Profinet, Práctica IV

PRÁCTICA IV

El objetivo de esta actividad es realizar el control de un variador de velocidad, teniendo como equipos un variador micromaster con conexión a profibus, un Siemens S7-314 y una ET200S (ET200S-1).

La primera entrada de cada uno de los módulos de entrada de la ET200S, servirán para poder controlar el funcionamiento del motor. (paro del motor, giro a la izquierda, giro a la derecha, respectivamente) La segunda entrada de cada uno de los módulos servirán para asignar la velocidad de giro, (al 100%, al 50% y al 25% respectivamente.)

Configurar y programar el sistema para que funcione adecuadamente.

ELEMENTOS

ET200S IM151-3

Ya hemos hablado de ella AQUÍ.

VARIADOR MICROMASTER

Ya hemos hablado de el AQUÍ.

ESQUEMA DE TRANSMISIÓN ENTRE EQUIPOS

En este esquema vemos de nuevo que utilizamos tanto una red Profibus como una Profinet.

• El variador utiliza la conexión Profibus, como ocurrió en la práctica de Profibus con el variador le hemos asignado la dirección 6, ya que es la que tiene asignada por Hardware y es mejor no modificarla para evitar cambiar algún parametro no deseado del propio variador.

• La ET200S va conectada al S7-314 mediante la red Profinet. Le hemos asignado la IP 192.168.0.2 ya que la 192.168.0.1 está asignada al módulo de comunicaciones CP343-1.

FLUJO DE TRANSMISIÓN DE DATOS

Cada entrada activa de la ET200S genera una respuesta en el maestro que hace que el variador reciba 2 Bytes con la palabra de control (PZD1) y 2 Bytes con la consigna de frecuencia (PZD2).

DISTRIBUCIÓN DE DATOS EN LA MEMORIA DEL MAESTRO

La ET200S envía 3 Bytes de datos, uno por cada módulo de entradas y recibe 3 Bytes de datos, uno por cada módulo de salida; aunque como hemos mencionado varias veces de todo ese Byte de datos solo tenemos ocupados los dos bits de menor peso de todos y cada uno de los módulos al tratarse de módulos con  unicamente 2 puertos, tanto de entrada como de salida.

El variador en cambio puede enviar y recibir 4 Bytes de datos, los dos primeros Bytes para la palabra de control (PZD1) y los dos últimos Bytes para la consigna de frecuencia (PZD2). En este caso solo nos preocupamos de enviarle la información para que funcione correctamente ya que si leyesemos recibiríamos los mismos valores que le hemos enviado y para demostrar que no siempre es necesario leer y escribir en todos los Bytes de datos.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE COMUNICACIÓN

Cada entrada de la ET200S tiene asignada una acción en el variador:

• La primera entrada de cada módulo de entradas:
• La primera entrada del primer módulo --> paro del motor (447E)
• La primera entrada del segundo módulo --> giro a izquierdas (0C7F)
• La primera entrada del tercer módulo --> giro a derechas (447F)

• La segunda entrada de cada módulo de entradas:
• La segunda entrada del primer módulo --> velocidad al 100% (#4000)
• La segunda entrada del segundo módulo --> velocidad al 50% (#2000)
• La segunda entrada del tercer módulo --> velocidad al 25% (#1000)

CONFIGURACIÓN DE LA CPU 314IFM

• Comenzaremos haciendo click derecho sobre el nombre del proyecto (1), en el menú que se abrirá elegimos "Insertar nuevo objeto" (2) y del siguiente menú elegimos "SIMATIC 300" (3).

• Hacemos doble click en el objeto "Simatic 300(1)".

• Una vez abierto el objeto volvemos a hacer doble click en "Hardware" para proceder a la configuración del mismo.

• Seleccionamos del menú de la derecha del apartado "Simatic 300" el perfil de soporte y lo arrastramos al área de trabajo.

• Buscamos nuestro modelo de CPU y lo arrastramos al slot 2 del bastidor que es el único donde se pueden colocar las CPU.

• Seleccionamos el primer módulo de comunicaciones, el CP 342-5 y lo arrastramos al slot 4.

• Al insertar el módulo se nos abre la ventana de propiedades, nos aseguramos de que tiene la dirección 2 y pulsando en "Nueva" creamos una red Profibus que será la que utilizaremos, la seleccionamos y hacemos click en "Aceptar".

• A continación buscamos el módulo de comunicación para la red Profinet, CP 343-1 advanced, elegimos el modelo correcto, pinchamos sobre él y lo arrastramos al slot 5 que es el siguiente vacío disponible.

• A continuación de insertar el módulo se nos abrirá una ventana con sus propiedades, verificamos que tenga  la dirección IP que queremos y hacemos click en "Nueva" para crear una nueva subred Profinet, una vez creada la seleccionamos y hacemos click en "Aceptar" para cerrar esta ventana.

• Hacemos click derecho en el slot 4, en la CP 342-5 y en el menú elegimos la opción "Propiedades del objeto"

• En la ventana de propiedades de la CP 342-5 seleccionamos la pestaña "Modo de operación" y seleccionamos "Maestro DP" y hacemos click en aceptar para cerrar la ventana.

• Ahora ya nos aparece la red Profibus donde podremos insertar el variador.

• En el menú de la derecha en el apartado "PROFIBUS-DP" buscamos la carpeta "SIMOVERT" y dentro de ella la estación "MICRO/MIDIMASTER OPMP" que es nuestro variador y haciendo click sobre su nombre lo arrastramos a la red Profibus.

• Nada más insertemos el variador en la red se nos abrirá la venta de propiedades, elegimos la dirección 6 que es la que hemos configurado por Hardware en el variado, verificamos que estamos conectados a la subred que queremos y hacemos click en "Aceptar".

• Seleccionamos el módulo universal y lo arrastramos al slot 0.

• Seleccionamos el modo de operación PPO3 que es el que nos interesa y lo cargamos en el slot 1 del variador.
• Con esto ya tenemos configurado el variador y a la espera de recibirla ordenes.

• Deberemos insertar un sistema Profinet IO para poder conectar la ET200S. Para ello haremos click derecho en la interfaz PN-IO y en el menú desplegable elegir la opción "Insertar sistema PROFINET IO".

• Nos aparece un mensaje recordándonos que para poder utilizar este módulo de comunicaciones deberemos de hacer uso de las funciones PNIO_SEND (FC11) y PNIO_RECV (FC12) dentro de nuestro OB1. Sin más cerramos la ventana.

• Vemos como ya tenemos insertada la red Profinet.

• En el menú de la derecha en el apartado "PROFINET IO" buscaremos en la carpeta "I/O" la carpeta "ET200S" y el modelo de la estación que disponemos, pinchamos sobre ella y la arrastramos a la red Profinet.

• Hacemos doble click en la estación que acabamos de insertar para ver sus propiedades. Aquí podemos verificar la dirección IP que le ha sido asignada y modificarla si fuese necesario mediante el botón "Ethernet". Cuando esté todo correcto cerraremos la ventana de propiedades mediante el botón "Aceptar".

• Como hemos hecho en prácticas anteriores comenzaremos a configurar la ET200S, ya que es modular, cargando el módulo de potencia. Seleccionamos el módulo de potencia correspondiente al que tenemos y lo arrastramos al primer slot.

• Lo siguiente es insertar los 3 módulos de entradas digitales "2DI DC24V/HF" en su versión más moderna.

• Por último buscamos en la lista los módulos de salida digitales "2DO DC24V/0,5A HF", en su versión más moderna, y colocamos 3 de ellos a continuación de los anteriores.

• Una vez ya tenemos las estaciones configuradas y las dos redes hacemos click en "Guardar y compilar".

Ahora ya es el momento de desarrollar el programa:

• Vemos que en el Objeto que hemos creado, Simatic 300, a parte de la CPU 314IFM ahora nos aparecen los dos módulos de comunicaciones.
• Si hacemos doble click en la CPU accederemos a la carpeta "Programa"  y dentro de ella a la carpeta "Bloques" donde encontraremos el bloque OB1 y allí escribiremos el programa en KOP.

Comenzaremos la programación del OB1 configurando las FC de comunicación:

• Utilizamos la FC1 y la FC2 para comunicarnos con el CP 342-5, en nuestro caso como sólo queremos transmitir información al variador con utilizar la FC1 para escribir los Bytes será suficiente:
• CPLADDR --> tienen el valor 100 ya que se encuentra el módulo en el slot 4.
• SEND         --> escribimos los datos a enviar desde el MB 0 y podemos enviar 4 Bytes.
• El resto son bits de error y words con códigos de error y control.

• Las FC11 y FC12 nos permiten la comunicación con la CP 343-1:
• CPLADDR --> tienen el valor 110 ya que se encuentra el módulo en el slot 5.
• MODE        --> tiene el valor 0 para indicar que funcionamos en modo Profinet IO.
• LEN            --> indica la cantidad de Bytes a enviar o recibir según la función.
• SEND         --> escribimos los datos a enviar desde el MB 10 y podemos enviar 3 Bytes.
• RECV         --> leemos los datos recibidos desde el MB 20 y podemos leer 3 Bytes.
• El resto son bits de error y words con códigos de error y control.

• Según la entrada que se active de la ET200S, siempre que se trate de la primera entrada de algún módulo, escribirá un valor en hexadecimal en el MW0 (MB0 y MB1) que se corresponde con la palabra de control del variador (PZD1) y le indicará a este que debe hacer.

• Al igual que en los segmentos anteriores si se activa la segunda entrada de cualquiera de los módulos de entrada de la ET200S el variador recibirá codificado en hexadecimal la velocidad a la que debe hacer girar el motor, este valor lo escribiremos en la MW2 que se corresponde con el área de memoria PZD2 del variador donde se determina la consigna de velocidad.

Como siempre hay que recalcar que si se han seguido los pasos correctamente, se ha configurado todo bien y no hay ninguna luz roja encendida que nos indique fallo de sistema o fallo de comunicación deberíamos de tener una comunicación fluida entre todas las estaciones.

De no ser así recomendamos pasarse por AQUÍ donde en la parte inferior de la entrada se explica como resolver los errores más comunes.

Saludos!!!

Profinet, Práctica III

PRÁCTICA III

El objetivo de esta actividad es realizar, mediante una conexión PROFINET una transferencia de datos entre dos equipos, una ET200S CPU (IM151-8) y una ET200S (IM151-8).

Cada equipo se deberá configurar adecuadamente en función  de los módulos de E/S que dispone.

• La IM151-8 dispone de dos módulos de entrada de 2 bits, y dos módulos de salida de dos bits (Están conectados alternativamente, DI-DO-DI-DO)
• La IM151-3 dispone de tres módulos de entrada de 2 bits, y tres módulos de salida de dos bits (Están conectados consecutivamente, DI-DI-DI-DO-DO-DO)

1. Al activar la primera entrada del primer módulo de la IM151-8, se deberán activar todas las salidas, de la IM151-3. 
2. Al activar la segunda entrada del primer módulo de la IM151-8, se activará la primera salida de cada uno de los tres módulos de salida de la IM151-3. 
3. Al activar la primera entrada del segundo módulo de entradas de la IM151-3, se activarán las salidas del primer módulo de salida de la IM151-8, y al activar la segunda entrada del tercer módulo de entradas de la IM151-3, se activarán las salidas del segundo módulo de salidas de la IM151-8.

ELEMENTOS

ET200S IM151-3 (sin CPU)

Ya hemos hablado de ella AQUÍ.

ET200S IM151-8 (con CPU)

Se trata de una estación módular que cumple las mismas funciones que la ET200S sin CPU.

Esta compuesta de izquierda a derecha por:

• El módulo principal:


• Tiene 3 puertos RJ-45 para poder conectar directamente hasta 3 dispositivos o más si uno de estos puerto se utiliza para conectar el switch Scalance.
• Necesita alimentación externa, 24V de CC, para poder funcionar.
• Tiene un interruptor para poner el modulo en:
• Run, procesa el programa de usuario.
• Stop, no procesa el programa de usuario.
• Mres, realiza un borrado de la memoria volviendo al estado de fábrica.
• Aloja las luces que indican el estado en el que se encuentra:

• Módulo PM-E, módulo de energía para los módulos electrónicos.
• A continuación de este módulo se pueden conectar los módulos de E/S con diferente cantidad de puertos. Nuestra estación tiene 2 módulos de entrada y 2 de salida con dos puertos cada uno en el siguiente orden: módulo de entrada, módulo de salida, módulo de entrada y módulo de salida.

La principal característica de esta estación es que tiene CPU, es decir, podemos programarla como si se tratase de un PLC pero con ciertas limitaciones.

Esto nos permite escribirle en el OB1 un programa que realice cosas distintas en función de las entradas que reciba de las diferentes estaciones conectadas a la red Ethernet.

Esta CPU al tener los puertos de comunicaciones integrados, no necesita del módulo CP 343-1, verá todas las entradas y salidas de las distintas estaciones de la red como propias. Más adelante cuando configuremos el Hardware en el Step 7 profundizaremos más en el tema.

ESQUEMA DE TRANSMISIÓN ENTRE EQUIPOS

En el esquema se observa como no utilizamos la S7-314IFM ya que no nos hace falta porque la ET200S IM 151-8 al llevar CPU haremos el programa en ella.

Como la ET200S IM 151-8 tiene el módulo de comunicación integrado la transmisión de datos entre los equipos se hará directa conectando un cable de par trenzado.

FLUJO DE TRANSMISIÓN DE DATOS

Como la ET200S IM 151-8 sólo dispone de dos módulos de entradas con dos entradas cada uno sólo podrá enviar 2 Bytes de los cuales solo estarán ocupados los 2 bits de menor peso de cada Byte; y con los dos módulos de salidas con dos salidas cada uno podrá recibir 2 Bytes de los cuales también sólo estarán ocupados los 2 bits de menor peso de cada Byte.

La ET200S IM 151-3 se comporta exactamente igual que la 151-8, salvo que como tenemos tres módulos de entrada y tres de salida podrá recibir y enviar 3 Bytes de los cuales sólo estarán ocupados con datos válidos los dos bit de menor peso de cada Byte.

DISTRIBUCIÓN DE DATOS EN LA MEMORIA DEL MAESTRO

Aquí es donde la práctica difiere de las anteriores ya que al no utilizar el módulo CP 343-1 advanced la memoria no se distribuye en Bytes que recibimos o escribimos para comunicarnos, si no que la ET200S IM 151-8 ve todas las salidas y entradas de la red como propias por lo que podemos interactuar con ellas directamente. Cuando configuremos el apartado Hardware este aspecto quedará más claro ya que allí podremos ver las direcciones de cada módulo.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE COMUNICACIÓN

En el primer ejercicio la primera entrada del primer módulo de la IM151-8 activará todas las salidas de la IM151-3 por lo que tendremos que activar los 6 bits que componen sus salidas.

Para el segundo ejercicio la segunda entrada del primer módulo de la IM151-8 activará la primera salida de cada módulo de salidas de la IM151-3 por lo que tendremos que activar 3 bits de sus salidas.

Por último al activar la primera entrada del segundo módulo de entradas de la IM151-3 se activarán las salidas del primer módulo de salida de la IM151-8. Y al activar la segunda entrada del tercer módulo de entradas de la IM151-3, se activarán las salidas del segundo módulo de salidas de la IM151-8.

CONFIGURACIÓN DE LA ET200S IM151-8

• Comenzaremos haciendo click derecho sobre el nombre del proyecto (1), en el menú que se abrirá elegimos "Insertar nuevo objeto" (2) y del siguiente menú elegimos "SIMATIC 300" (3).

• Hacemos doble click en el objeto "Simatic 300(1)".

• Una vez abierto el objeto volvemos a hacer doble click en "Hardware" para proceder a la configuración del mismo.

• Y aquí es donde la práctica difiere de todas las anteriores hasta la fecha, ya que al no utilizar la CPU 314-IFM el primer elemento que deberemos de insertar será la estación ET200S 151-8 que podremos encontrar en "PROFINET IO", en la carpeta "I/O" y dentro de esta en la carpeta "ET200S".

• De todas las estación que hay elegimos exactamente el modelo que tenemos fisicamente, en nuestro caso "IM151-8 PN/DP CPU", pinchamos en el y arrastramos al área de configuración.

• Automaticamente al insertarla se abrirá la ventana de propiedades donde podremos definir su dirección IP y a que subred está conectada, como no hay ninguna todavía haremos click en el botón "Nueva..."

• Se nos abrirá una nueva ventana donde podemos elegir los parámetros de la subred industrial Ethernet, dejamos todo por defecto, podríamos darle otro nombre si quisiesemos, y hacemos click en "Aceptar".

• Vemos como ya aparece la subred que hemos creado y que está seleccionada, pinchamos sobre "Aceptar" para cerrar esta ventana.

• En el área donde colocamos las estaciones vemos como aparece la IM151-8 con la subred que hemos creado, donde irá conectada la IM151-3.
• En la parte inferior podemos ver que ocupa el slot 2, a partir de ese slot iremos colocando el módulo de potencia y los de entradas y salidas según el orden, cantidad y modelo que tenemos en nuestra estación real.

• Una vez seleccionado de la lista el módulo de potencia correspondiente lo arrastraremos a los slots disponibles, viendo en color verde donde es posible insertarlo. Lo insertaremos en el 4, el primero disponible.

• A continuación del módulo de potencia va un módulo de entradas digitales (DI) que tiene 2 puertos y se corresponde con el módulo "DC24V HF" en su revisión más moderna, la "4BB01", que podemos leer en sus características. Pinchamos en el y lo arrastramos al slot 5.

• Como tenemos otro módulo exactamente igual repetimos la operación pero OJO!, esta vez dejamos un slot vacío en medio ya que las entradas van intercaladas con las salidas.
• Podemos apreciar como se van configurando las direcciones de entrada, vemos como se han asignado la 1.0 y la 1.1 al primer módulo de entradas (por tener dos entradas) y al segundo módulo se le ha asignado las direcciones 3.0 y 3.1 por haber dejado un slot en blanco entre ellas. Cuando esté todo el sistema configurado, incluyendo la IM151-3 haremos más hincapie en esto y que es lo que nos están indicando estas direcciones.

• Ahora añadiremos los dos módulos de salida que nos falta que irán en los slots 6 y 8. Para ellos buscamos la carpeta "DO" y seleccionamos el modelo "2DO DC24V/0,5A HF" en su revisión 4BB01. Pinchamos y arrastramos a ambos slots.

• Ahora vamos a insertar la IM151-3, para ello seleccionamos el modelo exacto "IM151-3 PN-HF V6.0", pinchamos en el y lo arrastramos hasta la subred Ethernet.

• Al insertar la estación vemos como la ventana inferior a cambiado, ahora muestra sólo la estación IM151-3PN y como están sus slots. Al no tener ningún módulo puesto sólo aparecen los dos puertos RJ45 de los que dispone la estación.

• Si hacemos doble click sobre la estación se nos abrirá la ventana de propiedades de la misma, donde podemos ver la dirección IP que se le ha asignado, en caso de querer modificarla haríamos click en el botón "Ethernet..." y le asignariamos una nueva. En esta ventana también podemos ver el "Nombre del dispositivo" y nos permite modificarlo. Una vez esté todo correcto procederemos a cerrar esta ventana mediante el botón "Aceptar".

• Insertamos el módulo de potencia que es el primero de todos los módulos, para ello buscamos en la carpeta "PM" y seleccionamos el correspondiente al que disponemos "PM-E DC24..48V", pinchamos en el y lo arrastramos al primero de los slots disponibles, en este caso el slot 1 ya que el 0 está ocupado por el módulo principal de la estación.

• Esta estación tiene la misma configuración que en las dos prácticas anteriores, así que arrastraremos primero 3 módulos de entradas digitales "2DI DC24V HF" en su revisión más moderna y a continuación 3 módulos de salidas digitales "2DO DV24V/0,5A HF" también en su revisión más moderna.

Ahora hay que prestar especial atención a las direcciones de entrada y salida que han sido asignadas a cada módulo, y que podemos cambiar a nuestro antojo haciendo doble click sobre la dirección, para saber donde tenemos los datos de las entradas y de las salidas ya que la IM151-8 CPU verá como propias todas ellas.

ENTRADAS

• Si analizamos las direcciones de entrada asignadas a la IM151-8 vemos que tiene las direcciones:
• 1.0
• 1.1
• 3.0
• 3.1
• Y la IM151-3 tiene las direcciones de entrada:
• 0.0
• 0.1
• 2.0
• 2.1
• 4.0
• 4.1
• Podemos observar que están distribuidas y que no se repiten ningún valor, por lo que podemos acceder a ellas de forma unívoca y la IM151-8 las entenderá como locales y podrá acceder a ellas de la forma:
• E0.0
• E0.1
• E1.0
• E1.1
• E2.0
• E2.1
• E3.0
• E3.1
• E4.0
• E4.1
• Habiendo en total 5 Bytes distintos para cada módulo de entradas de todo el sistema y dos bits utilizados por cada Byte. Los Bytes 1 y 3 perteneces a la IM151-8 y el resto a la IM151-3.

SALIDAS

• Lo mismo ocurre para las salidas, la IM151-8 tiene las direcciones de salida:
• 2.0
• 2.1
• 4.0
• 4.1
• Y la IM151-3 tiene las direcciones de salida:
• 0.0
• 0.1
• 1.0
• 1.1
• 3.0
• 3.1
• Por lo que la IM151-8 podrá habilitar cada una de ellas ya que podrá acceder como si fuesen propias de la forma:
• A0.0
• A0.1
• A1.0
• A1.1
• A2.0
• A2.1
• A3.0
• A3.1
• A4.0
• A4.1

Puede que estos conceptos queden más claros cuando visualicemos el programa.

Hay que recordar que no hace falta emplear la FC11 ni la FC12 ya que el módulo de comunicaciones está integrado en la IM151-8, por lo que procederemos directamente con el programa que escribiremos en el OB1 como en prácticas anteriores.

EJERCICIO 1

• Como hemos comentado anteriormente la IM151-8 ve todas las entradas y salidas como propias, así cuando se active la primera entrada del primer módulo de la IM151-8, que corresponde al bit 0 del Byte 1, se activarán todas las salidas de la IM151-3, que se activarán al recibir el valor 3 (11 en binario) en cada uno de los Bytes que identifican los módulos de salida.

• Cuando deje de estar activa la primera entrada de del primero módulo de la IM151-8 se enviará un 0 a todos los módulos de salida de la IM151-3 para que apaguen sus salidas.
• También podríamos haber utilizado bobinas en lugar de instrucciones MOVE, una bobina por cada salida de la IM151-3, 6 bobinas en total.

EJERCICIO 2

• Para este ejercicio si que hemos utilizado bobinas, que solo estarán activas mientras lo este la segunda entrada del primer módulo de entradas de la IM151-8. Estas bobinas corresponden a la primera entrada de cada módulo de salidas de la IM151-3.

EJERCICIO 3

• Este ejercicio también hemos decidido resolverlo mediante el uso de bobinas. Según la entrada que se active de la IM151-3 activará todas las salidas del primer módulo de salidas o todas las salidas del segundo módulo.

Esta práctica nos ha enseñado como hay que trabajar con las entradas y salidas de las distintas estaciones si resulta que la estación tiene incluido el módulo de comunicación, las verá todas como si fuesen locales y le asignara direcciones únicas para poder trabajar con ellas sin tener que leer ni escribir la información en una FC específica de comunicación.

Una vez tenemos el Hardware configurado y el programa creado sólo bastará con cargar todo en nuestra estación IM151-8 y ya tendremos el sistema configurado.

Como viene siendo habitual, si todo está conectado correctamente, las direcciones IP están asignadas correctamente, los nombres de los dispositivos coinciden.... todo debería de funcionar sin problemas.

De no ser así deberemos de recurrir a esta entrada y leer el apartado de "Resolución de problemas" en la parte inferior de la entrada.

Saludos!!