M A N UA L D E P R O CE D I MI E NT O
CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Responsable /Equipo.
CÁTEDRA O RELACIONADA
PRÁCTICA 2: CONFIGURACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DEL PANEL KTP600 PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN HMI.
MATERIA REVISIÓN N°: 1
Accesorios:
Software TIA PORTAL V.13. Módulo S7-1200. HMI KTP600. Cable Siemens Industrial Ethernet TP cord 4x2 CAT 6.
DOCENTE: Ing. Julio Zambrano.
REDES DE COMPUTADORAS III
NÚMERO DE ESTUDIANTES Fecha: POR EQUIPO O PRÁCTICA: 2 estudiantes por puesto de trabajo.
AUTORES: Patricio Torres. Antonio Vega.
EDICIÓN: 1
Tema: Configuración Tema: Configuración y puesta en marcha del panel KTP600 para la implementación de un HMI. Objetivo: Crear un proyecto en el software TIA PORTAL V.13 que permita el manejo de un HMI KTP600 mediante equipo Siemens S7-1200. Objetivos específico: Conocer las características generales de los equipos S71200 y HMI KTP600. Familiarizarse con las herramientas del software TIA Portal V.13. Conocer las herramientas para elaboración de interfaces mediante WinCC de TIA Portal v11.
Sustento teórico SIMATIC S7-1200: Ofrece la flexibilidad y capacidad de controlar una gran variedad de dispositivos para las distintas tareas de automatización, posee un diseño compacto, su CPU incorpora un microprocesador, una fuente de alimentación integrada, así como circuitos de entrada y salida en una carcasa compacta, conformando así un potente PLC. Una vez cargado el programa en la CPU, ésta contiene la lógica necesaria para vigilar y controlar los dispositivos de la aplicación. La CPU vigila las entradas y cambia el estado de las salidas según la lógica del programa de usuario, que puede incluir lógica booleana, instrucciones de contaje y temporización, funciones matemáticas complejas, así como comunicación con otros dispositivos inteligentes [1].
Figura 1. Módulo S7-1200. [1] HMI: Significa Interfaz Hombre Maquina por sus siglas en inglés (Human Machine Interface), es el medio para la interacción entre el usuario y los dispositivos de automatización. TIA Portal V.13 posee incorporado una herramienta llamada WinCC en la cual se pueden desarrollar aplicaciones desde simples interfaces con Basic Panels hasta complejos sistemas SCADA multiusuario basadas en PC. SIMATIC WinCC se encuentra en el TIA Portal y forma parte de un nuevo concepto de ingeniería integrado que ofrece un entorno único para programar y configurar soluciones de control, visualización y accionamiento. Este framework de ingeniería constituye un hito dentro del desarrollo de software y supone el perfeccionamiento consecuentes de la filosofía de TIA.[2] KTP600 PN: El dispositivo KTP600 Basic Color ofrece una pantalla táctil de 5,7 pulgadas y, además, 6 teclas táctiles. Está disponible en dos versiones: de color KTP600 Basic DP para las conexiones MPI / PROFIBUS DP y PN de color KTP600 Basic con una interfaz Ethernet.
Datos técnicos: SIMATIC HMI KTP600 Basic Color Pantalla
Pantalla TFT 5.7”, de 256 colores.
Elementos de control
Pantalla táctil resistiva analógica, 6 teclas táctiles libremente configurables.
Resolución
320 x 240 pixeles.
Memoria de usuario
512 KB.
Interface
1 x RS 485/RS 422 (PROFIBUS DP-Variant) 1 x RJ 45 Ethernet (PROFINET-Variant)
Panel frontal
214 x 158 mm (Ancho x Altura)
Profundidad del dispositivo
44mm
Software de configuración
WinCC Basic (TIA Portal)/WinCC flexible Compact
Tabla 1. Características del HMI KTP600 Basic Color.
Figura 2. KTP600 Basic color. [3] Procedimiento: 1) Abrir el acceso directo del software TIA PORTAL V.13. 2) Una vez abierto el software, dentro de la pantalla de inicio dar clic en “Crear Proyecto”, aquí se deberá llenar los campos de Nombre de proyecto, ruta donde se desea guardar el proyecto, autor y comentario.
Figura 3. Pantalla de inicio. 3) Dar clic en el botón “Crear”, ubicado en la parte inferior de los campos anteriormente indicados.
Figura 4. Ventana para seleccionar la opción crear proyecto. 4) Luego de dar un clic en la opción crear, aparecerá la Vista Portal, la cual selecciona por defecto Primeros Pasos. Dar clic en la pestaña con el nombre “Configurar un dispositivo”. Para esta práctica será necesario configurar dos dispositivos.
Figura 5. Pantalla de Primeros pasos. 5) En la siguiente ventana dar clic en “Agregar dispositivo” y seguir estos pasos: Seleccionar el controlador deseado. En este caso clic en PLC/SIMATIC S71200/CPU/CPU 1214C AC/DC/Rly/6ES7 214-1BE30-0XB0. Dentro de la opción versión en el lado derecho de la pantalla seleccionar “V2.2”. Clic en agregar. Una vez agregado un dispositivo aparecerá en la pantalla el nuevo equipo agregado.
Figura 6. Pantalla para agregar un nuevo dispositivo.
Figura 7. Pantalla del proyecto creado. 6) En la parte izquierda en el árbol del proyecto, dar doble clic en “Agregar dispositivo”. Aparecerá un menú igual al de la Figura 8, en la parte izquierda dar clic en HMI, en la parte centrar seleccionar HMI/ SIMATIC Basic Panel/6” Display/KTP600 Basic /6AV6 647-0AD113AX0, versión 11.0.0.. Clic en “Aceptar”.
Figura 8. Agregar un dispositivo.
7) Conexiones de PLC (Figura 9). Dar clic en Examinar (A). Doble clic en “PLC_1” (B). Dar clic en “Siguiente >>”.
(A)
(B) Figura 9. Conexiones de PLC.
8) Formato de Imagen Desmarcar la casilla “Encabezado”. Clic en “Siguiente >>”.
Figura 10. Formato de Imagen. 9) Avisos
Desmarcar las casillas de “Avisos”.
Figura 11. Avisos.
10)Imágenes Dar clic en “Siguiente >>”.
Figura 12. Imágenes. 11)Imágenes de sistema Dar clic en “Siguiente >>”.
Figura 13. Imágenes de sistema.
12)Botones
Dar clic en “Finalizar”.
Figura 14. Botones. 13)Se mostrará la imagen del HMI Dirigirse al “Árbol del proyecto” Configuración_HMI/PLC_1, doble clic en “Dispositivos y redes”. Verificar que el PLC_1 y el HMI estén conectados mediante un cable PROFINET. Si no se encuentran conectados, dar clic en el puerto PROFINET del PLC_1 y arrastrarlo hasta el puerto PROFINET del HMI.
Figura 15. Dispositivos y redes.
14)En este punto se encuentran agregados los dos elementos. Como siguiente punto se procederá a crear un programa que simule el llenado de un tanque de agua de dos maneras: Manual: La entrada analógica del PLC_1 simulará el llenado del tanque, la puesta en marcha de la bomba dependerá del usuario mediante dos botones, uno de encendido y otro de apagado. Automática: La entrada analógica del PLC_1 simulará el llenado del tanque, y dependiendo de su nivel la bomba se prenderá o apagará automáticamente. Primero se configurará el PLC_1 y posteriormente el HMI KTP600. Debido a que varios pasos son similares en modo manual y automático se programará sin distinción de los mismos hasta que sea necesario.
15)En el Árbol del proyecto dar doble clic en “Dispositivos y redes” Dar clic derecho sobre el modulo del PLC_1, y clic en propiedades. Se desplegara un menú como el de la Figura 16. Dirigirse a AI2/Entradas Analógicas/Canal0. “Dirección de canal”: Es la dirección de la cual debemos obtener el dato de la entrada analógica, el dispositivo S7-1200 posee dos entradas analógicas. La dirección correspondiente al Canal0 es “IW64”. NOTA: Los canales analógicos del PLC pueden soportar máximo 10V .
Figura 16. Dirección de canales analógicos. 16)Dentro del Árbol del proyecto, dirigirse a PLC_1/Variables PLC/doble clic en “Agregar tabla de variables”, con esto se creara una nueva tabla de variables (Vacía). Dar clic derecho en la tabla recién creada, clic en “Cambiar nombre”, e introducir “Variables_PLC”. Dar doble clic en “Variables_PLC [0]” Clic en “
” y llenar los campos de la siguiente manera: o Nombre: “Mando_manual”.
Dirección: Identificador del operando: “I”. Dirección: “0” Número de bit: “0” o Tipo de datos: “Bool”. De esta manera se creó una primera variable “Mando_manual”, llenar la tabla hasta que quede idéntica a la de la Figura 17. o
Figura 17. Tabla de Variables “Variables_PLC”. 17)Dirigirse al bloque “Main [OB1]” del PLC_1 y realizar los siguientes pasos (véase Figura 18): Añadir un bloque “NORM_X” ubicado en el menú de la derecha, Instrucciones/Instrucciones Básicas/Conversión. Llenarlo con los siguientes datos: o ??? to ???: “Int” to “Real” o MIN: “0”. o VALUE: “IW64”. o MAX: “27621”. ( Máximo valor cuando ingresan 10V) o OUT: “MD1”.
≈
Dentro del mismo segmento, a continuación añadir un bloque “SCALE_X” ubicado en el menú de la derecha, Instrucciones/Instrucciones Básicas/Conversión. Llenarlo con los siguientes datos: o ??? to ???: “Real” to “Real”. o MIN: “0”. o VALUE: “MD1”. o MAX: “100”. o OUT: “MD3”.
Figura 18. Normalizar y escalar la señal del canal analógico 0 (IW64).
18) Dirigirse al bloque “Main [OB1]” del PLC_1 Crear un diagrama similar a la Figura 19. Los bloques necesarios están ubicados en Instrucciones/Instrucciones básicas/Operaciones lógicas con bits. Se utilizó dos “Contactos NA”, dos “Contactos NC” y una “Asignación” o bobina.
Para etiquetarlos dar doble clic en y clic en el icono derecho , donde se desplegarán todas las variables disponibles. La primera fila del diagrama compone el circuito manual, donde “Bloqueo” simplemente es una restricción para que los dos modos no puedan funcionar simultáneamente.
Figura 19. Diagrama de programación. 19) Ahora se configurará el proceso para que el llenado sea automático.
Crear un nuevo segmento dando clic en . Insertar un bloque “IN_RANGE” ubicado en Instrucciones/Instrucciones básicas/Comparadores. MIN: “0” o o VAL: “Señal_final_0-100” Max: “50”. (Pasado este valor la bomba apagara). o A la salida del bloque “IN_Range” insertar una asignación y llamarla “Mando_Automatico”.
Figura 20. Configuración bloque IN_RANGE. 20)Finalizada la programación del PLC_1 dirigirse a HMI_1 dentro del árbol del proyecto, HMI_1/Imágenes. Clic sobre “Agregar imagen”, clic derecho sopre la imagen creada /“Cambiar nombre” /nombrarla “Automático”. Repetir el proceso para crear una imagen llamada “Manual” Doble clic en Imagen_1 o imagen raíz. Aparecerá una imagen similar a la de la Figura 21.
Figura 21. Configuración HMI_1. 21)Insertar un Rectángulo ubicado en Herramientas/Objetos básicos y arrastrarlo a la pantalla del HMI_1. Ajustar el rectángulo al tamaño de la pantalla del HMI. Dar clic derecho sobre el rectángulo y clic en “Propiedades”. Clic en “Apariencia”, aquí se podrá cambiar el color de fondo, así como también el tipo de borde del rectángulo.
Figura 22. Configuración objeto rectángulo. 22) Dentro de Herramientas/Objetos básicos se encuentra un icono “A” el cual sirve para ingresar texto, arrastrarlo a la pantalla e ingresar un título para el encabezado. Para cambiar las características del texto dar clic derecho en el mismo, clic en “Propiedades” y clic en “General”. Aquí se podrá modificar el color, tamaño, tipo de fuente del texto.
Figura 23. Configuración de la apariencia del texto. 23)Dirigirse a Herramientas/Elementos/Botón. Arrastrarlo a la pantalla del HMI_1, dar clic derecho en el mismo y clic en “Propiedades”. Se desplegara un menú en el cual se podrá configurar los parámetros del botón, dentro de “General” dirigirse a “Titulo” y cambiar el nombre por “Automático”. (Figura 24. A) Clic en “Eventos” ubicado a la derecha de “Propiedades Clic en la opción “Hacer clic”. Desplegar la celda de “”/Imágenes/ActivarImagen. (véase Figura 24. B) Nombre de la imagen: Seleccionar “Automático”. Agregar otra función/Procesamiento por bits/ActivarBit. (Figura 24. C) En la ruta PLC_1/Variables_PLC seleccionar la variable “Bloqueo”. o Realizar el mismo proceso para el botón de “Manual”, con las siguientes consideraciones: o Al agregar la función de activar imagen en este caso se activará la imagen “Manual” o Al agregar la función en “Procesamiento de bits” se debe seleccionar DesactivarBit, PLC_1/Varialbes_PLC/Bloqueo.
A.
B.
C. Figura 24. Configuración de botones, aspecto y eventos. 24)Dirigirse al árbol del proyecto, HMI_1, Imágenes y realizar lo siguiente: Doble clic en la imagen “Automático” Agregar un botón y ubicarlo en la parte superior de la tecla “F1” ubicada en la parte inferior de la pantalla del HMI_1. Clic derecho sobre el botón/propiedades. Dentro de la opción “General” (véase Figura 25. A) Modo: Seleccionar la opción “Grafico”. o Tecla de acceso directo: “F1”. o o Gráfico: Seleccionar la opción “Gráfico”, en la celda de “Gráfico si botón “no pulsado” ” abrir el menú y seleccionar “Home”. Clic en “Eventos” ubicado a la derecha de “Propiedades” (véase Figura 25. B) Clic en la opción “Hacer clic”. o Desplegar la celda de “”/Imágenes/ActivarImagen. o Nombre de la imagen: Seleccionar “Imagen raíz” o “Imagen_1”. Repetir este proceso dentro de la imagen “Manual”.
A.
B. Figura 25. Configuración imagen “Automático”. 25)Dirigirse a la imagen “Manual” del HMI_1, dentro de esta se incorporarán elementos gráficos que mejoraran la interfaz con el usuario. Las librerías de bombas se encuentran en Herramientas/Gráficos/Carpeta de gráficos de WinCC/Automation equipment/Pumps dentro de la carpeta “Pumps” existen subcarpetas las cuales poseen formas y colores diferentes, escoger cualquiera de ellas y arrastrarla a la pantalla del HMI. Si la imagen es demasiado grande reducirla desde cualquier esquina presionando la tecla SHIFT para que se reduzca de manera proporcional. En la ruta Herramientas/Elementos arrastrar una “Barra” que simulará al tanque de agua. Dentro de Herramientas/Objetos básicos se encuentran las herramientas de texto y figuras elementales. Añadir los rectángulos, círculos y textos de tal manera que la
imagen del HMI sea similar a la Figura 26. Para modificar apariencias y colores de cada elemento se debe dar clic derecho en el mismo y dirigirse a “Propiedades”, se desplegará un menú en el cual se podrá variar la configuración predeterminada.
Figura 26. Ubicación de elementos en HMI. 26)Dar clic derecho sobre el círculo que se encuentra en la parte inferior de la etiqueta “ON”, clic en propiedades: Dar clic en “Animaciones” y clic en Dinamizar colores y parpadeo o Variable: PLC_1/Variables PLC/Variables_PLC/ doble clic en “Mando_Manual”. o Tipo: “Rango” o En la tabla inferior configurar: Rango: “0”. Color de fondo: “0; 72; 4” o escoger un tono oscuro. Color Borde: “0; 0; 0”. Parpadeo: “no”. Clic en y conjurar: o Rango: “1”. Color de fondo: “0; 255; 31” o escoger un tono claro. Color Borde: “0; 0; 0”. Parpadeo: “no”. Esta configuración permitirá que el círculo cambie de color en función de la variable “Mando_Manual”, simulando una luminaria. Dirigirse a la tabla de variables del HMI dentro del Árbol del proyecto HMI_1/Variables HMI/ doble clic en “Tablas de variables estándar”, dentro de esta se observa las variables enlazadas al PLC_1. Dirigirse a la derecha de la tabla hasta encontrar la opción “Ciclo de o adquisición”, por defecto se encuentra “1s”. o Dar clic y cambiarlo al menor tiempo posible que es “100ms”. De esta forma el HMI actualizará de manera más rápida a los cambios al momento de la ejecución de los programas (véase Figura. 27).
Figura 27. Ciclo de adquisición. 27)Dirigirse a la imagen “Manual” del HMI, clic derecho sobre la barra de nivel y clic en “Propiedades” Dirigirse al menú “Animaciones”/Vista general/Conexiones de variables/ doble clic en “Conectar variable a una propiedad”/Valor de proceso/Aceptar. Se mostrará un menú llamado “Conexión de variable” con dos submenús “Propiedad” y “Proceso”. Propiedad Nombre: “Valor de proceso”. o Proceso o Variable: Desplegar el menú y seleccionar “Señal_final_0-100”, ubicada dentro de las variables del PLC_1. De esta manera finaliza la configuración del mando manual, con la entrada I0.0 del PLC se prende o apaga la bomba mientras que el canal analógico 0 simulará el nivel del tanque.
Figura 28. Configuración de animación y conexión de variable. 28)Dirigirse a la imagen “Automático” del PLC_1. Se seguirá el mismo procesol utilizado en la pantalla “Manual”, insertar los elementos dentro de la pantalla de tal manera que quede similar a la Figura 29. La elipse de la etiqueta “Encendido” debe parpadear con la variable “Mando_Automatico”. Para la barra de nivel, al igual que en caso anterior debe agregarse una variable de proceso y una conexión con la variable “Señal_final_0-100”. Recordar cambiar los ciclos de adquisición de todas las variables. En el modo automático se insertó una flecha dentro de la conexión entre la bomba y el tanque de nivel a la cual se le dará una animación en el siguiente paso.
Figura 29. Configuración imagen “Automático” del HMI_1. 29)Clic derecho sobre la flecha, clic en “Propiedades” Dirigirse al menú “Animaciones”/Visualización/Visibilidad/Dinamizar Visibilidad. o Variable: “Mando_Automatico”. o Visibilidad: “Invisible” o De: “0” o A: “0”
30)El siguiente paso es cargar los programas por separado tanto al PLC_1 como al HMI_1. En el caso del HMI para que sea posible cargar el programa se lo debe colocar en modo “Transfer”, para esto dirigirse al HMI físico y dar clic en el icono de encendido . Aparecerá una pantalla similar a la Figura 30. Clic en “Tranfer”
Figura 30. Modo Transfer.
Aparecerá un cuadro con título “Connecting to host”. Finalmente ir al programa del HMI y cargarlo normalmente.
Análisis de Resultados. …………………………………………………………………………………………………………………....... ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… Conclusiones. …………………………………………………………………………………………………………………....... ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… Bibliografía: [1] Siemens, Simatic S7. Controlador programable S7-1200, Manual del sistema. 2009. [2] Siemens, SIMATIC WinCC en Totally Integrated Automation Portal. Folleto, Noviembre 2011. [3] www.siemens.com
