SIMATIC_programacion

8/7/2019 SIMATIC_programacion

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SIMATIC S7

PROGRAMACIN

Automatizacin de Procesos

3 Ingeniera Tcnica en

Informtica, Esp. Sistemas


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1. Cargar programas en la CPU y en la PG/PC

2. E/S integradas y adicionales

3. Lenguajes de programacin

4. Programar en KOP

5. Tipos de programacin

6. Elementos bsicos de un programa de control7. Tipos de mdulos

4.1. Contactos

4.2. Bobinas

4.3. Cuadros4.4. Segmentos

4.5. Marcas de memoria

4.6. Registros

4.7. Temporizadores y

Contadores

7.1. Organizacim

7.2. Datos

7.3. Cdigo

7.4. Funciones

7.5. Funciones especiales

7.6. Funciones del sistema


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El programa comprende tres elementos: el programa de

usuario, el bloque de datos (opcional) y la configuracin

de la CPU (opcional).

Cargando el programa en la CPU se almacenan dichos

elementos en la memoria RAM (de la CPU).

La CPU tambin copia automticamente el programa de

usuario, el bloque de datos (DB1) y la configuracin dela CPU en la EEPROM no voltil para que se

almacenen all.




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Ajustar el modo de operacin de la CPU

La CPU S7-200 tiene dos modos de operacin:


STOP: La CPU no ejecuta el programa. Cuando est en modo STOP, esposible cargar programas o configurar la CPU.

RUN: La CPU ejecuta el programa. Cuando est en modo RUN, no esposible cargar programas ni configurar la CPU.

El diodo luminoso (LED) en la parte frontal de la CPU indica el modo deoperacin actual.

Para poder cargar un programa en la memoria de la CPU es precisocambiar a modo STOP.

SELECTOR Si el selector se pone en STOP, se detendr la ejecucin del programa.

Si el selector se pone en RUN, se iniciar la ejecucin del programa.

Si el selector se pone en TERM (terminal), no cambiar el modo deoperacin de la CPU. Ser posible cambiarlo utilizando el software deprogramacin (STEP 7-Micro/WIN).


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Ciclo en modo STOP


En modo STOP, la CPU se encuentra en un estado semiactivo. Elprograma de usuario no se ejecuta, pero las entradas se actualizan.

Mientras la CPU est en modo STOP, los cambios de los valores de

las E/S se efectan en la imagen del proceso, con excepcin de lafuncin "Forzar" que tiene prioridad sobre los cambios de los valoresde E/S en la imagen del proceso.

Estando la CPU en modo STOP, el usuario puede cargar el programaen la CPU y en la PG/el PC, as como borrar la memoria.


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Ciclo en modo RUN (I)


En modo RUN, la CPU lee las entradas, ejecuta el programa,escribe en las salidas, procesa las peticiones de comunicacin,actualiza los mdulos inteligentes, ejecuta tareas auxiliaresinternas y gestiona las condiciones de interrupcin.

Estas acciones (con excepcin de las interrupciones de usuario)se gestionan conforme a su prioridad en el orden en que vanocurriendo


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Ciclo en modo RUN (II)


Al principio de cada ciclo se leen los valores actuales de los bitsde entrada. Dichos valores se escriben luego en la imagen delproceso de las entradas.

Los bits de entrada que no tengan una entrada fsicacorrespondiente, pero que se encuentren en el mismo byte queotras entradas fsicas, se ponen a 0 en la imagen del procesocada vez que se actualicen las entradas, a menos que se hayan

forzado.


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2.E/S integradas y adicionales

2. E/S integradas y adicionales

El sistema se controla mediante entradas y salidas (E/S).Las entradas vigilan las seales de los dispositivos de

campo (p.ej. sensores e interruptores), mientras que las

salidas supervisan las bombas, motores u otros aparatos del

proceso. Se dispone de entradas y salidas digitales integradas (en la

CPU), as como de E/S adicionales tanto digitales como

analgicas (en los mdulos de ampliacin).

Las entradas y salidas integradas de la unidad central (CPU)

tienen direcciones fijas.

Para aadir a la CPU entradas y salidas adicionales, sepueden conectar mdulos de ampliacin a la derecha de laCPU, formando una cadena de E/S.


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Las direcciones de las E/S de cada mdulo vienendeterminadas por el tipo de E/S y la posicin del mdulo enla cadena, con respecto al anterior mdulo de entradas o desalidas del mismo tipo.


Por lo que respecta a los mdulos de salidas, los bits noutilizados en los bytes reservados pueden servir de marcasinternas (M).

En cuanto a los mdulos de entradas, los bits no utilizadosen los bytes reservados se ponen a cero cada vez que seactualizan las entradas, por lo que no pueden servir demarcas internas.


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3.Lenguajes de programacin

Para toda la familia de autmatas Simatic S7 se emplean lossiguientes lenguajes de programacin:

Lista de instrucciones (AWL).

Esquema de contactos (KOP): se representa grficamente

con smbolos elctricos.FUP. Bloques de funciones

3. Lenguajes de programacin

Internamente el autmata solo trabaja con lista de instrucciones,

KOP es traducido a AWL por Step7.Las instrucciones son las rdenes lgicas elementales que el

sistema debe obedecer. Suelen ocupar una lnea de programa (dos

en algunas instrucciones), y no pueden escindirse en instrucciones

parciales.


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LD E 0.0

A E 0.1= A0.0

AWL

E 0.0 E 0.1 A 0.0

KOP

El esquema de contactos(KOP) es un lenguaje de

programacin grfico concomponentes similaresa los elementos de unesquema de circuitos.

Las CPUs S7-200 (y STEP 7-Micro/WIN) poseen los siguienteslenguajes de programacin:

La lista deinstrucciones (AWL)

comprende un juegode operacionesnemotcnicas querepresentan lasfunciones de la CPU.

AND A 0.0E 0.0

E 0.1

FUP

El Esquema deFunciones Lgicas

utiliza cajas para cadafuncin.

El smbolo que seencuentra dentro de lacaja indica su funcin(p.e. & --> operacin

AND).


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Seleccin del lenguaje de programacin


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4. Programar en KOP

4. Programar en KOP


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El esquema de contactos (KOP) es un lenguaje de programacin

grfico con componentes similares a los elementos de un esquemade circuitos.

Al programar con KOP, se crean y se disponen componentes

grficos que conforman un segmento de operaciones lgicas.

4. Programar en KOP

Para crear programas se dispone de los siguientes elementos:

Contactos: Representan un interruptor por el que la corrientepuede circular.

Bobinas: Representan un rel o una salida excitada por lacorriente.

Cuadros: Representan una funcin (por ejemplo, untemporizador, un contador o una operacin aritmtica) que se

ejecuta cuando la corriente llega al cuadro.


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4.1. Contactos (I)

La corriente circula por un

contacto normalmente abierto

slo cuando el contacto est

cerrado (es decir, cuando su

valor lgico es "1").

De forma similar, la corriente

circula por un contacto

normalmente cerrado o negado(NOT) slo cuando dicho

contacto est abierto (es decir,

cuando su valor lgico es "0").

4. Programar en KOP


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4.1. Contactos (II)

4. Programar en KOP

El contacto normalmente abierto se cierra (ON) si el bit esigual a 1

El contacto normalmente cerrado se cierra (ON) si el bit esigual a 0.

Ejemplo:


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4.2. Bobinas (II)

4. Programar en KOP

Ejemplo:


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4.3. Cuadros

4. Programar en KOP


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4.4. Segmentos

4. Programar en KOP

Un segmento comprendedichos elementos,representando un circuitocompleto.

La corriente circula desde labarra de alimentacinizquierda (representada enel editor KOP mediante una

lnea vertical en el ladoizquierdo de la ventana) atravs de los contactoscerrados para excitar lasbobinas o los cuadros.


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4.5. Marcas de memoria

4. Programar en KOP

Cuando realicemos nuestro programa y operemos anivel de bit en operaciones lgicas (and, or, etc.) puede

que nos aparezca la necesidad de almacenar el

resultado lgico que tengamos en un determinado

momento.

Para ello disponemos de 256 marcas de memoria de 1

byte, es decir un total de 2048 marcas de 1 bit, que

podemos direccionar como:

Marcas M 0.0 a 255.7 Byte de marcas MB 0 a 255

Palabra de marcas MW 0 a 254

Palabra doble de marcas MD 0 a 252


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Marcas de memoria de solo lectura

4. Programar en KOP

El byte de marcas SMB0 (SM0.0 - SM0.7) contiene

ocho bits de estado que proporcionan informaciones

sobre el programa de usuario.

Dichos bits permiten llamar diversas funciones delprograma.

Por ejemplo, SM0.1 est activado (puesto a 1) slo en

el primer ciclo. Con esa marca especial es posible

llamar una subrutina de inicializacin.


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4. Programar en KOP

Marcas especialesMarcas especiales DescripcinDescripcinSM0.0 Marca Funcionamiento continuo (puesta a 1)

SM0.1 Marca de primer ciclo (puesta a 1 en el primer ciclo;despus se pone a 0)

SM0.2 Datos remanentes perdidos - slo vale para el primer

ciclo (0 = datos presentes; 1 = datos perdidos)

SM0.3 Marca de conexin (se pone a 1 en el primer ciclotras la conexin; despus se pone a 0)

SM0.4 Reloj de 60 segundos (cambia: 30 segundos a 0,luego 30 segundos a 1)

SM0.5 Reloj de 1 segundo (cambia: 0,5 segundos a 0,luego 0,5 segundos a 1)

SM0.6 Reloj de ciclo (1 lgico en ciclos alternos)

SM0.7 Posicin del selector de modos de operacin (0TERM; 1 RUN)


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4. Programar en KOP

Estado del programa Estado de las operaciones

Bfer de recepcin de caracteres en modo Freeport

Error de paridad en modo Freeport Desbordamiento de la cola de espera (interrupciones)

Bits de estado de E/S

Identificador (ID) de la CPU (SMB 6.0)

Registro de errores e ID de los mdulos de ampliacin

Palabras de estado del tiempo de ciclo

Valores de los potencimetros analgicos


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Marcas de memoria de lectura/escritura

4. Programar en KOP

Interface 0 para comunicacin Freeport

Interface 1 para comunicacin Freeport

Escribir en EEPROM

Intervalos de interrupciones temporizadas

Bytes de programacin de los contadores rpidos

Bytes de programacin de la salida de impulsos

Interface 0 - recepcin de mensajes

Interface 1 - recepcin de mensajes

Estado del protocolo estndar DP


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4.6. Registros

4. Programar en KOP

Todas las CPU Simatic S7 disponen de una serie deregistros que se emplean durante la ejecucin del

programa de usuario.

Los ms importantes:

Acumuladores (ACU1 y ACU2)

Palabra de estado

Registros 1 y 2 de direcciones

Pila de parntesis


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Acumuladores (ACU1 y ACU2) (I)

4. Programar en KOP

El acumulador 1 (ACU 1) y el acumulador 2 (ACU 2)son dos registros universales de 32 bits que se emplean

para procesar bytes, palabras y palabras dobles. En

estos acumuladores se pueden cargar constantes o

valores depositados en la memoria como operandos yejecutar operaciones lgicas con ellos. Tambin es

posible transferir el resultado en ACU 1 a una direccin

(un mdulo de datos, una salida, etc.).

Cada acumulador puede descomponerse en dos

palabras de 16 bits (palabra baja y alta). La palabra

baja contiene los bits de menor peso y la alta los de

mayor peso lgico.


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Acumuladores (ACU1 y ACU2) (II)

4. Programar en KOP

Todas las posibles operaciones que pueden realizarse son: Cargar: que siempre acta sobre ACU 1 y guarda el

antiguo contenido en ACU 2 (perdindose el valor antiguo

de ACU 2). La carga de una palabra acta sobre la

palabra baja del ACU 1.

Transferir: copia el contenido de ACU 1 en una direccinde memoria, sin perder el valor de los acumuladores.

Intercambiar el contenido de los acumuladores:mediante la instruccin TAK.

Realizar una operacin entre los acumuladores,almacenando el resultado en ACU 1 sin variar ACU 2. Las

operaciones pueden ser de comparacin, de lgica digital

y de aritmtica.


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Palabra de estado (II)

4. Programar en KOP

BIT 4 (OV): bit de desbordamiento. Se activa (1) por una operacin

aritmtica o de comparacin de coma flotante tras producirse un error(desbordamiento, operacin no admisible, o relacin incorrecta).

BIT 5 (OS): bit de desbordamiento memorizado. Se activa junto con OV

e indica que previamente se ha producido un error. Solo puede cambiar

a cero con la instruccin SPS, una operacin de llamada a mdulo, o

porque se ha alcanzado el fin del mdulo.

BITS 6 (A0) y 7 (A1): cdigos de condicin. Dan informacin sobre los

resultados o bits siguientes:

- resultado de una operacin aritmtica.

- resultado de una comparacin.- resultado de una operacin digital.

- bits desplazados por una instruccin de desplazamiento o rotacin.

BIT 8 (RB): resultado binario. Permite interpretar el resultado de una

operacin de palabras como resultado binario e integrarlo en la cadena

de combinaciones lgicas binarias.


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Registros 1 y 2 de direcciones

4. Programar en KOP

Son dos registros de 32 bits cada uno. Se emplean comopunteros en operaciones que utilizan un direccionamientoindirecto de registros.

Aqu se almacenan los bits RB, RLO y OR, adems delcdigo de funcin que especifica que instruccin lgica haabierto el parntesis. Tiene un tamao de 8 bytes.

Pila de parntesis


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4. Programar en KOP

4.7. Temporizadores y Contadores

En el Simatic S7 vamos a disponer de una serie de temporizadoresque nos van a permitir realizar una serie de acciones:

Realizar tiempos de espera.

Supervisar acciones durante un tiempo determinado (tiempo de

vigilancia). Generar impulsos.

Medir tiempos de proceso.

Para la utilizacin de los temporizadores vamos a disponer de unaserie de instrucciones que nos permitirn emplear los

temporizadores de distintas formas para adecuarnos a nuestrasnecesidades

Vamos a disponer de 256 temporizadores, los cualesdireccionaremos como: T0 a T255

Temporizadores (T)


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4. Programar en KOP

Contadores (C)

Al igual que los temporizadores vamos a disponer deuna serie de contadores que nos permitirn efectuarcontajes, tanto hacia adelante como hacia atrs.

Disponemos de 256 contadores, los cuales podemosdireccionar como: C0 a C255


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Programacin Lineal

Programacin organizada ensecciones

Programacin Estructurada


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Programacin Estructurada

Se escriben funciones reutilizables en

Bloques separados. El OB1 (u otros

Bloques) llaman a esos Bloques y les

pasan los correspondientes datos.

Programacin organizadaen seccionesProgramacin Lineal

Estructura del Programa

Todas las instruccionesse encuentran en unsolo Bloque(normalmente el Bloquede Organizacin OB 1)

Las instrucciones de las funcionesindividuales se encuentran enBloques separados. El OB1 seencarga de llamar a esos Bloquesuno tras otro.

OB 1 OB 1

Recip. A

Recip. B

MezcKOPor

Salida

OB 1 Bomba

Salida


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6.Elementos bsicos de un programa de control

6. Elementos bsicos de un programa de control

El programa de control de una CPU S7-200 comprende lossiguientes tipos de unidades de organizacin del programa(UOP):

Programa principal: En el programa principal(denominado OB1) se depositan las operaciones quecontrolan la aplicacin. Las operaciones del programaprincipal se ejecutan de forma secuencial en cada ciclo dela CPU.

Subrutinas: Una subrutina comprende un juego opcionalde operaciones depositado en un bloque por separado quese ejecuta slo cuando se llama desde el programaprincipal.

Rutinas de interrupcin: Una rutina de interrupcincomprende un juego opcional de operaciones depositadoen un bloque por separado que se ejecuta slo cuandoocurre el correspondiente evento de interrupcin.


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Subrutinas

Las subrutinas se adecuan para funciones que se debanejecutar varias veces. Basta con escribirla slo una vez yllamar a la subrutina desde el programa principal cada vezque se necesite.

Beneficios:

Se reduce la longitud total del programa. El tiempo de ciclo tambin se acorta, puesto que el cdigo

se ha retirado del programa principal (donde se evala encada ciclo, as se ejecute o no). La subrutina se puedeinvocar de forma condicional, por lo que no se evala

durante los ciclos en los que no se llame a la misma. Las subrutinas se pueden transportar fcilmente,

permitiendo aislar una funcin y copiarla a otrosprogramas sin necesidad de efectuar cambios o con slopocas modificaciones.


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Rutinas de interrupcin

Las rutinas de interrupcin se pueden programar para

gestionar eventos de interrupcin predefinidos.

No son invocadas por el programa principal, sino que elsistema operativo de la CPU las llama cuando ocurre el

correspondiente evento de interrupcin.


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Tipos de bloques de programa

SBR0

OB = Bloque de Organizacin

SBR = Subrutina 0 - 63

INT = Rutina de Interrupcin 0 - 127

Sistema Operativo

OB1

Ciclo Scan

Proceso

Tiempo

Comunicacin

SBR1 SBR4

SBR3 SBR2

Mximo 8 niveles de anidamiento


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7. Tipos de mdulos

El Simatic S7 dispone de una serie de mdulos que dividenla memoria de programa y la de datos en secciones,permitiendo una programacin estructurada y un accesoordenado a los datos.

7. Tipos de mdulos

El nmero de mdulos va a depender del tipo de CPUempleada, disponiendo en general de los siguientes:

Mdulos de organizacin (OB)

Mdulos de cdigo (FC)

Mdulos de funciones (FB) Mdulos de datos (DB)

Mdulos de funciones especiales (SFB)

Mdulos de funciones del sistema (SFC)


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7. Tipos de mdulos

7.1. Mdulos de organizacin (OB)

Constituyen la forma de comunicacin entre el sistema operativode la CPU y el programa de usuario.

Mdulos de organizacin (OB) (estn accesibles o no segn eltipo de CPU):

OB para ejecucin del programa ARRANQUE (llamadacontrolada por evento por parte del sistema operativo)

OB para ejecucin cclica del programa (OB1)(llamadacclica por el sistema operativo) OB para ejecucin del programa controlado por tiempo

(llamada controlada por tiempo por parte del sistemaoperativo)

OB para ejecucin del programa controlado por alarma (deproceso) (llamada controlada por evento por parte del sistemaoperativo)

OB con funciones similares a los mdulos funcionalesintegrados (llamada por parte del programa de usuario).


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7. Tipos de mdulos

7.2. Mdulos de datos (DB)

Son reas de memoria destinadas a contener datos delprograma de usuario.

Existen mdulos de datos globales y de instancia.

A los datos contenidos en un mdulo de datos es posibleacceder de forma absoluta o simblica. Los datos complejos o

compuestos pueden depositarse en forma de estructura. Los mdulos de datos pueden ser de dos tipos:

Mdulos de datos globales: se pueden utilizar por cualquiermdulo del programa.

Mdulos de datos de instancia: se asignan a un

determinado mdulo de funcin y solo pueden manejarsedesde dicho mdulo. Pueden asignarse varios mdulos dedatos de instancia a un mdulo de funcin.

En total podemos manejar hasta 127 mdulos de datos.


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7. Tipos de mdulos

7.3. Mdulos de cdigo (FC)

Son mdulos en los que podemos incluir parte del programa

de usuario con lo que obtenemos un programa mucho ms

estructurado.

A estos mdulos se pueden acceder desde otro mdulo FC o

desde un mdulo OB.

En total podemos manejar hasta 128 mdulos de cdigo.


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7. Tipos de mdulos

7.4. Mdulos de funciones (FB)

Son mdulos de programa especiales.

Aqu se introducen las partes de programa que aparecen

con frecuencia o poseen gran complejidad.

Posee una zona de memoria asignada para guardar

variables (mdulo de datos de instancia). Lo que se hace es

enviar parmetros al FB y guardar algunos de los datos

locales en el mdulo de datos de instancia.

En total podemos manejar hasta 128 mdulos de funciones.


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7 Tipos de mdulos

7.5. Mdulos de funciones especiales (SFB)

Se tratan de mdulos ya programados, los cuales estn

preparados para realizar acciones complejas como

regulacin PID (lazo cerrado), medida de frecuencia, etc...

Son funciones integradas en el sistema operativo de la CPU

y que se pueden llamar en caso de necesidad desde el

programa de usuario.

7.6. Mdulos de funciones del sistema (SFC)

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