Práctica 3: Introducción al Manejo de PLC y HMI PDF

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COMUNICACIONES E INSTALACIONES INDUSTRIALES GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES PRÁCTICA 3 Introducción al manejo de un PLC y una HMI Abián Bentor Socorro Leránoz Ignacio Del Villar 0 Fernández Comunicaciones e Instalaciones Industriales Práctica 3: Manejo de un PLC y una HMI 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS La automatización ha adquirido a día de hoy un grado de desarrollo tal que casi es impensable que una empresa de cierta magnitud no emplee técnicas basadas en la comunicación en red para el desarrollo de sus productos o para el control de sus sistemas industriales. Existen dos elementos indispensables. El primero de ellos es el autómata programable o PLC. Este último acrónimo proviene que su denominación en inglés: Programable Logic Controller. Se trata de un dispositivo que permite gestionar de forma eficaz entradas y salidas de tipo analógico o digital y ofrece un óptimo comportamiento en situaciones adversas como pueden ser grados extremos de temperatura, ambientes con interferencias electromagnéticas o electrostáticas, etc. El segundo elemento es la interfaz hombre-máquina (en inglés Human Machine Interface – HMI), que permite al operario o usuario final controlar y visualizar la evolución del sistema automatizado desde un monitor. En esta práctica se aprenderán los fundamentos básicos de programación de un PLC y una HMI. Concretamente se utilizarán el autómata S7-1200 y una HMI modelo KTP. Ambos equipos pertenecen a la marca Siemens y trabajan como cualquier otro dispositivo de red, lo que permite interactuar con todos los elementos que forman la red del laboratorio. Esta primera parte de las prácticas de PLCs permitirán al alumnado gestionar el trabajo con señales de tensión provenientes del PLC. 2. CARGA DE UN PROGRAMA EN UN PLC Y EN UNA HMI En este apartado se trabajará con un ejemplo de carga de programas en un PLC y en una HMI. Se seguirá el “ejemplo simple” del documento P3_TIA_Portal_V10.5_getting_started.pdf (páginas 23-93). AVISOS IMPORTANTES 1. Aunque el documento está redactado para la versión 10.5, la versión del TIA Portal instalado en los ordenadores del laboratorio es la V13. No hay diferencias sustanciales, con lo que es sencillo de seguir, pero habrá que prestar atención a las indicaciones por parte del profesorado. 2. En el documento adjunto para esta práctica se referencia a la CPU S7-1214 y a la HMI KTP1000. Estos modelos no coinciden con todos los que hay en el laboratorio, por lo que es imprescindible averiguar con qué tipo de CPU y de HMI se está trabajando. Dicha información se encuentra en los componentes correspondientes y debe quedar reflejada en el entregable de la práctica. 3. A la hora de configurar los parámetros de la CPU y la HMI hay que tener en cuenta qué valores muestra la etiqueta del S7-1200. Para la CPU hay que indicar su dirección IP y su máscara (no es necesario indicar la puerta de enlace o router). También para la HMI existe una dirección IP. La máscara y puerta de enlace o router son los mismos que los de la CPU. Asegurarse, en todo momento, de que se asignan las IPs y máscaras correspondientes a los PLCs y a las HMIs que se tienen, y no a otros. De otra manera, surgirán problemas de configuración que no son sencillos de solucionar. 1 Comunicaciones e Instalaciones Industriales Práctica 3: Manejo de un PLC y una HMI 4. Es necesaria una correcta alimentación del PLC y de la HMI. La HMI tan solo tiene dos hilos de 24 y 0V, pero con el PLC hay una mayor complejidad. En la figura 1 se muestra el PLC S7- 1200. Alimentar el PLC a más de 24 voltios puede provocar graves daños en el mismo. Los pines ‘L+’ deberán alimentarse a 24V. Los pines ‘M’ ‘1M’ ‘2M’ y ‘3M’ deberán estar alimentados a 0V. Figura 1: PLC s7-1200: vista externa (izquierda), conectores (derecha). 3. MANEJO DE ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES Una vez realizado y comprendido el guión del segundo punto de la práctica, se procederá a realizar una serie de modificaciones cuyos efectos tendrán que ser analizados para responder a las cuestiones que se planteen a partir de ahora. En primer lugar, se modificarán las variables ON_OFF_Switch, ON y OFF creadas en el punto anterior para el PLC. Se trata de variables de memoria interna de la CPU del PLC. La variable ON_OFF_Switch se cambiará para que se corresponda con una entrada digital y las variables ON y OFF se cambiarán para que se correspondan con sendas salidas digitales. Ejercicio: Conectar, secuencialmente, 24 V y 0 V (de la CPU del PLC) a la entrada I0.0. ¿Qué ocurre con las salidas Q0.0 y Q0.1 en cada caso? 4. EJERCICIO ENTREGABLE : ADQUISICIÓN DE ENTRADAS ANALÓGICAS Para comprobar la adquisición de señales analógicas, se añadirá un segmento del OB principal empleando los bloques NORM_X y SCALE_X, como se muestra en la figura 2. A la hora de programar dichos bloques, únicamente habrá que indicar las variables desde las cuales se 2 Comunicaciones e Instalaciones Industriales Práctica 3: Manejo de un PLC y una HMI van a extraer o escribir los datos, es decir: %IW64, %MD20 y %MD24, así como los valores máximo y mínimo de cada bloque, tal cual aparece en la figura. Para comprobar el correcto funcionamiento de las entradas y las salidas, primero se deberá cargar el programa en el PLC (SW, sólo cambios) y activar la conexión con él (botón ). Tras ello, se llevará una señal entre 0 y 10 V desde la fuente de alimentación PROMAX a la entrada analógica 1 y se irá variando su valor de tensión. La salida del segmento de la figura 2 debería ir cambiando, como se ve en los recuadros grises que hay encima de las variables. NOTA: Para que no haya transferencia de tensiones externas, es necesario unir la masa de la fuente PROMAX con la masa de las entradas analógicas (2M). Figura 2: Programación de un segmento para obtener el valor en voltios de la entrada analógica 1. Una vez comprendido el funcionamiento de la adquisición y visualización de variables de entrada y salida analógicas y digitales del PLC, el entregable consistirá en contestar, adecuadamente, a las siguientes cuestiones: Cuestión 1: Explicar cómo el PLC procesa internamente la señal de entrada analógica en NORM_X para mostrar el dato en la salida del bloque SCALE_X, tal y como se muestra en la figura 2. Cuestión 2: Explicar por qué se usa la variable %IW64 y no otra, a la hora de tomar los datos de la correspondiente entrada analógica del PLC. Cuestión 3: ¿Qué ocurre cuando subimos la tensión de entrada analógica alrededor de o ligeramente por encima de 12 V? ¿Por qué? Para solucionar estas cuestiones, se podrá hacer uso del documento S7-1200 Manual del Sistema.pdf proporcionado en la carpeta de la práctica 3. Cada grupo de prácticas subirá los entregables a través de la plataforma Mi Aulario con fecha de entrega tope la que se indique en la Tarea que se abrirá en Mi Aulario a tal efecto. Bastará con que una persona lo envíe. El entregable será un archivo.zip. Los documentos escritos se adjuntarán en formato pdf. Los documentos gráficos se adjuntarán en formato universal, de manera que puedan ser visualizables por cualquier reproductor. 3