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1. COMUNICACIÓN SIMULADOR 3D AMB PLCsim.
1. COMUNICACIÓN SIMULADOR 3D AMB PLCsim.
1. Configuración del hardware del proyecto
En este projecto tendremos los siguientes elementos en conexión Profinet:
Un PLC S7-1200 con CPU 1214 AC/DC/Rly con referencia 6ES7 214-1BG40-0XB0.
Un Variador de velocidad Sinamic G120 tipus CU240E-2 PN y con referencia 6SL3244-0BB12-1FA0, con una etapa de potencia tipo PM340 y con referencia 6SL3210-1SB12-3UA0.
Una ET200SP con cabecera tipo IM 155-6 PN ST y con referencia 6ES7 155-6AU00-0BN0 y unas tarjetas:
1 tarjeta DI 16x24VDC ST con referencia 6ES7 131-6BH00-0BA0.
1 tarjeta DQ 16x24VDC/0.5A ST con referencia 6ES7 132-6BH00-0BA0.
1 modulo servidor con referencia 6ES7 193-6PA00-0AA0.
1.1 Comunicación del PLC con el sinamic.
La comunicación del variador Sinamic y el PLC se hara con el Telegrama 1. Este telegrama esta compuesto de dos palabras de salidas que envian ordenes del PLC al Sinamic y dos palabras de entrada que enviaran información del Sinamic al PLC. La descripción de las palabras es la siguiente:
Palabra de mando: Se usa para controlar el motor, puesta en marcha, diferentes paradas e inversión.
Palabra de consigna: Consigna que se le envia, pera controlar su velocidad, trebajara con valores de 0 a 16384.
Palabra de estado: Se usa para saber en que estado está el convertidor y el motor.
Palabra de velocidad real: Confirmación de la velocidad actual del motor, valor desde 0 a 16384. Este valor sera positivo en un sentido y negativo en el sentido contrario.
1.1.1 Palabra de mando. Significado de los bits
1.1.2 Palabra de estado. Significado de los bits
1.2. Configuración del hardware. PLC.
En la configuración del hardware para un S7-1200 trabajando con el simulador se ha de seleccionar Ninguno en la opción de configuración Bloque de organización” y Memoria imagen de proceso, tanto de las entradas como salidas digitales:
1.3. Configuración del hardware. Sinamic.
-Añadiremos el variador de velocidad mediante el asistente, por eso iremos a “Agregar dispositivo”.
-Seleccionaremos “Accionamientos”
-Dentro de “Control units” buscaremos nuestra unidad que es la CU240E-2PN en este caso.
-En nuestro Sinamic físico que tengamos, miraremos la referencia de nuestra unidad de control y la versión, (la veremos sacando el panel IOP), la seleccionaremos y pulsaremos en “Aceptar”.
A continuación, le hemos de añadir la etapa de potencia del variador, para hacer eso miraremos su referencia al lado de la fuente de alimentación.
Le ponemos al variador el nombre que queramos, en este caso “sinamic”
Le ponemos al variador la IP que queramos, en nuestro caso 192.168.0.20.
Vamos a “Vista de redes” y arrastramos la conexión de profinet del variador hasta la conexión del PLC.
-Lo siguiente que debemos hacer es configurar la comunicación entre el variador y el PLC. Según vemos en el dibujo del inicio, la comunicación se realizará con dos palabras de salidas y dos palabras de entrada.
Para ello seleccionamos la conexión Profinet del variador y seleccionamos sus propiedades.
-Dentro de ellas, seleccionamos "Configuración de telegrama", como telegrama utilizamos el "Telegrama standard 1".
-En "Rango de datos partner" pondremos las entradas y salidas de comunicación, en nuestro caso ponemos 256 entradas y 256 salidas.
La configuración del hardware para un Sinamic trabajando con el simulador, hemos de seleccionar Ninguno en la opción de configuración Memoria imagen de proceso, tanto de las entradas como de las salidas:
1.4. Configuración del hardware. ET200 SP.
Añadiremos una ET200SP IM 155-6PN ST con la referencia de la cabecera y la versión y la conectamos al controler.
Insertaremos en la ET200 SP las siguientes tarjetas:
1 tarjeta DI 16x24VDC ST amb referencia 6ES7 131-6BH00-0BA0. Como direcciones de entradas pondremos 2 y 3.
1 tarjeta DQ 16x24VDC/0.5A ST con referencia 6ES7 132-6BH00-0BA0. Como direcciones de salida pondremos 2 y 3.
1 módulo servidor con referencia 6ES7 193-6PA00-0AA0.
A la cabecera le ponemos el nombre de la ET, que en este caso es "ET200 SP".
En la configuración del hardware para la ET200 SP trabajando con el simulador se ha de seleccionar Ninguno en la opción de configuración Bloque de organización” y Memoria imagen de proceso, tanto en la tarjeta de las entradas digitales como en la de las salidas digitales.
1.5. Configuración del contador de alta velocidad.
Para que el encoder pueda dar señal al PLC es necesario activar uno de los Contadores rápidos, en este caso el primero, el HSC1:
También es necesario elegir el tipo de encoder que tenemos conectado en el PLC, en este caso un encoder del tipo incremental de tres fases, A, B i Z:
Restablecer valores: Para poder fijar unos valores del registro de contaje como:
o Valor inicial del contador. Valor con el que se iniciará el contador.
o Valor de referencia inicial. Valor de consigna para generar una alarma (ver pestaña “Configuración de eventos”).
Podemos configurar una entrada para realizar la acción de reiniciar el contador, para eso hemos de activar la opción “Utilizar entrada Sync externa” y el campo “Nivel de señal de la entrada Sync” que los podemos configurar como:
o Alto: Responde al orden de reset al activar la entrada correspondiente.
o Bajo: Responde al orden de reset al desactivar la entrada correspondiente.
Elegir de las posibles entradas, las direcciones por donde entraran los pulsos de incrementar, fase “A”, decrementar fase “B” y entrada Sync de puesta a cero “Z”.
Las entradas de "reloj A" y "reloj B" se han de poner al valor 0.1 microsec. al apartado "Filtros de entrada" de cada canal.
Por último, solo queda configurar la dirección inicial en donde quedaran registrados de forma automática el número de pulsos que recogen las entradas.
Trabajando con el simulador se ha de seleccionar "Ninguno" en la opción de configuración "Bloque de organización” y "Memoria imagen de proceso", en las entradas :
2. Programa para la comunicación PLCSim – Simulador 3D.
Introducir el siguiente programa en el "Bloque de Organitzación" (OB30):
IMPORTANTE:
La comunicación entre el PLC y el variador tal y como la hemos configurado se realiza con las palabras de entradas y salidas 256 y 258.
Si queremos trabajar con otra configuración, debemos modificar la primera línea del OB30.
Por ejemplo, si queremos trabajar con las entradas IW110 y IW110 y las salidas QW100 y QW102 debemos :
Donde pone ID256, pondríamos ID110.
Donde pone QD256, pondríamos QD100.
Cambiar la configuración de la comunicación del telegrama Standard 1 en el hardware.
2.1. Procedimiento para la comunicación entre PLCSim – Simulador 3D.
A continuación se relaciona el procedimiento a seguir para poder conseguir con éxito la comunicación entre el PLCSim y el Simulador 3D para poder comprobar el funcionamiento del programa.
a) Iniciar la aplicación del simulador de TIA Portal, PLCSim.
b) Cargamos el programa de TIA Portal en el PLCSim
c) Asegurarnos de pasar d’STOP a RUN el modo de funcionamiento del simulador PLCSim.
d) Ejecutar el Simulador 3D.
Este Simulador 3D puede hacerse girar en todos los sentidos, si fijamos el ratón en un punto y lo giramos en cualquier sentido, se podrán obtener múltiples vistas del proceso simulado.
También se podrá realizar zoom para acercar o alejar el proceso, por eso sólo es necesario fijar un punto con el ratón y desplazando la rueda de éste hacia delante haremos zoom (-) o alejar y hacia atrás haremos zoom (+) o acercar.
2. FUNCIONAMIENTO DEL VARIADOR.
2. FUNCIONAMIENTO DEL VARIADOR.
En esta propuesta de programa se trabaja de forma básica y manual las opciones básicas de funcionamiento y control de un variador Sinamics G120.
Al arrancar el simulador 3D tendremos el proceso en la posición inicial preparada para poder iniciar el funcionamiento, por tanto tendremos:
o La caja estará en la posición derecha activando el sensor B1 que pone a cero el contador de alta velocidad.
2.1. Variador preparado para funcionar.
Para que el variador esté preparado para ponerse en marcha, existen unos bits de la palabra de control que deben estar a valor 1 y otros que deben estar a valor 0.
Variador preparado para ponerse en marcha QW256 = 1150
Para conseguir esto, programaremos en el OB100 el siguiente segmento:
OB100
2.2. Orden de funcionamiento en un sentido (por ejemplo izquierda).
Para que el variador funcione en un sentido, debe estar preparado para ponerse en marcha y activar el bit 0 de la palabra de control.
Variador con orden de funcionamiento en un sentido QW256 = 1151
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
2.3. Orden de funcionamiento en sentido contrario (por ejemplo derecha).
Para que el variador funcione en sentido contrario, puede hacerse:
o Estando preparado para ponerse en marcha, activando el bit 0 y el bit 11 de la palabra de control.
o Estando girando en un sentido, activando el bit 11 de la palabra de control.
Variador con orden de funcionamiento en sentido contrario QW256 = 3199
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
2.4. Parada del motor .
Hay varias formas de detener el motor:
1. Parada con rampa de deceleración (P1121): Es el caso que programaremos y se consigue poniendo a cero el bit 0 de la palabra de control.
2. Parada por inercia: En este caso, al dar la orden de parada debemos poner a 0 el bit 1 y al dejar de dar la orden debemos poner a 0 el bit 0 ya 1 el bit 1 (corresponde a dejar el variador preparado para ponerse en marcha).
3. Parada con rampa (P1135), OFF3: En este caso, al dar la orden de parada debemos poner a 0 el bit 2 y al dejar de dar la orden debemos poner a 0 el bit 0 ya 1 el bit 2 (corresponde a dejar el variador preparado para ponerse en marcha).
4. Parada lo antes posible: En este caso, al dar la orden de parada debemos poner a 0 el bit 4 y al dejar de dar la orden debemos poner a 0 el bit 0 ya 1 el bit 4 (corresponde a dejar el variador preparado para ponerse en marcha).
En esta maqueta sólo hemos programado la opción de paro con rampa de deceleración que corresponde a la opción 1..
Variador con orden de paro con rampa de deceleración (P1121) QW256 = 1150 , también seria valido QW256 = 3198
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
2.5. Enterado de un fallo en el variador .
Puede haber un fallo en el variador, por ejemplo si existe una sobreintensidad en el motor. En este caso, si la caja que se desplaza ha llegado a la izquierda y todavía está funcionando el motor (la caja podría ser una plataforma cogida al eje), el eje quedaría bloqueado y por tanto el variador daría un fallo para sobreintensidad y el motor no funcionaría. Para resetear el fallo, debemos activar un momento el bit 7 de la palabra de control.
Lo mismo ocurrirá si la caja llega a la derecha y sigue funcionando el motor.
Para que el variador quede operativo de nuevo, deberíamos enviarle el valor 1150 a la palabra de control, quedando preparado de nuevo para arrancar.
En este caso, al accionar el pulsador ACK, acusaremos el fallo y al dejar de accionar el pulsador ACK dejaremos el variador preparado para funcionar de nuevo
Variador preparado para funcionar de nuevo : QW256 = 1150
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
2.6. Control de la velocidad del motor.
La consigna de velocidad del variador será dada por la segunda palabra de salidas, en este caso la QW258. Valor 0 significará que el motor funcionará en la frecuencia mínima (configurada a variador) y valor 16384 significará que el motor funcionará en la frecuencia máxima (configurada en el variador).
En este simulador la frecuencia configurada en el variador siempre será de 0 a 50 Hz.
La regulación de la velocidad la hacemos en este caso mediante el potenciómetro del salpicadero que está conectado a una entrada analógica del PLC.
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
2.7. Visualización del estado del variador.
El variador mediante el bit de la palabra de estado y la palabra de velocidad real nos está dando información del estado del variador.
En este caso lo que queremos saber del estado del motor es el siguiente:
Si gira hacia la izquierda.
Si gira hacia la derecha.
Si está detenido sin fallo.
Para poder hacer esto, usaremos el bit 1 de la palabra de estado (indica que hemos dado la orden de marcha) y el bit 14 que nos indica si gira en un sentido o en el contrario.
Si ha llegado a la velocidad que le tenemos en la palabra de consigna.
Para ello, debemos comparar el valor de la consigna que le hemos dado con el valor de la velocidad real que nos la dice el variador. el valor de la velocidad real es positivo cuando el motor gira en un sentido y negativo que gira en sentido contrario. Para poder realizar correctamente la comparación, debemos pasar el valor de la velocidad real en valor absoluto.
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
Para conseguir esto, programaremos en el FC1 el siguiente segmento:
FC1
Si hay un fallo:
En cas que haya un fallo queremos que nos lo indique con un piloto intermitente.
3. MAPEADO DE LAS VARIABLES.
3. MAPEADO DE LAS VARIABLES.
Antes de poder realizar el programa es necesario hacer una relación de las diferentes variables que intervienen en el proceso, de forma que mediante una Tabla de variables en TIA Portal queden reflejadas, y en el momento de realizar el programa poder identificarlas correctamente.
3.1. Relación de variables de entradas.
A continuación se relacionan las variables de entrada al PLC que son:
o Pulsadores de control.
o Detectores magnéticos de las válvulas proporcionales.
o Selectores.
o Potenciómetros.
o Sensores de posición.
3.2. Relación de variables de salidas.
A continuación se relacionan las variables de salida al PLC que son:
o Palabras de comunicación entre variador y PLC.
o Pilotos de señalización.
3.3. Relación de registros de contaje y de cálculo.
A continuación se relacionan las variables relacionadas con marcas internas del PLC que actuaran de registres de contaje y de cálculo:
4. PROYECTO TIA PORTAL.
4. PROYECTO TIA PORTAL.
El proyecto de TIA Portal se ha estructurado en diferentes bloques de programa como son:
o OB30 Cyclic interrupt: Este bloque de programa és el que realiza la comunicación entre el PLCSim y el Simulador 3D del proceso, por eso és muy importante no modificar ninguno de los valores e instrucciones programados.
o OB100 Startup: Este bloque contiene la programación de inicialización del variador.
o OB1 Main: Este bloque contiene la organitzación de llamadas al resto de bloques que forman el programa del proceso.
o FC1 Control_variador: Este bloque contiene el programa que da respuesta al control del funcionamiento del variador.
o FC2 Cálculos : Este bloque contiene el programa de unas operaciones de cálculo.
Por lo tanto, el proyecte en TIA Portal tendrá la siguiente estructura:
OB30_Cyclic interrupt
Cyclic interrupt (OB30).pdfOB100_Startup
Startup (OB100).pdfOB1_Main
Main (OB1).pdfFC1_Control variador
Control_variador (FC1).pdf5. PROYECTO MODELO TIA PORTAL.
5. PROYECTO MODELO TIA PORTAL.
A continuación puede descargar el proyecto modelo de TIA Portal v16 que puede servir de base para realizar cualquier programa. Este proyecto ya tiene integrado:
Configuración del hardware para el PLC S7-1200.
Bloque de programa para la comunicación entre el Simulador 3D y el PLC Sim en modo simulación.
Listado de símbolos completo.
Contenidos de este espacio de Ramón L. Yuste y Vicenç Guerrero se publica bajo licencia:
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