REPORTE DE PRACTICA 3 “MEZCLADORA” REALIZADA EN STEP 7 JIMÉNEZ GONZÁLEZ ARMANDO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
Resumen: Mediante la siguiente práctica se desarrollaron estrategias de programación enfatizando los lenguajes más usuales para los Controladores Lógicos Programables. STEP7 Micro/WIN® la cual es una excelente herramienta de trabajo y disponible para trabajar en tres lenguajes de programación como lo son AWL, KOP y FUP. La práctica fue realizada para conocer el funcionamiento que tiene el PLC en diversas aplicaciones, además de conocer el uso de una herramienta de simulación visual conocida como STEP 7 que es un software donde se puede simular el funcionamiento del PLC. Mediante conexiones y diversos bloques que representan cada parte del sistema se logra simular el funcionamiento de un PLC en diversas aplicaciones. En esta práctica conocida como MEZCLADORA se pretendió que el alumno aplicara la lógica binaria y de combinaciones que tienen las compuertas lógicas, la cual tiene mucha relación con esta materia de PLC, al igual que en el anterior programa utilizado logixPro, en STEP 7 se pretende tener los mismos resultados al conectar cada una de las partes del sistema, hasta lograr que todo el sistema tenga un funcionamiento adecuado y optimo, además de cumplir con cada una de las condiciones propuestas por la práctica. De esta manera se logró conocer y aplicar los conocimientos adquiridos durante la matera y así aplicarlos en las prácticas propuestas. Introducción Para poder programar un PLC debemos de conocer que es, para que sirve y cuál es el lenguaje de programación. Para poder aprender a programar un PLC debemos de conocer que es, para que sirve y cuál es el lenguaje de programación. Uno de los software más conocidos para aprender a programar es el STEP 7.
STEP 7 es un Software de Programación de PLC (Controladores Lógicos Programables) el SIMATIC-S7 de Siemens, es el sucesor de SIMATIC S5 STEP 7 está ampliamente extendido en toda Alemania. Los autómatas SIMATIC constituyen un standard en la zona, compitiendo en primera línea con otros sistemas de programación y control lógico de autómatas, según la norma IEC 61131-3 STEP 7 domina el mercado de lenguajes de programación según la norma DIN EN 61131-3 disponiendo de tres lenguajes de programación:
FUP.- Funktionsplan, diagrama de funciones
KOP.- Kontaktplan englisch LD o LAD, diagrama de contactos
AWL - Anweisungsliste englisch STL, lista de instrucción
El PLC (Controlador Lógico Programable) es un dispositivo que se utiliza en la industria para el control de diversos dispositivos, consta de varias entradas como salidas para para conectar los diversos dispositivos a controlar. Tiene una memoria para almacenar programas, permite utilizar funciones específicas (lógicas, de temporización, de conteo y aritméticas) para implementar un circuito de control. Para la práctica realizada en el simulador STEP 7 se utilizaron las diversas herramientas que este nos ofrece, de tal manera que el problema a resolver se le diera una solución. Aplicando los conocimientos adquiridos en clase se pudo realizar las conexiones de dicha práctica teniendo como resultado la compresión del funcionamiento y de la importancia que esta tiene. A continuación se describe el procedimiento que se llevó a cabo para realizar la práctica en cuestión en el simulador STEP 7.
DESARROLLO. A diferencia de un computador tradicional, un PLC no tiene teclado, pantalla ni ratón, tampoco tienen disco duro ni Windows. Pero internamente si es un computador, con su hardware: procesadores, memoria, puertos de comunicación, etc. y con su software: un sistema operativo (que le llaman Firmware), y una programación, específica para la aplicación o el caso particular en que se está usando.
En la Figura 1 se muestra el primer bloque en el STEP 7 para el programa de la mezcladora. Como primer punto se muestra el pulsador del inicio del sistema con una retroalimentación de la bomba 1 de esta manera la bomba seguirá funcionando ya que debemos de recordar que todo es a través de pulsadores y por tanto se deben de crear condiciones de inicio del sistema y de igual mente un paro de emergencia.
Para el desarrollo de esta práctica fue necesario familiarizarse con el programa STEP 7 tener en cuenta cada una de las herramientas con las que cuanta, todo esto para tener resultados óptimos. A continuación se presenta paso a paso el funcionamiento de una mezcladora de pintura, que está programada para mezclar dos productos dependiendo para después enviarlos a otro lugar, esto por medio de un motor que saca la mezcla del recipiente. En esta simulación se utilizan temporizadores, contadores, válvulas, sensores, botón de inicio, botón de paro, como entradas y como salidas están los motores, y las válvulas de la mezcladora. Todos estos componentes son interpretados a través de pulsadores. En el STEP 7 podemos programar en cualquiera de los tres lenguajes disponibles, a continuación se presentara la mezcladora en KOP el cual es un lenguaje en “escalera” o diagramas de contactos que en lo particular es el lenguaje más sencillo dentro del software.
Figura 1.- Primer bloque de inicio del sistema. Al momento de activar el sistema automáticamente se enciende la primera bomba para el suministro de la primera sustancia para la mezcla. Cada una de las bombas tiene un botón de marca para el inicio de su función. Posterior mente se muestra en la Figura 2 que se establece el inicio de la segunda bomba.
La mezcladora está basada en los siguientes símbolos:
Figura 2.- Funcionamiento de la bomba dos.
En el siguiente bloque podemos ver que ahora a través de un pulsador podemos indicar que se ha llegado al nivel deseado y posteriormente se activa un SET. A partir de esto inicia el sistema y tiempo de mezcla de las sustancias.
Tabla 1 Símbolos del sistema de la mezcladora
Posteriormente se toman en cuenta el tiempo anterior del sistema y se nombran nuevas condiciones de trabajo. En la figura 5 se muestran las condiciones a realizar por la mezcladora.
Figura 2.- Nivel superior e inicio del sistema para la mezcla.
Al momento de introducir el SET establecemos una marca, es decir, “una memoria” para el sistema. Y se establece como M0.1
Tabla 2.- Declaración de la marca M0.1
Ahora nos toca programar el tiempo de mezcla para las sustancias entonces para eso utilizamos un temporizador TON capas de contar los ciclos o tiempo de acuerdo a nuestra variable y lo multiplica por milisegundos. En este caso se activa al momento de que nuestro indicado de nivel superior alcanzado se active y toma la muestra del bloque anterior, es decir, toma la marca M0.1
Figura 3.- Condiciones de inicio para el inicio de la mezcla.
Ahora declaramos nuestro momento de vaciado de la mezcla basándonos en nuestro temporizador que es el que determino nuestro tiempo de llenado y ahora se activaran la válvula de vaciado y la bomba de vaciado, como se muestra en el siguiente bloque.
Figura 4.- Declaración del tiempo de vaciado. En la figura 7 se muestra otra de las condiciones. Ahora entra en la programación un contador CTU que es un contador ascendente. Y se programó de la siguiente manera para poder realizar el conteo de los ciclos en la mezcla.
Figura 5.- Temporización del sistema.
Figura 6.- Bloque 7 del sistema con intervención de un contador CTU (contador ascendente)
En este tipo de CTU podemos notar que tiene una R, y se trata de un RESET al sistema al cumplirse su condición. Por ultimo tenemos nuestra última sentencia (Figura 8) en la programación que es nuestro RESET es decir el inicio del sistema.
En este lenguaje de programación tiene una manera de declarar sus inicios y su unión entre componentes. LD es el inicio del sistema en cada bloque, O es una unión en paralelo, A es una unión en serie y AN es un componente en este caso pulsadores de manera negada, es decir, que está cerrado y no permite el paso de la señal. El la figura 10 se muestra la continuación del programa para la mezcladora.
Figura 7.- Ultimo bloque de programación. Como pudimos notar en este lenguaje de programación, es una manera fácil y sencilla de declarar las variables de nuestro sistema, así buen también podemos hacer la declaración de variables y de sentencias en el lenguaje AWL y quedaría de la siguiente manera.
Figura 10.- Bloques del programa en AWL con su simbología. En el lenguaje de AWL es un poco más complejo en la declaración de sus variables, pero sigue siendo la mejor herramienta de programación para un Controlador Lógico Programable ya que es compatible con cualquiera de los lenguajes de programación al momento de exportarlo. En la figura 11 se muestra la continuación de la programación de la mezcladora en AWL. Figura 9.- Estructura de los dos primeros bloques del programa en AWL
Podemos darnos cuenta que cada uno de los componentes tiene una descripción en la tabla de símbolos.
guardamos los cambios realizados en el proyecto
Figura 13.- Compilación del programa Se procede a exportamos el programa realizado en STEP 7 para poderlo cargar en el S7 de SIMANTIC
Figura 11.- Mezcladora en AWL Como se puede notar el lenguaje AWL es complejo pero muy sencillo y ponemos en práctica lo aprendido durante la primera unidad de la materia de PLC. En la figura 12 se muestra el último bloque de sentencias del funcionamiento de la mezcladora.
Figura 14.- Exportación del archivo.
Después se guarda el programa así como se muestra en la figura 15 y se nombra. Después de esto abrimos el simulador de S7 200 de SIMANTIC.
Figura 12.- Ultimo bloque de programación de la mezcladora en AWL
Ahora una vez que tenemos nuestro diseño del sistema compilamos el programa como se muestra en la figura 13, esperamos que no nos marque algún error, y posteriormente
Figura 15.- Guardar el programa
Se procede a abrir el simulador y cargamos el programa antes guardado. En la figura se muestra como se hace.
El simulador SIMANTIC nos permite ver de
Figura 18.- Simulación del PLC.
Figura 16.- S7_200 Cargar el programa. Una vez que se abrió el archivo nos aparecerán dos ventanas una en AWL y otra en KOP la que nos importa es la ventana del lenguaje KOP le damos RUN al programa y de esta forma visualizaremos el funcionamiento que tiene el programa que acabamos de hacer.
. Figura 17.- Inicio de la simulación en el Step 7 Al darle en aceptar se podrán ver el funcionamiento por medio de los indicadores o entradas en el sistema (los pulsadores), y podremos ir viendo el funcionamiento en la ventana del KOP y en los indicadores del PLC como se muestra en las figuras siguientes.
manera gráfica y sencilla el funcionamiento de nuestros indicadores y actuadores del sistema. En general del programa realizad en STEP 7 Figura 19 Funcionamiento en SIMATIC KOP
CONCLUSION STEP 7 es una herramienta fundamental a la hora de programar PLC gracias a ella el entendimiento de dicha materia ha sido mucho mayor porque nos damos una idea muy clara de cómo funciona. Como resultados a los conocimientos adquiridos en clase por el profesor, se pudo realizar la práctica propuesta la cual consistió en simular y controlar el funcionamiento du una puerta de garaje en diferentes condiciones de funcionamiento. Muchas de las prácticas realizas en este simulador nos ayudan a reforzar los conocimientos adquiridos durante el curso. Se pudo llegar a buenos resultados aplicando la lógica de contacto a prendida en clase además de aplicar conocimientos nuevos aprendidos como lo es el uso de temporizadores marcas y demás herramientas que nos provee este tipo de programación de PLC. Gracias a estos dos simuladores de PLC se nos facilita la interpretación de los indicadores, actuadores, temporizadores, comparadores, contadores, entre otros componentes, y por supuesto nos ofrece un mejor entendimiento para el desarrollo de las habilidades que se deben de desarrollar como futuros ingenieros electrónicos. Sin duda alguna la interpretación y programación de estos sistemas industriales es de vital importancia para desarrollar técnicas y habilidades a manera de que estos procesos sean más eficientes y eficaces.
