Informe Técnico
Simulación de programas PLC en FluidSIM y SIMATIC
STEP7
Presenta
Mtro. José Luis Martínez Godoy
Programa
Ingeniería en Tecnologías de Manufactura
Fecha
Contenido
Introducción ... 3
Desarrollo. ... 4
Simulación por medio de Simatic Step 7 V5.5. ... 4
Simulación por medio de Siemens TIA Portal. ... 16
Conclusiones. ... 20
Introducción
Este informe técnico presenta la documentación relacionada al proyecto “Simulación de programas PLC en FluidSIM y SIMATIC STEP7”. Este tipo de simulación es muy útil en ambientes académicos ya que por medio de la computadora se puede predecir el comportamiento que tendrá un programa de PLC llevado a la práctica en una aplicación real sin necesidad de contar físicamente con el espacio y los dispositivos para realizar dichas pruebas.
Para realizar está simulación se utilizan dos software diferentes. El SIMATIC STEP 7 para programar en diagrama escalera y al mismo tiempo simular el PLC, y también el software Festo FluidSIM que es el ambiente en el cual se pueden simular los diversos componentes de las aplicaciones como son los actuadores, las electroválvulas, las conexiones, etc.
En este informe se enlista paso a paso cómo se realizó dicha simulación y se incluye además la realización de la misma simulación por medio del software Siemens TIA Portal V12 como alternativa al SIMATIC STEP 7 hoy ya casi obsoleto.
Desarrollo.
Simulación por medio de Simatic Step 7 V5.5.
Paso 1.- Creación de un proyecto en el software Administrador SIMATIC.
Figura 2. Proyecto en Simatic Step7
Paso 2.- Agregar hardware al proyecto. En este caso agregamos el PLC Simatic 300 para efectos de la simulación.
Figura 3. Hardware PLC Simatic 300
Damos doble clic en hardware y nos abre la ventana de configuración del hardware.
En esta ventana damos doble clic en perfil de soporte en el árbol simatic 300 para agregar un bastidor en el cual agregar nuestro hardware.
Figura 5. Ventana de configuración de hardware
El primer elemento que vamos a agregar será la fuente de alimentación del PLC. Damos clic en el primer renglón de la tabla y después doble clic en la fuente PS307 de 10A.
De la misma forma agregaremos el CPU 315-2-DP (el primero de la lista). Y damos aceptar.
Figura 7. Agregar CPU al proyecto
De la misma forma agregaremos el módulo de entradas digitales (DI-300) de nuestro PLC. En este caso a partir del renglón 4 de la tabla.
Hacemos lo propio para las salidas digitales (DO-300).
Figura 9. Agregando módulos de salidas digitales
Para cambiar las direcciones de entradas o salidas damos doble clic sobre el renglón en la tabla. Seleccionamos la pestaña direcciones, quitamos la opción “estándar” y escribimos la dirección que deseamos. En esta caso la 0.
Figura 10. Cambio de direcciones E/S Damos guardar y cerramos la ventana de configuración de hardware.
Figura 11. Regreso a la ventana principal de Simatic
Paso 3.- Programación en escalera del SIMATIC 300.
Damos doble clic en el apartado bloques dentro del árbol. Y doble clic en el bloque OB1 y damos aceptar.
Dentro del programa. El primer paso es agregar los elementos de programación a la tabla de símbolos. Para ello nos vamos a herramientas -> Tabla de símbolos. Una vez ahí agregaremos la lista de elementos de entrada y salida de nuestra aplicación. Hay que recordar que en Simatic las direcciones de salida de nuestro PLC se identifican como
A0.X y las entradas como E0.X dependiendo de la dirección que hayamos elegido
previamente. Para este ejemplo agregaremos 2 entradas y una salida como se observa en la siguiente figura.
Figura 13. Etiquetar E/S Damos guardar y cerramos la tabla de símbolos.
Ahora procedemos a la programación del PLC. En este caso iremos agregando los contactos y bobinas desde la barra de programación en la parte superior.
Figura 14. Menú de contactos y bobinas
Comenzamos a agregar nuestros contactos y bobinas así como las líneas de programa que deseemos. En este caso, se programará el encendido de la lámpara de manera que quede enclavada y se apaga por medio del contacto Lamp_off.
Figura 15. Diagrama escalera Damos guardar y cerrar.
Paso 4.- Carga del programa en el simulador y simulación.
Lo primero que demos hacer es ajustar la interface de comunicación de nuestro proyecto. Para ello debemos irnos a Herramientas -> ajustar interface PG/PC.
Figura 16. Cargar el programa en el simulador Y seleccionamos PLCSIM (MPI) y damos aceptar.
Posterior a ello damos clic en activar/desactivar simulación y se abrirá la ventana del simulador.
Figura 18. Interface del PLCSIM
Ahora necesitamos cargar el programa que realizamos en el simulador. Para esto damos clic en cargar programa . Ya cargado activamos la opción de RUN en el simulador y podremos manipular/observar el comportamiento de las entradas/salidas del PLC en función de nuestro programa. Finalmente minimizamos las ventanas.
Paso 5.- Simulación en FluidSIM.
Una vez abierto y creado un nuevo programa en fluidsim. Lo primero que demos hacer es agregar los módulos de entrada y salida de nuestro PLC (EasyPort/OPC/DDE) y los demas elementos que se requieran (contactos y lampara). Cabe señalar que las que
sean entradas en nuestro programa del PLC deberán ir al modulo de salidas y viceversa para las salidas, tomando en cuenta también el n. de entrada/salida cómo se muestra en la imagen.
Figura 20. Interface del Festo FluidSIM
Una vez hecho esto hay que configurar la comunicación de nuestros módulos con el simulados PLCSIM. Comenzamos por abrir el menú Options easyPort/OPC.. y activamos la opción OPC mode.
Una vez hecho esto. Configuramos nuestros módulos de entrada y salida. Damos doble clic en el módulo Fluidsim OUT e IN y lo configuramos de la siguiente manera. Dónde las dirección de salida con AB0 y las de entrada EB0.
Figura 22. Configuración de las E/S en el Easyport
Damos play a la simulación en FluidSIM y deberá abrirse la ventana de EzOPC en automático. Deberá tener la siguiente configuración.
Ya dentro de fluidSIM la simulación debería comportarse de acuerdo a nuestro programa de PLC.
Figura 24. Simulación ejecutándose en Festo FluidSIM
También podemos ver la simulación en tiempo real dentro del programa. Para ello nos vamos a la ventana de Simatic manager damos doble clic en el bloque OB1 y dentro de la ventana de programación presionamos el botón observar .
Simulación por medio de Siemens TIA Portal.
Figura 26. Interface TIA Portal V12
Seleccionamos configurar un dispositivo -> nuevo dispositivo -> Simatic S7-300 -> CPU 315-2 DP ->6ES7 315-2AG10-0AB0 (primero de la lista)
En la siguiente pantalla agregamos nuestra fuente de poder (a elegir) y nuestros módulos de entrada y salida (a elegir) desde el árbol de configuración que se encuentra a la derecha, al final nuestro bastidor deberá tener dichos módulos como en la siguiente imagen.
Figura 28. Ambiente de configuración de hardware TIA Portal
Ahora configuramos el tipo de mnemónica a utilizar en nuestro programa de PLC. Es necesario tener el tipo de mnemónica alemana para que este sea compatible con la simulación en fluidsim. Para ello nos vamos al menú options->settings->general-<aditional settings y cambiamos la mnemónica a alemán.
Ahora establecemos nuestra tabla de símbolos. Para ello exploramos el árbol de proyecto a la derecha de la pantalla, PLC TAGS -> Default Tag Table. Doble clic y agregamos las entradas y salidas con sus respectivas etiquetas.
Figura 30.Asignación de E/S
Lo siguiente es realizar la programación escalera. Nos vamos a Program blocks -> Main OB1 en el árbol de proyecto y realizamos la programación deseada.
Al finalizar damos un clic en main OB1 en el árbol y presionamos el botón de "start simulation" en la barra de comandos. Damos ok en la primer ventana que sale y elegimos MPI como tipo de interface y PLCSIM como interface y damos load.
Figura 32. Simulación en TIA Portal
Finalmente se abrirá la ventana del PLCSIM y podremos simular. El paso siguiente es realizar la conexión con fluidSIM por medio del EzOPC como se ha describe a partir del paso 5 de este manual.
Conclusiones.
La automatización es indispensable hoy en día para la mejora de los procesos y de las utilidades en las empresas. En un mundo tan globalizado como el que hoy vivimos se hace indispensable que las empresas se doten de herramientas que les permitan ser competitivas a nivel mundial tanto en precio como en tiempo de entrega de sus productos. Esto conlleva a que los ingenieros de hoy deberán estar capacitados en las artes y habilidades relacionadas con la automatización de procesos. Sin embargo, los equipos necesarios para dicha capacitación son costoso y no siempre están accesibles. Es por eso que el uso de herramientas de simulación de procesos automatizados como la que aquí se presenta es de gran relevancia para la educación superior en México, más específicamente hablando de la educación Técnica ya que representa un oportunidad tanto para las escuelas como para los alumnos de poder realizar pruebas sin necesidad de tener físicamente el equipo para realizar las mismas.
Por último, agregar que también este tipo de prácticas permite mantener en mejor estado los equipos de laboratorio ya que se realicen pruebas previas a la conexión física lo cual evita que el equipo pueda dañarse dados algunos problemas en la programación.