CARACTERSTICAS, CONEXIN Y CONFIGURACIN DE PLC S7-1200 OSCAR JAVIER GAITANCUTA YON FREDY ROMEROFundacin Universitaria San Gil UNISANGILFacultad de Ciencias Naturales e IngenieraPrograma ingeniera Electrnica Yopal Colombia Oskargt_303@hotmail.com

Resumen: A continuacin tendremos nuestro primer contacto con el PLC S7-.1200 para esto realizaremos una prctica de laboratorio que constara bsicamente de tres puntos, el primero consiste en realizar una caracterizacin del autmata en la cual conoceremos acerca de su estructura, sus S/E digitales y anlogas, alimentacin, etc. El segundo punto consiste en conocer el software TIA PORTAL v13 y realizar un pequeo control de motor. El tercer punto consiste en realizar el protocolo de conexin PROFINET entre el ordenador y el PLC.Palabras claves: Autmatas, comunicacin, control, lader, plc, profinet y siemens,

I. INTRODUCCIONEl autmata S7-1200, es el ltimo dentro de una gama de controladores SIMATIC de Siemens, es el sucesor del S7-200. El controlador compacto SIMATIC S7-1200 es el modelo modular y compacto para pequeos sistemas de automatizacin que requieran funciones simples o avanzadas para lgica, HMI o redes. Gracias a su diseo compacto, su bajo coste y sus potentes funciones, los PLC S7-1200 son idneos para controlar tareas sencillas. EL software TIA PORTAL v13 (Totally Integrated Automation), nace en el marco del compromiso SIMATIC para con la automatizacin plenamente integrada. Bsicamente es la unificacin de la herramienta de programacin STEP 7 Basic y la herramienta grafica WINCC Basic, TIA PORTAL v13 proporcionan la flexibilidad necesaria para cubrir las diferentes necesidades de automatizacin de cada caso. El controlador S7-1200 ofrece la flexibilidad y potencia necesarias para controlar una gran variedad de dispositivos dependiendo de las distintas necesidades de automatizacin. Gracias a su diseo compacto, configuracin flexible y amplio juego de instrucciones, el S7-1200 es idneo para controlar una gran variedad de aplicaciones. La CPU incorpora un microprocesador, circuitos de entrada y salida, PROFINET integrado, E/S de control de movimiento de alta velocidad y entradas analgicas incorporadas, todo ello en una carcasa compacta, conformando as un potente controlador.

II. OBJECTIVOS

Realizar el protocolo de comunicacin entre el PLC y el ordenador a travs de profinet

Identificar las partes del plc y sus respectivas entradas y salidas

Disear un cdigo de programacin en lenguaje lader.

Conocer el entorno de trabajo del software Tia Portal v13.III. DESARROLLO 1. ACTIVIDAD NUMERO UNO, PARTES Y CARACTERSTICAS DEL PLC S7- 1200Materiales: PLC SIEMENS S7- 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 214 -1AG40 - 0XB0El autmata S7-1200 es un controlador lgico programable (PLC) Es programable por el usuario destinado a gobernar mquinas o procesos lgicos y/o secuenciales. Es de construccin modular y ampliable segn su necesidad.

VENTAJAS DEL PLC Menor cableado. Mayor facilidad para mantenimiento y puesta a punto. tiempo en la elaboracin de proyectos pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. posibilidad de controlar ms de una mquina con el mismo equipo reduccin de costos.ESTRUCTURA PLS S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC

Fig1. Estructura S7-1200

1. CONECTOR DE ALIMENTACIN: S7-1200 funciona nicamente con una alimentacin de 24 VDC posee 2 entradas de tipo bornera para tal fin L+ y M. La primera entrada L+ est asignada para la entrada positiva mientras que M para la entrada negativa de la fuente.2. LEDS DE ESTADO PARA LAS E/S INTEGRADAS:Posee 39 leds indicadores los cuales cumplen 3 funciones primordiales la primera consta de indicar el estado del PLC para esto utiliza tres leds RUN/STOP, ERROR Y MAINT. En segundo lugar tenemos los leds encargados de indicar si existe una E/S digital consta de 14 leds para las entradas y 14 para las salidas digitales en tercer lugar tenemos un pequeo mdulo SB 1232 AQ que posee 4 leds que indican sus salidas anlogas.

Fig2. Led indicadores de estado S7-1200

3. CONECTOR ALIMENTACIN DE SALIDA: S7-1200 tiene la capacidad de entregar 24 VDC posee dos puestos el primero L+ donde entrega la lnea positiva y M que es el puerto de salida de la lnea negativa.

4. ENTRADAS DIGITALES 24VDC INPUTS:Tipo: Sumidero/Fuente, Cuenta con 14 puertos de entrada, D Ia con 8 entradas y D Ib con 6, todas las entradas funciona a 24VDC a 4 mA

5. ENTRADAS ANALOGAS INPUTS:2 entradas analgicas Tipo: Tensin (unipolares)Rango: 0 a 10 VResolucin: 10 bits

Fig3. Entradas anlogas S7-12006. SALIDAS DIGITALES 24VDC OUTPUTS:

Cuenta con 14 puertos de salida, DQa con 8 salidas y DQb con 6, todas las salidas entregan un voltaje de 24V y ccorriente (max.): 0.5 A

7. SALIDAS ANALOGAS MDULO SB 1232 AQEl modulo SB 1232 AQ cuenta con 4 salidas anlogas (AQ)

8. CONECTOR PROFINET:Para comunicarse con una programadora, la CPU dispone de un puerto PROFINET integrado. La CPU puede comunicarse con paneles HMI o una CPU diferente en la red PROFINET

Fig4. Entrada conector profinet S7-1200

2. PRCTICA NUMERO 2, ENTORNO DE TRABAJO TIA PORTAL V3 Para esta prctica haremos un sistema de control de un motor el cual tendr un pulsador de encendido y otro de parada de emergencia o stop.Materiales: Software TIA PORTAL v13Inicialmente hacemos doble clic sobre el programa TIA PORTAL.

Fig5. Inicializacin TIA PORTAL Una vez abierto el programa nos encontramos con la pantalla de inicio, Para crear un proyecto.1. Damos clic en crear proyecto 2. Escribimos el Nombre del proyecto, Ruta (es donde guardaremos nuestro proyecto), autor y comentario.3. Presionamos en crear

Fig6. Crear un proyecto Una vez creado el proyecto el siguiente paso consiste en la configurar un dispositivo 4. Damos clic en primeros pasos. 5. Configurar un dispositivo

Fig7. Configuracin de dispositivo Cuando abrimos el men de dispositivos y redes el siguiente paso consiste en agregar un dispositivo en nuestro caso agregaremos el PLC S7-12006. Agregar dispositivo7. Para seleccionar nuestro plc seguimos la siguiente ruta: PLC, SIMATIC S7-1200, CPU, CPU1214C /DC/DC/DC, y hacemos doble clic en 6ES7 214-1AG40-0XB0

Fig8. Ruta de seleccin del s7-1200

Despus haber seleccionado nuestro PLC el siguiente paso consiste crear una tabla de variables para nuestro proyecto. 1. Desplegamos las pestaa de PLC [CPU 1214C DC/DC/DC]2. Variables PLC3. Damos doble clic en Tabla de variables estndar

Fig9. Ruta para crear tabla de varibles

1. Hacemos doble clic en la primera casilla agregar para darle el nombre a nuestra primera variable en nuestro caso START

Fig10. Asignacin de nombre a la variable 2. Seleccionamos el tipo de datos con el que vamos a trabajar, como las E/S del sistema son digitales seleccionamos el tipo de dato booleana (BOOL)

Fig11. Seleccin del tipo de datosAhora indicamos la direccin de entrada para nuestra variable.1. En identificador operario seleccionamos (I) porque es una variable de entrada. 2. La direccin es 0.3. El nmero de bit 0 para nuestra primera variable. 4. Seleccionamos la flecha verde para terminar.

Fig12. Direccin de variable Repetimos el proceso para las siguientes variables1. Nombre2. Tipo de bato (BOOL)3. En identificador operario seleccionamos (I) porque es una variable de entrada. 4. La direccin es 0.5. El nmero de bit 1 para nuestra segunda variable. 6. Seleccionamos la flecha verde para terminar

Fig13. Creacin variable STOPFinalmente creamos nuestra ltima variable motor con la diferencia el identificador operario seleccionamos (Q) porque es una variable de salida

Fig14. Creacin variable MOTOR

Una vez terminada nuestra tabla de variables el siguiente paso consiste en crear nuestro bloque de programa en lader donde crearemos nuestro programa.1. En men rbol del proyecto de la parte derecha buscamos la pestaa bloques de programa

2. Damos doble clic en Main[OB1]

Fig15. Creacin del bloque de programaEn la nueva ventana (Main) es donde crearemos nuestro cdigo lader. Para crear el contacto de inico o start del sistema hacemos los siguientes pasos.1. Seleccionamos el tipo de contacto a utilizar (Normal mente abierto)2. Lo seleccionamos con clic izquierdo y lo arrastramos hacia el segmento 1.

Fig16. Primer contactor 1. Hacemos clic sobre el smbolo Y le escrib nombre de la primera variable start. Fig17. Asignacin de variables start

Para crea nuestro stop o para de emergencia seleccionamos un contacto normalmente cerrado.1. Seleccionamos el contacto para el stop, usamos un normalmente cerrado. 2. Lo seleccionamos con clic izquierdo y lo arrastramos hacia el segmento 1 y adelante del contacto start.

Fig18. Segundo contactor

1. Hacemos clic sobre el smbolo Y le escrib nombre de nuestro segundo contacto stop.

Fig19. Asignacin de variables stop

El siguiente paso consiste en crear nuestro elemento de salida del sistema en este caso sera encender el motor.

1. Seleccionamos el elemento de asignacin 2. Lo seleccionamos con clic izquierdo y lo arrastramos hacia el segmento 1 y adelante del contacto stop.

Fig20. Elemento de asignacin 1. Hacemos clic sobre el smbolo Y le escrib nombre de nuestra salida motor Fig21. Asignacin de variables motorComo es sistema est compuesto por contactos, esto quiere decir que el sistema solo funciona si se mantiene pulsado el contacto para esto es necesario crear un auto guardado que consiste bsicamente en colocar un nuevo contacto en paralelo con estar pero este estar anclado a la salida motor. Para realizar el anclaje solamente le daremos el nombre motor a auto guardado1. Seleccionamos el tipo de contacto a utilizar (Normal mente abierto) 2. Lo seleccionamos con clic izquierdo y lo arrastramos hacia el segmento

Fig22. Creacin de auto guardado1. Hacemos clic sobre las flechas negras, aparecern unos cuadros verdes, sin soltar el clic lo arrastramos hasta el cuadro que est en medio de los contactos start y stop

Fig23. Anclaje de auto guardado con variable motor

De esta manera terminamos nuestro sistema de control para un motor el cual posee un pulsador de inicio (start) y uno de parada (stop)

Fig24. Programa control de motor terminado

3. PRCTICA NUMERO 3, PROTOCOLO DE COMUNICACIN ENTRE PLC Y EL ORDENADOR. Materiales: PLC SIEMENS S7- 1200 Software TIA PORTAL V13 Cable de conexin profinet

La interfaz PROFINET de la CPU S7- 1200 admite las siguientes conexiones simultneas de comunicacin: 3 conexiones de comunicacin HMI con CPU 1 conexin con programadora PG 8 conexiones para comunicacin activa mediante comunicacin abierta entre usuarios e instrucciones I/O 3 conexiones de comunicacin pasiva con instrucciones de comunicacin S7Para realizar el protocolo de comunicacin profinet entre el PLC y el ordenador se deben realizar los siguientes pasos.Conectar con el cable profinet el S7-1200 y el ordenador.1. Ubicamos el puerto Ethernet del ordenador, conectamos unos de los extremos del cable a este puerto.2. Ubicamos en puerto Profinet del S7-1200 y conectamos el otro extremo del cable

Fig25. Conexin proofinet Nuestro siguiente paso consiste configurar la red y crear una direccin y mascara para el ordenador. 1. hacemos clic en el icono de conexiones que aparece en la parte inferior izquierda de nuestra barra de tareas

Fig26. Mostrar redes

2. en la nueva ventana hacemos clic en Abrir Centro de redes y recursos compartidos

Fig27. Abrir centro de redesNos debe aparecer una concecion de rea local. Esta concecion corresponde a la del plc y ordenador, debemos verificar que el plc este encendido para que el orenador reconosca la red de rea local.3. Presionamos clic sobre Conexin de rea local

Fig28. Conexin de rea local4. Sobre la nueva ventana en la parte inferior derecha hacemos clic en propiedades.

Fig29. Conexin de rea local/propiedades5. Bajamos la barra de desplazamiento hasta encontrar Protocolo de internet versin 4 (TPV/IPv4)

Fig30. Protocolo 4(TCP/IPv4)6. Seleccionamos usar a siguiente direccin IP.7. Escribimos en Direccin IP 192.168.2 y en Mscara subred 255.255.255.08. Finalmente aceptar a todo.

Fig31. Configuracin de direccin IP y MscaraPara verificar la conexin haremos un ping entre el ordenador y el plc, para esto seguiremos los siguiente pasos.1. Con el teclado presionamos al mismo tiempo Windows + R. 2. Escribimos cmd y aceptar.

Fig32. Cmd 1. Escribimos ping 192.168.1 y damos Enter 2. Para verificar que la conexin existe debe indicar un reporte enviados = 4, recibidos = 4, perdidos = 0

Fig33. Ping testNuestro ltimo paso consiste en programar el S-7 1200 para esto abrimos nuevamente el software TIA PORTAL1. En la parte superior derecha buscamos el icono compilar hacemos clic y esperamos que el cdigo se compile

Fig34. Compilar 2. Presionamos clic sobre Establecer conexin online

Fig35. Establecer conexin

Indicamos el tipo de interfaz

Fig36. Tipo de interfazSeleccionamos el controlador de rea local de nuestro equipo y esperamos que el software realiza la comunicacin. A continuacin en software empieza buscar el ordenado despus le damos en aceptar.Para cargar el programa hacemos la siguiente 1. Clic derechos sobre el plc Y seguimos la siguiente ruta. Cargar dispositivo, software

Fig37. Cargar dispositivo

IV. CONCLUSIONES

Para poder realizar la comunicacin entre el plc y el ordenador es necesario crear una red donde le asignamos una direccin al ordenado 198.162.0.2, una mscara 255.255.255.0. es necesario realizar un ping test para verificar su conectividad

EL S7-1200 es un autmata que posee 14 entradas digitales de 24 VDC, 14 salidas digitales a 23 VDC, 2 entradas anlogas de 0 a 10V con una resolucin de 10bist

El lenguaje lader es un lenguaje de contactos, su diseo es en forma de escalera. Esto provoca que su aprendizaje sea ms fcil.

TIA PORTAL V13 (Totally Integrated Automation Portal) es un software creado por la empresa alemana siemens que nace del compromiso SIMATIC para con la automatizacin plenamente integrada. Bsicamente es la unificacin de la herramienta de programacin STEP 7 Basic y la herramienta grafica WINCC Basic

V. REFERENCIAS

[1] Totally Integrated Automation Portal the Integrated Engineering Framework that redefines Engineering [Online] < http://www.industry.siemens.com/topics/global/es/ti a-portal/pages/default.aspx> [citado en 20 de febrero de 2015]

[2] SIMATIC S7 1200 [Online] [citado en 24 de febrero de 2015]

[3] Archivo pdf -Kits de iniciacin SIMATIC S7-1200