Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Vigo Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática PROYECTO FIN DE CARRERA Realización de un entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de autómatas Siemens S7-300 y simulador Siemens S7-PLCSIM. Autor: Cesáreo Pérez Otero Director: José Ignacio Armesto Quiroga Co-Director: Juan Sáez López Vigo, 2003 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 2 RESUMEN: En este Proyecto Fin de Carrera se hablará sobre la implantación de un sistema de simulación de plantas e instalaciones industriales, las cuales podrán conectarse tanto a un autómata real como a un simulador de autómata. Estando dichas plantas simuladas basadas, todas ellas, en instalaciones reales; algunas de las cuales se encuentran ubicadas en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Vigo. La necesidad de la simulación se debe a la inviabilidad de la instalación de plantas reales en los centros de enseñanza, estando achacada esta inviabilidad a varios factores, entre los que destaca el económico. El software de simulación se utilizará para profundizar en el manejo y programación de PLC’s: se visualizará el control realizado para cada una de las plantas, de modo que tanto el aprendizaje como la depuración de errores tengan una mayor carga de motivación y resulten más intuitivos. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Índice 1. Planteamientos y objetivos .........................................7 1.1 Introducción ........................................................ 7 1.2 Objetivos ............................................................ 8 2. Introducción a PlantSim y PlantConnect .................... 10 2.1 Composición ...................................................... 10 2.2 El módulo PlantSim............................................. 11 2.3 El módulo PlantConnect ....................................... 13 2.4 El módulo S7- PLCSIM de Siemens ........................ 13 2.5 La interface EasyPortD16 ..................................... 14 3. Instalación de PlantSim y PlantConnect..................... 15 3.1 Contenido del producto........................................ 15 3.2 Requisitos del sistema ......................................... 15 3.3 Instalación de PlantSim y PlantConnect .................. 16 3.4 Desinstalación de PlantSim y PlantConnect .............. 16 4. PlantSim: el simulador de plantas.............................. 17 4.1 Introducción ...................................................... 17 4.2 Comandos del menú ........................................... 17 4.3 Planta n.1: puerta de un garaje ........................... 22 4.3.1 Entradas................................................. 22 4.3.2 Cuadro eléctrico ....................................... 24 4.3.3 Salidas .................................................. 24 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 3 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 4.3.4 Control propuesto .................................... 24 4.4 Planta n.2: control del nivel de un depósito ............ 26 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 Entradas ................................................ 27 Salidas .................................................. 27 Otros .................................................... 28 Control propuesto.................................... 28 4.5 Planta n.3: ascensor de un edificio ....................... 29 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 Entradas................................................. 30 Salidas ................................................... 30 Cuadro eléctrico ....................................... 31 Control propuesto..................................... 31 4.6 Planta n.4: cintas transportadoras 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5 Entradas................................................. 32 Salidas ................................................... 35 Cuadro eléctrico ....................................... 38 IHM ....................................................... 38 Control propuesto..................................... 39 4.7 Planta n.5: manipulador industrial ........................ 40 4.7.1 4.7.2 4.7.3 4.7.4 4.7.5 Entradas................................................. 41 Salidas ................................................... 42 Cuadro eléctrico ....................................... 43 IHM ....................................................... 43 Control propuesto..................................... 44 4.8 Planta n.6: ascensor industrial ............................. 45 4.8.1 4.8.2 4.8.3 4.8.4 Entradas................................................. 46 Salidas ................................................... 48 Variador ................................................. 49 Control propuesto..................................... 50 4.9 Histórico de errores............................................. 50 5. PlantConnect: Interface a PLC real y PLC simulado..... 51 5.1 Introducción ...................................................... 51 5.2 Comandos del menú ........................................... 52 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 4 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 5.3 Funcionamiento de PlantConnect ........................... 54 6. S7-PLCSIM: el simulador de PLC’s de Siemens ........... 56 6.1 Introducción ...................................................... 56 6.2 Como realizar un proyecto en el S7-PLCSIM ............ 56 7. EasyPortD16: la interface hacia PLC’s reales .............. 59 7.1 Generalidades .................................................... 59 7.2 Función de los pilotos luminosos ........................... 59 7.3 Conexiones y configuración .................................. 60 7.4 Identificación de los conductores........................... 61 7.5 Datos técnicos ................................................... 62 8. Soluciones al control de las plantas ........................... 63 8.1 Generación sistemática de programas de autómata .. 63 8.1.1 Redes de Petri ......................................... 63 8.1.2 Realización programada............................. 64 8.2 Control de la puerta de un garaje .......................... 64 8.2.1 Asignación de Entradas, Salidas y Marcas ..... 66 8.2.2 Activación del marcado inicial ..................... 66 8.2.3 Comprobación de las condiciones de disparo . 67 8.2.4 Disparo de las transiciones......................... 68 8.2.5 Gestión de las salidas................................ 69 8.2.6 Ejecución del programa ............................. 69 8.3 Control del nivel de un depósito ............................ 70 8.4 Automatización de un ascensor ............................. 75 8.5 Automatización de cintas transportadoras ............... 99 8.6 Control de un manipulador industrial.....................107 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 5 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 8.7 Automatización de un ascensor industrial...............115 9. Resultados y conclusiones....................................... 120 9.1 Resultados .......................................................120 9.2 Conclusiones ....................................................120 10. Líneas futuras....................................................... 122 11. Presupuesto.......................................................... 123 12. Anexos ................................................................. 125 12.1 Índice de figuras..............................................125 12.2 Índice de tablas ...............................................126 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 6 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 7 1. Planteamientos y objetivos 1.1 Introducción En el entorno industrial, los controladores lógicos programables (PLC’s) desarrollan un papel cada vez más importante no solo debido a cambios producidos por el desarrollo de nuevas tecnologías y métodos de trabajo, sino también por abarcar un ámbito cada vez mayor. Pero la eficiencia del control realizado con PLC’s no solo radica en su adaptación a las nuevas tecnologías; también se debe buscar la mejora del propio sistema de control actuando sobre los métodos de programación, recalcando aspectos como la eliminación de errores, reducción de tiempos de respuesta, optimización de recursos, simplificación de tareas, etc. Para poder actuar sobre las causas de un error de funcionamiento o bien para su prevención, es necesaria tener una idea clara no solo de los elementos físicos de que dispone el sistema sino que también de como se ha de comportar el sistema en cada instante y ante cualquier contingencia que surja. A partir de la obtención, tratamiento y evaluación de la información obtenida se podrán planificar las acciones oportunas. Surge así la necesidad de desarrollar un sistema que facilite el aprendizaje del manejo de PLC’s que permita una mayor interacción con el sistema a controlar. Lo que se propone es disponer de un conjunto de plantas e instalaciones industriales simuladas en un PC (PlantSim) que puedan ser controladas y respondan a las posibles contingencias del mismo modo en el que lo haría un sistema real y que nos permitirá aplicar la reingeniería al control, metodología de mejora basada en la recogida de datos, el análisis y el rediseño. En sectores tecnológicamente avanzados, la mejora del los métodos de control son un factor clave para la mejora de la productividad, la calidad y la seguridad. El presente proyecto validará la utilización de PlantSim como ayuda al aprendizaje en la programación y manejo de PLC’s, tanto reales como PLC’s simulados. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 8 1.2 Objetivos La enseñanza de la automatización y de la programación del PLC’s se enfrenta a una serie de problemas de diversa índole, tanto económicos como logísticos. De hecho, la realización de un sistema automatizado obligaría a no solo a disponer de un PLC completo sino también de todos los elementos que forman una instalación real, tales como sensores, válvulas, motores,... etc. Lo cual resulta inviable para la mayoría de centros de formación no solo económicamente, sino por otros factores tales como por el espacio que ocuparían dichas instalaciones. Debido a estas razones la solución más eficaz pasa por la utilización de herramientas de simulación en un PC. De modo que con un ordenador personal, un PLC y el software adecuado podamos hacer frente al problema que supone la enseñanza de la programación de los PLC’s. Todos estos motivos son el punto de partida de este software de simulación, el cual está dirigido a los siguientes ámbitos: § Universidades. § Centros de formación profesional. § Empresas. Las ventajas obtenidas tanto desde el punto de vista económico como el punto de vista didáctico son las siguientes: § coste mucho menor. § ahorro de espacio. § necesidad de un mínimo mantenimiento. § portabilidad. § flexibilidad, pues los ordenadores pueden utilizarse para otras actividades. § mayor realismo, pues su manejo resulta fácil e intuitivo. § mayor motivación, al enfrentarse el alumno con problemas “reales”. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 9 § mayor interacción entre el usuario y el ejercicio a realizar. § posibilidad de que muchos alumnos realicen individual y simultáneamente un mismo ejercicio. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 10 2. Introducción a PlantSim y PlantConnect 2.1 Composición Para facilitar su manejo el software de simulación se encuentra dividido en varios módulos software y hardware: § PlantSim, el industriales. simulador de instalaciones y § PlantConnect, la interface hacia PLC real y PLC simulado. Figura 2.1: composición del paquete de software de simulación Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero plantas PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 11 2.2 El módulo PlantSim PlantSim es el módulo dedicado a la simulación de instalaciones y plantas industriales. En total disponemos de seis tipos de instalaciones independientes que permite un aprendizaje rápido y la realización de ejercicios diversos. Las diversas plantas de PlantSim pueden controlarse directamente por medio de un PLC de cualquier marca al que tenga acceso o mediante el módulo de simulación S7-PLCSIM de Siemens. Las instalaciones de las que disponemos son las siguientes: § Puerta de un garaje: automatización de la puerta de un garaje. § Depósito: control del nivel de un depósito, manteniendo el nivel entre unas cotas óptimas en función de la demanda. § Ascensor: automatización del ascensor de un edificio de cuatro plantas. § Cintas transportadoras: control de un sistema industrial con zonas de llenado y vaciado de cajas. Dispone de dos cintas transportadoras y dos ascensores con sus respectivos sensores y actuadores. § Manipulador industrial: aplicación de recogida de distintos tipos de piezas por parte de un brazo mecánico. § Ascensor industrial: automatización de un ascensor industrial encargado de llevar carritos a dos zonas distintas. Los carritos se desplazan por gravedad. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 12 2.3 El módulo PlantConnect PlantConnect es el módulo que permite la comunicación de las plantas simuladas por PlantSim con distintos sistemas hardware y software, tales como PLC’s reales de cualquier marca como el PLC simulado de Siemens (S7-PLCSIM). Para su funcionamiento con PLC’s reales es necesario disponer de los siguientes elementos hardware: § el interface hardware EasyPortD16 que dispone de 16 entradas y 16 salidas digitales. § cable de conexión al puerto serie del PC. § dos cables multipolares de conexión al sistema de control real. Este módulo ha de estar funcionando en el ordenador conectado directamente al PLC real. La planta simulada, sin embargo, puede estar corriendo en otro equipo. Con la condición de que ambos pertenezcan a una misma red local, pues la conexión entre los módulos PlantSim y PlantConnect se realiza por TCP/IP. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 13 2.4 El módulo S7-PLCSIM de Siemens S7-PLCSIM es el módulo de la empresa Siemens dedicado a la simulación de controladores lógicos programables (PLC’s) pertenecientes a la serie S7-300 y S7-400. Las ventajas de la utilización de este módulo son las siguientes: § permite tener en un solo PC todo el software necesario para el aprendizaje de programación de PLC’s. § permite editar el programa de autómata en los lenguajes específicos más difundidos (KOP, FUP y AWL). § posibilita sustituir los operandos por símbolos, los que facilita la edición, comprensión y posterior modificación de cualquier proyecto. § comprobación del programa realizado, pues podemos ver el estado de las distintas entradas, salidas, marcas, contadores y temporizadores. § visualización del estado de todas las variables utilizadas mientras el programa está funcionando, lo que facilita la corrección y mejora de este. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 14 2.5 La interface EasyPortD16 La interface EasyPortD16 de Festo es el dispositivo hardware encargado de gestionar las comunicaciones entre el PC que dispone del software de simulación y el autómata encargado de controlar dicho software. La conexión entre el PC y el EasyPortD16 se realiza mediante una conexión serie RS-232 insertado en el COM1 del PC. Transmitiendo 16 bits de entrada y 16 bits de salida digitales entre ambos elementos. Figura 2.2: la interface EasyPortD16 de Festo Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 15 3. Instalación de PlantSim y PlantConnect 3.1 Contenido del producto El paquete de software al completo presente en el CD contiene los siguientes elementos que pasamos a describir: § el interface software PlantConnect. § seis plantas correspondientes al módulo PlantSim. 3.2 Requisitos del sistema Las características mínimas necesarias funcionamiento de este software son: § Pentium II. § Windows 98. § 64 Mbytes de memoria RAM. § ratón. § tarjeta gráfica con resolución 800x600. del PC para el Las características aconsejadas para el óptimo funcionamiento del paquete se describen a continuación: § Pentium III. § Windows 2000. § 128 Mbytes de memoria RAM. § ratón. § tarjeta gráfica con resolución 1024x768 píxeles y color verdadero (24 bits). § tarjeta de sonido. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 16 3.3 Instalación de PlantSim y PlantConnect Inserte el CD en la unidad de CD-ROM y visualice su contenido. Tanto PlantConnect como cada una de las plantas de PlantSim disponen de Paquetes individuales de instalación por lo que hemos de hacer doble click sobre cada uno de los ficheros titulados “Instalar (...)” (por ejemplo: “Instalar Puerta”). Acto seguido he mos de seguir las instrucciones del menú instalación y una vez esta haya finalizado será necesario reiniciar el sistema para que el software funcione correctamente. El programa de instalación se habrá encargado de copiar los archivos necesarios dentro de las rutas especificadas, en el directorio de sistema de Windows y de la creación de los archivos del menú de inicio. 3.4 Desinstalación de PlantSim y PlantConnect La desinstalación puede llevarse a cabo acudiendo a “Agregar o quitar programas” en el “Panel de control“. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 17 4. PlantSim: el simulador de plantas 4.1 Introducción PlantSim es el módulo dedicado a la simulación de instalaciones, las cuales han sido ideadas teniendo siempre en cuenta su finalidad didáctica. En total disponemos de seis plantas que abarcan desde simples instalaciones que podemos encontrarnos en nuestra vida diaria a complejas plantas que son parte de factorías existentes hoy en día. A las ventajas de las instalaciones simuladas, que ya fueron descritas en el Capítulo 1 del presente manual, se le añaden su fácil manejo y que jamás se romperán. Los sensores y actuadores de las diferentes plantas se comunicarán con el PLC real o con el S7-PLCSIM a través del módulo PlantConnect. De modo que la activación de un sensor en una planta determinada aparecerá reflejada en el panel correspondiente (se iluminará una bombilla que hay al lado del nombre del sensor en la lista de entradas) y se transmitirá al controlador. Del mismo modo, la activación de una actuación (ej. encendido de un motor) se transmitirá desde el controlador hacia la planta a través del interface PlantConnect, iluminándose también la bombilla correspondiente de la lista de salidas. La misión del usuario será diseñar para cada una de las instalaciones un programa que permita el funcionamiento automático de la planta. En este capítulo se describen las distintas plantas presentes en este software, así como el manejo, funcionamiento de las mismas y uso de los menús. 4.2 Comandos del menú El menú y la barra de tareas de cada una de las instalaciones tendrá el siguiente aspecto: Figura 4.1: Comandos del menú y barra de tareas de PlantSim Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 18 Si desplegamos el menú Archivo nos aparecerán una serie de opciones tales como: Figura 4.2: Menú archivo de PlantSim Si hacemos click sobre Eliminar conexiones se vaciarán las casillas que hay al lado de los sensores, en la lista de Entradas, y las que hay al lado de los actuadores, los cuales se encuentran en la lista Salidas. La denominación de Entradas y Salidas se hace teniendo en cuenta el punto de vista del autómata, es decir, las Entradas serán el conjunto de sensores y detectores que proporcionan alguna información al PLC, mientras que las Salidas estarán compuestas por motores, electroválvulas, luces, etc. a los que el autómata controlará. La opción Cargar conexiones nos permite conectar todos lo elementos de nuestra planta con una serie de conexiones dispuestas por el usuario y guardadas previamente en un archivo de texto. Esto último podemos llevarlo a cabo pulsando con el ratón sobre Guardar conexiones cuando en las casillas indicativas de los sensores y actuadores estén los valores que deseemos. Un método sencillo para obtener toda una lista de conexiones, sin tener que ir casilla por casilla determinando la entrada o salida que le corresponderá a cada sensor o a cada actuador, consiste en acudir al comando Conexiones por defecto. Este comando nos mostrará una configuración predeterminada para las conexiones. Estos cuatro primeros comandos también pueden ejecutarse directamente en la barra de tareas y más concretamente, corresponden a las cuatro primeras casillas. En caso de duda bastará con colocar el puntero del ratón sobre alguno de los botones de la barra y nos aparecerá un pequeño texto indicándonos su función. Si lo que queremos es configurar las conexiones según nuestro criterio particular hemos de ir elemento a elemento. Para ello pulsaremos sobre cada casilla (cuando el puntero se encuentre sobre una casilla, y en general, sobre cualquier elemento sobre el que se pueda realizar alguna acción este cambiará de forma) y se desplegará la siguiente ventana: Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 19 Figura 4.3: Ventana de selección de las conexiones de entrada Donde podremos elegir el bit (de entrada en este caso) con el que el autómata identificará a este sensor. También podremos elegir si dicho contacto es NA o NC (normalmente abierto o normalmente cerrado), así como desconectar este canal de entrada en caso de que ya exista conexión. En el caso de que ese contacto ya esté siendo utilizado nos aparecerá un mensaje de error. El menú Herramientas, a quien corresponden los tres siguientes botones de la barra de tareas, muestra el siguiente aspecto: Figura 4.4: Menú Herramientas de PlantSim Para llevar a cabo la acción Iniciar la comunicación en el propio equipo es necesario que el módulo PlantConnect esté ejecutándose en la misma máquina que el simulador de plantas. Hemos de tener en cuenta que la conexión entre ambos módulos se realiza por TCP/IP (a través del puerto 77), por lo que el ordenador en el que estemos trabajando ha de tener configurada este tipo de conexión. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 20 El resultado del intento de inicio de comunicación entre PlantSim y PlantConnect se verá reflejada en la barra de estados situada en la parte inferior de ambos elementos. Como podemos observar, al comenzar a ejecutarse el simulador de plantas aparecerá en dicha barra el mensaje Conexión de área local: sin conexión. Y en caso de que la comunicación se haya iniciado con éxito Conexión de área local: dirección IP, siendo la dirección IP la que hayamos definido para nuestro equipo. Si el módulo PlantConnect ya está conectado a otra planta el mensaje indicará que No ha sido posible realizar la conexión. Idéntico mensaje aparecerá en el caso de que no exista ningún módulo PlantConnect ejecutándose en nuestro equipo. Si lo que queremos es realizar la comunicación estando PlantSim y PlantConnect ejecutándose en dos PC’s diferentes pertenecientes a una misma red local pulsaremos sobre Iniciar la comunicación con el Interface en un equipo remoto. Una vez echo esto se abrirá una ventana en la que hemos de introducir la dirección IP del equipo en el que se encuentra el módulo PlantConnect. Para cerrar la comunicación entre ambos módulos bastará con acudir al comando Finalizar la comunicación con el Interface. La última opción corresponde a Velocidad. Pulsando sobre ella nos aparece una ventana con el siguiente aspecto: Figura 4.5: Ventana de selección de la velocidad de la planta Donde podemos modificar la velocidad de funcionamiento de los distintos elementos de la planta adaptándolos, de este modo, la potencia del PC y de los retardos en las comunicaciones que se produzcan en nuestro sistema. La opción del menú ? nos permitirá tanto acceder a este manual, acudiendo al comando Manual del usuario, que se corresponde con el último botón de la barra de tareas; como Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM visualizar un ventana Acerca de..., que nos información sobre los creadores de este software. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 21 proporcionará PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 22 4.3 Planta n.1: puerta de un garaje La primera instalación de las que disponemos es una típica aplicación que encontramos continuamente en nuestro entorno diario: la automatización de la puerta de un garaje. Una vez puesta en marcha dicha planta, nos aparecerá la siguiente pantalla: Figura 4.6: Automatización de la puerta de un garaje 4.3.1 Entradas En la parte superior derecha de la ventana podemos ver el dibujo de la planta. Se trata de una puerta de apertura vertical que además dispone de célula fotoeléctrica y llave manual, a la izquierda de la puerta, y un semáforo con dos luces, una roja y otra verde, a la derecha de la puerta. Si situamos el puntero del ratón en la parte Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 23 izquierda del dibujo, veremos que este cambia de forma y pasa a ser un pequeño mando a distancia. En este estado, si hacemos click con el ratón se activará la entrada Mando a distancia (la bombilla que tiene a su lado se iluminará con color verde). Del mismo modo, si pulsamos con el ratón sobre la llave se encenderá la luz correspondiente a Llave apertura manual. Si colocamos el puntero del ratón sobre la línea roja correspondiente a la fotocélula y pulsamos, no solo activaremos la entrada Célula fotoeléctrica, sino que además, veremos que el rayo de dicha célula se acorta hasta el punto en el que tenemos situado el puntero. Las otras dos entradas de las que disponemos corresponden a los fines de carrera de apertura (Fin Carrera Apertura) y cierre de la puerta (Fin Carrera Cierre), los cuales se activarán, respectivamente, cuando la puerta esté completamente abierta o completamente cerrada. 4.3.2 Cuadro eléctrico En la parte superior izquierda de la ventana vemos representado el cuadro eléctrico correspondiente a la instalación. Dispone de dos relés, uno térmico y otro magnético, y de dos palancas de activación manual de la puerta. El relé térmico saltará cuando haya una sobrecarga en el motor. Es decir, cuando demos la orden de subir la puerta del garaje, el motor comenzará a girar en un sentido y una vez la puerta haya llegado al final de su recorrido si seguimos alimentando el motor se provocará una sobrecarga que hará saltar el relé térmico. El relé magnético saltará cuando provoquemos un cortocircuito. Es decir, cuando activemos simultáneamente el motor en ambos sentidos. Una vez haya saltado alguno de los dos relés, el circuito eléctrico de la planta estará abierto, interrumpiéndose el suministro de corriente, por lo que para que esta vuelva a funcionar hemos de colocar los interruptores automáticos en su posición original. Para ello haremos click sobre el relé que haya saltado. Con los botones de funcionamiento manual podemos subir y bajar la puerta del garaje, situándola en el punto que nos plazca en Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 24 función de las pruebas que deseemos realizar. Si activamos motor arriba, la puerta se abrirá hasta su extremo superior, momento en el cual se activará la entrada Fin carrera apertura. Si seguimos activando el motor en dicho sentido durante unos instantes veremos como salta el relé térmico y como se bloquea la planta, hasta que volvamos a colocar dicho interruptor en su posición original. Del mismo modo, si activamos el motor hasta cerrar completamente la puerta se encenderá la bombilla correspondiente a la entrada Fin carrera cierre. 4.3.3 Salidas Para realizar un test de activación de las Salidas hemos de recurrir al módulo PlantConnect. Una vez este esté ejecutándose, conectamos ambos módulos (recuerda que la comunicación se inicia desde PlantSim) y determinamos cual cada una de las conexiones (por ejemplo, cargamos las Conexiones por defecto). Si hemos realizado estos pasos correctamente, cuando activemos las entradas de la planta se iluminarán las entradas del mismo nombre en PlantConnect, y análogamente, cuando activemos desde PlantConnect alguna de las salidas (mediante la barra de pulsadores situadas al lado de estas) se iluminará la bombilla roja correspondiente a la salida del mismo nombre, activándose dicho elemento en el dibujo de la instalación. Resulta muy interesante, desde el punto de vista didáctico, “jugar” un poco con cada una de las plantas de las que disponemos, estando estas conectadas a PlantConnect pero sin haber realizado todavía la conexión a PLC real o a S7-PLCSIM. De este modo no solo nos familiarizaremos con el paquete de software, sino que también podremos entender mejor el funcionamiento de la instalación que estemos ejecutando. Como vemos, disponemos en esta planta de cinco entradas digitales y cuatro salidas digitales. Además, en las entradas podremos determinar si el contacto es NA o NC. 4.3.4 Control de la planta La idea básica para la automatización de esta instalación es, que una vez escrito y cargado el programa de autómata, estando este a Run, cuando pulsemos la Llave de apertura manual o el Mando a distancia se abrirá la puerta hasta el extremo superior. Una vez ahí se disparará una temporización, de por ejemplo diez Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 25 segundos. Transcurrida esta comenzará a bajar la puerta del garaje hasta cerrarse completamente. Si durante el cierre se interrumpe el rayo de la célula fotoeléctrica la puerta volverá a subir, iniciándose de nuevo el proceso. La luz roja del semáforo estará activada durante la apertura y cierre de la puerta. Y la luz verde permanecerá encendida durante el tiempo que dure la temporización. Hemos de tener en cuenta que este modo de funcionamiento es tan solo una guía ya que la automatización podrá complicase tanto como nosotros queramos (por ejemplo, haciendo que las luces del semáforo parpadeen). Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 26 4.4 Planta n.2: control del nivel de un depósito Esta instalación le propone la misión de regular el nivel de un depósito de líquido de manera que se pueda garantizar un suministro suficiente a las instalaciones situadas un nivel más bajo. Cuando la cantidad de líquido en el depósito sea demasiado grande (con lo que corre el peligro de desbordar) o demasiado pequeña (con lo que corre el peligro de no abastecer a las siguientes instalaciones) hemos de gestionar el nivel del depósito, así como las alarmas de que dispone. Figura 4.7: Control del nivel de un depósito En la parte izquierda de la ventana podemos ver el dibujo del depósito, en el cual están los distintos indicadores y actuadores. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 27 4.4.1 Entradas En total disponemos de seis entradas y cuatro salidas. Las cuatro primeras entradas nos indican la altura que ha alcanzado en cada instante el nivel de líquido en el depósito. Su activación, indicada con el encendido del piloto luminoso correspondiente a cada una de ellas, indicará que la altura del líquido en el depósito ha alcanzado ese nivel. La entrada Manual/Automático nos permite determinar el modo de funcionamiento de la planta. En el cuadro eléctrico que hay en la parte inferior de la ventana podemos ver un botón que permite cambiar de uno a otro estado. Hemos de controlar la planta de tal como que cuando estemos en Manual podremos actuar sobre la válvula de entrada, sin que esta haga caso de las indicaciones del autómata. De igual modo, en el modo Automático será imposible actuar manualmente sobre la válvula de entrada, que estará siendo controlada directamente por el PLC. La última entrada corresponde a Rearme. En el control de esta planta, cuando los niveles de líquido no se encuentren entre los parámetros deseados, han de saltar las alarmas. Mediante la activación de esta entrada apagaremos dichas alarmas aunque nos encontremos en una zona crítica de funcionamiento. La seta correspondiente se encuentra en el cuadro eléctrico. 4.4.2 Salidas En la lista de Salidas disponemos en primer lugar de Válvula de entrada. Dicha válvula es, en el dibujo, el grifo de color amarillo que se encuentra en la tubería superior. Con ella podemos determinar si entra o no entra líquido en el depósito, siendo el flujo de entrada constante. Si nos situamos en el modo manual, podremos abrirla o cerrarla pulsando sobre ella. Las tres siguientes Salidas son las luces de aviso de Depósito desbordando y Depósito vacío. Ambas se activarán o desactivarán en función de las órdenes que hayamos dado al programar el autómata. Del mismo modo, Sirena encenderá una alarma de tipo acústico según la active el PLC. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 28 4.4.3 Otros Otros elementos de interés que podemos encontrar en la planta son: el Indicador de Nivel, el flujo de Demanda, y la Válvula de salida. El Indicador de Nivel nos muestra en cada instante la cantidad de líquido, en tanto por ciento, que hay en el depósito. Si pulsamos con el ratón sobre el indicador de Demanda nos aparecerá una pequeña ventana en la que podremos determinar el flujo de demanda. De este modo podremos comprobar la respuesta del control realizado en función de las características de la demanda. La Válvula de salida se corresponde al pequeño grifo de la parte inferior del dibujo con el cual podremos indicar si hay o no demanda del líquido presente en el depósito. Solo se puede actuar sobre el manualmente, ya que no tiene sentido controlar una demanda que no solo desconocemos, sino que además, no depende de nosotros. 4.4.4 Control de la planta Un posible ejercicio de automatización con esta planta consistiría en tratar de mantener el nivel de líquido del depósito entre el Nivel Alto y el Nivel Bajo. Si por alguna razón nos saliésemos de estas cotas se activaría la correspondiente alarma de desbordamiento. Si además, nos salimos de los límites marcados por Nivel máximo y Nivel mínimo se activará la señal acústica de la Sirena. Esta solo se apagaría si al volver a estar el líquido entre el Nivel Alto y el Nivel Bajo pulsamos el botón de Rearme. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 29 4.5 Planta n.3: ascensor de un edificio Esta instalación nos muestra un edificio de cuatro pisos que dispone de un ascensor accionado por un motor eléctrico, como vemos en la siguiente ventana: Figura 4.8: automatización de un ascensor En esta planta disponemos de 16 Entradas y de 12 Salidas digitales. Tanto el número de ellas como la mayor complejidad de esta instalación aumentarán la dificultad de su control y permitirán un mayor número de ejercicios diferentes. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 30 4.5.1 Entradas Las cuatro primeras entradas se corresponden a los botones de Botón llamada piso 3, piso 2, piso 1 y bajo. Podremos acceder a ellos situando el puntero del ratón sobre los mandos que hay al lado de la puerta del ascensor de cada uno de los pisos. Actuando de este modo nos aparecerá al lado un cuadro de mandos igual pero ampliado, que dispone de un botón de llamada y una luz. Pulsando con el ratón sobre dicho botón se encenderá la bombilla de la Entrada correspondiente. Las cuatro siguientes entradas son: Botón ir al piso 3, piso 2, piso 1 y bajo. Accesibles todas ellas de un modo similar a las anteriores, solo que estas se corresponden a los botones del cuadro de mandos de la cabina del ascensor. Situando el cursor sobre el pequeño cuadro de mandos de la cabina (o sobre la cabina del ascensor, cuando este está en movimiento) este se amplía, pudiendo accionar no solo una de dichas entradas, sino que además, podemos activar el Botón stop. Sensor ascensor en 3, sensor ascensor en 2, sensor ascensor en 1 y sensor ascensor en bajo son cuatro entradas que nos informan de que el ascensor, en su movimiento vertical, se encuentra en alguna de las cuatro plantas existentes en el edificio. Cuando el ascensor se esté moviendo podremos observar como estos detectores se activan o desactivan en función de donde esté el ascensor. La Célula fotoeléctrica es una fina línea verde que podremos observar cuando la puerta del ascensor está abierta. Si pulsamos con el ratón sobre ella aparecerá el dibujo de una persona justo a la entrada de la cabina, interrumpiendo el rayo e iluminándose el piloto correspondiente en la lista de Entradas. La cabina dispone además de dos detectores de fin de carrera de las puertas del ascensor: Sensor puertas abiertas y Sensor puertas cerradas. Activándose una u otra según que las puertas de la cabina estén completamente abiertas o completamente cerradas. 4.5.2 Salidas En cuanto a las Salidas. Las cuatro primeras corresponden a las luces de los paneles de llamada de cada uno de los pisos: Luz botón piso 3, Luz botón piso 2, Luz botón piso 1, Luz botón piso B. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 31 Las cuatro siguientes son también luces, pero esta vez pertenecen al cuadro de mandos de la cabina del ascensor: Luz botón cabina 3, Luz botón cabina 2, Luz botón cabina 1, Luz botón cabina B. Las dos siguientes son: Motor ascensor arriba y Motor ascensor abajo. Cuando el controlador lógico programable active alguna de estas salidas el ascensor subirá o bajará, según la orden que se le haya dado. Abrir puerta ascensor y Cerrar puerta ascensor nos permiten activar los motores de la puerta de la cabina. Como podemos observar, al lado de cada una de estas cuatro últimas salidas hay un botón que nos permite accionarla manualmente, pudiendo situar el ascensor en cualquier circunstancia que nos plazca y así poder comprobar con mayor exactitud el comportamiento del control ante cualquier contingencia. 4.5.3 Cuadro eléctrico En el Cuadro eléctrico disponemos varios relés térmicos y magnéticos los cuales saltarán cuando en alguno de los motores se provoque una sobrecarga o un cortocircuito respectivamente. Para restaurar el funcionamiento de la planta hemos de situar los relés en su posición original. Disponemos, además, de un relé de seguridad que saltará cuando se dé alguna circunstancia peligrosa, tanto para los usuarios como para los equipos de mantenimiento. Como pueden ser: el accionar los motores del ascensor cuando la puerta está abierta; o intentar abrir la puerta del ascensor cuando la cabina se encuentra en una zona entre dos pisos. 4.5.4 Control de la planta Los ejercicios de automatización que se pueden llevar a cabo con esta instalación son múltiples y variados, por lo que dejamos al usuario y a su experiencia con dichos aparatos el modo de control de esta planta. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 32 4.6 Planta n.4: Cintas transportadoras. Esta instalación está basada en un sistema de llenado y vaciado de piezas existente en una factoría cercana. Al abrirlo nos aparecerá una ventana con el siguiente dibujo: Figura 4.9: Cintas transportadoras Nos encontramos ante una planta que presenta un total de 16 entradas digitales, 14 salidas digitales, dos ascensores, dos cintas transportadoras y hasta un máximo de 5 cajas. En la parte superior derecha del dibujo hay dos botones: Nuevo Carro que nos permitirán respectivamente introducir un nuevo carro, hasta un máximo de cinco, y Eliminar Carro que nos permite retirar uno de los carros existentes, hasta un mínimo de uno. Estas acciones solo podrán llevarse a cabo eficazmente cuando el ascensor de vaciado o Ascensor 2 se encuentre en su posición inferior. 4.6.1 Entradas Las tres primeras entradas son: Posición superior ascensor 1, Posición media ascensor 1 y Posición Inferior ascensor 1. Como vemos todos estos sensores son detectores de posición correspondientes al Ascensor 1, que se encuentra en la parte izquierda de la ventana. Debido a su función a veces lo denominaremos también ascensor de llenado; ascensor cuyo movimiento es vertical. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 33 Figura 4.10: Lista de Entradas de Cintas Transportadoras Como podemos observar, en la barra por la que se mueve dicho ascensor hay tres cuadrados verdes con un punto rojo en medio. Estos son los detectores de posición de dicho ascensor. Cuando el Ascensor 1 se encuentre en alguna de las tres posiciones mencionadas se activará el sensor correspondiente. Este hecho lo veremos reflejado en la lista de Entradas iluminándose la bombilla correspondiente al sensor sobre el que se encuentre el ascensor. Las dos siguientes entradas tienen funciones análogas pero en referencia al Ascensor 2 o ascensor de vaciado, el cual se encuentra a la derecha del dibujo. En este caso solo disponemos de dos niveles de detección de la posición del ascensor: Posición superior ascensor 2 y Posición inferior ascensor 2. Si nos situamos sobre el nombre Detector de presencia en el ascensor 2 veremos que se ilumina en rojo un pequeño detector de presencia que se encuentra en dicho ascensor. Su misión es detectar si ha llegado algún carro al extremo del ascensor. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 34 Del mismo modo, pero en el ascensor de llenado actuará el Detector de presencia en el ascensor 1. Además, en este tipo de detectores, si situamos el cursor sobre ellos en el dibujo su nombre en la lista de Entradas pasará a ser de color azul, de modo que sea más fácil su localización. El Detector de presencia en el tramo superior se activará cuando un carro pase por la zona de entrada de la cinta transportadora de arriba, teniendo en cuenta el sentido en el que se desplazan las cajas sobre dicha cinta. Mientras que el Detector de saturación del tramo superior nos indica que un carro está pasando por la zona de salida de la cinta transportadora de arriba. La cinta transportadora inferior también dispone de estos dos detectores, los cuales encontraremos bajo la denominación: Detector presencia tramo inferior y Detector saturación tramo inferior. En el Ascensor 1 o ascensor de llenado disponemos de unos sensores que indican si hay o no piezas en la caja. En cada caja entran ocho piezas, cuatro abajo y cuatro arriba y hay un sensor de presencia por cada una de las piezas. Los cuatro sensores de abajo están conectados en serie, por lo que solo se activará cuando las cuatro piezas inferiores estén colocadas. Esta señal de entrada se corresponde con Nivel inferior piezas completo. Los cuatro detectores de presencia de las cuatro piezas superiores también están conectadas en serie y, por tanto, funcionarán de manera análoga. Es decir, cuando en una caja esté en el ascensor de llenado y la fila superior de piezas esté completa se activará la señal Nivel superior de piezas completo. Si tenemos en la fila superior tres, dos, una o ninguna pieza la señal estará desactivada. La entrada Seta de emergencia nos indica si está o no pulsada dicha seta en el Interface Hombre-Máquina que tenemos en el centro de la ventana. Al activar dicho elemento abrimos el circuito de alimentación de la planta con lo que se detienen todos los aparatos eléctricos del sistema. El Interface Hombre-Máquina también tiene un pulsador verde, representado en la lista de entradas por Pulsador verde. Cada vez que pulsemos la Seta de emergencia se abrirá, como ya hemos dicho, el circuito de alimentación de la planta y para volver a cerrar el Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 35 circuito y restablecer la fuente de energía hemos de desactivar la seta y accionar, a continuación, el Pulsador verde. Aunque no pertenece realmente a la planta, el manipulador o pinza, situada a la izquierda del dibujo interactúa con ella, ya que es la encargada de llenar las cajas con las piezas correspondientes. ¿Que quiere decir esto? Que no somos nosotros quienes controlan el movimiento y las funciones de la pinza, pero si controlamos las comunicaciones con dicho elemento. De la pinza recibiremos una señal, la última de la lista de Entradas, llamada Manipulador preparado, la cual estará activada cuando la pinza se encuentre agarrando una pieza y en posición de espera. Cuando la pinza reciba la señal correspondiente de nuestro sistema esta se moverá para dejar la pieza en la posición que correspondería a una caja sobre el ascensor de llenado en la posición intermedia. Si la pinza chocase con algún elemento, como por ejemplo el ascensor, se volvería de color rojo, indicando que se ha dañado la pinza y retornaría a la posición de espera. Si se soltase la pieza cuando el ascensor de llenado esté por debajo de la posición intermedia y cayese desde una altura considerable quedaría defectuosa. Cuando una pieza pasa a estar defectuosa su color cambia al rojo. 4.6.2 Salidas La señal de salida con la que damos permiso a la pinza para que inicie su proceso es la última de todas y se denomina Activar manipulador. Una vez la pinza haya colocado una pieza esta vuelve a su sitio y desaparece de la ventana. En ese tiempo la planta a la que pertenece la pinza está fabricando una nueva pieza. Para una mayor versatilidad de este ejercicio hemos incluido la posibilidad de modificar el tiempo en el que la planta de fabricación tarda en construir una pieza. Basta con hacer click sobre el tiempo de fabricación y nos aparecerá un sencillo menú para hacerlo. Cuando una pieza está siendo fabricada disponemos debajo de un cronómetro indicando el tiempo que resta para ello. Una vez la pieza esté fabricada volverá la pinza a su posición de espera, y depositará la pieza en una caja en cuanto le demos otra señal. Además, la pinza las va situando de izquierda a derecha en la caja, es decir, si ha colocado la pieza que se encuentra más a la izquierda la siguiente pieza será la segunda más a la izquierda y si la Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 36 que ha colocado es la pieza más a la derecha la siguiente pieza será la más a izquierda, ya que empezaría otra fila. Figura 4.11: Lista de Salidas de Cintas Transportadoras Esta función es interna de la propia pinza y no podemos actuar sobre ella, así que hemos de tener cuidado al realizar el control, para que no queden cajas semivacías. La primera en la lista de Salidas es Cilindro Ascensor 2, la cual está conectada al circuito de mando de un cilindro neumático que nos permite mover verticalmente el Ascensor 2. Cuando esta señal esté desactivada el cilindro tendrá su pistón en la posición inferior y, por tanto, el ascensor estará abajo. Cuando activemos la señal el pistón se desplazará hasta el otro extremo del cilindro y el ascensor subirá hasta arriba. Como podemos apreciar el que el cilindro neumático disponga tan solo de dos posiciones de reposo provoca que el ascensor solo podrá estar parado en dos posiciones. Motor Entra en Ascensor 2 y Motor Sale de Ascensor 2 nos permiten controlar el funcionamiento la pequeña cinta transportadora de rodillos que hay en dicho ascensor. Activando una u otra cualquier caja sobre el ascensor se desplazará horizontalmente hacia la izquierda o hacia la derecha, es decir, saldrá o entrará en el ascensor. Las cuatro siguientes Salidas tienen funciones similares a las anteriores, pero respecto al Ascensor 1. Cilindro 1 Ascensor 1 y Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 37 Cilindro 2 Ascensor 1 controlan el movimiento vertical del ascensor, mientras que Motor Entra en Ascensor 1 y Motor Sale de Ascensor 1 actuarán sobre los rodillos de dicho ascensor. Vemos que ahora disponemos de dos cilindros neumáticos, conectados en serie, en vez del único necesario para el caso anterior. Esto se debe a que el ascensor ha de poder estar parado en tres posiciones distintas. De este modo cuando la señal correspondiente a ambos cilindros esté desactivada el ascensor estará en la posición inferior; cuando uno de ellos esté activado y el otro no el ascensor estará en la posición media; y cuando ambos estén activados el ascensor se encontrará en la posición superior. Motor Cinta Tramo Superior es la señal de salida que activa la cinta transportadora de arriba. Esta cinta solo dispone de una señal, ya que al contrario de las pequeñas cintas de los ascensores, esta solo desplaza las cajas que hay sobre ella en un sentido: de derecha a izquierda, o desde un punto de vista funcional, de la zona de vaciado a la zona de llenado. La cinta transportadora de abajo tiene un funcionamiento similar, pero desplazando las cajas desde la zona de llenado a la de vaciado. Este movimiento de izquierda a derecha se obtiene activando la señal Motor Cinta Tramo Inferior. Cada una de las cintas transportadoras dispone, además, de dos topes en su parte final, controlados en cada una de ellas por las señales de salida Balancela Tramo Superior y Balancela Tramo Inferior. Vemos, por ejemplo en la cinta de rodillos de arriba, que hay dos pequeños topes rectangulares de color naranja. Cuando su señal correspondiente está desactivada sobresale el tope del extremo, mientras que el otro queda oculto. De este modo las cajas pueden ir hasta la entrada del ascensor, pero sin poder entrar en él. Sin en esta situación activamos la señal Balancela Tramo Superior bajará el tope del final y subirá el que se encuentra más a la derecha. Así conseguiremos que solo el carro que se encuentra en el extremo pueda entrar en el ascensor, mientras que las cajas que están detrás no pueden desplazarse, debido a que el tope se lo impide. Es decir, activando y desactivando estas señales conseguimos que las cajas puedan entrar en los ascensores correspondientes de uno en uno. Hemos de tener en cuenta que si activamos alguna de estas balancelas justo cuando está pasando sobre el tope que va a subir, el carro queda un poco levantado y no puede avanzar más. Esto se Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 38 representa en la planta con un cambio de color de la caja, ya que pasa del amarillo al rojo. Para mover manualmente las cajas, tanto en este caso de bloqueo como en cualquier otro caso, bastará con pulsar con el ratón sobre dicha caja y arrastrarla hasta otro lugar en la cinta, o hasta uno de los ascensores o la otra cinta. Las dos Salidas que nos quedan por explicar son las que controlan las luces verde y roja del Interface Hombre-Máquina: Lámpara verde y Lámpara roja. Vemos que algunas de las salidas disponen al lado su nombre en la lista de un pequeño pulsador, cuya función es la de ser un actuador manual. Es decir, estos pulsadores no corresponden a ningún botón “real”, sino que representan la actuación que podría realizar sobre la planta, por ejemplo, un operario. 4.6.3 Cuadro eléctrico En el cuadro eléctrico tenemos dos relés que protegen a la instalación eléctrica de los cortocircuitos que pueden aparecer en motores eléctricos que controlan el sentido del movimiento de las cintas de rodillos de los ascensores: Relé Magnético Rodillos Ascensor2 y Relé Magnético Rodillos Ascensor 1. 4.6.4 IHM Figura 4.12: Interfaz Hombre-Máquina Disponemos además de una botonera: el Interface HombreMáquina o IHM. Dispone de una Seta de emergencia , la cual abre el circuito de alimentación si la activamos a causa de una situación poco segura; una Pulsador verde, que nos permite activar, por ejemplo, el movimiento del Ascensor 2 o restablecer la alimentación del Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 39 circuito, según el momento en el que actuemos sobre dicho pulsador. Las dos luces, lámpara roja y lámpara verde, nos facilitan el manejo del IHM, indicándonos cuando podemos pulsar, por ejemplo, el botón verde o cuando hemos pulsado la seta. 4.6.5 Control de la planta El enunciado del control de esta planta es el siguiente: las cajas llenas se vacían manualmente, ya que se supone que un operario las vacía, cuando llegan al Ascensor 2 estando este en la parte inferior. Una vez vacía el operario pulsa el botón verde del IHM y el ascensor comienza a subir hasta la posición superior. Desplazamos la caja a lo largo de la cinta transportadora superior hacia el ascensor de llenado, y en la posición media de este es donde damos las órdenes de llenado al sistema pinza. Una vez la caja esté llena de piezas, la llevamos a su posición original, donde de nuevo será vaciado su contenido. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 40 4.7 Planta n.5: manipulador industrial Esta instalación nos propone como ejercicio automatizar un manipulador industrial. Al ejecutar el programa se abrirá una ventana con el siguiente dibujo del manipulador, situado en la parte inferior derecha: Figura 4.13: Manipulador Industrial A simple vista vemos que el manipulador dispone de varios detectores de presencia, dos fines de carrera y una pinza que se puede mover horizontalmente gracias a un motor eléctrico y verticalmente gracias a electroválvulas. En total hay 16 entradas y 9 salidas digitales, las cuales pasamos a explicar a continuación. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 41 4.7.1 Entradas La lista de las 16 entradas digitales aparece en la parte izquierda de la ventana y será tal como: Figura 4.14: Entradas de Manipulador Industrial En el movimiento que puede ejecutar verticalmente la pinza esta tendrá dos fines de carrera que pondrán cota a dicho movimiento. A estas señales de entrada corresponden Fin carrera vertical arriba y Fin carrera vertical abajo. De este modo cuando el manipulador se encuentre completamente recogido, como sucede al iniciar esta aplicación, está activada la entrada Fin carrera vertical arriba. Cuando el manipulador esté completamente extendido será Fin carrera vertical abajo la señal activada. El manipulador posee en su extremo una pinza para agarrar piezas y poder desplazarlas. Las dos siguientes señales nos indican si la pinza está abierta o cerrada: Sensor pinza cerrada y Sensor pinza abierta. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 42 En la pinza existe además un detector de presencia que nos permite determinar si el manipulador ha agarrado o no una pieza. Este sensor está en la lista bajo el nombre: Sensor pieza en pinza. Fin carrera horizontal izq y Fin carrera horizontal dcha se activan respectivamente cuando el motor eléctrico que permite el movimiento horizontal del manipulador se encuentra en uno de los dos extremos del raíl. Al arrancar esta planta, la pinza está en la parte más a la izquierda, por lo que estará iluminada la bombilla correspondiente a Fin carrera horizontal izq. La señal OK-Variador nos indica el correcto funcionamiento del variador de frecuencia que controla al motor eléctrico. En general podemos afirmar que solo se apagará esta señal cuando salte alguno de los relés del cuadro, es decir, cuando se interrumpa la alimentación eléctrica a la planta. Cuando pulsamos la seta de emergencia (Seta emergencia ) del IHM abrimos el circuito de alimentación de la planta, por lo que esta deja de recibir energía eléctrica. El suministro se restablecerá una vez hallamos levantado dicho pulsador. La señal Manual/Automático se corresponde con el estado de una de las llaves del IHM y según esta se encuentre hacia la M (manual) o hacia la A (automático) así será el modo en el que podremos activar los distintos actuadores. Sensor de posición 1,2,3,4,5 y 6 son las últimas de las Entradas de las que dispone esta planta. Se encuentran situados en el raíl sobre el que se mueve horizontalmente el manipulador y funcionan como detectores de posición de dicho elemento, activándose cuando este pasa por alguno de ellos. 4.7.2 Salidas Las dos primeras, Motor derecha y Motor izquierda, son las señales que activan el funcionamiento del motor eléctrico en uno u otro sentido, de modo que el manipulador se desplazará horizontalmente sobre el raíl hacia la derecha o hacia la izquierda. Motor rápido/lento nos permite elegir entre dos frecuencias de alimentación del motor anterior, pudiendo por tanto, seleccionar entre dos velocidades para el movimiento horizontal. Electroválvula arriba y Electroválvula abajo controlan el movimiento vertical de la pinza, haciendo que esta suba o baje según cual de las dos esté activada por el controlador. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 43 Electroválvula abre pinza y Electroválvula cierra pinza determinan el estado de la pinza, dependiendo de si queremos coger una pieza o depositarla en su lugar correspondiente. Piloto “en servicio” se corresponde con la luz verde del IHM, mientras que Piloto “Alarma” se corresponde con la luz roja, situado encima de la seta de emergencia. La lista de Salidas se encuentra en la parte derecha de la ventana: Figura 4.15: Salidas del Manipulador Industrial 4.7.3 Cuadro eléctrico El cuadro eléctrico dispone de dos relés o interruptores automáticos, uno térmico y otro magnético, que se pondrán en funcionamiento, respectivamente, cuando el motor eléctrico esté en sobrecarga o en cortocircuito. 4.7.4 IHM En la parte izquierda están situadas las llaves para activar manualmente el motor hacia la izquierda o hacia la derecha o las electroválvulas que controlan el movimiento vertical del manipulador. En el centro y abajo esta la llave con la que podemos determinar si la pinza está abierta (A) o cerrada (C). Estas tres llaves solo están operativas cuando la llave que se encuentra en la posición superior central del IHM esta en M (manual), cuando esté en automático (A) será el PLC el que controle el funcionamiento del sistema. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 44 En la parte derecha se encuentran los pilotos “en servicio”, “alarma” y la seta de emergencia. El manipulador dispone además de un encoder situado en su parte superior. Si colocamos el puntero del ratón sobre él nos dará, en cada instante, su posición horizontal. Coincidentes con los sensores de posición 4,5 y 6 están las zonas de recogida de piezas amarillas, azules y rojas, las cuales han de ser repuestas de piezas manualmente, mediante los botones que hay debajo de cada una. Bajo el sensor de posición 1 se encuentra la zona donde depositaremos las piezas. En cada instante podremos ver el color de las tres últimas piezas depositadas. El IHM se encuentra situado en el medio de la ventana y tendrá el siguiente aspecto: Figura 4.16: Interfaz Hombre-Máquina 4.7.5 Control de la planta Viendo las posibilidades de esta planta, uno de los controles posibles puede ser: ir cogiendo piezas de un determinado color, o en una secuencia determinada e irlas depositando en la zona de vaciado. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 45 4.8 Planta n.6: ascensor industrial Esta es la última de las plantas contenidas en este paquete de software. Se trata de un ascensor perteneciente a un almacén aéreo, que ha de llevar carritos entre dos carriles situados a diferente altura. Los raíles por los que circulan los carritos tienen una pequeña inclinación respecto a la horizontal, por lo que estos se mueven por gravedad. El aspecto de esta planta será el siguiente: Figura 4.17: Ascensor Industrial En la parte inferior izquierda se encuentra el carril de entrada. En él hay una balancela, que determina si un carro pasa o no al siguiente tramo y de un detector de presencia de carro en el extremo. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 46 En el centro podemos encontrarnos con el ascensor, cuyo carril también dispone de balancela y sensor de presencia. También hay, en el ascensor, dos fines de carrera y cuatro sensores inductivos, sin olvidarnos, además del motor eléctrico que mueve verticalmente el ascensor. El carril de salida dispone de un detector de presencia, que se activará cuando un carro pase por él. 4.8.1 Entradas De un modo más detallado, esta planta dispone de 16 Entradas y 11 Salidas. La lista de Entradas, que está en la parte superior derecha de la ventana será del modo: Figura 4.18: Entradas del Ascensor Industrial Las dos primeras, Fin carrera abajo y Fin carrera arriba, son los fines de carrera del ascensor en su movimiento vertical y los podremos encontrar en los extremos del eje vertical del ascensor. Como particularidad señalaremos que cuando se activa cualquiera de ellos actúa como si pulsásemos la seta de emergencia, es decir, se Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 47 abre el circuito de alimentación y la planta deja de funcionar, volviendo esta a estar operativa cuando pulsemos el botón de Rearme que hay en el IHM. Sensor inductivo 1,2,3 y 4 son cuatro sensores que se activarán, respectivamente, cuando el ascensor pase por ellos. Si nos fijamos, el carril del ascensor estará alineado con el carril de entrada cuando el ascensor esté activando simultáneamente los sensores inductivos 3 y 4. Análogamente, estará alineado con el carril de salida cuando estén activados simultáneamente los sensores 1 y 2. Sensor carril entrada es también un sensor inductivo, solo que este se encuentra sobre el carril de entrada de los carritos, de modo que cuando la balancela impida pasar a un carrito este se encontrará activando detector. La función de Sensor carril salida es informarnos de cuando un ascensor pasa por el carril de salida y, por tanto, cuando a abandonado el ascensor un carrito. De igual modo, cuando un carrito esté en el carril del ascensor, un poco antes de la balancela encontraremos el Sensor de presencia ascensor, cuya naturaleza y funciones son análogas a las de Sensor carril entrada. La entrada Manual/Automático se activa desde una llave situada en la parte central del IHM. Al arrancar el programa la planta se encontrará, por defecto, en estado manual (con la bombilla apagada) y si giramos la llave y lo pasamos a automático. Hemos de realizar el control de modo que en estado manual solo podamos actuar sobre la planta desde el IHM, pasándole el control al autómata cuando giremos la llave a la posición Automático. La entrada Rearme nos indicará cuando hemos pulsado dicho botón en el IHM, el cual cierra los interruptores del circuito de alimentación, encendiéndose la bombilla correspondiente. Ok-Variador nos indica si llega o no corriente al variador. Para que esto suceda ha de estar encendida la señal de salida Activar potencia y tras unos segundos se activará dicha entrada, momento a partir del cual el variador de frecuencia, y por tanto el motor, estarán operativos. Cuando pulsemos la Seta de emergencia o cuando el circuito de alimentación se abra por alguna otra causa se desactivará dicha entrada. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 48 Magnetotérmico de potencia es una entrada que nos indica si ha saltado alguno de los relés del sistema, tanto el relé térmico como el relé magnético. La Seta emergencia también podremos encontrarla en el IHM. Cuando la pulsemos se abrirá el circuito de alimentación de la planta, la cual se restablecerá cuando tras desactivar la seta, pulsemos el botón Rearme. Las entradas Subir y Bajar se activan cuando pulsemos sus correspondientes botones en el IHM. El control ha de ser tal, que estando la planta en Manual si pulsamos un de estos botones el PLC activará el motor del ascensor para que este suba o baje, según el caso. 4.8.2 Salidas La lista de las once Salidas, que se encuentra debajo de la de Entradas, tendrá el siguiente aspecto: Figura 4.19: Salidas del Ascensor Industrial Motor arriba y Motor abajo nos sirven para activar el motor del ascensor en un sentido o en otro, con lo cual este subirá o bajará Velocidad ascensor indicará si la velocidad aplicada a dicho elemento es lenta (señal desactivada) o rápida (señal activada), teniendo en cuenta que, tanto el valor de las velocidades lenta y rápida, como el paso de una a otra velocidad se produce en el tiempo que le hayamos dado a las velocidades máxima, mínima, y rampas de aceleración y deceleración en el variador. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 49 Cuando la señal Activar potencia tenga encendida la luz correspondiente se cerrará el circuito de alimentación de la planta, por lo que esta se encontrará operativa. Balancela carril entrada y Balancela carril salida son las dos balancelas que hay en el sistema, una en el carril de entrada y la otra en el ascensor. Su misión es la de impedir que pasen los carritos de dicha posición mientras que estén desactivadas sus señales. Una vez actuamos sobre una de las balancelas esta subirá de modo que dejará pasar al primero de los carritos. Un tope que hay en la parte de atrás de la balancela impide que pasen los demás carritos que hay en la cola. Lámpara verde y Lámpara roja son las señales que activan las luces situadas sobre el IHM, indicándonos respectivamente el funcionamiento normal de la instalación o una parada de emergencia. El PLC también puede controlar las luces que hay en los botones del IHM: Luz botón subir, Luz botón bajar y Luz botón rearme. Podemos controlarlas de modo que las dos primeras se enciendan cuando activemos dichos pulsadores estando la planta en modo manual y la tercera que se encienda cuando en el sistema se haya producido una parada de emergencia y todavía no se pulsara el botón de rearme. 4.8.3 Variador En el circuito eléctrico del sistema existe, entre el PLC y el motor del ascensor un variador de frecuencia, que tendrá el siguiente aspecto: Figura 4.20: Variador de frecuencia Dicho elemento posee cuatro botones y una pequeña pantalla. Actuando sobre los dos primeros podemos movernos a través de cuatro parámetros distintos: ACC (velocidad máxima), DCC (velocidad mínima), HSP (rampa de subida y LSP (rampa de bajada). Todos ellos en Hertzios. Pulsando el botón DAT aparece el valor del parámetro que aparecía en la pantalla en ese instante, los Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 50 dos primeros botones nos servirán ahora para modificar dichos valores y si deseamos que el nuevo valor quede grabado hemos de pulsar el botón ENT . El motor del ascensor es un motor de corriente continua de cuatro polos, por lo que la relación entre la frecuencia y las revoluciones por minuto vendrá dada por la siguiente expresión: f=n*p/60 donde f es la frecuencia en Hz, p el número de pares de polos y n las revoluciones por minuto. 4.8.4 Control de la planta El funcionamiento de esta planta es muy simple, por lo que también lo será su programación y control por PLC. Cada vez que el ascensor, sin ningún carrito en él, esté alineado con el tramo de entrada, activamos la balancela de entrada. Una vez el sensor de presencia del ascensor detecte el carrito subimos el ascensor hasta alinearlo con el carril de salida y la activación del detector situado en dicho tramo nos indicará que el carrito ya ha abandonado el ascensor, iniciándose de nuevo el proceso. 4.9 Histórico de errores Para realizar un mejor seguimiento durante el aprendizaje y para llevar un mejor control de la evolución del alumno en la programación de PLC’s, el educador dispone de un histórico de errores en cada una de las plantas. Dicho histórico no es más que un fichero de texto en el que quedan guardados todos los eventos importantes durante la utilización de cada una de las plantas. Entre estos eventos, a cada uno de los cuales acompañan la fecha y la hora, están el inicio y fin del programa, el momento en el que haya saltado alguno de los relés, se pulse la seta de emergencia o cualquier otro evento “extraño” que suponga la detención del normal funcionamiento de la planta. Cada uno de estos archivos se encuentra en el directorio correspondiente a la planta con la que estemos trabajando, dentro de la carpeta “Archivos ...”. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 51 5. PlantConnect: interface a PLC real y PLC simulado 5.1 Introducción Tal y como ya se ha señalado en la introducción, PlantConnect es el módulo de este paquete de software que permite controlar las instalaciones simuladas por PlantSim de dos modos distintos: • PLC reales, de cualquier marca. • el simulador de PLC de Siemens (S7-PLCSIM). El primero de dichos controles se realizará a través, además, de la interface hardware EasyPortD16. Esto nos permitirá la adquisición de las salidas del sistema de control real para el accionamiento de los actuadores de la instalación simulada y la transferencia del estado de los sensores de la instalación a las entradas del sistema de control, con un máximo de 16 entradas y 16 salidas digitales. La figura que aparece a continuación ilustra el funcionamiento del sistema. De izquierda a derecha: las salidas del controlador real se adquieren por medio de la interface EasyPort D16. PlantConnect detecta las señales de esta última, a través del puerto serie del PC, y las trasmite a los actuadores de la instalación simulada. Figura 5.1: Interconexiones entre módulos Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 52 En el otro sentido: PlantConnect detecta el estado de los sensores de la instalación, a través del puerto serie se encarga de transmitirlos al EasyPort y después al PLC real, gestionando las actuaciones en función de las entradas recibidas. En el caso de no disponer de un PLC real y/o de la interface EasyPort podremos realizar el control mediante un PLC simulado que nos proporciona la empresa Siemens. Se trata de un simulador de sus autómatas de la serie S7-300 y S7-400: el S7-PLCSIM y su filosofía de funcionamiento, como podemos apreciar en la siguiente figura, es la misma que en el control mediante un PLC real. 5.2 Comandos del menú El menú que nos encontramos al manejar el módulo PlantConnect será similar al que podemos ver en el siguiente dibujo: Figura 5.2: Menú Archivo de PlantConnect Su manejo resulta muy sencillo e intuitivo, por lo que no ofrece ninguna dificultad o duda en su manejo. Al abrir el menú Archivo podremos optar por dos posibilidades: Datos del equipo y Salir. Datos del equipo nos permite obtener ciertas características del PC en el que se encuentra PlantConnect que nos pueden resultar útiles, tales como el nombre del equipo y su dirección IP. Seleccionando esta opción aparecerá la siguiente ventana: Figura 5.3: Información del equipo dada por PlantConnect Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 53 Esta información nos será útil en el caso de que PlantConnect y PlantSim pertenezcan a dos equipos distintos de una misma red local. Para realizar entonces la conexión entre ambos elementos se necesitará la IP del equipo en el que se encuentre PlantConnect y ha de ser introducida en el equipo en el que se encuentra PlantSim, ya que este es el módulo desde el cual se inicia la conexión. Si elegimos la opción Salir se cerrará el módulo PlantConnect, y con el se cerraran todas las conexiones realizadas, tanto hacia el módulo PlantSim como hacia un PLC real o simulado. La opción Conectar con... es la más interesante y la que más utilizaremos, ya que desde ella podremos iniciar la comunicación entre PlantConnect y el controlador lógico programable. Al pinchar con el ratón sobre ella nos aparecerán dos opciones: Figura 5.4: Menú Conectar con... La primera de ellas tratará iniciar la comunicación con el simulador de autómata S7-PLCSIM. El estado de dicha comunicación podremos verla reflejada en la segunda de las barras de estado de las que dispone la ventana de PlantConnect. Si en nuestro equipo disponemos del S7-PLCSIM y lo tenemos abierto, la conexión se realizará sin ningún problema. Dicha barra nos informará, además, del estado en el que se encuentra dicho simulador (si está en STOP, en RUN...). Para las comunicaciones entre PlantConnect y el PLC simulado de Siemens hemos creado un control OCX (Puente.ocx) cuya misión es comunicarse con el S7ProSim (componente OCX del S7-PLCSIM). La segunda de las opciones intentará establecer la comunicación con el PLC real de que dispongamos, siempre que se hayan realizado las conexiones pertinentes y que dispongamos de la interface EasyPort D16. También en este caso podremos conocer el estado de la conexión atendiendo a los mensajes de la barra de estado inferior. La opción ? nos permitirá acceder a este manual de usuario o a una ventana que nos dará información sobre los creadores de este software. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 54 Todo ello según elijamos la opción Manual del usuario o Acerca de S7-PlantConnect. 5.3 Funcionamiento de PlantConnect Al ejecutar PlantConnect se desplegará una ventana, que además del menú anteriormente explicado tendrá otros elementos: Figura 5.5: S7-PlantConnect En esta ventana podemos distinguir entre tres columnas claramente diferenciadas. Las columnas izquierda y central se corresponden con Inputs y Outputs, es decir, con entradas y salidas. El encendido de uno de los leds Output coincide con la activación de la correspondiente salida del autómata, mientras que la activación de una de las entradas de la planta coincide con el encendido del correspondiente led Input. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 55 En caso de conectarnos a un PLC real a través de la EasyPort y si su conexión está activa el encendido de sus leds se corresponderá con la de los pilotos de PlantConnect. La columna de la derecha representa 16 interruptores digitales. Estos podrán utilizarse para activar los diferentes actuadores de la planta sin que esta se haya conectado a un PLC. De este modo podremos familiarizarnos con el funcionamiento de la planta y con los distintos elementos que los componen antes de realizar el control. Cuando PlantConnect esté conectado a un PLC estos interruptores estarán deshabilitados, para así evitar interferencias en el funcionamiento de la planta. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 56 6. S7-PLCSIM: el simulador de PLC’s de Siemens 6.1 Introducción El siguiente módulo del cual vamos a hablar no pertenece a este paquete software, sino que es un módulo independiente que podremos obtener de la empresa Siemens. Su nombre es S7-PLCSIM y está dedicado a la simulación de los controles lógicos programables de la serie S7-300 y S7-400. Gracias a dicho módulo podremos editar el programa de PLC en KOP, FUP o AWL y así resolver el problema de la automatización de alguna de las plantas disponibles. Una vez editado y puesto a funcionar el programa podremos conocer no solo el estado de las entradas, salidas, marcas, temporizadores o contadores que hay en el programa, sino que también tendremos acceso, mientras se ejecuta el programa, al resultado lógico de cada una de las líneas de código o utilizar símbolos que faciliten la edición, comprensión y corrección del programa. En este capítulo afrontaremos la descripción de este simulador de PLC, si bien, a partir de ahora utilizaremos la denominación PLC cuando vayamos a referirnos a un PLC simulado. 6.2 Como realizar un proyecto en el S7-PLCSIM Lo primero que hemos de hacer es abrir el Administrador SIMATIC, tras lo cual aparecerá una ventana con el título SIMATIC Manager. En el menú Archivo pulsamos sobre la opción Asistente ‘Nuevo Proyecto’, aparecerá entonces una ventana de introducción en la cual no tenemos nada que modificar, por lo que pulsamos en el botón Siguiente. Otra ventana nos preguntara, a continuación, ¿Qué CPU utiliza en su proyecto?. Se refiere a la CPU del PLC y para el S7PLCSIM hemos de elegir entre tres opciones distintas: 315-2DP, 316-2DP y 318-2DP. Para este ejemplo de realización de un proyecto tomaremos la primera de ellas y hacemos click en Siguiente. ¿Que bloques desea insertar?, es la siguiente pregunta que hemos de responder. Para ellos marcaremos la casilla que hay al lado de cada uno de los bloques que nos interesen, por ejemplo, el OB1 y el OB100. También será necesario determinar en que lenguaje va a Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM ser editado el programa: Siguiente. 57 AWL, KOP o FUP y tras ello pulsamos Como último paso hemos de darle un nombre a nuestro proyecto y tras esto pulsamos Finalizar. Tras unos segundos de espera se habrá creado nuestro proyecto abriéndose una ventana en la que aparecerán todos los elementos anteriormente especificados. Si deseamos añadir, por ejemplo, una función FC hemos de actuar del siguiente modo: situamos el puntero sobre Bloques y hacemos click con el botón derecho del ratón. Nos aparecerá una lista de opciones en la cual iremos a Insertar nuevo objeto y de ahí a Función. Como vemos en dicha lista son muchos otros los elementos que podremos insertar en nuestro proyecto (FC, FB, DB,...). Una vez tengamos todos los bloques necesarios, obtenidos en la etapa de diseño del control de la planta, hacemos un doble click sobre el primero de ellos, por ejemplo el OB1. Actuando de este modo se abrirá una nueva ventana llamada KOP/FUP/AWL seguido del nombre del bloque y del de nuestro proyecto. Será aquí donde escribamos el contenido de dicho bloque. Una vez escrito lo grabamos y cerramos dicha ventana. Haremos lo mismo con los demás bloques de nuestro proyecto. Hasta ahora no hemos entrado realmente en materia, ya que estos pasos son los mismos que hemos de dar en caso de que tengamos un PLC real de Siemens. Para abrir el S7-PLCSIM hemos de volver a la ventana principal SIMATIC Manager y en Herramientas pulsamos sobre la opción Simular módulos. Tras unos segundos de espera se abrirá una ventana con el simulador de PLC. En la parte izquierda de dicha ventana podremos encontrar unas casillas en las que determinaremos el estado del PLC: RUN, RUN-P o STOP. Es interesante acudir al menú Insertar, ya que con él podremos visualizar las entradas, salidas, marcas, temporizadores o contadores que utilicemos en la automatización. Por ejemplo, podemos insertar el EB0, EB1, AB4 y AB5 ya que son los que utilizaremos en nuestros proyectos. En cada una de las pequeñas ventanas de estos bytes aparecerá una casilla correspondiente a cada bit y nos indicará si está o no activado. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 58 En esta situación ya es posible conectar PlantConnect. Por tanto si ejecutamos este programa y en su menú le indicamos que se conecte a S7-PLCSIM esta se llevará a cabo sin problemas y en su barra de estados nos indicará que el PLC se encuentra en STOP, por ejemplo. Si cambiamos su estado a RUN también cambiará su estado en la barra de PlantConnect. Si ahora activamos la casilla 4, por ejemplo, de AB4 veremos que se activa A4.4 en la columna de Outputs de PlantConnect, verificándose la comunicación entre ambos elementos. De igual modo, si hay una planta conectada con PlantConnect veremos que en su columna de Inputs están encendidos los leds correspondientes a los sensores que se estén activando en cada instante. Además, aparecerán activadas las casillas correspondientes a dichos bits en EB0 y EB1 de S7-PLCSIM. Para finalizar, hemos de cargar nuestro proyecto en el PLC. Para ello acudimos otra vez al SIMATIC Manager, y más en concreto a la columna Sistema de destino. En ella elegimos Cargar y tras unos segundos y unas cuantas preguntas sobre si estamos seguros de querer cargar cada uno de los bloques de nuestro proyecto, el PLC ya puede realizar el control que hemos diseñado. Al cargar el proyecto hemos de tener cuidado de no caer en dos errores muy comunes. El primero de ellos se debe a que no se puede cargar el proyecto si el PLC está en RUN. Cuando queramos realizar esta tarea ha de estar en STOP. En segundo lugar, no podemos tener seleccionado ninguno de los bloques al cargar el proyecto, ya que en ese caso solo se cargaría dicho bloque y no el proyecto completo. De todos modos, en caso de duda es aconsejable acudir a la ayuda que ofrece el SIMATIC Manager en su menú. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 59 7. EasyPortD16: interface a PLC’s reales 7.1 Generalidades La interface EasyPort D16 permite la transmisión bidireccional de señales digitales entre un PC y un controlador lógico programable, usando señales de baja tensión (24 VCC). La conexión entre la EasyPort D16 y el PC se realiza por puerto serie, es decir, mediante una conexión RS-232. Figura 7.1: La interface EasyPortD16 7.2 Función de los pilotos luminosos La parte superior de la EasyPort incorpora numerosos pilotos luminosos, indicadores del estado. El encendido del piloto rojo Short indica que la parte electrónica del sistema ha detectado un cortocircuito en una de las salidas. En esta situación todas las salidas se apagan. Durante la fase de encendido de la interface este piloto se enciende durante un tiempo breve. El piloto verde Status proporciona dos tipos de información en función de la modalidad de encendido: • Parpadeando a 1Hz. • Pulsante. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 60 El primero de los casos se da en el estado que sigue al encendido, cuando todavía no está comunicando. El segundo se da cuando el módulo se ha direccionado. Las entradas de la EasyPort están organizadas en dos grupos de ocho. El primer grupo forma parte de las señales de PORT1 y el segundo de las señales de PORT2. Las entradas de PORT1 están numeradas de 0 a 7 y las de PORT2 de 8 a 15. El estado de cada una de las entradas se visualiza mediante el estado del piloto luminoso correspondiente; apagado para el estado 0, es decir, tensión de 0V a la entrada; encendido para el estado 1, es decir, tensión de 24 V a la entrada. El estado de las 16 salidas digitales se muestra por medio de los pilotos amarillos denominados Output. La agrupación y numeración de las salidas es análoga a la de las entradas. El estado de cada una de las salidas se visualiza a través del piloto correspondiente; apagado para el estado 0, es decir, 0V de tensión en la salida; encendido para el estado 1, es decir, tensión de 24 V en la salida. 7.3 Configuración Seleccionaremos la configuración para las comunicaciones con el DIP switch de 3 pins, según las indicaciones de la siguiente tabla. Tan solo puede estar en ON un switch (posición en bajo) y los otros dos deben estar en OFF (posición en alto). Tabla 7.1: Configuración del los DIP switch Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 61 La primera configuración es la que hemos de realizar en nuestro caso, cuando deseamos conectar una sola EasyPort al PC. El puerto serie RS232 ha de conectarse al COM1 del PC. 7.4 Identificación de los conductores Cada uno de los dos cables multipolares que se proporcionan con la EasyPort está compuesto por 24 conductores. Al final, 6 de estos están conectados entre si de dos en dos. Así pues, cada cable lleva 21 señales distintas. De estos, 16 se utilizan para las entradas y las salidas, y los restantes están reservados para la alimentación. La tabla siguiente permite la identificación de los conductores en función de su color y del puerto a que pertenecen. Las denominaciones Input y Output están referidas respecto al EasyPort, por lo que las entradas del autómata (E0.0, E0.1,...) han de ir conectadas a las salidas de EasyPort (Output0, Output1,...). Tabla 7.2: Identificación de los conductores de los cables multipolares Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 62 7.5 Datos técnicos La siguiente tabla nos informa sobre los diferentes datos técnicos de la EasyPort D16. Tabla 7.3: datos técnicos de la EasyPortD16 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 63 8. Soluciones al control de las plantas 8.1. Generación sistemática de programas de autómata. 8.1.1. Redes de Petri El método que aquí se propone para llevar a cabo las distintas soluciones al control de las diversas plantas se basa en la realización de un estudio de sistemas lógicos secuenciales desde el punto de vista funcional, es decir, basándonos en las Redes de Petri como modelos de descripción de los sistemas. Una Red de Petri (RdP) es una herramienta matemática (con representación gráfica asociada) que permite modelar el comportamiento de sistemas de muchos tipos, estando especialmente indicada para la descripción de sistemas lógicos secuenciales y concurrentes. Consiste en un grafo orientado, con dos clases de nudos (Lugares y Transiciones) unidos alternativamente por Arcos. Los Lugares se representan gráficamente con círculos, las transiciones con segmentos. Los arcos son orientados y unen Lugares con Transiciones o viceversa, pero nunca unen dos lugares o dos Transiciones. Las Redes de Petri permiten modelar y analizar el subsistema de control de sistemas discretos con evoluciones concurrentes. Para emplearlas en el modelado de una aplicación hay que dotarlas de interpretación, es decir, asociar su significado físico a las condiciones de evolución de la red y definir las acciones generadas por dicha evolución. Un lugar puede contener un número de Marcas positivo o nulo (cada Marca se representa gráficamente por un punto en el Lugar). El conjunto de Marcas asociado, en un instante dado, a los lugares, constituye un marcado de la Red de Petri. La dinámica de comportamiento se representa mediante la evolución del marcado de la RdP. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 64 8.1.2 Realización programada Una vez estudiada cada planta y teniendo claro como ha de ser el control a realizar, diseñamos la RdP que más se adecue a dicho control. Hemos de tener en cuenta que dicho modelado del sistema a de cumplir las reglas referentes a las Redes de Petri, tanto estructurales como las referentes a las reglas de evolución del marcado. El método descrito a continuación está inicialmente indicado para Redes de Petri binarias, pero es fácilmente extensible a otros tipos de redes. La generación del código tendrá tres fases distintas: • Activación del marcado inicial • Análisis de las transiciones ♦ Comprobación de las condiciones de disparo ♦ Disparo de las transiciones • Gestión de las salidas La generación del código está orientada para autómatas de la serie S7 de Siemens, pero es fácilmente aplicable a cualquier otro autómata. Utilizaremos un bit de la memoria (“marcas” en la jerga de STEP 7) del autómata por cada lugar de la Red de Petri, para representar su marcado. Se utiliza un bit de la memoria del autómata por cada transición de la RdP, para evaluar su posible disparo. La prioridad con la cual se disparan las transiciones que tienen un lugar de entrada en común, viene determinada por el orden de codificación de las mismas en el programa. 8.2 Control de la puerta de un garaje La idea básica para la automatización de esta instalación es, que una vez escrito y cargado el programa de autómata, estando este a Run, cuando pulsemos la Llave de apertura manual o el Mando a distancia se abrirá la puerta hasta el extremo superior. Una vez ahí se disparará una temporización, de por ejemplo diez segundos. Transcurrida esta comenzará a bajar la puerta del garaje hasta cerrarse completamente. Si durante el cierre se interrumpe el Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 65 rayo de la célula fotoeléctrica la puerta volverá a subir, iniciándose de nuevo el proceso. La luz roja del semáforo estará activada durante la apertura y cierre de la puerta. Y la luz verde permanecerá encendida durante el tiempo que dure la temporización. El diseño sobre el papel del control de esta planta nos dará como resultado la siguiente RdP: Figura 8.1: Red de Petri de la Planta n.1 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 66 8.2.1 Asignación de Entradas, Salidas y Marcas Asignaremos a cada uno de los lugares y transiciones una marca. Del mismo modo, asociaremos a cada sensor una entrada y a cada actuador una salida (en este caso lo haremos teniendo en cuenta las entradas y salidas de autómata que les corresponderían en la opción Conexiones por defecto correspondiente a cada planta). Ahora la RdP tendrá el siguiente aspecto: Figura 8.2: Red de Petri de la Planta n.1 con sus entradas y salidas Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 67 8.2.2 Activación del marcado inicial Una vez definidas las entradas, salidas y marcas hemos de establecer cual será el marcado inicial de la Red de Petri, es decir, cuales de los lugares tendrán su correspondiente marca activada al iniciarse el funcionamiento del control. La activación del marcado inicial se realiza típicamente en el arranque del sistema, que en los autómatas Simatic S7 se corresponde con el módulo OB100. De modo que nos quedará del siguiente modo: OB100 U ON S R R R R M M M M M M M 100.0 100.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 BE 8.2.3 Comprobación de las condiciones de disparo En esta fase evaluaremos para cada transición, si se dan las condiciones de disparo: FC1 U U( O O ) = M 0.0 E E 0.0 0.4 M 1.0 U U = M E M 0.1 0.2 1.1 U UN = M T M 0.2 0 1.2 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U( O O O ) = M 0.3 E E E 0.3 0.0 0.4 M 1.3 U U = M E M 0.3 0.1 1.4 68 BE 8.2.4 Disparo de las transiciones En esta fase se comprueba nuevamente el marcado para evitar conflictos, además, las acciones impulsionales se programan en esta fase. FC2 U U R S M M M M 0.0 1.0 0.0 0.1 U U R S L SV M 0.1 M 1.1 M 0.1 M 0.2 S5T#6S T 0 U U R S M M M M 0.2 1.2 0.2 0.3 U U R S M M M M 0.3 1.3 0.3 0.1 U U R M M M 0.3 1.4 0.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM S M 69 0.0 BE 8.2.5 Gestión de salidas La programación de este bloque se orienta a las salidas. Si algún lugar marcado la incluye (y la condición asociada se verifica), se activa. En caso contrario, no se activa. FC3 U = M A 0.3 4.0 U = M A 0.1 4.1 U = M A 0.2 4.2 U O( U ) = M 0.1 M 0.3 A 4.3 BE 8.2.6 Ejecución del programa Para que se ejecuten de forma efectiva las fases anteriores en el autómata Simatic S7, es preciso llamarlas cíclicamente desde el módulo de programa principal (OB1). El módulo de inicialización OB100 es ejecutado de forma automática por el sistema operativo del Simatic S7 en cada arranque. OB1 CALL FC1 CALL FC2 CALL FC3 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 70 8.3 Control del nivel de un deposito Un posible ejercicio de automatización con esta planta consistiría en tratar de mantener el nivel de líquido del depósito entre el Nivel Alto y el Nivel Bajo. Si por alguna razón nos saliésemos de estas cotas se activaría la correspondiente alarma de desbordamiento. Si además, nos salimos de los límites marcados por Nivel máximo y Nivel mínimo se activará la señal acústica de la Sirena. Esta solo se apagaría si al volver al estar el líquido entre el Nivel Alto y el Nivel Bajo pulsamos el botón de Rearme. La Red de Petri diseñada en respuesta a llevar a cabo este control será: Figura 8.3: Red de Petri de la Planta n.2 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 71 Teniendo en cuenta la metodología aplicada para generar a partir de Redes de Petri programas de autómata, el listado del programa obtenido será el siguiente: OB100 U ON S R R R R R R BE M 100.0 M 100.0 M 0.0 M 0.1 M 0.2 M 0.3 M 0.4 M 0.5 M 0.6 FC1 U U = M E M 0.0 0.0 1.0 U UN U U = M E E E M 0.0 0.0 0.1 0.4 1.2 U UN U U = M E E E M 0.0 0.1 0.2 0.4 1.4 U UN U U = M E E E M 0.0 0.2 0.3 0.4 1.6 U UN U M E E 0.0 0.3 0.4 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM = M 2.0 U U = M E M 0.1 0.4 1.1 U U = M E M 0.2 0.4 1.3 U U = M E M 0.3 0.4 1.5 U U = M E M 0.4 0.4 1.7 U U = M E M 0.5 0.4 2.1 U U = M E M 0.0 0.5 2.2 U UN = M E M 0.6 0.5 2.3 BE FC2 U U R S M M M M 0.0 1.0 0.0 0.1 U U R S M M M M 0.0 1.2 0.0 0.2 U U R M M M 0.0 1.4 0.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 72 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM S M 0.3 U U R S M M M M 0.0 1.6 0.0 0.4 U U R S M M M M 0.0 2.0 0.0 0.5 U U R S M M M M 0.1 1.1 0.1 0.0 U U R S M M M M 0.2 1.3 0.2 0.0 U U R S M M M M 0.3 1.5 0.3 0.0 U U R S M M M M 0.4 1.7 0.4 0.0 U U R S M M M M 0.5 2.1 0.5 0.0 U U R S M M M M 0.0 2.2 0.0 0.6 U U R S BE M M M M 0.6 2.3 0.6 0.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 73 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM FC3 U( O O ) S U( O O ) R U( O O ) S U( O O ) S M M 0.4 0.5 A 4.0 M M 0.1 0.2 A 4.0 M M 0.1 0.2 A 4.1 M M 0.4 0.5 A 4.2 U( O O ) UN S M M 0.1 0.5 E A 0.5 4.3 U R R M A A 0.3 4.2 4.1 U R E A 0.5 4.3 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 74 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 75 OB1 CALL FC CALL FC CALL FC 1 2 3 BE 8.4 Automatización de un ascensor El control que vamos a proponer para esta planta tendrá como finalidad responder a los eventos tales como ir a un piso en el cual se ha pulsado el botón de llamada, llevar a un usuario hasta el piso que desee y controlar las luces existentes en los distintos botones. De este modo, la Red de Petri resultante será: Figura 8.4: Red de Petri General de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.5: SubRed de Petri 1 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 76 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.6: SubRed de Petri 2 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 77 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.7: SubRed de Petri 3 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 78 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.8: SubRed de Petri 4 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 79 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.9: SubRed de Petri 5 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 80 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.10: SubRed de Petri 8 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 81 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.11: SubRed de Petri 6 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 82 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.12: SubRed de Petri 7 de la planta n.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 83 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM OB100 U ON S R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R M 100.0 M 100.0 M 0.0 M 0.1 M 0.2 M 0.3 M 0.4 M 0.5 M 0.6 M 0.7 M 1.0 M 1.1 M 1.2 M 1.3 M 1.4 M 1.5 M 1.6 M 1.7 M 2.0 M 2.1 M 2.2 M 2.3 M 2.4 M 2.5 M 2.6 M 2.7 M 3.0 M 3.1 M 3.2 M 3.3 M 3.4 M 3.5 M 3.6 M 3.7 M 4.0 M 4.1 M 4.2 M 4.3 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 84 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM FC1 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.0 5.0 U U = M E M 0.1 1.7 5.1 U U = M E M 0.2 1.1 5.2 U U = M E M 0.3 1.6 5.3 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.1 5.4 U U = M E M 0.4 1.7 5.5 U U = M E M 0.5 1.1 5.6 U M 4.1 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 85 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U = E M 1.2 5.7 U U = M E M 0.6 1.6 6.0 U UN = M E M 0.5 1.1 6.1 U U = M E M 4.2 1.2 6.2 U U = M E M 4.3 1.6 6.3 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.2 6.4 U U = M E M 0.7 1.7 6.5 U U( O O ) = M 1.0 E E 1.1 1.2 M 6.6 U U = M E M 1.1 1.3 6.7 U U = M E M 1.2 1.6 7.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 86 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U( O O ) = M 1.0 E E 1.4 1.3 M 7.1 U U = M E M 1.3 1.3 7.2 U U = M E M 1.4 1.6 7.3 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.3 7.4 U U = M E M 1.5 1.7 7.5 U U = M E M 1.6 1.4 7.6 U U = M E M 1.7 1.6 7.7 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.7 8.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 87 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U = M E M 2.0 1.7 8.1 U U = M E M 2.1 1.4 8.2 U U = M E M 2.2 1.6 8.3 U U = M E M 2.3 1.5 8.4 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.6 8.5 U U U = M E E M 2.4 1.7 1.4 8.6 U U = M E M 2.5 1.3 8.7 U U = M E M 2.7 1.6 9.0 U U = M E M 3.0 1.5 9.1 U U UN M E E 2.4 1.7 1.4 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 88 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM = M 9.2 U U = M E M 2.6 1.3 9.3 U UN U UN UN UN UN U = M E E A A A A E M 0.0 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.5 9.4 U U U = M E E M 3.1 1.7 1.1 9.5 U U = M E M 3.2 1.2 9.6 U U = M E M 3.3 1.6 9.7 U U = M E M 3.4 1.5 10.0 U U UN = M E E M 3.1 1.7 1.1 10.1 U U = M E M 4.4 1.2 10.2 U U = M E M 4.5 1.6 10.3 U M 0.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 89 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM UN U UN UN UN UN U = E E A A A A E M 1.5 1.6 4.0 4.1 4.2 4.3 0.4 10.4 U U = M E M 3.5 1.7 10.5 U U = M E M 3.6 1.1 10.6 U U = M E M 3.7 1.6 10.7 U U = M E M 4.0 1.5 11.0 U U R S M M M M 0.0 5.0 0.0 0.1 U U R S M M M M 0.1 5.1 0.1 0.2 U U R S M M M M 0.2 5.2 0.2 0.3 U U R M M M 0.3 5.3 0.3 BE FC2 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 90 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM S M 0.0 U U R S M M M M 0.0 5.4 0.0 0.4 U U R S M M M M 0.4 5.5 0.4 0.5 U U R S M M M M 0.5 5.6 0.5 4.1 U U R S M M M M 4.1 5.7 4.1 0.6 U U R S M M M M 0.6 6.0 0.6 0.0 U U R S M M M M 0.5 6.1 0.5 4.2 U U R S M M M M 4.2 6.2 4.2 4.3 U U R S M M M M 4.3 6.3 4.3 0.0 U U R S M M M M 0.0 6.4 0.0 0.7 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 91 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U R S M M M M 0.7 6.5 0.7 1.0 U U R S M M M M 1.0 6.6 1.0 1.1 U U R S M M M M 1.1 6.7 1.1 1.2 U U R S M M M M 1.2 7.0 1.2 0.0 U U R S M M M M 1.0 7.1 1.0 1.3 U U R S M M M M 1.3 7.2 1.3 1.4 U U R S M M M M 1.4 7.3 1.4 0.0 U U R S M M M M 0.0 7.4 0.0 1.5 U U R S M M M M 1.5 7.5 1.5 1.6 U U M M 1.6 7.6 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 92 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM R S M M 1.6 1.7 U U R S M M M M 1.7 7.7 1.7 0.0 U U R S M M M M 0.0 8.0 0.0 2.0 U U R S M M M M 2.0 8.1 2.0 2.1 U U R S M M M M 2.1 8.2 2.1 2.2 U U R S M M M M 2.2 8.3 2.2 2.3 U U R S M M M M 2.3 8.4 2.3 0.0 U U R S M M M M 0.0 8.5 0.0 2.4 U U R S M M M M 2.4 8.6 2.4 2.5 U U R S M M M M 2.5 8.7 2.5 2.7 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 93 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U R S M M M M 2.7 9.0 2.7 3.0 U U R S M M M M 3.0 9.1 3.0 0.0 U U R S M M M M 2.4 9.2 2.4 2.6 U U R S M M M M 2.6 9.3 2.6 2.7 U U R S M M M M 0.0 9.4 0.0 3.1 U U R S M M M M 3.1 9.5 3.1 3.2 U U R S M M M M 3.2 9.6 3.2 3.3 U U R S M M M M 3.3 9.7 3.3 3.4 U U R S M M M M 3.4 10.0 3.4 0.0 U M 3.1 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 94 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U R S M M M 10.1 3.1 4.4 U U R S M M M M 4.4 10.2 4.4 4.5 U U R S M M M M 4.5 10.3 4.5 3.4 U U R S M M M M 0.0 10.4 0.0 3.5 U U R S M M M M 3.5 10.5 3.5 3.6 U U R S M M M M 3.6 10.6 3.6 3.7 U U R S M M M M 3.7 10.7 3.7 4.0 U U R S M M M M 4.0 11.0 4.0 0.0 M M 0.2 4.2 BE FC3 U( O O Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 95 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM O O O O ) = U( O O O O O O ) = U( O O O O O O O O O O O ) = U( O O O O O O O O ) = M M M M 1.3 2.5 4.4 3.6 A 5.0 M M M M M M 4.1 1.1 1.6 2.1 2.6 3.2 A 5.1 M M M M M M M M M M M 0.3 0.6 4.3 1.2 1.4 1.7 2.2 2.7 3.3 3.7 4.5 A 5.2 M M M M M M M M 0.1 0.4 0.7 1.5 2.0 2.4 3.1 3.5 A 5.3 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 96 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 97 En esta solución hemos incluido una función más, la FC4, en la que gestionaremos el encendido y apagado de las luces controladas por el autómata; así como el evento “Ascensor ocupado”. FC4 U S R R R E A A A A 1.1 4.4 4.5 4.6 4.7 U S R R R E A A A A 1.2 4.5 4.4 4.6 4.7 U S R R R E A A A A 1.3 4.6 4.4 4.5 4.7 U S R R R E A A A A 1.4 4.7 4.4 4.5 4.6 A A A A 5.0 5.1 5.2 5.3 A A A A 4.0 4.1 4.2 4.3 U( O O O O ) = = = = OB1 CALL FC1 CALL FC2 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM CALL FC3 CALL FC4 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 98 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 99 8.5 Automatización de cintas transportadoras El enunciado del control de esta planta es el siguiente: las cajas llenas se vacían manualmente, ya que se supone que un operario las vacía, cuando llegan al Ascensor 2; estando este en la parte inferior. Una vez vacía el operario pulsa el botón verde del IHM y el ascensor comienza a subir hasta la posición superior. Desplazamos la caja a lo largo de la cinta transportadora superior hacia el ascensor de llenado, y en la posición media de este es donde damos las órdenes de llenado al sistema pinza. Una vez la caja esté llena de piezas, la llevamos a su posición original, donde de nuevo será vaciado su contenido. Figura 8.13: Red de Petri 1 de la planta n.4 En este caso hemos tomado la decisión de considerar como independientes el ascensor de llenado del ascensor de vaciado, por lo que la zona izquierda tendrá una Red de Petri diferente de la RdP de la zona derecha. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.14: Red de Petri 2 de la planta n.4 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 100 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 101 OB100 U ON S S S S M 100.0 M 100.0 M 0.0 M 0.6 A 4.7 A 5.0 R R R R R M M M M M 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 R R R R R R M M M M M M 0.7 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 BE En este caso, en el OB100 además de activar las marcas iniciales, hemos activado las cintas transportadoras. Pues hemos tomado la decisión de que estén en funcionamiento durante todo el proceso de automatización. FC1 U U = M E M 0.0 1.2 2.0 U U U U UN UN = M E E E E E M 0.0 0.4 0.5 1.6 1.3 1.4 3.5 U U = M E M 0.1 0.4 2.1 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U = M E M 0.2 0.5 2.2 U U = M E M 0.3 1.6 2.3 U U = M E M 0.4 0.3 2.4 U U = M E M 0.5 0.7 2.5 U U = M E M 0.6 1.1 2.6 U U = M E M 0.7 0.0 2.7 U U = M E M 1.0 0.6 3.0 U U = M E M 1.1 0.1 3.1 U U U = M E E M 1.2 1.3 1.4 3.2 U U = M E M 1.3 0.2 3.3 U U = BE M E M 1.4 1.0 3.4 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 102 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM FC2 U U R S M M M M 0.0 2.0 0.0 0.1 U U R S M M M M 0.0 3.5 0.0 0.3 U U R S M M M M 0.1 2.1 0.1 0.2 U U R S M M M M 0.2 2.2 0.2 0.3 U U R S M M M M 0.3 2.3 0.3 0.4 U U R S M M M M 0.4 2.4 0.4 0.5 U U R S M M M M 0.5 2.5 0.5 0.0 U U R S M M M M 0.6 2.6 0.6 0.7 U U R S M M M M 0.7 2.7 0.7 1.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 103 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U R S M M M M 1.0 3.0 1.0 1.1 U U R S M M M M 1.1 3.1 1.1 1.2 U U R S M M M M 1.2 3.2 1.2 1.3 U U R S M M M M 1.3 3.3 1.3 1.4 U U R S M M M M 1.4 3.4 1.4 0.6 M M 0.4 0.5 A 4.0 U = M A 0.2 4.2 U = M A 0.2 5.2 U = M A 0.5 4.1 U( O M 0.7 BE FC3 U( O O ) = Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 104 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM O ) = M 1.0 A 4.3 M M M M 0.7 1.0 1.1 1.2 A 4.4 U = M A 1.0 4.5 U = M A 1.4 4.6 U = M A 1.0 5.1 U = M A 1.2 5.5 U( O O O O ) = 105 BE También hemos incluido en esta solución al control de la planta una función FC4 en la cual gestionaremos las luces controladas por el autómata. FC4 O( U ) O( U U U ) = U S U M 0.3 M E E 0.0 0.5 0.4 A 5.3 E A E 1.5 5.4 1.6 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM R BE A 5.4 OB1 CALL CALL CALL CALL FC1 FC2 FC3 FC4 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 106 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 107 8.6 Automatización de un manipulador industrial Viendo las posibilidades de esta planta, uno de los controles posible puede ser el ir cogiendo piezas de un determinado color, o en una secuencia determinada e irlas depositando en la zona de vaciado. Por ejemplo, cogemos una roja y la depositamos en la zona de vaciado, después una azul y luego una amarilla, volviéndose a iniciar otra vez la secuencia de un modo cíclico. Figura 8.15: Red de Petri 1 de la planta n.5 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura 8.16: Red de Petri 2 de la planta n.5 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 108 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 109 OB100 U ON S S R R R R R R R R R R R R R R M 100.0 M 100.0 M 0.0 M 4.0 M 0.1 M 0.2 M 0.3 M 0.4 M 0.5 M 0.6 M 0.7 M 1.0 M 1.1 M 1.2 M 1.3 M 1.4 M 1.5 M 1.6 BE En este ejercicio hemos introducido unas marcas auxiliares: M4.0, M5.0 y M6.0 las cuales nos darán la secuencia deseada de piezas retiradas. FC1 U = U E M M 0.0 0.5 2.0 U U U = M E E M 0.1 0.4 1.2 2.1 U U = M E M 0.1 1.3 2.3 U U = U M E M M 0.2 0.0 2.2 0.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U = E M 1.4 2.4 U UN U U = M E E M M 0.4 0.4 1.5 4.0 2.5 U UN U U = M E E M M 0.4 0.4 1.6 5.0 2.6 U UN U U = M E E M M 0.4 0.4 1.7 6.0 2.7 U U = M E M 0.5 0.0 3.0 U U = M E M 0.6 0.0 3.1 U U = M E M 0.7 0.0 3.2 U U = M E M 1.0 0.4 3.3 U U = M E M 1.1 0.1 3.4 U U = M E M 1.2 1.4 3.5 U U M E 1.3 1.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 110 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM = M 3.6 U U = M E M 1.4 1.2 3.7 U U = M E M 1.5 0.0 4.1 U UN = M E M 1.6 0.4 4.2 U U = M E M 1.7 0.1 4.3 U U R S M M M M 0.0 2.0 0.0 0.1 U U R S M M M M 0.1 2.1 0.1 0.2 U U R S M M M M 0.1 2.3 0.1 0.3 U U R S M M M M 0.2 2.2 0.2 1.6 U U R S M M M M 0.3 2.4 0.3 0.4 BE FC2 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 111 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U U R S M M M M 0.4 2.5 0.4 0.5 U U R S M M M M 0.4 2.6 0.4 0.6 U U R S M M M M 0.4 2.7 0.4 0.7 U U R S M M M M 0.5 3.0 0.5 1.0 U U R S M M M M 0.6 3.1 0.6 1.0 U U R S M M M M 0.7 3.2 0.7 1.0 U U R S M M M M 1.0 3.3 1.0 1.1 U U R S M M M M 1.1 3.4 1.1 1.2 U U R S M M M M 1.2 3.5 1.2 1.3 U M 1.3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 112 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U R S M M M 3.6 1.3 1.4 U U R S M M M M 1.4 3.7 1.4 1.5 U U R S M M M M 1.5 4.1 1.5 1.6 U U R S M M M M 1.6 4.2 1.6 1.7 U U R S M M M M 1.7 4.3 1.7 0.1 U O O = M M M A 0.1 0.3 0.4 4.0 U O O = M M M A 1.2 1.3 1.4 4.1 U O = M M A 0.3 1.3 4.2 U O = M M A 1.1 1.7 4.3 U M 0.2 BE FC3 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 113 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM O O O O = M M M M A 0.5 0.6 0.7 1.5 4.4 U = M A 1.6 4.5 U = M A 1.0 4.6 U S R M M M 0.5 5.0 4.0 U S R M M M 0.6 6.0 5.0 U S R M M M 0.7 4.0 6.0 U = E A 0.7 4.7 U = E A 1.0 5.0 BE FC4 BE OB1 CALL FC1 CALL FC2 CALL FC3 CALL FC4 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 114 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 115 8.7 Automatización de un ascensor industrial El funcionamiento de esta planta es muy simple, por lo que también lo será su programación y control por PLC. Cada vez que el ascensor, sin ningún carrito en él, esté alineado con el tramo de entrada, activamos la balancela de entrada. Una vez el sensor de presencia del ascensor detecte el carrito subimos el ascensor hasta alinearlo con el carril de salida y la activación del detector situado en dicho tramo nos indicará que el carrito ya ha abandonado el ascensor, iniciándose de nuevo el proceso. Figura 8.17: Red de Petri de la planta n.6 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM OB100 U ON S S R R R R R R M 100.0 M 100.0 M 0.0 A 4.3 M 0.1 M 0.2 M 0.3 M 0.4 M 0.5 M 0.6 BE FC1 U U = M E M 0.0 0.6 1.0 U U = M E M 0.1 1.0 1.1 U U = M E M 0.2 0.3 1.2 U U U = M E E M 0.3 0.2 0.3 1.3 U U = M E M 0.4 0.7 1.4 U U = M E M 0.5 0.4 1.5 U U U = M E E M 0.6 0.4 0.5 1.6 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 116 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM BE FC2 U U R S M M M M 0.0 1.0 0.0 0.1 U U R S M M M M 0.1 1.1 0.1 0.2 U U R S M M M M 0.2 1.2 0.2 0.3 U U R S M M M M 0.3 1.3 0.3 0.4 U U R S M M M M 0.4 1.4 0.4 0.5 U U R S M M M M 0.5 1.5 0.5 0.6 U U R S M M M M 0.6 1.6 0.6 0.0 M 0.2 BE FC3 U( O Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 117 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM O ) = M 0.3 A 4.0 M M 0.2 0.5 A 4.2 M M 0.6 0.5 A 4.1 U = M A 0.1 4.4 U = M A 0.4 4.5 E E 1.2 1.5 A 5.2 E 1.3 U( O O ) = U( O O ) = BE FC4 U( O O ) S U UN( O O ) R E E 1.2 1.5 A 5.2 U = A A 5.2 4.7 U = E A 1.4 4.6 U = A A 4.0 5.0 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 118 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM U = A A 4.1 5.1 BE OB1 CALL FC1 CALL FC2 CALL FC3 CALL FC4 BE Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 119 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 120 9. Resultados y conclusiones 9.1. R esultados En este proyecto se han planteado las herramientas necesarias para contemplar la simulación de varios sistemas automáticos y, además, se han definido los mecanismos y formatos adecuados para que sea posible el intercambio de la información entre los distintos módulos y componentes de cada uno de los sistemas. De todo ello hemos obtenido como principales resultados: Resultado 1: simulación de plantas e instalaciones industriales Se ha especificado y desarrollado un método de simulación y manipulación de instalaciones industriales que permite su manejo y control en tiempo real sin que ello implique un elevado coste económico. Resultado 2: mejora de los mecanismos de aprendizaje Se han desarrollado mecanismos y herramientas para el aprendizaje en el manejo de PLC’s que permiten una mayor implicación e interacción con el control a realizar en cada sistema, principalmente en los procesos de diseño, funcionamiento y rediseño del control. 9.2. Conclusiones Finalmente, como conclusiones de este proyecto, podemos enumerar los siguientes puntos: • En sistemas industriales actuales conocer el manejo de PLC’s tiene una importancia fundamental, disponer de métodos que nos acerquen al manejo de estos sistemas y de sus elementos aparece como un objetivo prioritario a la hora de mejorar la formación. Por ello es importante disponer de un sistema de aprendizaje que incluya la posibilidad de rediseñar y hacer nuevos planteamientos y modificaciones que mejoren el control. • La posibilidad de utilizar un simulador de PLC’s (S7-PLCSIM) permite no solo una mayor portabilidad del material de aprendizaje, sino que posibilita el aprendizaje con un número de elementos mínimos. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 121 La división del proyecto en dos módulos claramente diferenciados (PlantSim y PlantConnect) permite su adaptación a una futura evolución de los PLC’s y sus simuladores, de modo que solo sería necesario realizar unas pequeñas modificaciones en PlantConnect. • Los retardos existentes en las comunicaciones con un autómata real nos acercan a la realidad industrial debido a los problemas que se plantean hoy en día al intentar introducir PC’s en los sistemas de control. Dichos problemas se acentúan cuando la conexión entre PlantSim y PlantConnect se realiza a través de una red local. • Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 122 10. Líneas futuras El objeto del presente proyecto, que ha sido alcanzado, era desarrollar un sistema simulación de plantas e instalaciones industriales discretas con objeto de conseguir una mejor asimilación de los conceptos que rodean a la programación de PLC’s por parte de aquellos que se inician en el mundo de la automatización. Por otro lado, la elaboración de este proyecto permite observar cuáles podrían ser las líneas futuras que deberían seguir la simulación de plantas industriales controladas por PLC’s: • Para ampliar los conocimientos obtenidos con este paquete software se están realizando proyectos de ampliación del mismo para realizar simulaciones de plantas que posean dispositivos analógicos. • Para poder tomar las decisiones más acertadas referentes a la mejora de la simulación es necesario conocer fielmente cuales son las últimas tecnologías aplicadas a al control de sistemas, así como, las nuevas metodologías aplicadas. Por ello, es necesario prever el diseño de plantas de mayor complejidad y que posean un tráfico mayor de datos. Por lo que se hace necesario no solo mejorar y aumentar el número de instalaciones simuladas, sino también las interfaces, tanto software como hardware, utilizados. • Si bien este proyecto se ha centrado en la aplicación de la simulación a plantas de carácter industrial, una línea futura puede plantear su aplicación en otros sistemas automáticos como son las instalaciones domóticas, muy en auge hoy en día. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 123 11. Presupuesto Este proyecto ha sido realizado en la E.T.S.I.I. de la Universidad de Vigo para el desarrollo de un nuevo producto educacional. Para evaluar la inversión se han tenido en cuenta los siguientes apartados: - Salarios, teniendo en cuenta el salario de un ingeniero industrial que diseñe el programa y aportase los conocimientos necesarios sobre automatización de plantas e instalaciones industriales, programación estructurada en entorno Windows y en la instalación y redistribución del programa. - Material de oficina - Tiempo de pruebas y depuración El tiempo efectivo empleado para el desarrollo del proyecto viene especificado por las siguientes tablas. Desarrollo Recopilación de información Diseño y programación planta n.1 Diseño y programación planta n.2 Diseño y programación planta n.3 Diseño y programación planta n.4 Diseño y programación planta n.5 Diseño y programación planta n.6 Diseño y programación interface Soluciones a la automatización Escribir manual y memoria Pruebas y depuración Total Tiempo 4 semanas 4 semanas 4 semanas 6 semanas 7 semanas 3 semanas 7 semanas 2 semanas 1 semana 1 semana 5 semanas 44 semanas Tabla salario Ingeniero Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 18 euros/hora PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 124 Considerando jornadas laborales de 40 horas semanales: Mano de obra Ingeniero Material de oficina Concepto Tiempo 44 semanas Total 31680 euros Coste Papel A4 Cartuchos impresora 8 euros 50 euros Total 58 euros Inversión total Salarios Material oficina 31680 euros 58 euros Total 31698 euros El valor total de la inversión realizada para el completo desarrollo del proyecto asciende a la cantidad de treinta y seis mil cuatrocientos dieciocho euros. Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM 12. Anexos 12.1 Índice de figuras Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 2.1: composición del paquete de software de simulación 2.2: la interface EasyPortD16 de Festo 4.1: Comandos del menú y barra de tareas de PlantSim 4.2: Menú archivo de PlantSim 4.3: Ventana de selección de las conexiones de entrada 4.4: Menú Herramientas de PlantSim 4.5: Ventana de selección de la velocidad de la planta 4.6: Automatización de la puerta de un garaje 4.7: Control del nivel de un depósito 4.8: automatización de un ascensor 4.9: Cintas transportadoras 4.10: Lista de Entradas de Cintas Transportadoras 4.11: Lista de Salidas de Cintas Transportadoras 4.12: Interfaz Hombre-Máquina 4.13: Manipulador Industrial 4.14: Entradas del Manipulador Industrial 4.15: Salidas del Manipulador Industrial 4.16: Interfaz Hombre-Máquina 4.17: Ascensor Industrial 4.18: Entradas del Ascensor Industrial 4.19: Salidas del Ascensor Industrial 4.20: Variador de frecuencia 5.1: Interconexiones entre módulos 5.2: Menú Archivo de PlantConnect 5.3: Información del equipo dada por PlantConnect 5.4: Menú Conectar con... 5.5: S7-PlantConnect 7.1: La interface EasyPortD16 8.1: Red de Petri de la Planta n.1 8.2: Red de Petri de la Planta n.1 con sus entradas y salidas 8.3: Red de Petri de la Planta n.2 8.4: Red de Petri General de la planta n.3 8.5: SubRed de Petri 1 de la planta n.3 8.6: SubRed de Petri 2 de la planta n.3 8.7: SubRed de Petri 3 de la planta n.3 8.8: SubRed de Petri 4 de la planta n.3 8.9: SubRed de Petri 5 de la planta n.3 8.10: SubRed de Petri 8 de la planta n.3 8.11: SubRed de Petri 6 de la planta n.3 8.12: SubRed de Petri 7 de la planta n.3 8.13: Red de Petri 1 de la planta n.4 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero 125 PlantSim y PlantConnect Entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de S7-300 y S7-PLCSIM Figura Figura Figura Figura 8.14: 8.15: 8.16: 8.17: Red Red Red Red de de de de Petri Petri Petri Petri 126 2 de la planta n.4 1 de la planta n.5 2 de la planta n.5 de la planta n.6 12.2 Tablas Tabla 7.1: Configuración del los DIP switch Tabla 7.2: Identificación de los conductores de los cables multipolares Tabla 7.3: datos técnicos de la EasyPortD16 Proyecto fin de carrera Cesáreo Pérez Otero