El PLC S7-1200 es una solución compacta, modular y rentable que ofrece una amplia gama de funciones y flexibilidad para aplicaciones de automatización de tamaño pequeño a mediano. Estas funciones incluyen opciones de comunicación, memoria, rendimiento de la CPU y configuración de E/S. Cuando tenga un proceso que necesite controlar, debe elegir el PLC y configurarlo para que se adapte mejor a los requisitos de su proceso.
En este artículo, analizaremos la configuración de hardware del PLC S7-1200 y daremos un ejemplo de cómo configurarlo en el portal Siemens Tia.
Contenido:
- ¿Cuál es la configuración de hardware de un PLC?
- Importancia de la configuración de hardware.
- Ejemplo de proyecto simple.
- ¿Cómo configurar nuestro PLC con el ejemplo dado?
- Configuración de hardware de CPU.
- Configuración de hardware de E/S.
- Configuración de HMI.
- Conclusión.
¿Cuál es la configuración de hardware de un PLC?
La configuración de hardware se refiere a los componentes específicos del PLC, como la CPU, la memoria, los módulos de entrada/salida (E/S), los puertos de comunicación, la fuente de alimentación y cualquier módulo o accesorio adicional que pueda ser necesario y agregarse al sistema.
La configuración de hardware de un PLC también incluye habilitar o deshabilitar algunas de las características de la CPU, según el dispositivo, sus capacidades y los requisitos de su proceso.
Los pasos de configuración de hardware para un PLC generalmente implican lo siguiente:
- Seleccione el modelo de PLC adecuado según los requisitos de la aplicación.
- Identifique los requisitos de entrada/salida para el sistema, que incluyen el tipo y la cantidad de sensores, actuadores y otros dispositivos que se conectarán al PLC.
- Elija el protocolo de comunicación y la topología de red que se utilizará para conectar el PLC a otros dispositivos y sistemas.
- Determine los requisitos de la fuente de alimentación para el PLC y sus periféricos.
- Monte el PLC en una ubicación adecuada y conecte todos los cables y alambres necesarios.
- Configure el software del PLC para comunicarse con los componentes de hardware y configure las funciones lógicas y de control adecuadas.
Los pasos específicos para la configuración del hardware pueden variar según el modelo de PLC y los requisitos de la aplicación, pero estos son los pasos básicos que suelen estar involucrados en el proceso.
En este artículo, hablaremos sobre la configuración del hardware que se realiza en la plataforma TIA Portal. Esto significa que asumiremos que conoce su aplicación y que ya ha elegido su modelo de PLC y la fuente de alimentación para alimentarlo. Puede consultar artículos anteriores en los que analizamos cómo elegir el PLC y la fuente de alimentación que mejor se adapten a su aplicación.
Importancia de la configuración del hardware en el PLC
La configuración adecuada del hardware garantiza que el sistema sea confiable y robusto. Si los componentes del hardware no están configurados correctamente, es posible que no funcionen como se espera, lo que provocará fallas o errores del sistema.
La configuración del hardware afecta el rendimiento del sistema. Al elegir los componentes de hardware correctos y configurarlos adecuadamente, el sistema puede funcionar con la máxima eficiencia y velocidad y puede manejar un gran volumen de entradas y salidas.
La configuración del hardware afecta la escalabilidad y la flexibilidad del sistema. La elección de los componentes de hardware y su configuración debe tener en cuenta futuras ampliaciones o modificaciones del sistema, para garantizar que el sistema pueda adaptarse fácilmente a los cambios o actualizaciones.
La configuración del hardware afecta el costo del sistema. Al seleccionar los componentes y la configuración de hardware adecuados, se pueden evitar costos innecesarios y se puede minimizar el costo general del sistema.
Configuración del hardware del S7-1200
Supondremos un proyecto de PLC simple y veremos cómo podemos configurar el PLC en nuestro proyecto antes de comenzar a escribir nuestro código.
Sistema de control de temperatura para un reactor mediante PLC
El proyecto implica controlar la temperatura de un reactor mediante un PLC. El sistema debe medir la temperatura del reactor y ajustar la temperatura controlando el flujo de un fluido refrigerante.
El proyecto utiliza cuatro termopares para medir la temperatura, dos válvulas solenoides para controlar el flujo del fluido refrigerante y un motor para impulsar el impulsor del reactor.
Configuración de E/S
Entradas:
Termopares 1 a 4: son 4 entradas analógicas que miden la temperatura en diferentes ubicaciones dentro del reactor.
Pulsador de Parada de Emergencia: Es una entrada digital que se utiliza para detener el sistema en caso de una emergencia.
Potenciómetro de Punto de Ajuste de Temperatura: Es una entrada analógica que permite al operador establecer el punto de ajuste de temperatura deseado.
Salidas:
Válvula Solenoide 1 y 2: Son 2 salidas digitales que controlan el flujo del fluido refrigerante a través de las tuberías del reactor.
Control de Motor: Es una salida digital que controla la velocidad y dirección del motor que impulsa el impulsor.
Control de Calentador: Es una salida digital que controla el sistema de calentamiento del reactor.
Operación del Sistema:
- El sistema espera a que el operador fije el punto de ajuste de temperatura mediante el potenciómetro.
- El PLC lee el punto de ajuste de temperatura y lo compara con la temperatura actual del reactor, que se mide mediante los cuatro termopares.
- Si la temperatura del reactor está por debajo del punto de ajuste, el PLC activa la salida de control del calentador para aumentar la temperatura.
- Si la temperatura del reactor está por encima del punto de ajuste, el PLC activa una de las salidas de la válvula solenoide para aumentar el flujo del fluido de enfriamiento y disminuir la temperatura.
- El PLC monitorea continuamente la temperatura y ajusta los sistemas de calefacción y enfriamiento para mantener el punto de ajuste deseado.
- El PLC también controla el motor que impulsa el impulsor para mezclar el contenido del reactor.
- Si se presiona el botón de parada de emergencia, el PLC desactiva todas las salidas y detiene el sistema.
El proyecto del PLC se puede ampliar y modificar aún más para incluir funciones adicionales, como alarmas, registro de datos o monitoreo remoto, según los requisitos específicos del proyecto. Sin embargo, no nos ocuparemos de codificar la lógica del PLC de este sistema, sino que utilizaremos este ejemplo para explicar cómo configurar el hardware del PLC para que se ajuste a nuestro proyecto.
Esto incluye:
- Selección de la CPU del PLC.
- Selección de los módulos de E/S.
- Asignación de las etiquetas de entrada y salida a los módulos de hardware.
- Asignación de una IP al PLC para la comunicación.
- Asignación de una contraseña de protección.
- Configuración de la hora local del PLC.
- Configuración de la HMI y establecimiento de la conexión con el PLC.
¿Cómo configurar el PLC con el ejemplo dado?
A continuación, analizaremos la creación básica de un proyecto de PLC con el hardware necesario.
La configuración del hardware de la CPU:
Selección de la CPU:
Cuando inicie un nuevo proyecto en TIA Portal, deberá configurar un nuevo dispositivo y agregarlo a su proyecto. Consulte la imagen 1.
Imagen 1. Configure un dispositivo para su proyecto
Como puede ver en la imagen anterior, el portal TIA ya le muestra que el primer paso debe ser configurar un nuevo dispositivo.
En el artículo anterior, analizamos cómo elegir el PLC que se adapta a su proceso, por lo que no lo volveremos a mencionar aquí. Para nuestro proyecto, dado que es un proyecto simple, elegiremos la CPU 1214C AC/DC/RLY. Consulte la imagen 2.
Imagen 2. Agregue un nuevo controlador al proyecto
Propiedades de la CPU:
Dependiendo de la CPU que haya seleccionado para su proyecto, estarán disponibles diferentes características y propiedades de la CPU.
Puede habilitar o deshabilitar estas características según sus necesidades. Algunas de las características necesitarán una configuración adicional. Vea la imagen 3.
Imagen 3 – Propiedades de la CPU
Como puede ver en la imagen anterior, hay muchas propiedades que puede configurar para su CPU en el proyecto.
Mencionaremos algunas de estas propiedades que deberá configurar en cada proyecto que realice, algunas otras propiedades se utilizan solo en casos especiales.
Comunicación:
Esta es una configuración muy importante para cualquier proyecto de PLC; su proyecto probablemente tendrá diferentes módulos y dispositivos que necesitan comunicarse entre sí. Configurar la comunicación entre su PLC y estos dispositivos es importante para su proyecto.
Al seleccionar la CPU, ya ha definido cómo será la comunicación. Algunas CPU solo funcionan con Profinet, algunas solo funcionan con Profibus y algunas tienen la capacidad de usar ambos. El PLC seleccionado para este ejemplo solo funciona con Profinet.
Desde la interfaz Profinet, establecerá la dirección IP para su PLC, esta IP debe ser única en el proyecto; no puede usar la misma IP para dos módulos diferentes. Consulte la imagen 4.
Imagen 4: interfaz Profinet
Tiempo de ciclo:
Esta es otra propiedad importante para su PLC, como ya sabe; el tiempo de ciclo de su programa dependerá de la cantidad de código que haya escrito y de cuánto tiempo le tomará al PLC ejecutar este código.
En las propiedades de tiempo de ciclo, puede configurar el tiempo de monitoreo de ciclo; si el PLC tarda más que este tiempo establecido en ejecutar el programa, entonces el PLC dará un error. Consulte la imagen 5.
A partir de esta propiedad también puede determinar el tiempo de ciclo mínimo para su CPU; puede hacerlo si activó la opción “Habilitar tiempo de ciclo mínimo para OB cíclicos”.
Luego puede escribir el tiempo de ciclo mínimo que desee y el PLC ajustará su rendimiento para que coincida con este tiempo. Por supuesto, este tiempo está limitado por la capacidad de rendimiento de la CPU, por lo que no puede reducirlo por debajo de un cierto límite.
Imagen 5: Propiedad de tiempo de ciclo
Bits de memoria del sistema y del reloj:
Los bits de memoria del sistema y los bits de memoria del reloj son bits integrados dentro de la CPU que el sistema operativo utiliza para indicar ciertos eventos en el PLC.
Por ejemplo, hay un bit de memoria que cambiará a VERDADERO solo en el primer escaneo o un bit de memoria que será VERDADERO si cambia el estado de diagnóstico; también hay algunos bits de memoria del reloj dedicados, como un bit que representa un reloj de 10 Hz o un bit que representa un reloj de 2 Hz.
Estos bits pueden ser muy útiles en algunas aplicaciones y pueden ahorrar mucho código de programación para obtener la misma funcionalidad. Ver imagen 6.
imagen 6 – Habilitar bits de memoria de sistema y reloj
Puede habilitar el uso de uno o ambos bytes de memoria; también puede determinar la dirección de estos bytes como puede ver en la imagen.
Hora del día:
Otra propiedad muy importante de su PLC es configurar la hora dentro de su PLC. En casi cualquier proyecto que realice, necesitará saber la hora real para poder asignar ciertas acciones con diferentes fechas.
En el artículo anterior, hablamos sobre las horas locales y del sistema dentro del PLC y cómo usarlas. Esta propiedad de la CPU le permite configurar la hora local en la zona horaria que desee. Ver imagen 7.
Imagen 7 – Propiedad de hora local
Protección y seguridad:
A partir de esta propiedad, puede determinar el nivel de acceso y la protección con contraseña para su PLC. Consulte la imagen 8.
Imagen 8: propiedad de protección y seguridad
Las propiedades mencionadas anteriormente son las propiedades configuradas con mayor frecuencia en casi cualquier proyecto de PLC que realice. Hay otras propiedades que es menos probable que se utilicen con programas simples, como servidores web y OPC UA.
El siguiente paso en la configuración del hardware de su proyecto es configurar las E/S.
Configuración del hardware de las E/S:
Otro paso importante de su proyecto es la configuración de las E/S, lo que significa decidir cuántos módulos de E/S necesita y qué tipo de módulos de E/S necesita.
Al decidir sobre las E/S, debe considerar algunos puntos clave, como tener algunos puntos de E/S de repuesto y elegir los módulos de E/S que se ajusten a los sensores de entrada y los actuadores de salida dentro de su proyecto. Ver imagen 9.
Imagen 9 – Añadiendo módulo de entrada analógica
Como mencionamos en nuestro proyecto de ejemplo, tenemos 4 termopares utilizados como entradas analógicas a mi PLC, por lo que necesito añadir un módulo de entrada analógica con al menos 4 canales de entrada porque el PLC seleccionado solo tiene 2 canales de entrada analógica.
Otra cosa es que el termopar es un tipo especial de entrada analógica que requiere un módulo de entrada dedicado. Por eso elegimos el módulo AI 8xTC, que tiene 8 canales de entrada dedicados a ser utilizados con termopares; elegimos el módulo de 8 canales y el de 4 para tener canales de repuesto para uso futuro en caso de que necesitemos ampliar nuestro proyecto.
Si vas a las propiedades del módulo AI 8xTC verás que puedes configurar cada canal de entrada individualmente, puedes elegir el tipo de termopar, escala de medición y otras propiedades. Consulte la imagen 10.
Imagen 10: configuración del módulo de entrada
A continuación, deberá definir las etiquetas de E/S y asignar cada entrada o salida que tenga a un punto de E/S adecuado en su PLC o en los módulos de E/S. Consulte la imagen 11.
Imagen 11: asignación de etiquetas de entrada
Luego, continúe asignando el resto de las etiquetas de entradas y salidas, consulte las imágenes 12 y 13.
Imagen 12: asignación de etiquetas de entrada para el PLC
Imagen 13: asignación de etiquetas de salida a su proyecto
Configuración de HMI
Su proyecto de PLC probablemente necesitará una HMI; después de seleccionar su HMI, hay diferentes configuraciones que puede realizar.
En este artículo, solo le mostraremos cómo configurar la comunicación entre la HMI y el PLC. Como puede ver en la imagen anterior, puede seleccionar una HMI agregando un nuevo dispositivo y luego seleccionar una HMI. Vea la imagen 14.
Imagen 14: selección de una HMI
Existen diferentes formas de configurar la comunicación entre la HMI y el PLC, pero la forma más fácil es a través de la página de vista de red. Vea la imagen 15.
Imagen 15: configuración de la conexión de la HMI
Dentro de la página de vista de red, puede configurar la conexión entre la HMI y el PLC simplemente haciendo clic en el pequeño cuadrado verde que representa Profinet desde la HMI y arrastrándolo hacia el PLC.
A continuación, TIA Portal dibujará una línea verde entre los dos módulos y le dará automáticamente a la HMI una dirección IP para configurar la comunicación entre ellos.
Conclusión
- La configuración del hardware es un paso muy crítico de cualquier proyecto de PLC. La configuración de hardware adecuada de su PLC garantizará que se cumplan las funciones necesarias del proyecto.
- Las configuraciones de hardware incluyen la selección de módulos de E/S, la habilitación o deshabilitación de determinadas propiedades de la CPU y la configuración de distintos dispositivos, como la HMI, con su PLC.