Universidad Experimental Politécnica Antonio José de Sucre Vicerrectorado de Puerto Ordaz Departamento de ing. Electrónica Asignatura: Controladores Lógicos Programables
PRACTICA #1 Introducción a la programación con el lenguaje Step7.
Prof Prof.: .: Jose Jose Borj Borjas as
Alum Alumno nos: s: Mary Mary Garc Garcia ia ci.: 19871537 Heidi Medina ci.: 20702243 Puerto Ordaz, 12/01/2012
INTRODUCCION
En la actualidad la automatización de procesos puede llevarse acabo a través de diferentes y potentes sistemas electrónicos. Uno que con el tiempo a demostrado ser fiable es el PLC (controlador lógico programable) el cuales está orientado a implementar funciones lógicas y secuenciales conectadas a un proceso, en su mayoría industriales. Un PLC esta generalmente conformado por un CPU, buffers y puertos de comunicaciones, alimentación y tarjetas de entrada y salida. Todo esto en conjunto permite que el PLC sea un dispositivo capaz de controlar grandes procesos importantes a nivel industriales que necesiten monitoreo continuo. Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta información acerca de los procesos que se quiere automatizar. Esta información puede ser introducida a él mediante un software que trabaje con un lenguaje de programación que el autómata sea capaz de entender. Un ejemplo de este software o entorno de programación es el Step 7, el cual es el software estándar para configurar y programar los sistemas de automatización SIMATIC. Este software es con el cual se trabajara en el desarrollo de esta práctica. Considerándolo como el paso matriz para la elaboración de un proyecto con plc, pues es quien transferirá nuestros diseños de automatización al PLC para que este lo ejecute. Por todo esto, es que en esta práctica se trabajará en familiarizarse con el software Step7 para la programación de los PLC, específicamente de la familia siemens S7-300.
MARCO TEORICO
Antes de empezar, es importante tener en cuenta ciertos conocimientos para la ejecución de esta práctica •
PLC: Los controladores lógicos programables o PLC (Programmable Logic
Controller en sus siglas en inglés) son dispositivos electrónicos muy usados en automatización industrial. Estos son Dispositivos programables orientados a implementar funciones lógicas y secuenciales conectadas a un proceso. Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es recibida por captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través de los accionadores de la instalación. Es decir, a través de los dispositivos de entradas, formados por los sensores (transductores de entradas) se logran captar los estímulos del exterior que son procesados por la lógica digital programada para tal secuencia de proceso que a su vez envía respuestas a través de los dispositivos de salidas (transductores de salidas, llamados actuadores. De esto podemos considerar la estructura de un plc. Un PLC esta formado básicamente por:
CPU COMUNICACIONES TARJETAS I/O ALIMENTACION
Además, la mayoría tiene una pequeña interfaz con el usuario en la parte exterior del CPU, con botones o switch para correr el programa o parar el plc, estos son los siguientes: •
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Switch Run-P: que permite correr el programa de usuario y modificarlo de manera on-line Switch Run: permite correr el programa de usuario Switch STOP: Para el programa de usuario contenido en el PLC. Este modo se utiliza para modificar el programa y volverlo a cargar Switch mReset: master reset que permite resetear el programa en caso de que se cuelgue el PLC, Lo cual es inusual, y mediante una técnica permite el borrado del programa en el PLC.
También existen leds que permiten indicar al usuario ciertos acontecimientos como falla de la batería interna, o fallas en el programa de usuario. Un plc tiene muchas ventajas en su aplicación como lo es el Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que no es necesario dibujar el esquema de contactos, No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande. Además, con un PLC, la lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega. Por otro lado nos da la Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos. Otros aspectos son importantes como el Mínimo espacio de ocupación, un menor coste de mano de obra de la instalación y la economía de mantenimiento. Es evidente la funcionalidad y eficiencia de un PLC pero solo exite una única importante desventaja y es el lenguaje de programación. Es decir, para poder tener un proceso con un PLC es importante el aprendizaje y entrenamiento en los lenguajes de programación que serian bastantes complicados para los que no tienen algún conocimiento previo, pero este problema esta siendo solucionado gracias a las universidades.
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LENGUAJE DE PROGRAMACION: Al autómata programable (PLC) se le
debe insertar una serie de instrucciones que sea capaz de entender para poder realizar un proceso. Eso se logra mediante el lenguaje de programación el cual es un idioma artificial diseñado para expresar computaciones que pueden ser llevadas a cabo por máquinas como las computadoras. Pueden usarse para crear programas que controlen el comportamiento físico y lógico de una máquina, para expresar algoritmos con precisión, o como modo de comunicación humana. Está formado por un conjunto de símbolos y reglas sintácticas y semánticas que definen su estructura y el significado de sus elementos y expresiones. Al proceso por el cual se escribe, se prueba, se depura, se compila y se mantiene el código fuente de un programa informático se le llama programación. La norma define cuatro tipos de sintaxis para los lenguajes de programación:
La elección del lenguaje de programación a utilizar dependerá de Los
conocimientos del programador, El problema a resolver, El nivel de descripción del proceso, La estructura del sistema de control y La coordinación con otras personas o departamentos. En esta práctica se usará el diagrama de escalera. Los lenguajes de programación contienen una gran gama de comando de operaciones con los que es posible crear un programa funcional. Estas operaciones son: de lógicas con bits, comparación, contaje, conversión, con bloque de datos, de saltos, aritméticas con enteros y con números en coma flotante, de tranferencia, de control de programa y muchas mas. •
ENTORNOS DE PROGRAMACION: estos se refieren a los softwares que
nos permiten aplicar y crear un programa que pueda ser entendido por los PLC en nuestro caso, de manera que el mismo pueda realizar el control de un proceso. Muchos de ellos ofrecen pantallas de programación graficas, soporte de múltiple ventanas, operación con el raton, menú desplegable, ayuda en línea y verificaicion de software durante el diseño.
En nuestra práctica utilizaremos STEP 7. Step 7 es un paquete de software básico, que incluye las herramientas necesarias para la programación y operación de sistemas de control, basado en PLC SIMATIC S7/C7, así como equipo de control de los sistemas SIMATIC WinAC. Una característica distintiva del paquete Step 7, es el desarrollo de proyectos complejos de automatización basados en el uso de multiples sistemas de automatización, informática industrial, dispositivos y sistemas, hombre maquina dispositivos de interfaz, E/S distribuidas. Step 7 le permite: •
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Configurar y definir la configuración de los equipos. Configuración de los sistemas de relaciones industriales y los parámetros de configuración de la transmisión de datos Programación, prueba, depuración y ejecución de programas de sistemas de automatización individual, así como su mantenimiento local o remoto Documentación y archivo de datos del proyecto
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La gestión operativa y equipos de diagnóstico
DESARROLLO SISTEMA A AUTOMATIZAR
El sistema a automatizar es un semáforo de control de circulación de vehículos y de peatones como se observa en la siguiente figura:
El sistema consta de dos semáforos para vehículos y dos para peatones y se deben cumplir los siguientes requisitos de segur idad: 1. Ajuste por defecto: verde para el semáforo de vehículos y rojo para el semáforo de peatones para establecer un estado de partida segura.
2. Cuando un peatón apriete el botón de solicitud de verde, el programa conmutara el semáforo de vehículos de verde a rojo. Ademas de los requisitos de seguridad es importante que cumpla las siguientes normas de duración de las luces de cada semáforo: 1. El amarillo para vehículos durara 3 segundos 2. El rojo para vehículos durara 16 segundos, y debe arrancar simultáneamente con el verde para peatones. 3. El verde para peatones durara 10 seg. 4. Tan pronto como finalice el verde para peatones, el semaforo para peatones deberá conmutar a rojo. 5. La fase rojo/amarillo deberá durar unos 3 segundos 6. El retardo para la siguiente solicitud de verde por parte de los peatones deberá durar 1 segundo. A continuación se muestra el esquema de funcionamiento del programa:
CONFIGURACION DEL HARDWARE Para cumplir esta asignación se debió realizar los siguientes paso para la configuración y programación del PLC
1) Abrir step 7 y comenzar el asistente de configuración, donde primeramente decidiremos el CPU a utilizar, en este caso será el CPU 314 IFM como se muestra en la sifuiente figura. También se configurará
la dirección MPI como : Imagen 1.: configuración de CPU y dirección MPI
2) Luego se indica que el Lenguaje a utilizar será KPO y se da clik en
siguiente: Figura 2.: configuración del lenguaje a utilizar
3) En este paso se da nombre al proyecto en este caso se nombro practica 1MH y asi finaliza el asistente y obtenemos la ventana principal
Figura 3.: nombrar al proyecto Figura 4.: Ventana principal
4) Primero se crea el bloque FB1 para la ejecución del programa de la siguiente manera
Figura 5
Figura 6
Figura 7
Figura 5, 6 Y 7.: creando el bloque de programa FB1
5) Ahora se realizara la configuración del hardware en Step 7 entrando en Siemens SIMATIC 300-Hardware como se muestra en la figura: 8
9 Figura 8 y 9: Entrando a la configuración del Hardware
6) Ahora se empezará a añadir las parted del hardware que componen el PLC S7-300 si guiento estas normas 1. Fuente de alimentación PS 307 5ª 2. CPU 314IFM 3. Queda libre 4. Modulos de entradas digitales 321-1BH02-OAAO* 5. Modulos de salidas digitales 322-1BH01-OAAO* *Estos dos últimos se ubican por búsqueda en el panel derecho de la pantalla
Figura 10.: Fuente de Alimentación
Figura 11.: Búsqueda y asignación de módulos de entradas digitales
Figura 12.: Búsqueda y asignación de modulo de salidas digitales
7) Una vez guardado esta configuración se procede a describir e introducir las variables a utilizar en nuestro software
Figura 13.: entrando Símbolos
Figura14.: Variables introducidas según la tabla asignada en el laboratorio
8) Por ultimo, En el bloque FC1 se contruye el programa mediante KOP como se dio en la practica.: A.
B.
C.
D.
E.
Una vez realizada la programación, se procedio a descargar el programa al PLC y poner en funcionamiento el mismo logrando un resultado exitoso cumpliendo las normas estándar y de seguridad que se especificaba en la practica
CONCLUSIONES A pesar del tiempo los PLC han demostrado ser el método más eficaz y practico en la automatización de procesos sobre todo los industriales. Este viene suplantando diversos métodos de automatización como lo es la lógica de relés pues la lista de materiales queda sensiblemente reducida al igual que el espacio utilizado, Por otro lado nos da la Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos además de menos coste de instalación y economía de mantenimiento. Esta practica se enfatizó en lograr familiarizarse en uno de los pasos mas importantes para la automatización del PLC , la programación. En esta practica se vio como programar una secuencia sencilla en un PLC siemens S7-300 de un semáforo a través del software de programación de SIMATIC, STEP 7. Cada software tiene ciertas características propias distintas pero se igualan en el lenguaje de programación pues es universal y se puede escoger entre 4 tipos: diagrama de bloques, diagrama de escalera, texto estructurado y lista de instrucciones. Se pudo observar la comunicación entre la computadora y el software step 7 para la compilación y descarga del programa, en la cual hay que mantener el PLC en modo STOP y una vez descargado se pasa al modo RUN para su inicio. Si bien es cierto que el semáforo es un programa sencillo, este fue importante porque permitió ver el manejo fundamental del software de programación como la configuración del hardware y el establecimiento de las variables a
usar, así como la primera vez en utilizar un lenguaje de programación en escalera utilizado generalmente para los PLC.
