Siemens SIMATIC S7-200 Manual De Instrucciones
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- Manual de instrucciones (558 páginas) ,
- Manual de sistema (502 páginas) ,
- Manual de usuario (166 páginas)
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Resumen de contenidos para Siemens SIMATIC S7-200
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Página 1: Tabla De Contenido
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1 Arquitectura del PLC 2.1.1 Historia del Control Lógico Programable (PLC) 2.1.2 Elementos principales para programar un PLC 2.1.3 PLC SIEMENS S7-200 2.2 Motores de CA 2.2.1 Magnetismo 2.2.2 Corriente alterna (CA) 2.2.3 Operaciones básicas del motor de CA 2.3 Sensores... -
Página 2: Capitulo Iintroducción
CAPITULO I. INTRODUCCIÓN El control de los procesos industriales tiene su origen en los sistemas eléctricos de control que eran de gran tamaño, lentos, de difícil mantenimiento y costosos provocando que el proceso sea complejo, con interrupciones y con ciertas deficiencias. Debido al desarrollo tecnológico, el control moderno en los procesos industriales ha mejorado por los requerimientos de optimización de recursos, eficiencia, rapidez y mantenimiento por lo cual se emplea el sistema de control lógico programable (PLC),... -
Página 3: Estado Del Arte
1.3 Estado del arte En ninguna época histórica el hombre ha logrado un proceso tan acelerado como en últimos 100 años. Los avances científicos y tecnológicos que ha generado la humanidad del siglo XX han resultado sorprendentes. Hace apenas unas décadas el hombre desarrollo los sistemas de control programables y mas se asombro cuando otros sistemas de control moderno aparecieron. - Página 4 empresa en particular. Hay procesos donde una compleja maquina puede etiquetar 66 000 botellas por hora esto solo por mencionar un ejemplo en comparación con las maquinas etiquetadoras de hace algunos años. Observamos que la creciente optimización de las maquinas etiquetadoras ha sido relevante y ahora podemos manejar sistemas muy eficientes y muy grandes.
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Página 5: Capitulo Ii Fundamentos Teóricos
CAPITULO II FUNDAMENTOS TEORICOS 2.1 Arquitectura del PLC 2.1.1 Historia del Control Lógico Programable (PLC) Apareció con el propósito de eliminar el enorme costo que significaba el reemplazo de un sistema de control basado en relés a finales de los años 60. La empresa Bedford Associates (Bedford, MA) propuso un sistema al que llamó... -
Página 6: Elementos Principales Para Programar Un Plc
Los elementos importantes en un programa para PLC al igual que un alambrado lógico con elementos eléctricos como relevadores son: -Contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados. - Bobinas. - Temporizadores. - Contadores. A continuación se muestran los símbolos de cada elemento a través de siemens: SIMBOLO ELEMENTO Contacto normalmente abierto Contacto... -
Página 7: Plc Siemens S7-200
2.1.3 PLC SIEMENS S7-200 Crear una solución de automatización con un Micro-PLC Existen diversos métodos para crear una solución de automatización con un Micro-PLC. Las reglas generales siguientes se pueden aplicar a numerosos proyectos. No obstante, también deberá tener en cuenta las reglas de su empresa y su propia experiencia. - Página 8 - Defina otros requisitos adicionales de seguridad para que el proceso se lleve a cabo de forma segura y fiable. Definir las estaciones de operador Conforme a las funciones exigidas, cree planos de las estaciones de operador considerando los aspectos siguientes: - Panorámica de la ubicación de todas las estaciones de operador con respecto al proceso o a la instalación.
- Página 9 Figura 2.2 Elementos básicos de control. Programa principal Esta parte del programa contiene las operaciones que controlan la aplicación. El S7-200 ejecuta estas operaciones en orden secuencial en cada ciclo. El programa principal se denomina también OB1. Subrutinas Estos elementos opcionales del programa se ejecutan sólo cuando se llaman desde el programa principal, desde una rutina de interrupción, o bien desde otra subrutina.
- Página 10 - La utilización de subrutinas crea códigos portátiles. Es posible aislar el código de una función en una subrutina y copiar ésta a otros programas sin necesidad de efectuar cambios o con sólo pocas modificaciones. Rutinas de interrupción Estos elementos opcionales del programa reaccionan a determinados eventos de interrupción.
- Página 11 Figura 2.3 Ventana de programación. STEP 7-Micro/WIN incorpora los tres editores de programas siguientes: Esquema de contactos (KOP), Lista de instrucciones (AWL) y Diagrama de funciones (FUP). Con algunas restricciones, los programas creados con uno de estos editores se pueden visualizar y editar con los demás.
- Página 12 Funciones del editor KOP El editor KOP visualiza el programa gráficamente, de forma similar a un esquema de circuitos. Los programas KOP hacen que el programa emule la circulación de corriente eléctrica desde una fuente de alimentación, a través de una serie de condiciones lógicas de entrada que, a su vez, habilitan condiciones lógicas de salida.
- Página 13 Funciones del editor FUP El editor FUP visualiza el programa gráficamente, de forma similar a los circuitos de puertas lógicas. En FUP no existen contactos ni bobinas como en el editor KOP, pero sí hay operaciones equivalentes que se representan en forma de cuadros. Figura 2.4 Programa de ejemplo FUP La figura 2.4 muestra un ejemplo de un programa FUP.
- Página 14 1131-3 para la programación de autómatas programables (PLC´s), en tanto que el juego de operaciones SIMATIC se ha diseñados especialmente para el S7-200. Existen algunas diferencias básicas entre los juegos de operaciones SIMATIC e IEC: - El juego de operaciones IEC se limita a las operaciones estándar comunes entre los fabricantes de autómatas programables.
- Página 15 para formar un circuito completo. No se permiten los cortocircuitos, ni los circuitos abiertos, ni la circulación de corriente inversa. STEP 7-Micro/WIN ofrece la posibilidad de crear comentarios para cada uno de los segmentos del programa KOP. El lenguaje FUP utiliza el concepto de segmentos para subdividir y comentar el programa. Los programas AWL no utilizan segmentos.
- Página 16 Figura 2.5 Convenciones FUP Convenciones generales para programar el S7-200 Definición de EN/ENO EN (entrada de habilitación) es una entrada booleana para los cuadros KOP y FUP. Para que la operación se pueda ejecutar, el estado de señal de la entrada EN deberá ser “1” (ON).
- Página 17 Operaciones sin salidas Los cuadros que no se puedan conectar en cascada se representan sin salidas booleanas. Estos cuadros incluyen las llamadas a subrutinas, JMP y CRET. También hay bobinas KOP que sólo se pueden disponer en la barra de alimentación izquierda, incluyendo las operaciones Definir meta, NEXT, Cargar relé...
- Página 18 existiendo en la memoria permanente, por lo que no se perderá). Una vez corregido el programa, se podrá cargar de nuevo. Errores de E/S Al arrancar, el S7-200 lee la configuración de E/S de todos los módulos. Durante el funcionamiento normal, el S7-200 comprueba periódicamente el estado de todos los módulos y lo compara con la configuración obtenida durante el arranque.
- Página 19 incluso ninguna de ellas. El objetivo del tratamiento de errores fatales es conducir al S7- 200 a un estado seguro, en el que se puedan analizar y eliminar las condiciones que hayan causado el error. Cuando se detecta un error fatal, el S7-200 cambia a modo STOP, enciende los indicadores “SF/DIAG (Rojo)”...
- Página 20 Utilizar la tabla de símbolos para el direccionamiento simbólico de variables. En la tabla de símbolos es posible definir y editar los símbolos a los que pueden acceder los nombres simbólicos en cualquier parte del programa. Es posible crear varias tablas de símbolos.
- Página 21 palabra. En formato de bit, se visualizará el estado del bit del temporizador o del contador. En formato de palabra, se visualizará el valor del temporizador o del contador. Para crear una tabla de estado y observar las variables: 1. En el campo “Dirección”, introduzca la dirección de cada valor deseado. 2.
- Página 22 Figura 2.7 Árbol de operaciones con librerías 1. Para agregar el directorio “Librerías” al árbol de operaciones, elija el comando de menú Archivo > Agregar librerías. 2. Seleccione la operación deseada e insértela en el programa (de igual manera que al insertar una operación estándar).
- Página 23 cuanto a los nombres de las operaciones como al de los lenguajes de programación). Por ejemplo, en SIMATIC existe la operación Incrementar contador (CTU), en tanto que en IEC se hace referencia al bloque funcional Contador ascendente (CTU). Además, en SIMATIC se habla del lenguaje KOP (Esquema de contactos) que equivale en IEC al lenguaje LD (Diagrama de escalera).
- Página 24 Tabla 2.3 Áreas de memoria y funciones de las CPU´s S7-200 Tabla 2.4 Rangos de operaciones de las CPU´s S7-200 Operaciones lógicas con bits Contactos estándar Las operaciones Contacto normalmente abierto (LD, A y O) y Contacto normalmente cerrado (LDN, AN y ON) leen el valor direccionado de la memoria (o bien de la imagen del proceso, si el tipo de datos es I o Q).
- Página 25 de entradas de los cuadros AND y OR se puede incrementar a 32 como máximo. En AWL, el Contacto normalmente abierto carga, o bien combina con Y u O el valor binario del bit de dirección en el nivel superior de la pila. El Contacto normalmente cerrado carga, o bien combina con Y u O el valor negado del bit de dirección en el nivel superior de la pila.
- Página 26 Figura 2.8 Funcionamiento de las operaciones con contactos Bobinas Asignar La operación Asignar (=) escribe el nuevo valor del bit de salida en la imagen del proceso. Cuando se ejecuta la operación Asignar, el S7-200 activa o desactiva el bit de...
- Página 27 salida en la imagen del proceso. En KOP y FUP, el bit indicado se ajusta de forma equivalente a la circulación de la corriente. En AWL, el primer valor de la pila se copia en el bit indicado. Asignar directamente La operación Asignar directamente (=I) escribe el nuevo valor tanto en la salida física como en la correspondiente dirección de la imagen del proceso.
- Página 28 Figura 2.9 Funcionamiento de las operaciones con bobinas.
- Página 29 Operaciones de temporización Operaciones de temporización (SIMATIC) Temporizador como retardo a la conexión Temporizador como retardo a la conexión con memoria Las operaciones Temporizador como retardo a la conexión (TON) y Temporizador como retardo a la conexión con memoria (TONR) cuentan el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitación.
- Página 30 El valor actual del temporizador como retardo a la conexión con memoria se selecciona para que quede memorizado cuando se interrumpa la alimentación. Las operaciones TON y TONR cuentan el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitación. Si el valor actual es mayor o igual al valor de preselección, se activará el bit de temporización (bit T).
- Página 31 Tabla 2.9 Temporizadores y sus resoluciones Efecto de la resolución en la actividad del temporizador En los temporizadores con una resolución de 1 ms, el bit de temporización y el valor actual se actualizan de forma asíncrona al ciclo. En ciclos que duren más de 1 ms, el bit de temporización y el valor actual se actualizan varias veces durante el ciclo.
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Página 32: Motores De Ca
2.2 Motores de CA El desarrollo del motor eléctrico nos ha dado los medios más eficientes y más eficaces para realizar un trabajo. Con el motor eléctrico hemos podido reducir notablemente el trabajo que realiza el hombre. El motor eléctrico es un dispositivo simple en principio, convierte energía eléctrica en energía mecánica. - Página 33 Figura 2.12 Las líneas magnéticas que circulan alrededor de un conductor salen del polo N y entran al polo S. Cuando el alambre forma una bobina (Figura 2.12), todas las líneas individuales del flujo producidas por cada sección del alambre forman un gran campo magnético alrededor de la bobina.
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Página 34: Corriente Alterna (Ca)
simple. En la figura 2.14A el polo Norte del imán permanente está enfrente del polo Norte del electroimán. De manera semejante, los polos Sur están uno enfrente del otro. Como los polos magnéticos iguales se rechazan, empieza a girar el imán permanente. Cuando la fuerza de atracción entre los polos opuestos llega a ser lo suficientemente fuerte, el imán gira permanente. -
Página 35: Operaciones Básicas Del Motor De Ca
Corriente Tiempo (s) Figura 2.15 Visualización de la CD Con la CA es diferente. Como usted puede imagínese, sería bastante difícil que la corriente fluya de desde el punto de vista de 100 amperios en una dirección positiva e inmediatamente después esté fluyendo con dirección negativa de igual intensidad. En lugar de eso, como la corriente se alista para cambiar de direcciones, primero disminuye hasta que alcanza el flujo cero y después se acumula gradualmente en la otra dirección (Figura 2.16). - Página 36 rotativo, el cual consiste en un grupo de electroimanes dispuestos alrededor de un cilindro, con los polos haciendo frente hacia los polos del estator. El rotor, está situado obviamente dentro del estator y montado en el eje del motor. El término "rotor" se deriva de la palabra rotar.
- Página 37 Una forma para producir un campo magnético que rota en el estator de un motor de CA es utilizar una fuente de alimentación trifásica para las bobinas del estator. Se preguntará. La figura 2.16 muestra la energía monofásica. El generador de CA asociado produce justamente un flujo de corriente eléctrica cuya dirección e intensidad descienden según lo indicado por la línea continua de la gráfica.
- Página 38 estator se bobinan en la misma dirección, la polaridad de los polos opuestos debe de estar enfrente. Por lo tanto, cuando el polo A1 es N, el polo A2 es S. Cuando el polo B1 es N, B2 es S y así sucesivamente. Figura 2.21 Cuadro de método para conectar energía trifásica con un estator de seis polos.
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Página 39: Sensores
En los ejemplos anteriores, se ha asumido que los polos del rotor son bobinas como los polos del estator provistos con CD para crear polos fijos en polaridad. Así es exactamente cómo funciona un motor de CA síncrono. Sin embargo, la mayoría de los motores de CA que son utilizados actualmente no son motores síncronos. - Página 40 Los dos tipos son: Sensores analógicos Sensores digitales Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide. Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.
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Página 41: Sensor De Presencia
Fuerza (corriente en motores, deflexión...) Visión (cámaras de tubo) Según el tipo de magnitud física a detectar podemos establecer la siguiente clasificación: Posición lineal o angular. Desplazamiento o deformación. Velocidad lineal o angular. Aceleración. Fuerza y par. Presión. Caudal. Temperatura. Presencia o proximidad. -
Página 42: Neumática
Aplicaciones: Control de cintas transportadoras, Control de alta velocidad Detección de movimiento Conteo de piezas, Sensado de aberturas en sistemas de seguridad y alarma Sistemas de control como finales de carrera. (PLC´s) Sensor óptico. Características. • Son de confección pequeña, pero robustos •... -
Página 43: Actuadores Neumáticos
interrupción de la señal emitida, es un indicador de la presencia de un objeto en el interior de las pinzas. 2.4ACTUADORES NEUMÁTICOS El trabajo de estudio de la automatización de una maquina no acaba con el esquema del automatismo a realizar, sino con la adecuada elección del receptor a utilizar y la perfecta unión entre este y la maquina a la cual sirve. -
Página 44: Cilindros De Doble Efecto
Figura 2.26 Cilindro de simple efecto Los más empleados son los cilindros de émbolo, el movimiento de trabajo es efectuado por el aire a presión que obliga a desplazarse al émbolo comprimiendo el muelle y, al desaparecer la presión, el muelle hace que regrese a su primitiva posición de reposo. Por eso los cilindros de simple efecto se utilizan cuando el trabajo debe realizarse en una sola dirección. - Página 45 La carrera de retroceso se efectúa introduciendo aire a presión en la cámara anterior y comunicando la cámara posterior con la atmósfera, igualmente a través de una válvula para la evacuación del aire contenido en esa cámara de cilindro. Para una presión determinada en el circuito, el movimiento de retroceso en un cilindro de doble efecto desarrolla menos fuerza que el movimiento de avance, ya que la superficie del émbolo se ve ahora reducida por la sección transversal del vástago.
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Página 46: Características Técnicas Para Los Cilindros Neumáticos
La carrera finaliza al chocar el émbolo con la tapa anterior o posterior. Para el émbolo significa liberar toda la energía cinética, igual que ocurre cuando un automóvil a toda velocidad se estrella contra un obstáculo. Si la fuerza desarrollada por el émbolo, el vástago y la masa aplicada a él, así... - Página 47 En los cilindros de simple efecto debe reducirse la fuerza del muelle recuperador, y en los cilindros de doble efecto debe deducirse en la carrera de retroceso el área del vástago del área total del émbolo. Para el rozamiento o bien para el momento de arranque se descuenta de un 3 a un 100% de la fuerza calculada.
- Página 48 Máxima carga de servicio F=P / n =Longitud libre de pandeo (cm) E = Módulo de elasticidad (kp/cm I = Momento de inercia (cm n. = Seguridad (aproximadamente 2,5 3,5) Figura 2.29 Carrera de cilindro Juntas empleadas en los cilindros Uno de los componentes importantes en la construcción de los cilindros neumáticos son las juntas, cuya función es impedir las fugas de aire comprimido entre las piezas mecánicas que configuran el cilindro para que éste permanezca hermético.
- Página 49 Según su construcción, las juntas de estanqueidad se clasifican en: Figura 2.30 Junta en forma de "anillo toroidal" Figura 2.31 Junta cuadrada Figura 2.32 Junta en forma de "mango de copa" Figura 2.33 Junta en forma de "mango doble de copa" Figura 2.34 Junta en forma de "L"...
- Página 50 Una vez montadas se adaptan a cualquier superficie irregular mejor que las planas. También se utilizan como juntas dinámicas, especialmente en aquellos casos en que las ventajas de las juntas tóricas se hacen evidentes y en cambio sus desventajas no son graves.
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Página 51: Capitulo Iii Metodología
CAPITULO III.- METODOLOGIA De acuerdo al proceso descrito desarrollamos el siguiente diagrama de flujo para posteriormente hacer el programa. INICIO SENSOR 4 NO HAY ETIQUETA SI HAY ETIQ UETA SENSOR 1 NO HAY BOTELLA SI HAY BOTELLA BANDA TRANSPORTADORA SENSOR 2 NO HAY BOTELLA SI HAY BOTELLA ENCIENDE MOTOR DE ETIQUETAS... - Página 52 A continuación se muestra la fotografía de la maquina etiquetadota en la cual nos basamos para el desarrollo del proyecto, analizando la maquina y partiendo de suposiciones del proceso de etiquetado, proponemos la siguiente secuencia de control. Fotografía 1 Maquina etiquetadota Tomando en cuenta que la maquina consta de tres motores de corriente alterna, 4 sensores de presencia y un actuador neumático, tenemos el siguiente proceso: 1.- el sensor 4 comprobara que las etiquetas se han instalado y que están listas para...
- Página 53 Fotografía 2 Componentes de la etiquetadora Ahora explicaremos a detalle el procedimiento que se debe llevar a cabo desde la nstalación del software STEP 7-Micro/WIN V4.0.5.08 >STEP 7-Micro /WIN, el desarrollo del programa de control y finalmente como cargarlo al PLC Paso 1.-se procede a instalar el software en la computadora el cual se inicializara automáticamente y siguiendo los pasos del mismo se obtendrá...
- Página 54 Con lo cual finalizara la instalación del programa. Paso 2.-para abrir el programa damos clic inicio>todos los programas>Simatic>STEP 7-Micro/WIN V4.0.5.08 >STEP 7-Micro/WIN y se abrirá el programa con un ventana como la fig.3.2 Figura 3.2 Venta principal de programación OTA: En caso de no aparecer la ventana que dice KOP (SIMATIC) en la que aparecen las flecha y que es dond e vamos a hacer los programas, dar clic en Bloque de Programa...
- Página 55 Figura 3.3 Bloque de programa Paso 5.- para insertar los símbolos en la ventana de trabajo se coloca el mouse sobre el símbolo y se mantiene apretado el botón izquierdo y sin soltarlo se arrastra hasta la ventana de trabajo fig. 3.4 NOTA: cada línea (Network) representa un línea de la escalera.
- Página 56 Paso 6.- a continuación describimos el programa de control de la maquina etiquetadora, dividido por bloques de escalera Diagrama de escalera. 1.- El inicio de este proceso comienza con el accionamiento del botón de arranque general que acciona al circuito de enclavamiento y además activa al sensor de botellas, sensor de etiqueta, sensor de arranque de motores de etiquetas y fijación de etiquetas y sensor final de banda principal.
- Página 57 5.- El sensor de arranque detecta cuando la botella se acerca a la etiqueta y se adhiere por medio de contacto directo accionando los motores de etiqueta y fijación. 6.- El motor de la banda de etiquetas se ajusta al tiempo de operación deseado para el proceso a través de un temporizador.
- Página 58 10.- Cuando la botella ha sido etiquetada llega a la parte final de la banda donde esta ubicado el sensor de presencia para detectar las botellas. 11.- El sensor activa al temporizador para determinar el tiempo de operación de la siguiente función.
- Página 59 Paso 7.-Para comprobar si el diagrama no tiene errores se utiliza una herramienta llamada compilar en la barra de menú y se da clic en el icono compilar y luego en el icono de a lado que dice compilar todo Paso 8: después de compilar el siguiente paso es comprobar que el cable PPI este conectado de la computadora al PLC, y que el PLC este encendido, se cargar el programa en el PLC dando clic en el icono cargar en PG...
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Página 60: Capitulo Iv Conclusiones Y Recomendaciones
CAPITULO IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones La culminación de este trabajo cumple satisfactoriamente con los objetivos fundamentales que a continuación se describen. Uno de ellos es la puesta en marcha de la etapa de etiquetado dentro del proceso de envasado de botellas. Esto se logro en base al funcionamiento de la maquina etiquetadora, observando el funcionamiento de cada elemento en particular, como son los motores de las bandas, los transductores de presencia, el actuador neumático y las bandas. -
Página 61: Bibliografía
Introducción a la neumática utor: Antonio Guillén Salvador Editorial: Alfaomega ontrol electroeumatico y electrónico Autores: J. Hyde, J Regué, A. Cuspinera Editorial: Alfaomega Software de programación SIMATIC STEP7-Micro WIN V4.0.5.08 Marca: S IEMENS Manual de instrucciones SIMATIC S7-200 Marca: SIEMENS...