Capítulo IV. Desarrollo de Ingeniería
4.2 Configuración del Sistema de Control Distribuido
Asignación de la dirección IP de la Estación de Ingeniería.
Como se mencionó en el Capítulo II en una estación de ingeniería se configura y comisiona el sistema, para ello se requiere asignar direcciones de IP a la estacion de ingenieria y a la PC donde se configurará el sistema, estas direcciones deben se idénticas. En base a lo anterior se procede con la asigancón de dirección IP a la estación de ingeniería con ayuda del
“oft a e Configure . Pa a i i ia di ha apli a ió se e uie e segui la siguie te ruta:
Inicio>Todos los programas>ABB Industrial IT>Freelance 800F>Cofigure.
Una vez abierta la aplicación (Figura 4.19) se posiciona en la pestaña Ge e al “etti gs , e ella se visualiza el área donde es posible asignar la dirección IP de la estación de ingeniería, esta dirección IP debe ser similar a la que posee la PC, cabe mencionar que para cambiar la IP de la esta ió de i ge ie ía es e esa io ue o se esté eje uta do el soft a e Co t ol Builde .
También es necesario asignar un número único de identificación (ID) al software Control Builder F, para ello se posiciona en la parte izquierda de la ventana y selecciona la pestaña de Control Builder F, donde asignaremos el ID 25 (Figura 4.20).
Figura 4.20 Asignación de ID al programa Control Builder F
De igual forma se requiere asignar un ID para la aplicación DigiVis, en la parte izquierda selecciona DigiVis y asigna el ID. En el caso de ejemplo la Figura4.21 muestra la asignación de ID 22.
Después de fijar las configuraciones a te io es se elige la op ió Apli a poste io e te
A epta . Aho a es e esa io o figurar la dirección IP de la PC. La configuración se realiza
desde el Panel de Co t ol, u a vez a ie to sele io e Co e io es de Red a a la op ió
Co e io es de Á ea Lo al . De t o de las Propiedades de Conexión de Área Local,
seleccione el despliegue de Protocolo Internet (TCP/IP) y de click en la opción propiedades (Figura 4.22).
Figura 4.22 Propiedades del Protocolo de Internet (TCP/IP).
U a vez e la ve ta a de P opiedades de P oto olo I te et TCP/IP se activa la casilla
Usa la siguie te dirección IP , la dirección IP a asignar debe ser similar a la estación de
ingeniería como se muestra en la Figura 4.23. Después de asignar la IP deseada seleccione la opción A epta .
Creación de un nuevo proyecto
Para crear un nuevo proyecto se ejecuta el programa Control Builder F ubicado en la dirección:
Inicio>Todos los Programas>ABB Industrial IT>Freelance 800F.
Una vez abierto el programa Control Builder F seleccione el ícono C ea uevo
P o e to , poste io e te i di ue la dirección donde se almacenará y el nombre del mismo,
también es posible determinar algunas características como lo son el autor, número del proyecto, descripción y una clave de acceso, si se requiere. Las operaciones anteriores se ilustran en la Figura 4.24.
Figura 4.24 Creación de un nuevo proyecto.
Posteriormente de asignar el nombre y las características del proyecto, se activa el modo de configuración con el ícono localizado en la barra de tareas. Ya que se cuenta con un proyecto es posible definir todos los elementos que conformarán el Sistema de Control Distribuido.
Instauración de una estación de proceso (D-PS)
La creación de una estación de proceso nos permite definir nuestro controlador en planta, generalmente dicho equipo realiza el control lógico y a su vez se encarga de realizar la adquisición de datos del resto de los dispositivos.
Para crear la estación de proceso (D-PS) se requiere estar dentro del modo de configuración, en él se despliega el árbol de proyecto donde es necesario insertar un siguiente nivel, para ello de click derecho sobre el p o e to elija I se t , a o ti ua ió sele io e e t level , aparecerá una ventana donde es necesario selecciona Co figuratio CONF , en el caso
eje plo di ho o jeto es o ado cárcamo ; en procedimientos futuros se repetirá la
rutina anterior, i se ta siguie te ivel , po ello es i po ta te ue se fa ilia i e o la rutina, todo este procedimiento se ilustra en la Figura 4.25
El o jeto Configuración CONF es la parte donde se encuentra toda la información de la
estación de ingeniería, es decir, toda la programación del usuario, la estación de proceso, estación de operación y las rutinas que estos contengan.
Figura 4.25 Adición del objeto ConFiguration CONF .
Continuando con la declaración de la estación de proceso (D-PS) es necesario que en la pestaña de configuración a a o CONF se inserte un siguiente nivel y agregue una estación de proceso (D-PS). El procedimiento anterior se ilustra en la Figura 4.26
Como se mencionó la estación de proceso (D-PS) está formada por el equipo encargado de
es necesario indicarle las rutinas que realizará. Dichas rutinas se le indican por medio de una lista de programa (PL).
Figura 4.26 Integración de una estación de proceso (D-PS).
Lista de programas (PL)
Los programas a ejecutar por la estación de proceso, controlador AC800F, están contenidos en una lista de programas (PL). Dichos programas pueden ser creados en diversos lenguajes de programación como lo son:
Bloque de funciones (FDB)
Diagrama de escalera (LD)
Lista de instrucciones (IL)
Texto estructurado (ST)
La lista de programas (PL) se e ue t a de t o de u o jeto task TA“K , este objeto comprende todas las listas de programas (PL) subordinadas del controlador AC800F.
Pa a ag ega u o jeto task TA“K se inserta un siguiente nivel dentro de la estación de proceso (D-PS) y se sele io a la op ió task TASK . La Figura 4.27 muestra dicho procedimiento.
Fig 4.27 Adicion de un objeto task TASK.
Añadido el o jeto task TA“K se agrega una lista de programas (PL), para ello se insertan un siguiente nivel y seleccionando la opción P og a list PL (Figura 4.28).
Figura 4.28 Incorporación de una lista de programas.
El lenguaje de programación a implementar depende de la habilidad del usuario con las diversas estructuras de programación, la incorporación de los programas se efectúa
Figura 4.29 Adición de lenguajes de programación.
La culminación del proceso anterior marca el final de la declaración de la estación de proceso, de ahora en adelante nos enfocaremos a crear una estación de operación (D-OS). Instauración de una estación de operación (D-OS).
La estacion de operación (D-OS), con ayuda del programa DigiVis, facilita la observacion y la gestión de un proceso dentro de una industria. El nivel de operación facilita la creación y análisis de pantallas, visualizaciones de tendencias, visualizaciones gráficas, pantallas web, asi como el monitoreo de alarmas, archivos y reportes.
DigiVis se incorpora a la estación de operación (D-OS) mostrando visualizaciones del proceso asignadas, agilizando la interacción del operario, DigiVis se encuentra dentro de la paquetería de ABB Industrial IT.
Una estación de operación (D-OS) se añade dentro del nivel de configuración que cuenta con la extensión CONFIG, es necesario insertar un siguiente nivel para seleccionar la creación de una estación de operación (D-OS), Figura 4.30
Pantalla gráfica (FGR).
Incorporada la estación de operación (D-OS) se adiciona un nivel que contendrá la pantalla gráfica (FGR), esta pantalla es un editor de visualización en donde se pueden asignar pantallas y acciones en base al análisis de un proyecto, creando pantallas, objetos dinámicos, tendencias, visualizaciones gráficas, alarmas, entre otros. La visualización de estas pantallas se realiza mediante el software DigiVis .
La declaración de la pantalla gráfica (FGR) se realiza una vez incorporada la estación de operación (D-OS) insertando u siguie te ivel eligie do Graphic diplay (FGR) como se muestra en la Figura 4.31, este nivel será el área de trabajo para lograr la visualización de cualquier proceso.
Figura 4.31 Declaración de una pantalla grafica (FGR).
El árbol de proyecto (Figura 4.32) muestra la estación de proceso (D-PS) donde la programación puede ser realizada por el operario y la estación de operación (D-OS) donde se modifican las visualizaciones de las operaciones e instrucciones a mostrar dentro del programa DigiVis.
Figura 4.32 Arbol de proyecto con estación de proceso (D-PS) y estación de operación (D-OS).
4.2.3 Declaración de recursos
La declaración de recursos se basa en la integración de los componentes con los que se cuenta físicamente, estos elementos son con los que se va a trabajar en la realización del proyecto, para la estación de proceso (D-PS) se adicionará el controlador AC800F y para la estación de operación (D-OS) se incorporará una pantalla con extensión VIS. La acción se realiza a través del ícono Hardware Structure localizado en la barra de herramientas. La pantalla de estructura de hardware muestra la estación de ingeniería y la línea de comunicación vía Ethernet. En la parte superior de la línea de comunicación se incorpora la estación de operación que serán las pantallas a mostrar y en la parte inferior de la vía de comunicación se integran los componentes a trabajar dentro de la estación de proceso. La Figura 4.33 muestra la ventana estructura de hardware.
Módulos de la estación de proceso.
Los módulos de la estación de proceso son adicionados dando click derecho en el área disponible debajo de la red de comunicación Ethernet, eligiendo la opción insert y optando
po el o jeto AC F I dust ial IT Co t olle , esta a ió i se ta el ga i ete p i ipal de
Freelance a utilizar donde se incorporan los módulos con que se cuenta. Para incorporar los módulos es necesario dar doble click sobre el gabinete, al realizar lo anterior el gabinete se ampliará y será posible insertar los módulos. El gabinete se muestra en la Figura 4.34
Los módulos se insertan en el gabinete dando click derecho dentro del espacio asignado y seleccionando la opción Insert . Los módulos posibles a insertar se describen en la Tabla 4.5
Figura 4.34 Gabinete Freelance AC800F.
Tabla 4.5 Componentes de módulo AC800F
MODELO NOMBRE DESCRIPCIÓN
SA811F Power Supply
115V AC/230V AC
Proporciona la alimentación del módulo AC800F, opera con corriente alterna de 115 Volts o 230 Volt. Es incorporado en la
ranura P, el primer compartimento a la izquierda.
EI813F Ethernet module
10BaseT
Módulo de comunicación Ethernet para controlar y manipular el dispositivo AC800F. Puede ser instalado en la ranura E1 o E2.
FI840F FF/HSE Module
100BaseTX
Módulo de comunicación Field Bus
Ethernet, puede ser ocupado por el protocolo FOUNDATION Field Bus y el protocolo de comunicación TCP/IP. ES incorporado
en cualquiera de las ranuras comprendidas entre F1 y F4.
FI830F PROFIBUS
Module
Módulo de conexión PROFIBUS, aloja la conexión de una línea de comunicación vía PROFIBUS, con una conexión máxima de 125 esclavos. El módulo puede ser ingresado entre la ranura F1 y F4.
Una vez que se identifican los posibles elementos a integrar el gabinete Freelance podemos declarar los módulos, la Figura 4.35 muestra el gabinete del módulo AC800F con las tarjetas de comunicación incorporadas (sólo con las que se cuenta).
Figura 4.35 Tarjetas de comunicación integradas al módulo AC800F
Componentes de la estación de operación.
La incorporación al sistema de la estación de operación se realiza dentro de la visualización general de la estructura del hardware, para ello de click derecho en área disponible por
encima de la línea de comunicación Ethernet y seleccione la opción insertar eligiendo el objeto VIS referida a la estación de operación (Figura 4.36).
Figura 4.36 Incorporación de la estación de operación.
Asignación de recursos
La asignación de recursos es un punto muy importante al realizar un proyecto ya que se basa en la vinculación de los elementos creados en la estación de ingeniería (estación de proceso y estación de operación) con los elementos físicos que se cuenta (controlador AC800F y CPU para monitoreo). Esta asignación se realiza de forma sencilla, únicamente es necesario dar click derecho sobre la imagen de la estación a incorporar, seleccionado la opción Resource allocation y eligiendo el nombre de la estación de proceso (Figura 4.37) o la estación de operador (Figura 4.38) según sea el caso.
Figura 4.38 Asignación de recursos a la estación de operador.
Así como se vinculan la estación de operación y la estación de proceso dentro del proyecto, la programación y edición de las acciones a realizar o a mostrar se efectúa dentro del árbol de proyecto, cabe destacar que en la estación de proceso (D-PS) se sustituirán las siglas D-PS por el controlador AC800F y en la caso de la estación de operación (D-OS) las siglas se sustituirán por la palabra VIS.
Todas las acciones anteriores son parte de la declaración y asignación de hardware esencial a realizar en cada proyecto, a continuación comienza la creación de la red PROFIBUS-DP para la comunicación entre el maestro AC800F y el esclavo S7-226.
Integración de esclavos a la red PROFIBUS-DP.
Retomando laconfiguración previa de los módulos que integran la estación de proceso (Figura 4.39), se incorporarán esclavos PROFIBUS-DP al módulo Freelance AC800F a través de la tarjeta de comunicación PROFIBUS FI830, con la intención de realizar una configuración adecuada que conlleve a la incorporación de un esclavo de la marca SIEMENS, el PLC S7-226.
Figura 4.39 Módulo AC800F con tarjetas de comunicación.
La incorporación de dicho esclavo PROFIBUS-DP requiere configurar el dispositivo de comunicación PROFIBUS, esto con el objeto de establecer una línea de comunicación creando una conexión maestro-esclavo PROFIBUS-DP, para ello se requiere dar doble click en el dispositivo de comunicación PROFIBUS FI830 como se muestra en la Figura 4.39 Una vez que observa el módulo de comunicación (Figura 4.40) es necesario insertar el maestro PROFIBUS, para ello posiciónese en la conexión y ejerza un click derecho sobre la misma para elegir la
op ió I se t , poste io e te opte po PROFIBUS Maste . Cuando el maestro es
La conexión maestra PROFIBUS permite la incorporación de equipos que cuentan con el mismo protocolo, esto para establecer una comunicación entre esclavos conectados a la red. En el caso de ejemplo la red PROFIBUS se encuentra conformada por tres nodos. Los primeros dos están conformados por tarjetas de E/S remotas (periferia descentralizada), los dispositivos son módulos que incorporan tarjetas de lectura/escritura de datos ya sean analógicos o digitales, ambos módulos a incorporar forman parte de la familia ABB. El nodo tres de comunicación PROFIBUS esta conformado por un esclavo S7-226, acoplado a un módulo inteligente EM277, ambos pertenecientes a la familia SIEMENS.
Para incorporar los esclavos es necesario abrir la conexión maestra, para ello de doble click sobre la conexión PROFIBUS, posteriormente aparecerá la red PROFIBUS (en un principio conformada únicamente por el maestro), estando ahí se ejerce click derecho sobre la conexión PROFIBUS maestra, se selecciona la opción Insert slave mostrada en la Figura 4.41
Figura 4.41 Incorporación de esclavos PROFIBUS.
A continuación se despliega una nueva ventana en la cual se define el modo de incorporación del esclavo a comunicar dentro de la red PROFIBUS; existen dos opciones para incorporar esclavos a la red (Figura 4.42), el primero es a través de archivos de la base DTM y el segundo es por medio de archivos de base GSD.
Como se mencionó en el Capítulo I el archivo GSD sólo nos proporcionan información sobre las características y opciones de configuración del dispositivo, por otro lado el Field Device Tool/Device Type Maager FDT/DTM es más completo. Dado que el proveedor del dispositivo
y el del sistema de gestión de activos pueden ser distintos, esta norma define la interacción entre ambos. De este modo, la forma en que la información de un equipo es presentada en el sistema de gestión de activos depende del fabricante del equipo y no del fabricante del sistema de gestión de activos.
Figura 4.42 Métodos de integración de esclavos
Ya que se integra un esclavo a la red es preciso definir la dirección de Bus, generalmente esta se asigna físicamente a través de perillas giratorias que se encuentran en los dispositivos. La Figura 4.43 muestra el ejemplo de la asignación de la dirección de bus.
Figura 4.43 Asignación de dirección de Bus.
Ahora que se conocen los métodos para sumar un esclavo PROFIBUS a la red es posible agregarlos, a continuación se agregarán los esclavos que conforman el caso de ejemplo.
Módulos de periferia descentralizada
Los módulos de periferia descentralizada son equipos instalados en campo, son incorporados a distancia del rack FREELANCE y generalmente están conformados por módulos de E/S remotas. Estos módulos remotos son parte de la familia ABB por lo que integrarán a la red por medio de las base FDT/DTM. Cada dispositivo cuenta con tarjetas de E/S como se especifica en la tabla 4.6
Tabla 4.6 Descripción de las tarjetas de E/S en los nodos 1 y 2.
NODO NOMBRE TARJETAS DE ENTRADA TARJETAS DE SALIDA
1 S800/CI801 (AI895) 8 entradas analógicas (DO810) 8 salidas digitales
2 S900 (DI08) 8 entradas digitales (AI4H) 4 entradas analógicas
(DO4) 4 salidas digitales (AO4) 4 salidas analógicas
Una vez que se conocen los módulos de periferia descentralizada es necesario agregarlos a la red con su respectiva dirección de bus. La fugura 4.44 muestra los dos primeros nodos incorporados a la red PROFIBUS.
Figura 4.44 Visualizacion de los dos primeros nodos con su respectiva dirección de bus.
La adición del módulo de comunicación PROFIBUS de la compañia SIEMENS, se realiza en base a los archivos GSD, los archivos GSD se encuentran disponibles en la página web de la compañía fabricante de los dispositivos y pueden ser descargados con facilidad.
Para la incorporación del esclavo SIEMENS a la red PROFIBUS es necesario agregar un esclavo nuevo dentro de la red maestra PROFIBUS y seleccionar la pestaña de esclavo PROFIBUS en base a archivos GSD (Figura 4.45).
Figura 4.45 Integración de esclavo PROFIBUS en basa a archivos GSD.
Después de asignar la dirección de bus correspondiente al módulo EM277, encargado de transmitir y recibir datos del PLC, en la ventana que se despliega se ingresa la ruta en la que se ubica el archivo GSD del módulo EM277 a incorporar (Figura 4.46), al seleccionar el
a hivo G“D se p esio a el otó “ta t I po t pa a o e za la adición de librerías e
imágenes del dispositivo.
Figura 4.47 Visualización del módulo EM277 en la red PROFIBUS.
El establecimiento de la configuración para el intercambio de datos con el módulo EM277 es un aspecto muy importante a definir ya que esto indica la manera de interactuar con el dispositivo. A continuación es necesario delimitar el área direcciones de E/S del maestro PROFIBUS-DP, cabe mencionar que el tamaño de esta área será el mismo que el espacio a reservar en la memoria V del esclavo S7-226 pa a los uzo es de E/“ ; la des ip ió del
fu io a ie to de di has eas fue des ita e la se ió de Ta las de i te a io de
datos del Capítulo IV.
Para definir el área de direcciones de E/S del maestro PROFIBUS-DP es necesario
posi io a os e el ol de est u tu a de ha d a e dar click derecho sobre el nodo tres
y seleccionar la opción Insert (Figura 4.48).
Al desplegar la ventana de configuración del módulo EM277 se visualizan las opciones del tamaño del área de direcciones de E/S (Figura 4.49), la elección del tamaño de dicha área se basa en los datos necesarios a intercambiar durante el proceso. Para el caso en cuestión se eligieron 8Bytes Out/8Bytes In; esta decisión está basada en que el S7-226 cuenta con 3 Bytes de entradas y 2 Bytes de salidas, en su totalidad suman 5 Bytes y si se requiere el monitoreo de todas las E/S del esclavo con la primera configuración no sería suficiente.