Documentación didáctica SCE Módulo TIA Portal 000-000

Documentación didáctica SCE
Siemens Automation Cooperates with Education | 09/2015
Módulo TIA Portal 000-000
Descripción de los módulos y del marco
conceptual
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Nota sobre el uso
La documentación didáctica SCE para la solución de automatización homogénea Totally Integrated
Automation (TIA) ha sido elaborada para el programa "Siemens Automation Cooperates with Education
(SCE)" exclusivamente con fines formativos para centros públicos de formación e I+D. Siemens AG
declina toda responsabilidad en lo que respecta a su contenido.
No está permitido utilizar este documento más que para la iniciación a los productos o sistemas de
Siemens. Es decir, está permitida su copia total o parcial y posterior entrega a los alumnos para que lo
utilicen en el marco de su formación. La transmisión y reproducción de este documento y la
comunicación de su contenido solo están permitidas dentro de centros de formación básica y avanzada
para fines didácticos.
Las excepciones requieren autorización expresa por parte del siguiente contacto de Siemens AG:
Sr. Roland Scheuerer [email protected].
Los infractores quedan obligados a la indemnización por daños y perjuicios. Se reservan todos los
derechos, incluidos los de traducción, especialmente para el caso de concesión de patentes o registro
como modelo de utilidad.
No está permitido su uso para cursillos destinados a clientes del sector Industria. No aprobamos el uso
comercial de los documentos.
Queremos expresar nuestro agradecimiento a la TU Dresde, en especial al catedrático Leon Urbas y a la
profesora Annett Pfeffer, así como a la empresa Michael Dziallas Engineering y a las demás personas
que nos han prestado su apoyo para elaborar este documento didáctico de SCE.
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Índice de contenido
1
2
3
Sinopsis de los módulos ....................................................................................................................... 4
1.1
Planificación temática ................................................................................................................... 4
1.2
Módulos de principios básicos ...................................................................................................... 5
1.3
Módulos avanzados ...................................................................................................................... 8
1.4
Módulos especiales .................................................................................................................... 10
Descripción del marco conceptual ...................................................................................................... 12
2.1
Sinopsis del material ................................................................................................................... 12
2.2
Estructura de los capítulos en función de la docencia especializada ........................................ 13
Información adicional .......................................................................................................................... 14
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DESCRIPCIÓN DE LOS MÓDULOS Y DEL MARCO
CONCEPTUAL
1 Sinopsis de los módulos
La descripción de los módulos le ayudará a seleccionar el contenido perteneciente a su especialidad
y que sea relevante y de interés para usted.
Los números de los capítulos se componen de 6 cifras, p. ej., 000-000 para la descripción de los
módulos. Las 2 primeras cifras hacen referencia al ámbito temático. La tercera cifra corresponde al
nivel superior de esquema del tema. Normalmente aparece un "1" para representar el controlador
S7-1200 y un "2" para el S7-1500. El "3", si aparece, hace referencia al controlador S7-300. Las
cifras que aparecen a continuación del guion hacen referencia a un determinado capítulo. Si dicho
capítulo se utiliza para varios controladores, no varían las últimas cifras, sino solo la tercera de las
tres primeras cifras.
1.1 Planificación temática
La siguiente figura muestra una sinopsis de los temas que se abordan en SCE conforme al marco
conceptual aquí descrito. Estos temas son muy amplios, por lo que solo es posible presentarlos en
fragmentos sucesivos. Por ello los temas presentados se dividen a su vez en principios básicos,
temas avanzados y temas futuros (= módulos). Los módulos de principios básicos contienen
material didáctico SCE pensado para principiantes, pero que puede ser útil también para alumnos
avanzados. Los módulos avanzados son especialmente recomendables para alumnos avanzados o
que ya han cursado los módulos de principios básicos. Los módulos especiales contienen los demás
temas que se consideran de interés y dotados de perspectivas de futuro. En cualquier caso, este
contenido se irá complementando con el tiempo, por lo que se recomienda consultar regularmente la
página www.siemens.com/sce.
000-000
Sinopsis general de los módulos de la documentación didáctica SCE
080-xxx
Eficiencia energética
010-xxx
Configuración hardware
090-xxx
Comunicación avanzada
020-xxx
Ejemplo de proceso
100-xxx
RFID
030-xxx
Principios básicos de la programación de PLC
110-xxx
Vision
040-xxx
Visualización
120-xxx
Siwarex
050-xxx
Programación avanzada
130-xxx
Servidor web
060-xxx
Accionamientos
140-xxx
Security (seguridad informática)
070-xxx
Safety
Figura 1: Sinopsis de los temas tratados
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1.2 Módulos de principios básicos
Además de la presente descripción de módulos, los módulos de principios básicos contienen los
temas "Configuración hardware", "Ejemplos de proceso" y "Principios básicos de la programación de
PLC" (ver la Figura 2). A continuación se describe la estructura de estos módulos.
000-000
Sinopsis general de los módulos de la
documentación didáctica SCE
010-xxx
Configuración hardware
011-xxx Configuración hardware de S7-1200
011-1xx Estructura no especificada/integrada
011-2xx Estructura separada con Profinet
011-3xx Estructura separada con Profibus
012-xxx Configuración hardware de S7-1500
012-1xx Estructura no especificada/integrada
012-2xx Estructura separada con Profinet
012-3xx Estructura separada con Profibus
013-xxx Configuración hardware de S7-300
013-1xx Estructura no especificada/integrada
013-2xx Estructura separada con Profinet
013-3xx Estructura separada con Profibus
020-xxx
Ejemplo de proceso
030-xxx
Principios básicos de la programación de PLC
031-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1200
032-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1500
Figura 2: Módulos de principios básicos
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Se ha decidido abordar este tema en primer lugar porque la configuración hardware puede llevarse
a cabo y aprenderse sin estar asociada a una tarea concreta. El tema de la configuración hardware
se divide a su vez en la configuración hardware de los distintos controladores, disponible en los
respectivos paquetes SCE. Por el momento se ofrecen el S7-1200, el S7-1500 y el S7-300. Cada
uno de los controladores se subdivide a su vez en distintas arquitecturas o tipos de estructura.
Actualmente se encuentran disponibles la estructura no especificada o integrada, la estructura
separada con PROFIBUS y la estructura separada con PROFINET. En el momento en que se
prevea la introducción de nuevas tecnologías, se incorporarán las arquitecturas correspondientes.
La Figura 2 muestra la clasificación descrita. En la Figura 3, los capítulos ya existentes aparecen
con fondo verde y con su número de módulo completo.
012-1xx Estructura no especificada/integrada
012-100 Configuración hardware de una CPU 1500 no especificada
012-100 Configuración hardware de una CPU 1516F en estructura integrada
Figura 3: Capítulos existentes del área temática "Configuración hardware: S7-1500"
Tras la configuración hardware se aborda el tema "Ejemplo de proceso". No se trata de una unidad
didáctica, ya que únicamente se describen ejemplos de proceso que se utilizarán para tareas
concretas en los capítulos posteriores. Actualmente se ofrece el ejemplo de proceso de una planta
de clasificación. El ejemplo se utiliza en los capítulos posteriores para ilustrar aspectos de
programación. También en este caso se prevé incorporar nuevos ejemplos, así como ampliar las
descripciones de distintos procesos básicos. SCE tiene previsto llevar a cabo este ejemplo de
proceso con un modelo en SIMIT, para que los alumnos puedan probar la implementación con un
proceso simulado.
020-xxx
Ejemplo de proceso
020-100 Descripción de proceso para una planta de clasificación
Figura 4: Área temática "Ejemplos de proceso" con descripción implementada
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El siguiente tema es "Principios básicos de la programación de PLC", que, para mayor facilidad,
cuenta con un apartado para cada uno de los controladores S7-1200 y S7-1500. No se hace
referencia explícita al controlador S7-300, ya que en principio las implementaciones coinciden con
las del S7-1500, salvo algunas pequeñas diferencias. La subdivisión es idéntica para cada uno de
los controladores. Se empieza con la programación de funciones (FC) y de bloques de función (FB).
Para ello se proponen tareas muy sencillas, a fin de facilitar los primeros pasos. El ámbito temático
se completa con "Contadores y temporizadores", "Diagnóstico", "Valores analógicos" y "Bloques de
datos globales". También en este caso se prevé ampliar contenido en el futuro. Algunos temas se
inscriben también en el ámbito temático "Programación avanzada". Hablaremos de esto en el
apartado siguiente. La Figura 5 resume de nuevo la clasificación descrita.
030-xxx
Principios básicos de la programación de PLC
031-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1200
031-1xx Programación de FC
031-2xx Programación de FB
031-3xx Temporizadores y contadores
031-4xx Diagnóstico
031-41x Fundamentos del diagnóstico
031-41x Fundamentos del diagnóstico a través de la web
031-5xx Valores analógicos
031-6xx Bloques de datos globales
032-xxx Principios básicos de la programación de PLC con S7-1500
032-1xx Programación de FC
032-2xx Programación de FB
032-3xx Temporizadores y contadores
032-4xx Diagnóstico
032-41x Fundamentos del diagnóstico
032-41x Fundamentos del diagnóstico a través de la web
032-5xx Valores analógicos
032-6xx Bloques de datos globales
Figura 5: Esquema de los "Principios básicos de la programación de PLC"
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1.3 Módulos avanzados
Los módulos avanzados incluyen la "Visualización", la "Programación avanzada" y los
"Accionamientos", como muestra la Figura 6. También en este caso se distingue entre los
controladores S7-1200 y S7-1500, aunque predomina el contenido relacionado con el S7-1500. Solo
se hace mención al S7-1200 en los casos en que hay diferencias notables respecto al S7-1500. Por
ello estos subapartados están señalizados con un asterisco (*).
El tema "Visualización" varía en función del controlador, aunque solo de manera indirecta. Lo que
cuenta a este respecto es el panel (o incluso el PC) que se utilice. Dentro de los apartados
dedicados a un determinado hardware de visualización (panel o PC) se ofrecen distintos capítulos,
como, p. ej., la incorporación de un panel y su configuración, así como visualizaciones y
animaciones sencillas.
El tema "Programación avanzada" aborda aspectos de programación para alumnos avanzados, que
se ilustran fundamentalmente con ayuda de S7-1500. A esas alturas, el alumno ya debe ser capaz
de trasladar por sí mismo el contenido a otros controladores. Por ello, al igual que en el caso
anterior, solo se alude a S7-1200 cuando existen diferencias de peso.
Lo mismo sucede con el tema "Accionamientos". En este caso, el contenido se divide en función de
la conexión de los accionamientos a PROFIBUS o a PROFINET.
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000-000
Sinopsis general de los módulos de la
documentación didáctica SCE
040-xxx
Visualización
041-xxx Visualización con S7-1200
041-1xx Visualización en KTP
042-xxx Visualización con S7-1500
042-2xx Visualización en TP
042-3xx Visualización en PC
050-xxx
Programación avanzada
051-xxx Programación avanzada con S7-1200
052-xxx Programación avanzada con S7-1500
052-1xx GRAPH
052-2xx SCL
052-3xx PID
060-xxx
Accionamientos
061-xxx Accionamientos con S7-1200
062-xxx Accionamientos con S7-1500
062-1xx Accionamientos conectados mediante Profinet
062-2xx Accionamientos conectados mediante Profibus
Figura 6: Módulos avanzados
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1.4 Módulos especiales
Los módulos especiales son todos aquellos que se muestran en la Figura 7. Estos módulos abordan
temas genéricos, como, p. ej., Safety, Security y eficiencia energética, al igual que tecnologías
especiales, como, p. ej., RFID y Siwarex.
000-000
Sinopsis general de los módulos de la documentación didáctica SCE
110-xxx
Vision
070-xxx
Safety
120-xxx
Siwarex
080-xxx
Eficiencia energética
130-xxx
Servidor web
090-xxx
Comunicación avanzada
140-xxx
Security (seguridad informática)
100-xxx
RFID
Figura 7: Módulos especiales
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El apartado de la "Comunicación avanzada" está dedicado especialmente a la comunicación entre
controladores o entre controladores y otros sistemas, a través de PROFIBUS, PROFINET, OPC UA
y otros sistemas de bus. Por supuesto, también se abordan aspectos como la comunicación a nivel
de planta y la comunicación inalámbrica. La Figura 8 muestra la estructura concreta.
090-xxx
Comunicación avanzada
091-xxx Comunicación avanzada con S7-1200
092-xxx Comunicación avanzada con S7-1500
092-1xx Comunicación avanzada mediante Profinet
092-2xx Comunicación avanzada mediante Profibus
092-3xx Comunicación avanzada mediante OPC UA
092-4xx Comunicación avanzada mediante sistemas de bus alternativos
Figura 8: Tema "Comunicación avanzada"
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2 Descripción del marco conceptual
2.1 Sinopsis del material
Los módulos descritos anteriormente están disponibles como material didáctico SCE. Existen
también otros tipos de material didáctico SCE, diseñados como apoyo a la docencia o ayuda para el
estudio personal. Por un lado debe mencionarse el modelo SIMIT, que permite la implementación
del ejemplo de proceso como simulación. La simulación puede ejecutarse incluso con una versión
de demostración de SIMIT y utilizarse para comprobar la programación realizada por el alumno.
Para ello no es necesario disponer de una instalación real. Sin embargo, si prefiere trabajar con una
instalación real, puede construirla usted mismo a partir de la descripción del ejemplo de proceso.
Actualmente SCE no ofrece ningún modelo real del ejemplo de proceso. Se ofrecen asimismo
presentaciones que contienen una breve introducción a los aspectos tratados en los distintos
capítulos, idóneas para presentar inicialmente los temas en el aula. Por supuesto, estas
presentaciones también son útiles para el estudio personal. Otro componente importante del
material didáctico de SCE son las soluciones y proyectos de muestra. Ofrecen la posibilidad de
comparar con la solución creada por el alumno, pero también permiten trabajar solo algunos temas
tomando como base una determinada solución de muestra. La documentación didáctica SCE
incluye también enlaces a material complementario, como vídeos o animaciones. Los encontrará
también en la página web de SCE o en YouTube.
Presentación SCE
.ppt/.pdf
Modelo SIMIT SCE
.simarc
Solución o proyecto
de muestra SCE
Documentación didáctica SCE
Tema = Módulo
Ejemplo
Contenido subdividido en
de
capítulos
proceso
Cada capítulo corresponde
SCE
a un documento (.doc/.pdf)
Instalación real
Video
Animación
(Screen camera)
Figura 9: Material didáctico SCE
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2.2 Estructura de los capítulos en función de la docencia especializada
El núcleo del material didáctico es la documentación didáctica SCE, en la que cada capítulo
constituye una unidad de aprendizaje completa. Como se muestra en la Figura 10, los capítulos
empiezan siempre con la definición de los objetivos. En el apartado siguiente se presenta la teoría
relevante para el capítulo en cuestión. A continuación se formula una tarea concreta, que se
planifica y se lleva a cabo a modo de ejemplo. Finalmente se ofrece una lista de comprobación que
sirve de ayuda para verificar la implementación de acuerdo con unas instrucciones paso a paso
estructuradas. La siguiente fase es el ejercicio, consistente en otra tarea, que ahora el alumno
deberá planificar y llevar a cabo de forma autónoma. Al final se ofrece una lista de comprobación
que permite al alumno autoevaluarse.
Los distintos capítulos pueden trabajarse de forma modular. Para ello es necesario haber estudiado
anteriormente determinados capítulos. Al principio de cada capítulo se indican, en el apartado
"Requisitos", los capítulos que le sirven de base.
Los capítulos se estructuran con arreglo al marco conceptual descrito.
El ejemplo de proceso acompaña a los alumnos a medida que avanzan en la formación, siempre
procurando que la comprensión del proceso en sí no adquiera excesivo protagonismo, a fin de que
el alumno pueda centrarse en el estudio de la materia. Otro elemento de ayuda es el nuevo
apartado "Planificación", que actúa, por un lado, como bisagra entre la tarea y la solución, y, por el
otro, como guía para planificar la implementación. En el marco conceptual actual se han modificado
también las instrucciones paso a paso, que ahora están estructuradas. Esto ayuda a los
principiantes a tener una visión global de lo que están haciendo en cada momento y permite a los
alumnos avanzados omitir los pasos concretos con los que ya están familiarizados. Así cada uno
puede seguir las instrucciones del modo más adecuado para su nivel de conocimientos. Ahora, la
lista de comprobación final contiene además indicaciones acerca de los aspectos que deben
probarse o los elementos que deben funcionar tras la implementación. Además, en un caso ideal, si
no se cumple alguno de los puntos de la lista de comprobación, es posible indicar el apartado al que
podría corresponder el fallo en cuestión.
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Objetivos
Ejercicio
Tarea planteada
Percibir
Teoría
Percibir
Tarea planteada
Pensar
Planificación
Pensar
Planificación
Hacer
Instrucciones
paso a paso estructuradas
Lista de
comprobación
Revisar
Hacer
Ejecución
Ejercicio
Lista de comprobación
Revisar
Figura 10: Estructura del aprendizaje especializado
Se ofrecen también ejercicios, que permiten realizar de forma autónoma una tarea similar. En el
ejercicio únicamente se formula la tarea; la planificación y la realización (= ejecución) debe llevarlas
a cabo el alumno de forma autónoma. Los ejercicios son idóneos para los alumnos aventajados que
avanzan más deprisa que el resto de la clase, o para el estudio personal. Al final se ofrece una lista
de comprobación que permite valorar la solución elaborada por el alumno. También puede
compararse la solución con el proyecto de muestra que se incluye. La solución de muestra
(= proyecto de muestra) que se ofrece en cada capítulo contiene la implementación de las
instrucciones paso a paso estructuradas y del ejercicio. Por supuesto, según cuáles sean los
requisitos previos del capítulo, también puede contener otras soluciones.
3 Información adicional
Con fines orientativos, se ofrece también información adicional para la puesta en práctica y la
profundización en los módulos sobre TIA Portal.
www.siemens.com/sce/tia
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