, por ejemplo, Seat. En el nivel 6 de la empresa, tendríamos la central en Alemania, desde donde se controlan todas las fábricas de Seat dispersas por todo el mundo. En el nivel 5, estaría la fábrica de Barcelona. Dentro de esta fábrica, tenemos en el nivel 4 una nave donde se produce el modelo Toledo. En el nivel 3, estaría una zona donde se monta el motor del vehículo. Dentro de esta zona, disponemos de otra donde se montan los motores TDI en el nivel 2. Y en el nivel 1, tendríamos una máquina que monta los soportes de los inyectores.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA En comunicación industrial, este flujo de información se simplificará en cuatro niveles que veremos en otro apartado de estos apuntes.

3.- Protocolos de comunicación – Modelo OSI Para que el emisor y el receptor se puedan entender, los datos tienen que estar codificados siguiendo unas reglas predeterminadas. La solución para diferentes dispositivos la planteó el Organismo Internacional de Normalización (ISO) a través de un modelo OSI (Opening System Interconnection, Conexión de Sistemas Abiertos). Sus dos aspectos fundamentales son: Organización en niveles o capas Utilización de un protocolo para la comunicación entre los niveles. Cuando nos referimos a sistemas abiertos, estamos hablamos de sistemas que no son propietarios de ninguna marca comercial, y que podemos mezclar en una red de dispositivos de diferentes casas comerciales sin ningún problema. Cuando decimos que OSI es un modelo estamos afirmando que no es un estándar, ya que no nos define los protocolos de comunicación entre niveles. Un protocolo es el conjunto de reglas establecidas para el correcto intercambio de información entre niveles semejantes. El modelo OSI divide las comunicaciones en siete niveles o capas, y a cada una de ellas le asocia una serie de funciones que debe realizar. De esta forma, se divide el trabajo para reducir la dificultad del diseño de las redes. Las siete capas son:

ESTACIÓN A

ESTACIÓN B

Aplicación

Aplicación

Presentación

Presentación

Sesión

Sesión

Transporte

Transporte

Red

Red

Enlace

Enlace

Físico

Físico

La información parte de la capa superior y va descendiendo, pasando por todas las capas. La capa física convierte los datos en señales eléctricas, ópticas, de radio… y las envía por el cable a la otra estación. Se dice que la capa inferior ofrece una serie de servicios a la capa superior.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Las capas iguales de cada estación trabajan con el mismo protocolo. Cuando la información pasa por una capa, ésta le añade información adicional para que la interprete la capa semejante de la otra estación.

Datos originales

Capa N Capa N-1 Capa 3 Capa 2

Niveles

A continuación se describen las funciones de cada capa del modelo OSI. También por supuesto, la capa de administración es una parte del modelo que coordina la comunicación entre las mismas capas:


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA 1.- CAPA FÍSICA Define las características mecánicas, eléctricas y funcionales para establecer y liberar conexiones físicas, que permiten trasmitir bits entre extremos de un medio físico. Se entiende por características mecánicas a la forma y tamaño de los conectares, cantidad de circuitos y detalles del medio físico. Algunas características eléctricas son los niveles de tensión utilizados para representar las señales lógicas, impedancia de los conductores, etc. Entre las características funcionales encontramos la velocidad de transmisión y la función de cada circuito. La capa física determina la topología y el medio físico.

2.- CAPA DE ENLACE Debe asegurar el envío y recepción de tramas entre .estaciones. Tiene dos subcapas: la de Control de Acceso al Medio (MAC), que define el procedimiento por el cual varias estaciones acceden al uso de un medio físico compartido, sin que se produzcan interferencias entre ellas y la de Control lógico de línea (LLC) que establece los procedimientos para una transmisión libre de errores, incluyendo el chequeo de tramas.

3.-CAPA DE RED Agrega la información requerida para el manejo de los paquetes en una red con múltiples caminos. En este caso existe más de un camino posible para que un mensaje vaya de una estación a otra. Por lo tanto es necesario definir procedimientos para seleccionar el camino que seguirá un mensaje, así como procedimientos para casos de congestión de tráfico en un camino.

4.-CAPA DE TRANSPORTE Divide la información a transmitir en paquetes (para permitir la detección de errores en forma más ventajosa) además de asegurar su correcto ordenamiento. Esta función es crítica en una red global WAN, en la que generalmente los paquetes llegan en forma desordenada.

5.-CAPA DE SESIÓN Establece los procedimientos para que dos programas, residentes entre dos computadoras, dialoguen entre sí. Uno de sus servicios consiste en el control del diálogo.

6.-CAPA DE PRESENTACIÓN Prepara la información transmitida para su uso en el nivel de aplicación, efectuando las interpretaciones y conversiones de datos requeridas. Estas conversiones típicamente pueden incluir formatos ASCII y EBCDIC y el encriptado y desencriptado de información. La encriptación de información es necesaria para la transmisión de información confidencial en una red pública como lo es WAN.

7.-CAPA DE APLICACIÓN Provee los servicios da usuarios finales, dando acceso a la información, como emulación de terminales, transferencia de archivos, correo electrónico, etc.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Y Ahora, como hacemos la Integración con la Industrial Tenemos que decir que las comunicaciones industriales no son tan complejas como para implementar los siete niveles. En el terreno industrial, podemos agrupar los protocolos en un modelo simplificado de tres o cuatro niveles:

Figura 1.5 Integración de Redes en la Industria

MODELO OSI

MODELO SIMPLIFICADO

Aplicación Presentación Sesión Transporte

Aplicación

Red Red-Enlace Enlace Físico

Físico

A continuación se muestra un esquema de una red industrial que incluye los dispositivos y equipos de control y su conexión al nivel de supervisión por computadora. A partir de este último nivel, se tiene la posibilidad de integración con el sistema administrativo:


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4.- Señales Ya sabemos que el equipo trabaja con los datos en forma de bits y que debe convertirlos en señales eléctricas para poder transmitirlos por el cable. Tenemos dos tipos de señales: Continuas: señales que no presentan discontinuidades y cuyos valores son infinitos Discretas: señales que toman un número finito de valores

Las señales periódicas son aquellas que se repiten cada cierto tiempo. Una señal periódica queda definida por: Amplitud: valor de la señal en cualquier instante Frecuencia: número de veces que se repite en un segundo. La inversa de la frecuencia es el período, que es el tiempo que dura un ciclo. Fase: posición relativa temporal en un periodo de señal (en radianes)

ESPECTRO DE FRECUENCIAS Y ANCHO DE BANDA Según el teorema de Fourier, cualquier señal periódica se puede descomponer en la suma de varias señales sinusoidales más otra señal continua. De estas señales sinusoidales, tenemos una que es la fundamental (de mayor amplitud) y otras (armónicos) de menor amplitud y frecuencia múltiplo de la principal. La representación de estas señales sería la siguiente: Amplitud

0

f

2f

3f

4f


Frecuencia

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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Se llama espectro de frecuencias al conjunto de frecuencias que forma la señal. El ancho de banda es la diferencia entre los valores de frecuencia mayores y menores. Cuanto mayor ancho de banda tenga el medio de transmisión, más rápido podremos transmitir los datos por él.

5.- Técnicas de transmisión de datos Los ordenadores y autómatas trabajan con datos en formato binario. Cuando queremos enviar un dato por el medio de transmisión, tenemos que convertir esos ceros y unos en señales eléctricas, pero ¿qué señal eléctrica ponemos en el cable cuando queremos enviar un 1 o un 0? A continuación, explicaremos varias técnicas de transmisión de datos. Modulación de amplitud: la diferencia entre 1 y 0 es la amplitud de la señal. La frecuencia y la fase no se modifican.

Modulación de frecuencia: la diferencia entre 1 y 0 es el número de ciclos para un mismo tiempo (frecuencia de la señal). La amplitud y la fase no se modifican.

Modulación de fase: la diferencia entre 1 y 0 es la fase de la señal. La amplitud y la frecuencia no se modifican.

MANCHESTER

BIPOLAR


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6.- Banda base y banda ancha Cuando enviamos nuestra señal sin modular y codificada (normalmente, en Manchester, también puede ser en NRZ, NRZI...), usando el canal para enviar únicamente esta señal, le llamamos banda base. Y al enviar varias señales analógicas moduladas a la vez por el canal le llamamos banda ancha. Para enviar varias señales a la vez lo hacemos multiplexando las señales en frecuencia. En este tipo de transmisión, las distancias son mayores.

7.- Código ASCII Ya hemos dicho que los ceros y unos los convertimos en una señal eléctrica, pero en nuestro mensaje tenemos letras, números, caracteres de control y elementos gráficos. ¿Cómo pasarlos a binario para después convertir esos ceros y unos en un señal eléctrica? Podemos encontrar varios códigos para hacer esto, pero el más usado con diferencia es el código ASCII (puedes encontrarte con el código Alfanumérico Estándar CCITT nº 2, que se usa en teletipos, o el código EBCDIC de IBM). En un inicio, el código ASCII era de 7 bits, pero después salió el extendido de 8 bits, que añade símbolos gráficos. Caracteres no imprimibles

Nombre

Caracteres imprimibles

Dec Hex Car. Dec Hex Car.

Dec Hex Car. Dec Hex Car.

Nulo

0

00 NUL

32

20 Espacio

64

40

@

96

60

Inicio de cabecera

1

01 SOH

33

21

!

65

41

A

97

61

a

Inicio de texto

2

02 STX

34

22

"

66

42

B

98

62

b

Fin de texto

3

03 ETX

35

23

#

67

43

C

99

63

c

Fin de transmisión

4

04 EOT

36

24

$

68

44

D

100

64

d

enquiry

5

05 ENQ

37

25

%

69

45

E

101

65

e

acknowledge

6

06 ACK

38

26

&

70

46

F

102

66

f

Campanilla (beep)

7

07

BEL

39

27

'

71

47

G

103

67

g

backspace

8

08

BS

40

28

(

72

48

H

104

68

h

Tabulador horizontal

9

09

HT

41

29

)

73

49

I

105

69

i

Salto de línea

10

0A

LF

42

2A

*

74

4A

J

106

6A

j

Tabulador vertical

11

0B

VT

43

2B

+

75

4B

K

107

6B

k

Salto de página

12

0C

FF

44

2C

,

76

4C

L

108

6C

l

Retorno de carro

13

0D

CR

45

2D

-

77

4D

M

109

6D

m

Shift fuera

14

0E

SO

46

2E

.

78

4E

N

110

6E

n

Shift dentro

15

0F

SI

47

2F

/

79

4F

O

111

6F

o

Escape línea de datos

16

10 DLE

48

30

0

80

50

P

112

70

p

Control dispositivo 1

17

11 DC1

49

31

1

81

51

Q

113

71

q


18

12 DC2

50

32

2

82

52

R

114

72

r


19

13 DC3

51

33

3

83

53

S

115

73

s


20

14 DC4

52

34

4

84

54

T

116

74

t

neg acknowledge

21

15 NAK

53

35

5

85

55

U

117

75

u

Sincronismo

22

16 SYN

54

36

6

86

56

V

118

76

v

Fin bloque transmitido

23

17 ETB

55

37

7

87

57

W

119

77

w

Cancelar

24

18 CAN

56

38

8

88

58

X

120

78

x

Fin medio

25

19

57

39

9

89

59

Y

121

79

y

Sustituto

26

1A SUB

58

3A

:

90

5A

Z

122

7A

z

Escape

27

1B ESC

59

3B

;

91

5B

[

123

7B

{

Separador archivos

28

1C

FS

60

3C

<

92

5C

\

124

7C

|

Separador grupos

29

1D

GS

61

3D

=

93

5D

]

125

7D

}

Separador registros

30

1E

RS

62

3E

>

94

5E

^

126

7E

~

Separador unidades

31

1F

US

63

3F

?

95

5F

_

127

7F

DEL

EM


`

Pág. 62


8.- Conflictos en la transmisión Al enviar la señal por el medio de transmisión sufre una serie de perturbaciones que hacen que la señal que llega al receptor no sea la misma que la señal de partida. Un medio de transmisión añade los siguientes efectos: 1. Atenuación: es la reducción en amplitud de la señal. Cuanta mayor sea la distancia que tiene que viajar nuestra señal, mayor se verá atenuada. Esto podemos solucionarlo colocando repetidores. 2. Distorsión: la atenuación afecta por igual a todas las componentes frecuenciales. Se produce una distorsión cuando unas componentes se ven afectadas más que otras (la señal cambia de apariencia). Podemos tener otro tipo de distorsión provocada por el retardo de algunas de las componentes frecuenciales sobre el resto; en este caso, hablaremos de distorsión por retardo de grupo. 3. Ruido: llamamos ruido a todo aquello que se añade a nuestra señal de forma no deseada. Ruido térmico: en toda la materia que no está a 0º K existe una agitación que provoca ruido de fondo. Ruido impulsivo: resulta más difícil de caracterizar y proviene de elementos de conmutación (relés, elementos activos de potencia) y de otras interferencias naturales o artificiales. Diafonía: se trata de un efecto no lineal que se debe al acoplamiento entre circuitos eléctricos adyacentes; sus efectos dependerán de su proximidad.

9.- Medios de transmisión Para trasportar nuestros datos, disponemos de los siguientes medios: Cable eléctrico o Par trenzado o Coaxial Cable óptico Ondas de radio Microondas Infrarrojos El cable par trenzado está formado por hilos de cobre aislados con un recubrimiento de plástico. Los hilos están trenzados (enrollados) de dos en dos. Para transmitir los datos, se le aplica una tensión a uno de ellos y el otro lo ponemos a tierra. El número de pares es de 2 ó 4. Los cables de 2 pares utilizan como conector el RJ 11 (teléfono) y el de 4 pares usa el RJ45 (red de ordenadores). En el mercado, tenemos cables de par trenzado apantallados (STP) y sin apantallar (UTP). El par trenzado soporta menos distancias y menor velocidad que la fibra óptica y que el cable coaxial, pero hoy en día es el más utilizado por su fácil montaje.


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Conector RJ45 Un cable coaxial está formado por dos conductores. Uno de ellos tiene forma de malla y es el más externo. Entre ambos conductores existe un aislamiento y su parte exterior está protegida por un recubrimiento. Además de usarse en redes de ordenadores, también es empleado en la distribución de televisión. Está bien aislado de las interferencias, aunque es más complejo de montar. A los conectores que emplea se les llama BNC.

La fibra óptica está constituida por un núcleo muy fino, circular, de fibra de vidrio. En un extremo, se le aplica luz a través de un diodo emisor de luz (láser). Esta luz se va reflejando en el interior de la fibra. Lo bueno de usar luz es que no le afectan las interferencias y podemos conseguir grandes velocidades de transmisión. Su inconveniente principal es el uso de un emisor y un receptor luminoso, y la compleja unión de dos cables de fibra óptica. Las ondas de radio son ondas electromagnéticas que trabajan a frecuencias de 300 Hz hasta 3 GHz. Son fáciles de generar y atraviesan obstáculos cubriendo largas distancias. Se usan para comunicaciones multipunto (difusión a varias estaciones). Se ven afectadas por las condiciones climatológicas, el relieve y los equipos eléctricos. Las microondas tienen frecuencias muy elevadas (entre 2 y 40 GHz) y necesitan repetidores cada 50 km. No se usan en redes de ordenadores sino en telefonía y televisión (necesitan antenas orientadas). 14

Los infrarrojos son radiaciones de frecuencias muy altas (10 Hz o 100.000 GHz) que se propagan en línea recta y no pueden atravesar cuerpos opacos. Sufren gran atenuación y no logran ir más allá de los 200 metros.

10.- Topologías básicas Cuando hablamos de topología podemos diferenciar: topología física y topología lógica. La topología física es la forma geométrica en que están conectadas las estaciones; así podemos tener una red donde los cables que conectan las estaciones forman un anillo  topología en anillo. Por otro lado, la topología lógica hace referencia a la forma en que la información pasa de una estación a otra. Las topologías básicas que tenemos son: Punto a punto: es la más sencilla, ya que se basa en la conexión directa de dos equipos. Sus principales características son: COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA o o o o o

Dentro de la trama no hace falta enviar las direcciones de origen y destino Se pueden llegar a comunicar por sistemas Half-Duplex (RS-485) o Full-Duplex (RS422). Ventajas: Topología sencilla, fácil control al medio y si un nodo falla el resto puede funcionar. Desventajas: es válido para pocos nodos y necesitamos múltiples tarjetas de comunicación. Aplicaciones: donde tengamos pocas estaciones y distancias cortas.

Lineal o bus: todas las estaciones están conectadas al único canal de comunicaciones. Cuando enviamos una trama, ésta llega a todas las estaciones. Esta topología se usa en redes pequeñas y de poco tráfico. o

Ventajas: 1. Coste de la instalación bajo. 2. Control de flujo sencillo. 3. Es sencillo conectar nuevas estaciones. 4. Es fácil de instalar. 5. El fallo en una estación no afecta al funcionamiento del bus.

o

Inconvenientes: 1. Un fallo en el cable de red hace fallar todo. 2. No resulta adecuada para intercambiar archivos de gran tamaño.

Árbol: está formado por un grupo de buses conectados entre sí. Con este sistema se consigue mayor alcance que el proporcionado por un bus simple, aunque se incrementa el problema de la atenuación.

Anillo: las estaciones forman un círculo de conexiones punto a punto con las estaciones contiguas. Los mensajes van de una estación a otra hasta llegar a la estación adecuada, pudiendo circular varios mensajes en el anillo.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA o

Ventajas: 1. Se produce menor número de errores, no se producen colisiones. 2. La capacidad de transmisión se reparte equitativamente. 3. La velocidad de transmisión es mayor.

o

Inconvenientes: 1. Un fallo en una estación produce un fallo en toda la red. 2. La instalación de una nueva estación es complicada.

Estrella: cada estación está conectada a un dispositivo central por medio de un canal punto a punto. Las estaciones pasan los mensajes a la estación central y ésta los retransmite a la estación hacia la que van dirigidos. o

Ventajas: 1. Las estaciones pueden transmitir a velocidades diferentes si la estación central lo permite. 2. Las estaciones pueden usar medios de transmisión diferentes si la estación central lo permite. 3. Es fácil conectar una nueva estación. 4. El control de la transmisión se hace desde la estación central. 5. Un fallo en una estación no afecta al resto.

o

Inconvenientes: 1. Un fallo en la estación central nos deja sin red. 2. Comprar la estación central nos encarece la instalación. 3. Necesitamos mayor cantidad de cable.


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11.- Delimitadores y transparencia de datos En un mensaje que vamos a enviar por nuestro medio de transmisión, podemos tener letras mayúsculas, letras minúsculas, números, caracteres de control (inicio de texto, fin de texto…), caracteres especiales (@, #, /…) y símbolos gráficos. La información que tenemos que enviar la dividimos en paquetes de menor tamaño para facilitar el envío. Estos paquetes deberán incluir un delimitador de inicio y otro de fin, para informar al receptor cuándo debe comenzar a leer y cuándo acaba el paquete. Es importante tener claro que estos delimitadores no forman parte de los datos (información) que queremos hacer llegar al receptor. Los delimitadores de inicio y de fin son unos caracteres especiales: stx y etx, que tienen su correspondiente codificación ASCII. Cuando el receptor detecta un stx llegue otro stx. ¿Podremos enviar los caracteres stx y etx como información? Se le llama protocolo trasparente al que permite el uso de los limitadores como otro dato más de información. Lo más sencillo para conseguir transparencia de datos es añadir un símbolo al delimitador de inicio y fin cuando funcionen como tal, y no añadírselo cuando forme parte de los datos.

dlestx

dato1dato2 dato3 etx dato4

Delimitador de inicio

Forma parte de los datos

dleetx

Delimitador de fin

A esta técnica se le llama inserción de carácter. Simplemente, consiste en insertar un carácter especial dle como prefijo de los delimitadores de inicio y fin. ¿Podremos ir más allá y lograr transparencia para incluir dleetx en los datos? Lo podemos lograr de la siguiente forma:

dlestx

dato1 dato2 dato3 dledleetx dato4

Delimitador de inicio


dleetx

Delimitador de fin

De esta forma, cuando el receptor encentra un dle observará el carácter siguiente y actuará como sigue: Si el carácter siguiente es otro dle, el primer dle lo desecha y el segundo lo considera de información. Si el siguiente carácter es etx finaliza la lectura ya que lo considera como delimitador de fin. Si el siguiente carácter no es ni etx ni dle, lo considera como un error. Otra técnica que se puede usar es la inserción de bit. Para ello, usamos como delimitador de inicio y fin “01111110”. Cuando dentro de la información aparece la combinación “011111”, se le añade un 0 antes de continuar con los siguientes datos.


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01111110

11001101111101001100110

01111110

Bit auxiliar Delimitador de inicio


Delimitador de fin

El receptor, al leer “011111”, observa el siguiente bit. Si es 0, sabe que es el bit auxiliar y lo desecha, y considera esa información como parte de los datos enviados, no como delimitadores.

12.- Detección de errores Cuando se produce un cambio en un bit o en varios entre lo que enviamos y lo que recibe el receptor, estamos ante un error. Podemos añadir unos datos auxiliares que ayuden al receptor a detectar errores. Estos datos auxiliares serán desechados una vez haga la comprobación de si hay errores. 1.- Bit de paridad: esta técnica también llamado método geométrico, consiste en añadir un bit a cada carácter transmitido. Este bit pude tener valor 0 ó 1, de tal forma que haga que el número total de unos del carácter, incluido el bit de paridad, sea un número impar (paridad impar) o un número par (paridad par). El receptor cuenta el número de bits unos de cada carácter, comprobando que sea impar o par, dependiendo del tipo de paridad empleado. Si todo es correcto la transmisión continua, de lo contrario se le indica al emisor que vuelva a retransmitir la trama errónea. a) Bit de paridad par: añadimos 1 ó 0, de tal forma que todos los bytes tengan un número par de unos. Carácter “a”  1100001  11000011 (al añadir un 1, tenemos en total cuatro [número par] 1). Carácter “j”  1101010  11010100 (como ya tiene cuatro 1, le añadimos un cero). b) Bit de paridad impar: añadimos un 1 o un 0 de tal forma que todos los bytes tengan un número impar de unos. Carácter “@”  1000000  10000000 (como tiene un 1, le añadimos un cero) Carácter “$”  0100100  01001001 (como tiene dos 1, le añadimos otro 1 para que sea impar) c) Paridad cruzada (paridad horizontal-vertical). Para mejorar un poco el método anterior, se realiza una paridad que afecte tanto a los bits de cada cadena o palabra como a un conjunto de todos ellos. Siempre se utilizan cadenas relativamente cortas para evitar que se cuelen muchos errores. Para ver más claro este método, se suelen agrupar los bits en una matriz de N filas por K columnas, luego se realizan todas las paridades horizontales por el método anterior, y por último, se hace las misma operación de calcular el número de unos, pero ahora de cada columna. La probabilidad de encontrar un solo error es la misma, pero en cambio, la probabilidad de encontrar un número par errores ya no es cero, como en el caso anterior. Aun así, existen todavía una gran cantidad de errores no detectables Carácter Bit de paridad (paridad par) 1100101 0 1110101 1 1001011 0 1010110 0 0001101 (carácter de comprobación horizontal)

1

2.- Checksum: se basa en la transmisión, al final del mensaje, de un byte (o bytes) cuyo valor sea el complemento a dos de la suma de todos los caracteres que han sido transmitidos en el mensaje. El receptor implementará una rutina que suma todos los bytes de datos recibidos y al resultado se le sumará el último


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA byte (que posee la información en complemento a dos de la suma de los caracteres transmitidos) y si la recepción del mensaje ha sido correcta, el resultado debe ser cero. Ejemplo: Indicar el último carácter a transmitir cuando se implementa el método de checksum. Los datos a transmitir serán 40H, 35H y 0EH. 1.- Se realiza la suma: 40H + 35H + 0EH = 83H 2.- Se determina el complemento a dos del resultado: 83H = 1000 0011 0111 1100 + 1 ------------0111 1101 = 7DH El último carácter a transmitir será 7DH.

3.- Códigos de redundancia cíclica también llamados CRC: intentando mejorar los códigos que sólo controlan la paridad de bit, aparecen los códigos cíclicos. Estos códigos utilizan la aritmética modular para detectar una mayor cantidad de errores, se usan operaciones en módulo 2 y las sumas y restas se realizan sin acarreo (convirtiéndose en operaciones de tipo Or-Exclusivo o XOR). Además, para facilitar los cálculos se trabaja, aunque sólo teóricamente, con polinomios. La finalidad de este método es crear una parte de redundancia la cual se añade al final del código a transmitir (como en los métodos de paridad) que siendo la más pequeña posible, detecte el mayor número de errores que sea posible. El polinomio generador: es un polinomio elegido previamente y que tiene como propiedad minimizar la redundancia. Suele tener una longitud de 16 bits, para mensajes de 128 bytes, lo que indica que la eficiencia es buena. Ya que sólo incrementa la longitud en un aproximado 1,6%: Los cálculos que realiza el equipo transmisor para calcular su CRC son: 1. 2. 3. 4.

Añade tantos ceros por la derecha al mensaje original como el grado del polinomio generador Divide el mensaje con los ceros incluidos entre el polinomio generador El resto que se obtiene de la división se suma al mensaje con los ceros incluidos Se envía el resultado obtenido.

Ejemplo de obtención del CRC: Datos: Mensaje codificado en binario: 1101001 4 Polinomio generador: x + x + 1 Operaciones: 6

5

3

1º Obtener el polinomio equivalente al mensaje: x + x + x + 1 4

2º Multiplicar el mensaje por x (añadir 4 ceros por la derecha): x

10

9

7

+x +x +x

4

2

3º Dividir en binario el mensaje por el polinomio generador y sacar el resto: x + 1 4º Concatenar el mensaje con el resto (en módulo 2 también): x

10

9

7

4

2

+x +x +x +x +1

5º Transmitir el mensaje Estas operaciones generalmente son incorporadas en el hardware para que pueda ser calculado con mayor rapidez, pero en la teoría se utilizan los polinomios para facilitar los cálculos

Cuando el receptor detecta un error puede hacer dos cosas: Pedir al emisor que le envíe de nuevo el dato. Intentar buscar el error y reconstruir el mensaje original.


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13.- Control de transmisión y control de flujo Dentro de una red, debemos tener unas reglas de acceso al medio. Podemos usar dos tipos de técnicas: Centralizado: se aplican a sistemas en los que un equipo realiza la función de centro de control. Los podemos englobar en dos grupos: o Sondeo y selección: tenemos una estación principal que va preguntando al resto de estaciones secundarias si tienen algo que transmitir (realiza un sondeo) y escoge a una de ellas para que use el medio de transmisión. Esta técnica también se denomina maestro-esclavo, ya que el esclavo no puede tomar nunca la iniciativa (sólo habla cuando se lo permite el maestro). El problema llega con el fallo de la estación central, que nos deja sin control de acceso al medio. Distribuido: no tenemos ninguna estación principal, por lo que todas las estaciones compiten por el medio de transmisión. Dentro de este tipo de técnica existen dos posibilidades: o Detección de colisión 1. Acceso múltiple por detección de portadora CSMA 2. Acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones CSMA/CD 3. Acceso múltiple por detección de portadora evitando colisiones CSMA/CA o Paso por testigo 1. Tolken Ring 2. Tolken bus CSMA: cada estación observa el medio continuamente y espera a que quede libre antes de transmitir. Al detectar una colisión, se para la transmisión y se intenta más tarde (ESCUCHAR ANTES DE HABLAR). CSMA/CD: se observa el medio antes de transmitir y mientras transmite, para detectar mucho más rápido las colisiones (ESCUCHA MIENTRAS HABLA).

CSMA/CA: cuando se observa que el medio está libre, enviamos un aviso a los demás de que vamos a empezar a transmitir. Cuando tenemos varios que quieren transmitir, escogemos uno de ellos según sus prioridades. PASO POR TESTIGO: antes de empezar a transmitir, ponemos en circulación una trama especial (testigo) como la siguiente:

Bit testigo libre o ocupado

Dirección destino

Dirección origen


Datos

Bit aceptación

Prioridad

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Esta trama pasa de estación en estación (cada estación sabe cuál es la siguiente estación a la que le debe pasar el testigo). Al llegar la trama a una estación, ésta ve si el testigo está ocupado o libre. Si el testigo está ocupado, lee la dirección destino; si es para él, lee los datos, cambia el bit de aceptación y envía la trama a la siguiente estación (cuando le llega a la estación de partida, ésta ve que la estación de destino ya recibió la trama gracias al bit de aceptación); si la dirección destino no coincide con la suya, no lee más y pasa la trama a la siguiente estación. Cuando leemos el testigo y vemos que está libre, sabemos que ninguna estación está transmitiendo en ese momento, y si tenemos algo que transmitir, podemos poner los datos en la trama y ponemos el testigo como ocupado; cuando no tenemos nada que transmitir, pasamos el testigo a la siguiente estación. El Tolken Ring fue diseñado para ordenados conectados en anillo, donde la circulación e en sentido de giro determinado y cada ordenador le pasa lo datos al mismo ordenador. En el Tolken Bus los ordenadores están conectados en bus pero se define en cada ordenador a qué ordenador le pasará los datos siempre y de qué ordenador recibirá los datos siempre (es un anillo lógico)

Por otro lado, debemos tener un control sobre el flujo de datos, para que el emisor no esté enviando datos sin saber si le están llegando o no bien al receptor. Para ello, se pueden usar las siguientes técnicas: Parada y espera: por cada paquete enviado esperamos una confirmación del receptor (el receptor envía un carácter ACK si le ha llegado bien, o un NACK si no le ha llegado bien), y no podrá enviar el siguiente paquete hasta no tener esta confirmación.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Ventana deslizante: el emisor podrá enviar un número de paquetes definido (cuando tenemos una ventana deslizante de 5  podrá enviar hasta 5 paquetes) sin que le llegue ninguna confirmación del receptor. El receptor no tiene que enviar un carácter ACK por cada paquete. Si envía un ACK7, significa que ha recibido bien todos los paquetes hasta el 7. Cuando el emisor recibe un NACK, enviará de nuevo el paquete correspondiente. El método de ventana deslizante es mucho más rápido y no satura tanto el medio de transmisión (menor número de paquetes de confirmación).


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Redes Industriales 1.- Evolución de la técnica de automatización Los autómatas comenzaron a utilizarse en la década de los años 70. En esos momentos, los autómatas simplemente se comunicaban con sus sensores y actuadores con conexiones punto a punto. No existía comunicación entre autómatas ni con otros dispositivos de gestión. Trabajaban en “islas automatizadas”. En los años 80, aparecieron las primeras redes serie. Pero esto era insuficiente; se necesitaban redes más potentes y flexibles. Se buscaba la automatización integral, que todo se pudiera comunicar con todo.

En muy pocos años, el ritmo de aparición de nuevas redes y la mejora de las existentes ha sido constante. En la actualidad, existen muchas redes: algunas abiertas (donde se pueden usar componentes de diferentes casas comerciales) y otras propietarias. Esto complica el trabajo de las personas encargadas de la automatización de procesos, ya que todo sería mucho más sencillo con un único estándar. Podemos encontrarnos con las siguientes redes: Profibus, Ethernet Industrial, Mondbus, Mondbus Plus, InterBus, Lon Works, Fipio, Fipway, Uni-Telway, ASI, EIB (domótica), MPI, PPI, Controller Link, Devicenet (CompoBus/D), CompoBus/S, NT Link 1:N... Las redes más empleadas son: Profibus, ASI y Ethernet Industrial, aunque en USA es muy usado Mondbus. Podemos ver las apuestas de tres de las marcas comerciales de automatización en las siguientes figuras:


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2.- Jerarquía de redes en la automatización En la actualidad, podemos dividir las redes de comunicación industrial en 4 niveles de jerarquía según: Volumen de información Restricciones temporales Tipo de información transferida Distancia entre sistemas En la siguiente figura tienes representados los cuatro niveles.

ETHERNET

Nivel de oficina (ordenadores)

Ethernet - Profinet

Nivel de planta (SCADA)

Profibus- Profinet

Nivel de célula (PLC, HMI, var. Velocidad)

AS-i

Nivel de campo (sonsores, EV)

NIVEL DE OFICINA En este nivel se procesan tareas de carácter general, con funciones de gestión técnica como pueden ser: stock, planning de producción, diseño... El volumen de datos no es fijo y son recolectados desde toda la empresa. El tipo de información es general; se intercambian ficheros y bases de datos. En éste tenemos unas restricciones temporales poco severas y no se requiere una respuesta determinista. Aquí tenemos redes de ordenadores con posibilidad de conexión a internet.

NIVEL DE PLANTA En este nivel se procesan todas las tareas de control de procesos, con funciones de producción como pueden ser: información de estado, órdenes de producción y control de calidad. En éste están interconectados los PC´s y los equipos para visualización.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA El tráfico tiende a ser regular y puede ser determinado a priori. Las restricciones temporales son más severas que en el nivel de planta. Tiene que tener alta disponibilidad y asegurarnos que podemos acceder todas las veces que queramos.

NIVEL DE CÉLULA Aquí tendremos conectados todos los componentes inteligentes que intervienen directamente en el proceso como autómatas y equipos de entradas/salidas.

NIVEL DE CAMPO En este nivel, un maestro se comunica con actuadores y sensores conectados en una subred. Éste se caracteriza por unos tiempos de respuesta rápidos.

En el siguiente cuadro se recogen las principales características de cada uno de los niveles. Volumen de datos MUY GRANDE GRANDE MEDIO PEQUEÑO

Velocidad de respuesta PEQUEÑA MEDIANA GRANDE INSTANTÁNEA

Nivel De oficina De planta De célula De campo

3.- ¿Por qué incorporar un sistema de comunicaciones en una empresa? Una empresa encuentra en la necesidad de incorporar un sistema de comunicaciones integrado para obtener un beneficio, como puede ser:  La reducción de costes de producción  La mejora de la calidad  La mejora de la productividad  La reducción de almacenaje  La mejora de la efectividad de sus sistemas  La reducción de los costes de mantenimiento   

Para conseguir estos objetivos el sistema de comunicación debe permitir: Sistemas de comunicaciones que enlacen la planta de producción con la de gestión e ingeniería de la empresa. La integración de las bases de datos de la empresa (producción, pedidos, almacén, etc.) Compartir las aplicaciones tanto a nivel de software como hardware.

En los inicios de la automatización, llegaban al autómata un par de hilos por cada sensor o actuador y, en ocasiones, llegaban cientos de cables del mismo color a un autómata. Esto implicaba unos gastos enormes de cable. Con un bus de campo lo que logramos es descentralizar: 1. Entradas y salidas. La conexión de E/S se hace allí donde surge y donde son necesarias. Los periféricos son conectados por medio de módulos de E/S o bien directamente con la interfaz adecuada al sistema central de control por medio del bus de campo. 2. Funciones de control. Compartir la tarea de control entre varios y pequeños autómatas, en vez de un gran controlador central (los pequeños autómatas se enlazan con un bus de campo).


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Por lo general, un bus de campo usa dos o cuatro hilos. Al conectar todos los dispositivos de campo mediante un mismo cable de dos hilos (que pasa por toda nuestra instalación), nos ahorramos muchos metros de cable, haciendo la instalación más sencilla y económicamente más barata. Piensa que los gastos de un proyecto de automatización pueden dividirse de la siguiente forma:

Puesta en marcha Reparaciones Servicio

Equipos

Montaje y Cableado

Configuración

Calcula el dinero que nos ahorramos tanto en cableado como en el tiempo ahorrado en el montaje y mantenimiento de nuestra instalación. Todo esto explica el gran avance de los buses de campo.

CABLEADO CONVECIONAL


BUS DE CAMPO

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4.- Elección de nuestra red industrial Es recomendable el uso de redes abiertas que nos permiten conectar equipos de distintos fabricantes. Esto en la teoría no tendría que dar ningún problema, pero en la práctica surgen, en algunos casos, problemas con la configuración. Según las necesidades de nuestra instalación, debemos escoger una red u otra basándonos en las tres características principales que definen una red, que son: Estructura del telegrama o Longitud fija o variable Velocidad de transmisión o Tiempo que tarda en transmitir un bit. Éste depende del medio físico. Método de acceso a la red o Organización interna entre participantes a la hora de enviar los datos por la red.

A continuación, tienes las características de tres de las redes más usadas.

CARACTERÍSTICAS DEL BUS ASI Es un estándar (EN50295) Método de acceso maestro-esclavo. Tenemos un maestro con varios esclavos. Tiempo de ciclo: 5 ms Es determinístico: los tiempos son fijos; a todos los esclavos le envía el mismo telegrama. Esto nos permite saber en qué momento se consulta cada esclavo. Tciclo=(1+nº esclavos)*156μs Medio de transmisión: cable de dos hilos sin apantallar Nº máximo de esclavos: 62 Extensión de la red: 300 m usando repetidores Topología: lineal, árbol y estrella Aplicaciones: comunicación a nivel de campo.

CARACTERÍSTICAS DEL BUS PROFIBUS Es un estándar (EN 50 170) Método de acceso: paso por testigo entre estaciones activas y maestro-esclavo entre estación activa y estaciones pasivas. Tiempo de ciclo: entre 9 Kbit/s y 12 Mbit/s Casi determinístico: todos tienen el turno de palabra pero no todos disponen del mismo tamaño de telegrama. Medio de transmisión: o Cable de dos hilos apantallado. Al ser un bus rápido y al usar el tipo de telegrama que usa, le afectan las interferencias electromagnéticas. Además, necesita resistencias terminadoras al inicio y al fin del bus. o Cable óptico o Sin cables Nº máximo de participantes: 127 (como máximo, 32 pueden ser activos) Extensión de la red: 9,6 km para cable eléctrico y 100 km para cable óptico Topología: lineal, árbol, estrella, anillo y anillo redundante Aplicaciones: campo y datos (no únicamente entradas y salidas)


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA CARACTERÍSTICAS DEL BUS ETHERNET Es un estándar (IEE 802.3) Método de acceso: acceso de portadora con detección de errores CSMA/CD Tiempo de ciclo: entre 10 Mbit/s y 100 Mbit/s No determinístico: no sé cuándo tengo acceso a mis entradas y salidas. Medio de transmisión: o Cable eléctrico  Par trenzado  Coaxial o Cable óptico Nº máximo de participantes: más de mil (usando hub  infinitos) Extensión de la red: 150 km para redes de área local Topología: lineal, estrella y anillo redundante Aplicaciones: datos y multimedia

CARACTERÍSTICAS DEL BUS DEVICENET Es un protocolo basado en CAN Método de acceso: Comunicación basada en conexiones de E/S y modelo de pregunta y respuesta Tiempo de ciclo: entre 125 Kbit/s y 500 Kbit/s Es determinístico Medio de transmisión: o Cable eléctrico  Par trenzado (Cable de 2 pares: uno para alimentación de 24V y otro para comunicación) Nº máximo de participantes: soporta hasta 64 nodos, incluyendo el maestro, direccionados de 0 a 63 (MAC ID) Extensión de la red: 150 km para redes de área local Topología: topología basada en bus principal con ramificaciones. El bus principal debe ser hecho con el cableDeviceNet grueso, y las ramificaciones con el cable DeviceNet delgado o plano. Cables similares podrán usarse siempre y cuando sus características eléctricas y mecánicas sean compatibles con las especificaciones de los cables estándar DeviceNet.

CARACTERÍSTICAS DEL BUS CONTROLNET Es un protocolo basado en CAN Método de acceso: multimaestro Tiempo de ciclo: 5 Mbit/s Es determinístico Medio de transmisión:  Cable eléctrico coaxial  Cable óptico Nº máximo de participantes: soporta hasta 99 nodos Extensión de la red: 1Km por segmento Topología: topología basada en bus principal con ramificaciones. El bus principal debe ser hecho con el cableDeviceNet grueso, y las ramificaciones con el cable DeviceNet delgado o plano. Cables similares podrán usarse siempre y cuando sus características eléctricas y mecánicas sean compatibles con las especificaciones de los cables estándar DeviceNet.


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PROFIBUS DP 1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES PROFIBUS es la red para los niveles de célula y campo. Puede actuar, por tanto, a nivel de celda, comunicando autómatas programables y PC`s con otros dispositivos inteligentes, y, además, a nivel de campo o proceso, conectando sensores y actuadores a autómatas, PC´s, terminales de operador... PROFIBUS presenta tres variantes: Profibus DP (periferia descentralizada): se utiliza para el intercambio de información entre una estación activa (maestro) con sus estaciones pasivas (esclavas). Este intercambio de información es rápido y de forma cíclica. Es el más extendido y el que estudiaremos en este curso. Profibus PA (automatización de procesos): es la ampliación y adaptación de profibus DP para trabajar en zonas con riesgo de incendio o explosión. Para ello, utiliza pulsos de intensidad en vez de diferencias de tensión. Profibus FMS (especificación de mensajes de bus de campo): se emplea para la comunicación entre estaciones activas.

Físicamente, PROFIBUS es una red eléctrica que puede ser: Cable a dos hilos apantallado Red de fibra óptica Red de transmisión inalámbrica mediante infrarrojos La velocidad de la red va desde 9,6 Kbit/s a 12 Mbit/s. Podemos conectar a la red un máximo de 127 estaciones, y de éstas no puede haber más de 32 estaciones activas (maestras). Como máximo, podemos colocar 32 estaciones por segmento (entre repetidores). Hay dos métodos de acceso a la red, según queramos acceder a estaciones activas (método de paso de testigo) o a estaciones pasivas (método maestro-esclavo).

1.1.- TOPOLOGÍA LÓGICA 1.1.1.- Paso de testigo (Token Bus) Las estaciones activas del bus conectadas a PROFIBUS constituyen un anillo lógico de paso de testigo en orden numérico ascendente, según su dirección de PROFIBUS. Este orden lógico es independiente de la disposición física de las estaciones. Por anillo con paso de testigo se entiende una organización de estaciones (maestros) en la que se pasa un testigo siempre de una estación a la más próxima.


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Cada estación tiene una dirección profibus. Además, las estaciones activas tienen una lista de estaciones activas LAS, con el número de estación que posee, el número de estación siguiente y el número de estación anterior. El testigo confiere el derecho a transmitir información por la red. Dicho testigo se retransmite entre las estaciones del bus activas a través de un telegrama de testigo especial. Cuando una estación tiene el testigo, puede enviar telegramas mientras dure el denominado tiempo de retención del testigo (configuración). Una vez transcurrido éste, la estación ya sólo puede enviar un mensaje de alta prioridad. Si una estación no tiene ningún mensaje que enviar, pasa el testigo directamente a la siguiente estación en el anillo lógico. De esto se exceptúa la estación activa con la dirección más alta existente en el bus, también denominada HSA (Highest Station Address). Esta estación pasa el testigo exclusivamente a la estación del bus activa con la mínima dirección de bus, para que se cierre nuevamente el anillo de paso de testigo lógico. Este método de acceso es independiente del tipo de red física PROFIBUS utilizada. Este método supone que cada estación tiene el testigo un tiempo indeterminado. ¿Qué ocurre cuando enviamos el testigo a la estación siguiente y ésta no responde? Lo intenta dos veces más y, al no tener respuesta en esos tres intentos, todas las estaciones la dan de baja de su LAS (se hace enviando un mensaje a todos los autómatas). Cuando el autómata vuelve a la red, al ver que no le llega el testigo, manda un mensaje a todos los autómatas pidiendo el testigo; los demás lo vuelven a poner en su LAS.

1.1.2.- Maestro/esclavo Ahora disponemos de una única estación activa y varios esclavos.


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El método maestro-esclavo permite al maestro (estación activa) que posee entonces el derecho de emisión (tiene el testigo) tener acceso a los esclavos (estaciones pasivas) que tiene asignados. Entonces, el maestro tiene la posibilidad de enviar mensajes a los esclavos o de recibir los procedentes de éstos. La configuración de PROFIBUS-DP estándar se basa en este método de acceso al bus. Una estación activa (maestro DP) intercambia datos de forma cíclica con las estaciones pasivas (esclavos DP).

1.2.- TOPOLOGÍA FÍSICA Físicamente, podemos conectar nuestras estaciones en: Bus, árbol y estrella, para cable eléctrico Bus, árbol, estrella, anillo y anillo redundante, para fibra óptica Al anillo y al anillo redundante le afectan mucho las interferencias, por ello no está permitido por el estándar usar el cable eléctrico (aunque puede funcionar en ambientes con pocas radiaciones). La topología física más común es la lineal, ya que no necesita concentrador como, la red en estrella. El tamaño máximo de la red es de: 9,6 km, para cable eléctrico 100 km, para fibra óptica

2.- PROFIBUS DP PROFIBUS-DP cumple los elevados requisitos de tiempo que se imponen para el intercambio de datos en el sector de la periferia descentralizada y los dispositivos de campo. La configuración DP típica tiene una estructura con un único maestro. La comunicación entre el maestro DP y el esclavo DP se efectúa según el principio maestro-esclavo. El maestro dirige todo el tráfico de datos en el bus, esto significa que los esclavos DP sólo pueden actuar en el bus tras solicitarlo el maestro. A tal efecto, los esclavos DP son activados sucesivamente por el maestro conforme a una lista de llamadas (lista de sondeo). Entre el maestro DP y el esclavo DP se intercambian los datos útiles continuamente (de forma cíclica), sin tener en consideración su contenido. A la periferia (la unidad ET 200) conectada a PROFIBUS como esclavo DP se accede como a cualquier otra unidad periférica situada en el módulo central o de ampliación. Es decir, es posible acceder a los módulos periféricos directamente mediante instrucciones o durante la actualización de la imagen del proceso. Se puede hacer de dos formas: A través de una CPU con puerto integrado Mediante tarjeta de comunicaciones CP o un módulo interface IM

Velocidad: 12 MBd o, si los esclavos no lo permiten, a 1,5 MBd. A un maestro DP (por ejemplo, CPU) es posible conectar un máximo de 125 estaciones esclavas. Requisitos hardware: a) S7-200: sólo puede ser esclavo de una red DP. b) S7-300: o CPU: 31X-2DP. Puertos: un MPI y un DP integrado. Por defecto, está configurado como maestro, pero puede ser esclavo, excepto 318-2DP que sólo puede ser maestro. o CP 342-5. c) S7-400: o CPU: 41X-DP (sólo maestro). Si fuese 3DP: un puerto MPI, un puerto DP, un puerto configurable como MPI/DP. o IM467: Módulo interface equivalente a un puerto DP. Sólo maestro. o CP 443-5 Extended. sólo maestro COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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Como esclavo podemos tener otro autómata, dispositivos que funcionan directamente bajo profibus (variadores de velocidad, encoder...) o una ET200 (módulos de periferia descentralizada).

ET200M

ET200R


ET200X

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2.1.- Cuatro montajes tipo En este curso estudiaremos 4 montajes tipos. Algunos de ellos no los podremos probar, ya que no disponemos de autómatas con puertos integrados. Los cuatro montajes serán: a) Maestro = autómata con puerto integrado + esclavo = ET200 b) Maestro = autómata con puerto integrado + esclavo = autómata con puerto integrado c) Maestro = autómata con tarjeta CP 342-5 + esclavo = ET200 d) Maestro = autómata con tarjeta CP 342-5 + esclavo = autómata con tarjeta CP 324-5

2.1.1.- MAESTRO = AUTÓMATA CON PUERTO INTEGRADO + ESCLAVO = ET200 No debes olvidar el método de direccionamiento de entradas y salidas. Recuerda que el direccionamiento se hace dependiendo del slot en el que esté conectada la tarjeta SM de estradas o salidas. Partimos de la configuración del autómata, que puede ser la siguiente: Fuente de alimentación PS 307 5A CPU 315-2 DP con referencia 6ES7 315-2AF03-0AB0 versión 1.1 Módulo de 16 entradas digitales SM 321 DI16xDC24V con referencia 6ES7 321-1BH01-0AA0 Módulo de 4 entradas analógicas y dos salidas analógicas SM 334 AI4/AO2X8/8Bit con referencia 6ES7 334-0CE00-0AA0 Módulo de 16 salidas digitales SM 322 DO16XDC24V/0.5A con referencia 6ES7 322-1BH010AA0 El direccionamiento queda como sigue: ENTRADAS Reservado para slot 1  16 entradas digitales

SALIDAS

0 2 8

Reservado para slot 3  16 salidas digitales

10

256

Reservado para slot 2  4 entradas y 2 salidas analógicas

272

272 276

280


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Como esclavo, le conectaremos una ET200M con: IM 153-1 con referencia 6ES7 153-1AA03-0XB0 Módulo de 16 entradas digitales SM 321 DI16xDC24V con referencia 6ES7 321-1BH01-0AA0 Módulo de 4 entradas analógicas y dos salidas analógicas SM 334 AI4/AO2X8/8Bit con referencia 6ES7 334-0CE00-0AA0 Módulo de 16 salidas digitales SM 322 DO16XDC24V/0.5A con referencia 6ES7 322-1BH010AA0 Las tarjetas de entrada y salida de la ET200M se direccionan de la siguiente forma:

Las tarjetas digitales en la primera dirección libre de la PAE y PAA Las tarjetas analógicas en la primera dirección libre de la PE y PA

La zona de memoria queda como sigue:

ENTRADAS

SALIDAS 16 salidas digitales de la ET200M

0

16 entradas digitales de la ET200M

4 entradas y 2 salidas analógicas de la ET200M

2 4

256

256

264

260

Si conocemos este direccionamiento, el uso de las entradas y salidas de la ET200M en nuestro programa es muy sencillo, ya que se usan como si fuesen entradas y salidas propias del autómata. De esta forma, cuando usamos la entrada E3.0 en nuestro programa, esta entrada está conectada físicamente en la ET200M.

CONFIGURACIÓN DEL HARDWARE Para configurar nuestro autómata maestro con su red profibus y una ET200M como esclavo, tenemos que seguir los siguientes pasos. COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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1. Configurar el hardware del maestro. Este paso ya sabes hacerlo. Debes abrir un proyecto nuevo; insertar un nuevo objeto  SIMATIC 300; definir la fuente de alimentación, CPU y tarjetas del autómata con la aplicación “HW Config”.

2. Actualizar el puerto DP.

Hacer doble clic sobre DP

En la zona llamada “Interface” puedes modificar la dirección profibus y las características de la red.. Debes definir en la pestaña “modo de operación” la tarjeta como MAESTRO DP. 3. Colgar las estaciones de periferia.


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Este cable simboliza la red Profibus, donde vamos a conectar todos nuestros esclavos.

En la librería Profibus DP tienes una carpeta con el nombre “ET200M”. Debes abrirla y buscar el módulo IM que tiene tu ET. No olvides que siempre tienen que coincidir las referencias. En nuestro caso, buscamos la IM 153-1 con referencia 6ES7 153-1AA03-0XB0; pinchamos sobre ella y la arrastramos sin soltar el botón del ratón, encima de la red profibus. Aparecerá un símbolo conectado a la red. Este símbolo es la ET200M. Pero aún no hemos definido los módulos de entrada y salida que tiene nuestra ET. Para ello, busca dentro de la carpeta “IM 153-1” los módulos correspondientes. Cuando los localices, los pinchas y los arrastras a los slot de la ET200M que aparecen en la parte inferior de la pantalla (si has seleccionado previamente con el ratón la ET200) o también puedes hacer doble clic.

ET200M. Si pulso sobre ella con el ratón me aparece la parte inferior de la pantalla, donde puedo ver los diferentes slot de la ET

Slot de la ET. Debes buscar las diferentes tarjetas de entrada y salida en las librerías y arrastrarlas sobre estos slot.


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2.1.2.MAESTRO = AUTÓMATA CON PUERTO INTEGRADO + ESCLAVO = AUTÓMATA CON PUERTO INTEGRADO En este montaje, el esclavo profibus pasa a ser otro autómata que tiene un puerto profibus integrado. Por lo tanto, tendremos dos autómatas con la siguiente configuración: Fuente de alimentación PS 307 5A CPU 315-2 DP con referencia 6ES7 315-2AF03-0AB0 versión 1.1 Módulo de 16 entradas digitales SM 321 DI16xDC24V con referencia 6ES7 321-1BH01-0AA0 Módulo de 4 entradas analógicas y dos salidas analógicas SM 334 AI4/AO2X8/8Bit con referencia 6ES7 334-0CE00-0AA0 Módulo de 16 salidas digitales SM 322 DO16XDC24V/0.5A con referencia 6ES7 322-1BH010AA0

Para ello, vamos a tener que definir unos buzones de intercambio de información entre los dos autómatas. Al definir estos buzones, determinamos una zona de memoria donde colocamos los datos que enviamos desde el maestro al esclavo y otra desde el esclavo al maestro.

CPU Maestro

E

S

OB1 usar la memoria de los buzones

Buzones de entrada y salida

CPU Esclavo

E

S

OB1 usar la memoria de los buzones

Buzones de entrada y salida

El intercambio entre buzones es automático. Es importante saber los buzones, que únicamente se definen en el esclavo.


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CONFIGURACIÓN DEL HARDWARE 1. Insertar dos equipos SIMATIC 300 en nuestro proyecto. 2. Configurar el hardware del esclavo. No te olvides de que todas las referencias deben coincidir con las marcadas en el autómata. Activar el puerto DP en modo de operación ESCLAVO. En la zona INTERFACE crear la red. 3. Configurar el hardware maestro. Al activar el puerto como MAESTRO DP, nos aparecerá representada la red profibus como ya sabes. En la Zona INTERFACE seleccionamos la red ya creada en el esclavo.

4. Colgar la CPU esclava de la red desde el hardware del maestro.

Abrir la carpeta “Profibus DP”. Dentro de esta carpeta, encontrarás otra con el nombre “Estaciones ya configuradas”. Escoger CPU 31X (ya que nuestro esclavo, no te olvides, es una CPU 315-2 DP), pinchar y arrastrar hasta la red profibus. El programa detecta que tienes una CPU configurada como esclava y nos pregunta: ¿Es ésta la CPU que quieres colgar de la red? Lo hace con la siguiente ventana:


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Seleccionamos la CPU esclava (de no estarlo ya) y pulsamos el botón “Acoplar” y “Aceptar”.

5. Crear en el esclavo los buzones de entrada y salida desde el hardware maestro.

Desde el hardware maestro, pulsamos el botón derecho del ratón sobre el esclavo y aparece un menú como el mostrado en la figura anterior. Seleccionamos del menú “Propiedades del objeto”.


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Seleccionamos en la ventana que nos aparece la pestaña “Configuración” y pulsamos el botón nuevo para crear el primer buzón. Nos aparece la siguiente ventana:

Por ejemplo, crear el siguiente buzón: Para el maestro, definir: o Tipo de dirección = salidas o Dirección 20


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Para el esclavo, definir: o Tipo de dirección = entradas o Dirección 30 Con longitud 10 bytes Lo que hemos hecho es crear el siguiente buzón: E

S

E

S

20 30 30 40

MAESTRO

ESCLAVO

Crear otro buzón de la misma forma (pulsar el botón muevo) y con las siguientes características: Para el maestro, definir: o Tipo de dirección = entrada o Dirección 40 Para el esclavo, definir: o Tipo de dirección = salida o Dirección 50 Con longitud 10 Bytes 6. Transferir la configuración al maestro y después al esclavo desde la aplicación NetPro.

Para arrancar la aplicación NetPro, pulsa el botón administrador SIMATIC.

que encontrarás en HW Config o el

Dicha aplicación tiene la siguiente apariencia:


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Botón transferir

Para transferir al esclavo, pincha sobre el autómata esclavo y pulsa el botón de transferir. Haz lo mismo después con el maestro. Un autómata siempre arranca antes que el otro. El autómata que arranca primero intentará leer de la red y verá que el otro autómata no responde (aún no está listo). Cuando se produce un error de comunicación de este tipo, la CPU pasa de RUN a STOP. Esto se debe a que se genera un evento y este evento intenta ejecutar los bloques de organización de atención de este evento; concretamente, intenta ejecutar los OB82 (error de alarma de diagnostico), OB86 (fallo de bastidor, salta cuando algún esclavo que tiene configurado tiene algún problema hardware o que el módulo no está configurado) y OB122 (error de acceso a periferia, salta con un fallo de software asociado a fallo de bastidor, con acceso a entrada que está en un módulo que ha fallado, al leer una entrada no disponible...). Para que la CPU no pase a STOP, le vamos a cargar los OB82, OB86 y OB122 tanto al esclavo como al maestro. No vamos a introducir ningún programa en ellos; simplemente, cuando se produce el evento, salta a esos OB no ejecuta nada pero no se detiene, ya que, los eventos son atendidos con los OB vacíos pero existentes. Para incluir estos OB´s en mi proyecto, lo hago desde el administrador SIMATIC.


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Dentro del esclavo, por ejemplo, entro en CPU  programa S7 Bloques.

En la parte derecha, pulso el botón derecho del ratón. En el menú emergente que aparece, selecciono “insertar nuevo objeto” y después “bloque de organización”.


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Le doy el nombre correspondiente, por ejemplo, OB82 y pulso aceptar. Tengo que hacer la misma operación para incluir el OB86 y el OB122. No olvides que estos tres bloque tienes que incluirlos en el maestro.

2.1.3.- MAESTRO = AUTÓMATA CON CP 342-5 + ESCLAVO = ET200M En este montaje, el maestro es un autómata que no dispone de puerto de comunicación profibus. Por lo tanto, para que nuestro autómata se comunique por una red profibus debemos añadirle una CP profibus, por ejemplo, una CP 342-5. Esta tarjeta es la encargada de comunicarse con los esclavos (ET200M); lee el estado de las entradas y activa sus salidas. La CP almacena toda esta información en su memoria. La CPU desconoce el estado de las entradas y no puede activar directamente las salidas de los esclavos, ya que no puede ver la memoria de la CP. La CPU tiene que ejecutar dos funciones especiales para leer y escribir en la memoria de la CP. Estas funciones son: DP_SEND  para escribir las salidas DP_RECV  para leer las entradas


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CPU

Memoria

CP 342-5

DP_RECV E

S

DP_SEND

Comunicación automática por profibus

ET200M

SM de entradas

SM de salidas

La CP guarda en su memoria las entradas y salidas de la ET a partir de la primera dirección libre, sin distinguir entre analógicas y digitales (ahora las analógicas ya no las guarda a partir de la posición de memoria 256). Cuando llames en el OB1 a la función FC1 “DP_SEND”, ésta tendrá la siguiente apariencia:

PARÁMETROS DE ENTRADA

CPLADDR: dirección de inicio de la CP (HEX); por ejemplo, W#16#100 –> la dirección 100 en hexadecimal es la 256 en decimal. Y corresponde al primer slot libre (4) en periferia. Cuando la CP está en el slot 5 la dirección sería 110 en hexadecimal y 120 cuando está en el slot 6. SEND: área de envío (ANY); por ejemplo, P#M0.0 byte 10. Especificamos la zona de memoria que enviamos a la CP; en este ejemplo, enviamos 10 bytes siendo el primero el MB0.


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DONE: nuevos datos enviados  1= terminó (BOOL); por ejemplo, M20.0

PARÁMETROS DE SALIDA

ERROR: código de error (BOOL); por ejemplo, M20.1

STATUS: código de estado (informe de errores)(WORD); por ejemplo, MW30

Por otra parte la función FC 02 “DP_RECV” es :

PARÁMETROS DE ENTRADA

CPLADDR: dirección de inicio de la CP (HEX); por ejemplo, W#16#100 –> la dirección 100 en hexadecimal es la 256 en decimal, y corresponde al primer slot libre (4) en periferia. Cuando la CP está en el slot 5, la dirección sería 110 en hexadecimal y 120 cuando está en el slot 6. RECV: área de recepción (ANY); por ejemplo, P#M100.0 byte 10. Especificamos la zona de memoria donde guardamos lo enviado por la CP; en este ejemplo, recibimos 10 bytes guardando el primero en MB100. NDR: nuevos datos recibidos (BOOL); por ejemplo, M25.0

ERROR: código de error (BOOL); por ejemplo, M25.1 PARÁMETROS DE SALIDA

STATUS: código de estado (informe de errores)(WORD); por ejemplo, MW26

DP_STATUS: información del estado DP, errores entre esclavo y maestro (BYTE); por ejemplo, MB28


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Con estos valores de ejemplo, la memoria quedaría como sigue:

CPU

0

CP 342-5

DP_SEND E

S

10

100

DP_RECV

110

ET200M

SM de entradas

SM de salidas

Al consultar en mi programa OB1 la marca de memoria M102.0, consulto una de las entradas de la ET200M; y al poner a uno la marca M0.5, enciendo una de las salidas conectadas en la ET200M.

En este montaje conectaremos, por ejemplo, los siguientes equipos: a) Autómata: o Fuente de alimentación PS 307 5A o CPU 314 IFM con referencia 6ES7 314-5AE03-0AB0 y versión 1.1 o PROFIBUS CP 342-5 con referencia 6GK7 342-5DA01-0XE0 y versión 1 b) ET200M o M 153-1 con referencia 6ES7 153-1AA03-0XB0 o Módulo de 16 entradas digitales SM 321 DI16xDC24V con referencia 6ES7 321-1BH010AA0 o Módulo de 4 entradas analógicas y dos salidas analógicas SM 334 AI4/AO2X8/8Bit con referencia 6ES7 334-0CE00-0AA0 o Módulo de 16 salidas digitales SM 322 DO16XDC24V/0.5A con referencia 6ES7 3221BH01-0AA0


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CONFIGURACIÓN DEL HARDWARE 1. Configurar el hardware del maestro con CP. Activar el puerto CP como maestro Profibus. Interface: crear red profibus. 2. Colgar ET200M en la red (observar la memoria de E/S reservada en la CP). 3. Guardar, compilar y transferir. 4. Programar OB1 con FC1 y FC2.

2.1.4.- MAESTRO = AUTÓMATA CON CP 342-5 + ESCL. =AUTÓMATA CON CP 342-5 En este montaje, tendremos que utilizar las funciones DP_SEND y DP_RECV tanto en el programa del maestro como en el del esclavo. El intercambio de memoria entre CP`s se hace de forma automática, creando para ello buzones. El esquema siguiente explica el intercambio de memoria. CPU

E

S

CP 342-5

DP_RECV

Buzones de entrada y salida DP_SEND

CPU

E

S

CP 342-5

DP_RECV

Buzones de entrada y salida DP_SEND


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CONFIGURACIÓN DEL HARDWARE 1. Configurar el hardware del esclavo con CP 342-5. Activar CP en modo de operación esclavo DP. Interface: crear la red.

2. Configurar el hardware del maestro con CP. Activar CP en modo de operación maestro DP. Interface: colgar de la red.

3. Colgar de la red la CP del esclavo.

Busca en la librería PROFIBUS DP la CP que tiene el autómata esclavo; sigue la ruta que te muestra la figura; pincha y arrastra la CP encima de la red profibus sin dejar de pulsar el botón del ratón. Como en el segundo montaje, te aparece una ventana preguntando cuál es el autómata ya configurado; escoge el esclavo y no te olvides de acoplar.

4. Crear los buzones en el esclavo (desde el hardware del maestro). Este paso es diferente al realizado en el segundo montaje.

Slot 0


Módulo Universal

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Al pulsar encima del esclavo, aparece en la parte inferior de la ventana unos slots. Sobre ellos vamos a definir los buzones. Busca dentro de la carpeta correspondiente a la CP que colgaste en la red un módulo universal; pincha sobre él y arrástralo hasta el slot 0.

1.- Hacer doble clic sobre el módulo universal insertado


Nos indica que el slot está vacío. Vamos a poner un buzón de entradas

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Dirección de Inicio

Longitud

Como indica en la figura, vamos a reservar 10 bytes desde el byte 0.

Crear de la misma forma (insertar un módulo universal en el slot 1) un buzón de salidas de 10 bytes.

5. Programar OB1 del maestro y del esclavo con DP_SEND y DP_RECV en ambos.

6. Transferir desde NetPro.


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ASI 1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES El bus de campo ASI (Actuator Sensor Interface) es un bus de sensores y accionadores tanto analógicos como digitales. Se usa para comunicar el nivel más bajo, el nivel de campo, con un autómata que, generalmente, lleva una tarjeta maestra de comunicaciones ASI. Como maestro ASI, podemos usar tanto un autómata S7 200 como un S7 300. Como esclavos, únicamente encontraremos sensores y actuadores. Es un bus de campo sencillo por su fácil configuración y conexión. Además, es un sistema abierto, como lo era PROFIBUS. El montaje típico ASI puede parecerse a lo siguiente:

Si te fijas, la fuente de alimentación ASI está directamente conectada sobre el bus por donde se transmiten los datos. Por lo tanto, el mismo cable (un par de hilos) sirve para el intercambio de información y para alimentar los esclavos. En algunos montajes, tendremos esclavos que consumen más potencia de la proporcionada por la fuente ASI. En este caso, debemos conectar una fuente más y alimentar los esclavos usando un cable de color negro, como se muestra en la siguiente figura.


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Componentes básicos de un AS-Interfase Los AS-Interfases se desglosan en los siguientes componentes: Fuente de alimentación 30 V DC La fuente de alimentación de 30 V se acopla directamente al sistema.

Circuito de datos AS-I a través de un cable de dos hilos sin apantallar La conexión de los componentes AS-I tiene lugar a través de un método de aislamiento que consiste en un cable aplanado para evitar errores en el cableado.

Maestro AS-I como elemento de conexión para el control, a través de un programa de usuario o a través de un controlador de un nivel de bus superior. A través del maestro AS-I, el usuario puede tener acceso a los datos de E/S del esclavo AS-I. Esto se produce en el S7-300, a través del programa de la CPU. COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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CP 343-2 CP 343-2 P Para S7 300

Esclavos AS-I En el AS-Interfase, existe una extensa posibilidad de elección de esclavos de diferentes fabricantes. Cada esclavo debe asignarse, a través de la puesta en marcha, una dirección ASI y, después, se guardará. El direccionamiento se puede dar a través de un dispositivo de programación o a través del maestro, donde cada esclavo se encuentra cableado al módulo. Esto funciona también con un único esclavo.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Como puedes ver, existen sensores y actuadores que se conectan directamente sobre el bus, estos sensores tienen el chip de comunicación ASI. Debemos conectar los sensores y actuadores “normales” en los esclavos ASI activos. En la figura siguiente, tienes representado uno de estos esclavos.

Dispositivo de configuración para configurar las direcciones de los esclavos Con la unidad de programación y puesta en marcha (PSG), las direcciones de los esclavos AS-I pueden configurarse con facilidad.

Opcional: repetidor para ampliar la longitud de cable hasta 300 m (100 m sin repetidor). Para poder implementar una configuración de bus con una expansión mayor, los repetidores deben de ser interpuestos.


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Opcional: fuente de alimentación adicional de 24V DC para alimentación auxiliar Cuando un esclavo AS-I necesita más de 100 mA, o todos los esclavos requieran más de 2 A, se requiere de una fuente de alimentación adicional de 24 V DC. Éste se conecta, a través de un cable de red AS-I (negro), a los contactos de la fuente de alimentación auxiliar de los esclavos.

Cable de red AS-I para la fuente de alimentación auxiliar, a través de un cable de dos hilos sin apantallar (negro para 24 V CC y rojo para 220 V CA) La conexión de la fuente de alimentación auxiliar tiene lugar a través de un método de aislamiento que consiste en un cable aplanado para evitar errores en el cableado.

La conexión de un esclavo ASI es sencilla, y se realiza como sigue:


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Uso de repetidores La longitud de un bus ASI es de 100 m al no usar repetidores. Cuando necesitamos más longitud, nos vemos obligados a usar repetidores. Con el uso de estos dispositivos, podremos llegar a longitudes de hasta 300 m. Los repetidores se colocan cada 100 m, sin poner más de 2 en serie, ya que superaríamos los 300 m de máximo. Las funciones de un repetidor son: Reconstruir la onda Separar galvánicamente Uno de los inconvenientes del uso de repetidores es que necesitan una fuente de alimentación a la salida.


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Podemos usar este mismo dispositivo para prolongar desde el maestro 100 m, sin conectar ningún esclavo en este tramo. En este caso, no necesitamos fuente de alimentación a su salida y le llamaremos extensor, en vez de repetidor.

Mejora del sistema En un principio, el bus ASI únicamente permitía 31 esclavos, y las direcciones iban desde la 1 a la 31. Con el paso del tiempo, este número de esclavos se vio insuficiente y salió la versión 2.1 de ASI, que permite hasta 62 esclavos. Las direcciones de la nueva versión son: 1/1A, 2/2A, 3/3A, ......, 31/31A 1B, 2B, 3B, ............, 31B Un esclavo de los antiguos únicamente admite una dirección, que va desde la 1 a la 31, en cambio un módulo de la nueva versión admitirá direcciones del 1 al 31, de 1A al 31A y del 1B al 31B, que será lo mismo, a efectos prácticos, darle la dirección 1 o 1A. Versión 2.0

dirección: 1

I I Versión 2.1

I I

O O O O

dirección: 1

I I

I I

dirección: 1 A

O O O


I I

I I

B

O O O Pág. 114


2.- PUESTA EN MARCHA Como maestro ASI podemos tener: CP para S7300; por ejemplo, CP343-2 DP ASI Link, que es una pasarela PROFIBUS DP  ASI. Trabaja como esclavo DP y maestro ASI. En el primero de los montajes, tendremos un autómata S7 300 con su fuente de alimentación, su CPU, sus tarjetas SM de entradas y salidas, acompañadas de una tarjeta CP 343-2. Por ejemplo, podría ser la siguiente configuración: PS 307

CPU 314 IFM

SM 334 AI4/AO2

SM 321 16 DI

CP 343-2

Ya sabes la forma de direccionar tanto las SM de entradas como las de salidas (digitales o analógicas). Además, necesitamos saber dónde guarda la CP el estado de las entradas y salidas que lee del bus. La CP 342-2 guarda las entradas y salidas de los esclavos ASI en el espacio reservado en la PE y PA según el slot que ocupe. En nuestro ejemplo, la CP ocupa el 3 slot. Si estuviese en el primer slot, guardaría los datos en la dirección 256; de haber estado en el segundo slot, lo haría a partir de la 272, pero como está en el tercer slot, lo hace a partir de la 288 hasta la 303.

ENTRADAS

SALIDAS

0 4 7

256 272

Datos de los sensores de ASI

288 303


Datos de los actuadores de ASI

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Veamos en detalle esta zona de memoria. ENTRADAS = SENSORES 288

303

SALIDAS = ACTUADORES 288

RESERVADO

1/1A

RESERVADO

1/1A

2/2A

3/3A

2/2A

3/3A

4/4A

5/5A

4/4A

5/5A

6/6A

7/7A

6/6A

7/7A

8/8A

9/9A

8/8A

9/9A

10/10A

11/11A

10/10A

11/11A

12/12A

13/13A

12/12A

13/13A

14/14A

15/15A

14/14A

15/15A

16/16A

17/17A

16/16A

17/17A

18/18A

19/19A

18/18A

19/19A

20/20A

21/21A

20/20A

21/21A

22/22A

23/23A

22/22A

23/23A

24/24A

25/25A

24/24A

25/25A

26/26A

27/27A

26/26A

27/27A

28/28A

29/29A

28/28A

29/29A

30/30A

31/31A

30/30A

31/31A

303

Como ya sabes y puedes ver en esta tabla, la dirección 0 no se usa. Ésta es la dirección con la que vienen los esclavos de fábrica. Cuando se nos estropea un esclavo y lo cambiamos por otro con las mismas características y con dirección cero, el sistema lo configura, automáticamente, con la dirección del esclavo estropeado. Como puedes observar, para cada esclavo reserva cuatro bits de entrada y otros cuatro de salida. En la zona de memoria en la que está guardada, no podemos acceder en forma de bit. Esto nos obliga a leer esta información en forma de byte, y lo más recomendable es hacerlo en forma de palabra. Podemos transferir, por ejemplo, la PEW 288 (no olvides que incluye al byte PEB 288 y PEB 289) a una zona de marcas, por ejemplo, MW10. Ahora ya puedo trabajar en forma de bit. Cuando utilizo la M10.0, estoy consultando el sensor conectado en la primera entrada del esclavo 1/1A. O cuando uso la marca M11.0, estoy consultando el sensor conectado en la primera entrada del esclavo 3/3A.

ACCESO A LOS ESCLAVOS TIPO B La información de los esclavos B no la guarda en la memoria de la CPU; la guarda en la propia CP. Y lo hace en unos registros denominados DS. Para leer esta información, tenemos que utilizar dos funciones del sistema. Estas funciones son: SFC 59 “RD_REC”  LEER REGISTRO SFC 58 “WR_REC”  ESCRIBIR REGISTRO

En Standard Library Sytem Funtion Blocks

En concreto, tendremos que leer y escribir en el registro DS150. Trasladaremos esta información (gracias a las dos funciones ya mencionadas) a la memoria de la CPU para poder trabajar con ella. COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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CPU

CP E

S

M

WR_REC

DS 150

RD_REC

1B 4 entradas

1A 4 salidas

2B 4 salidas

2A 4 entradas

La función SFC 59 “RD_REC” tiene la siguiente apariencia y los siguientes parámetros:

REQ: petición de lectura (BOOL)  al poner un 1 lo hace siempre IOID: identificador de área; por ejemplo, B#16#54 (54  tipo de memoria que vamos a leer = entrada de periferia).. PARÁMETROS DE ENTRADA LADDR: dirección de inicio de la CP (HEX); por ejemplo, W#16#100 –> la dirección 100 en hexadecimal es la 256 en decimal. Corresponde al primer slot libre (4) en periferia. Cuando la CP está en el segundo slot libre (5), la dirección sería 110 en hexadecimal y 120 cuando está en el tercer slot libre (6). RECNUM: número de registro (DS B#16#96 COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

150) en HEX; 150 en HEX = 96 

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RECORD: área de destino de la lectura (ANY); por ejemplo, P#M100.0 byte 16

PARÁMETROS DE SALIDA

RET_VAL: informe de errores (WORD); por ejemplo, MW20

BUSY: operación no finalizada (BOOL) 1= está trayendo el registro; 0 = ya acabó de traer el registro; por ejemplo, M22.0

La función SFC 58 “WR_REC” tiene los mismos parámetros. No olvides que se lee y se escribe en el mismo registro (DS 150). Dicha función tiene la siguiente apariencia:

ESCLAVOS DE SEGURIDAD ASI es cada vez más usado en temas de seguridad. Para estos trabajos los sensores y actuadores son especiales; por ejemplo, no nos vale una seta “normal y corriente” para temas de seguridad.


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Si lees el estado de una seta de seguridad conectada en ASI, verás que los cuatro bits están variando de entre 0 y 1 sin parar (sin tocar la seta).

Cuando pulsamos la seta, los cuatro bits se ponen a cero. Cuando el cable se corta el sistema detecta que le llega cero y lo pone en estado de seguridad.


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LED DE LA CP

SF: System Fall (fallo de sistema). Puede saltar por un cambio en la configuración, que detecta un esclavo con dirección cero o que la CP tiene un fallo interno. RUN: SPF: ASI Power Fail (fallo de alimentación). CER: error de configuración; salta al quitar o al introducir un esclavo. AUP: Autoprog Available (autoprogramación disponible) CM: Configuration Mode (modo de configuración). Mediante el botón de “SET” paso de modo configuración a modo protegido. Al pulsar otra vez “SET”, vuelve a modo configuración. Para pulsar el botón “SET” la CPU debe estar en STOP. Mediante los pilotos B, 20+, 10+, 0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9, nos informa qué esclavos están funcionado bien y cuáles no (luz parpadeando).

ESCLAVOS ANALÓGICOS Hemos visto dónde leer las entradas y salidas tipo A y tipo B, pero en todos esos casos las señales eran digitales. En cada esclavo teníamos, como mucho, 4 salidas y 4 entradas, que era el número de bits que reservaba en memoria por cada esclavo. Los esclavos analógicos, como máximo, pueden tener 4 entradas y 4 salidas. Cada entrada o salida analógica se guarda en una palabra (16 bits), por lo que necesitamos, por cada esclavo analógico, reservar 4 palabras de entrada y 4 palabras de salida. Toda esta información se guarda en 8 registros de la CP. Estos registros van desde el DS140 al DS147. Vamos a necesitar las funciones SFC 59 y SFC58 que ya conoces. Un mismo esclavo analógico puedo leerlo en varios DS. Tienes que ver de qué forma lees menos datos. Para ello, tienes que consultar la siguiente tabla:


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Por ejemplo, podemos leer el esclavo con dirección 13 en el DS140, en el 141, en el 142 y en el 143. Para leer de un DS, tengo que leer toda la información guardada en el DS desde el inicio hasta el byte que yo quiera. Para leer la información del esclavo 13 del DS 140, tengo que leer con SFC 59 “RD_REC” 104 bytes y guardarlos en la memoria de la CPU. Sin embargo, desde el DS 141, tendría que transferir a la memoria de la CPU los 72 primeros bytes de dicho DS. Desde el DS 142, tendría que leer 40 bytes y, desde el DS 143, 8 bytes.


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Al leer desde el DS 143, trasladamos a la memoria de la CPU (usando SFC 59) 8 bytes; por ejemplo, los guardamos a partir de MW0. En los dos primeros bytes (MB0 y MB1) tenemos el valor de la primera entrada analógica del esclavo 13. En los dos siguientes, tendremos la segunda entrada analógica y así consecutivamente.

PUESTA EN MARCHA 1. Con ayuda de la direccionadora, le damos una dirección a cada esclavo. 2. Con la herramienta ADMINISTRADOR SIMATIC, creamos un proyecto que contenga el autómata con su configuración hardware correspondiente. No olvides añadir la tarjeta CP 343-2. 3. Transferimos la configuración al autómata. 4. Pulsamos botón SET de la CP. La CP ve automáticamente los esclavos que están en la red. Pulsamos otra vez SET. 5. Realizamos el programa OB1 para el autómata, usando las funciones SFC58 y SFC 59.

Fíjate que en el administrador simatic no tenemos que crear una red ASI y colgar todos los esclavos. Esto hace mucho más sencillo su mantenimiento que en la red PROFIBUS. De hecho, para hacer el mantenimiento de una red ASI, casi no hace falta saber nada de ASI.


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COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE PPI En este capítulo, nuestro objetivo es comunicar dos autómatas S7 200 mediante el puerto de comunicaciones que usamos para pasarle el programa desde el PC. PPI es una comunicación punto a punto propia de SIEMENS. Esta forma de comunicación es económica, ya que no necesitamos comprarle a nuestro autómata ninguna tarjeta adicional para realizar dicha comunicación. Por otro lado, está pensada para comunicar pocos dispositivos. No podemos usar esta forma de comunicación en aplicaciones grandes, donde es más adecuado, por ejemplo, PROFIBUS: La longitud máxima es de 50 m sin repetidores, y como máximo podremos conectar hasta 32 equipos. Podemos configurar nuestra red de diversas formas: monomaestro, multimaestro o complejas. En nuestro estudio, usaremos una red monomaestro, donde el maestro será un S7 200 y el esclavo será otro S7 200. En una red monomaestro, el maestro pide a los esclavos de forma cíclica que le envíen los datos, sin poder los esclavos tomar la iniciativa en ningún momento. En una red multimaestro, la transmisión se regula con TOKEN (paso por testigo). La velocidad de transmisión que nos ofrece esta comunicación va desde los 9,6 Kbps a los 187 Kbps. Esta velocidad la podemos configurar en la siguiente ventana:

Pulsar botón de propiedades

Ajustar velocidad

Para acceder a esta ventana, lo hacemos desde el menú de inicio todos los programas SIMATIC  buscar “ajustar interface PG/PC


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CONFIGURACIÓN FÍSICA

Conectaremos los dos autómatas con un cable de dos hilos con resistencias terminadoras (igual que el usado en profibus) a sus puertos de comunicación.

DIRECCIONES Los S7 200 viene de fábrica con una dirección por defecto: la 2. No podemos tener los dos autómatas con la misma dirección; lo primero que tenemos que hacer es cambiarle la dirección a uno de ellos. Para hacerlo de forma ordenada, mantendremos un autómata con dirección 2, que será el maestro, y al otro le cambiaremos la dirección (dirección 3), que será el esclavo. Tenemos que dejar los autómatas como los hemos encontrado. Por ello, antes de finalizar cada día de prácticas, debemos devolverle la dirección inicial al esclavo. Esto evitará problemas a los alumnos que trabajen, a continuación, con estos autómatas. Para cambiarle la dirección a un autómata, lo hacemos desde la herramienta MicroWIN. 1.- Pulsar el icono BLOQUE DE SISTEMA que tienes en la parte izquierda. 2.- Cambiar la dirección CPU por la 3. 3.- Ajustar la velocidad de transferencia. 3.- Transferir el bloque de sistema.


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Bloque de sistema

Cambiar la dirección de la CPU de la 2 a la 3

Fíjate en la velocidad de transmisión

PROGRAMACIÓN Debemos realizar un programa para el maestro y otro para el esclavo. Lo primero que tenemos que hacer es indicarle al autómata que trabajará como maestro PPI o como esclavo PPI. Para ello, debemos realizar una transferencia a la marca especial SMB30 que habilite la comunicación por el puerto 0, de la siguiente forma:


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SM 30.0 SM 30.1

MAESTRO PPI ESCLAVO PPI 0 0 1 0

En el programa maestro pondremos:

En el primer ciclo, le transferimos a la marca SMB30 un 2 en decimal (00000010 en binario)  consiguiendo, de esta forma, poner un cero en SM30.0 y un uno en SM30.1

En el programa esclavo pondremos:

En el primer ciclo, le transferimos a la marca SMB30 un 0 en decimal (00000000 en binario)  consiguiendo, de esta forma, poner un cero en SM30.0 y otro cero en SM30.1

El maestro mediante las funciones NETR y NETW podrá: Leer datos de un esclavo y guardarlos en su memoria para poder trabajar con ellos  NETR Escribir datos en la memoria del esclavo  NETW Previo al uso de estas funciones, debemos definir una tabla con las características de dicha lectura o escritura. La correcta definición de esta tabla es fundamental para una buena comunicación. Por cada lectura o escritura debemos usar una tabla diferente. La estructura de dicha tabla es la siguiente:

PARA UNA LECTURA

Byte

Ejemplo Definición

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 22

MB100 MB101 MB102 MB103 MB104 MB105 MB106 MB107 MB108 MB109

Estado de la comunicación Dirección del esclavo Puntero al área de datos del esclavo (I, Q, M o V) donde queremos leer Longitud (nº de bytes) que vamos a leer Zona de memoria del maestro donde se guardan los datos una vez leídos.

MB122


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA PARA UNA ESCRITURA

Byte

Ejemplo Definición

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 22

MB200 MB201 MB202 MB203 MB204 MB205 MB206 MB207 MB208 MB209

Estado de la comunicación Dirección del esclavo Puntero al área de datos del esclavo (I, Q, M o V) donde vamos a escribir Longitud (nº de bytes) que vamos a escribir Área donde tenemos que guardar los datos que vamos a escribir.

MB222

Ejemplos: A) Leer las 16 primeras entradas del esclavo y almacenarlas en la memoria.

Indicamos que el esclavo tiene dirección 3 y lo hacemos en el byte 1 de nuestra tabla.

Queremos leer a partir del byte de entradas IB0. Lo hacemos en los 4 siguientes bytes  4 bytes = doble palabra.

Indicamos el número de bytes que vamos a leer. En este caso 2, así leerá el IB0 y IB1.

Función de leer en la red; indicamos que la tabla empieza en VB100 y que el puerto de comunicación es el cero.

En el byte VB100 tenemos guardado el estado de la comunicación  Según cómo estén sus bits (0 o 1), nos informa de errores, de si la comunicación está finalizada o en proceso...

En el byte VB107 tenemos guardado el byte IB0 del esclavo y en el VB108, el IB1 del esclavo. De esta forma, podemos usar el estado de las entradas del esclavo en el programa del maestro.


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Cuando la entrada I0.1 del esclavo esté a 1  activo mi salida Q0.0.

Cuando la entrada I1.0 del esclavo esté a 1  seteo la marca M0.0.

B) Poner las salidas QB0 del esclavo todas a 1 y las salidas QB1 del esclavo todas a 0.

Esclavo con dirección 3.

Vamos a escribir a partir de la salida QB0 del esclavo.

Vamos a escribir 2 bytes  en QB0 y QB1.

El primer byte que escribiremos será 255  todo unos y será enviado a QB0.

El segundo byte que escribiremos será 0  todo ceros y será enviado a QB1.

Operación de escritura. Le indicamos que la tabla empieza en la VB200 y el puerto es el 0.


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COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE MPI En este capítulo, explicaremos cómo comunicar dos S7 300 por su puerto MPI. El puerto MPI (Multi Point Interface) está diseñado para transmitirle el programa desde un PC y, además, nos permite comunicarnos con otros autómatas cuando la cantidad de datos que se debe transferir es reducida. Cada CPU tendrá una dirección MPI única, cuyo valor estará entre 0 y 31. Al igual que el protocolo PPI era propio de SIEMENS, el protocolo MPI también lo es, con lo cual conectaremos únicamente autómatas de dicha marca comercial.

CONFIGURACIÓN 1. Insertar y hacer la configuración hardware de los autómatas que vamos a comunicar. 2. Con el programa NetPro, configuramos la red y conectamos los dos autómatas a dicha red. Para abrir NetPro, hacer clic sobre el icono

Por un lado, tienes los autómatas y, por otro, la red MPI. En principio, los autómatas no están conectados a la red. Para conectar un autómata a la red, pincha sobre el recuadro rojo y arrastra hasta la red. Otra forma es haciendo doble clic sobre el recuadro rojo. Te sale una ventana que te pregunta a qué red quieres conectarlo. Es importante que los dos autómatas tengan direcciones MPI diferentes. En la figura puedes ver que un autómata tiene la dirección 4 y el otro la 3 (nº. debajo del recuadro rojo). 1

Recuadro rojo

2

Dirección MPI

Dirección PROFIBUS


No debemos confundir la direcciones MPI con la direcciones PROFIBUS que no tienen nada que ver. Las direcciones profibus, están debajo de cada CP 342-5.

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Aquí tenemos conectados a la red MPI:

los

dos

autómatas

Para cambiar la dirección MPI, hacemos doble clic sobre el recuadro rojo y nos sale la siguiente ventana:

Cambiar dirección

Cambiar las propiedades de la red.

Para cambiar las propiedades de la red, lo podemos hacer desde la ventana anterior o haciendo doble clic sobre la red. Con esta acción nos aparece la siguiente ventana.


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Si seleccionamos la pestaña “Ajustes de red”, tenemos la siguiente ventana:

Ajustar la velocidad de transferencia.

3. Definir la tabla, de datos globales. Una vez configurada la red MPI, debemos definir el cómo se realizará el intercambio de datos. Para ello, habrá que definir en los autómatas una serie de datos globales. Desde el administrador SIMATIC, ponemos el ratón sobre el icono de la red MPI y pulsamos el botón derecho, desplegándose un menú emergente.

Seleccionar “definir datos globales”. Con esta operación se abre la aplicación GD, para definir los datos globales.


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En esta tabla, cada columna representará a cada uno de los autómatas que vamos a comunicar. Los primeros pasos van encaminados a hacer corresponder cada columna con cada uno de los autómatas. Nos ponemos con el ratón en la parte superior de la columna (parte gris al lado de “identificador GD”) y pulsamos el botón derecho. Aparecerá la opción CPU.

Posicionar el ratón

Pulsamos sobre opción CPU.


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Elección del autómata

Escogemos el autómata con el que queremos hacer corresponder la columna y hacemos doble clic. Elegimos la CPU de dicho autómata y hacemos doble clic sobre ella o la seleccionamos y pulsamos “Aceptar”.

Elección de CPU

Debemos hacer lo mismo con la siguiente columna y autómata. Una vez terminados todos los pasos, tendremos representados los dos autómatas por dos columnas, como se muestra en la siguiente figura.


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Una vez asociados los autómatas a cada columna, debemos especificar en qué zona de memoria vamos a recibir los datos y en cuál pondremos los datos para enviárselos al otro autómata. Veremos qué pasos debemos dar para que las entradas EB125 de un autómata se vean en las salidas AB125 del otro.

2.- Seleccionamos Campo de salida símbolo = rombo con flecha saliente.

3.- La celda se pone de color verde. Nos ponemos encima y escribimos EB125.

1.- Seleccionamos primera celda.


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2.- Ya está seleccionado el campo de entrada, puesto que lo que sale de un autómata entra en el otro.

3.- La celda sigue de color blanco. Nos ponemos encima y escribimos AB125.

1.- Seleccionamos casilla adyacente.

Hacemos los mismos pasos pero para conseguir que el segundo autómata envíe su EB125 a la AB125 del primero. El resultado es el siguiente:

4. Compilar y guardar la tabla de datos globales.

5. Cargar a los autómatas, pulsando


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Aparece la siguiente ventana que nos pregunta a qué autómatas tiene que enviar la configuración de la tabla de datos globales.

Elegir las dos CPU´s y pulsar aceptar.


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Redes de área local (LAN) 1.- Introducción a redes LAN (redes de área local) 1.1.- Conceptos LAN (Local Area Network) es una red de comunicación con las siguientes características: 1. Se instala en áreas pequeñas: un sólo edificio o un grupo pequeño de edificios. 2. La red consiste en un medio de transmisión compartido por todos los dispositivos que forman parte de esa red. 3. La velocidad de los datos de la red es alta: de 1 Mbps a 100 Mbps. 4. Todos los dispositivos en la red son iguales; esto quiere decir que todos ellos pueden poner datos en la red. El concepto de red LAN fue establecido hace más de 20 años. Diversos fabricantes han desarrollado a lo largo de estos años variantes de este tipo de red. Para conseguir que el hardware y el software disponible en el mercado puedan trabajar juntos (eliminar incompatibilidades), es necesaria la existencia de una organización que realice el estudio y la estandarización de estos productos. Las organizaciones que se encargan de esto son la IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) y la ISO (International Studen Organitation).

1.2.- Tipos de redes REDES DE IGUAL A IGUAL Son las redes más sencillas. Casi todos los ordenadores tienen los mismos privilegios y no existe un servidor o ordenador central. Las redes de igual a igual (peer to peer) son ideales para uso doméstico o para pequeñas oficinas siempre y cuando existan pocos ordenadores. Este tipo de redes no necesita ningún sistema operativo especial para redes; podemos tener todos los ordenadores con Windows 95 o Windows 2000. Esto abarata el coste de nuestra red y las hace de fácil manejo.

REDES CLIENTE-SERVIDOR En una empresa grande, las redes de igual a igual no son adecuadas y el coste de una red clienteservidor puede ser asumido. Las redes de una empresa necesitan una administración central, donde el servidor (o servidores) maneja y controla la red, y los clientes se comunican con el servidor y éste le asigna derechos. Es importante en este tipo de redes la planificación antes de montar la red, y el mantenimiento y administración una vez puesta en marcha. Para ello, debe existir la figura del administrador, que debe: Añadir o quitar usuarios. Limitar los accesos de los usuarios. Asignar derechos a cada usuario.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA El servidor no podrá usar un sistema operativo normal. Utilizará un sistema operativo específico para redes como Windows 2000 server, Linux, Novell Netware o Windows NT server.

1.3.- Ventajas de una red La gran ventaja de una red es poder compartir recursos. Para ello, en nuestra red pueden existir: Servidor de impresión. Si en nuestra empresa imprimimos muchos documentos, nos puede compensar montar un puesto de impresión bueno y poder usarlo desde cualquier punto de nuestra red, en vez de tener muchos puestos de impresión y de baja calidad. Servidor propio. Enviar faxes o correo. Una base de datos central. Guarda en un único ordenador y evita tener varias copias(al hacer un cambio, tengo que hacerlo en todas las copias). Servidor de disco. Podemos tener todos nuestros trabajos guardados en un ordenador y acceder desde cualquier punto de la red, sin tener que trabajar siempre desde el mismo ordenador. Además, una red nos permite: Trabajar en equipo, ya que podemos permitir a un compañero acceder desde otro ordenador al documento con el que estoy trabajando y hacer modificaciones. Compartir información.

1.4.- Hardware necesario El elemento más básico de una red LAN es un ordenador personal; cualquier elemento conectados a una red (ordenadores, modems, impresoras, PLCs…) recibe el nombre de nodo. Para poder integrar estos diferentes tipos de nodos en una red LAN, es necesario que cada uno de ellos lleve instalado un “Interfaz de Hardware”. Este interfaz de Hardware recibe el nombre de adaptador.

Una vez instalados los adaptadores en cada uno de los nodos, es necesario realizar la conexión entre todos ellos mediante cables; estos cables que conectan los nodos en una red reciben el nombre de medio (medio físico por el que se envían/reciben datos). Los tipos más comunes de MEDIO utilizados en redes LAN son: Cable Par Trenzado Cable Coaxial Fino Cable Coaxial Grueso Fibra Óptica


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA CABLE COAXIAL CON CONECTOR BNC

La topología más empleada con este tipo de cable es el BUS, donde se pueden conectar un máximo de 30 ordenadores, con una longitud de cable máxima de 185 metros y una velocidad máxima de 10 Mbits/s.

CABLE PAR TRENZADO CON CONECTOR RJ-45

La topología más común de este cable es la estrella. Este montaje es el más empleado en la actualidad. Esta topología necesita un concentrador central y puede tener velocidades de 100 Mbits/s. Dependiendo del tipo de tarea que se quiera realizar con los concentradores, éstos reciben distintos nombres: 1. Hubs –Switchs Es el componente hardware central de una topología en estrella. Además, los hubs se pueden utilizar para extender el tamaño de una LAN. Aunque la utilización de un hub no implica convertir una LAN en una WAN, la conexión o incorporación de hubs a una LAN puede incrementar, de forma positiva, el número de estaciones. Este método de expansión de una LAN es bastante popular, pero supone muchas limitaciones de diseño. Es importante tener cuidado cuando se conectan los hubs. Los cables de paso se conectan de forma diferente que los cables estándares de enlace. Compruebe con los fabricantes si se necesita un cable de enlace estándar o un cable de paso


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2. Repetidores Cuando las señales viajan a través de un cable, se degradan y se distorsionan en un proceso denominado «atenuación». Si un cable es bastante largo, la atenuación provocará finalmente que una señal sea prácticamente irreconocible. La instalación de un repetidor permite a las señales viajar sobre distancias más largas. Un repetidor funciona en el nivel físico del modelo de referencia OSI para regenerar las señales de la red y reenviarla a otros segmentos. El repetidor toma una señal débil de un segmento, la regenera y la pasa al siguiente segmento. Para pasar los datos de un segmento a otro a través del repetidor, deben ser idénticos en cada segmento los paquetes y los protocolos Control lógico de enlace (LLC; Logical Link Control). Un repetidor no activará la comunicación, por ejemplo, entre una LAN (Ethernet) 802.3 y una LAN (Token Ring) 802.5. Los repetidores no traducen o filtran señales. Un repetidor funciona cuando los segmentos que unen el repetidor utilizan el mismo método de acceso. Un repetidor no puede conectar un segmento que utiliza CSMA/CD con un segmento que utiliza el método de acceso por paso de testigo. Es decir, un repetidor no puede traducir un paquete Ethernet en un paquete Token Ring.

3. Bridges Al igual que un repetidor, un bridge puede unir segmentos o grupos de trabajo LAN. Sin embargo, un bridge puede, además, dividir una red para aislar el tráfico o los problemas. Por ejemplo, si el volumen del tráfico de uno o dos equipos o de un departamento está sobrecargando la red con los datos y ralentizan todas las operaciones, el bridge podría aislar a estos equipos o al departamento. Los bridges se pueden utilizar para: Extender la longitud de un segmento. Proporcionar un incremento en el número de equipos de la red. Reducir los cuellos de botella del tráfico resultantes de un número excesivo de equipos conectados. Dividir una red sobrecargada en dos redes separadas, reduciendo la cantidad de tráfico en cada segmento y haciendo que la red sea más eficiente. Enlazar medios físicos diferentes como par trenzado y Ethernet coaxial


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4. Routers En un entorno que está formado por diferentes segmentos de red con distintos protocolos y arquitecturas, el bridge podría resultar inadecuado para asegurar una comunicación rápida entre todos los segmentos. Una red de esta complejidad necesita un dispositivo que no sólo conozca la direcciones de cada segmento, sino también, que sea capaz de determinar el camino más rápido para el envío de datos y filtrado del tráfico de difusión en el segmento local. Este dispositivo se conoce como «router». Los routers trabajan en el nivel de red del modelo de referencia OSI. Esto significa que pueden conmutar y encaminar paquetes a través de múltiples redes. Realizan esto intercambiando información específica de protocolos entre las diferentes redes. Los routers leen en el paquete la información de direccionamiento de las redes complejas teniendo acceso a información adicional, puesto que trabajan a un nivel superior del modelo OSI en comparación con los bridges. 5. Gateways Los gateways activan la comunicación entre diferentes arquitecturas y entornos. Se encargan de empaquetar y convertir los datos de un entorno a otro, de forma que cada entorno pueda entender los datos del otro entorno. Un gateway empaqueta información para que coincida con los requerimientos del sistema destino. Los gateways pueden modificar el formato de un mensaje para que se ajuste al programa de aplicación en el destino de la transferencia. Por ejemplo, los gateways de correo electrónico, como el X.400, reciben mensajes en un formato, los formatean y envían en formato X.400 utilizado por el receptor, y viceversa. Un gateway enlaza dos sistemas que no utilizan los mismos: Protocolos de comunicaciones. Estructuras de formateo de datos. Lenguajes. Arquitectura. Los gateways interconectan redes heterogéneas; por ejemplo, pueden conectar un servidor Windows NT de Microsoft a una Arquitectura de red de los sistemas IBM (SNA). Los gateways modifican el formato de los datos y los adaptan al programa de aplicación del destino que recibe estos datos.

1.5.- Software necesario A parte del hardware necesario y los sistemas operativos (no específicos en redes de igual a igual y específicos en las redes servidor-cliente), para montar una red LAN, es necesario realizar la instalación de un software que permita a los dispositivos intercambiar información (comunicarse entre sí) a través de ese hardware. COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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Para que los datos puedan fluir a través de la red, es necesario utilizar un protocolo (software que maneja la red), como, por ejemplo, TCP/IP, IPX/SPX, etc. Estos protocolos (también llamados protocolos de alto nivel), permiten que los nodos conectados en una red LAN puedan intercambiar datos entre aplicaciones. Veamos los protocolos más usuales y sus características: NetBIOS y NetBEUI NetBIOS fue desarrollado en la década de los años 80 (en los tiempos del MS-DOS) por Microsoft e IBM. NetBIOS tuvo un sucesor, NetBEUI, que es compatible con todas las versiones de Windows y Novell Netware. Debido a su sencilla configuración, NetBEUI es ideal para pequeñas redes. Su incapacidad de routing no lo hace adecuado para grandes redes, ya que no nos dejaría hacer intercambio de información fuera de nuestra red. Además, ciertos juegos rechazan el uso de NetBEUI.

IPX/SPX Fue creado por Novell y es el protocolo estándar del sistema operativo Novell Netware. Es un protocolo moderno que permite enrutamiento y soportado por Microsoft. También, permite comunicar ordenadores con sistemas operativos diferentes.

TCP/IP Fue desarrollado en la década de los años 70. Su configuración es más laboriosa que la de los dos protocolos anteriores. Es el protocolo usado en Internet. Este protocolo divide la información en paquetes, y cada paquete puede viajar por un camino diferente. Ante la rotura de parte de la red, los paquetes buscan un camino sin pasar por la zona afectada hasta llegar a su destino. Esta idea partió del ejército americano, que quería una red que, ante un ataque nuclear, le permitiera seguir mandando mensajes por todo el mundo. Este protocolo es el más usado y lo veremos con un poco más de detalle en un apartado posterior.

2.- Introducción a redes ETHERNET Ethernet es un tipo de red LAN estandarizada por la norma IEEE 802.3. Esta tecnología permite la transmisión de datos entre los distintos nodos a velocidades de 10 Mbps o 100 Mbps. Ethernet a 10 Mbps: permite el uso de cable par trenzado, coaxial fino, coaxial grueso y fibra óptica; De entre ellos, el más utilizado es el cable par trenzado. Ethernet a 100 Mbps: (Fast Ethernet). Permite el uso de fibra óptica o cable par trenzado. Las características básicas de una red Ethernet son tres: 1. El médio físico necesario para transportar los datos entre nodos. 2. Un juego de reglas de acceso al medio implementadas en cada una de los adaptadores Ethernet. Estas reglas permiten que el medio de transmisión de datos pueda ser compartido por todos los nodos, evitando perdidas de información.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA 3. Una trama de datos Ethernet. Esta trama es estándar: tiene un número determinado de bits con un formato específico y sirve para transportar los datos a través del medio. Las reglas de acceso al medio y el formato de la trama Ethernet son idénticos, independientemente de cual sea el tipo de medio físico (cable) utilizado. Sin embargo, los diferentes tipos de cables utilizados en los sistemas de 10Mbps y 100Mbps obligan a usar diferentes componentes y configuraciones.

2.1.- Medio físico En una red Ethernet, es posible trabajar con diferentes tipos de medio (cable): 10BASE5: Cable coaxial grueso 10BASE2: Cable coaxial fino 10BASET: Cable par trenzado 10BASEF: Fibra óptica

100BASETX: Cable 2 pares trenzados 100BASEFX: Cable fibra óptica 100BASET4: Cable 4 pares trenzados

El nombre de estos cables nos da información de la red Ethernet con la que estamos trabajando: “10”: indica que la velocidad de comunicación de los datos en la red es de 10Mbps. “BASE”: indica que Ethernet utiliza el tipo de transmisión BandaBase (la banda de transmisión de la red se utiliza única y exclusivamente para transmitir estos datos, sin que sobre ellos sea necesario realizar ningún tipo de modulación; un ejemplo de transmisión en bandabase puede ser la comunicación telefónica, a través de la red telefónica se transmite únicamente voz. En contraposición a este tipo de transmisión, existe el tipo de transmisión en banda ancha en el que banda de transmisión está ocupada por una señal modulada en diferentes frecuencias en función de una portadora Un ejemplo de este segundo tipo puede ser la transmisión de señales de video; por la misma banda de transmisión se envían imágenes, sonidos, número de canal, etc.). “5”, “2” , “T” y “F” nos dan información del tipo de cable utilizado, distancia máxima entre nodos y topología de red: 5: Cable coaxial grueso: longitud máxima de un segmento de red 500 metros. Topología de red BUS. 2: Cable coaxial fino: longitud máxima en segmento de red 185 metros. Topología de red BUS. T: Cable par trenzado: longitud máxima en una rama de red 100 metros. Topología en ESTRELLA. F: Fibra Óptica. Topología BUS Longitud máxima en una rama de red 2000-5000 metros. En la siguiente, tabla resumimos las características de cada uno de los tipos de medio: NOMBRE

MEDIO

TRANSMISIÓN

10BASE5 10BASE2 10BASE-T 10BASE-F 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4

RG58 cable coaxial RG58 cable coaxial Par trenzado UT-3 y UT-5 Fibra óptica 825 mm 2 par STP o 2 par UTP-5 2 Fibra óptica 4 pares UTP-3,5

Banda base Manchester. Banda base Manchester. Banda base Manchester. Manchester NRZI NRZI NRZI


LONGITUD MAX. SEGMENTO 500 185 100 2000 100 100 100

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2.2.- Control de acceso al medio El control de acceso al medio (MAC) forma parte del Interfaz de Ethernet (adaptador) que se instala en cada uno de los nodos que forman parte de la red. Este mecanismo está basado en un sistema llamado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) y se caracteriza por: 1. Cualquier nodo que quiera enviar datos por el medio, tendrá que, en primer lugar, comprobar que ningún otro nodo está enviando datos por el medio (Carrier Sense). 2. Cuando el medio queda libre todos los nodos pertenecientes a la red están en igualdad de condiciones para enviar datos por él (Multiple Access). 3. En el caso de que dos o más nodos hayan iniciado el envío de datos al mismo tiempo, el sistema detecta el problema y los nodos pararán el envío de datos por el medio (Collision Detection). Si ocurre una colisión, los nodos intentarán de nuevo el envío de datos hasta recibir una respuesta satisfactoria del nodo destino al que iban enviados esos datos.

2.3.- Tramas de datos ETHERNET El formato de la trama Ethernet está también estandarizado, y la información que contiene es la siguiente: Los dos primeros campos de la trama contienen las direcciones fuente y destino. Estos campos tienen un tamaño de 48 bits. La IEEE controla la asignación de estas direcciones, administrando una porción fija de esta dirección (24 bits), de manera que cada fabricante de Interface Ethernet (adaptador) tiene asignada una primera dirección fija. Posteriormente, cada fabricante administra una dirección única a cada una de las Interfaces Ethernet. El segundo campo de la trama incluye los datos que se han de transferir. El tamaño de este campo varía entre 46 y 1.500 bytes. El tercer campo de la trama es el correspondiente al chequeo de errores. Con este campo se realiza el chequeo de la trama de datos, comprobando si éstos han llegado intactos al nodo destino. Cuando uno de los nodos de la red pone una trama de datos Ethernet en el medio, todos los adaptadores Ethernet de cada uno de los nodos miran el contenido de los 48 primeros bits de la trama, los cuales contienen, entre otros datos, la dirección del nodo al que va destinado esta trama. Los adaptadores comparan la dirección leída con las suyas propias y sólo el nodo con la dirección destino será el que lea la trama entera. El resto de los nodos de la red parará la lectura cuando compruebe que el nodo destino de la trama no coincide con el suyo propio. Los ordenadores conectados en una red Ethernet intercambian información utilizando protocolos software de alto nivel, como, por ejemplo, el protocolo TCP/IP. Este protocolo maneja los datos enviados entre los distintos nodos, introduciendo estos datos en el campo de datos de la trama Ethernet.


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TCP/IP 1.- Introducción Para que una red pueda trabajar correctamente (intercambio de información entre los distintos nodos), se necesita un hardware y un software. En el lado del hardware, tenemos: el medio (cable utilizado para transportar las señales entre los nodos de la red), los adaptadores (dispositivos que conectan los nodos al medio), etc. En el lado del software, tenemos el software de red (Red Cliente/Servidor o Punto a Punto), driver para los adaptadores y los protocolos. Un protocolo no es más que una serie de reglas empleadas por los nodos pertenecientes a una red que les permiten intercambiar datos o recursos. Existe en el mercado diferentes protocolos: TCP/IP, IPX/SPX, etc. En esta guía rápida, nos centraremos en el estudio de el protocolo TCP/IP, ya que es el más utilizado en comunicaciones industriales.

2.- Protocolo TCP/IP TCP/IP es una familia de protocolos desarrollados para permitir que los diferentes nodos conectados en una red puedan intercambiar recursos y datos a través de la red. Esta familia de protocolos fue desarrollada por un Departamento de Defensa, con el fin de hacer posible la conexión entre diferentes redes desarrolladas por diferentes fabricantes (la red de redes) y, entre otros protocolos, incluye TCP, IP y UDP. IP (Internet Protocol) es el protocolo responsable de mover paquetes de datos entre los distintos nodos. IP envía los paquetes de datos basándose en la dirección destino, que está formada por 4 bytes, llamados dirección destino IP. TCP (Transmission Control Protocol) es el protocolo responsable de la correcta entrega de datos entre los distintos nodos. TCP detecta la transmisión errónea o la perdida de datos y, en caso de que uno de estos dos problemas aparezca, dispara el reenvío de datos. TCP/IP nos permite disponer de una serie de servicios en la red, como, por ejemplo, la transferencia de ficheros, el correo electrónico, la impresión remota (mediante impresoras conectadas en otros ordenadores pertenecientes a la red), la ejecución de programas instalados en ordenadores remotos, etc.

3.- Direcciones IP y subred En la introducción anterior, hemos comentado que el protocolo IP nos proporcionaba las direcciones de los distintos equipos conectados en una red. La ventana de configuración de estas direcciones tendrá un aspecto similar al siguiente:


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La opción “Obtain an IP Address from a DCHP server” se seleccionara sólo en caso de que exista un servidor en la red que nos proporcione, de forma automática, la dirección IP asociada a nuestro ordenador. Un ejemplo de esto es la red que hay instalada en las oficinas de Onrom para trabajar con LOTUS NOTES. En este caso, existe un servidor que, automáticamente, les asocia una dirección IP. Esta dirección IP es única (cada uno de los ordenadores tiene una dirección IP diferente). El hecho de que sea un servidor el que se encarga de proporcionar estas direcciones evita el problema de que diferentes usuarios puedan asignarse direcciones IP iguales. La opción “Specify an IP Address” nos permite configurar la dirección IP asociada a nuestro ordenador. La configuración de esta dirección consta de tres parámetros: IP Ardes. Éste es el campo correspondiente a la dirección IP. Se define mediante 32 bits, agrupados en 4 bytes (por ejemplo 128.6.4.7). De manera general, dependiendo del uso de estos 4 bytes, podemos hablar de 3 tipos de redes diferentes:

Direcciones IP: Una dirección IP es un número que identifica de forma unívoca a cada equipo dentro de la red. Este número se puede representar como un decimal separado por puntos, se puede representar en hexadecimal, o bien en binario. La dirección IP representa una dirección de red, y una dirección de equipo dentro de la red. La parte que corresponde a la dirección de red o a la dirección de equipo, depende de las clases de red y de la máscara de subred. Clases de red: Existen básicamente 3 tipos de redes que se denominan como clase A, B o C.  

Las direcciones de la clase A. Utilizan el primer decimal para identificar la dirección de red. Este tipo de redes están destinadas a ser utilizadas por grandes organizaciones con redes muy complejas. Las direcciones de la clase B. Utilizan las dos primeras partes de las direcciones IP para identificar a la red. Por norma, el primer número para este tipo de redes se encuentra entre el 128 y 191. Este tipo de redes está destinado a organizaciones con redes menos complejas.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA 

Las direcciones de la clase C. Utiliza los 3 primeros números para identificar a la red. Por norma, el primer decimal se encuentra entre el rango 192 y 223. Este tipo de redes está destinado a organizaciones con redes pequeñas de hasta 254 equipos. Primer decimal

Redes

Equipos

A

1- 127

127

16.777.212

B

128 - 191

16.384

65.534

C

192 - 223

2.097.152

254

Los números 0 y 255 son números especiales en la asignación de direcciones de nodo. El número 0 está reservado para nodos que no conocen la dirección de red a la que pertenecen; por ejemplo, la dirección 0.0.0.23 puede estar asignada a un nodo de dirección 23 que no conoce la dirección de la red a la que pertenece. El número 255 está reservado para el envío de un mismo mensaje a todos los nodos pertenecientes a una red; por ejemplo, si tenemos una red de dirección 128.6.4 y enviamos mensajes hacia la dirección 128.6.4.255, estaremos enviando ese mensaje a todos los nodos pertenecientes a esa red. Subnet Mask (Dirección de máscara de Subred). Cuando la red de una organización tiene un número elevado de nodos, distribuidos en diferentes departamentos, por comodidad de manejo de la red, puede ser conveniente dividir esa red total en pequeñas subredes. Para aclarar este concepto, pondremos un ejemplo: La red implementada en OMRON nos permite realizar el envío de información entre las distintas delegaciones. Supongamos que Omron España tiene asociada la dirección de red 130.132 (dos primeros octetos de la dirección IP); para manejar más cómodamente esta red, podríamos asociar una dirección Subnet para cada una de las delegaciones: Sevilla podría tener como dirección Subnet 130.132.1; Valencia, 130.132.2; Madrid, 130.132.3; Vitoria, 130.132.4; Barcelona, 130.132.5 y Omron Central, 120.132.6. Para conseguir esto, configuraríamos el campo Subnet Mask como 255.255.255.0. De esta forma, estaríamos dividiendo la red total en pequeñas subredes (una por delegación), por lo que el envío de datos a través de la red se realizará de forma más cómoda y sencilla. Default Gateway. Este parámetro se utiliza con el fin de designar la dirección IP correspondiente al ROUTER utilizado para conectar nuestra red con “el resto del mundo”. En la guía rápida “Conceptos generales sobre redes LAN”, comentábamos que era posible conectar entre sí redes de diferentes topologías, utilizando para ello un dispositivo llamado ROUTER. La dirección IP de este dispositivo es necesaria cuando desde nuestro ordenador queremos enviar datos a otros ordenadores pertenecientes a redes externas (“camino” que tendrán que seguir las tramas de datos enviados desde nuestro ordenador para llegar al ordenador destino, localizado en una red diferente).

4.- Comandos de red: comandos para la consola de DOS Vamos a ver un par de comandos que pueden ser útiles cuando trabajemos en red. Todas estas herramientas son ejecutables en una ventana de DOS (para que aparezca la ventana de dos: Inicio/Programas/MS-DOS).


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1.- Exploración de la red con net view. Con este comando nos muestra los recursos compartidos (carpetas y unidades) de un determinado ordenador. Para ello, escribimos net view \\nombre del ordenador. 2.- Recursos compartidos a la vista net use. Para ver las unidades compartidas de nuestro ordenador, escribimos simplemente net use 3.- Net config. Con net config podemos saber el nombre de nuestro ordenador y a qué grupo de trabajo está vinculado. 4.- Encontrar dirección IP con ipconfig: Para saber la dirección IP de nuestro ordenador y la máscara de subred, escribimos ipconfig. 5.- El comando ping. Para comprobar la conexión con otro ordenador, escribimos ping dirección_IP o ping nombre_ordenador 6.- Comando tracert. Para ver qué saltos van dando nuestros paquetes de nodo en nodo, escribimos tracert dirección_IP o tracert nombre_ordenador

Redes de autómatas Siemens SIEMENS apuesta por esta tecnología para la comunicación industrial. Para ello ofrece equipos como Switchs (gama Scalance), conectores y cables totalmente industriales, además CPs de comunicación ETHERNET. Por otro lado decir ETHERNET no es determinístico. En muchas aplicaciones industriales este aspecto es fundamental, por ello nace PROFINET, que es una tecnología basada en Ethernet (utiliza los mismos cables, conectores y Switchs) pero que logra ser determinístico. Para comunicar por Ethernet con autómatas Siemens S7 300, tenemos que dotarlo de una CP de comunicación. Para ello disponemos de tres módulos:  CP 343-1 estándar.  CP 343-1 Lean. Lleva un Switch integrado de dos puertos y nos permite además de comunicación Ethernet comunicar por Profinet IO.  CP 343-1 Advanced. Que nos permite comunicaciones S5, S7, PG/OP, posibilidad de comunicar por e-mail, por FTP, Profinet IO,…

1.- ¿Cómo comunicar dos autómatas con CP 343? CONFIGURACIÓN DEL HARDWARE Como en todo proyecto abrimos la aplicación HWCONFIG y vamos colocando cada uno de los módulos en el bastidor. Por ejemplo, podemos colocarle a una CPU 314IFM una CP 343-1 Advanced-IT con referencia 6GK7 343-1GX21-0XE0 en el spot 4, y aparecerá la siguiente ventana.


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Le damos una dirección IP y una máscara de red. Además crearemos una red nueva (dar al botón nueva y en la ventana que se abre darle un nombre o dejar el que viene por defectoEthernet(1)). En el proyecto crearemos el segundo autómata de forma similar (también con CP 343-1 Advence) teniendo cuidado de darle una dirección IP diferente, y que la máscara de red sea la adecuada para que los dos autómatas estén dentro de la misma subred. Si desde el HW-CONFIG pulsamos encima de la CP

Hacemos doble clic

Se abrirá la siguiente ventana: Se pude ver si esta CP además de Ethernet puede comunicar por PROFINET

Importante: cada CP debe tener un nombre diferente dentro de la misma red.

Se podrá ver y cambiar las propiedades de ETHERNET (dirección IP, máscara de subred, …)


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El siguiente paso será el configurar los enlaces. Para ello abriremos la aplicación NETPRO. Que tendrá la siguiente apariencia:

Como puedes ver, los dos autómatas están conectados desde la CP(con un cuadro verde) a la misma red ethernet (línea verde con nombre Ethernet(1)). Si alguna de las CPs no estuviera conectada a la red se puede hacer desde aquí, pinchando el cuadro verde y arrastrando sin soltar hasta la red ethernet. Para crear los enlaces tenemos que hacer un clic encima de una de las CPUs. Por ejemplo, en la primera y el NETPRO quedará como sigue:

Hemos hecho clic en esta CPU, por eso está en color gris

Zona para crear los enlaces

Doble clic para definir un enlace Si hacemos doble clic en la primera línea, debajo de ID local, nos aparece la siguiente ventana:


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Interlocutor: podemos escoger entre - CPU 314 IFM del proyecto actual - una CPU no especificada - a todas las estaciones broadcast - a todas las estaciones multicast - una CPU de otro proyecto. Nos interesa comunicarnos con la CPU 314 IFM de nuestro proyecto.

Tipo de enlace: podemos escoger entre - Enlace S7 - Enlace ISO - Enlace UDP - Enlace TCP - Y otros muchos

Al escoger el interlocutor, lo más sencillo es escoger una CPU que ya está definida en nuestro proyecto. Por otro lado, cuando tenemos muchos autómatas y queremos enviar los mismos datos a un grupo de ellos, la opción a escoger sería hacer Multicast, hacer Broadcast es enviar algo a todos los autómatas existentes en la red. A continuación explicaremos las diferencias entre los enlaces ISO, TCP y UDP.  Enlace ISO-on-TCP: o Está previsto para transmitir datos de forma segura a través de diferentes redes. o El servicio ISO-on-TCP cumple con la norma Transmisión Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). o La seguridad en la transferencia es muy alta gracias a mecanismos de repetición automática y de verificación adicionales. El interlocutor tiene que confirmar la recepción de los datos. 

Enlace TCP: o En el interface SEND/RECIVE, el CP puede comunicarse con casi todos los equipos con tecnología Ethernet. o Cumple con la norma Transmisión Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP).



Enlace UDP: o La transmisión no exige acuse de recibo. o Se pueden hacer enlaces Multicast. o Los enlaces Broadcast pueden saturar la red, la alternativa es usar Multicast.

EJEMPLO A: enlace TCP Después de escoger como interlocutor el autómata que está en nuestro mismo proyecto y como enlace un TCP (como mostramos en la figura anterior), nos aparecerá la siguiente venta:


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El identificador del enlace(ID) es muy importante y lo necesitaremos cuando programemos el OB1. En este ejemplo es el enlace 1.

La dirección de la CP(LADDR) también es importante y también lo necesitaremos cuando programemos el OB1. En este ejemplo es W#16#100 que corresponde al slot4.

Si pinchamos en la pestaña de direcciones tenemos la siguiente ventana:

En esta pantalla nos informa que el enlace será entre las direcciones IP 192.168.0.1 y 192.168.0.2; lo único que tenemos poner los puertos de comunicación. El puerto escogido no se podrá repetir en futuros enlaces TCP que hagamos en este autómata.

EJEMPLO 2: enlace UDP con Multicast En la siguiente tabla puedes ver 4 autómatas que trabajan en dos grupos Multicast. Nombre Dirección IP Grupo Multicast 1 Puerto Multicast 1 Grupo Multicast 2 Puerto Multicast 2

PLC1 192.168.0.1

PLC2 192.168.0.2 224.0.1.1 4000

PLC3 192.168.0.3

PLC4 192.168.0.4

224.0.1.2 4001

Cuando el PLC3 envía algo a la dirección 224.0.1.1, los datos le llegarán tanto al PLC1 como al PLC2. Pero si los datos son enviados a la dirección 224.0.1.2 los datos le llegarán al PLC4. Por otro lado decir que las direcciones 224.0.1.1 y 224.0.1.2 son direcciones reservadas para hacer Multicast y no se pueden asignar a ningún autómata. Lo que tendremos que hacer desde el NETPRO es:  En PLC1 un enlace con interlocutor Multicast, tipo de enlace UDP, en la ventana de direcciones poner la dirección Multicast 224.0.1.1 y puerto 4000.


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 



En PLC2 un enlace con interlocutor Multicast, tipo de enlace UDP, en la ventana de direcciones poner la dirección Multicast 224.0.1.1 y puerto 4000. En PLC3 tenemos que crear dos enlaces: un enlace con interlocutor Multicast, tipo de enlace UDP, en la ventana de direcciones poner la dirección Multicast 224.0.1.1 y puerto 4000; y otro enlace con interlocutor Multicast, tipo de enlace UDP, en la ventana de direcciones poner la dirección Multicast 224.0.1.2 y puerto 4001. En PLC4 un enlace con interlocutor Multicast, tipo de enlace UDP, en la ventana de direcciones poner la dirección Multicast 224.0.1.2 y puerto 4001.

PROGRAMACIÓN DE LOS EQUIPOS Una vez creados los enlaces tenemos que programar en el OB1 de cada uno de los autómatas la comunicación. Para ello tenemos que pedirle los datos (que nos envían otros autómatas) a nuestra CP usando la función FC6 (AG_RECV) y tenemos que enviarle a nuestra CP los datos que queremos hacer llegar a los otros autómatas con la función FC5 (AG_SEND). La función FC5 AG_SEND(la puedes encontrar en la LibreríasSIMATIC_NET_CPCP300) tiene la siguiente apariencia: ACT

BOOL

ID

INT

LADDR

WORD

SEND

ANY

LEN

INT

DONE ERROR STATUS

BOOL BOOL WORD

Con ACT=1 se envían los datos, con ACT=0 se actualizan las salidas DONE, ERROR y STATUS Es el número de enlace. Cuando se define en el enlace en el NETPRO ya habíamos dicho que este dato lo necesitaríamos. Dirección de la CP. W#16#100 si está en el slot4, W#16#110 si está en el slot5,… Se indica la zona de memoria de envío, poniendo la dirección inicial y cuantos bytes enviamos. Por ejemplo P#M14.0 byte 10, podremos enviar 10 bytes siendo el primero MB14. Tamaño de datos a enviar. Aunque tengamos una zona de 10 bytes para poder enviar (definido en SEND), igual nos interesa enviar menos. DONE=0petición en curso; DONE=1petición ejecutada. ERROR=0no tenemos error; ERROR=1existe un error Código de estado. Indica un valor hexadecimal con un código de error

La función FC6 AG_RECV(la puedes encontrar en la LibreríasSIMATIC_NET_CPCP300) tiene la siguiente apariencia:


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ID

INT

LADDR

WORD

RECV

ANY

DONE ERROR STATUS

BOOL BOOL WORD

LEN

INT

Es el número de enlace. Cuando se define en el enlace en el NETPRO ya habíamos dicho que este dato lo necesitaríamos. Dirección de la CP. W#16#100 si está en el slot4, W#16#110 si está en el slot5,… Se indica la zona de memoria para recibir, poniendo la dirección inicial y cuantos bytes podemos recibir. Por ejemplo P#M20.0 byte 8, podremos recibir hasta 8 bytes siendo el primero MB20. DONE=0petición en curso; DONE=1petición ejecutada. ERROR=0no tenemos error; ERROR=1existe un error Código de estado. Indica un valor hexadecimal con un código de error Le damos una zona de memoria, por ejemplo MB50, y nos guarda cuantos bytes hemos recibido.

PROFINET Profinet es la evolución lógica entre Profibus y Ethernet, cogiendo lo mejor de cada uno. Los objetivos de Profinet son:  Ser un estándar abierto basado en Ethernet para automatizar.  Que los componentes de Profinet y Ethernet se puedan usar en la misma red.  Automatización en tiempo real (algo que Ethernet no garantiza).  Ahorro en ingeniería y puesta en marcha.  Usar los equipos ya adquiridos para Profibus en una nueva red de Profinet.  Ser más rápido que los buses existentes. En Siemens se habla de dos tipos de Profinet:  Profinet I/O: comunicación entre autómatas y dispositivos de campo.  Profinet CBA: adecuado cuando tenemos que automatizar varias máquinas. Lo que trata es de encapsular toda la programación de una máquina en un bloque, este bloque puede tener una salida para comunicarse con el siguiente bloque(máquina) que tendrá esta línea como entrada. Sabiendo programar Profibus DP es muy fácil programar con Profinet I/O. En Profinet I/O también tenemos dos posibilidades para que un autómata se pueda comunicar. O compramos una CP de Profinet o nos compramos un autómata con puerto integrado. Cuando tenemos CP tendremos que usar las funciones PN_I/O_SEND y PN_I/O_RECV (hacen lo mismo que DP_SEND y DP_RECV en Profibus) y con puerto integrado el las entradas y salidas distribuidas se guardan como entradas y salidas del autómatas en los huecos libres como se hacía en Profibus.

1.- Comunicar autómata con CP y ET200M Cuando hagamos la configuración hardware en el HWCONFIG nos pedirá el nombre que tiene la ET200M. Este nombre tiene que coincidir con el que tiene la ET(lo tiene guardado la ET además de su dirección IP y la máscara de subred). Si no sabemos el nombre de la ET tenemos que averiguarlo, y si la ET nunca fue configurada(la acabamos de comprar y aún no fue usada) tendremos que decirle su nombre, dirección IP y máscara de subred). Para ello saber el nombre de la ET iremos al Administrador Simatic, elegiremos la opción “Editar estaciones Ethernet” del menú “Sistema de destino”. Y aparecerá la siguiente ventana:


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Tras pulsar a “Examinar” aparecerá otra ventana donde pulsaremos a “Iniciar”. El ordenador usando la tarjeta de red buscará todos los elementos conectados y nos mostrará las direcciones IP y MAC(la dirección MAC viene rotulada en cada elemento ya que es fija y viene de fábrica). Escogemos la ET y podremos ver y cambiar el nombre, dirección IP y máscara de subred. No olvides que para comunicarnos con el autómata desde nuestro ordenador, lo podemos hacer por MPI o por Ethernet(tarjeta de red), como la ET tiene un puerto Ethernet podemos poner un cable cruzado desde el ordenador a la ET. Para ello tenemos que en el menú “Herramientas” -->“Ajustar interface PG/PC” seleccionar nuestra tarjeta de red.


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Una vez que conocemos los nombres de los elementos, ya podemos empezar con la configuración hardware. Por ejemplo, para el autómata puede ser la siguiente:

Para que cuelgue de la CP un cable Profinet y así poder colocar la ET, tenemos que tener una CP preparada para Profinet(algunas solo valen para comunicar por Ethernet), después nos ponernos encima de la CP al pulsar el botón derecho del ratón debemos seleccionar “Insertar sistema PROFINET I/O”. Para coger la ET200M tenemos que ir al menú PROFINET I/O como puedes ver en la figura anterior, seleccionar una IM153-4 y sin soltar colocarla encima del cable Profinet. Por último tienes que seleccionar las tarjetas de entrada y salida. Una vez terminada la configuración pasaremos a la programación de OB1 del autómata. Para recibir e enviar los datos debemos usar las funciones PN_I/O_SEND y PN_I/O_RECV, que puedes encontrar en Librerías SIMATIC_NET_CPCP300 y tendrán la siguiente apariencia: CPLADDR MODE LEN SEND IOCS DONE ERROR STATUS CHECK_IOCS

CPLADDR MODE LEN RECV IOCS NDR ERROR STATUS CHECK_IOCS ADD_INFO


En este parámetro indicamos la dirección de la CP según el slot en el que está colocada. Ponemos un 0 para indicar que está modo I/O Controler Como la ET tiene 32 salidas necesitamos enviar 4 bytes Enviamos los bytes MB0, MB1, MB2, MB3 Por cada byte enviado(4) se transmite un bit de estado. Como lo mínimo es un byte ya nos cubre. Si está a 1 indica que hemos enviado datos nuevos. Indica que tenemos un fallo. Indica el código del error que tenemos. Bit auxiliar que nos indica si es necesario evaluar el área de memoria IOCS, para este ejemplo MB4

En este parámetro indicamos la dirección de la CP Ponemos un 0 para indicar que está modo I/O Controler Como la ET tiene 32 entradas recibiremos 4 bytes Recibimos en los bytes MB10, MB11, MB12, MB13 Por cada byte enviado (4) se transmite un bit de estado. Si está a 1 indica que hemos recibido nuevos datos Indica que tenemos un fallo. Indica el código del error que tenemos. Bit que indica que debemos evaluar MB5. Información de diagnóstico adicional.

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2.- Comunicar autómata con puerto integrado y ET200M Antes de empezar con la configuración hardware debemos saber el nombre de la ET. Para ello debemos hacer los mismos pasos que en el apartado anterior. En HWCONFIG ponemos un autómata con puerto integrado, como puede ser un S7 315 2PN/DP con sus tarjetas de entrada y salida como puede ser una tarjeta de 16 entradas (como está en el slot4 tendrán direcciones EB0 y EB1), y una tarjeta de 32 salidas (como va en el slot5 tendrán direcciones AB4, AB5, AB6 y AB7). Si le colgamos una ET con 32 entradas y 32 salidas, al igual que hacíamos en Profibus, buscamos una zona de entradas de 4 bytes libres consecutivos (EB2, EB3, EB4 y EB5) como direcciones de las entradas de la ET. Para las salidas hacemos lo mismo, buscamos 4 bytes consecutivos de salidas en la CPU (AB0, AB1, AB2 y AB3) que será las direcciones de salida de la ET. Como ves no se necesita ninguna función para enviar ni recibir como en el apartado anterior. Selecciona el puerto PN-IO y con el botón derecho del ratón tienes que seleccionar “insertar sistema PROFINET I/O”

Programa ya te va dando las direcciones de entrada y salida. EB2 y EB3 AB0, AB1, AB2 y AB3


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Comunicaciones serie y paralelo 1.- Comunicación en serie Como ya sabrás una transmisión serie es aquella en la que los datos se transfieren en secuencia de bits, bit a bit, uno detrás de otro. Su simplicidad de cableado y la posibilidad de enviar datos a largas distancias hacen que sea la técnica mayoritariamente empleada en entornos industriales, donde su relativa baja velocidad es suficiente para el nivel de flujo de información que se produce en instalaciones automatizadas. En el terreno de la informática la aparición del USB ha resuelto este problema de velocidad para los periféricos del ordenador. La transmisión de información en serie entre terminales se realiza a través de los puertos serie (COM1 y COM2; USB). Estos interfaces disponen de dos partes: una integrada en el PC y otra, la externa, que es el cable de transmisión.

1.1.- Normalización de las comunicaciones en serie Nos referimos en este apartado a la normalización de conectores y cables existentes para las comunicaciones serie. Las señales que se transmiten pueden ser balanceadas o no balanceadas. Una señal no balanceada o asimétrica está referida a masa, y por lo tanto es más sensible a las perturbaciones. En una señal balanceada o diferencial los pares de señales no están referidos a masa, por lo que las interferencias afectan a todas por igual, lo que supone mayor inmunidad respecto al ruido electromagnético y la hace especialmente interesante en entornos industriales.

U U

Señal no balanceada

Señal balanceada

Los enlaces físicos normalizados más empleados en comunicaciones de datos y comunicaciones industriales son: RS-232, RS 422 y RS 485. Hay que señalar que existen conversores o adaptadores físicos entre distintas normas.

NORMA RS-232 La norma RS-232C fue definida por la Asociación de Industrias en Electrónica, EIA (Electronic Industries Association), en 1969 en lo que es la definición del conector y del cable. Esta norma es idéntica a la norma V.24 definida por el UIT (International Telecommunication Union). También se ha de destacar que aunque la norma RS-232C fue creada para comunicar un ordenador con un módem, hoy en día este estándar se utiliza también a nivel industrial para comunicar punto a punto diferentes componentes y equipos, como reguladores, autómatas programables, lectores de códigos de barras, variadores de frecuencia, etc.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA La revisión que se realizó en 1987 a la norma RS-232C fue creada como RS-232D, donde se introducen nuevas señales destinadas a la especificación de determinadas condiciones de prueba; dos de esas señales utilizan las conexiones 18 y 25 que en el antiguo estándar (RS-232C) estaban sin asignación. El estándar RS-232C cubre cuatro áreas, que son: • Características mecánicas de la interface. • Paso de señales eléctricas por la interface. • Función de cada señal y subconjunto de señales para ciertas aplicaciones.. De lo que se ocupa la sección mecánica es definir: • La asignación de señales a los 25 contactos del conector. • Qué parte del equipo contiene el conector hembra (el DCE u ordenador). Por tanto, el conector macho para el DTE o módem. • La longitud máxima recomendada del cable (15 metros). • La máxima capacidad del cable (2500 pF)., El estándar RS-232 fue creado para realizar comunicaciones serie punto a punto a velocidades <=20 kbps. Lo que realmente está limitado es la longitud del pulso, siendo esta longitud inversamente proporcional a la velocidad, por lo que podemos aumentar la velocidad si disminuimos la longitud del cable o bien aumentar la longitud del cable si disminuimos la velocidad de transmisión. Señales eléctricas de la interface. La recomendación RS-232 establece que la señal de cualquier contacto puede estar según se indica en la siguiente tabla:

El estándar RS-232 utiliza tensiones de - 12 y +12 voltios para definir los distintos estados de la señal

Sólo el 4% del tiempo de cada periodo de bit es el que se debe utilizar para realizar una transición (paso de -3 a +3 voltios, o viceversa). La capacidad del conductor se comporta como un freno a los cambios de tensión. Si la velocidad es muy rápida, la capacidad del conductor puede provocar lecturas erróneas de la información transmitida. La norma establece que la velocidad máxima es de 20 kbps y que la capacidad del cable no debe superar los 2.500 pF, como los cables que se suelen utilizar tienen una capacidad de entre 130 y 170 pF por metro de longitud.


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Veamos un ejemplo de qué es lo que llegaría al equipo receptor en el peor de los casos si se incluye en el canal de comunicación el efecto capacitivo y los ruidos externos. En primer lugar, representamos la señal binaria que queremos enviar desde el equipo transmisor al equipo receptor. En este ejemplo se representa en código ASCII el carácter "H" que en binario es 01001000.

El siguiente paso es representar la señal eléctrica ideal sin ninguna interferencia, es decir, que si se quiere enviar un nivel alto ("1" lógico) la tensión a enviar será de - 25 voltios; y si por el contrario es un bit de nivel bajo ("0" lógico), la tensión deberá ser de + 25 v.

Ahora representamos la señal aplicándole el efecto capacitivo del medio de transmisión. A mayor capacidad, el flanco de subida y bajada se hace más plana y por tanto mayor tiempo en la zona de transición.

Señal eléctrica real del ASCII "H" por la interface RS-232.


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Y por último, representamos la señal real que llegará al equipo receptor si además de lo anterior queda modificada por los ruidos acoplados al canal de comunicación.

Señal eléctrica real con interferencias del ASCII "H" por la interface RS-232.

En la siguiente tabla se muestra la asignación de patillas de los conectores estandarizados para la comunicación serie RS-232C relacionando la señal y la función que realiza Contacto 1 2 3 4 5 6 7

Señal GND TD RD RTS CTS DSR SG

Función Tierra de protección Transmisión de datos Recepción de datos Petición de envío Preparado para transmitir Módem preparado o línea de datos preparada Tierra de señal

Origen de la señal DCE DTE DCE DTE DCE DCE

8 9

CD NC

Detector de portadora Reservado para pruebas (+Vcc)

10

NC

Reservado para pruebas (-Vcc)

11

NC

Selección de la frecuencia de transmisión

12 13 14 15 16 17 18

SCD SCS STX TC SRD RC NC

Detector de portadora secundaria Listo para envío secundario Transmisión de datos secundario Temporización de transmisión por DCE Recepción de dato secundario Temporización de recepción No asignado

DTE DTE DCE DCE DCE DTE

Menos usadas Menos usadas Menos usadas Menos usadas Menos usadas Menos usadas Pruebas

19 20 21 22 23 24 25

SRS DTR SQ Rl DRS ETC NC

Solicitud envío secundario Terminal de datos preparado Detector de calidad de la señal Indicador de señal de llamada acústico Selector de frecuencia de portadora Selector de frecuencia de portadora No asignado

DCE DTE DTE DCE DTE DCE

Menos usadas Control de flujo Menos usadas Líneas de módem Menos usadas Menos usadas

DCE

Tipo de señal Menos usadas Datos Datos Control de flujo Control de flujo Control de flujo Tierra común Líneas de módem Pruebas Pruebas

Hasta ahora todas las especificaciones a nivel de contactos que se han descrito coinciden con la norma RS-232 de 25 contactos (DB-25). Sin embargo, se suele encontrar con bastante frecuencia esta norma pero reducida a 9 contactos (DB-9). El DB-9 utiliza los nueve contactos que para una comunicación asincrona son necesarios y, a su vez, realizan las mismas funciones que el estándar de 25 contactos. Equivalencias de conectores DB-9 y DB-25 RS-232 DB-25 DB-9 SG 7 5 TD RD

2 3


3 2

Dato E/S S E

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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA RTS CTS DSR DTR CD RI

4 5 6 20 8 22

7 8 6 4 1 9

S E E S E E

Para entender el significado de estas señales debemos recordar que la interfaz RS-232 se diseñó originalmente para conectar un PC (DTE) y un módem (DCE). La figura siguiente muestra las líneas más importantes de esta conexión:

DTE EQUIPO TERMINAL DE DATOS (ORDENADOR)

DCE TRANSMISIÓN DE DATOS(TX) RECEPCIÓN DE DATOS (RX) DTE PREPARADO(DTR)

EQUIPO DE COMUNICACIÓN DE DATOS (MODEM)

DCE PREPARADO (DSR) PETICIÓN PARA ENVIAR UN BYTE (RTS) LISTO PARA ENVIAR UN BYTE(CTS) LLAMADA ENTRANTE (RI) DETECCIÓN DE PORTADORA(CD) MASA COMÚN

Las señales que se intercambian entre el terminal (DTE) y el módem (DCE) en el proceso de una comunicación son las siguientes: GND (contacto 1). Tierra de protección (Protective Ground). • Conectado generalmente al chasis del equipo. • En algunas ocasiones incluso a una señal de tierra externa. • También se utiliza para apantallar un cable protegido de forma que minimice las interferencias producidas por altos niveles de ruidos. SG (contacto 7). Tierra de señal (Signal Ground). • Es la referencia del resto de señales de la interface como son las señales de datos, de reloj, de control, etc. • La tensión que debe tener este contacto debe ser siempre de 0 voltios. • A pesar de que esta señal es totalmente independiente de la del contacto 1, en algunas ocasiones éstos se encuentran unidos formando una tierra común.

Conexión de las señales GND y SG.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA TD o TxD (contacto 2). Transmisión de datos (Transmited Data). • Por esta línea se envían las señales de datos desde el equipo emisor al transmisor. • Cuando no se transmite ningún dato, este contacto debe encontrarse a nivel lóg. 1. RD o RxD (contacto 3). Recepción de datos (Receive Data). • Por esta línea se reciben las señales de datos que se transmiten desde el equipo emisor. • Cuando no se recibe ningún dato, este contacto debe encontrarse a nivel lógico 1 por efecto del TxD del transmisor.

RTS (contacto 4). Petición de envío (Request to send). • Esta señal es enviada desde el emisor al receptor para indicarle que tiene datos para enviar. • Antes de empezar a transmitir datos, el emisor debe recibir la señal de CTS del receptor, por su contacto 5, que le indica que éste está listo para recibir. CTS (contacto 5). Preparado para transmitir (Clear To Send). • Cuando se tiene activado este contacto, indica que el equipo con el que nos queremos comunicar está preparado. • En el receptor se activará esta señal después de que el emisor active su señal de RTS. • Las señales de RTS y de CTS también se pueden utilizar como control de flujo de datos entre emisor y receptor. Para que estas señales puedan ser reconocidas como indicadores de flujo de datos, el software de comunicaciones debe estar configurado para mantener un control de flujo RTS/CTS también llamado control de flujo hardware.

DSR (contacto 6) DCE preparado (Data Set Ready). • Este contacto indica el estado en el que se encuentra el DCE. • Cuando está a nivel lógico 0, es decir circuito activo, indica que el DCE está listo para transmitir datos.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA DTR (contacto 20) Terminal de datos preparado (Data Terminal Ready). • Cuando este contacto está con señal activa, le indica al DCE que el DTE está preparado para la comunicación. • Si la señal no está activa, el receptor cortará la comunicación en curso.

Rl (contacto 22) Indicador de llamada (Ring Indicator). • Este contacto indica al DTE que se está recibiendo una llamada por el canal de comunicaciones. En respuesta a esta señal de llamada, el DTE le envía una tensión al contacto 20 (DTR), que le indica al DCE que atienda la llamada. CD (contacto 8) Detección de portadora (Carrier Detect). • También se le conoce como detector de la señal de la línea recibida o como detección de una portadora de datos. Con una señal en este contacto el receptor indica al emisor que está recibiendo una señal de portadora, que no es más que un tono a una frecuencia determinada. • Esta señal debe estar presente durante todo el tiempo que dure la comunicación.

Cuando dos equipos se quieren comunicar realizan el siguiente proceso: 1. Comprobación de que tanto el emisor (DTE) como el receptor (DCE) están preparados, alimentados, sin ningún error, etc. (señales DTR/DSR). 2. El emisor (DTE) quiere enviar datos y le pregunta al receptor (DCE) si está preparado para recibir (señal RTS del emisor (DTE) al CTS del DCE). 3. El emisor (DTE) espera que el receptor (DCE) le responda, activando éste la señal CTS del emisor (DTE) mediante ei contacto RTS del receptor (DCE). 4. El emisor (DTE) envía la señal de datos del contacto Tx al receptor (DCE) que la recibe por el contacto Rx. Tanto si se utiliza el conector DB-9 como el DB-25, nos podemos encontrar con cables de comunicaciones en los que las conexiones pueden ser diferentes, dependiendo de los equipos a comunicar. A continuación se muestra un ejemplo, la siguiente conexión permite conocer si hay algún dispositivo conectado en el otro extremo y además realizar un control del flujo por hardware por las líneas RTS/ CTS.


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En la norma RS-232 se utiliza el tipo de transmisión simple, también llamado Single-Ended, que se caracteriza por: 1. Utilizar un único hilo o cable, referenciado a una masa común (no balanceado o equilibrado). 2. El dato se obtiene de la señal que llegue por ese hilo. 3. Se emplea para distancias cortas y bajas velocidades de transmisión. A continuación se muestra cómo afecta el posible ruido, que se pueda incorporar al canal de comunicación, a los equipos que como la norma RS-232 son del tipo de transmisión simple.

Lo que nos indica que es un sistema bastante vulnerable a las posibles interferencias y, por tanto, se limita a comunicaciones de cortas distancias.


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NORMA RS-422 Para mayores velocidades, sobre distancias grandes y bajo condiciones de elevado ruido, la transmisión de datos entre componentes y periféricos utilizando la norma RS-232 con una sola línea de datos se hace muy difícil. La solución que se planteó ante las nuevas exigencias de la industria fue la de utilizar una línea diferencial que ofrece las siguientes características: 1. Utiliza dos hilos respecto a una masa. 2. El dato recibido se obtiene de la diferencia de tensiones entre dos hilos. 3. Permite mayores distancias de transmisión que la transmisión simple. 4. Es más inmune al ruido eléctrico. Por otro lado, mientras la norma RS-232 establece una diferencia de tensión de salida entre el estado activo y no activo de 6 voltios, es decir, zona de transición entre +3 y -3 voltios, la norma RS-422 disminuye esta diferencia hasta los 4 voltios (entre + 2 y - 2 voltios). Esto hace posible el hecho de poder transmitir datos a mayor velocidad por un mismo cable, ya que la característica eléctrica de la capacidad tiene menos tiempo para frenar los cambios de estado y por tanto los tiempos de los periodos de cada bit pueden ser menores. Otra de las ventajas radica en el hecho de poder interconectar equipos transmisores y receptores que utilicen la alimentación de 5 voltios disponible en los ordenadores, por lo que no es necesaria una alimentación auxiliar.

Las señales que utiliza esta norma son las siguientes:


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En la norma RS-422 se utiliza el tipo de transmisión diferencial Full-Duplex que se caracteriza por: Utilizar dos hilos o cables, referenciado a masa. El dato se obtiene de la diferencia de la señal eléctrica entre los dos hilos que componen el canal de comunicación. El hecho de que el tipo de transmisión sea Full-Duplex indica que cada equipo puede enviar y recibir de forma simultánea al utilizar canales diferentes. Esta norma RS-422 permite velocidades de hasta 10 Mbps y distancias de hasta un máximo de 1.200 metros. Esta norma física permite la configuración de una red con un máximo de 32 estaciones de trabajo. ESTACIÓN 1

ESTACIÓN 2

A continuación se muestra cómo se elimina el efecto del posible ruido que se pueda incorporar al canal de comunicación. Un sistema diferencial permite eliminar los posibles ruidos que se puedan incorporar en el canal de comunicación, ya que realiza la diferencia entre los valores de la señal eléctrica en cada momento. Por tanto RD = [TD+] - [TD-]. En la figura siguiente se observa cómo se realiza el sistema para la obtención de la señal que leerá el receptor.

En el supuesto de que se incorporaran ruidos en el canal de comunicación, tal ruido quedaría incorporado de igual manera tanto en la señal TD+ como en la TD-, ya que se produce dentro de la línea. Por tanto, aplicando la misma técnica para la obtención de la señal en el receptor, tendríamos:


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Otra de las grandes diferencias que se incluyó en esta norma RS-422 con respecto a la RS-232 es el hecho de poder pasar de trabajar de forma punto a punto entre dos equipos a poder realizar una red con un máximo de 32 equipos compartiendo el canal de comunicaciones. En una configuración en red trabajando bajo la norma RS-422 se debe asignar a un equipo el estatus de estación principal o primaria, siendo el resto de equipos participantes estaciones secundarias. Como sucede en la mayoría de redes, se deberá colocar resistencias terminadoras (Rt) en los extremos de cada canal para mantener en todo momento la impedancia en la línea.

Como se puede observar en la siguiente figura, las posibilidades de comunicación son las siguientes: 1. La estación primaria puede comunicarse directamente con el resto de estaciones, tanto para enviar como para recibir. 2. Las estaciones secundarias no pueden comunicarse directamente entre sí, ni para enviar ni tampoco para recibir. Para poder realizar esta operación, deberá pasar previamente por la estación primaria.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Existen en el mercado diferentes circuitos electrónicos que integran la norma RS-422 que facilitan la construcción de éstos en equipos industriales, como por ejemplo los que se muestran en la siguiente figura

NORMA RS-485 Para solventar algunos de los problemas que presentaban las anteriores normas, la EIA definió un nuevo estándar: la RS-485. Introducida en 1983, es una versión mejorada de la RS-422. Se considera como interface multipunto y permite la comunicación de hasta 32 equipos emisores-receptores en un bus de datos común, por lo que dispone del tercer estado (habilitación) para que no existan colisiones en el canal de comunicación, satisfaciendo al mismo tiempo los requerimientos de la RS-422. La norma RS-485 se basa también, y al igual que la RS-422, en un sistema diferencial que permite eliminar los posibles ruidos que se puedan incorporar en el canal de comunicación. A efectos eléctricos, son compatibles totalmente con la norma RS-422. Los niveles lógicos referidos a los eléctricos son:

Las señales que utiliza esta norma son:

En la norma RS-485 se utiliza el tipo de transmisión diferencial Half-Duplex que se caracteriza por: Utilizar dos hilos o cables, referenciado a masa. El dato se obtiene de la diferencia de la señal eléctrica entre los dos hilos que componen el canal de comunicación. El hecho de que el tipo de transmisión sea Half-Duplex indica que cada equipo puede enviar y recibir, pero no de forma simultánea. Esta norma RS-485 permite velocidades de hasta 10 Mbps y distancias de hasta un máximo de 1.200 metros. COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Esta norma física permite la configuración de una red con un máximo de 32 estaciones de trabajo. La norma RS-485 incorpora un tercer estado que permite que un equipo se pueda colocar en estado de alta impedancia, y por tanto no lee nada, es como si se encontrara desconectado de la línea. Normalmente la habilitación se encuentra en estado de recepción "0". Si se quiere transmitir, bastará con poner un "1" en la entrada de habilitación correspondiente.

Las principales características son que la longitud máxima es de aproximadamente 1.200 metros a una velocidad de 90 kbps, y la velocidad máxima del enlace es de 10 Mbps. Como en cualquier sistema de comunicaciones, la velocidad y longitud del enlace están inversamente relacionadas: si deseamos obtener la máxima velocidad, el cable deberá ser de unos pocos metros y viceversa. La norma establece que el número máximo de equipos será de 32, pero con receptores de alta impedancia se pueden alcanzar los 256 equipos. Los adaptadores RS-485 utilizan una fuente de alimentación de 5 voltios para sus circuitos. En la figura SIGUIENTE se puede observar que cada equipo del enlace dispone de un adaptador con las líneas TD/RD y habilitación (T - /R) para controlar el modo de funcionamiento del equipo: Cuando esta entrada tiene un "0", el equipo se encuentra en modo recepción y puede escuchar el tráfico en la red. Cuando esta entrada de control se pone a "1", el equipo se pondrá en modo transmisión y es cuando éste está en disposición de poder enviar datos a la red. En una configuración en red trabajando bajo la norma RS-485 cualquier equipo puede comunicarse con el resto, lo que representa una ventaja con respecto a la RS-422, aunque por otro lado complica el control de acceso a la red.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Al igual que sucedía en la norma RS-422, y como también sucede en la mayoría de redes, se deberán colocar resistencias terminadoras (Rt) en los extremos del canal de comunicaciones para mantener en todo momento la impedancia en la línea y que es del orden de los 120 ohmios.

Existen en el mercado diferentes circuitos electrónicos que integran la norma RS-422 que facilitan la construcción de éstos en equipos industriales, como por ejemplo los que se muestran en la figura siguiente:

A continuación se presenta una tabla, a modo de resumen, de las diferentes normas físicas desarrolladas en este capítulo.


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USB En 1995 una serie de empresas relacionadas con la informática crearon una asociación para desarrollar un nuevo concepto de comunicación serie para ordenadores y sus periféricos: USB (Universal Serial Bus). En pocos años las empresas asociadas a USB han alcanzado ya el millar. Las dos características fundamentales de USB explican este éxito: simplicidad y velocidad. Simplicidad en la conexión porque a un único puerto USB de un PC es posible conectar mediante hubs USB y topología en estrella, hasta 127 periféricos. Todo ello con una única IRQ, con detección automática de conexión de dispositivos y sin necesidad de apagar ni reiniciar el equipo. USB ofrece velocidades que superan las de los demás puertos serie y paralelo. En su versión 1.1 alcanza 1,5 Mbps para periféricos del estilo de ratones y teclados, y de 12,5 Mbps para aplicaciones de audio y vídeo. Para estas aplicaciones puede llegar hasta 480 Mbps en la versión 2.0. La comunicación es de flujo constante en el tiempo, y se hace a través de un cable de cuatro hilos. Dos de ellos transportan una señal diferencial a 3,3V, y los otros dos aportan la alimentación a 5V para aquellos periféricos que consumen poca energía.

En el terreno de las comunicaciones industriales USB ha comenzado a hacer acto de presencia como intermediario en algunas aplicaciones entre PLCs y PCs. En el mercado pueden encontrase ya hubs industriales que por un lado se conectan a un PC a través de USB y por otro a dispositivos industriales mediante RS-232, RS-422 o RS-485. En el mismo sentido se está avanzando en la interconexión entre USB y Ethernet industrial, al igual que sucede con las conexiones USB a módems industriales GSM.

FG D+ D+V GND

SEÑALES Pantalla, cero de protección Salida no invertida del transmisor Salida invertida del transmisor Alimentación a 5V Cero de señal. Masa

1.2.- Comunicación de dos ordenadores por puerto serie Este sistema tiene la ventaja de comunicar dos ordenadores, sin necesidad de que dispongan de tarjeta de red, mediante una conexión punto apunto entre ambos a través de su puerto serie (también se podría hacer por el puerto paralelo). La conexión directa por el puerto serie se realiza mediante un cable de 9 o 25 hilos en el que se han cruzado determinadas líneas de datos y control. Este tipo de cable se denomina MODEM nulo o Null.módem. Una de sus ventajas es que se vende comercialmente a precios muy bajos, pero una de sus desventajas es que sólo uno de los ordenadores (el que configuremos como invitado) puede tomar datos del otro (el configurado como host). Para permitir el proceso hay que reconfigurar la aplicación. Para realizar un cable null-módem tendremos que unir como sigue los pines de los dos conectores DB9:

DB9 DTE 1

DB9 DTE 2

3 2 5 4 6 1(no cenect.) 7 8 9(no conect.)

2 3 5 6 4 1(no conect.) 8 7 9(no conect.)


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La forma de realizar la conexión en Windows 98 es: 1.- Conectar los dos PCs a través de los puertos serie 2.- Abrir la aplicación “Conexión directa por cable” 3.- Configurar uno de los equipos como invitado y el otro como host 4.- Elegir correctamente los puertos en cada PC 5.- Ejecutar el programa Para configurar la conexión directa por cable en Windows XP habrá que seguir los siguientes pasos: inicio/ panel de control/ conexiones de red/ asistente para conexión nueva/ configura una conexión avanzada/ conectar directamente a otro equipo/ host-invitado/ puerto.

2.- Comunicación en paralelo Cuando se dispone de varias líneas para el envío o la recepción de datos, por cada una de las líneas viaja un bit simultáneamente: es la transmisión en paralelo. Trabaja con niveles de tensión TTL en lógica positiva: +5V para el nivel lógico “1” y 0V para el nivel lógico “0”. El número de líneas varía en función del cable de conexión (4, 8, 16, 32, ..), y esa cantidad de líneas posibilita que a las dedicadas exclusivamente a la transmisión de datos puedan añadirse otras exclusivas para el control. A través del puerto paralelo se consiguen velocidades altas comparadas con las del puerto serie, pero al mismo tiempo nos encontramos con la limitación de unas distancias máximas de 2 a 4 metros: consigue velocidades mayores que la transmisión serie al enviar todos los bits a la vez, pero la complejidad del medio necesario lo hace inviable para largas distancias. Esta es la razón fundamental por la que la transmisión paralelo nunca se emplea en comunicaciones industriales. En la actualidad se están comercializando cables paralelos que alcanzan hasta 45 metros en aplicaciones no bidireccionales, y hay ya cables que alcanzan los 30 metros cumpliendo con la norma IEEE 1284(tradicionalmente, puerto de impresora en los PCs). Estas distancias se consiguen incluyendo amplificadores electrónicos en los propios conectores de los extremos del cable. Otra aplicación típica de la transmisión paralelo es la que se da en los buses internos del ordenador, o entre el ordenador y algunos periféricos (impresora por puerto LPT1). En cualquier caso, la presencia del USB también está cuestionando ya el futuro de los puertos paralelo para los periféricos del PC. En caso de necesidad, en el mercado existen conectores y cableado que actúan de conversores serie/paralelo y viceversa. Existen cuatro tipos de puerto paralelo: SPP o LPT: diseñado para conectar la impresora(CENTRONICS) Bidireccional: añade la posibilidad de que el puerto sea de entrada EPP(Enhanced Parallel Port, puerto paralelo mejorado): puerto especial bidireccional de alta velocidad en las dos direcciones ECP(Extended Capabilities Port): Puerto especial para velocidades elevadas de recepción, con buffer FIFO y acceso directo a memoria por hardware(DMA).

2.1.- Normalización de las comunicaciones paralelo El estándar IEEE 1284 especifica el método de señalización de conexiones bidireccionales paralelo de los PCs con sus periféricos. El nivel I del estándar contiene especificaciones para dispositivos de baja velocidad, y el nivel II es para comunicaciones a alta velocidad. IEEE1284 también se ocupa de definir tres tipos de conexiones físicas por el puerto paralelo: Conector tipo A: con conector DB-25 macho, que se conecta al ordenador, con 25 pines. Conector tipo B: conector CENTRONICS o Telco 36, que se conecta a la impresora con 36 pines Conector tipo C: miniconector para nuevos periféricos, 36 pines.


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RESUMEN DE LAS SEÑALES TIP A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

TIP B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 32 31 36

TIP C 15 6 7 8 9 10 11 12 13 3 1 5 2 17 4 14 16 18 36 Resto de líneas a masa

BIT

ABRE E/S

NOMBRE

DESCRIPCIÓN

/C0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S6 /S7 S5 S4 /C1 S3 C2 /C3

/STR D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 /ACK BSY PSP OFON /ALF /FEC /INI /DSL

STROBE BUS DE DATOS

Informa la impresora que hay datos válidos en D0-D7 Datos de salida hacia la impresora

S S S S S S S S S E E E E E E S S

NOTA: si el puerto es bidireccional estas líneas pueden ser de entrada en vez de salida

ACKONELEDGE BUSY PAPER OUT OFF-ON AUTO LINE FEED ERROR INICIALIZAR SELECT HLH PLH MASA

Informa al PC que un nuevo dato se ha recibido bien Informa al PC que la impresora está ocupada Informa al PC que no hay papel en la impresora Informa al PC que si la impresora está en línea o no Fija el modo de alimentación de línea en la impresora Informa al PC de error en la impresora Permite forzar el RESET en la impresora Selecciona la impresora para trabajar con ella Host Logic High Periph Logig Hihg Masa de señal.

PROTOCOLO CENTRONICS El protocolo CENTRONICS es el empleado para la transmisión de datos desde el PC a la impresora utilizando un SPP. Este protocolo se encuentra implementado en las rutinas de la BIOS para escritura en el puerto paralelo. El protocolo es el siguiente: 1.- El PC escribe el dato a transmitir en D0-D7 2.- El PC comprueba si la impresora está lista mediante la línea BSY


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA 3.- Si la impresora está lista activa STROBE al menos un microsegundo y la desactiva de nuevo. El STROBE informa a la impresora de que hay un dato válido en el cable de conexión, la impresora lee el dato en el flanco de subida del STROBE 4.- La impresora lee el dato e informa que lo está procesando por medio de la señal BSY. 5.- Una vez que el dato ha sido procesado, informa de ello mediante un pulso en la línea /ACK

Stobe

Busy

Ack

D0-D7

Protocolo CENTRONICS

Escribir dato D0-D7 en el puerto

SI

¿Impresora ocupada? NO

Activar y desactiva Strobe

NO

¿Recibido /Ack? SI

Fin OK


Fin Error

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Acceso a los puertos de E/S de un PC 1.- Sistemas basados en microprocesador El PC como todos los sistemas basados en un microprocesador siguen el siguiente diagrama de bloques: M líneas de BUS DE DIRECCIONES

Micro

Memoria

Entradas y salidas

BUS DE CONTROL

N líneas de BUS DE DATOS

El bloque principal es el Microprocesador que es quien ejecuta las instrucciones en código máquina guardadas en memoria, realiza operaciones de lectura y escritura, tanto en memoria como en los dispositivos de entrada y salida, y es el encargado de gestionar los buses. El microprocesador tiene las siguientes partes: Unidad de control. “cerebro” Registros “memoria interna” ALU(unidad aritmético lógica) “Calculadora” Como los registros no son suficientes para almacenar todos los datos, al microprocesador le acompaña una memoria. Los datos de la memoria son accesibles mediante una dirección. En la memoria tenemos almacenado tanto el programa que está ejecutando como los demás datos y variables. Los buses interconectan los diversos bloques. El bus de datos puede ser de 32, 64, 16,... bits. Dependiendo del nº de líneas que tenga el bus de direcciones tendremos más o menos bytes de memoria, m siendo el nº de bytes igual a 2 . El bus de control lo componen una serie de líneas como: Lectura/escritura  W/R; cuando ponemos un 1 en esta línea especificamos que vamos a escribir, al poner un 0 especificamos que vamos a leer Memoria o E/S  M/IO; Cuando ponemos un 1 especificamos que vamos a trabajar con la memoria y al poner un cero que vamos a trabajar con las E/S. Interrupciones El microprocesador para realizar una operación de escritura sobre la memoria tendría que: Colocar la dirección donde vamos a escribir en el bus de direcciones Colocar el dato que queremos escribir en el bus de datos Poner las líneas de control W/R = 1 y M/IO = 1


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Por otro lado si queremos realizar una operación de lectura en E/S tendría que: Colocar la dirección donde vamos a leer en el bus de direcciones Poner las líneas de control W/R = 0 y M/IO =0 Recuperar el dato que le envían por el bus de datos.

2.- Direcciones de E/S Cada dispositivo de entrada/salida (puerto COM1, COM2, controladora de disquete, Controladora de interrupciones,.....) tiene una dirección o rango de direcciones para comunicarse con él. El ordenador por defecto le da unas direcciones fijas que se pueden cambiar desde SETUP. Para ver estos rangos de direcciones de E/S en Windows XP vamos a: Panel de control/ sistema/ hardware/ administrador de dispositivos/ ver/ recursos por tipo/ Entrada-salida E/S.

Aquí podemos ver como para comunicarnos por el puerto serie tenemos el rango de direcciones 0x03F8 a 0x03FF (8 direcciones). Para el puerto LPT1 tenemos el rango 0x0378 a 0x037F. Las direcciones de E/S son mucho menos que las de memoria. A la dirección de comienzo de este rango se le llama: “dirección base de E/S” o “puerto base”. Existen instrucciones especiales en lenguaje de programación para leer y escribir en estos puertos. En el caso de C las instrucciones son: Inportb --> para leer un puerto. Outportb --> para escribir en un puerto.


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La instrucción inportb se usa de la siguiente forma: unsigned char leido; // declaramos una variable para guardar lo que vamos a leer leido=inportb(0x0400); // leemos el puerto 0x0400 y lo guardamos en la variable leido

La instrucción outportb se usa de la siguiente forma: unsigned char dato=0x01; //declaramos una variable donde guardamos el dato a enviar outportb(0x0300,dato); // enviamos el dato al puerto 0x0300 Detrás de un rango de direcciones se encuentra uno o varios bytes asociados al funcionamiento del dispositivo de E/S, que son muy diferentes unos a otros. Para el PC son simples bytes que puede leer o escribir (esto después tiene efecto en el exterior). La escritura o lectura en estos bytes son interpretados por el hardware que tiene el dispositivo de entrada y salida. Dentro de este rango de direcciones tenemos: Registros de estado: El interfaz de E/S los actualiza cuando se produce un cambio en el exterior. El micro lee el estado del dispositivo en estos registros. Registros de Control: Son de lectura y escritura para el micro y en ellos guardamos la configuración de la interfaz. Registros de datos: entrada y salida de datos con el exterior.

3.- Técnicas de acceso al medio. Cuando hablamos de técnicas de acceso a puertos nos referimos a cómo el microprocesador del PC accede aun dispositivo de entrada y salida. Tenemos que tener en cuenta que el acceso a datos de los dispositivos de entrada/salida es mucho más lento que el acceso a datos en memoria. Para evitar que esto produzca problemas, las formas en las que el microprocesador accede a los puertos es: Sondeo: el microprocesador realiza un chequeo cíclico y constante de los registros de estado de los puertos, cuando un dispositivo esté preparado el micro lee o escribe. Es el microprocesador quien pregunta a los puertos como están y esto es fácil de programar. Por otro lado esto ocupa al microprocesador demasiado, ya que puede estar chequeando mucho tiempo sin que ningún dispositivo de entrada/salida esté listo (gran pérdida de tiempo). Multiplexor

Microprocesador

E/S

Memoria E/S

E/S


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Interrupciones hardware: Con esta técnica el micro simplemente atenderá al dispositivo de entrada/salida cuando éste lo solicite. El micro no le pregunta, los puertos avisan y reclaman la atención del micro (lo interrumpen) y este deja lo que está haciendo y los atiende. Esto conlleva un ahorro importante de tiempo y la reacción es más rápida. Esta técnica requiere el uso de un integrado especial que gestione todas las interrupciones de los dispositivos de entrada y salida (PIC)

Microprocesador

Controlador de Interrupciones PIC

INT INTA

E/S

Memoria E/S

IRQ

E/S

Las interrupciones las tenemos enmascarables y no enmascarables. Las interrupciones enmascarables las podemos deshabilitar, y cuando el dispositivo de E/S avisa al PIC este no le hace caso. Va a ser el PIC el que gestione las interrupciones y el que decida(según la prioridad de cada interrupción) cuál se atenderá primero. El PIC detendrá al micro, le informará de la interrupción que tiene que atender y el microprocesador ejecutará un programa de atención a dicha interrupción (subrutina de atención)

4.- PIC Con la ayuda del siguiente esquema de bloque de un PIC trataremos de explicar su funcionamiento. IRQ0 ISR Registro De Interrup. En curso

Calculador de prioridades

IRR

IMR

Registro de peticiones de interrup.

Registro De Máscara de interrup.

IRQ1

IRQ7

Bus DATOS Bus CONTROL

LÓGICA DE CONTROL

Bus DIRECCIONES


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Cuando se produce una interrupción (por ejemplo la IRQ3) se verifica si está enmascarada o no, para ello consultamos el estado del registro IMR. Cuando tenemos un 0 en el bit correspondiente a esa interrupción estará habilitada y estará deshabilitada cuando sea un 1. Cuando la interrupción está habilitada guardamos en el bit correspondiente del registro IRR la petición de que será atendida cuando sea posible. El calculador de prioridades escoge una de las interrupciones almacenadas en el registro IRR según sus prioridades y la pasa al ISR. Cuando tenemos una interrupción en el registro de interrupción en curso (ISR) el PIC interrumpe al microprocesador mandando un pulso por la línea INT. El microprocesador deja lo que está haciendo y le informa al PIC que va a atender la interrupción (mandándole un pulso por la línea INTA). Con otro pulso por INTA el micro le pide al PIC que identifique la interrupción que tiene que atender. Para ello el PIC le envía un dato por el bus de datos. Dependiendo de la interrupción le envía un dato u otro. Este dato dependerá en que PIC está conectado la interrupción. El primer ordenador trabajaba con un PIC que permitía 8 interrupciones, pero esto es insuficiente y se pusieron dos PIC´s en cascada (gracias a sus líneas CAS0, CAS1 y CAS2 que posee el PIC).

MASTER 0X20 INT INTA

IR0

IRQ0

IR1

IRQ1

IR2

IRQ2

IR3

IRQ3

IR4

IRQ4

IR5

IRQ5

IR6

IRQ6

IR7

IRQ7

INT INTA

CAS0 CAS1 CAS2

CAS0 CAS1 CAS2 IR0

IRQ8

IR1 INT IR2

IRQ10

IR3

IRQ11

IR4

IRQ12

IR5

IRQ13

IR6

IRQ14

IR7

IRQ15

INTA

SLAVE 0XA0

Para identificar una interrupción del primer PIC (master) envía por el bus de datos 8+nº de IR en el que está la IRQ. En binario sería: 0000 1XXX siendo las x el nº de IR en binario. Para el segundo PIC sería: 0111 0XXX siendo las x el nº de IR en binario (0x7X en hexadecimal). Los datos a enviar quedarían de la siguiente forma:


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PIC 1 IRQ0 IRQ1 IRQ2

PIC2

IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 IRQ15 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7

DATO 0x08 0x09 0x0A 0x70 0x71 0x72 0x73 0x74 0x75 0x76 0x77 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F

Con este dato el microprocesador identifica la IRQ que tiene que atender y busca el programa de atención correspondiente. Lo que hace es ir a una tabla de vectores a las subrutinas de atención.

0000 POSICIÓN 0  puntero a subrutina 0004 POSICIÓN 1 0008

0020 POSICIÓN 8  puntero a subrutina de IRQ0 0024 POSICIÓN 9  puntero a subrutina de IRQ1

El dato enviado coincide con la posición del vector que apunta a la subrutina de atención. El microprocesador ejecuta la subrutina y al finalizar avisa al PIC enviándole el dato 0x20. Para poder enmascarar o desenmascarar una interrupción debemos modificar los siguientes registros: Para el PIC 1  0x0021 Para el PIC 2  0x00A1

4.- Pequeño programa en C con SONDEO En el siguiente capítulo explicaremos cómo realizar un pequeño programa en C bajo la técnica de acceso SONDEO. Usaremos las funciones ya mencionadas inportb y outportb. Para ello utilizaremos una tarjeta de entradas y salidas digitales para conectar al PC.


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COLEGIO HOGAR NOVACAIXAGALICIA Características de la tarjeta: Tiene 16 entradas y 16 salidas digitales Podemos escoger el puerto base con 6 pequeños selectores 1 0

0x

2

4

0  puerto base = 0x240

En el cuarto puerto leemos las entradas desde la 0 a la 7 En el doceavo puerto leemos las entradas desde la 8 a la 15 En el cuarto puerto escribimos las salidas desde la 0 a la 7 En el doceavo puerto escribimos las salidas desde la 8 a la 15

EJERCICIO 1 Realizar el programa en C para controlar un depósito de agua. Para ello disponemos de un pequeño PC industrial que dispone de una tarjeta como la mencionada anteriormente. El depósito lo tenemos representado en la siguiente figura: Motobomba 1ª salida Grifo 4ª entrada Sensor máximo 3ª entrada Sensor auxiliar 2ª entrada

Compuerta 2ª salida

Sensor mínimo 1ª entrada

Elección puerto base

1 0

Funcionamiento: Al abrir el grifo (4ª entrada a 1) encendemos la motobomba (1ª salida a 1) siempre y cuando el agua supere el valor mínimo. Al cerrar el grifo apagamos la motobomba. Cuando el nivel del agua supere el máximo abrimos la compuerta (2ª salida a 1) hasta que el nivel baje del sensor auxiliar.

SOLUCIÓN: # include #define BASE 0x130 main() { unsigned char salidas=0x00;

//para poder usar inportb y outpotb //definimos BASE, donde pongamos BASE es igual que poner el valor 0x130

//las salidas necesitamos almacenarlas antes de enviarlas

if(inportb(BASE+3)&0x08 && inportb(BASE+3)&0x01) {salidas=salidas|0x01; outportb(BASE+3,salidas); } COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

//cuando la entrada 4=grifo y la entrada 1=mínimo //poner un 1 en la primera salida=motobomba //envío el cambio en las salidas

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else{salidas=salidas&0xFE; /pongo a cero la 1ª salida=motobomba outportb(BASE+3,salidas); } if(inportb(BASE+3)&0x04) //cuando se active la 3ª entrada=máximo {salidas=salidas|0x02; //poner un 1 en 2ª salida=compuerta outportb(BASE+3,salidas); } if(!inportb(BASE+3)&0x02) //cuando nivel auxiliar =0 {salidas=salidas&0xFD; //poner a cero 2ª salida=compuerta outportb(BASE+3,salidas); }

EJERCICIO 2 Realizar el programa en C para controlar la entrada y salida de coches en un garaje. El garaje tiene 50 plazas y lo tenemos representado en la siguiente figura:

2ª entrada Petición para salir

10ª entrada Coche ya entró 1ª salida Barrera de entrada

11ª entrada Coche ya salió

2ª salida Barrera de salida

Elección puerto base 1 0

1ª entrada Petición para entrar Funcionamiento: Un coche que desea entrar pulsa la entrada (1ª entrada=1) y le abrimos la barrera (1ª salida=1) siempre y cuando tengamos plazas libres. Al llegar al sensor de “Coche ya entró” (10ª entrada a 1) cerramos la barrera. El proceso de salida es idéntico


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PRÁCTICA 1 La figura muestra un sistema con dos cintas transportadoras y un área de almacenamiento temporal colocada entre ambas. La cinta transportadora 1 lleva paquetes al área de almacenamiento. Una barrera óptica, situada al final de la cinta 1 (junto al área de almacenamiento) determina cuántos paquetes se transportan a dicha área. La cinta transportadora 2 traslada paquetes desde el área de almacenamiento a una plataforma de carga donde llegan camiones y los recogen para suministrarlos a los clientes. Una barrera óptica, situada al final de la cinta transportadora 2 junto al área de almacenamiento, determina cuántos paquetes abandonan el área de almacenamiento para ser transportados a la plataforma de carga. Un panel indicador con cinco lámparas señala el nivel del área de almacenamiento temporal.

PRÁCTICA 2 Diseñar un programa mediante un autómata programable S7 314, que utilice las dos fotocélulas A y B para detectar la entrada o salida de personas del recinto para su posterior contaje. Cuando una persona entra o sale, primero intercepta un haz y después, por estar las dos fotocélulas muy próximas, intercepta los dos haces a la vez.

A B


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PRÁCTICA 3 Diseñar mediante un autómata programable S7 314 el sistema de control automático delgaraje de la figura que se describe a continuación: 1. El garaje dispone de un acceso de entrada y otro de salida controlados por sendas barreras que se accionan mediante motores eléctricos M1 y M2, respectivamente. 2. A ambos lados de las barreras se instalan sensores de presencia de vehículos: S1 y S2 en la entrada y S3 y S4 en la salida (por su situación física nunca se activarán simultaneamente S1 con S2 ni S3 con S4). 3. Se utiliza un sensor S5 para detectar la presencia de ficha en el control de salida. 4. La capacidad del gareje es de 10 vehículos. 5. Disponemos de una luz verde LV y una luz Roja LR en la entrada, que señalizan la disponibilidad o no de plazas. 6. Además disponemos de un pulsador de marcha M, un pulsador de paro P y otro de reset R. En el caso de que P y M se activen simultáneamente, el primero debe predominar sobre el segundo.

PRÁCTICA 4 En una línea de fabricación la salida de un sensor pasa de cero a uno cada vez que un operario finaliza una operación. Diseñar un programa que detecte el ritmo de trabajo del citado operario y que active un piloto en el caso de que dicho ritmo decrezca por debajo de un determinado valor. El encargado de la línea debe actuar sobre un pulsador de enterado (acuse).


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PRÁCTICA 5 Tenemos en una cinta transportadora donde están pasando cajas con un sensor de presencia de caja(1 = presencia de caja) y una barrera que deja(barrera = 1) o no deja pasar cajas. Además sabemos que a una caja le lleva 5 segundos salir de la cinta transportadora desde que deja de ser detectada por el sensor. Realizar el programa que deje pasar 20 cajas y después pare la cinta. 5 segundos

Barrera

sensor

PRÁTICA 6 Tenemos en una cinta transportadora donde están pasando cajas con un sensor de presencia de caja (1 = presencia de caja) y una barrera que deja (barrera = 1) o no deja pasar cajas. Además disponemos de dos luces: “caja pequeña” y “caja grande”, cuando una caja tarda en pasar más de 5 segundos por delante del sensor encendemos la luz “caja grande” y en caso contrario encendemos la luz “caja pequeña”. Al pasar 10 cajas cerramos la barrera y apagamos la cinta. Caja pequeña

Barrera

Caja grande

Sensor

PRÁCTICA 7 Se dispone de un semáforo, el cual en condiciones normales se encuentra del modo: verrde para vehículos y rojo para peatones En el mismo instante que un peatón accione sobre el pulsador situado en el semáforo, éste pasará a amarillo para vehículos, estado que durará 3”. Finalizado éste, pasará a estado rojo para vehículos y verde para peatones. El semáforo permanecerá 6” en rojo para los vehículos. Finalizado el proceso, el semáforo regresará al estado normal. Durante el tiempo de duración del ciclo, deberá evitarse que cualquier nueva activación sobre el pulsador verde rearme el ciclo.


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PRÁCTICA 8 El objetivo de esta práctica es el uso de temporizadores y contadores del autómata S7 314 IFM de Siemens. Realizar un programa de autómata que controle una escalera mecánica que se encuentra en la entrada de un centro comercial. Daremos comienzo a todo el proceso cuando activemos una entrada de “puesta en marcha”. La escalera permanecerá parada hasta que un sensor (en la entrada de la escalera) detecta que una persona va a usar las escaleras. Tras detectar a la persona, se pone la escalera en marcha durante 30 segundos, que son los necesarios para que la persona llegue a la planta superior. Si se está en el proceso de contaje y se detecta otra persona, le daremos a ésta otros 30 segundos para abandonar la escalera. Al final de la escalera, colocamos un sensor con el cual contaremos a las personas que entran en el centro comercial. Al cliente 1 millón le daremos un premio; para ello, encenderemos un piloto y una sirena para avisar a los empleados. El motor tiene un térmico que se dispara al producirse un sobrecalentamiento en dicho motor. Una vez saltado el térmico, imposibilitaremos la puesta en marcha de la escalera durante 5 minutos, tiempo suficiente para que el motor se enfríe. Para avisar de que saltó el térmico, encenderemos un piloto de aviso.

PRÁCTICA 9 Tendrás que diseñar un programa en lenguaje KOP para automatizar parte del proceso de llenado de cajas de pelotas y su posterior pesaje. La figura siguiente te puede ayudar a comprender mejor el enunciado.


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Barrera 0 = abierta Sensor entrada “Semáforo” Luz verde y roja

Compuerta 0 = cerrada

Sensor salida

Sensor caja

ZONA PESAJE

Intermitencia Interruptor “llenar caja” a) Contar las pelotas que están dentro y, cuando estén 30 pelotas dentro, encender una luz de intermitencia que indique que estamos al completo y que ya podemos llenar una caja de pelotas. b) Programar el proceso de la siguiente forma: La barrera deja pasar pelotas hasta llegar a 30. Después se cierra para no dejar pasar más. La compuerta permanece cerrada. Cuando tengamos una caja colocada y el operario pulse en interruptor de “llenar caja”, abrimos la compuerta y dejamos salir las pelotas. A los 3 segundos de vaciarse el depósito del todo, cerramos la compuerta automáticamente y abrimos la barrera para iniciar de nuevo el proceso. c) La báscula nos pesa de 0 a 30 kilogramos. Nos da ese valor en una entrada analógica (PEW128) con valores de 0 a 10V. Cuando la báscula pese más de 25 kg encendemos la luz verde del “semáforo”; así el operario sabe que el peso de la carga es el correcto. Mientras la báscula no pase de esos 25 kg estará encendida la luz roja. Señal Sensor entrada Sensor salida Sensor caja Interruptor “llenar caja” Barrera Compuerta Intermitencia Verde Rojo COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

Entrada/salida E124.0 E124.1 E124.6 E124.7 A124.0 A124.1 A124.5 A124.6 A124.7 Pág. 193


PRÁCTICA 10 Realizar el programa que controle el proceso representado en la figura de la forma siguiente: - Al llegar una caja al sensor A paramos la cinta 2. - En la misma columna donde está el sensor anterior tenemos un sensor analógico que mide la distancia entre la caja y el borde de la cinta para ver si está bien centrada (el sensor mide de 0 a 12 cm  de 0 a 10 V). La caja estará bien centrada si la distancia medida por este sensor está entre 2 y 5 cm. Si la caja no está entre estos valores la dejamos pasar vacía. - Si está bien centrada encendemos la cinta 1 para cargar la caja hasta que el sensor de peso nos dice que la caja pesa 20 Kg (el sensor de peso va de 0 a 30 Kg  de 0 a 10 V).

PRÁCTICA 11 Realizar el programa que controle la carga y descarga del carro mostrado en la figura de la siguiente forma: Disponemos de un pulsador M de puesta en marcha. Una vez pulsado P y esté donde esté el carro, lo movemos a la derecha hasta llegar al sensor B. Disponemos de un pulsador de paro P. El carro se mueve con dos motores IZQ y DCHA. Carga: Al llegar el carro al sensor B lo paramos Abrir la compuerta EV para que salga el material Cuando el carro pese 100 Kg cerramos EV y lo movemos a la izquierda. La báscula es un sensor analógico de 0 a 120 Kg  de 0 a 10 V. Descarga: Al llegar el carro al sensor A lo paramos Abrimos el pestillo de la puerta PT Accionamos el cilindro durante 7 sg para la descarga Después de 5 segundos para que el cilindro vuelva a su posición cerramos el pestillo y movemos el carro a la derecha El proceso es continuo hasta que pulsemos P


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PRÁCTICA 12 En la figura se observa un dispositivo de clasificación de piezas. Las piezas pueden ser de dos tipos: metálicas o de plástico. La alimentación de piezas se realiza mediante la rampa central y van cayendo una por una cuando el cilindro A está en la posición inferior (%I0.0), retraído (%I0.4), y no hay pieza en la plataforma (ni %I02 ni %I03 detectan) Cuando una pieza cae en la plataforma, un sensor detecta la presencia de ésta (%I0.2) y el otro distingue si es metálica o no (%I0.3). A continuación se procede a la clasificación de las piezas en dos bandejas: La bandeja inferior es para las piezas de plástico (el cilindro A avanza hasta %I0.5, espera 1s y retrocede hasta %I0.4). La bandeja superior es para las metálicas (el cilindro B sube, arrastrando al A hasta %I0.1, el A avanza entonces hasta %I0.5, espera 1s, retrocede hasta %I0.4, y el B baja, arrastrando al A hasta %I0.0) Terminado el ciclo, caerá una nueva pieza en la bandeja, repitiéndose el proceso. NOTA: cambiar las direcciones de entradas y salidas


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PRÁCTICA 13 La automatización corresponde a un sistema de montaje donde se realiza un taladro en el centro de la pieza y un roscado de una pieza para su posterior almacenamiento. El tipo de pieza que llega por la cinta 1 puede ser de dos tamaños. También se tendrá en cuenta el stock que se tiene que tener de una pieza y de otra.


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La máquina, funciona con la siguiente secuencia: 1. El sensor fotoelectrico (%I2.0) detecta que hay pieza en la entrada de la cinta 1, cuando detecta la pieza pone en marcha la cinta 1 (%Q3.0), durante 3 segundos, dejando la pieza en la zona de detección de tamaño. 2. La cinta 1 se mantendrá parada durante 5 segundos para que el sensor fotoélectrico de tamaño (%I2.1) determine que pieza es, si el sensor de tamaño permanece activado durante 3 segundos la pieza será GRANDE, sino se activa la pieza será PEQUEÑA. 3. Tras los 5 segundos de espera, la cinta 1 se vuelve a poner en marcha (%Q3.0), y otros 3 segundos para posicionar la pieza en el inicio de la cinta 2. 4. Cuando llegue la pieza a la cinta 2, esta se pone en marcha (%Q3.1) hasta que la entrada del encoder (%I2.2) cuente hasta (14 pulsos), que querrá decir que la pieza se ha puesto en la posición 1. 5. Una vez la pieza esté en la posición 1, se extiende el cilindro 1 (%Q3.15) hasta que se detecte el sensor reed que indica que el cilindro1 está extendido (%I2.15), (que querrá decir que la pieza a quedado correctamente colocada) esperar 1 segundo y retraer el cilindro 1 (%Q3.16) hasta que se coloque en su posición inicial (%I2.16), sensor reed del cilindro 1 retraído. 6. Cuando el cilindro 1 quede retraído, se volverá a poner en marcha la cinta 2 (%Q3.1), hasta que la entrada del encoder (%I2.2 = 20 pulsos), que querrá decir que la pieza se ha colocado en la posición 2. 7. En el momento que la pieza llegue a la posición 2 de la cinta 2, se extiende el cilindro 2 (%Q3.17) hasta que se detecte el sensor reed que indica que el cilindro 2 está extendido (%I2.17), (que querrá decir que la pieza a queda sujetada por el cilindro 2, para evitar movimientos en el taladrado. 8. En cuanto el cilindro 2 sujete la pieza, en función del tipo de pieza, el útil del taladro se posicionará (%Q3.6) (si la pieza es pequeña, el útil se posicionará hasta que detecte el sensor reed (%I2.7), si la pieza es grande se posicionará hasta el sensor reed (%I2.8). 9. Una vez posicionado el taladro, se pondrá en funcionamiento el taladro (%Q3.3) y después de 2 segundos en marcha, se bajará el taladro(%Q3.5) hasta que llegue al sensor reed (%I2.5) que indica que el taladró ha realizado el agujero en el centro de la pieza. 10. Cuando el taladro esté totalmente bajado (%I2.5) durante 5 segundos, subir el taladro (%Q2.4), hasta que llegue arriba (%I2.4), que será el momento de apagar el taladro. 11. Tras apagar el taladro, retraer el útil (%Q3.7), hasta que llegue a la posición de reposo (%I2.6). 12. En el momento que el taladro llegue a la posición de reposo, retraer el cilindro 2 (%Q3.18) hasta que quede totalmente retraído (%I2.18). 13. Cuando la cinta 2 quede despejada volver a poner en marcha la cinta 2 (%Q3.1) hasta que esté en la posición 3 (%I2.2 =30 pulsos).


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14. Cuando la pieza esté colocada en la posición 3, se extiende el cilindro 3 (%Q3.19), hasta que detecte el sensor reed, que indica que el cilindro 3 está extendido (%I2.19), (que querrá decir que la pieza a queda sujetada por el cilindro 3, para evitar movimientos en el roscado). 15. En cuanto el cilindro 3 sujete la pieza, en función del tipo de pieza, el útil del roscado se posicionará (%Q3.12) (si la pieza es pequeña, el útil se posicionará hasta que detecte el sensor reed (%I2.13), si la pieza es grande se posicionará hasta el sensor reed (%I2.14). 16. Una vez esté en posición el útil del roscador, se bajará el roscador (%Q3.11), solo si tiene pernos en el cargador de piezas. (Si llegados a este punto, el roscador no tiene piezas se activará una advertencia %M0 en el panel táctil, que se reseteará automáticamente cuando el cargador vuelva a tener piezas). 17. Cuando el roscador llegue abajo (%I2.11) se pondrá en marcha el roscador (%Q3.9) durante 10 segundos. 18. Transcurrido los 10 segundos, apagar el roscador (%Q3.9) y subirlo (%Q3.10), hasta que esté totalmente subido (%I2.10). 19. Una vez esté arriba el roscador, retraer el útil de roscado (%Q3.13) a la posición de reposo (%2.12). 20. En el momento que el útil de roscado llegue a la posición de reposo, retraer el cilindro 3 (%Q3.20) hasta que quede totalmente retraído (%I2.20). 21. Cuando la cinta 2 quede otra vez despejada, volver a poner en marcha la cinta 2 (%Q3.1) hasta dejar la pieza en la posición final (%I2.2 =40 pulsos). 22. Cuando llegue a la posición final de la cinta 2, activar la cinta 3 (%Q3.2) hasta que llegue al sensor óptico de salida (%I2.3). 23. Una vez llegue al sensor de salida, en función de la pieza procesada GRANDE o PEQUEÑA, incrementar el contador de piezas %MW100 (piezas Grandes) y %MW101 (Piezas pequeñas). Si el número de piezas grandes procesadas supera las 15, se activa una señal de palet piezas grandes completada %M1, una vez retirado el palet de piezas grandes, el operario reseteará la advertencia y pondrá a cero el contador con la señal %M3, en cambio si el número de piezas pequeñas supera las 10, se activará una señal de palet de piezas pequeñas completado %M2, una vez retirado el palet de piezas pequeñas, el operario reseteará la advertencia y pondrá a cero el contador con la señal %M5.

PROFIBUS con puerto integrado: PRÁCTICA 14 Disponemos de un autómata con puerto profibus integrado y una ET200M. El autómata tiene conectadas todas las entradas y salidas de la entrada de vehículos del garaje descrito en la práctica 3 y la ET tiene conectadas todo lo relacionado con la salida de dicho garaje. COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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PRÁCTICA 15 Disponemos de dos autómatas con puerto profibus integrado. Uno de los autómatas controla el garaje descrito en la práctica 3 y el otro autómata controla el semáforo descrito en la práctica 7. El semáforo estará situado unos metros antes de la salida del garaje, te tal forma que si ponemos el semáforo en rojo paramos el tráfico y dejamos salir a los coches del garaje. Realizar los programas para el maestro y el esclavo de tal forma que cuando un coche salga del garaje (el vehículo llegue al sensor S4) pondremos el semáforo en rojo.

PRÁCTICA 16 Disponemos de un autómata con puerto integrado y una ET200 (dispone de una tarjeta de 32 entradas y otra de 32 salidas). Realizar el programa que controle la carga y descarga del carro descrito en la práctica 11, si las señales estarán conectadas de la siguiente forma: EV y Dcha B, M y P A PT, CL e IZQ

 salidas del autómata  entradas del autómata  entrada de la ET  salidas de la ET

Como en estos autómatas no tenemos analógicas, no trabajaremos con la báscula. Cuando el carro llega a B se abre EV durante 20 segundos y marchará a la izquierda.

PROFIBUS sin puerto integrado: PRÁCTICA 17 Disponemos de dos autómatas sin puerto profibus integrado (con CP de comunicación PROFIBUS). El maestro controlará la entrada de vehículos del garaje descrito en la práctica 3 y el esclavo controlará la salida de dicho garaje. Además el maestro tendrá un sensor analógico de concentración de CO 2 (sensor de 0 a 10 V  de 0 a 15 % de concentración), con el cual medimos la concentración de CO 2 en el garaje y no dejaremos entrar a nadie en el garaje cuando dicha concentración pase del 8 %.

PRÁCTICA 18 Disponemos de dos autómatas sin puerto profibus integrado (con CP de comunicación PROFIBUS). Uno de los autómatas controla el garaje descrito en la práctica 3 y el otro autómata controla el semáforo descrito en la práctica 7. El semáforo estará situado unos metros antes de la salida del garaje, te tal forma que si ponemos el semáforo en rojo paramos el tráfico y dejamos salir a los coches del garaje.


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Realizar los programas para el maestro y el esclavo de tal forma que cuando un coche salga del garaje (el vehículo llegue al sensor S4) pondremos el semáforo en rojo.

PRÁCTICA 19 Disponemos de un autómata sin puerto integrado (con CP de comunicación PROFIBUS) y una ET200 (dispone de una tarjeta de 32 entradas y otra de 32 salidas). Realizar el programa que controle la carga y descarga del carro descrito en la práctica 11, si las señales estarán conectadas de la siguiente forma: EV y Dcha B, M y P Báscula A PT, CL e IZQ

 salidas del autómata  entradas del autómata  entrada analógica del autómata  entrada de la ET  salidas de la ET

ASI PRÁCTICA 20 Disponemos de un autómata con una red ASI para controlar la seguridad de un robot. Los sensores y actuadores estarán conectados a esclavos ASI de 4 entradas o 4 salidas (con direcciones ASI 2 y 5 respectivamente). El robot está rodeado por una valla con una puerta de acceso. En la puerta disponemos de un microruptores que detecta si la puerta está abierta o cerrada. Además disponemos de dos paradas de emergencia. Realizar el programa con el siguiente funcionamiento: Simular el funcionamiento del robot con una salida  salida encendida = robot funcionando. Tras pulsar el pulsador de marcha M encendemos una alarma durante 10 s y después pondremos el robot en marcha. Si pulsamos alguna de las setas de emergencia o se abre la puerta paramos el autómata. Cuando la puerta se abre 100 veces encendemos una luz de mantenimiento de forma intermitente, para que se cambie el microruptor de la puerta.

PRÁCTICA 21 Disponemos de un autómata S7 314 con CP de comunicación ASI y una red ASI con esclavos de 4 entradas y esclavos de 4 salidas. Realizar el programa que controle la carga y descarga del carro descrito en la práctica 11, si las señales estarán conectadas de la siguiente forma: EV y Dcha B, M y P Báscula

 salidas del autómata  entradas del autómata  entrada analógica del autómata


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A PT, CL e IZQ

 entrada del esclavo ASI de entradas  salidas del esclavo ASI de salidas

COMUNICACIÓN PPI y MPI PRÁCTICA 22 Disponemos de dos autómatas S7 200 conectados por PPI para controlar la descarga de dos materiales A y B en camiones, como se muestra en la figura. Realizar los programas de los dos autómatas para que el proceso funcione de la siguiente manera: Cuando un camión llega a la entra es detectado por un sensor conectado al autómata maestro. El camión se encuentra con dos entradas con las barreras bajadas y luz roja. El autómata le dará paso por una de las entradas, encendiendo la luz verde, apagando la luz roja y abriendo la barrera. Una vez que el camión entra es detectado por el sensor Entró 1 o Entró 2 El camión al llegar a la zona de descarga se encuentra una luz roja para que se detenga. Se abrirá la compuerta del silo A durante 3 s y del silo B durante 4 s a la vez. Acabado la descarga se le da salida encendiendo la luz verde. Cuando llevemos 100 camiones cargados se encenderá una luz de mantenimiento. En la entrada el camión siempre que sea posible irá por la zona de descarga superior, cuando esta zona esté ocupada se le dará paso a la zona de descarga inferior. Cuando las dos zonas estén ocupadas el camión esperará a que una de las zonas quede libre. Además disponemos de sensores de mínimo en los silos, cuando uno de estos sensores esté activado no dejaremos entrar ningún camión en esta zona de descarga. NOTA: realizar la misma práctica con dos S7 300 conectados por MPI


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PRÁCTICA 23 Disponemos de dos autómatas S7 314. Realizar el programa que controle la carga y descarga del carro descrito en la práctica 11, si la comunicación se hace por el puerto MPI y las señales estarán conectadas de la siguiente forma: EV y Dcha B, M y P Báscula A PT, CL e IZQ

 salidas del autómata1  entradas del autómata1  entrada analógica del autómata1  entrada del autómata 2  salidas del autómata 2

PRÁCTICA 24 Disponemos de dos autómatas S7 314IFM. Realizar la práctica 22 comunicando los autómatas por MPI

RED LOCAL Práctica 25 Ya conocemos para qué sirve y cómo se configura la dirección IP de un ordenador perteneciente a una red. A continuación, realizaremos una práctica que consistirá en conectar dos ordenadores utilizando una red ETHERNET y protocolo TCP/IP. Los ordenadores que estamos utilizando tienen un conector ETHERNET (llevan instalado un Adaptador de Ethernet). Este adaptador será el que utilicemos para realizar la conexión entre dos ordenadores. Para el desarrollo de esta práctica, necesitaremos: HARDWARE: 1.- Dos ordenadores 2.- Cable UTP categoría 5 3.- Dos clavijas RJ45 4.- Tenaza RJ45 Para montar el cable de par trenzado con sus conectores RJ45, debemos tener en cuenta que este debe estar cruzado, si queremos conectar dos ordenadores, mientras que si queremos conectar un ordenador con un Hub, este cable no estará cruzado. Para realizar un cable cruzado, debemos conectar los conectores de la siguiente forma:


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Conexión directa PC a Pc o Entre Hubs, switchs, etc.

Pin a pin

Extremo 1

Extremo 2

1

Naranja y blanco

Pin 1 a Pin 3

1

Verde y Blanco

2

Naranja

Pin 2 a Pin 6

2

Verde

3

Verde y blanco

Pin 3 a Pin 1

3

Naranja y blanco

4

Azul

Pin 4 a Pin 4

4

Azul

5

Azul y blanco

Pin 5 a Pin 5

5

Azul Blanco

6

Verde

Pin 6 a Pin 2

6

Naranja

7

Marrón y blanco

Pin 7 a Pin 7

7

Marrón y blanco

8

Marrón

Pin 8 a Pin 8

8

Marrón

Para hacer un cable no cruzado tenemos: Para usar con un HUB o SWITCH Extremo 1

Pin a pin

Extremo 2

1

Naranja y blanco

Pin 1 a Pin 1

1

Naranja y blanco

2

Naranja

Pin 2 a Pin 2

2

Naranja

3

Verde y blanco

Pin 3 a Pin 3

3

Verde y blanco

4

Azul

Pin 4 a Pin 4

4

Azul

5

Azul y blanco

Pin 5 a Pin 5

5

Azul y blanco

6

Verde

Pin 6 a Pin 6

6

Verde

7

Marrón y blanco

Pin 7 a Pin 7

7

Marrón y blanco

8

Marrón

Pin 8 a Pin 8

8

Marrón

SOFTWARE: Nos debemos asegurar de que se encuentra instalado el software TCP/IP correspondiente al adaptador de Red Ethernet integrado en los ordenadores. Para ello, desde el panel de Control, seleccionamos el icono correspondiente a redes. Aparecerá la siguiente ventana:


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Comprobamos que aparece el protocolo TCP/IP. Si este protocolo no se encuentra instalado, procederemos a su instalación. Para ello, seleccionamos el botón “Add” y, a continuación, “Protocolos”. Aparecerá una nueva ventana con el nombre “Seleccionar Protocolo de Red”. De las opciones que aparecen, seleccionamos Microsoft + TCP/IP y seguimos los pasos de instalación que se irán indicando. Antes de realizar el montaje de nuestra red Ethernet, haremos lo siguiente: A continuación, realizaremos el siguiente montaje:

Una vez instalada la red Ethernet y antes de poder establecer comunicación entre los dos nodos, tendremos que realizar la asignación de las direcciones IP correspondientes a cada uno de los ordenadores. Enlos cadasiguientes uno de los extremos del Seguiremos pasos:

1.-

cable Ethernet, tendremos que poner el conector en T BNC con resitencia Accederdea50la ventana “Panel de Control”


de Windows .

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2.- De los iconos que aparecen, seleccionar NETWORK; aparecerá la siguiente ventana:

3.- Seleccionar la opción TCP/IP y, a continuación, pulsar el botón PROPERTIES.


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4.- Aparecerá, entonces, la ventana de configuración correspondiente a la dirección IP del adaptador Ethernet seleccionado:

Al primero de los ordenadores que vayamos a configurar, le asignaremos: IP ADDRESS: 192.168.2.10 SUBNET MASK: 255.255.255.0 Al segundo ordenador que vayamos a configurar, le asignaremos: IP ADDRESS: 192.168.2.15 SUBNET MASK: 255.255.255.0 COMUNICACIONES INDUSTRIALES - 2º AUROIN

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Siguiendo las explicaciones del apartado “Direcciones IP y Subred”, la dirección de red de nuestros equipos será 192.168.2 (direccionamiento tipo C), y los números de nodo serán 10 y 15, respectivamente. Una vez terminada la configuración, y para que la nueva configuración de red quede activada, resetearemos los dos ordenadores. Suponiendo que estamos trabajando desde el ordenador que hemos configurado con la dirección IP 192.168.2.10, lo primero que haremos, para chequear el correcto funcionamiento de esta red Ethernet, será ejecutar, desde una ventana de DOS, el comando PING 192.168.2.15. Si la respuesta a este comando es diferente a “Reply Timeout”, la red Ethernet y el protocolo TCP/IP estarán configurados correctamente. Lo último que nos queda por hacer para poder realizar intercambio de ficheros entre los dos nodos o acceder a los datos almacenados en uno de ellos es establecer una sesión de red, para lo cual, nos iremos al Explorador de Windows y, de la barra de menú, seleccionaremos “Tools” y “Map Network Driver”. Nos aparecerá una ventana con el nombre de nuestro ordenador (nodo local) y el nombre del nodo al que estamos conectados vía Ethernet. Seleccionamos el nombre del nodo remoto. A partir de este momento, y desde el explorador de Windows, tendremos acceso a los ficheros compartidos por el nodo remoto y podremos trabajar con ellos como si se tratase de una unidad de disco más.

RED ETHERNET CON AUTÓMATAS SIEMENS Práctica 26 Esta práctica no se podrá probar con los autómatas, ya que no tenemos CP de Ethernet. Lo que se pretende es hacerla en el ordenador y entregarla por escrito con una breve explicación. Consiste en hacer la práctica 22 con dos autómatas comunicándose con CP de Ethernet.

RED PROFINET Práctica 27 Disponemos de dos autómatas con puerto Profinet integrado. Uno de los autómatas controla el garaje descrito en la práctica 3 y el otro autómata controla el semáforo descrito en la práctica 7. El semáforo estará situado unos metros antes de la salida del garaje, te tal forma que si ponemos el semáforo en rojo paramos el tráfico y dejamos salir a los coches del garaje. Realizar los programas para el maestro y el esclavo de tal forma que cuando un coche salga del garaje (el vehículo llegue al sensor S4) pondremos el semáforo en rojo.


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PRÁCTICA 28 Disponemos de un autómata con puerto integrado Profinet y una ET200 (dispone de una tarjeta de 32 entradas y otra de 32 salidas). Realizar el programa que controle la carga y descarga del carro descrito en la práctica 11, si las señales estarán conectadas de la siguiente forma: EV y Dcha B, M y P A PT, CL e IZQ

 salidas del autómata  entradas del autómata  entrada de la ET  salidas de la ET

Como en estos autómatas no tenemos analógicas, no trabajaremos con la báscula. Cuando el carro llega a B se abre EV durante 20 segundos y marchará a la izquierda


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APUNTES_CI_2013-2014

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