2014
PROFIBUS UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
INTEGRANTES Darío Pazmiño Verónica López Patrick Velasco Javier Mamarandi Darwin Cuji Alex Paredes Víctor Bassante Andrea Escobar
SCADA 06/01/2014
Contenido 1.
TEMA: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................. ............... 4
2.
OBJETIVOS: OBJETIV OS: ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 4 2.1.
GENERALES: GENERAL ES: ................................. ................ .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................... 4
2.2.
ESPECIFICOS: ESPECIFICO S: .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................. ................ 4
3.
RESUMEN: .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 4
4.
ABSTRACT: ABSTRA CT: .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 4
5.
MARCO TEORICO ................................. ................ .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................... 5 5.1.
PROFIBUS PROFIBU S ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ..................... ... 5
5.2.
ORIGEN .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 5
5.2.1. 5.3.
VENTAJAS VENTAJA S ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ..................... ... 6
5.4.
VERSIONES.................. VERSIONES ................................... .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................... 6
5.5.
CONEXIONES CONEXIONE S FÍSICAS................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 7
5.6.
CARACTERÍSTICAS: CARACTER ÍSTICAS:.................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................ ....... 8
5.7.
PROFIBUS PROFIBU S PA .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................. ................ 8
5.8.
PROFIBUS PROFIBU S FMS................................... FMS................. ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 9
5.9.
PROFIBUS PROFIBU S DP .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................. ................ 9
5.9.1. 6.
OBJETIVO DE UN BUS DE CAMPO COMO PROFIBUS.............. PROFIBUS....................... ................... ................... .................. ......... 5
PROFIBUS DP ESTÁ ACTUALMENTE DISPONIBLE EN TRES VERSIONES: ................. ...................... ..... 9
PROCEDIMIENTO PROCED IMIENTO ................................. ................ .................................. ................................... ................................... .................................. .................................. ................. 10 6.1.
CONFIGURACIÓN CONFIGURA CIÓN RED PROFIBUS PROFIBU S ................................... ................. ................................... .................................. .................................. ................. 10
6.2.
CONFIGURACIÓN CONFIGURA CIÓN DEL OPC ................................. ................ .................................. ................................... .................................... ............................ .......... 23
6.3.
HMI EN LABVIEW ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ......................... ........ 28
7.
CONCLUSIONES CONCLUSI ONES ................................... .................. .................................. ................................... ................................... .................................. .................................. ................. 29
8.
RECOMENDACIONES RECOMEND ACIONES ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ......................... ........ 30
9.
BIBLIOGRAFÍA BIBLIO GRAFÍA ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................... 30
INDICE DE FIGURAS.
Figura 1 Red ProfiBus .......................................................................................................................... 5 Figura 2 Representación de una red ProfiBus ..................................................................................... 6 Figura 3 Integración de los diferentes Tipos de redes ProfiBus ............... ........................ ................... ................... .................. ............... ...... 7 Figura 4 Acceso de Datos en una red ProfiBus DP ............................................................................ 10 Figura 5. Selección Nueva Proyecto .................................................................................................. 11 Figura 6. Modificación de Nombre del Proyecto .............................................................................. 11 Figura 7. Selección de Dispositivo ..................................................................................................... 12 Figura 8. Creación de la pestaña del S7 - 300 ................................................................................... 12 Figura 9. Selección de Hardware. ...................................................................................................... 13 Figura 10. Configuración de los parámetros de los dispositivos de la red ProfiBus ...................... ......................... ... 13 Figura 11. Insertar Nuevo Objeto. ..................................................................................................... 14 Figura 12. Selección de perfil de Soporte.......................................................................................... 14 Figura 13. Adición de los componentes de la red. ................................... .................. ................................... ................................... ...................... ..... 15 Figura 14. Configuración Red ProfiBus. ............................................................................................. 15 Figura 15. Configuración de la velocidad de Transmisión. ................................................................ 16 Figura 16. Bastidor con sus respectivos Componentes................... ........................... .................. .................. .................. .................. .............. ..... 16 Figura 17. Selección del esclavo. ....................................................................................................... 17 Figura 18. Configuración del esclavo ................................................................................................. 18 Figura 19. Configuración de los datos a transmitir ....................... ................................. ................... .................. .................. .................. ............... ...... 19 Figura 20. Configuración de los datos a transmitir ....................... ................................. ................... .................. .................. .................. ............... ...... 19 Figura 21. 21 . Configuración de las direcciones de los dispositivos ................... ............................ .................. .................. .................. ......... 20 Figura 22. Inserción de otro esclavo ................................................................................................. 20 Figura 23. Compilación de la Red ProfiBus ........................................................................................ 21 Figura 24. Programación del S7-300 ................................................................................................. 21 Figura 25. Configuración del PLC esclavo. ......................................................................................... 22 Figura 26. Cargar la configuración del proceso ................................................................................. 22 Figura 27. Programación del PLC S7-200........................................................................................... 23 Figura 28. Adición de un canal en el TOP Server. .............................................................................. 23 Figura 29. Configuración del nombre del canal. ............................................................................... 24 Figura 30. Finalización de la configuración del canal. ....................................................................... 24 Figura 31. Adición de un Dispositivo. ................................................................................................ 25 Figura 32. Selección del PLC a utilizar. .............................................................................................. 25 Figura 33. Creación de las tags del Maestro ..................................................................................... 26 Figura 34. Creación de las tags del esclavo ....................................................................................... 26 Figura 35. Tags del OPC ..................................................................................................................... 27 Figura 36. Variables del OPC ............................................................................................................. 27 Figura 37. Ventana de inicio del HMI. ............................................................................................... 28 Figura 38. Diseño del HMI. ................................................................................................................ 28 Figura 39. HMI de la red ProfiBus en Funcionamiento ..................................................................... 29
1. TEMA: IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED PROFIBUS MAESTRO CON PLC S7-300 - ESCLAVO DP CON PLC S7-200 Y MONITOREO EN HMI SCADA CON INTOUCH.
2. OBJETIVOS: 2.1.
2.2.
GENERALES: Implementar una red PROFIBUS con PLC S7300 Esclavo DP con PLC S7200 y monitoreo en HMI SCADA con Intouch.
ESPECIFICOS: Investigar el funcionamiento de una red PROFIBUS. Investigar el funcionamiento de PLC S7-300. Indagar como realizar la OPC entre el PLC s7300 y la PC. Analizar las características más importantes de una red PROFIBUS MaestroEsclavo DP. Diseñar una interfaz grafica para monitorear el funcionamiento de la red PROFIBUS.
3. RESUMEN: El presente trabajo tiene como objetivo presentar una red PROFIBUS la misma que tendrá un maestro cuya programación estará en un PLC de la marca Siemens y serie S7300 además contara con un esclavo el mismo que estará programado en un PLC de la misma marca y serie S7200, la red se implementara de tal forma que lo OPC creada servirá para comunicar al maestro con la PC, con la finalidad de monitorear el proceso desde la PC mediante un HMI en Intouch.
4. ABSTRACT: This paper aims to present a PROFIBUS network it will have a teacher whose programming is on a Siemens PLC and S7300 series also will feature a slave is programmed the same as a brand PLC and S7200 series network was implemented so that the OPC will set the master to communicate with the PC, in order to monitor the process from the PC via Intouch HMI.
5. MARCO TEORICO 5.1.
PROFIBUS Profibus es un estándar de comunicaciones para bus de campo. Derivado de las palabras PROcess FIeld BUS.
Figura 1 Red ProfiBus
5.2.
ORIGEN
Fue un proyecto desarrollado entre los años 1987-1990 por las empresas alemanas Bosch, Möller y Siemens, y por otras como ABB, AEG, Honeywell, Schleicher, etc. En 1989 la norma alemana DIN19245 adoptó el estándar Profibus, partes 1 y 2 (la parte 3, Profibus-DP no fue definida hasta 1993). Profibus fue confirmada como norma europea en 1996 como EN50170.
5.2.1.
OBJETIVO DE UN BUS DE CAMPO COMO PROFIBUS
Interconexión de dispositivos digitales de campo o sistemas de bajas o medias prestaciones Sensores, actuadores, transmisores, PLCs, Controladores Numéricos, PCs, interfaces hombre-máquina.
Figura 2 Representación de una red ProfiBus
5.3.
5.4.
VENTAJAS Transmite pequeñas cantidades de datos Cubre necesidades de tiempo real Tiene gran compatibilidad electromagnética Número reducido de estaciones Fácil configuración Ampliación o reducción de elementos Plug & Play Bajos costes de conexión y cableado Permite integrar los dispositivos menos inteligentes Protocolos simples y limitados
VERSIONES
Profibus tiene tres versiones o variantes: v ariantes:
Profibus DP (Periferia Descentralizada)
Desarrollada en 1993, es la más extendida. Está orientada a control a nivel sensor/actuador.
Profibus FMS (Fieldbus Message Specification)
Profibus PA
Diseñada para control a nivel de célula. Fue la primera versión de Profibus.
Es la solución integrada para control a nivel de proceso
Figura 3 Integración de los diferentes Tipos de redes ProfiBus
5.5.
CONEXIONES FÍSICAS
Profibus tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías de transmisión, que son identificadas como: RS-485
Utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidades entre 9.6 kbps y 12 Mbps. Hasta 32 estaciones, o más si se utilizan repetidores.
MBP
Manchester Coding y Bus Powered Es transmisión sincrónica con una velocidad fija de 31.25 31. 25 Kbps.
RS-485 IS
Las versiones IS son intrínsecamente seguras, utilizadas en zonas peligrosas (explosivas).
MBP IS
Fibra óptica. Incluye versiones de fibra fi bra de vidrio multimodo y monomodo, fibra plástica.
5.6.
CARACTERÍSTICAS:
Velocidades de transmisión: 9.6, 19.2, 93.75, 187.5, 500, 1500, 3000, 6000 y 12000 Kbps. Número máximo de estaciones: 127 (32 sin utilizar repetidores). Distancias máximas alcanzables (cable de 0.22 mm de diámetro): hasta 93.75 KBaudios: 1200 metros 187.5 KBaudios: 600 metros 500 KBaudios: 200 metros Estaciones pueden ser activas (maestros) o pasivas (esclavos). Conexiones de tipo bidireccionales, multicast o broadcast.
Tabla 1 Especificaciones de los tipos de redes ProfiBus
5.7.
PROFIBUS PA Diseñado para automatización de procesos. Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea de bus común incluso en áreas especialmente protegidas.
5.8.
5.9.
Permite la comunicación de datos y energía en el bus mediante el uso de 2 tecnologías (norma IEC 1158-2). Utiliza el protocolo DP extendido para la transmisión de datos. Usa un indicador que define el comportamiento de los dispositivos de campo. La tecnología de transmisión permite un alto grado de seguridad y deja que los elementos de campo sean conectados al bus. Pueden ser integrados de una forma fácil en redes de trabajo PROFIBUS DP.
PROFIBUS FMS Solución general para tareas de comunicación a nivel de célula. Gran rango de aplicaciones y flexibilidad. Posibilidad de uso en tareas de comunicación complejas c omplejas y extensas.
PROFIBUS DP La versión más utilizada es Profibus DP (Periferia Distribuida; Descentralized Peripherals), y fue desarrollada en 1993. PROFIBUS-DP está diseñado para la comunicación de datos a alta velocidad a nivel de dispositivo. Los controladores centrales (PLCs/PCs) se comunican con los dispositivos de campo distribuidos por medio medio de de un un enlace serie de alta velocidad.
5.9.1. PROFIBUS DP ESTÁ ACTUALMENTE DISPONIBLE EN TRES VERSIONES
DP-V0. Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos, diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones. DP-V1. Agrega comunicación acíclica de datos, orientada a transferencia de parámetros, operación y visualización DP-V2. Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives, permitiendo alta velocidad para sincronización entre ejes en aplicaciones complejas.
Figura 4 Acceso de Datos en una red ProfiBus DP
6. PROCEDIMIENTO 6.1.
CONFIGURACIÓN RED PROFIBUS
MAESTRO PROFIBUS S7 300 1. Dar doble click sobre el administrador de simatic. Si se va a realizar programación programación solo con el PLC S7-300 se utiliza el asistente.
Para realizar una red Profibus se configuran paso a paso coda uno de los parámetros.
2. En la siguiente pantalla seleccionar un nuevo proyecto
Figura 5. Selección Nueva Proyecto
3. Poner el nombre al proyecto. Dar click en aceptar
Figura 6. Modificación de Nombre del Proyecto
Al dar aceptar se aparece una pantalla en blanco, en el lado izquierdo con el nombre del proyecto y en el lado derecho con la interfaz MPI
4. Dar click derecho en la página en blanco MPI. Seleccionar “Insertar nuevo objeto” y escoger SIMATIC 300
Figura 7. Selección de Dispositivo
5. Se crea la pestaña SIMATIC 300(1)
Figura 8. Creación de la pestaña del S7 - 300
6. Dar doble click en SIMATIC 300. Aparecerá la opción Hardware. Seleccionar Hardware
Figura 9. Selección de Hardware.
7. Una vez seleccionado Hardware 8. Aparece una nueva ventana llamada HW configuration.
Es aquí donde se va a configurar todos los parámetros y elementos necesarios para formar la red Profibus DP.
Figura 10. Configuración de los parámetros de los dispositivos de la red ProfiBus
9. En Hardware dar click derecho y seleccionar insertar objeto
Figura 11. Insertar Nuevo Objeto.
10. Seleccionar SIMATIC 300
BASTIDOR
PERFIL SOPORTE
Figura 12. Selección de perfil de Soporte
11. Una vez seleccionado perfil soporte aparece un bastidor vacio y a este le vamos a añadir los componentes necesarios necesarios para el desarrollo de la práctica En la parte derecha se va a seleccionar la CPU con c on su respectivo Firmware.
SIMATIC 300
CPU 300
CPU313C-2DP
V2.6.
Y arrastrar hacia el bastidor. bastidor.
Figura 13. Adición de de los componentes de la red.
12. Realizar la configuración de la red profibus
La configuración es automática una vez insertado el CPU al bastidor
Figura 14. Configuración Red ProfiBus.
13. En la interfaz profibus DP. Seleccionar
Nueva
Ajustes de Red
Seleccionar la velocidad velocidad 187.5kbit/s 187.5kbit/s y perfil DP
Figura 15. Configuración de la velocidad de Transmisión.
Al dar click en aceptar la configuración aparece en el bastidor los componentes del PLC y la configuración configuración inicial de la red DP
Figura 16. Bastidor con sus respectivos Componentes.
14. Seleccionar los esclavos de la red. En esta práctica es él EM277. Para seleccionar el esclavo en la parte derecha escogemos el elemento em277
Profibus DP
otros aparatos de campo PLC Simatic EM277.
Arrastrar a la red Profibus creada.
Figura 17. Selección del esclavo.
Al insertar el esclavo DP configurar los parámetros del esclavo DP
Ahí hay que seleccionar la dirección del esclavo DP. Para este caso es 3. Dar click en aceptar y el esclavo queda direccionado.
Figura 18. Configuración del esclavo
15. Configurar el número de bytes o palabras que se desean transferir.
Para este ejemplo son 2 bytes IN/ 2 bytes OUT
Figura 19. Configuración de los datos a transmitir
Y arrastrar hacia la parte verde del em277
Figura 20. Configuración de los datos a transmitir
16. Dar doble click y seleccionar la dirección por la cual se va a enviar y recibir la información de la red industrial. Para este caso son la dirección 0 y 1 tanto para el envio como para la recepción.
Figura 21. Configuración de las direcciones de los dispositivos
17. Seleccionar la dirección de memoria por la que los esclavos van a enviar o recibir la información.
Para ello dar click en en el esclavo em277 y proporcionar la dirección necesaria. Para este ejemplo se selecciono La dirección 10 Quiere decir que en el S7 200 se recibirá la información desde la VB10. Y se enviara la información desde la VB12
18. Realizar el mismo procedimiento para la inserción de otro esclavo a la red profibus.
Figura 22. Inserción de otro esclavo
19. Una vez realizada la configuración configuración dar click en guardar y compilar
Figura 23. Compilación de la Red ProfiBus
Cerrar la configuración de hardware 20. Ahora programar en el S7300 para enviar y recibir datos. Para ello seleccionar el OB1. En propiedades bloques de organización dar click en aceptar. 21. Lo que se va a realizar es que las entradas del S7300 se visualicen en las salidas del S7200. Para ello Las entradas del S7300 se envían a la periferia de salida 22. Y lo que recibe la periferia se transfiere a las salidas del S7300
Figura 24. Programación del S7-300
Para el otro esclavo el criterio c riterio es el mismo.
Figura 25. Configuración del PLC esclavo.
Dar click en guardar y cerrar. 23. Cargar todo el proyecto. Programa y configuración.
Figura 26. Cargar la configuración del proceso
24. La programación programación en el S7 200 es sencilla se realiza lo siguiente: Los bytes de entrada se asignan a la Vb10 y Vb11 y los bytes de salida se asignan a la Vb12 y vb13
Figura 27. Programación del PLC S7-200
6.2.
CONFIGURACIÓN DEL OPC
1. Se va a utilizar el TOP Server, se lo abre y se da clic en add cannel, para añadir un canal.
Figura 28. Adición de un canal en el TOP Server.
2. Se pone el nombre del canal y dar clic en siguiente (CONFIGURAR EL PLC QUE SE ESTA USANDO).
Figura 29. Configuración del nombre del canal.
3.-Finaliza la configuración del canal.
Figura 30. Finalización de la configuración del canal.
4.- Añadir un dispositivo, le damos un nombre y clic en siguiente.
Figura 31. Adición de un Dispositivo.
5.- Elegir el PLC que se está utilizando.
Figura 32. Selección del PLC a utilizar.
6.-Crear las tags en la cual se pone el nombre y en la dirección la localidad que se utiliza en el programa. (En nuestro caso dato maestro y dato esclavo)
DATO MAESTRO
Figura 33. Creación de las tags del Maestro
DATO ESCLAVO
Figura 34. Creación de las tags del esclavo
Figura 35. Tags del OPC
7.-Dar clic en el martillo OPC, y ver el funcionamiento de las variables.
Figura 36. Variables del OPC
6.3.
HMI EN INTOUCH
Figura 37. Ventana de inicio del HMI.
Figura 38. Diseño del HMI.
Figura 39. HMI de la red ProfiBus en Funcionamiento
7. CONCLUSIONES
Mediante un PLC s7- 300 como maestro, un PLC s7-200, el cable profibus y los respectivos módulos módulos de conexión, conexión, se logró levantar una red Profibus y su respectivo monitoreo en Intouch. El protocolo Profibus DP define una serie de tasas de comunicación que pueden ser utilizadas, entre 9.6 Kbit/s hasta 12 Mbit/s ProfiBus permite la Interconexión de dispositivos dispositivos digitales de campo o sistemas de bajas o medias prestaciones como: Sensores, actuadores, transmisores, PLCs, Controladores numéricos, PCs, interfaces hombre-máquina. Al utilizar Profibus DP (Periferia Descentralizada) en el esclavo, la comunicación de los datos se las realiza realiza a gran velocidad a nivel de dispositivos, dispositivos, ya que los controladores centrales (PLCs/PCs) se comunican con los dispositivos de campo distribuidos por medio medio de un enlace enlace serie de alta alta velocidad. Está orientada orientada a control a nivel sensor/actuador. El protocolo Profibus DP, utilizando medio físico RS485, permite la conexión de hasta 32 dispositivos por segmento, sin el uso de repetidores. Con repetidores, hasta 126 equipamientos equipamientos direccionables pueden pueden ser conectados en la red. Cada repetidor también debe ser incluido como un dispositivo conectado al segmento, a pesar de no ocupar una dirección de la red.
Gracias a la implementación de una red ProfiBus, se puede monitorear a largas distancia los diferentes procesos de los esclavos, permitiendo obtener el valor de las variables en tiempo real. El OPC TOP Server permite vincular los dispositivos de la red con Intouch para poder monitorear las variables del proceso.
8. RECOMENDACIONES
Es recomendado que la conexión de todos los dispositivos presentes en la red Profibus DP sea hecha a partir del bus principal. En general, el propio conector de la rede Profibus posee una entrada y una salida para el cable, permitiendo que la conexión sea llevada para los demás puntos de la l a red. Para cada segmento de la red Profibus DP, es necesario habilitar un resistor de terminación en los puntos extremos del bus principal. Es necesaria la utilización de conectores propios para la red Profibus que poseen llave para la habilitación del resistor, que que solo debe ser habilitada habilitada (posición ON) caso el equipamiento sea el primer o el último elemento del segmento. Al momento de configurar la red se debe tomar en cuenta, cual es el dispositivo maestro y el esclavo. Para monitorear las variables del PLC S7-300. Se debe utilizar otro Servidor, ya que el TOP Server no permite la vinculación con este dispositivo.
9. BIBLIOGRAFÍA
Profibus Dp CFW-11, Manual de Comunicaciones. http://www.weg.net/files/products/WEG-cfw-11-manual-de-la-comunicacionprofibus-dp-10000741378-manual-espanol.pdf Lee, K. C., & Lee, S. (2001). Integrated network of Profibus-DP and IEEE 802.11 wireless LAN with hard real-time requirement. In Industrial Electronics, 2001. Proceedings. Proceedings. ISIE 2001. IEEE International International Symposium on (Vol. 3, pp. 1484-1489). IEEE. Virgillo, C., Valdivieso, L. T., & Friedman, E. H. (1994). Aproximaciones Aproximaciones al estudio de de la literatura hispánica. McGraw-Hill. http://www.etitudela.com/entrenadorcomunicaciones/downloads/profibusdp.pdf SIMATIC, Sistema de Automatización S7-300, “Manual de Referencia”, Abril de 2004.
http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/1090/1/2089.pdf
