CPUs SERIE S7-200

En la estructura de PLCs diseñada para el proyecto, se deben integrar 2 Uds de PLCs de la serie S7-200, que actuarán de esclavos en la red PROFIBUS DP, dependiendo directamente de las órdenes del S7 314C-2DP, su maestro en la red. Cada uno de los S7-200 controla las áreas de influencia de cada estación (Estación 1 y Estación 2), de ahí que se requieran dos CPUs, ya que en el diseño de la maqueta intervienen dos estaciones ferroviarias.

Elección de la CPU y justificación técnica para el proyecto

El SIMATIC S7-200 es un micro-PLC compacto y potente, particularmente en lo que atañe a respuesta en tiempo real. Es rápido, ofrece una conectividad excelente y todo tipo de facilidades en el manejo del software y del hardware. El SIMATIC-S7 200 está orientado a maximizar la rentabilidad. Toda la gama de CPUs ofrece un alto nivel de prestaciones, una modularidad óptima y una alta conectividad, por lo que es aplicable tanto para los controles más simples como también para tareas complejas de automatización. El SIMATIC S7-200 se puede conectar aislado, en red o en configuraciones descentralizadas.

Entre las principales características de esta gama de PLCs, se pueden destacar tres aspectos: • Comunicación abierta:

- Puerto estándar RS-485 con velocidad de transferencia de datos comprendida entre 0,3 y 187,5 kbits/s.

- Protocolo PPI en calidad de bus del sistema para interconexión sin problemas.

- Modo libremente programable con protocolos personalizados para comunicación con cualquier equipo.

- Rápido en la comunicación por PROFIBUS vía módulo dedicado, operando como

esclavo. Todas las CPUs a partir de la 222 son aptas para comunicación PROFIBUS vía módulo esclavo PROFIBUS DP.

- Potente en la comunicación por bus AS-Interface, operando como maestro (a partir de la CPU 222).

- Accesibilidad desde cualquier punto gracias a comunicación por modem (para

telemantenimiento, teleservice o telecontrol).

- Conexión a Industrial Ethernet vía módulo dedicado. - Con conexión a Internet mediante módulo correspondiente.

- S7-200 PC ACCESS, que es un servidor OPC para simplificar la conexión al mundo del PC.

- Pequeño y compacto, ideal para aplicaciones donde se cuenta con reducido espacio - Extensa funcionalidad básica uniforme en todos los tipos de CPU.

- Alta capacidad de memoria.

- Extraordinaria respuesta en tiempo real; la posibilidad de dominar en cualquier instante todo el proceso permite aumentar la calidad, la eficiencia y la seguridad.

- Manejo simplificado gracias a software de fácil uso STEP 7-Micro/WIN, ideal tanto para novatos como para expertos.

• Software

- Gran facilidad de uso - Estándar Windows.

- Parametrizar en lugar de programar: los asistentes.

- Gran repertorio de instrucciones, aplicables por simple “arrastrar y colocar”. - Función de visualización de estado para lenguajes AWL, KOP y FUP.

Atendiendo a estas características, y evaluando las tareas que se tienen que llevar a cabo en el proyecto, se deduce que en cuestión de rapidez de la CPU todas podrían ser aptas, ya que la serie completa tiene capacidades muy uniformes en este sentido. Por otro lado, y a diferencia de lo que se ha visto con la CPU de la serie S7-300, las CPUs de la serie S7-200 no llevan integrado el puerto de comunicaciones PROFIBUS DP (en ningún modelo). Por este motivo se hace imprescindible adquirir dos módulos con interfaz PROFIBUS DP dedicado, uno para cada CPU.

Otro de los puntos importantes a determinar es el número de entradas/salidas digitales y analógicas necesarias. En cuanto a las entradas digitales, destacar que únicamente van a ser necesarias ocho entradas en una CPU y nueve entradas en la otra CPU. Este número se corresponde con los sensores que serán conectados a cada CPU. En base a esto se deduce que no habría problema alguno en seleccionar cualquier CPU de la gama.

Sin embargo, son las salidas digitales las que tienen relevancia en esta decisión, puesto que a ellas se van a conectar la totalidad de los semáforos de la maqueta ferroviaria a controlar. Más adelante se verá que son necesarios 18 semáforos para todo el trayecto, teniendo cada semáforo dos leds (dos señales independientes para el autómata por semáforo). Por lo tanto, deben ser 36 las señales individuales controladas por las salidas digitales disponibles en los autómatas.

Una vez más, y al igual que pasaba con la serie S7-300, resulta económicamente más viable la adquisición de una CPU con las E/S necesarias integradas, que adquirir módulos de ampliación de E/S dedicados. Por poner un ejemplo, si se necesitasen 16 salidas digitales en una CPU, resulta más económico adquirir la CPU más alta de la gama, CPU S7 226, que ya las lleva a bordo, que adquirir la CPU inmediatamente inferior, CPU 224, que sólo integra 10 salidas digitales. En ese caso, para la CPU 224 sería necesario adquirir un módulo de ampliación de al menos 8 salidas digitales más, siendo el coste económico más elevado que adquirir la CPU 226 de partida. Además, la CPU 226 integra alguna cualidad más que es superior a CPUs inferiores.

De esta forma, se deduce que se necesitan bastantes salidas digitales en cada CPU, en concreto, 36 salidas digitales a controlar solamente en cuestión de semáforos. En cuanto a la repartición de las competencias de control sobre los mismos, el autómata perteneciente a la estación 1 debería controlar los semáforos que se encuentren dentro del entorno de la estación 1, mientras que el autómata perteneciente a la estación 2 debería controlar los semáforos del entorno de la estación 2.

En cuanto a la relación calidad/precio, la gama S7-200 tiene una relación más equilibrada que la serie S7- 300. Esto es debido a que, tecnológicamente hablando, las CPUs de toda la gama tienen unas

características más uniformes que las de la serie 300, y esto hace que los precios varíen también de forma más uniforme y controlada de una CPU a la siguiente. Esto, unido a que los precios de esta gama en sí mismos son más bajos que los de la serie 300, hacen de estos autómatas la elección perfecta para colocar uno de ellos en cada estación ferroviaria.

Debido a que la capacidad máxima de salidas digitales de la gama S7-200 es de 16 salidas en su CPU S7 226, y a la uniformidad en la escala de precios en la gama de CPUs, se decide comprar dos CPUs S7 226 con capacidad total de controlar 16 semáforos entre las dos (32 señales en total). Esto es insuficiente, puesto que se necesitaban controlar 36 señales, por lo que faltan 4 señales que no pueden ser controladas con los S7 226. La solución final adoptada, y teniendo presente el objetivo de no incrementar el coste económico por la compra de un módulo de ampliación de varias salidas digitales para uno de los S7 226, ha sido establecer el control de esas 4 señales (2 semáforos) con el S7 314C-2DP, que tiene salidas digitales libres que no van a ser utilizadas para otros propósitos (es decir, esos dos semáforos van a depender directamente del centro de control de la línea ferroviaria).

De esta forma, todos los semáforos pueden ser controlados por los tres autómatas que componen el sistema de control.

La decisión final ha sido la adquisición de dos CPUs S7-226, referencia Siemens 6ES7 216-2AD23- 0XB0.

En la siguiente imagen se muestra una CPU S7-226 general:

CPU S7 226

A continuación, se muestra una de las dos CPUs S7-226 conectada ya al sistema de automatización del proyecto: