Caso Práctico en PROFIBUS: Tren de lavado.

Caso a resolver

Para la realización de este problema contaremos con cinco células fotoeléctricas, sun semáforo con dos luces alternativas, una barrera de paso, una cinta transportadora, un puesto para el mojado de vehículos, otro para el detergente, un tercero para el cepillado y el aclarado y por último otro para el secado.

Desctripción del proceso

Cuando se accione el pulsdor de marcha, la cinta transportadora será activada y los vehículos pasarán sucesivamente por los puestos de mojado, detergente, cepillado y aclarado, y por último, por el de secado.

La barrera, en condiciones normales, deberá estar levantada y el semáforo desactivado. Cuando en la estación se detecte que hay cuatro vehículos, uno en cada puesto, la barrera deberá bajar y el semáforo se activará, indicando que no se puede pasar.

Tanto la barrera como el semáforo premanecerán en estas condiciones hasta que se detecte que los cuatro vehículos han abandonado la estación, momento en el cual, el semáforo se desconectará y la barrera se levantará, pudiendo la estación admitir de nuevo coches para el lavado.

Materiales a utilizar

Nuestro sistema tendrá 5 sensores de posición, por lo tanto 5 entradas, y como salidas las dos luces del semáforo, la barrera y la cinta transportadora, un total de 4 salidas.

Como materiales necesitaremos un sistema que actue de maestro, en este caso un SIEMENS S7, un autómata que se encargará de las salidas, un OMROM CQM1H, al que conectaremos tambien los sensores de posición de cada puesto del tunel de lavado, un variador de frecuencia SIEMENS MICROMASTER4 que controlará la cinta transportadora, y un módulo MURR MBV-P que se encargará de introducir a nuestra red PROFIBUS la información de los coches que salgan de nuestro túnel de labado.

La documentación técnica de cada componete se puede encontrár aqui:

SIEMENS S7

http://support.automation.siemens.com/WW/adsearch/pdfviewer.aspx?HitsPerSite=10&ehbid=1158693&lang=es&nodeid=1434636&siteid=cseus&query=6GK7342-5DA00-0XE0&page=1&view=new


OMROM CQM1H

http://downloads.industrial.omron.eu/IAB/Products/Automation%20Systems/PLCs/Modular%20PLC%20Series/CQM1H/W228/W331-ES2-01+CPM-CQM1-SRM1+ProgrManual.pdf

MICROMASTER4

https://support.automation.siemens.com/WW/adsearch/pdfviewer.aspx?HitsPerSite=10&ehbid=html_78%2Fehb%2F24523400.htm&lang=es&nodeid=24525175&siteid=cseus&query=micromaster%20420&page=1&view=new

MURR MBV-P

http://es.scribd.com/doc/118801463/Manual-MBV-P

Datos a enviar y recibir

Este será el numero de Bytes a enviar y recivir por SIEMENS así como su asignación elegida.

Y así quedará cableada la red PROFIBUS físicamente.

Configuración de la red PROFIBUS por software.

Una vez definido nuestro ejercicio en papel, pasemos a configurarlo en programa.

Primero empezaremos por el maestro, SIEMENS.

Abrimos STEP7 e insertamos un nuevo equipo, una CPU300. Dentro de la configuración del hardware, instertamos un bastidor, y dentro de este una CPU 314 IFM, y un módulo CP 342-5 en el bastidor 4. (El bastidor 3 contiene la memoria interna de la CPU)

Instertamos un sistema maestro en nuestra CP, y conectamos en el todos los esclavos de nuestro sistema. En este caso, un PLC OMROM, un módulo MURR, y un variador MICROMASTER4.

Con esta configuración, deberemos tener en las direcciones de PROFIBUS configuradas como OMROM de 0 a 3 y el MICROMASTER de 4 a 7 como salidas, y OMROM de 0 a 3, y el módulo MURR como 4, para las enrtradas al sistema.


 Una vez hecho esto pasemos al programa.

Lo primero es incluir un DP_SEND y un DP_RECIVE. El DP_SEND tendrá el puntero en M10.0 y contendrá 8 Bytes, 4 para OMROM y 4 para el MICROMASTER4. el DP_RECIVE tendrá 5 Bytes, 4 para OMROM y 1 para el módulo MURR.

 

En el primer segmento, indicaremos al variador que si no se encuentra activo el pulsador de marcha no debe conectar el motor.

Una vez hecho esto, en el segundo segmento le diremos que cuando se active el puslador de marcha, SIEMENS envie al variador la orden de que esté preparado, y al segundo siguiente le dirá que ponga en funcionamiento el motor con lo que la cinta transportdora comenzará a meter coches en nuestro tunel de lavado.

Cuando el motor esté en funcionamiento y se deteccte un coche en cada parte del tunel de lavado, se conectará la barreray el semáforo y parará el motor.

También le enviará una señal a OMROM para que este desactive el semáforo y la barrera cuando el sistema detecte que han salido 4 coches por el final del tunel.

Una vez finalizado el programa, su estructura tendrá este aspecto:

Programa en OMROM

 OMROM se encargará de detectar la cantidad de coches dentro de nuestro tunel y de controlar en sus salidas el semáforo y la barrera. Cuando se encuentren 4 vehículos en el interior del tunel de lavado activará un bit que se enviará a SIEMENS para que sepa que el tunel está lleno.

Además recibirá contínuamente la información sobre el estado que debe tener el semáforo y la barrera y mostrará dicho estado en su salida.


El módulo MURR enviará constantemente la información de sus entradas a SIEMENS, y se encargará unicamente de controlar la salida de vehículos del tunel de lavado.

Profibus. 1º Práctica 2º Evaluación

La práctica consiste en realizar la comunicación entre un Siemens S7 y un Omrom CQM1H mediante el protocolo Profibus.

PROFIBUS es un estándar de comunicaciones para buses de campo. Deriva de las palabras PROcess FIeld BUS.
La versión más utilizada es Profibus DP (Periferia Distribuida), y fue desarrollada en 1993.

Deberemos establecer la comuncicación, entre ellos, y que Siemens envie unos datos a Omrom para que los muestre en su salida, en este caso los números 5, 6, 7 y 8. Y en caso contrario, Omrom deberá enviar los mismos datos a Siemens y que este lo muestre en su salida.

Configuración en Siemens.

Abrimos Step7 y creamos un nuevo proyecto. Vamos a: instertar>simatic 300.

Vamos a hardware y acomplamos un bastidor y un CPU-300 junto con un CP-342-5, configurandolo en propiedades como DP maestro con direccion 2 de Profibus.

Ahora vamos a herramientas>instalar archivo GSD e instalamos nuestro archivo para Omrom CQM1H y lo acoplamos como esclavo a la red profibus y lo configuramos como dirección 3 de profibus.

Ahora ya tenemos configurada nuestra red profibus. 

Pasemos a la realización del programa en Siemens.

Instertamos un DP_SEND de 4 bytes a partir de P#10.0 y un DP_RECV de 4 bytes a partir de p#14.0.

Enviamos en cada Byte de DP_SEND un número a la red profibus. En este caso 5, 6, 7 y 8 a la direccion MB10, MB11, MB12 y MB13, que será lo que Omrom reciva.

Tambien le indicamos mediante un temporizador T0 que muestre en la salida de siemens las entradas recividas de Omrom. MB14 y MB15 al comienzo, y MB16 y MB17 a los 5 segundos.

Completado el pograma en Simenes, pasemos a programar en Omrom.

Configuración en OMROM

Abrimos el programa CX-Programmer y creamos un nuveo proyecto. Instertamos un modulo CQM1H CPU51

En el programa le indicamos que envie, siempre que esté en modo RUN, los números 5, 6, 7 y 8 a la dirección de salida profibus, 101 y 102.

Tambien le ponemos que muestre lo que recive de siemens por profibus, a traves de la direccion 1 y 2, en su salida 100, primero la dirección 1, y a los 5 segundos la dirección 2.

Actividad 2 - 1º Evaluación

En esta actividad, debemos saber configurar unos casos prácticos.
Para cada caso, debemos decidir qué arquitectura de comunicación seria mas favorable a cada caso, razonando los motivos por supuesto, centrandonos en qué bus deberiamos utilizar, y qué nivel ocuparia este caso dentro de la pirámide CIM.

Veamos el primer caso.

Cintas transportadoras y mesas giratorias.

Este tipo de estructuras son comunes en manutención. Este tipo de máquina depende mayoritariamente de su entorno. Su salida tiene que estar ajustada al producto y está controlada por automatización aguas arriba aguas abajo. Un dispositivo de automatización controlará varias secciones de la cinta transportadora, y por cada elementro tendrá uno o varios cuadros.

Las principales características son:
      -Baja potencia de la instalación.
      -Requerimientos de rendimiento medios.
      -Por seccion, de 2 a 10 motores trifásicos de CA con variadores de velocidad.
      -De 10 a 50 Entradas/Saldias.
      -Interface por  teclado y pantalla.
      -Conocimiento a tiempo real del tipo y número  de productos transportados.

• Se encontraria en el nivel de campo,ya que realiza un conjunto de procesos conectados entre si.

• Elegiremos el BUS DeviceNet, ahorraremos en el cableado convencional y es de bajo coste. Con este tipo de bus podremos tener hasta 64 nodos.

Segundo caso: Suministro de agua potable.
Se trata de una infraestructura para el tratamiento y la distribución de agua. Consta de un conjunto de unidades repartidas en un área determinada.
Es una aplicación autónoma y asegura un suministro continuo. Los clientes ponen atención en el mantenimiento y supervisión de la instalación.

Las características de la instalación son:
-4 bombas de 7,5Kw con variadores.
-Una docena de sensores (Presión, caudal...).
-Un autómata para controlar la secuencia de bombeo y comunicación.
-Supervisión remota de la instalación.

• Se encontraria en el nivel de Proceso, ya que realiza un conjunto de procesos conectados entre si. Su porceso se encargaria en potabilizar el agua.

• Elegiremos el BUS AS-i, ya por el ahorro en el cableado convencional y en su simplicidad. Es de tipologia libre, no necesitaremos licencia para su uso. Podremos contener hasta 31 Nodos.

Tercer caso: Grua torre.

Debe cumplir con complicados estándares ambientales y de seguridad. Se debe miminizar los costes de cada elemento.

Las características de la grua son:
      -Potencia de instalación de entre 10 a 115KW dependiendo de la carga.
      -Movimientos de la grua por motores trifásicos CA con dos o tres velocidades o variadores de velocidad con frenado mecánico o eléctrico.
      -Aproximadamente una docena de sensores y el interface Hombre-Máquina debe estar en cabina o en un cotrol remoto.

• se encontraria en el nivel de Proceso, ya que realiza un conjunto de procesos conectados entre si. Los  dispositivos conectados en este caso serán un conjunto de variadores y motores.

• Elegiremos el BUS AS-i, ya por el ahorro en el cableado convencional y en su simplicidad. Es de tipologia libre, no necesitaremos licencia para su uso. Podremos contener hasta 31 Nodos.

Actividad 4: Conexion PC-Link

En esta actividad, vamos a realizar la conexión entre dos PLC OMROM CQM1H, diferenciando quién es el maestro y quién el esclavo.

Se trata de conseguir una transferencia de datos entre ellos a traves de su puerto Host-Link.

El maestro deberá enviar una serie de informacion al esclavo, en este caso los números 31, 210 y 89, y el esclavo deberá obtener esta información, y además mostrar en su salida el último numero, el 89.

Por otro lado, el esclavo deberá enviar la orden al maestro de que encienda todas sus salidas durante 5 segundos.

Este es el procedimiento.

Ejecutamos el programa de OMROM para PLC's, CX-PROGRAMMER, y abrimos un nuevo archivo. En este, debemos configurar nuestro PLC como maestro. Vamos a configuración. En la ventanda de Arranque, debemos configurar nuestro PLC en modo Monitor.
Vamos a la pestaña de Tarjeta de Comunicaciones A. Configuramos a nuestro PLC como maestro.

Una vez hecho esto, nos vamos a Memoria, y pinchamos sobre DM.
En el area DM 6000 ponemos 0201. Esto hará que el automata arranque en modo MONITOR.
En el area DM 6500 ponemos 3000. Esto configura al automata como maestro, y divide el area de memoria LR para que pueda comunicarse con el esclavo.

 
 Ahora guardamos y cargamos en el PLC.

Pasamos a la parte del programa.

En nuestro ejercicio, al activar un interruptor (0.00) devemos enviar al esclavo tres números: 31, 210 y 89.
Ponemos 3 funciones MOVE que mueva ese número a la zona de memoria LR, que es la que leerá nuestro esclavo. Tambien, con la señal P_On, indicamos que siempre que el PLC maestro este en modo RUN, lea la parte de la memoria LR donde trabaja el esclavo. En este caso, LR30.

Al no tener en nuestro esclavo un pulsador para que haga su función, hemos controlado tambien el esclavo con un pulsador del maestro. Esto es que cuando activas el pulsador 0.01 del maestro, carga una señal en la memoria LR para que lo lea el esclavo, cuando este lea esa señal, la tomará como la señal de que debe ejecutar su programa.
Tambien ponemos una señal para que si no esta ningun interruptor activado, todo nuestro sistema, maestro y esclavo, se pongan a 0.

Pasemos a configurar al esclavo.

En este caso, deberemos configurar al eclavo siguiendo el mismo proceso que con el maestro. Añadimos un nuevo PLC OMROM CQM1H, y en Configuración>Arranque le indicamos que arranque en modo Monitor.
En la pestaña de Tarjeta de Comunicaciones A, indicamos que nuestro PLC será el esclavo.






Vamos a la Memoria>DM.
En la Memoria DM 6000 ponemos 0201. Esto indica que el PLC arranque en modo monitor.
En la Memoria DM 6500 ponemos 2000. Esto indica que nuestro PLC es el esclavo.

Pasemos al programa.
Le indicamos mediante P_On que siempre que el PLC esté en modo Run lea la parte de la memoria LR del maestro, y lo indique en su salida 100.

Tambien le decimos que lea la parte de la memoria LR donde hemos configurado que lea si tiene que ejecutar su programa, en este caso, LR3.00. Si esta memoria está activada, deberá mover un número a la memoria LR que lee el maestro.
A su vez, le indicamos que, mediante la misma orden de ejecución del programa, temporice para que envie ese número al maestro solo durante 5 segundos.

Actividad 3: Métodos de acceso al medio

Conjunto de reglas que permiten a los dispositivos conectados a un único medio transmitir información por el garantizando las mismas oportunidades de acceso a todos, con el mínimo conflicto y colisión de datos.

Los más utilizados son:

CSMA/CD:

Es utilizada en Ethernet. Puede estar conectada en bus o en estrella. Antes de transmitir, el terminal escucha el medio de transmisión compartido por todos. Si no detecta ninguna transmisión en curso, se pone a transmitir. Si detecta una transmisión, espera un tiempo aleatorio antes de volver a intentarlo.

Si dos terminales transmiten a la vez, cortan esta trasmisión, y transmiten una secuencia de bits, señal de atasco, para que los demás terminales detecten  esta colisión de datos.

Este método es usado para transmisiones con  poco tráfico de información, y en un entorno en el que no es necesaria la información a tiempo real, ya que para trasmitir, un terminal puede estar esperando un tiempo indefinido.

Paso de testigo:

Usada en redes con anillo lógico. Para transmitir, existe un testigo que determina quien puede transmitir. Si nadie utiliza ese testigo, el terminal que desee transmitir pone ese testigo en “ocupado”, e inicia la trasmisión de los datos detrás del testigo. Cuando el terminal para el que es dirigida la información recibe dicha información, envía una señal al que le ha pasado el testigo para comprobar que se ha enviado correctamente la información. Una vez comprobado, se libera el testigo.

 Se utiliza para aplicaciones con un tráfico elevado de información.