viernes, 3 de enero de 2014

Nº7 CONEXIÓN PROFIBÚS DP III

ENUNCIADO

Configurar el funcionamiento de una cinta transportadora mediante un variador conectado a Profibus-DP de la siguiente manera:

Al accionar el  pulsador de marcha arrancaremos la cinta al 25% de la velocidad del motor, y al detectar un sensor el elemento que transporta la cinta, el motor acelerará hasta el 100% de su velocidad. Al llegar la pieza al final (detectado por otro sensor), motor parará durante 10”, para posteriormente  invertir el sentido de giro del y funcionando a la velocidad del 50% del motor, deteniéndose la cinta cuando la pieza vuelva a ser detectada por el primer sensor. El estado de la cinta transportadora estará en todo momento señalizado por lámpara (una para el paro, otra para la marcha, una para cada sentido de giro, y una para cada velocidad distinta del motor.) 


Las entradas que controlan la cinta transportadora estarán ubicadas en un módulo de periferia descentralizada o autómata programable (el que se desee). El estado de la cinta transportadora se visualizará desde el autómata maestro.

VARIADOR MICROMASTER 4

El módulo de comunicaciones Profibus-DP sirve para la conexión de convertidores de la serie MICROMASTER4 a bus Profibus-DP. Se pueden conectar hasta un total de 126 convertidores a un maestro. 

Para informar sobre el estado actual de funcionamiento el módulo de comunicación dispone de un indicador led tricolor ( verde, naranja, rojo) que nos indica el estado operativo del módulo.

La alimentación de tensión se produce mediante el conector de sistema del convertidor.

La conexión al sistema Profibus se produce mediante un conector tipo D de 9 pines según la norma Profibus

El módulo de comunicaciones soporta velocidades de 9.6kbps hasta 12Mbps.


Comunicación con Micromaster4 mediante Profibus-DP

El control del micromaster4 se produce por el canal cíclico de PROFIBUS-DP. La estructura de datos útiles para el canal cíclico se define en el perfil PROFIDrive y se designa como PPO (objeto parámetros-datos de proceso).

Estructura de datos útiles según PPO

La información que se necesita se transmite mediante un “telegrama” desde el autómata al variador y viceversa. La estructura de datos útiles en la comunicación de datos útiles se subdivide en dos áreas que se puede transmitir en cada telegrama:

El área de parámetros (PKW) para leer y escribir valores de parámetros del variador. El área de datos de proceso (PZD) es decir palabras de mando y valores de consigna, así como información de estado y valores reales. A la hora de configurar la comunicación, la estructura de datos útiles se designa como (Parameter Process Data Objects) PPO. Existen cinco tipos de PPO en función de la cantidad de datos de parámetros y de proceso que se empleen. PPO1, PPO2, PPO3, PPO4, PPO5. Para simplificar el control, nos centraremos en dos perfiles: PPO1 y PPO3.


  • PPO1: Subdivisión del protocolo que permite en un solo telegrama controlar el variador (enviar consigna, arrancar o parar e indicar el sentido de giro), y además leer o escribir un solo parámetro cada vez. Necesita para su funcionamiento 12 bytes de entradas y 12 bytes de salidas en periferia del autómata.
  • PPO3: Subdivisión de que solo permite controlar el variador, sin posibilidad de modificar ni leer parámetros del mismo por comunicaciones. Necesita para su funcionamiento solo 4 bytes de entradas y 4 de salidas en periferia.
El tipo de PPO utilizado se configura en el Software de Step7, al incorporar el variador a la red.

Los datos del proceso y de parametrización, se subdividen en palabras. Su utilidad es la
siguiente:

PKW. Área de parámetros. Permiten al usuario acceder a través del bus de campo a todos los parámetros del convertidor, de forma que se puede leer/escribir de forma remota dichos parámetros.

  • PKE: Identificador de parámetro. Esta palabra se usa para indicar al convertidor un número de parámetro, y la acción que debe de realizar con el mismo, ya sea leerlo o modificarlo. La estructura de este parámetro es l
  • IND: Subíndice de parámetro. Esta palabra indica, si el parámetro del variador indicado en PKE lo tuviera, el número del subíndice del mismo. En micro/midimaster no existen actualmente índices, por lo que su valor siempre será 0. En caso de que existiese algún parámetro con subíndices, el número de los mismos se almacena en el byte alto de la palabra, es decir, en los bits de 8 al 15, permaneciendo el byte bajo a 0.
  • PWE: Valor del parámetro, en el caso de que deseemos escribirlo. Esta doble palabra de 32 bits almacena un valor que, en el caso de que estemos escribiendo un parámetro indica el dato al que deberemos escribirlo. En caso de lecturas de parámetros, aunque coloquemos cualquier valor en esta doble palabra no tendrá efecto. Es importante tener en cuenta la cantidad de decimales que acepta dicho parámetro. Existen parámetros con dos decimales y parámetros con uno, por lo que es importante consultar el manual antes de introducir este parámetro.
PZD. Área de proceso. Se utiliza para transmitir palabras de mando o valores de consigna del maestro al convertidos o palabras de estado y valores reales o de medida del convertidos al maestro. Los datos se estructuran de la siguiente forma:

  • PZD1: Palabra de control. Esta palabra determina como debe de comportarse el variador. Cada uno de los bits que la componen indicará un estado del mismo.
  • PZD2: Consigna de frecuencia. En esta palabra se indica en hexadecimal el valor de consigna de frecuencia al que deseamos que marcha el variador. Es importante tener en cuenta que este valor no se almacena en ningún parámetro del mismo, por lo que se puede hablar de una consigna en local (ya sea a través de analógicas, o por frecuencias fijas), y una consigna de comunicaciones. El variador solo obedecerá a una de ellas. El valor de la frecuencia esta escala según lo siguiente:
De 0 a 16384 (4000 en hexadecimal), que corresponde al 100% de la frecuencia que esté almacenada en el parámetro del variador. Por defecto este valor es 50.0 Hz, aunque podemos modificarlo en cualquier momento, variando nuestra escala de consignas. Suponiendo un valor de 50.0 Hz en el parámetro, para valores superiores en el HSW de 16384 obtendríamos frecuencias superiores a 50 Hz. Así, el valor 32767, que es el valor positivo mayor que se puede introducir en una palabra, equivale a 100 Hz. Si sobrepasamos este número (valores mayores de 32767), obtendremos porcentajes negativos, y por consiguiente frecuencias negativas. El valor debe de expresarse en hexadecimal. Si hemos enviado el telegrama correctamente según lo explicado en el apartado anterior, unos milisegundos después el variador deberá contestar un telegrama.

PROGRAMACIÓN CON STEP 7

El variador micro/midimaster para poder gobernarse correctamente desde comunicaciones debe de seguir un orden en la recepción de su palabra de control. Primeramente, para poder estar preparado para arrancar a través de comunicaciones, debe de recibir la palabra de control o de habilitación:
  • 447E
Partiendo de este estado, cambiando el último bit arrancaremos el variador, es decir:
  • Para girar a derechas: 447F
  • Para girar a izquierdas: 0C7F
Si una vez en marcha deseamos parar el variador, podemos realizar tres tipos de parada: la normal (447E), la parada libre (447D), y la parada rápida (447B). En cualquier caso, siempre deberemos de partir de un estado de parada normal (OFF1). Por lo tanto, si realizamos parada OFF2 o OFF3, a continuación, y durante algunas décimas de segundo, es necesario enviar la parada OFF1.
Indicar como apunte final que si deseamos realizar movimiento mediante jogging, la palabra de control debe de adoptar lógicamente el valor:
  • Para girar a derechas: 057F
  • Para girar a izquierdas: 067F
En caso de querer leer o escribir parámetros en el variador, deberemos emplear el perfil PP01. Esto hará que mandemos los 8 bytes para leer/escribir y los 4 siguientes para controlar el variador. En los 8 primeros, utilizaremos los dos primeros para indicar el número de parámetro y la acción a realizar (leer o escribir) y en los otros 6 restantes los emplearemos para recibir el valor del variador (leer) o para colocar el valor que nosotros queramos escribir.

CONFIGURACIÓN Y PROGRAMA DEL EJERCICIO

Insertamos la CPU y la CP

Le decimos que es el maestro

Insertamos el esclavo MICRO-MIDIMASTER que ocupa 4 bytes

En la primera linea insertamos 2 MOV y en uno le decimos que gire hacia la derecha al 25% y el MOV de abajo lo habilita

En la primera linea va al 100%, en la segunda lo paramos 10s y en la tercera arrancamos hacia la izquierda al 50%

Paramos y mandamos todas instrucciones al variador con la instrucción DP_SEND

Nº6 CONEXIÓN PROFIBÚS DP II

ENUNCIADO

Configurar un intercambio de información entre un PLC S7314 con CP342-5, actuando como maestro en una red profibus, y dos esclavos, un autómata CPM1A, un módulo MURR de 8 entradas digitales.

El sistema tendrá que realizar las siguientes actuaciones.

  • Programar un circuito marcha-paro para el funcionamiento de un motor:


Módulo de entradas MURR

E0 : Pulsador de paro.
E1:  Pulsador de marcha.

Autómata Omron:

10.04: Motor

  • Transferir información del Siemens al Omron:


Al pulsar la entrada E3 del módulo de entradas se transferirán los bytes de marcas 10 y 11 del Siemens, al autómata Omron (evidentemente, estos bytes tendrán un contenido). La información se almacenará en el canal 20 del Omron.

CPM1A

El CPM1A es un PLC de la marca OMRON al cual le vamos a acoplar un modulo de comunicación para el tipo PROFIBÚS DP, este modulo es el CPM1A-PRT21:


Mapa de datos:








En función de si ponemos el interruptor en ON u en OFF, seleccionaremos Intel o Motorola. Esto quiere decir nada mas que depende del que seleccionemos los byte que tengamos irán al principio o al final, es importante saber cual tenemos seleccionado para poder programar correctamente después.



MURR

El modulo MURR es un modulo de entradas, el cual no tiene memoria para almacenar datos.


Conexión de la fuente de alimentación: DI8 Art. No. 55 450:



Ejemplo de conexión:



Conexión PROFIBÚS DP:



Conector:



CONFIGURACIÓN Y PROGRAMA DEL EJERCICIO


Insertamos la CPU y la CP

Insertamos el PLC esclavo de Omron que tiene 2 bytes

Insertamos el modulo MURR esclavo que tiene 1 byte

Recibimos datos de los esclavos que los guardaremos en una marca 0,1,2

Transferencia de los bits a las marcas que posteriormente se enviaran al CPM1A

Enviamos los datos al CPM1A

Recibo los datos del maestro y se activa la entrada

Se copia una marca del maestro y se guarda en el canal 10 del CPM1A y con la linea de abajo reseteamos la salida

Nº5 CONEXIÓN PROFIBÚS DP I

ENUNCIADO

Realizar la configuración de un sistema de comunicaciones en Profibus-DP constituido por un autómata Siemens S7-314 IFM como maestro, un modulo ET200L como esclavo y un autómata Omron CQM1H como esclavo, de manera que:

  1. El primer byte de entradas digitales del módulo ET200L se reflejen en el primer byte de salidas del autómata Siemens.
  2. Que las 8 primeras entradas del autómata Omron, se reflejan en las 8 primeras salidas de la ET200L.
  3. El primer byte de entradas del autómata Siemens, se almacene en el canal 10 del Omron. 

ET200L

Al configurar una instalación, los módulos de entrada/salida se montan normalmente de forma centralizadaen el autómata programable.

En el caso de que las entradas/salidas estén a unas distancias mayores del autómata programable, el cableado puede ser muy extenso y resultar algo confuso, y las fuentes de perturbaciones electromagnéticas existentes pueden limitar la fiabilidad.

Para semejantes instalaciones recomendamos la aplicación del sistema de periferia descentralizada ET200:

  • La CPU del autómata se encuentra en un punto central.
  • La periferia (entrada/salida) trabaja descentralizadamente in situ.
  • El potente sistema de bus ET200, con unas elevadas velocidades de transmisión de datos, cuida de que la CPU y la periferia comuniquen entre si sin fricciones.
Bloque electrónico L 16 DI/16 DO DC 24 V/0,5 A-6ES7 133-1BL00-0XB0:




CQM1-H

El CQM1-H es un PLC de la marca OMRON al cual le vamos a acoplar un modulo de comunicación para el tipo PROFIBÚS DP, este modulo es el CQM1H-PRT21:


Se comunica con el maestro a través del cable de PROFIBUS DP mediante un conector especifico:





CONFIGURACIÓN Y PROGRAMA DEL EJERCICIO.


Después de insertar la CPU, insertamos la CP


Después de insertar la CP, pinchamos sobre ella y le decimos que es maestro


Insertamos el primer esclavo que sera un ET200L


Insertamos el segundo esclavo, CQM1H que sera de 2 words


Así quedarían la CPU y la CP


Recibimos los datos de los esclavos que son 6 bytes


En el primer MOVE visualizaremos el estado de las entradas de la ET200L en el PLC SIEMENS


En el siguiente MOVE transportaremos un byte a una dirección para posteriormente enviarlo a la ET200L


Transferimos con el MOVE las entradas a una marca que enviaremos al CQM1H


Enviamos los 6 bytes a los esclavos


En el primer MOV enviaremos el estado de las entradas al maestro que posteriormente enviara al ET200L


En el segundo MOVE visualizaremos el estado de las entradas del maestro.

jueves, 2 de enero de 2014

COMUNICACIÓN EN 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 trafico 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. Para tener acceso a PROFIBUS-DP, necesitamos disponer de un puerto que disponga de ese protocolo. 

Se puede hacer de 2 formas:

1.- A través de una CPU con puerto integrado.
2.- Mediante tarjeta de comunicaciones CP o un módulo interface IM.

El maestro DP será siempre un PLC con conexión a PROFIBUS-DP mientras que los esclavos, pueden ser también PLC,s estaciones de trabajos (ET200) o incluso otros elementos (variadores, arrancadores, etc.) A un maestro DP es posible conectar un máx. de 125 estaciones esclavas PROFIBUS DP (según el CPU utilizado). La velocidad de comunicación será de 12Mbps, o si los esclavos no lo permiten, 1,5 Mbps.

PERIFERIA DISTRIBUIDA A TRAVÉS DEL PUERTO INTEGRADO DE LA CPU

En esta configuración, se intercambian los datos entre el maestro DP y esclavos DP sencillos 
(módulos de E/S), a través del maestro DP. El maestro DP explora sucesivamente cada esclavo DP configurado en su lista de llamadas (lista de sondeo) dentro del sistema maestro DP, transmitiendo los datos de salida o recibiendo de vuelta sus valores de entrada. Las direcciones E/S son asignadas automáticamente por el sistema de configuración. Esta configuración se denomina también sistema monomaestro, porque aquí hay conectados un solo maestro DP con sus respectivos esclavos DP a una red PROFIBUS-DP.


Cuando configuremos la red de este modo, las entradas y salidas de las ETs las verá el maestro como propias, accediendo a ellas con las instrucciones normales de S7.

PERIFERIA DISTRIBUIDA A TRAVÉS DE UNA CP

En el caso de que tengamos de una CPU que no dispone de puerto integrado DP, deberemos añadir un procesador de comunicaciones que nos permita realizar esa función. Ahora las E/S de los esclavos estarán almacenadas en un búfer de entradas o salidas que se encuentra en la CP. El maestro para acceder a ellas tendrá que hacerlo mediante dos funciones: FC1(DP_SEND) y FC2 (DP_RECV).


EL PROCESADOR DE COMUNICACIONES CP342-5

Para permitir que un equipo se conecte a la red, ya sabemos que necesitamos de un equipo que son adapte o acople al medio. Esto lo hace la CP 342-5. Veamos sus características:

La CP 342-5 soporta los siguientes servicios de comunicaciones:


  • Maestro de DP. La cantidad máxima de esclavos que soporta es de 64. En estos 64 esclavos, la suma de los bytes que poseen los módulos de entradas / salidas en total no puede superar los 240 bytes de entradas y los 240 bytes de salidas.
  • Esclavo de DP. El área de entradas máxima con el que se comunicará con el maestro DP es de 86 bytes, y el de salidas de 86 bytes.
  • Enlaces FDL. Es el tipo de comunicación que vamos a estudiar en este apartado.
  • Comunicación S7. Si todos los equipos de la red de comunicaciones son S7, se puede realizar comunicación mediante funciones S7.
  • Funciones PG. Es posible programar los equipos de la red a través de la conexión a una CP.
  • Funciones HMI. Se pueden conectar equipos de visualización a través de la CP342-5 a la CPU.


Estos servicios de comunicaciones se pueden utilizar a la vez (la tarjeta soporta multiprotocolo). Sin embargo esto no es muy recomendable en l caso más usual, que es la utilización de la CP 342-5 como maestro de DP y a la vez conectada a una red mediante funciones S7o FDL, ya que se ralentiza en demasía la adquisición de datos de la periferia con respecto a la parte de maestro DP. Es recomendable utilizar una CPU con maestro DP integrado, y una CP 342-5 exclusivamente para comunicaciones FDL, aunque el primer caso es técnicamente posible.


CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN EN DP.

Veamos un ejemplo de configuración para un S7-314, donde uno será el maestro y tendremos diferentes esclavos. La tarea de comunicación a resolver es bien sencilla: Un autómata programable (maestro DP SIMATIC 300) procesa datos del proceso. En el resto de la red, tenemos tantos esclavos como deseemos. (esclavos DP). Primero habrá que configurar el hardware de cada uno de los equipos. La configuración del
equipo maestro será la de siempre, pero en el slot 4 insertamos el procesador de comunicaciones SIMATIC 300 CP-300 PROFIBUS CP 342-5


Una vez tengamos el maestro con la CP instalada, crearemos la red de Profibus que vamos a utilizar. Seleccionar el CP PROFIBUS en la tabla de configuración de cada uno de los equipos S7. Elegir el comando de menú Edición. Propiedades del objeto. Configurar una nuevo interface Profibus.


Ahora debemos configurar la comunicación Maestro-Esclavo. El punto clave para configurar un sistema maestro DP es el ajuste del modo de operación del CP PROFIBUS. Para ser más exactos se trata de modos de operación que adopta el CP sustituyendo así al equipo.

CONFIGURACIÓN DEL MAESTRO.

Una vez configurado el interface Profibus DP, hay que configurar el CP como Maestro de Profibus DP. Para ello en propiedades del CP hay que indicar en la solapa Modos de Operación que el CP va a ser Maestro de una red Profibus DP.


Una vez aceptada la configuración del CP como maestro de Profibus DP. Aparecerá representado en la aplicación configuración hardware la red Profibus de la que es maestro el CP.


CONFIGURACIÓN DE LOS ESCLAVOS.

Para disponer de una red, necesitamos los esclavos. En el mismo proyecto, crearemos tantos esclavos como vayamos a necesitar. En el caso de que sean PLC´s S7, haremos exactamente los mismo que antes pero variaremos en las propiedades del CP, en la solapa Modos de Operación, la opción de Maestro DP por Esclavo DP. Para un autómata S7-314configurado como esclavo, una vez lo tengamos configurado, se ha
de acoplar a la red. Para ello, seleccionaremos la CP 342-5 de PROFIBUS DP -- ESTACIONES YA CONFIGURADAS -- S7-300 CP 342-5 – VERSIÓN CORRESPONDIENTE ( dentro del catalogo de la configuración del hardware del maestro) y lo arrastraremos hasta conectarlo con la red Profibus creada en el maestro. Cuando el icono del ratón cambie de la indicación de prohibido a la indicación de añadir, suelte el botón izquierdo del ratón y aparecerá la siguiente figura. Al pulsar en el botón de acoplar, insertaremos el esclavo dentro de la red Profibus.


En el caso de añadir estaciones un módulo de periferia distribuida (ET200) como esclavos, solamente deberemos seleccionar la estación que vayamos a instalar y soltar en el bus,


En el caso de que incorporemos un esclavo de otro fabricante, el proceso será igual, aunque primero nos deberemos asegurar de que se encuentra instalado el archivo GSD que actua como driver del dispositivo.


Para todos los esclavo hay que configurar los módulo universales de entrada y salida de datos. Estos módulos serán los que nos permitan realizar la comunicación y sirven para fijar la cantidad de datos a transmitir y la posición que ocupa cada esclavo en cada bloque de transmisión. Estos podrán tener la longitud que nosotros deseemos, ( a excepción de los esclavos que tenfgan una cantidad fija) o lo que es igual, la longitud de datos que deseemos enviar y recibir.

Para el S7-314 como esclavo, esto se consigue seleccionando el esclavo e introduciendo en la parte inferior en el slot 0 un modulo universal del catálogo configurándolo como entrada e indicando la longitud deseada. De la misma forma en el slot 1 se introduce un módulo universal del catálogo configurándolo como salida. Una vez insertados los módulos en los Slots 0 y 1 respectivamente hay que configurarlos como entrada o salida e indicar su longitud.


Para la estación ET200 y el autómata OMRON, solo deberemos configurar las direcciones de los bytes que queramos enviar y/o recibir, ya que la cantidad de información a enviar está condicionada por la cantidad de E/S que tengan los esclavos.

CREAR EL PROGRAMA DE USUARIO

El programa de usuario hará uso de las funciones FC1 y FC2 de la librería SIMATIC_NET_CP de Siemens.

Bloque FC DP_SEND (FC1)


El bloque FC DP_SEND transfiere datos desde la CPU del PLC al CP PROFIBUS. Dependiendo del modo de operación del CP PROFIBUS, el DP_SEND puede tener el significado siguiente:

En el Maestro DP
El bloque transfiere los datos de un área de salidas DP determinada al CP PROFIBUS para emitirlo a la periferia descentralizada.

En el Esclavo DP
El bloque transfiere los datos de un área de datos DP determinada de la CPU al búfer de emisión del CP PROFIBUS para transferirlos al Maestro DP.

El área de datos indicada puede ser un área PA, un área de marcas o bien un área de bloques
de datos. Si el CP PROFIBUS acepta todo el área de datos DP significa que la transferencia se
ha ejecutado correctamente.

Bloque FC DP_RECV (FC2)



El bloque FC DP_RECV recibe datos a través del CP PROFIBUS. Dependiendo del modo de operación del CP PROFIBUS, el bloque DP_RECV puede tener el siguiente significado:

Para insertar estas funciones dentro de Programa Bloques de cada CPU hay que Abrir la librería SIMATIC_NET_CP. Para ello en el Administrador, Archivo Abrir y en la ventana de diálogo seleccionar la solapa Librerías y dentro de ella la librería SIMATIC_NET. Se abrirá una ventana como la del proyecto creado donde se seleccionara la FC1 y FC2 y se arrastrarána los Bloques del Programa del Maestro y del Esclavo Una vez las funciones de la librería copiadas en cada uno de los bloques tanto del maestro como del esclavo. Hay que llamarlas desde el OB1.