Introducción

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PROFIBUS DP

MAESTRO-ESCLAVO S7-300 CPU 313C-2DP

Introducción

CONCEPCION - TALCAHUANOINGENIERIA EN AUTOMATIZACION Y

CONTROL INDUSTRIAL

Programación Avanzada de PLC

Comunicaciones Industriales

Nombre Alumno (s) : Iván Guzmán F

Rafael GodoyNombre Profesor : César Álvarez

Fecha : 04 de Noviembre de 201



En el presente documento se presenta una propuesta de implementación

de una red de comunicación industrial mediante protocolos de comunicación

Profibus (dp), entre PLC’s. Ademes se incluye una aplicación a esta comunicación

la cual consiste en la partida de un motor trifásico.

Se presenta a continuación los recursos necesarios para llevarla a cabo,

información preliminar, esquema o bosquejo básico de la propuesta, pasos

generales para configurar el equipo.

Objetivos de este trabajo:

– Reconocer equipos de experimentación en este caso PLC’s

–Identificar parámetros de funcionamientos para cada protocolo(funcionamientos del protocolo a utilizar).

– Características técnicas del protocolo a utilizar.

– Crear y configurar una red industrial que permita la comunicación entre una

estación maestra que será un Plc S7-313C 2DP con una estación esclava

que será un Plc S7-313C 2DP.

Información preliminar :



Los protocolos de comunicación son buses de campo los cuales sedesarrollan como redes digitales bidireccionales, multipunto, montadas sobre unbus serie que conectan dispositivos de campo como transductores, actuadores,sensores, módulos de E/S, controladores de velocidad, terminales de operador con los sistemas de control: PLC’s, PC’c, etc..

Normalmente son sistemas abiertos. Buses Devicenet, worldfip, fundationfieldbus, interbus y profibus. En esta ocasión utilizaremos el protocolo Profibus.

Este es un bus de bit serial que soporta manufactura y procesos. Esestándar europeo EN 50170 e internacional IEC 61158. Profibus puede ser usadotanto para transmisión crítica en el tiempo de datos, a alta velocidad, como paratareas de comunicación extensas y complejas.

Comunicaciones

Desde el punto de vista del control de las comunicaciones, el protocoloProfibus 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 esel 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 suspropios esclavos. U otro tipo de configuraciones con dispositivos dediagnóstico y otros

En un ambiente multi maestro, puede 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 esnecesariamente permanenteJunto 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.

Conexiones físicas:

Profibus tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías detransmisión, que son identificadas como:

• RS-485. Utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidadesentre 9.6 kbps y 12 Mbps. Hasta 32 estaciones, o más si se utilizanrepetidores.

• MBP. Manchester Coding y Bus Powered, es transmisión sincrónica conuna velocidad fija de 31.25 Kbps.

• RS-485 IS. Las versiones IS son intrínsecamente seguras, utilizadas enzonas peligrosas (explosivas).

• MBP IS• Fibra óptica. Incluye versiones de fibra de vidrio multimodo y monomodo,

fibra plástica y fibra HCS.

La familia de este protocolo consiste en tres versiones compatibles:• PROFIBUS-DP. Optimizado para alta velocidad y coste reducido. Esta

versión de profibus está diseñada especialmente para comunicación entresistemas automáticos de control y E/S distribuidos a nivel de campo(periferia descentralizada). Puede ser empleado para remplazar

transmisiones paralelas de señales con 24V o 4-20 mA. El intercambio dedatos es cíclico. El tiempo de ciclo del bus ha de ser menor que el tiempode ciclo del programa del controlador central.

• PROFIBUS-PA. Esta especialmente diseñado para automatización deprocesos. Permite que sensores y actuadores puedan ser conectados a unbus común en áreas de especial seguridad calificadas como Ex. Permitecomunicación de datos y transporte de energía sobre el mismo busempleando tecnología de dos cables, acore con el estándar internacionalIEC 1158-2. Básicamente, es la ampliación de profibus-DP compatible encomunicación con una tecnología que permite aplicaciones para laautomatización de procesos en recintos expuestos al peligro de explosiones(áreas clasificadas EX). También existen diversos perfiles orientados a



aplicaciones concretas donde se definen elementos específicos comoperfiles de automatización de edificios, aplicaciones seguras ante fallos(profisafe), control numérico y robots, encoders, drivers de motores develocidad variable o interfaces HMI.

• PROFIBUS-FMS. Es la solución de propósito general para tareas de

comunicación a nivel de control. Los potentes servicios FMS abre un ampliorango de aplicaciones y proveen gran flexibilidad. También puede ser empleado para tareas de comunicaciones extensas y complejas.

• PROFIBUS sobre TCP/IP. A través de una pasarela, y empleando laespecificación MMS puesto que FMS constituye un subconjunto de lamisma, es posible enviar mensajes sobre una red TCP/IP con destino anodos de una red profibus.

Características CPU 313c-2dp

Características básicas• Compacta CPU con la I/O digitales integradas y la interfaz PROFIBUS DP

maestro-esclavo.



• Funciones relacionadas con el proceso• Para tareas con funciones especiales• Conexión independiente de dispositivos de E/S

Especificaciones Técnicas de las CPUs• RAM integrada de 32 Kb para datos y programas

• Carga de memoria: FEPROM actualizable con micro tarjeta de memoria dehasta 4 Mb

• Tiempo de Ejecución (lapso en donde se opera un programa):

Operaciones de Bit en min.----------Operaciones de Palabras en min.--

Punto fijo adicional en min.---------Además punto flotante en min.----

Temporizadores, contadores y su remanencia magnética• S7 Contadores : 256• Remanencia seleccionable de Z 0 a Z 256• Recuento de rango 1 a 999• Temporizadores IEC tipo SFB

Rangos de datos y su remanencia• Bit de memoria: 2048• Remanencia seleccionable de o a 2048

Programación• Lenguaje de programación: STEP 7 V5.1 SP2 (LAS, FBD, STL); SCL,

GRAPH, HiGRAPH.

Área de direcciones (entradas/salidas)• Total de E/S en área de direcciones: 1024/1024 byte (libremente

direccionable)• Imagen el proceso: 128/128 byte• Canales digitales: máximo 992/992• Canales analógicos: máximo 248/124

Esquema general de la red.



Instrucciones paso a paso para crear la red

Software y Hardware a utilizar.

– Paquete de software STEP 7.

– Dos PLC S7-313C 2DP con puerto DP integrado.– Un cable de comunicación MPI/RS-232 PC Adapter.



– Un cable de comunicación Profibus con sendos conectores en los

extremos.

– Un ordenador (PC)

Procedimiento



Abrir administrador Simatic.exe. Una vez abierto, procedemos a crear un proyecto

nuevo con el nombre deseado.



Ahora hacemos clic derecho, insertar nuevo objeto>>SIMATIC 300



Repitiendo el procedimiento anterior.

Nota: se deben crear dos objetos SIMATIC 300, ya que, uno correspondra al PLCmaestro y el otro al esclavo.

Renombramos cada equipo, para reconocer cual es el maestro y el esclavo.



Ahora se procede a la configuración de hardware, tanto como la del PLC esclavocomo la del PLC master.

Por ajustes y simplificación de trabajo, se comienza con la configuración del

PLC esclavo ya que se hará depender del maestro.



Abrimos la configuracion de hardware,y comenzamos con al programarla.



Arrastrar el bastidor al campo de trabajo desde SIMATIC 300>>Bastidor 300.



Ahora buscamos nuesta fuente de poder en SIMATIC 300>>PS300>>PS 307 2A

Arrastramos nuestra CPU al slot n° 2 desde SIMATIC 300>>CPU 300>>CPU

313C-2DP, eligiendo la correspondiente al numero de serie que posea.



Al momento de arrastrarla,inmediatamente se abrira la siguente ventana, en la quese procede a realizar la creación y configuración para realizar la comunicaciónprofibus entre dos equipos S7-300 con la CPU 313c 2dp que integran una interfaz

de profibus dp. En este ejemplo se reflejara la entrada I124 en el bit de salidaO124 de otro 300 y viceversa de forma que se realice una comunicaciónbidireccional vía profibus.



Dar clic en nueva, pinchar en la pestaña ajuste de red,selecconar 1,5 Mbit/s comola velocidad de trasnferencia y en perfil como DP.



Aceptamos, y se puede observar que se ha creado una interfaz PROFIBUS(1).



Cambiamos la dirección , que por defecto era el 2 y le damos la direccion 3, queserá la direccion de nuestro PLC esclavo.



Una vez aceptando los cambios, se observa que se ha creado un enlace Profubus



Ahora en nuestro bastidor, click dos veces en DP, para entrar a configurar laspropiedades. Nuestro PLC por defecto está como maestro,cambiarlo por

esclavo.Ahora en la pestaña configuración se establecera la relación de los datos

que queremos intercambiar con el PLC master.



Le damos a nueva y completamos los campos tal como se indica en la figura.

Con lo que en este autómata vamos a tener un dato de entrada que va a proceder del maestro y será la entrada de esté, va entrar en este autómata y se va a reflejar



en su salida ,con lo cual el tipo de dirección va ser de entrada , vamos a decirleque la dirección va ser la 0 empezamos a numerar de 0 a 0 y hacemos losmovimientos de memoria que creamos pertinentes y en un supuesto caso de queúnicamente fuéramos a mover el bit 124 dejaríamos la longitud 1 y la unidad Wordy la coherencia nos daría igual sí fuera unidad o total porque únicamente estamosmoviendo un byte, si le damos a coherencia unida decimos que transmitimos cadabyte por separado mientras que si le decimos coherencia total estamostransmitiendo los bytes conjuntamente, damos a aceptar, ya tenemos aquí un datode entrada en esta autómata.

Creamos una línea nueva de configuración y vamos a decirle que ademásqueremos sacar de esta autómata un dato que va a hacer su entrada 124 que serefleje en la salida del otro con lo cual vamos a decirle que añadiremos otro datode salida, la dirección va hacer la 0 también, un Word con coherencia no es

indiferente que sea unidad o total, damos aceptar y tenemos aquí ya los doselementos o las dos líneas de configuración que hemos definido en el esclavo



damos aceptar guardamos y compilamos.



Configuracion hardware PLC Maestro.

La configuración del hardware se llevará a cabo de la misma forma que seconfiguró la del PLC esclavo,ingresamos un bastidor, le añadimos la fuente depoder, le agregamos la CPU 313C 2DP, al igual que anteriormente, al momento de

ingresar la CPU esta se debe configurar para enlazarla a la red profibus.Perocomo ya tenemos creada la red le damos aceptar y verificando que la direcciónque le vamos a dar al PLC maestro no sea la misma que ya le hemos dado al PLCesclavo.Como se puede observar la dirección 3 no se puede ocupar, ya que, seencuentra ocupada por el esclavo configurado anteriormente, entonces leasignamos la dirección 2 a nuestro autómata máster.



Éste autómata ya esta por defecto como, pinchamos 2 veces en Dp que apareceen el bastidor, aquí en principio no tenemos que definir ninguna línea decomunicación porque hay que enlazarlo con el CPU esclavo, entonces vamosdirectamente en profibus DP estaciones ya configuradas, que está en la rutaProfibus-dp>>estaciones ya configuradas>>CPU 31x y la arrastramos encima



de nuestra red profibus (1) creada anteriormente.

Una vez montada encima de nuestra red profibus, aparecerá una ventana

emergente, en la que nos dirá cual equipo está ya configurado previamente enesta red, en nuestro caso son las propiedades del esclavo DP configurado con la



dirección 3 de la red.



Le pinchamos en acoplar, entonces el esclavo configurado pasará a depender denuestro autómata maéstro y automáticamente lo tenemos acoplado.

Se puede observar cómo se ha completado el cuadro inferior etiquetado como´´acoplamiento activo´´.



Ahora ,abrimos la pestaña configuración, para configurar el buffer de intercambiode datos con el plc esclavo.



Seleccionando a cada línea y pulsando editar, completamos la configuración delbuffer con el plc esclavo, tal como se indica en las figuras.



Una vez completada la configuracion de entrada tanto como la de salida, sedebera cerrar la ventana haciendo clic en aceptar. Por ende se puede decir que el

buffer de comunicación esta configurado.



Guardamos y compilamos.



Creación del programa de cada PLC

Se deberán crear como mínimo los siguientes módulos tanto el el PLC maestrocomo en el esclavo.

• OB1: Donde escribiremos el programa principal.• OB82: Módulo de alarmas de diagnóstico.• Módulo de fallo del bastidor DP.

Vamos a crear el programa OB1 en formato KOP.



Programa para el Esclavo.

Guardamos y cerramos el editor de programas.



Programa para el maestro:



Los bloques OB82 y OB86 no es necesario realizarles una configuración, tan soloes cosa de agregarlos como nuevo objeto>>bloque de organización en formatoKOP.

Ahora solo falta cargar toda las configuraciones realizadas tanto al maestro comoal esclavo respectivamente de la forma que se menciona en la figura.

Para el esclavo:

Para el Maestro:



Programa de aplicación

Partida de un motor trifásico

Ladder del programa

Circuito de fuerza

Comentarios



La complejidad que presenta la comunicación Profibus Dp solo pasa por el estadodel cable mpi y el cable profibus los cuales presenta deterioro, todo esto es en loque refiere a sistema de bus, en cuanto a sistema de hardware y software hay queser muy detallista a la hora de configurar el hardware siguiendo rigurosamente lospasos establecidos.

A modo de practica y en vista de que se probaron todos los PLC S7-300 CPU313c-2dp como equipo decidimos utilizar los que estaban en mejores condicionessiendo estos los del código 03-000011550 y el 03000011534.

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