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Sistema de Gestión
de la Calidad
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA Regional Cesar
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GUIA DE APRENDIZAJE
1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE
Código: 180239 Fecha: 11-2012
Programa de Formación:
Diseño e integración de automatismos mecatrónicos.
Competencia: Homologar de acuerdo a estándares
internacionales el automatismo del sistema mecatrónico,
según las condiciones de la empresa.
Duración en horas:
Resultado: Planear los procedimientos para evaluar el
automatismo.
Duración en horas:
Modalidad(es) de formación: Presencial
Actividad de Enseñanza – Aprendizaje – Evaluación:
Ensamble de automatismos mecatrónicos.
Duración en horas:
12
2. INTRODUCION
¡Apreciado estudiante!
Con esta guía se busca que el lector desarrolle competencias relacionadas con el funcionamiento e
implementación de un sistema de monitoreo y control empleando un Panel Simatic TP177B-2PN.
OBJETIVO
Crear una red profibus DP con un PLC (CPU 315F 2PN/DP), un panel Simatic TP177B-2PN y un
MICROMASTER 420.
3. ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE
EXPLORACIÓN INICIAL
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CONOCIMIENTOS PREVIOS:
• Conocimientos del uso de Windows.
• Programación básica del PLC S7-300
con STEP7.
• Fundamentos teóricos sobre
PROFIBUS.
• Parametrización de Micromaster 420.
• Haber realizado la guía
CONFIGURACIÓN DE UNA RED
MAESTRO-ESCLAVO POR
PROFIBUS DP ENTRE UN
MICROMASTER 420 Y UN PLC
SIEMENS SERIE 300.
HARDWARE Y SOFTWARE
NECESARIO
• Ordenador con sistema operativo
Windows.
• Software STEP 7.
• Software WinCC flexible
• Software WinCC advanced
• Interfaz MPI Para PC (PG/PC-
Adapter) o cable Ethernet RJ45
• PLC maestro SIMATIC S7-300.
• Modulo de interfaz profibus para
micromaster 420
• Cable de comunicaciones
(PROFIBUS DP)
• Micromaster 420
• Panel Simatic TP177B-2PN
• Motortrifásico
• Otras utilidades
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PROCEDIMIENTO
Una vez instalado el WINCC FLEXIBLE 2008, se da doble clic al icono del mismo nombre que aparece en el
escritorio y se abre la ventana inicio del programa (fig. 69), donde se mostrará varias opciones, en este caso
se escogerá Crear proyecto vació.
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Fig. 69 Ventana de inicio
Al darle clip aparecerá la siguiente ventana (fig. 70), en la cual se escoge el panel a utilizar, 177B 6’’ color
PN/DP.
Fig. 70 Selección del panel de operador
Después de haber escogido el panel, se abre la ventana general de WINCC FLEXIBLE 2008 (Fig. 71), en la
que se puede apreciar: en la parte superior la barra de herramienta, al lado izquierdo el menú Proyecto el cual
contiene toda la información general de trabajo que se haga, como son las variables que utilicen, las
conexiones y el numero de imagen que se han creado. AL lado derecho el menú Herramientas en el cual se
encuentran todos los elementos para el desarrollo de la interfaz como son los objetos básicos (botones, líneas,
barra, campos de textos, etc.), objetos ampliados (deslizadores, indicador, librerías de símbolos, etc.), gráficos
y librerías. Y quizás una de las mas importantes el menú de propiedades que se encuentra en la parte inferior
central.
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Fig. 73 imágenes
Fig. 71ventana general de WINCC FLEXIBLE 2008
Algo muy importante que mencionar es el papel que desempeña la plantilla, la cual se encuentra en el menú
Proyecto, mas específicamente en imágenes. En si la plantilla como su nombre lo indica es la base de todas la
imágenes del proyecto, es decir todo lo que se ponga en ella (grafico, texto, animaciones, etc.) se vera como
fondo con una apariencia de marca de agua en todos los ventanazos (imágenes) de la interfaz.
Como ya se ha realizado la guía CONFIGURACIÓN DE UNA RED MAESTRO-ESCLAVO POR
PROFIBUS DP ENTRE UN MICROMASTER 420 Y UN PLC SIEMENS SERIE 300, las explicaciones en
el momento que se realice la integración serán breves.
La HMI constara de cuatro imágenes o pantallazos cuyos nombres aparecen en la figura 72 y además, se
indica la ruta de acceso a cada una mediante unas flechas.
Lo primero que se hará en el menú proyecto es agregar imágenes hasta tener cuatro (Fig. 73)
Para no confundir las imágenes se le cambiaran los nombres a cada una, y se le dará los nombres que se ven
en la figura 73, para cambiar el nombre a la imagen se sitúa dando clic en cada una de ellas, y en el cuadro de
propiedades se verá un campo que dice nombre (Fig. 76) y escribirá el nombre correspondientes.
Fig. 72 diagrama HMI
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Fig. 74 Nombre a las imágenes
Ya identificada cada imagen con su nombre se procede a designar cual será la imagen de inicio de la interfaz,
en este caso es la imagen PRESENTACION. Esto se realiza en el menú Proyecto dando clic en donde dice
configuración del panel de operador (Fig. 75).
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Fig. 75 Selección de imagen inicial.
Ahora se agregaran los elementos de la imagen presentación, los cuales serán dos botones uno para salir de la
aplicación cuando el programa este en la pantalla y el otro para acceder ala imagen siguiente, a parte de estos
botones se agregara varios campos de textos, la imagen Presentación queda como se ve en la figura 76.
Fig. 76 Imagen presentación.
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Para agregar los campos de textos y los botones se sitan en el
menú herramientas específicamente en objetos básicos,
seleccionando el objeto a utilizar y luego dando clic sobre la
correspondiente imagen, la localización de los objetos aquí
utilizados se ven en la figura 77.
El siguiente paso es agregarle el suceso o evento que realizara
cada uno de estos botones, para ello se dará clip sobre cada uno de
ellos y se situara en el menú de propiedades y se da clic donde
dice eventos, en el caso del botón de salir se escoge el evento
ParaRunTime y en el botón control de motor el ActivarImagen
seleccionando la imagen que tiene como nombre Control de
motor, como se ve respectivamente en las figuras 78 y 79.
Fig.78 Configuración de botón salir.
Fig. 77ubicación de objetos utilizados
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Fig.79 Configuración de botón control de motor.
Ya termina la parte que tiene que ver con la presentación se pasara a la imagen Control de motor la cual
contendrá a parte de botones, campos de entrada y salida , un indicador que mostrará la frecuencia en tiempo
real a la que se encuentra el Micromaster 420. Este indicador es de los objetos ampliados del menú
herramienta. A continuación se mostrara como agregar el indicador y el campo de entrada salida (Fig. 80 y
81), omitirá como agregar los botones por obvias razones.
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Fig.80 Agregar indicador.
Fig.81 Agregar campo de entrada salida
Entonces la imagen Control de motor, queda como muestra la figura 82. Los únicos botones configurados
son el que permite volver a la imagen Presentación y el que envía a la imagen Estado de motor, todos los
demás incluido el Indicar y el campo de entrada salida se configuraran cuando se realice la integración con el
proyecto de Step7.
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Fig. 82 Imagen Control de motor.
Como ya se sabe agregar objetos en las imágenes, en las figuras 83 y 84 se ven como quedaron las otras dos
imágenes. Cabe resaltar que solo poseen configurados los botones que permiten ir de una imagen a otra, todos
los demás se configuraran cuando se realice integración.
Fig.83 Imagen Estado de motor.
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Fig. 84 Imagen Visualización de parámetros.
7.5.2 Integración con el proyecto de Step7.
Esta integración se dará con el proyecto que se obtuvo del desarrollo de la guía CONFIGURACIÓN DE
UNA RED MAESTRO-ESCLAVO POR PROFIBUS DP ENTRE UN MICROMASTER 420 Y UN
PLC SIEMENS SERIE 300. En el momento que se integre, la pantalla será otro dispositivo de la red
Profibus DP.
El primer paso para la integración, es abrir el proyecto vació que se ha desarrollado en el paso anterior,
después en la barra de herramientas en Proyecto se selecciona integrar en el proyecto STEP7 (Fig. 85).
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Fig.85 Integración con Step7.
Después de haber dado clic en integrar en el proyecto STEP7 se abrirá el cuadro (Fig. 86) donde se selecciona
el proyecto Step7. En este cuadro se buscara y seleccionara el proyecto anteriormente creado y se le da
aceptar.
Al momento de terminar la integración, se ejecuta SIMATIC Manager y se abre el proyecto. Una vez abierto
se puede observar que ha aparecido un nuevo elemento que se llama Panel de operador_1 (Fig. 87)
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Fig.86 Integración con Step7 ubicar proyecto.
Fig.87 Pantallazo de Simatic Manager.
Después de esto, solo queda abrir Net pro y conectar el panel a la red profibus DP, una vez hecho todo, se
sitúa en WINCC esto y se pasa a la opción comunicación en el menú proyecto y se da clic en conexiones y
vera que sale en la lista Conexión_1 la cual corresponde a la que se da entre el panel y el PLC (Fig. 88). Si no
se encuentra activada se activa.
7.5.3. Fijar relación entre los objetos de la HMI y el proyecto de Step7.
Ya integrada la HMI al proyecto Steo7, se pasa a ver la tabla de símbolos en step7 (Fig. 21) para identificar
las variables a utilizar.
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Fig.89 Tabla de símbolos.
Fig.88 Conexiones.
En
este
punt
o se
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ubica en variables (menú proyectos, configuraciones) para así agregar las variables que se emplearan (Fig.
90).
Fig.90 Tabla de variables.
En el momento que se tengan todas las variables que necesitan se pasa a configurar los objetos que no lo
están. En la siguiente tabla se ve que variable esta asociada con cada botón, y un pequeño comentario que
describe que función tiene.
Botón Símbolo
asociado
Ubicación del
botón
Función
Anti
horario m_start_left Control de motor
Arranca el motor en sentido
anti horario.
Horario m_start_rigth Control de motor
Arranca el motor en sentido
horario.
Stop m_stop Control de motor Detiene el motor.
Fallo de
red m_reset_fallo Control de motor
Resetea los fallo menores
de la red
Solicitar m_solicitar
parámetro
Visualización de
parámetros
Envía la solicitud del
parámetro pedido.
Los botones que aparecen en la tabla anterior tienes la misma configuración, solo cambia la variable asociada,
esta configuración se puede ver en la figura 91.
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Fig. 91 Configuración de botón.
En este caso, se configuro el botón anti horario, para los otros cinco botones que aparecen en la tabla, es la
misma configuración como lo se ha mencionado anteriormente y que solo cambia la variable asociada. Se
nota que el único botón sin configurar es el Enviar frec., ese se configurara de otra forma, que se explica mas
adelante.
Al haber hecho la guía CONFIGURACIÓN DE UNA RED MAESTRO-ESCLAVO POR PROFIBUS
DP ENTRE UN MICROMASTER 420 Y UN PLC SIEMENS SERIE 300. Se fijaron ciertas marcas o
variables tipo bool que se activan cuando ocurres cierto evento, como es el caso, del sentido de giro del
motor, si existe un fallo de red entre el PLC y el micromaster y las relacionadas con el tipo de dato que
entrega el micromaster cuando se le solicita el valor de un parámetro, que puede ser un DOUBLE cuando el
parámetro tiene decimales, como es el caso de la corriente nominal del motor, o un Word cuando el parámetro
es un numero entero, como es el voltaje nominal del motor. Estas variables son las que emplearemos en los
textos de las imágenes Estado de motor y en Visualización de parámetros.
A continuación se vera una tabla que muestra la variable relacionada con el texto que mostrara que parpadee
cuando esta se active, indicado con este parpadeo lo que dice el texto.
Texto Símbolo
asociado
Ubicación
del texto Función
Sentido
anti
horario
f_giro_antihorario Control de
motor
Indica que el motor gira en sentido
anti horario.
Sentido
Horario f_giro_horario
Control de
motor
Indica que el motor gira en sentido
horario.
Fallo de
res f_fallo
Control de
motor
Indica que se ha presentado un
fallo en la red PLC-Micromaster
ERROR m_aviso7
Visualización
de
parámetros
Indica que el número introducido
para solicitar y poder visualizar un
parámetro no corresponde a
ninguno.
Word m_aviso1
Visualización
de
parámetros
Indicara que el estado del
parámetro es presentado en un
numero entero
Double m_aviso2
Visualización
de
parámetros
Indicara que el estado del
parámetro es presentado en un
numero decimal
Lo que se procede, es agregar estas variables a la tabla de WINCC, una vez agregada se pasara a configurar
los textos, en este caso se hará que parpadee cuando se active la variable, esto se logra dando clic en el texto,
seguido seleccionar animaciones en el cuadro de propiedades luego en apariencia, seleccionar la variable a
relacionar y se da la opción que parpadee cuando este en estado 1, es decir activa (Fig. 92)
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Fig. 92 Configuración de texto.
Seguido de la configuración de los textos, se pasa a los campos de texto de la imagen Visualización de
parámetros, en donde el campo situado de bajo del texto parámetro a solicitar será de entrada y los otros dos
de salida, ver la siguiente tabla:
Campo
E/S
Símbolo
asociado
Ubicación del
campo E/S
Función
Double m_pwe1 Visualización
de parámetros
Respuesta de valor del
parámetro cuando es un
número decimal.
Word m_pwe2 Visualización
de parámetros
Respuesta de valor del
parámetro cuando es un
número entero.
Parámetro
a solicitar
m_hmi_parametro Visualización
de parámetros
Posee el número de parámetro
solicitado.
En la figura 93 se ve como configurar uno de estos campos de texto (Double).
En este punto lo único que hace falta es configurar el indicador de frecuencia y el botón Enviar frec, para
ello se necesitara dos variables internas, es decir variables que existirán únicamente en el panel y que se
utilizaran para cálculos interno.
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Fig.93 Configuración de campo E/S.
Para crear un variable interna solo basta con ir a la tabla de variable en WINCC y poner el nombre y en la
casilla conexión seleccionar <Variable interna> (Fig. 94)
Para configurar el indicador se van a utilizar la variable interna Frec indicador y la variable valor real.Se
asignara la variable Frec indicador al indicador como se ve en la figura 95.
Como se sabe el Micromaster muestra el valor de frecuencia en la palabra VDF HIW, la cual toma un valor
mínimo de cero (0) y un valor máximo de 4000 hexadecimal o de 16384 en decimal, esto quiere decir, que en
este caso el valor de VDF HIW máximo corresponde a 60Hz. Esto dice que se debe hallar un factor tal que
multiplicado por el valor máximo de VDF HIW, de 60Hz, entonces:
60= 16384A A=60/16384 A=0.00366
Esto se traduce en que la variable que esta asociada al indicador debe tener la siguiente formula.
Frec indicador = 0.00366 VDF HIW
En este caso la variable VDF HIW tiene el nombre de m_valor real entonces queda así:
Frec indicador = 0.00366 m_valor real
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Fig.94 Variables internas.
Fig.95 Asignar variable a indicador.
Algo muy parecido ocurre con el de mandarle la frecuencia que se desee, como en la HMI se esta
introduciendo un valor comprendido entre 0 y 60, toca buscar un factor talque 60 multiplicado por dicho
factor de 16384, ya que VDF HSW (variable donde se la frecuencia consigna) toma valores mínimo de 0 y
máximo de 4000 hexadecimal o de 16384 en decimal, entonces
16384= 60A A=16384/ 60 A=273.066
Esto se traduce en que VDF HSW debe estar a la siguiente formula.
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VDF HSW = 273.066 (numero en el rango de 0- 60)
En este caso la variable VDF HSW tiene el nombre de m_valor consigna y el número en el rango de 0- 60 es
la variable Frec consigna entonces queda así:
m_valor consigna = 273.066 Frec consigna
Estas operaciones realizaran se realizaran gracias al evento que tiene como nombre EscalaLineal que
consiste en:Asignar a la variable Y un valor que se calcula a partir del valor de las variable X indicada
mediante la función lineal Y = (a * X) + b.
Ahora se procede a configurar el botón Enviar frec. Esto se puede ver en la figura 96.
Fig.96 configurar Enviar frec.
La variable Frec consigna Fue asociada al campo E/S que se encuentra en al lado del botón Enviar frec.
En el caso de la variable Frec indicador, el evento EscalaLineal se aplicara de la forma que se activara
cuando cambie el valor de la variable m_valor real, esta configuración se hará en la tabla de variables como
muestra la figura 97.
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Fig.97 configurar Frec indicador.
7.5.4. Simulación del programa en WINCC
Ver video anexo.
7.5.5. Descarga del programa a la pantalla
Una vez terminado y simulado el programa de la HMI, se pasa a la transferirlo al panel de operador (TP177B
PN/DP). Para poder realizar esta transferencia es necesario configurar el PC y el panel. Estas transferencia se
realizara vía Ethernet, a continuación se verá como configurar el PC y panel.
7.5.5.1 Configuración del panel de operador TP177b PN/DP
El primer paso es alimentar el panel, una vez iniciado mostrará la pantalla inicial que se aprecia en la figura
98, seguido se da clic en Control panel el cual muestra todo lo relacionado con la configuración del panel
(Fig. 99), se abre Control panel, y aparecerá la pantalla de la figura 100.
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Fig.98 Pantalla inicial TP177b PN/DP.
Fig.99 Control panel.
Fig.100 Configuración de transferencia.
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Una vez en el TransferSettings se habilita el canal 2 y se selecciona ETHERNET, se abre la configuración
avanzada dando clic en el botón Advanced, seguido a esto, se selecciona ERTEC (Fig. 101), en donde se le
asigna una dirección IP al panel. Luego de todo esto se da OK hasta volver a la pantalla inicial (Fig. 98)
Fig. 101 ERTEC.
En el momento que la pantalla regresa a su imagen inicial se da clic en TRANSFER y la pantalla se pone en
modo de transferencia esperando el programa desde el PC.
7.5.5.2 Configuración del computador.
La configuración que se muestra a continuación es para equipos con Windows 7 ó XP.
Configuración en Windows 7
Ya encendido el computador es abrir el panel de control y dar clic en Redes e Internet (Fig. 102).
Fig. 102 Panel de control
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En Redes e Internet dar clic en Centro de redes y recursos compartidos (Fig. 103).
Fig. 103 Redes e Internet.
Estando en centro de recursos compartido, dar clic en Cambiar la configuración del adaptador (Fig.
104).
Fig. 104 Centro de redes y recursos compartidos.
Una vez en el cuadro propiedades conexión (fig. 105) seleccionar Protocolo de Internet versión 4
(TCP/IPv4) y dar clic en propiedades, y se abrirá la ventana Propiedades: Protocolo de Internet Versión 4
(TCP/IP v4) (Fig. 106)
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Fig. 105 Propiedades
Fig. 106Propiedades: Protocolo de Internet Versión 4 (TCP/IP v4)
Una vez en el las propiedades del protocolo de internet versión 4 (TCO/IP v4) seleccionar Usar la siguiente
dirección IP y escribir una dirección IP que este en la misma red que en que se configuro el panel.
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Configuración en Windows XP
Ya encendido el computador es abrir el panel de control y dar clic en Conexiones de red (Fig. 107).
Fig. 107 Panel de control
En Conexiones de red seleccionamos Conexión de área local y le damos clic derecho y se escoge
propiedades (Fig. 108).
Fig. 108 Conexiones de red.
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En el momento de que se abra el cuadro Propiedades de conexión de área local (Fig. 109), seleccionar
Protocolo de internet (TCP/IP), abriéndose el cuadro Propiedades de Protocolo de internet (TCP/IP)(Fig.
110),y seleccionar usar la dirección IP, colocando una dirección IP de las misma red a la que pertenece la
dirección IP dada el panel.
Fig. 109 Propiedades de conexión de área local.
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Fig. 110 Propiedades de Protocolo de internet (TCP/IP).
Ya configurado el panel y el computador, se procede a la transferencia del programa al panel; Para descargar el programa al panel desde WINCC Flexible hay que seleccionar desde el menú proyecto transferir después transferencia (Fig. 111). Al momento de hacer esto se abre el cuadro que se ve en la figura 112, en este cuadro aparece el campo Modo, en este campo seleccionamos Ethernet y en el campo debajo es donde se introduce la dirección IP que tiene asignada el panel. Lo mas importantes antes de dar clic en el botón transferir es poner en modo transfer la pantalla HMI.
Fig. 111 Transferencia de programa.
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Fig. 112 Cuadro de transferencia de programa.
EVIDENCIA:
Entregue todos y cada uno de los pasos anteriores simulados y programados.
Duración Máxima: 12 horas
2. EVALUACIÓN
EVIDENCIAS
DEAPRENDIZAJE CRITERIOS DE EVALUACION
TECNICAS E
INSTRUMENTOS DE
EVALUACION
Evidencias de conocimientos
-Utilizar SIMATIC y Winccc
flexible para crear
aplicaciones.
-Entender proceso de
comunicación por profibus DP
-Incorporación de equipos
esclavos en la red profibus DP
-Crear aplicaciones que usen
dispositivos HMI utilizando
wincc flexyble.
-Define coherentemente los términos
propios del bus de comunicación
Profibus DP.
-Identifica precisamente los
componentes de aplicación de wincc
flexyble
-usa eficientemente las herramientas de
programación y depuración de
SIMATIC y wincc flexyble
-Formulación de preguntas.
-Cuestionarios
Evidencias de Desempeño -Crea una aplicación en SIMATIC y
wincc flexyble, haciendo uso eficiente
de los recursos de programación.
-Presentación de producto.
-Demostración de la
comunicación por medio del bus
Profibus y la programación en
Wincc flexyble
5. AMBIENTES DE APRENDIZAJE, MEDIOS Y RECURSOS DIDÁCTICOS
6. BIBLIOGRAFIA
GUERRERO VICENTE – YUSTE RAMON L. – MARTÍNEZ LUIS, COMUNICACIONES
INDUSTRIALES, EDIT. MARCOMBO
Elaborada por: Milson ruiz Fecha
Aceptada por: Hugo Cure Fecha