geiner david chan graniel 3.c protocolos

1 de julio de 2010

Asignatura

Control Logico Programable

Tema

Proyecto de PLC

Proyecto

fuente de agua

Autor

Geiner David Chan Graniel

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Nombre de usuarioGeiner David Chan Graniel

Índice de contenido

1. Plantear ........................................................................................................................... 4 2. Identificar ......................................................................................................................... 4 . Realizar .............................................................................................................................. 4 4. Identificar ......................................................................................................................... 4

4.1- Elementos de programación .................................................................................... 4 4.1.1- Temporizadores ................................................................................................. 4 4.1.2- Contadores ........................................................................................................ 4 4.1.3- Contactos .......................................................................................................... 5 4.1.4- Salidas .............................................................................................................. 5 4.1.5- Banderas ........................................................................................................... 6 4.1.6- Comparadores .................................................................................................. 6 4.1.7- Funciones Matemáticas .................................................................................... 6 4.1.8- Otros ................................................................................................................. 6

5. Simular ............................................................................................................................. 6 5.1- Tipos de Lenguajes de Programación ..................................................................... 6

5.1.1- Diagrama de Escalera ....................................................................................... 6 5.1.2- Lista Instrucciones............................................................................................. 6 5.1.3- Diagramas Lógicos............................................................................................ 6 5.1.4- Grafcet .............................................................................................................. 6

5.2- Tipos de Simuladores .............................................................................................. 6 5.2.1- Classicladder ..................................................................................................... 6 5.2.2- S7-200 ............................................................................................................... 6 5.2.3- xxxx ................................................................................................................... 6

5.3- Nomenclatura y Simbología .................................................................................... 6 5.3.1- Festo ................................................................................................................. 6 5.3.2- Siemens ............................................................................................................ 6 5.3.3- RockWell ........................................................................................................... 6 5.3.4- Otros ................................................................................................................. 6

6. Identificar ......................................................................................................................... 7 6.1- Sugerencias ............................................................................................................. 7 6.2- Erratas ...................................................................................................................... 7

7. Seleccionar ...................................................................................................................... 7 7.1- PLC ......................................................................................................................... 7

7.1.1- Marcas .............................................................................................................. 7 7.1.1.1- Modelo ...................................................................................................... 7

7.1.1.1.1Ficha técnica ......................................................................................... 7 7.1.2- Selección ........................................................................................................... 7

7.1.2.1- Descripción ............................................................................................... 7 7.1.2.2- Justificación .............................................................................................. 7

8. Programar ........................................................................................................................ 8 8.1- Direccionamiento ...................................................................................................... 8

8.1.1- Lógico ................................................................................................................ 8

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8.1.2- Físico ................................................................................................................. 8 8.1.3- Simbólico ........................................................................................................... 8

8.2- Comentar .................................................................................................................. 8 8.3- Programa .................................................................................................................. 8

9. Identificar ......................................................................................................................... 8 9.1- Sugerencias ............................................................................................................. 8 9.2- Erratas ...................................................................................................................... 8

10. Puesta en Marcha .......................................................................................................... 8 11. Costos ............................................................................................................................ 8

11.1- PLC ......................................................................................................................... 8 11.2- Programación ......................................................................................................... 8 11.3- Instalación............................................................................................................... 8 11.4- Elementos ............................................................................................................... 8

11.4.1- Entradas .......................................................................................................... 8 11.4.2- Salidas ............................................................................................................. 8

11.5- Puesta en marcha ................................................................................................... 8 12. Conclusión ..................................................................................................................... 9

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Planteamiento Automatización de un llenado de agua Descripción: El tanque debe llenarse totalmente usando una bomba de agua de motor monofásico.

Una vez lleno, la bomba debe apagarse, hasta bajar el nivel del agua en Det. De nivel 0.

Así se activara la bomba (para llenar el tanque nuevamente) y se repetirá el “proceso”.

Justificación: En este proyecto de automatización nos hemos dado a la tarea de resolver el llenado de un llenado de tanque de agua para su uso en un bebedero. Objetivo: El objetivo de nuestro proyecto de automatización es que nosotros como estudiantes logremos aplicar nuestros conocimientos adquiridos en las clases de controladores lógicos programables y aplicarlo en una situación real, para esto llevaremos acabo en una maqueta donde logremos simular el llenado de un tanque.

1 Identificar

Entradas: ○ Tipos ○ Condiciones de operación ○ Criterios de selección

● Salidas ○ Tipos ○ Condiciones de operación ○ Criterios de selección

2 Realizar

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2.1 Elementos de programación

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2.1.1 Temporizadores

● Retardo Conexión

Si las condiciones precedentes de la línea son verdaderas empieza el contado de la base de tiempos. El temporizador actualiza el valor acumulado cada escrutación. Cuando ACC > PRE la temporización se ha cumplido. La palabra de estados nos indica en todo momento el estado de la temporización.

● Retardo Desconexión

Cuando las condiciones precedentes de la línea sean falsas empieza el contado de la base de tiempos. El temporizador actualiza el valor acumulado cada escrutarían. La palabra de estados nos indica en todo momento el estado de la temporización. Se trata de una instrucción de acción

● Pulso

El pulso es la señal que manda el plc para realizar diferentes acciones.

2.1.2 Contadores

● Ascendente Cuenta las transiciones de falso a verdadero de las condiciones precedentes de la

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línea. Puede contar por encima del valor de la preselección. La palabra de estados nos indica el estado de la temporización. La puesta a cero del contador se hará con la instrucción RES .

● Descendente Descuenta las transiciones de falso a verdadero de las condiciones precedentes de la línea. El descontado se produce por debajo y por encima del valor de preselección. Una palabra de estados nos indica en todo momento el estado del descontador. CONTACOS

abierto

Contacto se activa y éste se cierra (contacto normalmente abierto) este pasa de un estado lógico 0 a un estado lógico de 1.

● Cerrado Contacto se activa y este se abre (contacto normalmente cerrado) este pasa de un estado lógico 1 a un estado lógico 0.

● Activado por Flanco Esta instrucción activa un dispositivo de salida designado por un solo ciclo cuando un flanco asciende o desciende es detectado de un dispositivo de entrada.

2.1.3 Salidas

Un módulo de salida digital permite al PLC actuar sobre los preaccionadores y accionadores que admitan ordenes de tipo todo o nada. El valor binario de las salidas digitales se convierte en la apertura o cierre de un relé interno del PLC en el caso de módulos de salidas a relé. En los módulos estáticos (bornero), los elementos que conmutan son los componentes electrónicos como transistores o triacs, y en los módulos electromecánicos son contactos de relés internos al módulo. Los módulos de salidas estáticos al suministrar tensión, solo pueden actuar sobre elementos que trabajan todos a la misma tensión, en cambio los módulos de salida electromecánicos, al ser libres de tensión, pueden actuar sobre elementos que trabajen a tensiones distintas. El proceso de envío de la señal digital consta de varias etapas

http://usuarios.iponet.es/jsl/allen/plc5/conta5.htm#RES

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● RS Dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (alto y bajo), cuyas entradas principales, R y S, a las que debe el nombre, permiten al ser activadas:

R: el borrado (reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida.

S: el grabado (set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida

Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. En ningún caso deberían activarse ambas entradas a la vez, ya que esto provoca que las salidas directa (Q) y negada (Q') queden con el mismo valor: abajo, si la báscula está construida con puertas NO-O (NOR), o a alto, si con puertas NO-Y (NAND). El problema de que ambas salidas queden al mismo estado está en que al desactivar ambas entradas no se podrá determinar el estado en el que quedaría la salida. Por eso, en las tablas de verdad, la activación de ambas entradas se contempla como caso no deseado (N. D.)

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2.1.4 Banderas

3 Las bobinas nombradas con FX.X son llamadas banderas, que sirven de

4 bobinas auxiliares en la programacion, ya que se cuentan con un gran numero

5 de ellas y realizan la misma funcion que una bobina, solo que estas estan

6 limitadas segun el tamano del PLC. Para la deteccion de flancos se utiliza

7 formato distinto en las banderas, simplemente para evitar confusion, de igual

8 forma para eso estan las etiquetas.

9 Nombre Tipo Descripcion Direccion de memoria PLC ambito

10 SETPOINT Entera Valor deseado N7:2 1-32767

11 VC Entera Variable controlada N7:30 1-32767

12 SC Entera Salida del controlador N7:31 1-32767

13 TI Entera Termino de

14 Restablecimiento

15 N7:4 1-32767

16 TD Entera Termino de taza de cambio N7:5 1-32767

17 KC Entera Ganancia del controlador N7:3 1-32767

18 START Digital Modo escalon B11:0/0 0-1

19 STEP Digital Escalon de 2.5Vdc B11:0/1 0-1

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19.1.1 Comparadores

Comparador combinatorio compara dos entradas binarias (A y B de n bits) para indicar la relación de igualdad o desigualdad entre ellas por medio de "tres banderas lógicas" que corresponden a las relaciones A igual B, A mayor que B y A menor que B. Cada una de estas banderas se activara solo cuando la relación a la que corresponde sea verdadera, es decir, su salida será 1 y las otras dos producirán una salida igual a cero.

Los comparadores combinatorios comparan dos entradas binarias (A y B de n Bits) para indicar la relación de igualdad o desigualdad entre ellas por medio de "tres banderas lógicas" que corresponden a las relaciones A igual B, A mayor Que B y A menor que B. Cada una de estas banderas se activara solo cuando La relación a la que corresponde sea verdadera, es decir, su salida será 1 y las Otras dos producirán una salida igual a cero. La operación Comparar bytes se utiliza para comparar dos valores: IN1 a IN2. Las comparaciones include: IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 <= IN2, IN1 > IN2, IN1 < IN2, o IN1 <> IN2.Las comparaciones de bytes no llevan signo. En KOP, el Contacto se activa si la comparación es verdadera. En FUP, la salida se activa Si la comparación es verdadera. En AWL, las operaciones cargan un “1" en el Nivel superior de la pila y combinan el valor “1" con el primer valor de la pila Mediante Y u O cuando la comparación es verdadera. Si se utilizan las Operaciones de comparación IEC, es posible modificar los tipos de datos de las

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Entradas. No obstante, el tipo de datos de los dos valores de entrada deberá Ser idéntico. La operación Comparar enteros se utiliza para comparar dos valores: IN1 a IN2. Las comparaciones incluyen: IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 <= IN2, IN1 > IN2, IN1 < IN2, o IN1 <> IN2.Las comparaciones de enteros llevan signo (16#7FFF > 16#8000).En KOP, el contacto se activa si la comparación es verdadera. En FUP, la salida se activa si la comparación es verdadera .En AWL, las Operaciones cargan un “1" en el nivel superior de la pila y combinan el valor “1" Con el primer valor de la pila mediante Y u O cuando la comparación es Verdadera. Si se utilizan las operaciones de comparación IEC, es posible Modificar los tipos de datos de las entradas. No obstante, el tipo de datos de los dos valores de entrada deberá ser idéntico. Los comparadores combinatorios comparan dos entradas binarias (A y B de n Bits) para indicar la relación de igualdad o desigualdad entre ellas por medio de "tres banderas lógicas" que corresponden a las relaciones A igual B, A mayor que B y A menor que B. Cada una de estas banderas se activara solo cuando la relación a la que corresponde sea verdadera, es decir, su salida será 1 y las otras dos producirán una salida igual a cero. La operación Comparar bytes se utiliza para comparar dos valores: IN1 a IN2. Las comparaciones incluyen: IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 <= IN2, IN1 > IN2, IN1 < IN2, o IN1 <> IN2.Las comparaciones de bytes no llevan signo. En KOP, el contacto se activa si la comparación es verdadera. En FUP, la salida se activa si la comparación es verdadera. En AWL, las operaciones cargan un “1" en el nivel superior de la pila y combinan el valor “1" con el primer valor de la pila mediante Y u O cuando la comparación es verdadera. Si se utilizan las operaciones de comparacion IEC, es posible modificar los tipos de datos de las entradas. No obstante, el tipo de datos de los dos valores de entrada deberá ser idéntico. La operación Comparar enteros se utiliza para comparar dos valores: IN1 a IN2. Las comparaciones incluyen: IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 <= IN2, IN1 > IN2, IN1 < IN2, o IN1 <> IN2.Las comparaciones de enteros llevan signo (16#7FFF > 16#8000).En KOP, el contacto se activa si la comparación es verdadera. En FUP, la salida se activa si la comparación es verdadera .En AWL, las operaciones cargan un “1" en el nivel superior de la pila y combinan el valor “1" con el primer valor de la pila mediante Y u O cuando la comparación el verdadera. Si se utilizan las operaciones de comparación IEC, es posible modificar los tipos de datos de las entradas. No obstante, el tipo de datos de los dos valores de entrada deberá ser idéntico.

19.1.2 Funciones Matemáticas

Una función puede considerarse como un caso particular de una relación o de correspondencia matemática. Cada relación o correspondencia de un elemento

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Las operaciones aritméticas o matemáticas en un PLC incluyen las cuatro operaciones básicas: adición, substracción, multiplicación y división. Además de estas cuatro en algunos PLC’s se pueden encontrar operaciones de raíz cuadrada y otras más complicadas Suma y resta Las operaciones sumar enteros de 16 bits y restar enteros de 16 bits suman/restan dos enteros de 16 bits, dando como resultado 16 bits (out).

Los operandos pueden ser: o 1N1, 1N2:

VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, constante,*VD, *AC, SW o OUT:

VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, *VD, *AC, SW

La secuencia de operaciones es la siguiente: o En KOP:

IN1 +IN2= OUT IN1 – IN2= OUT

o En AWL:

IN1 + OUT= OUT OUT – IN1 = OUT Multiplicar y dividir enteros de 16 bits La operación multiplicar enteros de 16 bits multiplica dos números enteros de 16 bits, dando un resultado de 32 bits (OUT). La operación dividir enteros de 16 bits divide dos números enteros de 16 bits, dando un resultado de 32 bits (OUT) compuesto de un cociente de 16 bits (los menos significativos) y un resto de 16 bits (los mas significativos).

20 Simular

20.1 Tipos de Lenguajes de Programación

Los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques. Los escritos son listados de sentencias que describen las funciones a ejecutar.

Los programadores de PLC poseen formación en múltiples disciplinas y esto determina que exista diversidad de lenguajes. Los programadores de aplicaciones familiarizados con el área industrial prefieren lenguajes visuales, por su parte quienes tienen formación en electrónica e informática optan, inicialmente por los lenguajes escritos.

Lenguaje Características Ejemplos Tipo Nivel Listas Lista de instrucciones IL AWL

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STL IL/ST Escrito Bajo Plano Diagrama eléctrico

LADDER LD KOP

Visual Alto Diagrama de bloques funcionales Diagrama lógico FBD FBS FUD Organigrama de bloques secuenciales Diagrama algorítmico AS SFC PETRI GRAFSET Otros Lenguajes usados en otras áreas de computación BASIC C Escrito

20.1.1 Diagrama de Escalera

Un diagrama de escalera es la representación gráfica en forma de diagramas de circuitos. Similar a los esquemas de circuitos usados en control convencional.

conocidos simplemente como los diagramas de escalera. Los diagramas de escalera son un lenguaje visual que permite llevar a cabo la programación de los controladores lógicos programables conocidos comúnmente en la literatura técnica por sus siglas PLC (del inglés Programmable Logic Controller). Esto, en cierta forma, es nuestro punto de introducción hacia las ramas de la robótica y la mecatrónica.

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20.1.2 Lista Instrucciones

Son instrucciones del tipo Booleanas, utilizando para su representación letras y números.

Dado que se usan abreviaturas nemotécnicas, no se requiere gran memoria para tareas de automatización.

La desventaja radica en la magnitud del trabajo que es necesario para su programación, especialmente si el programa consta de unos cientos de instrucciones.

Representación de un programa en lista de instrucciones para diferentes marcas de PLCs

20.1.3 Diagramas Lógicos

20.1.4 Grafcet

El GRAFCET (GRAFica de Control de Etapas de Transición) es un grafo o diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. Inicialmente fue propuesto para documentar la etapa secuencial de los sistemas de control de procesos a eventos discretos. No fue concebido como un lenguaje de programación de autómatas, sino un tipo de Grafo para elaborar el modelo pensando en la ejecución directa del automatismo o programa de autómata. Varios fabricantes en sus autómatas de gama alta hacen este paso directo, lo que lo ha convertido en un potente lenguaje gráfico de programación para autómatas, adaptado a la resolución de sistemas secuenciales. En la actualidad no tiene una amplia difusión como lenguaje, puesto que la mayoría de los autómatas no pueden programarse directamente en este lenguaje, a diferencia del Lenguaje Ladder. Pero se ha universalizado como herramienta

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de modelado que permite el paso directo a programación, también con Ladder.

20.2 Tipos de Simuladores

20.2.1 Classicladder

Classic Ladder es un proyecto que tiene la intención de crear un lenguaje ladder libre en C, y se lanzó bajo los términos de la licencia LGPL. Generalmente, encontrará este tipo de lenguaje en los PLC para realizar los programas de los diferentes procesos de automatización.

Características:

* Classic Ladder está escrito 100% en lenguaje C. * Puede ser usado con propositos educativos o cualquier otro destino que desee. * La interfaz grafica de usuario usa las librerías GTK.

En la versión actual, los siguientes elementos están implementados:

* Elementos Booleanos * Salidas Booleanas * Limitadores de carrera * Timers * Monoestables * Contadores * Comparación de expresiones aritmeticas * Operación de expresiones aritmeticas * Bobinas Set / Reset * Saltos

ClassicLadder puede correr en tiempo real de manera opcional con RTLinux v3, con RTAI o con el reciente Xenomi. Puede ejecutarse en pequeñas plataformas empotradas con mínimos recursos de hardware.

20.2.2 S7-200

La firma Siemens ha sacado al mercado un nuevo software para la programación de los autómatas de la familia S7-200. Esta nueva versión de MicroWin (la 3.0.2) está especialmente diseñada para sacar el máximo partido a las nuevas CPUs (221, 223, 224 y 226) pero permite seguir programando las ya populares S7-21x.

Lo más llamativo de esta versión de MicroWin es su adaptación a las especificaciones dadas por la norma IEC1131-3. Si otros fabricantes, como por ejemplo Telemecanique,

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vienen desde hace tiempo aplicando dicho estándar, Siemens parecía reacio a implementarlo en sus autómatas, quizás debido al éxito que tuvieron los famosos S5. Este pensamiento ha debido cambiar entre los diseñadores de la empresa, que se han dado cuenta de la importancia que tiene utilizar un lenguaje universal para la programación de autómatas. Aun así se mantiene la nemotecnia Simatic S7, original de Siemens, para aquellos que no estén dispuestos a cambiar su modo de programación.

20.3 Nomenclatura y Simbología

20.3.1 Siemens

Nomenclatura para módulos de entrada

I = input

A= modulo

B= punto de desconexión

Nomenclatura para módulos de salida

0=salida

A=modulo

B=punto de conexión

I0.0, i0.1, i0.2, Para canal 0 I1.1, i1.2, i1.3, etc, Para canal 1 I2.1.i2.2, i2.3, etc, Para canal 2

20.3.2 Allen Bradley

I= input, entrada

A=numero de ranura

B=Word

C=numero de bit

0=output, salida

A=numero de modulo

B=numero de palabra

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C=numero de bit

20.3.3 Schneider

TSX

Nomenclatura para modulos de salida % I2053

I = imput

2 = rock23 =punto de desconexión

05= modulo 5

3= punto de conexión

Nomenclatura para módulos de salida

0 =out put

2=rack

05= modulo

3= punto de desconexión

Identificar

20.4 Sugerencias

En las investigaciones en la parte de arriba podemos destacar las diferentes marcas, tipos, sistemas y formas de programar un plc ahora a continuación se podrá notar un ejemplo de cómo escoger un plc.

20.5 Erratas

Las erratas fueron los modos de programación la cual no conocíamos la manera adecuada de colocar y usar un comparador.

21 Seleccionar

21.1 PLC

Un PLC es un aparato lógico el cual nos permite tratar un equipo electrónico, que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales.

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Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es recibida por captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través de los accionadores de la instalación.

Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en maquinarias industriales de fabricación de plástico, en máquinas de embalajes, entre otras; en fin, son posibles de encontrar en todas aquellas maquinarias que necesitan controlar procesos secuenciales, así como también, en aquellas que realizan maniobras de instalación, señalización y control.

21.1.1 Marcas

SIEMENS Modelos:

Descripción: El sistema de miniautómatas modulares para las gamas baja y media.

Con una amplia gama de módulos para una adaptación óptima a la tarea de automatización en particular.

De aplicación flexible gracias a la posibilidad de realizar estructuras descentralizadas e interconexiones por red.

Cómodo de aplicar gracias a su facilidad de uso y a su instalación simple y sin necesidad de ventilación.

Ampliable sin problemas en el caso de que aumenten las tareas.

Potente gracias a la gran cantidad de funciones integradas

Características de la CPU

La CPU de seguridad con gran memoria de programa y capacidad funcional para aplicaciones sofisticadas.

Para configurar un sistema de automatización de seguridad positiva para instalaciones con altos requisitos de seguridad.

Conforme a los requisitos de seguridad hasta SIL 3 según IEC 61508, AK6 conforme a DIN V 19250 y cat. 4 según EN 954-1.

No requiere un cableado adicional de la periferia orientada a la seguridad.

1 interfaz maestro/esclavo PROFIBUS DP y 1 interfaz DP maestro/esclavo/MPI.

Ambos interfaces utilizables para la conexión de módulos de seguridad.

Módulos periféricos de seguridad de ET 200S PROFIsafe conectables de forma descentralizada. Módulos periféricos de seguridad de ET 200M conectables de forma centralizada y descentralizada.

Módulos estándar para aplicaciones no de seguridad utilizables de forma centralizada y descentralizada.

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CPU 312C

La CPU compacta con entradas y salidas digitales.

Para pequeñas aplicaciones que exigen gran capacidad de procesamiento.

Con funciones tecnológicas.

CPU 313C

La CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas.

Para sistemas que requieren gran velocidad de procesamiento y breves tiempos de reacción.

Con funciones tecnológicas.

OMROM:

MODELOS:

DESCRIPCIÓN: Alimentación: M/24: De 10 a 24Vac – de 10 a 30 Vcc. M/230: de 190 a 250 Vac Consumo: 1,5VA. Entrada analógica: Resolución: 10Bits Tensión de entrada: 0 - 10Vcc Salida analógica: Resolución: 10Bits Tensión de salida: 0 - 10Vcc Comunicaciones: Modo: RS232 o RS485 Configurable Conexión: Sub-D 9 Visualización: Display: LCD retroiluminado de 4 líneas 20 caracteres. Aviso acústico: Piezo 80dB interno. Teclado: 16 teclas de tipo “ranita” totalmente estanco. Memoria: EEPROM - Capacidad para 250 líneas de 20 caracteres. Medidas: Hueco para montaje: 90 x 90mm Marco: 100 x 100mm Profundidad: 60mm (Sin conectores) Protocolos: PLC seleccionado y APPROCOM. Software: SNT25AP (Gratuito)Herramienta para la edición, transferencia y Mantenimiento de textos y parámetros. Características operativas con PLC OMRON: Función de consola, desde la que se pueden ver y editar distintas áreas de memoria del PLC. Programación del protocolo de forma independiente para comunicaciones con PC y PLC. Reloj en tiempo real. Se envía al PLC el estado de las teclas, el valor del conversor analógico – digital y de modo Programable los datos de fecha y hora. Los textos que aparecen durante la inicialización del terminal son editables y se puede mostrar

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el modelo de la maquina, la versión del programa, una marca comercial etc. Función para mostrar Fecha, Hora o Fecha y hora en el display. Todas las líneas pueden presentar valores numéricos o editables. El valor numérico puede ser cualquier área de memoria incluso ser un temporizador. Se pueden introducir valores Hexadecimales. Se pueden mostrar valores desde 2 hasta 8 cifras. Se puede colocar texto antes y después de los valores numéricos. Protección de parámetros por password (clave). Histórico para control de errores o cualquier otro evento. Se puede modificar la iluminación del LCD y generar distintos avisos acústicos, Modificando las propiedades del display desde el PC o PLC. Características especiales: Se puede adaptar a otro protocolo para utilizarse como terminal de textos, con la posibilidad de enviar respuesta de forma automática o manual mediante el teclado

21.1.2 Allen Bradley

22 En este controlador se puede realizar experimentos y prácticas de CONTROL LÓGICO PROGRAMABLE (PLC) es ideal para los laboratorios de Electrónica, Electromecánica, Eléctrica, Mecánica e Industrial de nivel Medio Superior y Superior. La marca y modelo del PLC es Allen Bradley, micrologix 1000. Catalogo 1761-120 BWA5A.

Características del Aparato: Este controlador cuenta con: 12 Entradas digitales de +24 VDC. 8 Salidas a relevador, 4 Entradas analógicas de 4 a 20mA con 24 VCD. 1 Salida analógica de 4 a 20mA con 24 VCD. 1 Memoria de 1 k words.

Todas las entradas y salidas del CPU, están presentes por medio de bornes (conector banana) del tipo aislado.

Para la activación de las entradas digitales se tienen tres interruptores del tipo selector con un contacto NA y NC, y otros tres interruptores del tipo momentáneo, con contacto NA y NC.

Para el monitoreo de las salidas digitales se cuenta con 4 simuladores del tipo foco a 24 volts. CA o CD, así como también se tienen los 8 bornes de salida para conexión de dispositivos electrónicos. En la sección analógica se cuenta con 4 entradas analógicas con un rango de 4 a 20 mA a 24 VCD con una salida analógica de 4 a 20 mA a 24 VCD.

En el panel de control se tienen 4 botones de: 1) Paro; desenergiza todo el PLC. 2) Energía; suministra energía al control.

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3) Panel; suministra energía a los bornes del PLC. 4) PLC; suministra energía al PLC energizando las entradas.El tablero cuenta con serigrafía indicando cada sección y su rango.

El controlador cuenta con una estructura de PTC, con tapas de PVC espumado. Para su manejo y almacenaje cuenta con un estuche de madera con interiores de hule espuma.

ESPECIFICACIONES:

Dimensiones: Alto: 54cm. Largo: 50cm. Ancho: 22cm. Peso: 23 Kg.

Voltaje de alimentación: 120 VCA. Alimentación del CPU: 120 VCA. ACCESORIOS:

- Software de Allen Bradley RSLOGIX 500 para ambiente Windows 98 o NT V.4.0 - Manual de operación y cable de comunicación

FESTO

El FEC® es un potente y compacto PLC que ofrece todas las funciones requeridas para aquellas tareas de automatización que incorporan pocas E/S:

Interruptor seleccionable RUN/STOP Fuente de alimentación 24 V DC para sensores Entrada de valor por potenciómetro (p.ej. para Temporizadores) Contadores rápidos de hasta 4 kHz Multitarea (64 programas) 256 Temporizadores, 128 remanentes 256 Contadores de 16-bits, 128 remanentes 256 Registros de datos, 128 remanentes 10 000 flag words, 256 remanentes Entradas digitales PNP/NPN: 12 Tensión de las señales: 24 V DC Consumo: 7 mA Retardo de la señal: 5 ms Estado de señal ON: ≥15 V DC

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Estado de señal OFF: ≤5 V DC Indicador de estado: LED por etapa Tensión de funcionamiento: 24 V DC Salidas digitales (corriente de carga):

2 relés/NO (máximo 2 A) 6 transistores (máximo 0,5 A)

Tensión: 30 V DC/250 V AC Carga de interrupción máxima: 80 VA inductiva; 100 W resistiva Tiempo de conmutación: 10 ms Indicación de señal: LED por etapa Interface Ethernet: 1

Funciones:

Contadores rápidos: 2 x a 4 kHz Memoria de datos: 32 KB SRAM, 2 KB retenidos en memoria flash Memoria de programa: 64 KB memoria flash

Accesorios para programación:

Cable de programación con convertidor TTL-RS232: Nº de artículo 188 935 Software FST para IPC/FEC® (ver capítulo Software) Software MULTIPROG wt (ver capítulo Software)

22.1.1 Selección

1- Tratar de que sean de marcas reconocidas por ejemplo: SIEMENS, SAIA, OMROM, AEG, CAIPE, WEB, ISUMI, AEA, etc. 2- En función de la cantidad de entradas/salidas digitales y entradas/salidas analógicas se puede elegir entre micro PLC, PLC compactos o PLC para usos industriales. 3- De acuerdo al proceso a realizar verificar las limitaciones en cuanto a la cantidad de variable internas con que cada PLC puede operar. 4- De acuerdo a la velocidad de variación de los procesos a monitorear o controlar a veces se requieren velocidades altas de proceso por lo cual se necesitara un PLC mas rápido o con módulos de entrada rápidos. 5- Tensiones de alimentación disponibles, 6- Capacidad de ampliación del mismo.

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7- Capacidad de comunicación y drivers incluidos para comunicacion con otros dispositivos. 8- Software incluido con la compra del PLC, debido a que muchos proveedores de PLC venden el software aparte y con precios elevados. 9- Posibilidad de capacitación gratuita para programación y configuración. 10- Simplicidad para la programación del mismo, distintos tipos de programación y acceso a diferentes niveles.. 11- Manuales con información y manual de programación (Escrito o PDF)de simple lectura y con ejemplos. Suelen reducir considerablemente los tiempos de programacion.

23 Programar

23.1 Direccionamiento

Los direccionamientos de el PLC que en este caso en particular se escogió (siemens) podemos destacar que son:

E Zona de Memoria: •E -> Entrada •A -> Salida •T > Temporizador •M -> Marca •DB -> Módulo de datos •P -> Acceso directo (PA, PE)

0 Número de Byte (cada zona Tendrá su rango)

.0 Número de Bit (0 - 7)

Área Ejemplo Tipo de Acceso Descripción E E 0.0 Bit, Byte, Palabra, Doble Palabra Imagen de Proceso Entradas A AB 4 Bit, Byte, Palabra, Doble Palabra Imagen de Proceso Salidas PE PEW 10 Byte, Palabra, Doble Palabra Entradas de Periferia

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PA PAD 24 Byte, Palabra, Doble Palabra Salidas de Periferia M M 100.0 Bit, Byte, Palabra, Doble Palabra Marcas T T15 - Temporizadores C Z80 - Contadores

23.1.1 Lógico

La lógica dentro de mi programación es el sig. :

Entradas

I0.0

I0.1

I0.2

Salidas

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Comparadores

Vb3

Vb4

Vb5

Vb6

23.1.2 Físico

Son las entradas o salidas reales

Entradas:

Los detectores de nivel se activan al ser suspendido el flotador por la presencia de agua. El Q0.0 lo usamos NC por que al estar flotando en el agua él realmente estará abierto y si el tanque estuviera vacio él activara al motor por medio de ; el es NC esto para que el motor este activo - cuando el tanque este vacío - para llenar el tanque y una vez lleno se abrirá. El pulsador de inicio se utiliza por si lo detuviéramos con (paro) o un corte de energía y el agua en el tanque estuviera por encima del Q0.0 él ya no activaría al motor y tendría que

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ser activado manualmente en nuestro caso con S1. Nótese que se está usando dos contactores uno para mantener el enclavamiento y el otro para activar el motor en la programación no sería necesario usar un segundo contactor. Esta es la forma que se hace en los esquemas eléctricos, pero si observan el contactor no sería necesario, en lugar de él estaría sólo Q0.1

23.1.3 Simbólico

Nombres a tu entrada o salida simbólica

Sensor 1 motor1 alarma

Sensor2 motor2 Paro

23.2 Comentar

A lo largo de el reporte nos hemos dado cuenta de lo requerimiento lógicos que implica el tener automatizado el proyecto. A su vez logramos comprender las secuencias lógicas de esto.

23.3 Programa

Programa para el proyecto: step 7 de siemens

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27


24 Identificar

Entradas y salidas entradas

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ENTRADAS: sensores (1y2) SALIDAS motor 1y2 botones paro y alarma

24.1 Sugerencias

24.2 Erratas

Las erratas de el proyecto son los sensores a la ora de detectar un nivel bajo de agua esto no se activa la alarma

Cuando no ay agua en el pozo / tuberías no funciona la opción PARO

25 Puesta en Marcha

26 Costos

PLC: siemens: $ 200,000

Cable ppi: $1,400

Programa: $00.00 (gratuito)

Instalación: $4,000

Cursos: $ 3,000

Logo: $350

Manuales: $150

Tarjetas de salidas: $2,500

Costo de la elaboración de una programación $10,000

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26.1 PLC

26.2 Programación

26.3 Instalación

Colocamos cables a las salidas de los módulos pasa simularla versión real de el proyecto

26.4 Elementos

26.4.1 Entradas

Sensores 1 y sensor 2

26.4.2 Salida

Moto, alarma, botón paro

27 Conclusión

A lo largo de el reporte se pudo observar las diferentes marcas, modelos, funciones y como utilizar adecuadamente el PLC. He aprendido la importancia de las banderas, simuladores, y tipos de programación que a lo largo de vida profesional esperare con ancias ponerlas en práctica en situaciones reales.

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Marco teórico:

FUNCIONES DE COMUNICACIÓN El PLC, al ser un elemento destinado a la Automatización y Control y teniendo como objetivos principales el aumento de la Productividad o Cadencia y la disminución de los Tiempos Ciclos, no puede o mejor dicho no es un simple ejecutador de datos almacenados en su memoria para trasmitir directivas a sus dispositivos que controla. Es decir, debe ser un elemento que en cualquier momento sea capaz de cambiar la tarea que realiza con simples cambios en su programación, ésta tarea sería imposible sin la ayuda de otros dispositivos tales como PC´s, programadoras o paneles de control, dispositivos de campo, PLC´s, etc. Por lo tanto necesitamos COMUNICAR al PLC. Estos conceptos no son otros en los que se basa la Fabricación Flexible, y una comunicación eficiente depende esencialmente de la red en la que se encuentra trabajando el PLC. No solamente el PLC sino también los computadores industriales, unidades de programación, etc., que una vez conectados todos a la red, desde cualquier punto es posible acceder a cada uno de los componentes.

o El M.P.I. (Interface Multi Punto)

o El P.P.I. (Interface Punto por Punto)

o El Profibus-DP

Protocolo: ciertas reglas establecidas para las ceremonias oficiales o trato social. Protocolo de red: conjunto de estándares que controlan la secuencia de mensajes que ocurren durante una comunicación entre entidades que forman una red. Protocolo de Internet: protocolo de red para la comunicación de datos a través de paquetes conmutados. Protocolo de intercambio: es la relación que se reconoce en la comunicación o la transferencia de información. Existen además a nivel industrial otras redes tales como la Profibus-FMS, Industrial Ethernet, etc., pero no intervendrán en nuestro trabajo a pesar de que también puede ser conectado a cualquiera de ellas.

Interface punto por punto (P.P.I) Esta interface permite la comunicación de nuestro dispositvo con otros tales como modems, scanners, impresoras, etc., situados a una cierta distancia del PLC. En la parte frontal del módulo de la CPU posee fichas DB 9 o DB 25 para la comunicación serial vía RS 232 y RS 485. La conexión Punto a Punto puede ser establecida económicamente y convenientemente por medio del procesador de comunicaciones CP 340. Hay varios protocolos disponibles por debajo de las tres interfaces de conexión:

20 mA (TTY)

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RS 232 C/V.24

RS 422 / RS485

Los siguientes dispositivos pueden ser conectados: Controladores programables SIMATIC S7 y SIMATIC S5

Impresoras

Robots controladores

Modems

Scanners, lectores de códigos de barras, etc.

Protocolos de comunicación entre PLC's

Medios de comunicación

El cable par trenzado

Es de los más antiguos en el mercado y en algunos tipos de aplicaciones es el más común. Consiste en dos alambres de cobre o a veces de aluminio, aislados con un grosor de 1 mm aproximadamente. Los alambres se trenzan con el propósito de reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos. Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta común de PVC (Policloruro de Vinilo) en cables multipares de pares trenzados (de 2, 4, 8, hasta 300 pares).

Un ejemplo de par trenzado es el sistema de telefonía, ya que la mayoría de aparatos se conectan a la central telefónica por medio de un par trenzado. Actualmente, se han convertido en un estándar en el ámbito de las redes LAN (Local Area Network) como medio de transmisión en las redes de acceso a usuarios (típicamente cables de 2 ó 4 pares trenzados). A pesar que las propiedades de transmisión de cables de par trenzado son inferiores, y en especial la sensibilidad ante perturbaciones extremas, a las del cable coaxial, su gran adopción se debe al costo, su flexibilidad y facilidad de instalación, así como las mejoras tecnológicas constantes introducidas en enlaces de mayor velocidad, longitud, etc.

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Cable de par trenzado con pantalla global (FTP):

En este tipo de cable como en el UTP, sus pares no están apantallados, pero sí dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia característica típica es de 120 OHMIOS y sus propiedades de transmisión son más parecidas a las del UTP. Además, puede utilizar los mismos conectores RJ45. Tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.

Cable par trenzado no apantallado (UTP):

El cable par trenzado más simple y empleado, sin ningún tipo de pantalla adicional y con una impedancia característica de 100 Ohmios. El conector más frecuente con el UTP es el RJ45, aunque también puede usarse otro (RJ11, DB25, DB11, etc), dependiendo del adaptador de red.

Es sin duda el que hasta ahora ha sido mejor aceptado, por su costo accesibilidad y fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC han demostrado un buen desempeño en las aplicaciones de hoy. Sin embargo, a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente.

El cable UTP es el más utilizado en telefonía.

Categorías del cable UTP:

Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia. Existen actualmente 8 categorías dentro del cable UTP:

El cable coaxial.

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El cable coaxial tenía una gran utilidad en sus inicios por su propiedad idónea de transmisión de voz, audio y video, además de textos e imágenes.

Se usa normalmente en la conexión de redes con topología de Bus como Ethernet y ArcNet, se llama así porque su construcción es de forma coaxial. La construcción del cable debe de ser firme y uniforme, por que si no es así, no se tiene un funcionamiento adecuado.

Este conexionado está estructurado por los siguientes componentes de adentro hacia fuera de la siguiente manera:

Un núcleo de cobre sólido, o de acero con capa de cobre, o bien de una serie de fibras de alambre de cobre entrelazadas dependiendo del fabricante.

Una capa de aislante que recubre el núcleo o conductor, generalmente de material de polivinilo, este aislante tiene la función de guardar una distancia uniforme del conductor con el exterior.

Una capa de blindaje metálico, generalmente cobre o aleación de aluminio entretejido (a veces solo consta de un papel metálico) cuya función es la de mantenerse lo mas apretado posible para eliminar las interferencias, además de que evita de que el eje común se rompa o se tuerza demasiado, ya que si el eje común no se mantiene en buenas condiciones, trae como consecuencia que la señal se va perdiendo, y esto afectaría la calidad de la señal.

Por último, tiene una capa final de recubrimiento, de color negro en el caso del cable coaxial delgado o amarillo en el caso del cable coaxial grueso, este recubrimiento normalmente suele ser de vinilo, xelón ó polietileno uniforme para mantener la calidad de las señales.

Banda ancha:

El cable coaxial de banda ancha normalmente mueve señales analógicas, posibilitando la transmisión de gran cantidad de información por varias frecuencias.

Los factores a tener en cuenta a la hora de elegir un cable coaxial son su ancho de banda, su resistencia o impedancia característica, su capacidad y su velocidad de propagación.

El ancho de banda del cable coaxial está entre los 500Mhz, esto hace que el cable coaxial sea ideal.

Fibra Óptica:

A partir de 1970, cables que transportan luz en lugar de una corriente eléctrica. Estos cables son mucho más ligeros, de menor diámetro y repetidores que los tradicionales cables metálicos. Además, la densidad de información que son capaces de transmitir es

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también mucho mayor. Una fibra óptica, el emisor está formado por un láser que emite un potente rayo de luz, que varia en función de la señal eléctrica que le llega. El receptor está constituido por un fotodiodo, que transforma la luz incidente de nuevo en señales eléctricas.

En la última década la fibra óptica ha pasado a ser una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión. Los logros con este material fueron más que satisfactorios, desde lograr una mayor velocidad y disminuir casi en su totalidad ruidos e interferencias, hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

La fibra óptica está compuesta por filamentos de vidrio de alta pureza muy compactos. El grosor de una fibra es como la de un cabello humano aproximadamente. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones.

ENLACES INALAMBRICOS.

Servicio que consiste en ofrecer al cliente acceso ilimitado a Internet mediante un enlace inalámbrico por medio de antenas, que le permiten utilizar un ancho de banda desde 64K hasta 2Mbps.

Trabajan por medio de radio frecuencia

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Desde 2dB de ganancia hasta 24 dB Pueden transmitir en un radio inicial de 7° hasta 360°, dependiendo el estilo de la

red. Tecnologías Omnidireccionales y Unidireccionales Enlazan desde una pc hasta una red entera, creando una Intranet.

REDES

Las redes constan de dos o más computadoras conectadas entre sí y permiten compartir recursos e información. La información por compartir suele consistir en archivos y datos. Los recursos son los dispositivos o las áreas de almacenamiento de datos de una computadora, compartida por otra computadora mediante la red. La más simple de las redes conecta dos computadoras, permitiéndoles compartir archivos e impresos.

Una red mucho más compleja conecta todas las computadoras de una empresa o compañía en el mundo. Para compartir impresoras basta con un conmutador, pero si se desea compartir eficientemente archivos y ejecutar aplicaciones de red, hace falta tarjetas de interfaz de red (NIC, NetWare Interfaces Cards) y cables para conectar los sistemas. Aunque se puede utilizar diversos sistemas de interconexión vía los puertos series y paralelos, estos sistemas baratos no ofrecen la velocidad e integridad que necesita un sistema operativo de red seguro y con altas prestaciones que permita manejar muchos usuarios y recursos.

Componentes de una red

Servidor: este ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las estaciones de trabajo.

Estaciones de Trabajo: Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la ultima y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente. Las estaciones de trabajos pueden ser computadoras personales con el DOS, Macintosh, Unix, OS/2 o estaciones de trabajos sin discos.

Tarjetas o Placas de Interfaz de Red: Toda computadora que se conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz de red que soporte un esquema de red específico, como Ethernet, ArcNet o Token Ring. El cable de red se conectara a la parte trasera de la tarjeta.

Sistema de Cableado: El sistema de la red está constituido por el cable utilizado para conectar entre si el servidor y las estaciones de trabajo.

Recursos y Periféricos Compartidos: Entre los recursos compartidos se incluyen los dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de discos ópticos, las impresoras, los trazadores y el resto de equipos que puedan ser utilizados por cualquiera en la red.

Tipos de redes:

Redes de Área Local (LAN)

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La red local o LAN (Local Area Network) es un sistema de comunicaciones de alta velocidad que conecta microcomputadoras o PC y/o periféricos que se encuentran cercanos, por lo general dentro del mismo edificio. Una LAN consta de hardware y software de red y sirve para conectar las que están aisladas. Una LAN da la posibilidad de que los PC compartan entre ellos programas, información y recursos, como unidades de disco, directorios e impresoras y de esta manera está a disposición la información de cada puesto de trabajo los recursos existentes en otras computadoras.

Se puede comparar el software que gestiona una red local con el sistema operativo de una computadora. Los programas y utilidades que componen el software de la LAN, hacen de puente de unión entre el usuario y el núcleo central de la computadora.

Los programas del software empleado en la LAN nos permitirán realizar varias actividades; en primer lugar, estructurar nuestra computadora, los archivos, las unidades de masa, nombre y código de usuario, etc., y posteriormente entrar dentro del ámbito de la red local, para poder compartir recursos y enviar o recibir mensajes.

La LAN nació con los beneficios de conector de los PC's o los micro - computadores a fin de compartir información. Mucho antes de que fuera considerada factible la idea de que los PC reemplazara a los macros o mini - computadoras, comenzaron a aparecer los primeros LAN de PC.

El procesador de incorporar una PC o microcomputadora a una LAN consiste en la instalación de una tarjeta de interfase de red NIC en cada computador. Los NIC de cada computadora se conectan con un cable especial de red. El último para implantar una LAN es cargar cada PC un software conocido como sistema operativo de red NOS. El NOS trabaja con el software del sistema operativo de la computadora y permite que el software de aplicación (El procesador de palabras, las hojas de cálculo, entre otros) que sé esta ejecutando en la computadora se comunique a través de la red con otra computadora. Una red de área local es un medio de transmisión de información que proporciona la interconexión, entre diversos ordenadores terminales y periféricos situados en un entorno reducido y perteneciente a una sola organización.

Características de las LAN's: El radio que abarca es de pocos kilómetros, Por ejemplo: edificios, un campus universitario, un complejo industrial, etc. Utilizan un medio privado de comunicación. La velocidad de transmisión es de varios millones de bps. Las velocidades más habituales van desde 1 hasta 16 Mbits, aunque se está elaborando un estándar para una red que alcanzará los 100 Mbps. Pueden atender a cientos de dispositivos muy distintos entre sí (impresoras, ordenadores, discos, teléfonos, módems, etc.).

Ofrecen la posibilidad de comunicación con otras redes a través de pasarelas o Gateways. Para el caso concreto de una red local, NOVELL NETWARE 3.12: Soporta hasta 250 usuarios trabajando de forma concurrente. Permite hasta 100.000 ficheros abiertos simultáneamente. El mismo servidor sirve de puente o Gateways con otras redes.

Red de Área Amplia (WAN)

Es un sistema de comunicación de alta velocidad que conecta PC's, entre sí para intercambiar información, similar a la LAN; aunque estos no están limitados

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geográficamente en tamaño. La WAN suele necesitar un hardware especial, así como líneas telefónicas proporcionadas por una compañía telefónica.

La WAN también puede utilizar un hardware y un software especializado incluir mini y macro - computadoras como elementos de la red. El hardware para crear una WAN también llegan a incluir enlaces de satélites, fibras ópticas, aparatos de rayos infrarrojos y de láser.

Ventaja de las redes.

Integración de varios puntos en un mismo enlace

Posibilidad de Crecimiento hacia otros puntos para integración en la misma red

Una LAN da la posibilidad de que los PC's compartan entre ellos programas, información, recursos entre otros. La máquina conectada (PC) cambia continuamente, así que permite que sea innovador este proceso y que se incremente sus recursos y capacidades.

Las WAN pueden utilizar un software especializado para incluir mini y macro - computadoras como elementos de red. Las WAN no esta limitada a espacio geográfico para establecer comunicación entre PC's o mini o macro - computadoras. Puede llegar a utilizar enlaces de satélites, fibra óptica, aparatos de rayos infrarrojos y de enlaces

Topología de redes.

Se llama topología de una Red al patrón de conexión entre sus nodos, es decir, a la forma en que están interconectados los distintos nodos que la forman. Los Criterios a la hora de elegir una topología, en general, buscan que eviten el coste del encaminamiento (necesidad de elegir los caminos más simples entre el nodo y los demás), dejando en segundo plano factores como la renta mínima, el coste mínimo, etc. Otro criterio determinante es la tolerancia a fallos o facilidad de localización de éstos. También tenemos que tener en cuenta la facilidad de instalación y reconfiguración de la Red.

Hay dos clases generales de topología utilizadas en Redes de Area Local: Topología tipo Bus y Topología tipo Anillo. A partir de ellas derivan otras que reciben nombres distintos dependiendo de las técnicas que se utilicen para acceder a la Red o para aumentar su tamaño. Algunas personas consideran también la topología Estrella, en la que todos los nodos se conectan a uno central. Aunque en algunos casos se utilice, una configuración de este tipo no se adapta a la filosofía LAN, donde uno de los factores más característicos es la distribución de la capacidad de proceso por toda la Red. En una Red Estrella gran parte de la capacidad de proceso y funcionamiento de la Red estarán concentradas en el nodo central, el cual deberá de ser muy complejo y muy rápido para dar un servicio satisfactorio a todos los nodos.

Topología en bus

Una Red en forma de Bus o Canal de difusión es un camino de comunicación bidireccional con puntos de terminación bien definidos. Cuando una estación trasmite, la señal se propaga a ambos lados del emisor hacia todas las estaciones conectadas al Bus

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hasta llegar a las terminaciones del mismo. Así, cuando una estación trasmite su mensaje alcanza a todas las estaciones, por esto el Bus recibe el nombre de canal de difusión.

Otra propiedad interesante es que el Bus actúa como medio pasivo y por lo tanto, en caso de extender la longitud de la red, el mensaje no debe ser regenerado por repetidores (los cuales deben ser muy fiables para mantener el funcionamiento de la red). En este tipo de topología cualquier ruptura en el cable impide la operación normal y es muy difícil de detectar. Por el contrario, el fallo de cualquier nodo no impide que la red siga funcionando normalmente, lo que permite añadir o quitar nodos a la red sin interrumpir su funcionamiento.

Una variación de la topología en Bus es la de árbol, en la cual el Bus se extiende en más de una dirección facilitando el cableado central al que se le añaden varios cables complementarios. La técnica que se emplea para hacer llegar la señal a todos los nodos es utilizar dos frecuencias distintas para recibir y transmitir. Las características descritas para el Bus siguen siendo válidas para el árbol.

Topología en anillo

Esta se caracteriza por un camino unidireccional cerrado que conecta todos los nodos. Dependiendo del control de acceso al medio, se dan nombres distintos a esta topología: Bucle; se utiliza para designar aquellos anillos en los que el control de acceso está centralizado (una de las estaciones se encarga de controlar el acceso a la red). Anillo; se utiliza cuando el control de acceso está distribuido por toda la red. Como las características de uno y otro tipo de la red son prácticamente las mismas, se utiliza el término anillo para las dos.

En cuanto a fiabilidad, presenta características similares al Bus: la avería de una estación puede aislarse fácilmente, pero una avería en el cable inutiliza la red. Sin embargo, un problema de este tipo es más fácil de localizar, ya que el cable se encuentra físicamente dividido por las estaciones. Las redes de éste tipo, a menudo, se conectan formando topologías físicas distintas al anillo, pero conservando la estructura lógica (camino lógico unidireccional) de éste. Un ejemplo de esto es la topología en anillo/estrella. En esta topología los nodos están unidos físicamente a un conector central (llamado concentrador de cables o centro de cableado) en forma de estrella, aunque se sigue conservando la lógica del anillo (los mensajes pasan por todos los nodos). Cuando uno de los nodos falla, el concentrador aísla el nodo dañado del resto del anillo y permite que continúe el funcionamiento normal de la red. Un concentrador admite del orden de 10 nodos.

Para expandir el anillo, se pueden conectar varios concentradores entre sí formando otro anillo, de forma que los procedimientos de acceso siguen siendo los mismos. Para prevenir fallos en esta configuración se puede utilizar un anillo de protección o respaldo. De esta forma se ve como un anillo, en realidad, proporciona un enlace de comunicaciones muy fiable ya que no sólo se minimiza la posibilidad de fallo, sino que éste queda aislado y localizado (fácil mantenimiento de la red).

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El protocolo de acceso al medio debe incluir mecanismos para retirar el paquete de datos de la red una vez llegado a su destino. Resumiendo, una topología en anillo no es excesivamente difícil de instalar, aunque gaste más cable que un Bus, pero el coste de mantenimiento sin puntos centralizadores puede ser intolerable. La combinación estrella/anillo puede proporcionar una topología muy fiable sin el coste exagerado de cable como estrella pura.

Tarjeta de Interfaz de Red

Para comunicarse con el resto de la red, cada computadora debe tener instalada una tarjeta de interfaz de red (Network Interface Card, NIC). Se les llama también adaptadores de red o sólo tarjetas de red. En la mayoría de los casos, la tarjeta se adapta en la ranura de expansión de la computadora, aunque algunas son unidades externas que se conectan a ésta a través de un puerto serial o paralelo. Las tarjetas internas casi siempre se utilizan para las PC's, PS/2 y estaciones de trabajo como las SUN's. Las tarjetas de interfaz también pueden utilizarse en mini computadoras y mainframes. A menudo se usan cajas externas para Mac's y para algunas computadoras portátiles.

La tarjeta de interfaz obtiene la información de la PC, la convierte al formato adecuado y la envía a través del cable a otra tarjeta de interfaz de la red local. Esta tarjeta recibe la información, la traduce para que la PC pueda entender y la envía a la PC.

Cable de comunicaciones:

permite que ambos dispositivos se comuniquen.

Tanto el PLC tienen un “puerto” de comunicaciones.

Al filo de este puerto se ponen unos datos con su pañuelo blanco a despedir a los datos que van a viajar de un dispositivo al otro.

Este cable de comunicaciones respeta el estándar RS232.

Este estándar se ha logrado mediante un consenso entre los fabricantes de equipos eléctricos de los EEUU, quienes tienen una asociación que se llama la EIA Electronics Industry Association.

La idea de ponerse de acuerdo es que el usuario -que es el Rey de la Creación Mercantil- pueda decidir con que fabricante va a comprar sus equipos sin tener que preocuparse de la compatibilidad. En otras palabras, la estandarización, le permite elegir con quien ir a la fiesta.

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Las 2 primeras siglas (RS) del nombre RS232, significa Recommended Standard o Estándar Recomendado. En otras palabras, no es obligatorio que se siga este estándar. nadie comprará sus productos.

En un extremo del cable de comunicaciones se encuentra un conector llamado DB9. Se llama así porque tiene la forma de una D. Y tiene el numero 9 porque tiene 9 patitas.

La otra versión de conector que se usa para comunicaciones seriales RS232 es el conector DB25.

Si usted mira la parte posterior de su computador, vera los puertos seriales. Se dará cuenta que su PC tiene un conector DB9 y un DB25.

¡No importa la marca de PLC!

Eso es lo que significa ser un estándar.

El método de comunicaciones RS232 es el más común de los métodos de comunicaciones.

Los sistemas de comunicación de PLC, así como todos los demás PLCs en el mercado, tienen sus raíces en el sistema de telégrafos que usted vera en las películas del Viejo Oeste, con todo y el tipo de la gorrita, mangas blancas y ligas en los brazos.

La historia de las comunicaciones se remonta a 1810 cuando un señor alemán de apellido von Soemmering, utilizo 26 cables (1 por cada letra del alfabeto) pegados a la parte inferior de un acuario.

Cuando se pasaba corriente por los cables, se producían burbujas en el agua.

De esta forma, se podían enviar mensajes codificados por medio de burbujas.

Tarjetas de comunicación

Wireless Ethernet Point-to-Point Bridge, Ready to Use, No Configuratio.

http://www.er-soft.com/es/productos/v/air-pack/

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Código: AIR-PACK

Nombre: AIR-PACK

Fabricante: Acksys

Siemens S5-945 Compatiple PLC with EtherCAT Master (Beckhoff Hardware), with free of charge upgrade option to S7-CX416

Código: 3016

Nombre: S5-CX945-S7-CX416-PLC

Fabricante: IBH-Softec

Profibus-DP-Slave Module for Integration of central racks of Simatic S5-115U into Profibus DP networks by replacing the CPU Module

Código: 5002

Nombre: IM-306-115U-ZG

http://www.er-soft.com/es/productos/v/s5-cx945-s7-cx416-plc/

http://www.er-soft.com/es/productos/v/im-306-115u-zg/

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IBH-Softec OPC Server for IBH-Link and Siemens Communication Processors CP-34x, CP-43x, etc...

Nombre: OPC-Server-IBH-Softec


Siemens S7-317 Compatiple PLC with EtherCAT Master (Beckhoff Hardware)

Nombre: S7-CX317-PLC


http://www.er-soft.com/es/productos/v/opc-server-ibh-softec/

http://www.er-soft.com/es/productos/v/s7-cx317-plc/

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Profibus-DP-Slave Module for Integration of expansion racks of Simatic 135U / 155U into Profibus DP networks by replacing the Interface Module

Nombre: IM-306-135-155U-EG


Siemens S7-315 Compatiple PLC with EtherCAT Master (Beckhoff Hardware)

Nombre: S7-CX315-PLC


S7-CX317 Starter Kit (including S7-for-Windows)

http://www.er-soft.com/es/fabricantes/v/ibh-softec/

http://www.er-soft.com/es/productos/v/im-306-135-155u-eg/

http://www.er-soft.com/es/productos/v/s7-cx315-plc/

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Nombre: S7-CX317-PLC-Starter-Kit


S7-CX416 DVI, with USB and DVI-Monitor interface, including Zenon Visualization Runtime

Nombre: S7-CX416-PLC-DVI-USB-Zenon


IBH Link S5++ Ethernet, Operation with S7 HMI Devices, S5-for-Windows Programming Software

http://www.er-soft.com/es/productos/v/s7-cx317-plc-starter-kit/

http://www.er-soft.com/es/productos/v/s7-cx416-plc-dvi-usb-zenon/

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Nombre: IBH-Link-S5-PlusPlus

.

Ejemplo: INTERFACE MULTIPUNTO (M.P.I.) Todas las CPU´s (312, 313, 314, 315 y 315 -2DP) lo incorporan desde fábrica. Con éste puerto se puede comunicar fácilmente a distancias reducidas sin requerir módulos adicionales, por ejemplo hacia equipos de M+V (manejo + visualización), unidades de programación y otros autómatas S7-300 o S7- 400 para probar programas o consultar valores de estado. Se pueden enviar datos a 4 distintos aparatos al mismo tiempo y utilizando siempre el mismo puerto a una velocidad de 187,5 Kbits / seg o 187,5 Kbaudios. Para pequeñas redes de comunicación o pequeños volúmenes de datos la CPU ofrece el servicio de Datos Globales, que permite intercambiar cíclicamente cantidades de datos en paquetes de hasta 22 bytes como máximo. Distancia máxima entre dos estaciones o nudos de red de MPI adyacentes: 50 metros (sin repetidores); 1100 metros (con dos repetidores); 9100 metros (con más de 10 repetidores en serie); por encima de los 500 Klm. (cable de fibra óptica, con módulos de conexión

http://www.er-soft.com/es/productos/v/ibh-link-s5-plusplus/

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ópticas) Capacidad de expansión: los componentes comprobadores de campo son usados para configurar la comunicación de interface multipunto: cables LAN, conectores LAN y repetidores RS485, desde el PROFIBUS y la línea de productos de entradas/salidas distribuidas. Estos componentes permiten una óptima utilización de la configuración. El SIMATIC S7-300 tiene diferentes interfaces de comunicación:

Procesadores de comunicación CP 343-5, CP 343-1 y CP 343 TCP para conexión

al PROFIBUS y sistemas bus de Ethernet Industrial.

Procesador de comunicaciones CP 340 para conexión a sistemas punto a punto.

La interface multipunto (MPI) está integrada al CPU; para conexión simultánea de

los mandos de programación, PC, sistemas MMI y sistemas de automatización

SIMATIC S7, M7 o C7.

MECANISMOS DE COMUNICACIÓN El SIMATIC S7-300 tiene varios mecanismos de comunicación:

Intercambio cíclico del conjunto de datos entre redes de CPU mediante la

comunicación global de datos

Comunicación de resultado transmitido por las redes utilizando bloques de

comunicación.

Mediante el servicio de comunicación global de datos, las redes de CPU pueden intercambiar datos cíclicamente con cada una de las otras unidades centrales de procesamiento. Esto permite a uno CPU acceder a la memoria de datos de otra CPU. La comunicación global de datos solo puede ser enviada vía interfaces multipunto (MPI).

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PROFIBUS DP Esta interface de comunicación es usada para gran capacidad de transmisión de datos, llamada Simatic Net o Sinec L2 de Siemmens. El S7 300 mantiene una relación muy estrecha con él. Un módulo de comunicación permite conectarlo al Sinec L2 para comunicarse con otros autómatas Simatic y dispositivos de campo. La CPU 315 – 2DP ya la trae integrada. De éste modo, el autómata se adapta armoniosamente en arquitecturas descentralizadas que integran componentes de automatización y dispositivos de campo. El PLC puede desenvolverse aquí como maestro – esclavo, además también se dispone de los prácticos servicios de comunicación llamados Datos Globales. Para entablar comunicación se utilizan cables LAN, conectores LAN, repetidores, etc. Digamos entonces que es una red suplementaria que ofrece un gran rendimiento, arquitectura abierta o descentralizada y gran robustez o confiabilidad. Existe además la gran ventaja del Manejo + Visualización (paneles de operador, llamados Coros) que permite tanto en ésta interface como en las otras de la búsqueda de errores a partir de cualquier dispositivo y así por ejemplo generar una base de datos con los errores (hora y tipo)que puedan existir. Los siguientes dispositivos pueden ser conectados como maestros:

o SIMATIC S7-300 (vía CPU 315-2DP o CP 342-5DP)

o SIMATIC S7-400 (vía CPU 41-2)

o SIMATIC S5-115U-H, S5-135U, S5-155UH, S5 95U con interface de

PROFIBUS, SIMATIC TI505

o Dispositivos programables y Pc’s con STEP7 (solo con CPU 41-2 y CPU

315-2)

o Paneles del operador (OP).

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Los siguientes dispositivos pueden conectarse como esclavo:

o ET 200U/B/C/L/M con dispositivos de entrada y salida distribuida.

o S7-300 vía CP342-5

o CPI 315-2 DP

Dispositivo de campo

Por encima de 10 repetidores, pueden ser conectados en series, por ejemplo para puentear largas distancias entre alguno de los nodos del MPI dados.

Fieldbus: FOUNDATION fieldbus es un sistema de comunicación digital, serial, bidireccional que sirve como red a nivel básico de automatización en una planta industrial. Multidrop wiring. FOUNDATION fieldbus soporta hasta 32 dispositivos, sin embargo lo típico (limitaciones de voltaje y corriente) es de 16 dispositivos.

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Fieldbus Foundation: Fieldbus foundation : Es una asociación de fabricantes que administran, investigan y potencian el uso de este protocolo. INTEROPERABILIDAD: Garantiza que los dispositivos de distintos operan satisfactoriamente juntos en la red Fieldbus. Esta prueba la realiza Foundation a cada instrumento (a lo menos a dos), una vez aprobado, queda registrado y autoriza el uso del logo en el equipo. Los sistemas se prueban pero no quedan registrados ni usan el logo Foundation. Interoperabilidad NO significa INTERCAMBIABILIDAD ya que la funcionalidad puede ser distinta. Ventajas del protocolo: Fue concebido para el Control de procesos

• Puede funcionar en ambientes industriales y/o peligrosos

• Lleva la energía por el mismo cable

• Puede reutilizar cables existentes

• Soporta Seguridad intrínseca

• Control determinantico

• Mantiene informado al usuario

Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan principalmente en señales analógicas (neumáticas de 3 a 15 psi en las válvulas de control y electrónicas de 4 a 20 mA cc). Pero ya existen instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos y guardarlos históricamente; su precisión es diez veces mayor que la de la señal típica de 4-20 mA cc. En vez de transmitir cada variable por un par de hilos, transmiten secuencialmente las variables por medio de un cable de comunicaciones llamado bus.

Fieldbus Foundation (Comunicaciones)

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Los dispositivos en un segmento comunican los datos de control de procesos en forma cíclica, cuyo tiempo es administrado por una función de planificación maestra denominada Link Active Scheduler. La comunicación utiliza la forma publisher/subscriber. Es decir es determinantica ( ocurre siempre en el tiempo planificado). Los datos de información (no de procesos), registros, alarmas, diagnósticos, configuración se comunica en forma asincrónica. Se asigna un tiempo entre ciclos para que por medio de toking-passing se comuniquen los dispositivos. Cada dispositivo comparte el mismo tiempo en un segmento. Un función de sistema administra el tiempo “ application clock”. Los clock interno de cada dispositivo se sincronizan con este. Las alarmas son manejadas en forma independiente. Cada dispositivo Fieldbus tiene una dirección, que algunos sistemas la asignan en forma automática (delta V). Fieldbus está orientado a trabajar con TAG en vez de direcciones. Micro ciclo

Multiple Function Block en ejecución

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Bloques de Función: Los Function Block son pequeños módulos de software sellados, que tienen entradas y salidas y una función (no intervenirle) que relaciona ambas.

Foundation Fieldbus define un set de bloques funcionales básicos y avanzados, el fabricante decide cuantos incluir. Inter Operatividad: Garantiza que un Function Block es interoperable y opera junto a otros bloques, no garantiza la funcionalidad de (distintos equipos), ya que los algoritmos pueden ser distintos. Otros Bloques desarrollados por el fabricante (Avanzados), también son interoperables ya que Foundation especifica cómo hacerlo. Fieldbus diagnósticos FOUNDATION fieldbus no especifica los diagnósticos de dispositivos sino que queda abierto a cada fabricante. Emerson ha incluido en sus dispositivos function block de diagnósticos que son analizados con un software llamado AMS. Además incluye métodos avanzados y estadísticos, que permiten detectar desviaciones en variables que permiten detectar:

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Pegado (station) de válvulas

Pérdida de sello o taponamiento de líneas de proceso

Modbus La designación Modbus Modicon corresponde a una marca registrada por Gould Inc. Como en tantos otros casos, la designación no corresponde propiamente al estándar de red, incluyendo todos los aspectos desde el nivel físico hasta el de aplicación, sino a un protocolo de enlace (nivel OSI 2). Puede, por tanto, implementarse con diversos tipos de conexión física y cada fabricante suele suministrar un software de aplicación propio, que permite parametrizar sus productos. No obstante, se suele hablar de MODBUS como un estándar de bus de campo, cuyas características esenciales son las que se detallan a continuación. Estructura de la red Medio Físico El medio físico de conexión puede ser un bus semidúplex (half duplex) (RS-485 o fibra óptica) o dúplex (full duplex) (RS-422, BC 0-20mA o fibra óptica). La comunicación es asíncrona y las velocidades de transmisión previstas van desde los 75 baudios a 19.200 baudios. La máxima distancia entre estaciones depende del nivel físico, pudiendo alcanzar hasta 1200 m sin repetidores. Acceso al Medio La estructura lógica es del tipo maestro-esclavo, con acceso al medio controlado por el maestro. El número máximo de estaciones previsto es de 63 esclavos más una estación maestra. Los intercambios de mensajes pueden ser de dos tipos: • Intercambios punto a punto, que comportan siempre dos mensajes: una demanda del maestro y una respuesta del esclavo (puede ser simplemente un reconocimiento («acknowledge»). • Mensajes difundidos. Estos consisten en una comunicación unidireccional del maestro a todos los esclavos. Este tipo de mensajes no tiene respuesta por parte de los esclavos y se suelen emplear para mandar datos comunes de configuración, reset, etc. Modbus/TCP es un protocolo de comunicación diseñado para permitir a equipo industrial tal como Controladores Lógicos Programables (PLCs), computadores, motores, sensores, y otros tipos de dispositivos físicos de entrada/salida comunicarse sobre una red. Modbus/TCP fue introducido por Schneider automatizo como una variante de la familia MODBUS ampliamente usada, los protocolos de comunicación simple y abierta, destinada

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para la supervisión y control de equipo de automatización. Específicamente, el protocolo cubre el uso de mensajes MODBUS en un entorno .Intranet. O .Internet. Usando los protocolos TCP/IP8. La especificación Modbus/TCP define un estándar interoperable en el campo de la automatización industrial, el cual es simple de implementar para cualquier dispositivo que soporta sockets TCP/IP.

Orientado a conexión. MODBUS es un protocolo de comunicación sin estado, es decir, cada solicitud del maestro es tratada independientemente por el esclavo y es considerada una nueva solicitud no relacionada a las anteriores, de esta forma haciendo a las transacciones de datos altamente resistentes a rupturas debido a ruido y además requiriendo mínima información de recuperación para ser mantenida la transacción en cualquiera de los dos terminales. Las operaciones de programación de otro lado, esperan una comunicación orientada a la conexión, es decir, las máquinas de origen y de destino establecen un canal de comunicaciones antes de transferir datos. Este tipo de operaciones son implementadas de diferentes maneras por las diversas variantes de MODBUS (Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus PLUS). Modbus/TCP maneja ambas situaciones. Una conexión es inicialmente establecida en esta capa de protocolo (nivel de aplicación), y esa conexión única puede llevar múltiples transacciones independientes. En adición, TCP permite establecer un gran número de conexiones concurrentes, de este modo el cliente (maestro) puede ya sea re-usar una conexión previamente establecida ó crear una nueva, en el momento de realizar una transacción de datos. Es interesante analizar por qué el protocolo TCP orientado a la conexión es usado en lugar del protocolo UDP orientado a datagramas. La principal razón es mantener control de una transacción individual encerrándola en una conexión la cual pueda ser identificada, supervisada, y cancelada sin requerir acción específica de parte de las aplicaciones cliente y servidor. Esto da al mecanismo una amplia tolerancia a cambios del desempeño de la red, y permite que herramientas de seguridad tal como firewalls y proxies puedan ser fácilmente añadidos.

Codificación de datos MODBUS basa su modelo de datos sobre una serie de tablas las cuales tienen características distintivas. Las cuatro principales son:

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Entradas discretas. Bit simple, suministrado por un sistema I/O, de solo lectura.

Salidas discretas. Bit simple, alterable por un programa de aplicación, de lectura-escritura.

Registros de entrada. Cantidad de 16 bits, suministrado por un sistema I/O, de solo lectura.

Registros de salida. Cantidad de 16 bits, alterable por un programa de aplicación, de lectura-escritura.

La distinción entre entradas y salidas, y entre datos direccionables al bit y direccionables a la palabra, no implica algún comportamiento de la aplicación. Es aceptable y común, considerar las cuatro tablas sobrelapando una con otra, si esta es la interpretación más natural sobre la máquina (esclavo MODBUS) en cuestión. VENTAJAS DEL PROTOCOLO MODBUS/TCP

Es escalable en complejidad. Un dispositivo el cual tiene solo un propósito simple necesita solo implementar uno ó dos tipos de mensaje.

Es simple para administrar y expandir. No se requiere usar herramientas de configuración complejas cuando se añade una nueva estación a una red

Modbus/TCP.

No es necesario equipo o software propietario de algún vendedor. Cualquier sistema computador ó microprocesador con una pila de protocolos TCP/IP puede usar Modbus/TCP.

Puede ser usado para comunicar con una gran base instalada de dispositivos MODBUS usando productos de conversión los cuales no requiere configuración.

Es de muy alto desempeño, limitado típicamente por la capacidad del sistema operativo del computador para comunicarse. Altas ratas de transmisión son fáciles de lograr sobre una estación única, y cualquier red puede ser construid para lograr tiempos de respuesta garantizados en el rango de milisegundos.

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PROFIBUS

La base del especificación del estándar Profibus fue un proyecto de investigación (1987-1990) llevado a cabo por los siguientes participantes: ABB, AEG, Bosch, Honeywell, Moeller, Landis & Gyr, Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-cumulus, Schleicher, Siemens y cinco institutos alemanes de investigación. Hubo además una pequeña esponsorización por parte del gobierno alemán. El resultado de este proyecto fue el primer borrador de la norma DIN 19245, el estándar Profibus, partes 1 y 2. La parte 3, Profibus-DP, se definió en 1993. Recientes estudios de mercado llevados a cabo por empresas ajenas a la Organización de Usuarios de Profibus señalan a éste como el bus con más futuro en el campo de los procesos industriales.

Ámbito de aplicación:

Soporta una gran variedad de equipos que van desde PC´s y PLC´s hasta robots, pasando por todo tipo de elementos de campo, la mayoría de las aplicaciones industriales gracias a las tres posibilidades que ofrece Profibus (FMS, DP y PA). Desde máquinas

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sencillas, pasando por aplicaciones a nivel de célula hasta nivel de proceso con Profibus-PA.

Desde el punto de vista del control de las comunicaciones, el protocolo Profibus es maestro esclavo, pero permite:

Aplicaciones mono maestro. Un sólo maestro está activo en el bus, usualmente un PLC .Los demás dispositivos son esclavos. Este esquema es el que permite los ciclos de lectura más cortos

Aplicaciones multi maestro. Permite más de un maestro. Pueden ser aplicaciones de sistemas independientes, en que cada maestro tenga sus propios esclavos. U otro tipo de configuraciones con dispositivos de diagnóstico y otros

En un ambiente multimaestro, pueden haber dos tipos de maestros:

DPM1. DP Master Class 1. Es un controlador central que intercambia información con sus esclavos en forma cíclica. Típicamente un PLC.

DPM2. DP Master Class 2. Son estaciones de operación, configuración o ingeniería. Tienen acceso activo al bus, pero su conexión no es necesariamente permanente

Junto con las especificaciones de otros buses de campo se recoge en las normas internacionales IEC61158 e IEC61784.

Características:

Velocidades de transmisión:

9.6, 19.2, 93.75, 187.5, 500, 1500, 3000, 6000 y 12000 Kbps.

Número máximo de estaciones: 127 (32 sin utilizar repetidores). Distancias máximas alcanzables (cable de 0.22 mm de diámetro):

hasta 93.75 KBaudios: 1200 metros 187.5 KBaudios: 600 metros 500 KBaudios: 200 metros

Estaciones pueden ser activas (maestros) o pasivas (esclavos). Conexiones de tipo bidireccionales, multicast o broadcast.

Puesto que Profibus DP es la versión más extendida, conviene detallar más a fondo sus características.

Está actualmente disponible en tres versiones:

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DP-V0. Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos, diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones

DP-V1. Agrega comunicación acíclica de datos, orientada a transferencia de parámetros, operación y visualización

DP-V2. Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives, permitiendo alta velocidad para sincronización entre ejes en aplicaciones complejas

La instalación de un cableado para una red Profibus DP requiere de un terminador en cada extremo del bus. Según la norma este terminador debe ser activo. Esto es, no basta una resistencia terminal, sino que se trata de un arreglo de resistencias que están energizadas.

El objetivo de estos terminadores es garantizar un voltaje de referencia en estado inactivo del bus, es decir, sin mensajes, y minimizar las reflexiones de línea. Generalmente uno de los extremos de la red es el maestro Profibus DP, y en ese caso proporcionará uno de los terminadores activos.

El otro extremo del bus tiene dos alternativas. Que el terminador activo sea provisto por el último nodo de la red, o que sea provisto por un terminador externo. La primera opción es muy simple, pero tiene el inconveniente de que si se requiere desenergizar el nodo, se perderá la función del terminador activo, comprometiendo con ello la integridad de toda la red. Por ello, puede ser preferible tener la resistencia activa en forma separada, de tal modo de mantenerla siempre energizada, generalmente desde una UPS.

En el caso de Profibus PA los terminadores de bus son pasivos, es decir, sólo resistencia

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Como configurar un red de PLC

MODICON 499 NES 181 00

Connexiun 8TX 10/100 SWITCH (Switch no gestionables)

La oferta ConneXium Industrial Ethernet comprende una familia completa de productos y herramientas necesaria para construir la infraestructura de una red industrial Ethernet. Los switch de ConneXium permiten trabajar con las siguientes topologías:

A continuación se detallan algunas características de este modulo:

Tecnología Ethernet 10/100 Mbit/s

Interfaces 8 puertos 10BASE-T/ 100BASE-TX con conectores RJ45 blindados

Tipos de conexión

Cable de par trenzado

Indicador de Una de las dos fuentes de alimentación ha fallado, fallo permanente en

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fallos el switch, estado de conexión defectuosa de al menos un puerto TP, o al menos un puerto tiene partición automática.

Indicadores LED P1, P2: alimentación, DA/ STAT 1 a DA/STAT 8: datos, colisión, segmentación y estado de conexión por puerto

d. ORDENADOR

Este elemento servirá como maestro y principalmente para comprobar que la red esta operativa y funcionando correctamente. Se conecta a la red a través de su tarjeta de Red. Este contendrá el software requerido para la carga de programas al PLC así como la aplicación correspondiente a visualizar. No se precisa mayor información para este elemento debido que es de uso común.

Arquitectura de la red

PROTOCOLO: MODBUS/TCP

Dado a las diversas prestaciones y beneficios que ofrece el Protocolo Modbus/TCP en las redes industriales es que se ha optado por él.

Modbus/TCP es un protocolo de comunicación diseñado para permitir a equipos industriales tales como PLCs, computadores, drivers para motores y otros tipos de dispositivos físicos de entrada/salida comunicarse sobre una red. Fue introducido por Schneider Automation como una variante de la familia de protocolos MODBUS, ampliamente usada para la supervisión y el control de equipo de automatización. Específicamente el protocolo define el uso de mensajes MODBUS en un entorno intranet o internet usando los protocolos TCP/IP.

La especificación Modbus/TCP define un estándar interoperable en el campo de la automatización industrial, el cual es simple de implementar para cualquier dispositivo que soporte sockets TCP/IP. Todas las solicitudes son enviadas vía TCP sobre el puerto registrado 502 y normalmente usando comunicación half-duplex sobre una conexión dada. Es decir, no hay beneficio en enviar solicitudes adicionales sobre una conexión única mientras una respuesta está pendiente.

Modbus/TCP básicamente encapsula una trama MODBUS dentro de una trama TCP en una manera simple como se muestra en la figura a continuación.

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A continuación se citan sus principales características:

Mecanismo de conexión:

MODBUS es un protocolo maestro/esclavo en el que cada solicitud del maestro es tratada de forma independiente por el esclavo, sin relación con las anteriores. Esto facilita proveer transacciones de datos resistentes a rupturas, requiriendo mínima información de recuperación para mantener una transacción en cualquiera de los dos terminales.

De otro lado, las operaciones de programación esperan una comunicación orientada a la conexión, es decir, las máquinas de origen y de destino deben establecer un canal de comunicaciones antes de transferir datos.

En Modbus/TCP una conexión se establece inicialmente en la capa de aplicación y esta única conexión puede llevar múltiples transacciones independientes. En Modbus/TCP se usa el protocolo orientado a la conexión TCP en lugar del protocolo orientado a datagramas UDP.

Modelo de datos:

MODBUS basa su modelo de datos sobre una serie de tablas las cuales tienen características distintivas. Las cuatro principales son:

Entradas discretas: bit único; suministradas por un sistema I/O (entrada/salida); de sólo lectura.

Salidas discretas: bit único; alterable por un programa de aplicación; de lectura-escritura.

Registros de entrada: 16 bits suministrados por un sistema I/O; de sólo lectura. Registros de salida: 16 bits, alterables por un programa de aplicación; de lectura-

escritura. Filosofía de longitud:

Todas las solicitudes y respuestas MODBUS están diseñadas en tal forma que el receptor pueda verificar que un mensaje está completo. Cuando MODBUS es transportado sobre TCP, se adiciona información de longitud en el prefijo (o encabezado) para permitir al

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receptor reconocer los límites del mensaje, así el mensaje haya sido dividido en múltiples paquetes para la transmisión.

Estructura del protocolo

Aquí se describe la forma general de encapsulación de una solicitud o respuesta MODBUS cuando es llevada sobre una red Modbus/TCP. Es importante anotar que la estructura del cuerpo de la solicitud y respuesta, desde el código de función hasta el fin de la porción de datos, tiene exactamente la misma disposición y significado como en las otras variantes MODBUS.

Todas las solicitudes son enviadas vía TCP sobre el puerto registrado 502. Las solicitudes normalmente son enviadas en forma half-duplex sobre una conexión dada. Es decir, no hay beneficio en enviar solicitudes adicionales sobre una única conexión mientras una respuesta está pendiente. Sin embargo, los dispositivos que desean obtener altas ratas de transferencia pueden establecer múltiples conexiones TCP al mismo destino.

El campo .dirección esclavo. de MODBUS es reemplazado por un byte .identificador de unidad. el cual puede ser usado para comunicar a través de dispositivos tales como puentes y gateways, los cuales usan una dirección IP única para soportar múltiples unidades terminales independientes.

Los mensajes de solicitud y respuesta en Modbus/TCP poseen un prefijo ó encabezado compuesto por seis bytes como se aprecia en la tabla.

Ref. Ref. 00 00 00 Len.

"Estructura del prefijo de Modbus/TCP"

El ref. ref. anterior son los dos bytes del campo .referencia de transacción., un número que no tiene valor en el servidor pero son copiados literalmente desde la solicitud a la respuesta a conveniencia del cliente. Este campo se utiliza para que un cliente Modbus/TCP pueda establecer simultáneamente múltiples conexiones con diferentes servidores y pueda identificar cada una de las transacciones.

El tercer y cuarto campo del prefijo representan el identificador de protocolo, un número el cual debe ser establecido a cero.

El .len. Especifica el número de bytes que siguen. La longitud es una cantidad de dos bytes, pero el byte alto se establece a cero ya que los mensajes son más pequeños que 256.

De esta forma, un mensaje Modbus/TCP completo posee una estructura como se muestra en la tabla:

Posición de Byte Significado

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Byte 0 Identificador de transacción. Copiado por el servidor- normalmente 0.

Byte 1 Identificador de transacción. Copiado por el servidor -normalmente 0.

Byte 2 Identificador de protocolo = 0.

Byte 3 Identificador de protocolo = 0.

Byte 4 Campo de longitud (byte alto) = 0.Ya que los mensajes son menores a 256.

Byte 5 Campo de longitud (byte bajo). Número de bytes siguientes.

Byte 6 Identificador de unidad (previamente *dirección esclavo*).

Byte 7 Código de función MODBUS.

Byte 8 a más Los datos necesarios.

"Estructura de mensajes en Modbus/TCP"

Ventajas del protocolo MODBUS/TCP: Es simple para administrar y expandir. No se requiere usar herramientas de

configuración complejas cuando se añade una nueva estación a una red Modbus/TCP. No es necesario equipo o software propietario de algún vendedor. Cualquier sistema de cómputo con una pila de protocolos TCP/IP puede usar Modbus/TCP.

Puede ser usado para comunicación con una gran base instalada de dispositivos MODBUS, usando productos de conversión los cuales no requieren configuración.

Es de muy alto desempeño, limitado típicamente por las capacidades de comunicación del sistema operativo del computador. Se pueden obtener altas ratas de transmisión sobre una estación única y la red puede ser configurada para lograr tiempos de respuesta garantizados en el rango de milisegundos.

Realizar reparaciones o mantenimiento remoto desde la oficina utilizando un PC, reduciendo así los costes y mejorando el servicio al cliente.

El ingeniero de mantenimiento puede entrar al sistema de control de la planta desde su casa, evitando desplazamientos.

Permite realizar la gestión de sistemas distribuidos geográficamente mediante el empleo de las tecnologías de Internet/Intranet actualmente disponibles.

TOPOLOGIA DE LA RED

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Dado que los sistemas industriales usualmente consisten de dos o más dispositivos, este puede ser bastante grande, por lo que debe considerarse la topología de la red. Las topologías más comunes son: La Red Bus, Red Estrella, Red Arbol y Red Híbrida.

Para la elección de la topología de la red se consideró como punto de partida las topologías soportadas por cada dispositivo. Así:

Los Switch ConneXium pueden trabajar con las topologías estrella, anillo y árbol Los acopladores TSX ETZ 410/510 pueden trabajar con las topologías estrella y

árbol.

Entonces, como podemos notar, las topologías estrella y árbol son comunes a ambos. Considerando ahora las ventajas y tolerancias, así como la facilidad de configuración y disponibilidad de equipos en el laboratorio es que se usará la topología estrella que se detalla brevemente a continuación:

Topología en estrella

En una topología en estrella, todos los dispositivos están conectados a través de un dispositivo intermedio. Este dispositivo intermedio puede ser un Hub o un Switch. La estrella es la topología que se utiliza habitualmente en redes corporativas y actualmente se adopta en casi todas las aplicaciones de automatización.

Tiene dos ventajas grandes a diferencia de la topología Bus y Anillo:

Es más tolerante, esto quiere decir que si un dispositivo se desconecta o si su cable sufre un deterioro solo ese dispositivo es afectado y el resto de la red mantiene su comunicación normalmente (considerando que el switch o hub no debe fallar).

Es fácil de reconfigurar. Añadir o remover un equipo es tan simple como conectar o desconectar el cable.

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Figura: "Arquitectura de la Nueva Red Implementada"

Descripción breve del software

PL7 PRO y XIP Driver:

El Software PL7Pro es el correspondiente al de los PLC. Por tanto, aquí desarrollaremos dos sencillas aplicaciones que se describirán posteriormente, para transferirlas a cada PLC. Las funciones básicas del software son:

Creación de aplicaciones y programas para el PLC. Transferencia de Programas del PC al PLC, y viceversa. Conectar/Desconectar el PLC. Poner el PLC en RUN/STOP/INIT, etc.

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Por otro lado el XIP Driver permite la comunicación con UNITE sobre TCP/IP. Así pues, durante el proceso de configuración y de transferencia de datos, el protocolo que se utiliza es el UNITE. La configuración para este software se menciona en el siguiente apartado.

LabVIEW:

LabVIEW es un lenguaje de programación visual, que utiliza iconos en lugar de las líneas de código utilizadas en otros lenguajes de programación. Utiliza diagramas de flujo para realizar los algoritmos de la aplicación que se esta realizando. Además integra adquisición de datos, análisis y presentación en un solo sistema. Para la adquisición de datos y control de instrumentos, LabVIEW provee librerías de funciones y subrutinas para muchas tareas de programación así como librerías específicas para la adquisición de datos, VXI, GPIB.

Funciones atribuidas a este software en el proyecto:

Lectura de Parámetros de memoria del PLC: Entradas analógicas en memoria.

Los parámetros antes mencionados se visualizarán en el Panel Frontal de LabVIEW con una interface diseñada de tal forma que pueda apreciarse las variaciones en las entradas analógicas de los PLC131 y PLC132.

TOP Server:

Además de los requerimientos de software y hardware que se necesitan para una correcta instalación de la red, se necesita de una herramienta adicional, que establecerá la comunicación entre el PLC TSX 3722 y la computadora, este software se llama TOP SERVER.

TOP SERVER es una aplicación que proporciona los medios para traer datos e información de una amplia gama de productos industriales, este software se lo clasifica bajo la categoría de servidores. Dentro de la instalación de TOP SERVER se tiene una amplia variedad de drivers para distintos equipos comerciales dentro de los cuales se encuentran los drivers para la serie de TSX 3722. Una vez instalado el software se procede a la configuración del programa, que se detallara posteriormente, para la adquisición de la información del PLC.

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Configuración de las conexiones y software para la red

Inicialmente deben estar instalados los Software PL7pro con el Driver XIP.

1º. Conexión al switch

Realizar un cable de conexión RJ45 para conectar el ordenador al switch ConneXium. De igual modo para los módulos TSX ETZ 410/510 de cada uno de los PLC como se mostró en la figura de la arquitectura de la red.

2º. Conexión PLC – Acoplador

El enlace entre el PLC y el acoplador se realiza siempre en UNI-TELWAY. Así pues, el acoplador se comporta como un esclavo UNI-TELWAY con dos direcciones, es decir, nos sirve de pasarela entre los dos protocolos, Modbus TCP/IP a UNI TELWAY. La conexión se realiza en la toma TER del PLC.

3º. Configuración IP

Primero configuramos manualmente los parámetros necesarios para que el ordenador funcione correctamente en la red:

Dirección IP : 192.168.0.23 Máscara : 255.255.255.0 Puerta de enlace : 192.168.0.1

(Dirección IP del router)

DNS: Es el servidor DNS

El módulo TSX ETZ 510 Servidor tiene una dirección IP fija en la red que nos facilita la conexión y nos permite acceder al servidor FactoryCast en cualquier momento de forma sencilla para su configuración. Para la configuración siguiente es necesario acceder al servidor con la dirección 192.168.0.125 e ingresar en OnLine Configuration con usuario y password por defecto: "USER".

Para nuestro caso inicialmente no fue necesario configurar este servidor, sino sólo obtener las direcciones IP de los demás PLC, así como sus direcciones X-WAY para la siguiente configuración Pero dada las modificaciones hechas en el laboratorio de Mecatrónica (en donde se lleva a cabo la implementación del proyecto) para implementar el acceso de cualquier computador hacia los PLC haciendo uso de la red local, se configuró de la siguiente manera:

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Reconfiguramos en modulo ETZ 510 con la dirección IP: 192.168.0.131 y X-WAY: 0.31, y agregando y eliminando las direcciones necesarias de tal forma que quede de la siguiente modo:

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Aceptamos la nueva configuración del PLC131 e ingresamos el password descrito anteriormente para salvar la configuración:

Luego accedemos al resto de los PLC que poseen módulos ETZ 410 y asignamos su nueva dirección como se muestra a continuación:

ANTIGUA IP NUEVA IP NUEVA X-WAY

192.168.0.122 192.168.0.132 0.32

192.168.0.123 192.168.0.133 0.33

192.168.0.124 192.168.0.134 0.34

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Para acceder a estos PLC, lo hacemos de igual forma que el primero a través del explorador de internet, con su dirección IP antigua y su password.

Para validar y salvar los cambios en estos módulos se procede de igual forma que el ETZ 510 ingresando el password ya mencionado. De ahora en adelante cuando se desea ingresar a las configuraciones de cada PLC se hará con su nueva dirección IP.

Entonces las configuraciones de cada PLC deberían quedar:

PLC132

PLC133

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PLC134

4º. Controlador y Driver XIP en TCP/IP

Aunque el acceso de los cliente se realizar a través de la red Ethernet, vía Internet, se ha configurado una red X-WAY para poder interactuar con todos los elementos en el momento de la puesta en marcha. Para la instalación y la programación del PLC es más sencillo direccionar todos los módulos mediante una red X-WAY.

Así pues, para facilitar la comunicación entre el PLC y el ordenador de instalación, se ha configurado una red X-Way que facilita la comunicación entre estos dos elementos. Dado que hay que transferir todos los programas del PLC desde el PC de instalación hasta el PLC, se ha configurado una red X-Way que facilita la comunicación. De este modo, es más sencillo direccionarse a cada uno de los módulos del sistema, ya sea al servidor como al PLC.

Para poder acceder a la red X-WAY y poder comunicarse con los módulos es necesario tener instalado el XIP-Driver. Este software permite la comunicación con UNITE sobre TCP/IP. Así pues, durante el proceso de configuración y de transferencia de datos, el protocolo que se utiliza es el UNITE.

Pasos para configurar el driver XIP

PASO 1: Verificar que se está ejecutando el driver XIP (debería estar en la barra de tareas); si no es así: Inicio>>Programas>>Modicon Telemecanique>>Xip Driver.

PASO 2: "Tunear" el driver: Configurar XWAY – IP addresses. PASO 3: Asignar direcciones XIP e IP. Para el computador usado PC23 con IP

192.168.0.23 decidimos que su dirección en XIP sea la 0.23 (el 0 es obligatorio, ya que esa red de autómatas es la 0) y agregamos "Add".

PASO 4: Asignar direcciones XIP e IP para los PLC"s a usar repitiendo el paso anterior.

PASO 5: Corremos el driver: Xip>>Start. Cerramos sólo esa ventana de configuración y salvamos la configuración

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Figura. PASO 2 Figura. PASO 3 y 4

Una vez aceptada la configuración del XIP nos mostrara el siguiente mensaje:

Y ya podemos observar que los PLC están conectados en la red en la misma ventana del XIP Driver:

5º. Creación de los programas en PL7Pro V4.4

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Para evidenciar que los PLC están en red debemos demostrar que existe comunicación entre ambos, y para lograr esto se hará una sencilla aplicación usando el PL7 Pro, empleando entradas analógicas del PLC y haciendo uso de la función SEND_REQ que nos ofrece el PL7Pro:

Emisión de peticiones UNI-TE: SEND_REQ

La función SEND_REQ permite la codificación y la emisión de todas las peticiones UNI-TE y Modbus/Jbus, así como la recepción de las respuestas asociadas. En ciertos casos, es necesario reordenar los objetos recibidos por la función SEND_REQ.

La sintaxis de la función de comunicación SEND_REQ se presenta en la forma siguiente:

SEND_REQ(ADR#0.0.6, 15, %MW0:1, %MW150:24, %MW40:4)

La tabla siguiente describe los diferentes parámetros de la función:

PARAMETRO FUNCION

ADR#0.0.6 Dirección de la entidad destinataria del intercambio. Las direcciones siguientes {Réseau.Station}APP, {Réseau.Station}APP.num y las direcciones en difusión (ALL) son prohibidas en este campo.

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Este parámetro necesita el valor del código requerido conforme al estándar UNI-TE. Se encuentra predeterminado en decimal. Si el usuario desea codificar las peticiones en hexadecimal, el código requerido debe tener la siguiente sintaxis: 16# seguido del código requerido hexadecimal.

%MW0:1

Datos a emitir. El tamaño de la tabla de palabras depende de la petición a transmitir. Esta debe tener una longitud mínima de una palabra, lo mismo si la petición no incluye datos particulares a transmitir. La longitud de los datos a emitir debe ser memorizada en la cuarta palabra del parámetro de administración (palabra de longitud) antes de la llamada de esta función.

%MW150:24

Tabla de palabras conteniendo los datos de respuesta. Esta debe tener una longitud mínima de una palabra, lo mismo si la petición no incluye datos particulares a recibir (petición de datos no solicitados). La longitud de los datos recibidos efectivamente se indica, al final del intercambio, en la cuarta palabra de parámetro de administración.

%MW40:4

Parámetros de administración. El conteo reportado de la operación toma uno de los siguientes valores:

16#00: operación correcta.

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16#02: respuesta incorrecta.

16#FD: error de operación.

Otro valor:

Código requerido + :

16#30: en la respuesta positiva de ciertas peticiones.

16#FE: en la respuesta positiva de ciertas peticiones.

16#FB: en la respuesta a una petición espejo.

Los PLC a usar para comprobar el correcto estado de la red son el PLC131 y el PLC132. Así entonces definimos como máster al PLC131 y como esclavo al PLC132. No se entrará en detalles de las configuraciones de hardware de los módulos de cada PLC dado que ya es un programa conocido por los estudiantes y usado en cursos anteriores.

Nuestro Programa consiste en que el PLC esclavo enviará el valor de una entrada analógica asignada a memoria a otra variable en memoria que se encontrará en el PLC maestro, para así contener los datos únicamente en este y posteriormente extraerlos de manera más rápida.

Figura. Programa del PLC Master – PLC131

Figura. Programa del PLC Esclavo – PLC132

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Figura. Parte del Subprograma del PLC Esclavo para el envió de datos

Para transferir el programa al PLC se define la dirección utilizando la dirección X-WAY por ejemplo para el maestro {0.31}SYS. Una vez transferido el programa se conecta la PC con el PLC y dejamos el autómata en RUN, y procedemos de igual modo para el PLC esclavo.

6º. Configuración del TOP Server

Como se describió anteriormente, el software TOP SERVER actúa como un servidor, adquiriendo las señales que provee el PLC. Con este objetivo se debe definir y configurar cada una de las señales que se procesaran dentro del LabVIEW.

Una vez iniciado el programa, se debe crear un nuevo proyecto. En la pantalla que aparece luego es donde se observaran el canal, así como los dispositivos (PLCs) y sus respectivas variables a ser adquiridas.

La ventana de inicio se divide en tres secciones: sección de configuración del canal y dispositivos, sección de definición de tags e historial como se muestra en la imagen a continuación.

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"Pantalla de inicio del TOP Server"

Para configurar el canal con el cual se trabajará se da un clic en Add New Channel y aparece una ventana donde se da un nombre al canal con el cual se trabajara. Las configuraciones que no se muestren se asignan por defecto:

Luego de configurado el canal, se procede a la configuración del dispositivo. Aquí se agregaran los PLC. Se agregaran los 4 PLC disponibles, pues con lo logrado en el proyecto fue posible comunicarlos. Para los pasos no mostrados se toma la configuración

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por defecto. Los mismos pasos se realizan para agregar cada dispositivo, únicamente variando el nombre y su dirección. Para esto se da clic en add new device:

Una vez configurado el canal y los dispositivos, se pueden ingresar los Tags que se van a utilizar para enlazar el PLC con el LabVIEW. Estos se ingresan haciendo clic en Add new Tag en la ventana de inicio. En la nueva ventana se ingresa el nombre del Tag a ser usado en el LabVIEW, luego se ingresa la dirección del TAG junto con el tipo de variable como se utiliza en el PLC. A continuación se muestran los TAGS necesarios para los nuevos requerimientos del proyecto:

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Con esto tenemos listas las variables para poder linkearlas y visualizarlas desde nuestro programa de monitoreo que se describe a continuación.

7º. HMI usando LabVIEW

Aplicación Práctica

Como demostración práctica para nuestro proyecto, basado en la comunicación en red de PLC"s con el ordenador, tendremos una aplicación desarrollado bajo el software Labview.

Transporte De Crudo De Petróleo

La petrolera estatal colombiana, Ecopetrol, comenzó a exportar crudo pesado desde la Cuenca Llanos hacia Aruba. Este crudo se llama Castilla Blend y es una mezcla de un 70% de crudo Castilla y un 30% de otro crudo. Este crudo Castilla se necesita transportar hacia las refinerías de Barrancabermeja y Cartagena en el mismo país, así se realiza el mezclado con crudo ligero para facilitar su transporte y su distribución por los ductos.

En este caso se realizaría la aplicación de nuestro proyecto, una HMI en Labview, en la que se monitorea el nivel de crudo (pesado y ligero) en cada tanque mediante un elemento de medición, pudiendo ser un sensor ultrasónico, y realizando la mezcla respectiva para su transporte. Se haría necesaria esta aplicación debido a que para realizar dicha mezcla se deben seguir ciertas recomendaciones y normas dispuestas por su Control de Calidad para no perder las propiedades del crudo.

Una segunda aplicación se realizaría en el producto final a exportar en el que se requiere una mezcla de 70 – 30 haciendo necesaria un sistema de control adecuado para realizar este proceso.

Nota: El crudo pesado es cualquier tipo de petróleo crudo que no fluye con facilidad. Se le denomina "pesado" debido a que su densidad o peso específico es superior a la del Petróleo ligero. Crudo pesado se ha definido como cualquier licuado de petróleo cuya densidad es superior a 0.933. Este resultado del petróleo crudo pesado es una degradación por estar expuesto a las bacterias, el agua o el aire, como consecuencia, la pérdida de sus fracciones más ligeras, dejando atrás sus fracciones más pesadas.

Desarrollo De La Aplicación

Antes de crear nuestra interface en Labview debemos primero conocer la dirección URL de las variables con las que se desea trabajar. Las variables a usar son aquellas que se definieron previamente en el TopServer que corresponden a palabras de memoria del PLC maestro del cual se extraerán los datos, estas son MW0 y MW2.

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Esto se realiza de manera sencilla con un VI pequeño usando las herramientas DATASOCKET.

DataSocket

Tecnología desarrollada por National Instruments empleada para la transmisión de datos y monitoreo de procesos que se ejecutan de manera autónoma. El estándar URL se utiliza para la conexión a los datos. Esta comunicación se da en tiempo real, considerando las prestaciones de la red sobre la que se trabaja. Labview cuenta con las herramientas de Selección, apertura y cierre de sesión para los datos, así como las funciones de lectura y escritura de los mismos.

En lo que respecta aplicación en concreto, se toma como variables a visualizar en Labview las entradas analógicas IW0.2 de los PLC 131 y 132, que corresponden a MW0 y MW2 en el PLC 131 detalladas anteriormente, realizando la comunicación en red respectiva y visualizando la información mediante indicadores gráficos (tanques).

Panel Frontal de la Aplicación

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Conclusiones y comentarios

Modbus/TCP permite supervisar controladores o PLC distribuidos alrededor de la planta haciendo posible, por ejemplo, que un sólo operario pueda atender remotamente diversos procesos simultáneamente desde un mismo puesto de trabajo. Además del monitoreo tradicional de variables es posible cambiar los parámetros operativos individuales de los controladores.

A través de la investigación realizada en este proyecto de redes industriales se ha logrado poner, en primer lugar, en red los PLC del laboratorio de Mecatrónica con una nueva dirección IP; aprovechando la puesta en red de todas las computadoras del laboratorio se procedió a hacer una sola red para todos los elementos del laboratorio para que todos nuestros compañeros puedan realizar su programación desde su ordenador (PC) hacia los PLC.

La dificultad que se pudo observar en la red implementada en nuestro proyecto, son las prestaciones que nos ofrece respecto al ancho de banda, reflejada en la reducida velocidad de transmisión de datos de la entrada analógica de cada uno de los PLC a la PC en una conexión punto a punto por así describirlo, a diferencia de una red del tipo industrial que posee una alta efectividad.

Una vez implementada la estructura maestro/esclavo fue posible aprovechar de mejor manera las prestaciones de la red, dado que las velocidades de respuesta aumentaron considerablemente pues ahora solo se extraen los datos de un único PLC (master), a diferencia de las primeras pruebas realizadas en las que el computador extraía los datos de cada uno de los PLC.

Se evidencio el correcto funcionamiento de la red, dado que fue posible establecer la comunicación del computador a cada uno de los PLC y también la comunicación entre los PLC.

ANEXO N°2: TABLA DE PROTOCOLOS QUE SOPORTA EL MÓDULO FACTORYCAST

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ANEXO N°3: FOTOGRAFIA DE LOS PLC TRABAJANDO EN LA RED

ANEXO N°4: FOTOGRAFIA DEL MODULO DEL PLC131 Y SUS PARTES PRINCIPALES

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