Sistema de visualización y monitorización de un proceso distribuido

TRABAJO DE FIN DE GRADO Sistema de visualización y monitorización de un proceso distribuido Grado en Ingeniería eléctrica Autor: Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla Tutor: Rubén Puche Panadero Cotutor: Manuel Pineda Sánchez Valencia, Julio de 2016 Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 2 Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 3 Memoria Índice 1.Objetivo del proyecto ................................................................................................................. 5 2. Antecedentes ............................................................................................................................ 5 3. Justificación ............................................................................................................................... 6 3.1 Académica ........................................................................................................................... 6 3.2 Funcional ............................................................................................................................. 6 4. Niveles de un sistema distribuido ............................................................................................. 7 4.1 Campo (E/S) ......................................................................................................................... 7 4.2 Control ................................................................................................................................. 7 4.3 Visualización ........................................................................................................................ 7 4.4 Producción ........................................................................................................................... 7 4.5 Gestión ................................................................................................................................. 8 5. Buses de comunicación ............................................................................................................. 8 5.1 CAN ...................................................................................................................................... 8 5.2 Profibus DP .......................................................................................................................... 9 5.3 Profinet ................................................................................................................................ 9 5.4 Modbus (RTU) .................................................................................................................... 10 5.5 AS-interface ....................................................................................................................... 11 5.6 HART .................................................................................................................................. 11 5.7 IO-Link ................................................................................................................................ 12 5.8 KNX .................................................................................................................................... 12 5.9 GSM ................................................................................................................................... 12 5.10 Web server ...................................................................................................................... 12 6. Descripción de la instalación ................................................................................................... 13 6.1 PLC’s ................................................................................................................................... 14 S7-1500 ................................................................................................................................ 14 S7-1200 ................................................................................................................................ 14 S7-300 .................................................................................................................................. 14 S7-200 .................................................................................................................................. 15 LOGO! ................................................................................................................................... 15 6.2 Periferias distribuidas ........................................................................................................ 16 IM 151-8F ............................................................................................................................. 16 IM 151-3 (PN) ....................................................................................................................... 16 Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 4 IM 151-1 (DP) ....................................................................................................................... 17 6.3 Sistemas de visualización ................................................................................................... 17 HMI TP177B ......................................................................................................................... 17 SCADA PC ............................................................................................................................. 18 6.4 Controlador de motores .................................................................................................... 18 6.5 Conectividad ...................................................................................................................... 18 6.6 Comunicaciones ................................................................................................................. 19 Profinet ................................................................................................................................ 19 Profibus ................................................................................................................................ 19 AS-i ....................................................................................................................................... 19 Modbus RTU......................................................................................................................... 19 7. Solución adoptada ................................................................................................................... 20 7.2 Control ............................................................................................................................... 20 Software utilizado ................................................................................................................ 20 Flujo de la información ........................................................................................................ 23 Flujogramas de control ........................................................................................................ 23 7.2 Visualización ...................................................................................................................... 28 Software utilizado ................................................................................................................ 28 Flujograma del sistema SCADA ............................................................................................ 29 7.3 Web.................................................................................................................................... 29 Flujograma de la información .............................................................................................. 29 Software utilizado ................................................................................................................ 30 Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 5 1.Objetivo del proyecto El objetivo del presente proyecto es realizar un sistema de monitorización de un sistema distribuido basado en diferentes elementos conectados a través de buses de comunicación estandarizados, y se descompone en tres objetivos:  Realizar el control del flujo de la comunicación entre los elementos del sistema para permitir el intercambio de información entre los diferentes niveles de éste. Además, se utilizará una pantalla de operador con la que poder realizar un control de manera local.  Realizar la supervisión y monitorización del sistema mediante un sistema SCADA PC, el cual estará conectado al autómata principal, en el cual se recopila toda la información de la instalación.  Realizar un sistema de supervisión y monitorización mediante HTML para realizar un control de manera remota. 2. Antecedentes A principios del siglo XX la producción industrial sufre un drástico cambio. Hasta entonces, la fabricación se realizaba de manera artesanal, requiriendo personas con un alto nivel de formación para la creación de bienes con un nivel aceptable de calidad. Es entonces cuando se comienzan a introducir métodos científicos para mejorar las técnicas de producción de una manera más mecanicista, siendo un ejemplo el desarrollo de la cadena de montaje en las fábricas, lo que permite a cada trabajador especializarse en un determinado proceso, disminuyendo los tiempos de producción. Con la introducción de la electricidad aparecen actuadores y motores de menor tamaño, lo que permite aumentar el grado de mecanización en las industrias y gracias al uso de relés aumenta el control de estas. Poco a poco se irá extendiendo el uso de contactores para la automatización de fábricas, estando muy limitados debido al grado de complejidad que alcanza la instalación al superar cierto tamaño. Durante los años 60, el control se realiza mediante grandes paneles en los que el proceso es representado mediante luces que indican los diferentes estados de éste. A finales de la década comienza la evolución de los microprocesadores y en los años 70 se introducen los primeros ordenadores, con los cuales se realiza el control sustituyendo a los grandes paneles. Posteriormente los ordenadores evolucionan para satisfacer la demanda industrial, apareciendo el relé lógico programable o PLC, el cual, junto al uso de sensores y actuadores permite un control más robusto de la instalación, lo que causa el crecimiento de esta, apareciendo lo que hoy conocemos como el “nivel de campo”. En la década de los 80 el tamaño y la complejidad de las fábricas aumenta, teniendo un gran número de autómatas para controlar los diferentes procesos y volviéndose imperiosa la necesidad de instaurar un sistema de comunicación entre ellos para poder sincronizar los diferentes procesos. Durante finales de los 80 y la década de los 90 surge un gran número de protocolos de comunicación industrial los cuales permiten aumentar el grado de control. Ya no se tienen Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 6 procesos independientes, ahora todos funcionan como una gran máquina. Ha nacido el “nivel de control”. El inconveniente es que cada fabricante ha desarrollado su protocolo de comunicación incompatible con los demás, por lo que se comienza a trabajar en protocolos normalizados, tanto basados en la comunicación serie (Modbus, AS-i o Profibus), como paralela (Profinet o EtherCAT). Con el desarrollo de la informática aparecen los primeros sistemas de supervisión SCADA (Supervisión, control y adquisición de datos) en los que a través de una pantalla se puede obtener toda la información del proceso. Este avance permite que el control sea realizado de manera más visual e intuitiva, de modo que el operario no requiere una formación específica sobre la maquinaria y establece lo que se conoce como “nivel de visualización”. Con el comienzo del siglo XXI el tamaño de las fábricas aumenta, los procesos se vuelven más complejos y el número de sensores y actuadores se multiplica, lo que requiere un mayor grado de control, apareciendo el “nivel de supervisión”. Un autómata principal ahora gestiona la comunicación entre los demás autómatas y sistemas de visualización, teniendo un control absoluto de las instalaciones, lo que permite optimizar los tiempos de los procesos y mejorar la producción. A día de hoy, con la expansión de internet el control de la producción se ha fusionado con el aspecto empresarial, dando lugar al “nivel de gestión” o “ERP” (Enterprise resource planning), lo que permite llevar un mayor control del stock, los pedidos o los trabajadores, de modo que la producción ha evolucionado, pasando de generar una cantidad de productos para tener siempre en stock, a producirlos a partir de los pedidos realizados. Una vez el comprador o el vendedor aprueba el pedido, la orden se manda a la lista de pedidos de la fábrica, la cual controla los materiales necesarios para la fabricación del producto, realizando un pedido de reabastecimiento de manera automática. De este modo se realiza una producción personalizada para cada cliente, evitando la problemática del exceso de stock y abocando por un menor consumo energético y una mayor sostenibilidad. 3. Justificación 3.1 Académica Con el presente proyecto se pretende reforzar los conocimientos adquiridos en la mención “Accionamientos eléctricos y operación remota” sobre los sistemas de supervisión y monitorización SCADA, así como estudiar los diferentes protocolos de comunicación utilizados actualmente en la industria y familiarizarse con la programación y parametrización del software de la marca SIEMENS. 3.2 Funcional Debido al creciente grado de automatización en la industria es necesaria una herramienta con la que poder gestionar toda la producción de manera eficiente. Con este proyecto se pretende realizar un sistema SCADA (Supervisión, control y adquisición de datos) desde el cual se pueda tener acceso a los diferentes equipos de la pirámide de comunicación de una manera eficiente y dinámica. Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 7 4. Niveles de un sistema distribuido En la actualidad, con el desarrollo de la industria, están apareciendo sistemas de gran tamaño, desde los que se maneja una gran cantidad de información, y se está tendiendo a procesos descentralizados en los que se jerarquiza la información. Esta jerarquización ha dado lugar a diferentes niveles de control, los cuales intercambian información gracias al uso de buses de comunicación estandarizados. 4.1 Campo (E/S) En cualquier aplicación automatizada existen numerosos elementos que requieren enviar o recibir información. Este es el nivel más bajo de la pirámide y trabaja con una cantidad de información reducida, generalmente bits, como puede ser el estado de un final de carrera que indica si está activado o no, o bytes, para entradas y salidas analógicas como pueden ser medidas de presión, velocidad o temperatura. En el nivel de campo cada elemento ha de ser cableado de manera independiente, lo que supone elevados tiempos de instalación y un mantenimiento complejo. Por ello, se está tendiendo a sistemas descentralizados, de modo que los elementos se unen a un equipo de periferia distribuida que actúa como concentrador de la información y la envía a los autómatas a través de buses de comunicación. Además, existen buses desarrollados para el nivel de campo los cuales facilitan el cableado de la instalación. 4.2 Control El nivel de control recoge toda la información obtenida del nivel de campo, la procesa y devuelve una respuesta a los actuadores de dicho nivel. Este nivel suele estar compuesto por diversos autómatas, de modo que cada uno controla un proceso. 4.3 Visualización El nivel de visualización está formado por sistemas SCADA que permiten obtener la información de un proceso de manera sencilla y dinámica, pudiendo añadir o eliminar controles según nos interese. La visualización se puede realizar a través de dos dispositivos, PC o HMI:  HMI: Su nombre viene de “human-machine interface” o “interfaz hombre-máquina). Son pequeños paneles que se suelen utilizar a pie de máquina, de modo que suelen estar conectados a los autómatas que forman el nivel de control.  Sistema PC: Debido a que las pantallas del ordenador son más grandes, los sistemas SCADA PC pueden ser más complejos e incluir más elementos. Además, una ventaja del uso del PC es que permite recopilar la información en una base de datos de manera sencilla. Los sistemas de visualización suelen estar compuestos por varias HMI distribuidas por procesos y un SCADA PC que recopila toda la información de la planta. 4.4 Producción El nivel de producción se encarga de gestionar toda una planta. Como se ha explicado, el nivel de control está compuesto por diferentes autómatas que realizan procesos independientes. Estos autómatas estarán conectados a un autómata superior que los controlará y coordinará, de modo que la carga computacional que requiere todo el sistema está repartida entre los Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 8 diferentes equipos, los cuales estarán conectadas mediante un bus de comunicaciones a través del cual intercambiarán órdenes e información de la producción. Además de conectar con el nivel de control, el autómata que forma el nivel de producción también suele estar conectado con algún sistema SCADA PC desde donde poder visualizar la información de toda la planta. En este nivel el flujo de información es elevado, por lo que se requieren buses de comunicaciones en lo que la prioridad no es la velocidad de la información, sino la seguridad del mensaje. 4.5 Gestión Procesa las tareas de tipo corporativo que implica grandes cantidades de información, pudiendo acceder a cualquier equipo conectado para obtener información de la producción. Hoy en día, las grandes empresas fabrican de manera individual: El vendedor de una tienda de coches hace el pedido a través de su página, la cual remitirá la información a la planta de fabricación más cercana y esta se dará las ordenes a los equipos de niveles inferiores. Además, controlará los materiales de fabricación, enviando un pedido para evitar paradas en la producción. 5. Buses de comunicación Los buses de campo son una herramienta muy eficaz en los procesos de automatización, reduciendo los tiempos de puesta en marcha, facilitando las tareas de mantenimiento y abaratando los costes, ya que antes de su aparición, cada elemento se conectaba de manera independiente. Las principales ventajas del uso de buses de comunicaciones son:  Se sustituyen las grandes mangueras de cables por un único bus en el que viaja toda la información, reduciendo el coste del cableado y el tiempo de instalación.  La conexión se realiza de manera sencilla, de modo que permite colocar los elementos de la red en cualquier ubicación.  El diseño de la instalación se vuelve más sencillo: No es necesario identificar tantos componentes en los esquemas y se reducen las dimensiones de los armarios.  Existe un gran número de protocolos de comunicación estandarizados, lo que permite una mayor libertad a la hora de elegir los dispositivos, permitiendo conectar de manera sencilla, por ejemplo, un PLC de la marca “A” con un variador de frecuencia de la marca “B”.  Los protocolos de transmisión de datos poseen herramientas para detectar y corregir errores de comunicación, aumentando la fiabilidad del sistema y permitiendo un mantenimiento más eficiente. 5.1 CAN Es un protocolo de comunicación abierto que surgió originariamente para su aplicación en el campo del automovilismo, donde se requería una comunicación entre el creciente número de dispositivos electrónicos incorporados en los vehículos. Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 9 Las principales características de este sistema son:  La gestión de la información a través de este bus no requiere un maestro.  El control de errores desconecta automáticamente un elemento defectuoso, de modo que no afecte a la comunicación entre los demás dispositivos.  El mensaje, en lugar de contener la dirección del dispositivo, contiene un identificador y un código de prioridad. Cuando un elemento envía información, también lee del bus su propio mensaje para asegurarse de que no haya otro dispositivo hablando al mismo tiempo. Si se dan dos comunicaciones simultáneas, un algoritmo de arbitraje determina qué mensaje tiene mayor prioridad y le permite acceder al bus mientras el resto de los dispositivos espera a que el bus esté libre. De este modo no se pierde toda la información, como puede suceder en ethernet. 5.2 Profibus DP Es un protocolo de comunicación con una arquitectura Maestro/ Esclavo, el cual se ha extendido por los diferentes niveles de automatización, desde el nivel de campo hasta sistemas de mayor tamaño. Su nombre viene de las palabras Process Field Bus Una variación de Profibus es Profibus DP (Periferia Descentralizada). Este protocolo Profibus es el más extendido en la industria puesto que ha sido creado para permitir un intercambio de información a gran velocidad de manera cíclica. El rango de velocidades de comunicación varía, yendo desde 9600 a 12000 baudios (bits por segundo), permite una longitud del bus de hasta 12 km y se pueden conectar hasta 32 dispositivos a una misma red. El bus de comunicaciones es un cable de dos hilos con doble pantalla y una cubierta robusta que proporciona protección mecánica para su aplicación a nivel de campo. Los cables de Profibus poseen un color morado característico. 5.3 Profinet Es un estándar de comunicación basado en ethernet industrial, su nombre viene de Process Field Net y es una variación de Profibus en el que se integra el ethernet como bus de campo. El cable ethernet está basado en un sistema de comunicación paralelo formado por ocho canales conectados a una interfaz estandarizada RJ45. En el caso del ethernet industrial el cable posee una mayor pantalla para evitar ruidos generados en un ambiente industrial, y utiliza una variación de seguridad del conector RJ45, y se diferencia de su homólogo doméstico en que este es determinista: la transmisión del mensaje está asegurada en un tiempo determinado. Esto no sucede con ethernet común, en el que la velocidad de la comunicación está determinada por lo saturada que esté la red en ese momento. FIGURA 1: LOGOTIPO PROFIBUS FIGURA 2: LOGOTIPO PROFINET Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 16 6.2 Periferias distribuidas Frecuentemente, en las industrias, el autómata que controla el nivel de planta no está situado cerca de los elementos de esta, por lo que el cableado supondría un coste elevado y largos tiempos de instalación y diagnóstico de fallos. La solución a este problema son los equipos de periferia descentralizada o distribuida. Un equipo DP es un módulo de entradas y salidas, que actúa como un concentrador de la información del nivel de campo, y la envía a través de un bus al autómata del nivel de control. IM 151-8F Es un módulo de periferia distribuida la cual lleva incorporada una CPU de seguridad basada en la de un autómata S7-300. El IM 151-8 se ha instalado como cliente del S7-1500 y maestro de la red Profinet, teniendo el control de todos los equipos conectados “aguas abajo”. Lleva incorporado el siguiente módulo:  Interfaz Profibus DP (Referencia: 6ES7 138-4HA00-0AB0) FIGURA 15: PERIFERIA DISTRIBUIDA IM 151-8 IM 151-3 (PN) Es un equipo de periferia distribuida de la gama ET200s con interfaz Profinet y sin CPU, el cual lleva acoplados los siguientes módulos:  Fuente de alimentación (Referencia: 6ES7 138-4CA80-0AB0)  Módulo de entradas digitales (Referencia: 6ES7131-4BD01-0AB0)  Módulo de salidas digitales (Referencia: 6ES7 132-4BB01-0AB0)  Módulo de entradas Profisafe (Referencia: 6ES7 138-4FA04-0AB0)  Módulo de salidas Profisafe (Referencia: 6ES7 138-4FB03-0AB0) FIGURA 16: PERIFERIA DISTRIBUIDA IM 151-3 Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 17 IM 151-1 (DP) Al igual que el IM 151-3, es un equipo de periferia distribuida sin CPU. Este posee una interfaz de comunicación Profinet mediante la cual se conectará al IM 151-8. Además, posee los siguientes módulos:  Fuente de alimentación (Referencia: 6ES7 138-4CA50-0AB0)  Módulo de entradas digitales (Referencia: 6ES7 131-4BD01-0AB0)  Módulo de salidas digitales (Referencia: 6ES7 132-4BB01-0AB0)  Módulo IO-Link configurado como entrada (Referencia: 6ES7 138-4GA50-0AB0)  Módulo de comunicación Modbus (RTU) (Referencia: 6ES7 138-4DF11-0AB0)  Módulo contador rápido de 100kHz (Referencia: 6ES7 138-4DA04-0AB0)  Módulo de 4 entradas analógicas (Referencia: 6ES7 134-4LB02-0AB0) FIGURA 17: PERIFERIA DISTRIBUIDA IM 151-1 6.3 Sistemas de visualización HMI TP177B Panel de la gama 170, con una pantalla TFT y 4 botones. Incluye una interfaz de conexión Profinet, MPI y USB. Admite tarjetas de memoria tipo SD y lápices de memoria USB. Este tipo de pantallas se puede utilizar a nivel de máquina, para controles más simples. FIGURA 18: PANEL HMI TP177B Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 18 SCADA PC Mediante el software WinCC Runtime se permite crear un sistema SCADA en un ordenador, ofreciendo una mayor resolución de pantalla para sistemas de visualización más complejos, y ofreciendo un amplio abanico de posibilidades, como recopilación de información de la planta en bases de datos o envíos de informes de producción. 6.4 Controlador de motores Posee funciones de vigilancia, control y protección. Es esclavo Profibus del IM 151-8. Además, dispone de un pequeño panel para un mejor diagnóstico de fallos. El modelo instalado es el SIMOCODE PRO V, y está conectado a dos contactores para realizar una maniobra de arranque directo y cambio de sentido de un motor de inducción. FIGURA 19: CONTROLADOR SIMOCODE PRO V 6.5 Conectividad Para poder añadir más elementos a una red Ethernet, o Profinet, se requiere un switch que distribuya la información entre los diferentes equipos conectados a este. El modelo instalado es SCALANCE XF-204, el cual posee cuatro puertos ethernet a los que están conectados el S7-1500, el S7-1200, la pantalla HMI, dejando el cuarto conector libre para poder acceder con un ordenador a la red Profinet2. FIGURA 20: SWITCH SCALANCE Y CONEXIONADO Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 19 6.6 Comunicaciones Profinet El sistema contiene dos redes Profinet. El autómata S7-1500 es el maestro de ambas. A la primera red, Profinet1, están conectados los módulos de periferia distribuida IM 151-8 e IM 1513, y puesto que ambos contienen módulos de seguridad, se considera que es una red Profisafe A la segunda red, Profinet2, están conectados el autómata S7-1200 y la pantalla HMI a través del switch SCALANCE. La estación PC desde la que se ejecutará el sistema SCADA se puede conectar a cualquiera de las dos redes, configurando previamente su dirección IP. Profibus El módulo de periferia distribuida IM 151-8, conectado a la red Profinet1, es maestro Profibus DP, de modo que controla la información entre los esclavos y la envía al S7-1500 a través de Profinet. Los equipos conectados a este bus son los autómatas S7-300 y el S7-200, el módulo de periferia distribuida IM 151-1 (DP) y el controlador de motores SIMOCODE. El equipo de periferia distribuida lleva incorporados dos módulos de comunicación: Modbus RTU e IO-Link. La información recopilada de estos dos módulos es enviada al maestro. AS-i El autómata S7-200, esclavo Profibus DP, posee un módulo AS-i y es maestro de esta red. Al igual que sucede con el IM 151-8, hace de pasarela para la información entre la red Profibus DP y ASi. Los equipos conectados a esta red son una botonera y un contactor AS-i y un relé lógico LOGO!. Modbus RTU Mediante el módulo incorporado en la periferia distribuida, se puede establecer conexión con dos contactores inteligentes de los cuales se puede obtener información. Esta información viajará hasta la pantalla HMI, desde donde se puede actuar sobre ambos contactores. Mediante este sistema de conexiones y pasarelas, desde el autómata S7-1500 se puede controlar una variable de la red AS-i o Modbus, teniendo un control total de toda la pirámide. Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 20 7. Solución adoptada 7.2 Control Para poder comunicar los diferentes niveles de un proceso distribuido, hay que hacerlo de manera jerárquica, dividiendo los diferentes elementos en redes independientes, de modo que es el maestro de cada una el que recopila toda la información y a la vez interactúa con otra red, a la que vuelca dicha información. Software utilizado STEP 7 Es la versión actual del software de programación para autómatas de la compañía siemens, y admite los siguientes lenguajes de programación:  FB: Diagrama de bloques de funciones. Es un lenguaje de programación en que los diferentes elementos son bloques con pines de entradas y salidas similares a los circuitos integrados utilizados en electrónica. Los bloques de función pueden contener operaciones lógicas, contadores o temporizadores entre otros. FIGURA 21: LENGUAJE DE BLOQUES DE FUNCIONES  Ladder: También conocido como diagrama de contactos. Es un lenguaje de programación gráfico, similar a un esquema de conexión de contactores. Los principales elementos son bobinas y contactores y pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados. La programación de la comunicación se realizará mediante ladder, añadiendo los bloques de función READ y WRITE. FIGURA 22: LENGUAJE LADDER Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 21  ST: Texto estructurado. Es una variación del lenguaje de programación Pascal. Es un lenguaje más versátil y útil para programas complejos. FIGURA 23: TEXTO ESTRUCTURADO  IL: Lista de instrucciones. Es el primer lenguaje de programación de PLC’s similar al Ensamblador. Es una representación en texto del ladder. FIGURA 24: LISTADO DE INSTRUCCIONES  SFC: Sequential Function Chart (o Grafcet). Es un lenguaje desarrollado para procesos secuenciales. Se suele utilizar en cadenas de montaje de modo que cada estado es una estación. FIGURA 25: DIAGRAMA SECUENCIAL O GRAFCET TIA Portal V13 Es una herramienta que reúne los diferentes programas de siemens, de modo que se pueda realizar un proyecto completo desde esta plataforma. La principal ventaja del uso de este software es la ventana “Dispositivos y redes”, desde la cual se pueden añadir los diferentes equipos utilizados en el proyecto y configurar las conexiones de una manera rápida y eficiente. Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 22 Otro punto a favor de este programa es el uso de etiquetas o “Tags”. El direccionamiento de las variables se puede realizar de manera simbólica. Al tener todos los equipos en un mismo proyecto no es necesario declarar las variables en todos ellos, sino que al declararla en una puedes llamarla desde otro autómata únicamente poniendo el nombre. De este modo, al trabajar con un nombre, se puede cambiar la dirección de memoria de la variable sin afectar a los demás proyectos. Las conexiones entre los diferentes dispositivos se pueden clasificar en dos tipos:  Integrada: Este tipo de conexión se realiza con el editor de “Dispositivos y redes”, y se puede realizar únicamente pinchando en el puerto de un equipo y arrastrando al del otro. Este tipo de conexión admite direccionamientos absolutos o simbólico entre variables  No integrada: Es aquella conexión en la que uno de los dispositivos no se encuentra en la librería del programa. Para realizar este tipo de conexión es necesario realizar una configuración manual y no se permite el direccionamiento simbólico. STEP 7 Microwin (s7-200) Es una version de STEP 7 diseñado para la programación del autómata S7-200. Como el S7-200 es un modelo descatalogado, no se puede programar mediante TIA Portal. STEP 7 Safety Es una variación del programa STEP 7 creada para trabajar con los autómatas de la gama de seguridad o safety. Para editar cualquier programa de STEP 7 safety se requiere la introducción de una contraseña fijada previamente. Logo Soft Comfort LOGO!, al no ser un autómata, no está incluido en las librerías de TIA Portal, y su programación se debe realizar desde un software especializado. Es el único equipo no descatalogado que no se puede incorporar a un proyecto de TIA Portal. La interfaz de Logo Soft es más simple y con menor cantidad de utilidades que STEP 7 SINAMICS Startdrive Es el software de programación de accionamientos eléctricos de SIEMENS utilizado para configurar Simocode. Desde este programa se pueden parametrizar equipos desde variadores de frecuencia hasta controles numéricos. Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 23 Flujo de la información FIGURA 26: FLUJO DE LA INFORMACIÓN EN EL SISTEMA Flujogramas de control El control de la información se realiza mediante funciones READ/WRITE: Una función escribe en un registro del dispositivo y otra lee de dicho registro. En ciertos dispositivos del tablero esta comunicación se ha realizado de forma automática gracias a la comunicación integrada, pero en otros ha sido necesario programar la comunicación a través de dichas funciones. El autómata S7-1500 es el encargado de controlar toda la información del sistema, formando el nivel de producción. Desde este se posee control directo sobre dos redes Profinet: Profinet1-F y Profinet2, de modo que ha de comunicar de manera individual entre los diferentes dispositivos, indicando cuando pueden enviar información por el bus. La manera de enviar la información será medianre bloques de datos, recopilando toda la información de un elemento en un paquete, el cual será redireccionado al espacio de memoria deseado. FIGURA 27: VISTA DE REDES (TIA PORTAL) Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 24 El siguiente flujograma representa el control de la información implementado en TIA Portal adjuntado en el Anexo D: FIGURA 28: CICLO DE PROGRAMA S7-1500 Gonzalo RuizMelgarejo Zafrilla SISTEMA DE VISUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE UN PROCESO DISTRIBUIDO - MEMORIA 25 El autómata S7-1200 es esclavo de la red Profinet2 y forma parte del nivel de control de la instalación. La información se enviará mediante la función MOVE, la cual envía un bloque de datos desde el espacio de memoria de un autómata al espacio seleccionado para el destinatario. En la siguiente imagen se muestra el ciclo de programa del autómata S7-1200, para obtener más información, el programa completo aparece en el Anexo D y en el Anexo F, los cuales corresponden al listado de programa de los autómatas S7-1500 y S7-1200 respectivamente. FIGURA 29: CICLO DE PROGRAMA: S7-1200 La pantalla HMI está conectada a la red profinet2, siendo un esclavo del autómata S7-1500. Esta formaría parte del nivel de visualización. La comunicación entre ésta y el autómata S7-1500 se realiza de manera automática gracias a la conexión integrada del programa TIA Portal y el ciclo de programa se puede extrapolar al sistema SCADA PC. FIGURA 30: CICLO DE PROGRAMA HMI Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PLIEGO DE CONDICIONES 32 1. Descripción En el presente documento se especifican las condiciones de instalación, tanto técnicas como económicas, de acuerdo con la normativa vigente y establece un contrato entre las partes interesadas. En caso de incumplimiento, se realizará la resolución mediante un tribunal. 2. Disposiciones generales La instalación se llevará a cabo por un operario en un tiempo de 150 horas, y el diseño de la instalación la realizará un ingeniero en un tiempo máximo de 250 horas. El proceso de instalación comenzará por las redes del nivel inferior y terminará con la instalación del autómata de cabecera. Las labores de programación se realizarán de manera independiente a la instalación, y una vez finalizada esta, se procederá a cargar los programas y realizar los ajustes pertinentes en la instalación. 3. Equipo instalado Autómatas Se instalarán autómatas del fabricante Siemens. El control de la instalación lo realizará un autómata S7-1500 con CPU 1516, el cual permite la conexión de dos redes. La primera red estará conectada a dos periferias distribuidas de seguridad, modelos IM 151-3 PN e IM 151-8F, y la segunda estará conectada a un switch industrial con el cual se podrán conectar una pantalla HMI y un autómata S7-1200. La comunicación entre el S7-1500 y los dispositivos mencionados se realizará a través de cable Profinet con conectores RJ45 de seguridad. Al equipo de periferia distribuida IM 151-8F se le añadirá un módulo de comunicación Profibus DP. Este equipo llevará incorporada una CPU de la gama S7-300 para poder realizar el control de la comunicación de la red Profibus y enviar la información a la red Profinet y estará conectada a dos autómatas, modelos S7-200 y S7-300, a una periferia distribuida modelo IM 151-1 DP y a un controlador de motores SIMOCODE PRO V. La comunicación se realizará mediante cable de dos hilos con doble pantalla Profibus con conectores DP RS 485. El autómata S7-300 incorporará módulos de salidas digitales y analógicas unidas a un conector IDE mediante el cual se controla una máquina de control numérico. El autómata S7-200 incorporará un módulo AS-i para comunicar con una botonera AS-i, un contactor AS-i y un autómata LOGO!. La conexión se realizará mediante cable autocicatricante AS-i de dos hilos. PC y HMI Se instalará una pantalla HMI modelo TP177B 4” alimentada con corriente continua de 24V. Para realizar el control general se instalará una estación PC con los siguientes requerimientos mínimos: Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PLIEGO DE CONDICIONES 33  Sistema operativo: Windows 7 o superior.  Procesador: Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU 8400 3.00GHz y dos núcleos.  Memoria RAM: 2GB. El monitor instalado poseerá unas dimensiones de 1440 x 900 cm. Controlador de motores Se instalará un controlador de motores modelo Simocode Pro V para llevar a cabo una maniobra de arranque y cambio de sentido de un motor de inducción trifásico, además de realizar funciones de protección. Botoneras y pilotos Se instalará una botonera inteligente AS-i para función paro marcha. Se instalarán tres cajas con dos pilotos y dos pilotos cada y se conectarán a la periferia distribuida IM 151-3 PN, a la periferia distribuida IM 151-1 DP y al contactor AS-i. Alimentación El controlador de motores Simocode y los autómatas S7-1200 y LOGO! se alimentarán de corriente alterna monofásica a 230V y 50Hz. El autómata S7-1500 llevará una fuente de alimentación incorporada de 230VAC/24VDC de 190W a la que se conectará este y sus módulos de entradas y salidas, los equipos de periferia distribuida IM 151-3 PN e IM 151-8F y la pantalla HMI TP177B. Al autómata S7-300 se le añadirá una fuente de alimentación 230VAC/24VDC de 45W que además estará conectada al autómata S7-200 y al equipo de periferia distribuida IM 151-1 DP. Los equipos de la red AS-i estarán alimentados por una fuente de alimentación AS-i 230VAC/30VDC. Cableado Para la comunicación Profibus se utilizará cable apantallado FC 6XV1830-0EH10. Para la comunicación Profinet se utilizará cable apantallado 6XV1840 2AH10. La red AS-i se conectará mediante cable sin apantallar Siemens con referencia 3RX9 010-0AA00. La alimentación de las fuentes de alimentación AC/DC se realizará a través de cable unipolar en manguera 3x1x1,5 XLPE La alimentación en corriente continua a los diferentes equipos mediante cable unipolar de 1x1x1,5 XLPE La alimentación del motor de inducción trifásico se realizará mediante cable tripolar en manguera 1x4x1,5 XLPE. 4. Licencias de software Para la programación del sistema se necesitan las siguientes licencias:  TIA Portal: Se utilizara la versión del programa 13.0 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PLIEGO DE CONDICIONES 34  STEP 7: Se utilizará la versión de software 13.0 con licencia profesional combo, además se requiere la utilización de las variaciones STEP 7 – Safety para la configuración de las comunicaciones de la red Profisafe y STEP 7Microwin para la programación del autómata S7-200.  WinCC: Se utilizará dicho programa para la realización del sistema SCADA, tanto para la pantalla HMI como para la estación PC. La versión instalada será la 13.0 con una licencia Advanced. También se instalará una licencia Runtime en la estación PC para la utilización del sistema SCADA.  Logosoft: Se instalará una licencia Comfort para la proframación del autómata LOGO!.  Startdrive: Para la parametrización del controlador de motores simocode se instalará la versión 13SP1. 5. Condiciones de instalación Los equipos se fijarán mediante raíles normalizados DIN, excepto los autómatas S7-1500 y S7300, los cuales se montarán sobre raíl Simatic L= 480 mm. La conexión eléctrica se realizará mediante borneras de presión o en su defecto, atornillados y las conexiones de los diferentes buses se realizará mediante los conectores industriales normalizados RJ45 y RS485. 6. Revisión de la instalación A lo largo de la instalación se realizarán diversas revisiones para comprobar el correcto estado de esta, en caso de encontrar algún error, se revisará respecto a las guías de conexión del fabricante de manera detallada. Estado de las conexiones: Antes de conectar el sistema a la red, se comprobará el correcto cableado de los elementos para evitar y corregir posibles fallos, como mala conexión de los elementos o cortocircuitos. Estado de las comunicaciones: Una vez realizada la comprobación previa y configuradas las comunicaciones, se comprobará el correcto funcionamiento de los diferentes elementos, corrigiendo cualquier problema de comunicación que pudiese surgir en el proceso. 7. Garantías Durante el primer año desde la puesta en marcha de la instalación, la empresa instaladora se encargará de solventar los problemas que puedan surgir de un funcionamiento habitual. Pasado ese plazo, cualquier ajuste conllevará un cargo adicional, exceptuando el recambio de dispositivos que aún posean garantía del fabricante, en los que sólo se pagarán los costes de desplazamiento e instalación. Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PLIEGO DE CONDICIONES 35 8. Suministro del material La empresa instaladora será la encargada de seleccionar los distribuidores que presenten precios más competitivos, utilizando elementos normalizados para evitar sobrecostes en la instalación. Durante la ejecución del proyecto los elementos a instalar pueden variar en función de la introducción en el mercado de algún dispositivo cuyas prestaciones se ajuste mejor a las características de la instalación o en caso de ausencia de stock en los distribuidores siempre que no suponga ningún sobrecoste o se modifiquen las condiciones del proyecto. En dichos supuestos es el cliente el que tomará la decisión. 9. Pagos El cliente tendrá la posibilidad de realizar el pago de la instalación en un pago único o a plazos, los cuales se negociarán con la empresa instaladora, no llegando a superar 10 meses desde la puesta en marcha de la instalación. En caso de realizar un pago único, se abonará en un plazo nunca superior a 30 días hábiles desde la puesta en marcha de la instalación. 10. Cancelación del contrato En caso de cancelación del contrato, el cliente abonará un 5% del coste total del proyecto si éste aún no ha comenzado. En caso de que la empresa suministradora haya comenzado la instalación, el cliente habrá de abonar el coste de los materiales ya instalados, además de las horas de instalación y programación realizadas, siendo los elementos instalados de su propiedad. La empresa instaladora podrá negociar una devolución del equipo no utilizado. Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PRESUPUESTO 36 PRESUPUESTO Presupuesto Índice Descripción .................................................................................................................................. 37 Hardware ..................................................................................................................................... 38 Otros elementos de la instalación ............................................................................................... 41 Software ...................................................................................................................................... 42 Diseño e instalación .................................................................................................................... 42 Resumen ...................................................................................................................................... 43 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PRESUPUESTO 37 Descripción El presente documento resume los costes de la instalación, diferenciados en cuatro grupos principales: Hardware instalado, Software utilizado, Costes de instalación y otros. A la categoría “Hardware instalado” corresponden los elementos de control de la instalación, tales como autómatas, sistemas de visualización o periferias distribuidas. La tabla de presupuesto está descompuesta en equipos, y cada equipo está dividido en componentes. Cada componente utilizado consta de una referencia de fabricante para su fácil identificación. Los costes de licenciamiento del software utilizado han sido calculados en función del número de horas de utilización y por un factor de utilización, el cual representa el número de proyectos requeridos para amortizar dicha licencia. A la licencia de WinCC RT se le ha aplicado un 100% de factor de utilización, puesto que se queda instalada en el dispositivo del cliente. El coste de la instalación se descompone en instalación de los dispositivos y programación del sistema, diferenciándose el tipo de trabajo realizado para cada una de las tareas en el coste de dicho trabajo. En el cuarto grupo se incluyen elementos menores, tales como cable, buses de información o fuentes de alimentación. Finalmente se incluye un resumen de los costes totales, al que se le han aplicado costes indirectos e impuestos. Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PRESUPUESTO 38 Hardware Equipo Referencia Unidades Precio Ud (€) Precio S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP 6ES7516-3AN00-0AB0 1 3978 3978 € Fuente de alimentación PM 190W 120/230 VAC 6EP1333-4BA00 1 181,4 181,4 € Módulo de 32 entradas digitales DI32 x 24VDC HF_1 6ES7 521-BL00-0AB0 1 361,48 361,48 € Módulo de 32 salidas digitales DQ32 x 24VDC/0.5A ST_1 6ES7 522-BL00-0AB0 1 385,07 385,07 € Módulo de 8 entradas analógicas AI 8xU/I/RTD/TC ST_1 6ES7 531-7KF00-0AB0 1 988 988 € Módulo de 4 salidas analógicas AQ 4xU/I ST_1 6ES7 532-5HD00-0AB0 1 756 756 € 6649,95 € S7-1200 CPU 1212 AC/DC/Relay 6ES7 212-1BD30-0XB0 1 232,05 232,05 € 232,05 € S7-300 CPU 313c 2DP 6ES7 313-6CG04-0AB0 1 1429,86 1429,86 € Fuente de alimentación PS 307 2A_1 6ES7 307-1BA01-0AA0 1 121,71 121,71 € Módulo de entradas analógicas AI 8x13BIT_1 6ES7 331-1KF01-0AB0 1 512,48 512,48 € 2064,05 € Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PRESUPUESTO 39 Equipo Referencia Unidades Precio Ud (€) Precio LOGO! Controlador 23OR 6EDI 052-1FB00-0BA3 1 68 68 € Fuente de alimentación AC 100-240V-DC 24V/ 1.3 A 6EP1331-1SH02 1 93,46 93,46 € Módulo de comunicación AS-i 3RK1400-0CE10-0AA2 1 120,43 120,43 € Módulo de entradas analógicas 6BK1 700-0BA00-0AA0 1 144 144 € Módulo de comunicación KNX 6ED1 055-1 MD00-0BA0 1 168 168 € 593,89 € IM 151-8F IM 151-8F 6ES7 151-8FB01-0AB0 1 1187,3 1187,3 € Interfaz Profibus DP 6ES7 138-4HA00-0AB0 1 535,13 535,13 € 1722,43 € IM 151-3 (PN) IM 151-3 6ES7 151-3BA23-0AB0 1 353,93 353,93 € Fuente de alimentación 6ES7 138-4CA80-0AB0 1 62,29 62,29 € Módulo de entradas digitales 6ES7131-4BD01-0AB0 1 197,25 197,25 € Módulo de salidas digitales 6ES7 132-4BB01-0AB0 1 168,94 168,94 € Módulo de entradas Profisafe 6ES7 138-4FA04-0AB0 1 245,39 245,39 € Módulo de salidas Profisafe 6ES7 138-4FB03-0AB0 1 245,39 245,39 € 1273,19 € Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PRESUPUESTO 40 Equipo Referencia Unidades Precio Ud (€) Precio IM 151-1 (DP) IM 151-1 6ES7 151-1BA02-0AB0 1 353,93 353,93 € Fuente de alimentación 6ES7 138-4CA50-0AB0 1 36,81 36,81 € Módulo de entradas digitales 6ES7 131-4BD01-0AB0 1 197,25 197,25 € Módulo de salidas digitales 6ES7 132-4BB01-0AB0 1 168,94 168,94 € Módulo IO-Link configurado como entrada 6ES7 138-4GA50-0AB0 1 315,23 315,23 € Módulo de comunicación Modbus (RTU) 6ES7 138-4DF11-0AB0 1 400,17 400,17 € Módulo contador rápido de 100kHz 6ES7 138-4DA04-0AB0 1 229,34 229,34 € Módulo de 4 entradas analógicas 6ES7 134-4LB02-0AB0 1 196,31 196,31 € 1897,98 € HMI HMI TP177B 4" 6AV6642-0BD01-3AX0 1 347 347 € 347 € SIMOCODE SIMOCODE PRO V 3UF7010-1AU00-0 1 510,03 510,03 € 510,03 € SCALANCE SCALANCE XF204 6GK5 204-0BA00-2AF2 1 609,68 609,68 € 609,68 € PC Intel® Core™2 Duo CPU E8400 1 347,23 347,23 € Disco duro SSD Patriot blast 120 GB PTB120GS25SSDR 1 37,7 37,7 Monitor ASUS VH198T 1 97,11 97,11 € Teclado y raton 5MH-00017 1 23,38 23,38 € 505,42 € Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla PRESUPUESTO 41 Otros elementos de la instalación Equipo Referencia Ud / m Precio Ud/m (€) Precio Red AS-i Fuente de alimentación AS-i 3RX9 501-0BA00 1 391,16 391,16 € Botonera AS-i ------------- 1 256,26 256,26 € Cable AS-i 3RX9 010-0AA00 5 1,64 8,2 € Contactor AS-i 3RK1402-0BE000AA2 1 112,13 112,13 € 767,75 € Red Profibus Cable Profibus 6XV1 830-0EH10 15 1,35 20,25 € Conector Profibus DP 6ES7 972-0BA520XA0 5 46,25 231,25 € 251,5 € Red Profinet Cable Profinet 6XV1 840-2AH10 10 2,03 20,3 € Conector RJ45 Seguridad 6GK1901-1BB102AA0 6 15,51 93,06 € Pelahilos para conector ethernet 6GK1901-1GA00 1 57,88 57,88 € Conectot RJ45 ------------- 8 0,19 1,52 € 172,76 € Otros Perfil Soporte L= 480 mm 6ES7390-1AE800AA0 2 35,86 71,72 € Rail DIN 6ES57108MA21 2,5 2,74 6,85 € Cable rojo 1,5 mm2 ------------- 10 1,8 18 € Cable negro 1,5 mm2 ------------- 10 1,8 18 € motor 0,75 kW ------------- 1 75 75 € cable motor RV-K 4x4 ------------- 3 2,66 7,98 € conector RJ45 hembra ------------- 3 0,99 2,97 € 200,52 € Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 48 Configuración previa El ordenador está conectado a la red profinet1 del autómata S7-1500, el cual tiene una dirección IP: 192.10.0.2. Para poder comunicar se ha de configurar la dirección IP del ordenador para que esté en la misma red, es decir, se ha de cambiar la IP a 192.10.0.X, pudiendo darle a X un valor de 0 a 255 (Se recomienda la utilización de un valor alto para que la dirección del ordenador no coincida con ninguno de los autómatas conectados a la misma red). Para obtener el valor de la dirección IP ethernet del equipo se puede acceder a la ventana de comandos e introducir el parámetro “ipconfig” y buscar la dirección de ethernet IPv4. En caso de que la dirección no coincida con la de la red (192.10.0.X), se deberá cambiar. Para cambiar la dirección hay que acceder al “Panel de control\Redes e Internet\Centro de redes y recursos compartidos”, abrir la ventana en la que pone “Cambiar configuración del adaptador”. Se ha de acceder a las propiedades de la conexión ethernet, para ello hay que pulsar con el botón secundario sobre “Conexión de área local”. Una vez abierta la ventana de propiedades se ha de seleccionar el elemento “Protocolo de internet versión 4(TCP/IPv4)” y al pulsar sobre propiedades aparecerá una nueva ventana, la cual tiene dos pestañas. En la primera debe estar activada la casilla “Obtener una dirección IP automáticamente” y en la segunda “Configurada por el usuario” donde se debe introducir la dirección deseada. FIGURA 1: CONFIGURACIÓN IPV4 Se puede comprobar si existe conexión a través de la ventana de comandos, escribiendo “ping” y la IP del dispositivo con el que se desea comunicar. De este modo el ordenador envía cuatro paquetes de datos y comprueba si el otro equipo los recibe. Los dos posibles resultados son los siguientes Comunicación exitosa: Los cuatro paquetes enviados han sido recibidos Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 49 FIGURA 2: DIÁLOGO DE COMUNICACIÓN EXSITOSA Comunicación fallida: El destinatario no ha recibido ningún paquete FIGURA 3: DIÁLOGO DE COMUNICACIÓN FALLIDA En caso de que no se pueda establecer conexión habrá que ir al panel de control y buscar el botón “Ajustar interface PG/CP”. Desde aquí se debe configurar el punto de acceso de la aplicación. En el caso de WinCC RT la comunicación se realiza mediante un protocolo TCP/IP, por lo que se ha de seleccionar en la lista inferior. Se ha de seleccionar el nombre del controlador ethernet instalado en el ordenador en el que ponga TCP/IP. FIGURA 4: CONFIGURACIÓN PUNTO DE ACCESO Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 50 Si el problema persiste, póngase en contacto con la empresa instaladora. Iniciar Runtime Para acceder al programa del SCADA hay que pulsar el icono del escritorio con nombre “SCADA PC” Controles Todos los paneles incorporan diferentes elementos para moverse por el sistema SCADA y configurarlo. Parar Runtime Es un botón situado en la esquina superior derecha, el cual permite cerrar el programa. Esta acción se puede ejecutar de igual modo presionando el botón F1 del teclado. Ventana anterior Es un botón situado en la esquina superior derecha de la pantalla, desde el cual se permite acceder a la imagen anterior. Esta acción se puede ejecutar de igual modo presionando el botón F2 del teclado. Ajustes Es un botón situado en la esquina superior izquierda de la pantalla. Al pulsarlo se abrirá la ventana de ajustes. Panel de diagnóstico Es un botón situado en la esquina inferior derecha, al pulsarlo se accederá a la ventana de diagnóstico del sistema. Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 51 Usuarios del sistema Por motivos de seguridad, el acceso a los diferentes paneles está limitado según los permisos del usuario. El usuario “Operador” tendrá acceso relativo, mientras que el usuario “administrador” tendrá acceso a todos los paneles y controles. Al intentar acceder a un panel con permisos de administrados aparecerá un panel en el que hay que introducir el usuario y contraseña. Una vez iniciada sesión con el usuario “Administrador” la sesión permanecerá abierta durante 5 minutos. FIGURA 5: VENTANA DE INICIO DE SESIÓN FIGURA 6: PANEL DE GESTIÓN DE USUARIOS Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 52 Paneles Panel de inicio Esta imagen aparece al abrir el runtime. Pulsando sobre cualquier parte de esta se accederá a la primera pantalla del sistema SCADA. FIGURA 7: PANEL DE INICIO Panel principal Desde este panel se tiene una visión de los equipos y las redes instaladas. Pulsando sobre cada equipo se accederá a otro panel desde donde se podrá visualizar y monitorizar. FIGURA 8: PANEL PRINCIPAL Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 53 Ajustes Para acceder a la ventana de ajustes, pulse sobre el icono de la esquina superior izquierda . Desde esta ventana se permite la selección de idiomas (Inglés o Español) pulsando una u otra bandera. Desde “Gestión de usuarios” se puede visualizar el usuario actual, además de un historial de usuarios conectados. FIGURA 9: VENTANA DE AJUSTES Ventana de Diagnóstico Desde este panel se tiene acceso a un visor de diagnóstico del sistema, que muestra el estado de la conexión y si existe algún error en un dispositivo conectado. FIGURA 10: PANEL DE DIAGNÓSTICO Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 54 Panel de control del autómata S7-1500 Desde este panel se pueden controlar las 16 salidas y visualizar las 16 entradas del autómata S71500 FIGURA 11: PANEL DE CONTROL S7-1500 Panel de control del autómata S7-1200 Desde este panel se pueden controlar las 6 salidas y visualizar las 8 entradas del autómata S71200 FIGURA 12: PANEL DE CONTROL S7-1200 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 55 Panel de control del autómata S7-300 Desde este panel se pueden controlar las 16 salidas y visualizar las 16 entradas del autómata S7300 FIGURA 13: PANEL DE CONTROL S7-300 Panel de control del autómata S7-200 Desde este panel se pueden controlar las 8 salidas y visualizar las 8 entradas del autómata S7200 FIGURA 14: PANEL DE CONTROL S7-200 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 56 Panel de control de la Red AS-i Desde este panel se puede actuar sobre una botonera virtual y visualizar el estado de los dos pilotos accionados por el contactor. Además, al pulsar sobre el autómata LOGO! se accederá a otra ventana donde poder actuar sobre las salidas y visualizar sus entradas. FIGURA 15: PANEL DE CONTROL RED AS-I Panel de control LOGO! Al pulsar sobre el autómata LOGO! del panel AS-i se redireccionará a la siguiente ventana, desde la cual se puede visualizar el estado de las entradas de dicho autómata y controlar sus salidas. FIGURA 16: PANEL DE CONTROL LOGO! Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO A – MANUAL DE USUARIO SCADA PC 57 Panel de maniobra del controlador Simocode Desde esta ventana se puede realizar la maniobra de arranque y cambio de sentido de un motor trifásico. Además, se podrá visualizar la maniobra en el esquema de conexiones y el sentido de giro mediante las dos flechas indicadoras. Para poder acceder a este panel se requieren permisos de administrador. FIGURA 17: PANEL DE CONTROL DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO B – GUÍA WEB SERVER 64 de variables” se utiliza para visualizar una variable de manera puntual, por ejemplo, para poder diagnosticar un fallo en planta. Si se quiere visualizar una nueva variable mediante una tabla de observación requiere cambiar el programa del autómata, de modo que el proceso se vuelve lento y poco eficiente. Páginas de usuario En la configuración del servidor web del autómata se puede adjuntar un archivo HTML con un sistema SCADA en web. Para poder cargarlo, el programa convierte el fichero HTML en un bloque de función que manda al autómata. Desde la página alojada en el servido se podrán controlar diversos elementos del panel, para facilitar las tareas de mantenimiento, de modo que el operario pueda acceder al servidor de manera inalámbrica, comprobando desde el nivel de campo el funcionamiento de los elementos al ser forzados. El código de la siguiente página se puede encontrar en el Anexo C: Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO B – GUÍA WEB SERVER 65 La estética de la página es simple. Para poder personalizarla habría que crear una plantilla en código CSS y crear scripts en lenguaje Javascript, pero el objetivo del proyecto no es el aprendizaje de dichos lenguajes, sino el estudio de la comunicación y visualización del sistema vía web. Navegador de archivos Desde esta ventana se pueden intercambiar archivos entre el autómata y el ordenador, o el dispositivo conectado, como podría ser cargar un programa, mandar un PDF, o descargar un archivo CSV de base de datos. Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO C– CÓDIGO PÁGINA HTML 66 ANEXO C Código página HTML Índice Código HTML ............................................................................................................................... 67 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO C– CÓDIGO PÁGINA HTML 67 Código HTML En el presente documento se incluye el código empleado para la creación de una página web mediante el lenguaje HTML. Esta página se ha cargado en el servidor del autómata S7-1500, y podrá acceder conectando un equipo a la red 192.10.0.X. Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO C– CÓDIGO PÁGINA HTML 68 FIGURA 1: CÓDIGO DE LA PÁGINA WEB EN HTML Gonzalo ANEXO D – LISTADO DE PROGRAMA S7-1500 69 ANEXO D Listado de programa S7-1500 Gonzalo ANEXO D – LISTADO DE PROGRAMA S7-1500 70 Totally Integrated Automation Portal Main [OB1] Main Propiedades General Nombre Main Número 1 Tipo OB Idioma KOP Numeración automática Información Título "Main Program Sweep Autor Comentario (Cycle)" Familia Versión 0.1 ID personali‐ zada Nombre Tipo de datos Valor predet. Comentario Input Initial_Call Bool Initial call of this OB Remanence Bool =True, if remanent data are available Temp ok Int Constant Segmento 1: Mover los datos que vienen de la IM 151-8 al canal de salidas del 1500 MOVE EN ENO %%IIWW5544 %%QQWW00 "Tag_66" IN OUT1 "Tag_67" Símbolo Dirección Tipo Comentario "Tag_66" %IW54 Word "Tag_67" %QW0 Word Segmento 2: Mover el canal de entradas del 1500 a la IM 151-8 Gonzalo ANEXO D – LISTADO DE PROGRAMA S7-1500 71 Totally Integrated Automation Portal %%DDBB22 "TSEND_C_DB_1" TSEND_C EN ENO %%MM110000..00 %%MM00..00 "Tag_6" REQ DONE "Tag_1" 1 CONT %%MM00..11 0 LEN BUSY "Tag_8" %%DDBB66 %%MM00..22 "PLC_1_Send_1" CONNECT ERROR "Tag_9" %%IIBB5533 %%MMWW22 "Salidas 1200" DATA STATUS "Tag_21" ... ADDR ... COM_RST Símbolo Dirección Tipo Comentario "Salidas 1200" %IB53 Byte "Tag_1" %M0.0 Bool "Tag_6" %M100.0 Bool "Tag_8" %M0.1 Bool "Tag_9" %M0.2 Bool "Tag_21" %MW2 Word Segmento 4: WWW EN ENO 333 CTRL_DB RET_VAL #ok Símbolo Dirección Tipo Comentario #ok Int Segmento 5: Función de recepción del S7-1200 Gonzalo ANEXO D – LISTADO DE PROGRAMA S7-1500 72 Totally Integrated Automation Portal Símbolo Dirección Tipo Comentario "Tag_19" %M0.4 Bool "Tag_20" %M0.5 Bool "Tag_64" %MW4 Word "Tag_65" %MW6 Word Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO E – LISTADO DE PROGRAMA IM 151-8 73 ANEXO E Listado de programa IM 151-8 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO E – LISTADO DE PROGRAMA IM 151-8 80 Totally Integrated Automation Portal MOVE EN ENO %%MMBB5500 %%DDBB44..DDBBWW44 "Dato contactor "Enviar datos 1" IN modbus 1". OUT1 Data Símbolo Dirección Tipo Comentario "Dato contactor 1" %MB50 Byte "Enviar datos modbus %DB4.DBW4 Word 1".Data Segmento 19: Mover dato de contactor 2 al bloque de datos de envio de trama modbus MOVE EN ENO %%MMBB5511 %%DDBB88..DDBBWW44 "Dato contactor "Enviar datos 2" IN modbus 2". OUT1 Data Símbolo Dirección Tipo Comentario "Dato contactor 2" %MB51 Byte "Enviar datos modbus %DB8.DBW4 Word 2".Data Segmento 20: %%MM110000..11 %%MM110011..11 "Tag_122" "Tag_124" Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO E – LISTADO DE PROGRAMA IM 151-8 81 Totally Integrated Automation Portal Símbolo Dirección Tipo Comentario "Tag_5" %M0.0 Bool "Tag_72" %MW102 Word "Tag_99" %M0.1 Bool "Tag_122" %M100.1 Bool Segmento 22: Función de recepción modbus para el contactor 1 %%DDBB66 "S_RCV_DB" S_RCV EN ENO %%MM110000..11 %%MM00..22 "Tag_122" EN_R NDR "Tag_125" false R %%MM00..33 15 LADDR ERROR "Tag_126" 7 DB_NO %%MMWW110044 0 DBB_NO LEN "Tag_73" ... COM_RST %%MMWW110066 STATUS "Tag_74" Símbolo Dirección Tipo Comentario "Tag_73" %MW104 Int "Tag_74" %MW106 Word "Tag_122" %M100.1 Bool "Tag_125" %M0.2 Bool "Tag_126" %M0.3 Bool Segmento 23: Función de envio de trama modbus para escritura en contactor 2 %%DDBB22 "S_SEND_DB_1" S_SEND EN ENO %%MM110011..11 %%MM00..44 "Tag_124" REQ DONE "Tag_127" false R %%MM00..55 15 LADDR ERROR "Tag_128" 8 DB_NO %%MMWW110088 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO E – LISTADO DE PROGRAMA IM 151-8 82 Totally Integrated Automation Portal %%DDBB55 "S_RCV_DB_1" S_RCV EN ENO %%MM110011..11 %%MM00..66 "Tag_124" EN_R NDR "Tag_129" false R %%MM00..77 15 LADDR ERROR "Tag_130" 9 DB_NO %%MMWW111100 0 DBB_NO LEN "Tag_76" ... COM_RST %%MMWW111122 STATUS "Tag_121" Símbolo Dirección Tipo Comentario "Tag_76" %MW110 Int "Tag_121" %MW112 Word "Tag_124" %M101.1 Bool "Tag_129" %M0.6 Bool "Tag_130" %M0.7 Bool Segmento 25: Resetear SIMOCODE SIMOCODE ha sido parametrizado para que enviando un 1 al bit Q23.6 se ejecute el reseteo. Ejecutaremos el reseteo al recibir una señal del bit I23.6 que corresponde a un fallo en SIMOCODE. %%II2233..66 %%QQ2233..66 "SIMOCODE_ "Reset_ Fallo" Simocode" Símbolo Dirección Tipo Comentario "Reset_Simocode" %Q23.6 Bool "SIMOCODE_Fallo" %I23.6 Bool Segmento 26: Resetear First_cycle Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO E – LISTADO DE PROGRAMA IM 151-8 83 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO F – LISTADO DE PROGRAMA S7-1200 84 ANEXO F LISTADO DE PROGRAMA S7-1200 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO F – LISTADO DE PROGRAMA S7-1200 85 Totally Integrated Automation Portal Main [OB1] Main Propiedades General Nombre Main Número 1 Tipo OB Idioma KOP Numeración automática Información Título Función para recibir los Autor Comentario datos que vienen que vienen del 1500 y depos‐ itarlos en el canal de sali‐ das Familia Versión 0.1 ID personali‐ zada Nombre Tipo de datos Valor predet. Comentario Temp Constant Segmento 1: %%DDBB11 "TRCV_C_DB" TRCV_C EN ENO %%MM110000..00 %%MM00..00 "Clock_10Hz" EN_R DONE "Tag_2" 1 CONT %%MM00..11 0 LEN BUSY "Tag_3" %%DDBB66 %%MM00..22 "PLC_2_RCV_1" CONNECT ERROR "Tag_4" %%QQBB00 %%MMWW22 "Tag_74" DATA STATUS "Tag_6" ... COM_RST %%MMWW44 RCVD_LEN "Tag_75" Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO F – LISTADO DE PROGRAMA S7-1200 86 Totally Integrated Automation Portal %%DDBB33 "TSEND_C_DB" TSEND_C EN ENO %%MM110000..00 %%MM00..33 "Clock_10Hz" REQ DONE "Tag_23" 1 CONT %%MM00..44 0 LEN BUSY "Tag_24" %%DDBB44 %%MM00..55 "PLC_2_SEND_1" CONNECT ERROR "Tag_25" %%IIBB00 %%MMWW66 "Tag_73" DATA STATUS "Tag_76" ... COM_RST Símbolo Dirección Tipo Comentario "Clock_10Hz" %M100.0 Bool "Tag_23" %M0.3 Bool "Tag_24" %M0.4 Bool "Tag_25" %M0.5 Bool "Tag_73" %IB0 Byte "Tag_76" %MW6 Word Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO G – LISTADO DE PROGRAMA S7-300 87 ANEXO G Listado de programa S7-300 Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO G – LISTADO DE PROGRAMA S7-300 88 Totally Integrated Automation Portal Main [OB1] Main Propiedades General Nombre Main Número 1 Tipo OB Idioma KOP Numeración automática Información Título "Main Program Sweep Autor Comentario (Cycle)" Familia Versión 0.1 ID personali‐ zada Nombre Tipo de da‐ Offset Valor predet. Comentario tos Temp OB1_EV_CLASS Byte 0.0 Bits 0-3 = 1 (Coming event), Bits 4-7 = 1 (Event class 1) OB1_SCAN_1 Byte 1.0 1 (Cold restart scan 1 of OB 1), 3 (Scan 2-n of OB 1) OB1_PRIORITY Byte 2.0 Priority of OB Execution OB1_OB_NUMBR Byte 3.0 1 (Organization block 1, OB1) OB1_RESERVED_1 Byte 4.0 Reserved for system OB1_RESERVED_2 Byte 5.0 Reserved for system OB1_PREV_CYCLE Int 6.0 Cycle time of previous OB1 scan (millisec‐ onds) OB1_MIN_CYCLE Int 8.0 Minimum cycle time of OB1 (milliseconds) OB1_MAX_CYCLE Int 10.0 Maximum cycle time of OB1 (milliseconds) OB1_DATE_TIME Date_And_Ti 12.0 Date and time OB1 started me Constant Segmento 1: Mover canal de entradas del 300 (IB0 e IB1) al canal de comunicación con el maestro profibus (IM1518). Canal de comunicación: salidas 27 y 28 BLKMOV AAnnyy EN ENO %%IIWW00 %%MMWW00 "Tag_5" SRCBLK RET_VAL "Tag_16" %%QQWW2277 DSTBLK "Tag_15" Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO G – LISTADO DE PROGRAMA S7-300 89 Totally Integrated Automation Portal BLKMOV AAnnyy EN ENO %%IIWW2277 %%MMWW11 "Tag_17" SRCBLK RET_VAL "Tag_19" %%QQWW00 DSTBLK "Tag_18" Símbolo Dirección Tipo Comentario "Tag_17" %IW27 Word "Tag_18" %QW0 Word "Tag_19" %MW1 Int Gonzalo Ruiz-Melgarejo Zafrilla ANEXO H – LISTADO DE PROGRAMA S7-200 96