PLC Siemens S7-200.

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CAPITULO VI

Análisis y diseño del Hardware: Driver RS-485 Xbee/WiFi

6.1 Introducción

6.2 Descripción del hardware

6.3- Desarrollo del prototipo

6.3.1 Conexión de terminales

6.3.2 Conexión de terminales: Control de flujo

6.4 Alimentación

6.5 Conexión Max3485 al Bus Rs-485

6.6 Diagrama esquemático

6.7 Circuito impreso

6.8 Vista 3D del prototipo

6.9 Resultados

CAPITULO I

Descripción y Características del PLC Siemens S7-200

1.1 Introducción

El término "controlador lógico programable" (PLC) se define en IEC 1131-1 como: "Un sistema electrónico de funcionamiento digital diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para la realización de funciones específicas tales como enlaces lógicos, secuenciación, temporización, recuento y cálculo, para controlar, a través de entradas y salidas digitales o analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos. Tanto el PLC como sus periféricos asociados están diseñados de forma que puedan integrarse fácilmente en un sistema de control industrial y ser fácilmente utilizados en todas las aplicaciones para las que están previstos."

En este capítulo se hace una descripción del dispositivo usado en esta investigación, el Controlador Lógico Programable (PLC) Siemens S7-200, sus capacidades, sus características físicas, sus prestaciones en cuanto a memoria se refiere, así como los módulos de expansión y las configuraciones necesarias para funcionar con el prototipo desarrollado. También se hace referencia a los diferentes modos de operación del puerto de comunicaciones, y el protocolo utilizado por el controlador para llevar a cabo la transferencia de datos a un dispositivo externo.

1.2 El Controlador S7-200

El dispositivo S7-200 es un controlador que incorpora una unidad central de procesos, una fuente de alimentación, así como entradas y salidas digitales, las cuales varían dependiendo del modelo del mismo. Las características físicas de cada dispositivo dependen del modelo que este tenga dentro de la familia del controlador, y para esta investigación se usaron dispositivos de la gama 224 y 226.

El CPU 224 cuenta con 14 entradas y 10 salidas digitales, las cuales son usadas para influir en el proceso, las entradas para incluirlas como instrucciones que aplican directamente al proceso, y las salidas para influir dicho proceso. Por su parte el CPU 226 cuenta con 24 entradas y 16 salidas digitales, y también con dos puertos de comunicación, a diferencia de la gama mencionada anteriormente.

Cabe mencionar que a pesar de cualquier característica que se presente en los diferentes modelos, el prototipo está diseñado para trabajar básicamente con cualquier dispositivo que cuente con interfaz RS-485, y que tenga disponible un espacio de 100 bytes en memoria, donde se tiene que guardar la información una vez que llega a través del puerto, como se mencionará posteriormente.

1.3 Características por modelo

En la siguiente tabla se hace una comparativa de cada modelo de la familia de controladores S7-200 y las características físicas y de memoria de cada uno.

[pic 1]

Tabla 1.1: Comparativa de los CPU S7-200

1.4 Características de entradas y salidas

Independientemente del número de entradas y salidas digitales que maneje cada modelo de la familia S7-200, cumplen con las mismas características en cuanto a voltaje de operación y configuración. Las entradas del dispositivo operan con un voltaje de 24V y una corriente de 7mA de acuerdo a las especificaciones del fabricante. Las salidas del módulo cuentan con un relé interno activado con 24V, el cual permite conectar elementos de mayor potencia a la salida una vez que ésta ha sido activada. Los relé son 120VAC y 1 A, por lo que usualmente se usa para disparar un contactor de potencia, o un arreglo que dispare un tiristor, para que puedan manejarse elementos de mayor potencia en el caso de usos industriales, o que requieran mayor potencia de trabajo.

1.5 El Ciclo de Funcionamiento

El funcionamiento del dispositivo es una rutina cíclica de repetir las operaciones una tras otra mientras está habilitado, es decir, en modo RUN. Mientras esto se cumple, el autómata repite una tras otra las operaciones del bloque de instrucciones (Ver Figura 1.1)

[pic 2]Figura 1.1: Ciclo de funcionamiento

1.5.1 Proceso inicial

En el proceso inicial el autómata se dedica a chequear el hardware mediante unas rutinas ubicadas en el monitor ROM y sus cometidos son comprobar:

- El bus de conexión de las unidades de E/S.

- La conexión de las memorias internas del sistema.

- El módulo de memoria exterior conectado si existe.

Si se encuentra algún error en este proceso se encenderá el LED de ERROR y se podrá parar el chequeo según la magnitud del fallo. Comprobadas las conexiones, se inicializan las variables internas, es decir, se ponen a cero las posiciones de la memoria interna, se borran todas las posiciones de memoria imagen de E/S y se borran todos los contadores y temporizadores.

1.5.2 Proceso común

En el proceso común se comprueba el reloj de guarda y se realizan los chequeos de conexiones y de memoria de programa protegiendo al sistema contra errores de hardware y de sintaxis en el programa de usuario. Este proceso no suele superar uno o dos milisegundos.

1.5.3 Ejecución del programa de usuario

En el bloque de ejecución del programa de usuario se consultan y