SIMATIC S7-400 - El PLC de alto rendimiento para soluciones en la ...

El PLC de alto rendimiento para soluciones en la
industria manufacturera y de proceso
Descripción abreviada · Enero 2005

¿Qué ventajas le ofrece el potente S7-400?
Los constructores de máquinas e
instalaciones se ven sometidos
desde hace muchos años a una
fuerte presión de la competencia e
intentan mantener o incrementar
sus beneficios ahorrando tiempo y
costes. Con, en parte, menores precios
de venta deben ofrecer máquinas
cada vez más potentes y
productivas, por lo que siempre exigen
nuevos requisitos a los sistemas
de automatización aplicados. Esperan
sistemas de automatización
modulares con amplio repertorio
funcional y alto rendimiento a precios
favorables. Al mismo tiempo,
debe mejorarse la conectividad,
pero las expensas en ingeniería tienden
a reducirse.
Por ello cada vez más usuarios confían
en la Totally Integrated Automation
que puede presentar
numerosas aplicaciones de referencia
con éxito en todo el mundo y en
los sectores industriales más diversos.
Además se beneficia de la experiencia
y del servicio técnico a escala
mundial del líder del mercado así
como de la calidad de los sistemas y
productos SIMATIC.
Esto es el fundamento para incrementar
el beneficio y mejorar la
competitividad utilizando soluciones
innovadoras de automatización.
Dentro de la familia de controladores,
el SIMATIC S7-400 ha sido concebido
para soluciones a nivel de sistema
para automatización
manufacturera y de procesos.
Reducción de los costes
de ingeniería
Especialmente en el caso de soluciones
de automatización de gran complejidad
y que incluyan mucha ingeniería
el S7-400 asociado a las
Herramientas de Ingeniería SIMATIC
procura una configuración y programación
muy eficientes. Ejemplo de
ello son los lenguajes de alto nivel
como S7-SCL así como las herramientas
de ingeniería gráficas para
controles secuenciales (S7-GRAPH),
grafos de estado (S7-HiGraph) y
esquemas tecnológicos (CFC).
Reducción de los costes
operativos
La posibilidad de almacenar en la
CPU los datos completos del proyecto
inclusive símbolos y comentarios
simplifican y facilitan el servicio
técnico y el mantenimiento.
Por otro lado, las potentes funciones
de diagnóstico a nivel de sistema
integradas procuran una mayor disponibilidad
al PLC y, con ello, una
productividad más elevada. A ello
hay que añadir funciones de diagnóstico
de proceso configurables
para analizar fallos en el mismo con
el fin de reducir los tiempos improductivos
de parada e incrementar
aún más la productividad.
Incremento de las frecuencias
de ciclo de las máquinas
Las nuevas CPUs, extensamente
innovadas, establecen nuevas referencias
en velocidad de ejecución y
prestaciones de comunicación. Su
rendimiento sensiblemente mejorado
hace que las nuevas CPUs sean
el fundamento para lograr menores
tiempos de ciclo en las máquinas y
así mayor productividad.
Nuevas funciones
Las reservas de potencia de las CPUs
innovadas permiten integrar nuevas
funciones, p. ej., procesamiento de
datos de calidad, cómodo diagnóstico,
integración en soluciones MES
de mayor jerarquía o comunicación
rápida vía sistemas de bus sin necesidad
de nuevas inversiones en hardware.
A destacar
Las características siguientes
hacen del S7-400 el PLC más
potente:
■ El S7-400 es particularmente adecuado
para tareas con grandes volúmenes
de datos en la industria
de procesos; altas velocidades de
ejecución y tiempos de reacción
determinísticos permiten breves
tiempos de ciclo en máquinas
rápidas de la industria manufacturera.
■ El S7-400 se aplica preferentemente
para coordinar distintas
partes de una planta y para controlar
líneas de comunicación
subordinadas con estaciones esclavas;
esto es posible gracias a la
alta potencia de comunicación y a
las interfaces integradas.
■ La potencia del S7-400 es escalable
gracias a una gama escalonada
de CPUs; la capacidad de E/S es
prácticamente ilimitada.
■ En un PLC S7-400 es posible integrar
funciones de seguridad y
funciones estándar de automatización;
la configuración redundante
del S7-400 permite
aumentar la disponibilidad de
plantas.
■ El S7-400 es de estructura modular
y no es preciso respetar reglas
de asignación de slot; se ofrece
una amplia gama de módulos tanto
para expansión centralizada
como para configuraciones descentralizadas.
■ El S7-400 se configura y programa
eficazmente utilizando el
estándar mundial STEP 7; para reducir
aún más los costes pueden
aplicarse las herramientas de ingeniería
SIMATIC; potentes funciones
de diagnóstico integradas
aumentan la disponibilidad del
S7-400.
■ El S7-400 puede ampliarse de
forma muy flexible en marcha;
es posible desenchufar y enchufar
módulos bajo tensión.
2

Variadas posibilidades de aplicación
Campos de aplicación
Este PLC encuentra aplicación en
• Industria del automóvil
• Maquinaria,
incl. maquinaria especial
• Almacenes automatizados
• Automatización de edificios
• Industria siderúrgica
• Generación y distribución de
energía
• Industria del papel y artes gráficas
• Trabajo de la madera
• Fabricación de textiles
• Industria farmacéutica
• Industria alimentaria
• Procesos, p. ej., abastecimiento y
depuración de aguas
• Industria química y petroquímica
Aplicación en una fábrica de cervezas ...
Aplicaciones especiales
Para aplicaciones especiales están
disponibles versiones específicas
del S7-400:
•Las aplicaciones que exigen tolerancia
a fallos (alta disponibilidad)
pueden materializarse con
el S7-400H, el PLC de alta
disponibilidad
• Para las aplicaciones que exigen
seguridad positiva está disponible
el S7-400F (F de “failsafe”),
que también puede configurarse
de forma tolerante a fallos
(S7-400FH)
• Para soluciones basadas en PC se
ofrecen CPUs S7-400 en forma
de tarjeta enchufable en un PC
(WinAC Slot)
... o en la industria textil
3

Diseño mecánico, modularidad, expansiones
Diseño mecánico
Un sistema S7-400 consta en esencia
de bastidor, fuente de alimentación
y CPU. Puede configurarse y
expandirse de forma modular. Junto
a la fuente de alimentación, que se
coloca a la izquierda, es posible colocar
los restantes módulos en el lugar
que se desee. El S7-400 se caracteriza
además por su gran robustez, ya
que no requiere ventilador de refrigeración
y permite enchufar y desenchufar
los módulos de señal bajo
tensión.
La amplia gama de módulos puede
utilizarse para ampliación centralizada
o para configurar arquitecturas
descentralizadas (distribuidas) utilizando
estaciones ET 200; ello permite
ahorrar mucho dinero en la
gestión de repuestos.
Modularidad
Una característica destacada del
S7-400 es su modularidad. El
potente bus de fondo del S7-400 y la
posibilidad de enchufar en la CPU
submódulos con interfaces de
comunicación permiten operar con
alto rendimiento numerosas líneas
de comunicaciones.
Esto permite por ejemplo dividir la
conectividad en una línea de comunicación
para tareas de manejo,
visualización y programación, una
para componentes de control de
movimientos de alto rendimiento y
que funcionan de forma isócrona, y
un bus de campo de E/S "normal".
También es posible materializar
conexiones a sistemas MES/ERP o a
Internet.
Dependiendo de la tarea encomendada
el S7-400 puede expandirse de
forma central o descentralizada (distribuida).
Para la variante central se
dispone de unidades de ampliación.
Para arquitecturas descentralizadas
se aplica PROFIBUS; a través de un
procesador de comunicaciones
dedicado (CP) es posible también
ampliar con Ethernet/PROFINET.
Expansiones
Expansión central
En caso de expansión central los
nuevos bastidores se acoplan directamente
a la unidad central. En este
caso es posible salvar distancias de
hasta 100 m; a pesar de ello se dispone
de las plenas prestaciones del
bus de fondo. A pequeñas distancias
es posible también transmitir la alimentación.
Como unidad central se dispone de
bastidores con 4, 9 ó 18 slots. A través
de módulos de interfaz es posible
conectar hasta 21 unidades de
ampliación para módulos S7-400,
que disponen de 18 ó 9 slots.
Expansión descentralizada
Para la expansión descentralizada se
utiliza PROFIBUS. Para ello, el
S7-400 dispone en la CPU de una
interfaz PROFIBUS DP integrada para
conectar este bus de campo tan universal.
Con ello quedan disponibles
numerosos módulos de E/S en diferentes
grados de protección (p. ej.
IP20, IP65/67) y que permiten adaptar
el S7-400 a las tareas más diversas.
Con PROFINET el S7-400 tiene
acceso a la comunicación por Industrial
Ethernet, p. ej. para conectar
dispositivos de campo descentralizados
(ver pág. 16).
Fácil montaje de los módulos en el
S7-400
nN
Además de los bastidores estándar
la gama incluye dos modelos
de aluminio, con 9 y 18 slots. Estos
bastidores de aluminio ofrecen una
mayor resistencia contra condiciones
ambientales adversas, tienen
una mayor resistencia a torsiones y
son aprox. un 25 % más ligeros.
4

Gama escalonada de CPUs
Para configurar el PLC se dispone de
una gama escalonada de CPUs, de la
CPU de entrada de gama hasta la
CPU de alto rendimiento.
Todas las CPUs permiten solventar
gran número de E/S, marcas. temporizadores
y contadores; para incrementar
aún más la potencia es posible
operar varias CPUs en modo
multicomputador. Gracias a su
rápida velocidad de procesamiento y
tiempos de respuesta determinísticos
las CPUs permiten materializar
controles de máquina con ciclos
muy cortos.
Las CPUs se diferencian p. ej., en la
memoria central, el área de direccionamiento,
el número de bloques
cargables y el tiempo de ejecución.
Modo multiprocesador
El modo multiprocesador, es decir, la
operación simultánea de varias
CPUs en un bastidor S7-400 central,
ofrece al usuario diferentes ventajas:
• Gracias al multiprocesamiento es
posible repartir la potencia de un
S7-400. Así, p. ej., las tareas complejas
como control, cálculo y comunicación
pueden repartirse y
asignarse a diferentes CPUs. Para
ello, a cada CPU es posible asignar
su propia periferia local.
• Por otro lado, el modo multiprocesador
permite desacoplar diferentes
tareas, es decir, una CPU
ejecuta las tareas de tiempo crítico
y las demás las tareas de tiempo
no crítico.
Operando en modo multiprocesamiento
todas las CPUs se comportan
como una CPU única; así, cuando
p. ej., una CPU pasa a STOP, también
las restantes se paran. Mediante llamadas
de sincronización es posible
coordinar las acciones de varias
CPUs con precisión a la instrucción.
Además, el intercambio de datos
entre las CPUs se realiza a una velocidad
extrema gracias al mecanismo
de “datos globales”.
64
32
Número de
enlaces
16
Gama de CPUs del S7-400 que incluye siete CPUs de potencia escalonada
Rendimiento
El S7-400 no sólo se caracteriza por
sus breves tiempos de respuesta,
sino también por su gran rendimiento.
Esto permite alcanzar muy
breves tiempos de reacción incluso
cuendo se realizan tareas de comunicación
simultáneas o se presentan
otras cargas impredecibles. Así es
posible garantizar determinados
tiempos de respuesta, p. ej., el de
reacción de la señal de salida a una
modificación en una señal de
entrada.
También es posible integrar en las
CPUs otras funciones sin necesidad
de tener que invertir en más hardware.
Ejemplos de nuevas funciones
son la memorización y edición de
datos de calidad, el cómodo diagnóstico
o la integración vertical en
soluciones EMS superiores. Las prestaciones
de comunicación mejoradas
permiten una comunicación
más rápida por Ethernet así como
una conexión más eficiente del nivel
de campo a través de PROFIBUS,
p. ej. para tareas que exigen sincronismo
de reloj (modo isócrono).
Memoria en MB
20
5,6
2,8
1,4
0,5
0,25
0,14
4
8
0,10 0,06 0,04
Area de direcciones
E/S en KB
0,03
CPU 412-1
CPU 412-2
CPU 414-2
CPU 414-3
CPU 416-2
CPU 416-3
CPU 417-4
Tpo. ejecucción
instrucciones
binarias en µs
Diagnóstico
El sistema inteligente de diagnóstico
de las CPUs controla continuamente
la funcionalidad de sistema así como
el proceso y registra errores, fallos y
eventos específicos del sistema
(“caja negra“ de la CPU); también es
posible añadir mensajes de diagnóstico
personalizados.
A través del sistema de diagnóstico
es posible discriminar qué es lo que
funciona mal en el módulo, si la captación
de señales (en módulos digitales)
o el tratamiento analógico (en
módulos analógicos). Si se presenta
un mensaje de diagnóstico (p. ej.,
"Falta alimentación de sensores") el
módulo emite una alarma de diagnóstico.
En tal situación, la CPU interrumpe
la ejecución del programa de usuario
y ejecuta el bloque de alarma de
diagnóstico asociado.
Las alarmas del proceso permiten
monitorear señales del proceso y
activar reacciones frente a cambios
de señal.
5

Innovaciones en CPUs, aumento de prestaciones
Las CPUs S7-400 innovadas incorporan
procesadores sensiblemente
más potentes y convencen por
máxima respuesta dinámica. Además
de por su mayor capacidad funcional
(mayor memoria central,
número considerablemente mayor
de temporizadores y contadores) se
caracterizan particularmente por un
avance en rendimiento considerable.
Éste se refleja en velocidades de
ejecución sensiblemente superiores.
Todo ello permite integrar funciones
adicionales o incrementar las frecuencias
de ciclo de las máquinas
sin necesidad de más inversiones en
hardware. Ejemplos de las nuevas
funciones son la capacidad de
memorizar y procesar datos de calidad,
las funciones más cómodas de
diagnóstico o la integración vertical
en soluciones MES superiores. La
potencia de comunicación mejorada
permite acelerar la transferencia de
datos vía Ethernet así como una
conexión más eficaz del nivel de
campo vía PROFIBUS, p. ej., para
tareas isócronas.
Incremento de la
velocidad de ejecución
La característica más llamativa de las
nuevas CPUs es el incremento considerable
de la velocidad de ejecución;
así, para instrucciones binarias
resulta prácticamente una reducción
a la mitad de los tiempos de ejecución.
iEn instrucciones más complejas
el incremento de velocidad es
por un factor entre 13 y 70! Como
los tiempos de ejecución de las instrucciones
complejas han podido
acortarse de forma más que proporcional
se ha reducido sensiblemente
el ancho de banda de todos los tiempos
de ejecución de instrucciones.
Con ello las instrucciones complejas
tienen un efecto mucho más reducido
sobre el tiempo total de ejecución
del programa de usuario, acelerándose
correspondientemente a la
ejecución de programas que incluyen
muchos cálculos.
Otras propiedades
Las nuevas CPUs son compatibles
con las CPUs actuales tanto en
cuanto a repuestos como en cuestiones
de programas, es decir, una CPU
actual puede sustituirse por una
nueva sin que esto tenga efectos
6
Factor
Suma en
coma fija
Multiplicación
cona fija
Incremento de la velocidad de ejecución de la CPU 417-4 en comparación con los modelos
anteriores
retroactivos o se requieran modificar
programas.
También pueden seguir usándose
las Memory Cards utilizadas hasta
ahora.
Para instalar más líneas DP, las CPUs
414-3, 416-3 y 417-4 ofrecen también
submódulos de interface también
innovados.
Memoria central
70
60
50
40
30
20
10
96 d 144 KB
144 d 256 KB
256 d 512 KB
Suma en
coma flotante
768KB d 1,4 MB
Multiplicación
coma flotante
Funciones de
cálculo complejas
Tipo de
instrucción
Además, las nuevas CPUs S7-400
pueden sustituir también a la CPU
945 de SIMATIC S5 en lo que atañe la
velocidad de procesamiento.
Otras características de las nuevas
CPUs son:
• Como las CPUs S7-300, las nuevas
S7-400 incorporarán también un
interruptor de balancín.
• Para señalizar el estado de la CPU
ya sólo se requiere una línea de
LEDs (excepto las CPUs “H“).
412-1 412-2 414-2 414-3 416-2 416-3 417-4
Incremento del tamaño de la memoria central de las nuevas CPUs comparación con los
modelos anteriores
1,6 d 2,8 MB
3,2 d 5,6 MB
4 d 20 MB

Sistema de memoria, respaldo de datos
Memoria de datos/programas
Todas las CPUs del S7-400 CPUs tienen
memorias separadas para datos
y programas. Esta división de la
memoria central permite incrementar
en un 100% el rendimiento en
determinadas constelaciones. Así
mientras que un procesador estándar
accede como mínimo dos veces
a su memoria RAM, el procesador
especial del S7-400 realiza en el
mismo ciclo de reloj el acceso simultáneo
a las memorias de código y
datos. Para ello se dispone también
de buses de código y datos separados.
¡Esto es potencia directa a
plena disposición del usuario!
El tamaño de la memoria central
queda definido al seleccionar la CPU
adecuada de la gama de CPUs finamente
escalonada.
Para programas de tamaño pequeño
y medio es suficiente con la memoria
de carga integrada (RAM). Para
programas de mayor volumen es
posible ampliar la memoria de carga
enchufando módulos RAM o tarjetas
de memoria FEPROM.
La nueva tarjeta de memoria RAM
de 64 MB permite guardar todo el
contenido de la memoria central,
incluso de la mayor CPU. Esta
memoria RAM se respalda con una
pila contenida en la fuente de alimentación.
Las tarjetas de memoria
RAM se utilizan sobre todo cuando
es necesario modificar con frecuencia
el programa, p. ej. du- rante la
fase de puesta en marcha. Las tarjetas
de memoria RAM permiten almacenar
más rápido que las tarjetas de
memoria FEPROM y tienen un
número ilimitado de ciclos de escritura.
Para almacenar de forma no volátil
se dispone de tarjetas FEPROM
enchufables, cuyos datos no se pierden
tras desenchufar.
nN
Memoria de carga externa
· RAM respaldada por pila o
memoria Flash remanente
Memoria de carga integrada
· RAM respaldada por pila
Memoria central, código
· 50 % para programa
· RAM no respaldada
Memoria central, datos
· 50 % para datos
· RAM respaldada por pila
Tipos de memoria del SIMATIC S7-400
Pila tampón
Los módulos de alimentación del
S7-400 disponen de un compartimiento
que permite alojar una o dos
pilas tampón. Esta pila respalda los
parámetros ajustados y los contenidos
de memoria (RAM) en las CPUs y
en los módulos parametrizables en
caso de fallo de alimentación.
Además la pila tampón permite
rearrancar la CPU tras un fallo de alimentación.
Tanto el módulo de alimentación
como los módulos respaldados
monitorizan la tensión de
la pila y alertan cuando la pila está
agotada.
Memoria de carga
· para datos de proyecto
(bloques, símbolos, comentarios,
configuración,
datos de parametrización)
y
· archivos de cliente
Memoria central
· para bloques relevantes
para la ejecución, imagen
del proceso, datos locales
7

Datos técnicos de las CPUs
Memoria central
• integrada
• en instrucciones
• para programa
• para datos
Memoria de carga
• integrada
• ampliable a
• Respaldo de datos
Número de bloques
• FB
• FC
• DB
Ejecución del programa
• Ciclo libre
• Alarmas horarias
• Alarmas de retardo
• Alarmas cíclicas
• Alarmas de proceso
• Alarma de multiprocesamiento
• Arranque
Tiempos de ejecución
• Operaciones al bit
• Operaciones de palabra
• Aritmética en coma fija
• Aritmética en coma flotante
Marcas/temporiz./contadores
• Marcas
• Temporiz. S7/contadores S7
• Temporiz. IEC/contadores IEC
Configuración
• N° de bastidores de ampliación
• N° de maestros DP vía CP
• N° de FMs
• N° de CPs
Puerto MPI/DP
• Número de esclavos DP
• Velocidad de transmisión
Puertos DP
• Número
• Número de esclavos DP
• Velocidad de transmisión
• Submód. interfaz enchufables
Áreas de direcciones
• Área de direccionam. total de E/S
• Imagen de proceso de E/S
• Suma de canales digitales
• Suma de canales analógicos
CPU 412-1 CPU 412-2 CPU 414-2 CPU 414-3
144 kbytes
24 k
72 kbytes
72 kbytes
256 Kbytes RAM
64 Mbytes
✓
256
256
511 (DB 0 reservado)
1
2
2
2
2
1
3
0,1 µs
0,1 µs
0,1 µs
0,3 µs
4 kbytes
2048/2048
SFB/SFB
256 kbytes
42 k
128 kbytes
128 kbytes
512 kbytes
84 k
256 kbytes
256 kbytes
2048
2048
4095 (DB 0 reservado)
1
4
4
4
4
1
3
0,06 µs
0,06 µs
0,06 µs
0,18 µs
21
máx. 10
limitado por el número de slots y el número de enlaces
limitado por el número de slots y el número de enlaces
32
máx. 12 Mbits/s
–
–
–
–
4 kbytes/4 kbytes
4 kbytes/4 kbytes
32768/32768
2048/2048
1
64
máx. 12 Mbits/s
–
8 kbytes
2048/2048
SFB/SFB
32
máx. 12 Mbits/s
1
96
máx. 12 Mbits/s
–
8 kbytes/8 kbytes
8 kbytes/8 kbytes
65536/65536
4096/4096
1,4 MB
230 k
700 kbytes
700 kbytes
2
jeweils 96
máx. 12 Mbits/s
1 x DP
Referencia base 6ES7412-1XF... 6ES7412-2XG... 6ES7414-2XG... 6ES7414-3XJ...
8

Memoria central
• integrada
• en instrucciones
• para programa
• para datos
Memoria de carga
• integrada
• ampliable a
Respaldo de datos
Número de bloques
• FB
• FC
• DB
Ejecución del programa
• Ciclo libre
• Alarmas horarias
• Alarmas de retardo
• Alarmas cíclicas
• Alarmas de proceso
• Alarma de multiprocesamiento
• Arranque
Tiempos de ejecución
• Operaciones al bit
• Operaciones de palabra
• Aritmética en coma fija
• Aritmética en coma flotante
Marcas/temporiz./contadores
• Marcas
• Temporiz. S7/contadores S7
• Temporiz. IEC/contadores IEC
Configuración
• N° de bastidores de ampliación
• N° de maestros DP vía CP
• N° de FMs
• N° de CPs
Puerto MPI/DP
• Número de esclavos DP
• Velocidad de transmisión
Puerto DP
• Número
• Número de esclavos DP
• Velocidad de transmisión
• Submód. interfaz enchufables
Áreas de direcciones
• Área de direccionam. total de E/S
• PrImagen de proceso de E/S
• Suma de canales digitales
• Suma de canales analógicos
CPU 416-2 CPU 416-3 CPU 417-4
2,8 Mbytes
460 k
1,4 Mbytes
1,4 Mbytes
256 kbytes RAM
64 Mbytes
✓
2048
2048
4095 (DB 0 reservado)
1
8
4
9
8
1
3
0,04 µs
0,04 µs
0,04 µs
0,12 µs
16 kbytes
2048/2048
SFB/SFB
5,6 Mbytes
930 k
2,8 Mbytes
2,8 Mbytes
21
máx. 10
limitado por el número de slots y el número de enlaces
limitado por el número de slots y el número de enlaces
32
máx. 12 Mbits/s
1
125
máx. 12 Mbits/s
–
16 kbytes/16 kbytes
16 kbytes/16 kbytes
131072/131072
8192/8192
2
sendos 125
máx. 12 Mbits/s
1 x DP
20 Mbytes
3,3 M
10 Mbytes
10 Mbytes
6144
6144
8191 (DB 0 reservado)
1
8
4
9
8
1
3
0,03 µs
0,03 µs
0,03 µs
0,09 µs
3
sendos 125
máx. 12 Mbits/s
2 x DP
Referencia base 6ES7416-2XK... 6ES7416-3XL... 6ES7417-4XL...
9

Modo isócrono,
para operaciones rápidas y precisas
Para soluciones de automatización
descentralizadas el S7-400 abre
ahora también el importante campo
de los procesos rápidos y de alta precisión.
Algunas de las aplicaciones sujetas a
tales requisitos son p. ej.:
•Control de movimiento
• Sincronismo
• Regulación
• Secuenciadores de levas basados
en software
• Medición en varios puntos
• Medición de velocidad y caudal
Esto permite una producción más
rápida con incremento simultáneo
de la calidad. Esto se logra con la
nueva función del sistema denominada
Modo isócrono (no en CPUs de
alta disponibilidad).
Bajo este concepto se entiende el
acoplamiento isócrono al ciclo equidistante
del PROFIBUS de la lectura y
salida de señales por parte de la periferia
descentralizada, de la transmisión
de señales vía PROFIBUS y de la
ejecución del programa. De ello
resulta un sistema que lee las señales
de entrada, las procesa y emite
las señales de salida a intervalos de
tiempo constantes. De esta forma el
S7-400 garantiza tiempos de reacción
del proceso exactamente reproducibles
y definidos, así como procesamiento
de señales equidistante
e isócrono en la periferia descentralizada.
La exacta reproducibilidad temporal
de todas las secuencias permite
dominar con seguridad incluso operaciones
rápidas. La gama incluye
numerosos componentes que
soportan la función Modo isócrono
lo que permite resolver numerosas
aplicaciones de control de movimientos,
procesamiento de medidas
o regulación.
CPU
ET 200
Reloj sistema
• El programa de usuario puede sincronizarse
plenamente con el procesamiento
de las E/S. Sincronismo
significa que todas las operaciones
están coordinadas temporalmente,
todos los datos de entrada se leen en
un momento definido. Los datos de
salida actúan también en un momento
definido. Los datos de A/S están
sincronizados con el reloj del sistema,
y ello se extiende hasta los bornes.
Los datos de un ciclo son siempre procesados
en el ciclo siguiente.
Característica
La lectura de valores reales y la emisión
de consignas se realizan de
forma sincronizada, es decir simultáneamente
para todas las entradas
o todas las salidas, a fin de crear
imágenes de proceso coherentes.
La lectura de valores reales y la emisión
de consignas se realizan de
forma equidistante, es decir siempre
con los mismos intervalos de
tiempo.
▼
El reloj del sistema es válido para toda la
estructura de automatización
Estructura descentralizada de
automatización con comportamiento
▼ determinístico e isócrono
• Los datos de entrada y salida se procesan
de forma equidistante. Equidistancia
significa que los datos de
entrada se leen siempre con los mismos
intervalos de tiempo y los datos
de salida se emiten siempre con los
mismos intervalos de tiempo.
• Todos los datos de entrada y salida se
transfieren de forma coherente.
Coherencia significa que todos los datos
contenidos en la imagen del proceso
están asociados de forma lógica
y temporal.
Aplicación
• Mayor precisión en aplicaciones de sincronismo
ya que se miden simultáneamente las respectivas
posiciones.
• Señales íntimamente acopladas desde el punto
de vista temporal pueden distribuirse también
espacialmente usando periferia descentralizada,
es decir señales Marcha a diferentes grupos
de motores en los que tiene gran importancia la
secuencia cronológica.
• Gracias a la lectura simultánea y la transferencia
síncrona la imagen de periferia tiene siempre
estructura coherente. Esto permite p. ej.
calcular la relación entre varios valores analógicos
(p. ej. varias presiones en una prensa).
• Cálculos a partir de la diferencia de valores reales,
p. ej en medida de velocidad de giro o medida
de caudal.
• Procesos de dosificación.
• Los lazos de regulación pueden cerrarse también
a través de la periferia descentralizada.
10

Cambios de configuración en marcha
Los cambios o ampliaciones pueden
ser también necesarios con la instalación
en marcha, p. ej., implementar
nuevos sensores o actuadores,
reparametrización de módulos de
E/S (p. ej. ajuste de los límites de
alarma).
Tales casos se dan en aplicaciones
en procesos continuos que no
deben desconectarse o en los que
no debe interrumpirse la producción:
plantas de procesos o también
líneas de manufactura con altos costes
de rearranque.
El SIMATIC S7-400 permite realizar
cambios de configuración de hardware
durante el funcionamiento de
la instalación y sin que ello tenga
efectos retroactivos. CiR (Configuration
in RUN) permite realizar cambios
o expansiones en la instalación
durante el funcionamiento normal.
Ventajas
• CiR permite expansiones en la instalación
y expansiones y optimizaciones
en la instalación. Una
instalación puede ampliarse o reconfigurarse
con el proceso en
marcha. Estos cambios no tienen
ningún efecto sobre el resto. Ello
permite realizar los cambios o las
ampliaciones de forma más económica
y rápida.
• Además los cambios en RUN permiten
reaccionar con gran flexibilidad
a cambios en el proceso
controlado y optimizaciones.
• Por otro lado, los cambios y reconfiguraciones
en RUN permiten
acortar también los tiempos de reconversión
de instalaciones no sujetos
a requisitos Non-Stopp, ya
que tras los cambios de configuración
HW no es necesario reinicializar
ni sincronizar de nuevo la
instalación.
Campo de aplicación
Los cambios de la configuración de
hardware en RUN son posibles en la
periferia descentralizada. Pueden
aplicarse todas las CPUs estándar del
S7-400 así como las CPUs de alta disponibilidad
del S7-400H operando
en modo aislado.
Las operaciones CiR son posibles
con los siguientes maestros DP:
• CPU vía interfaces integradas
• CP 443-5 ext (V5.0 ó superior)
• Módulo de interfaz IF 964-DP
Las CPUs S7-400H en configuración
redundante pueden modificarse en
marcha utilizando la función H-CiR.
Funciones
Durante el funcionamiento de la instalación
son posibles los siguientes
cambios de configuración de hardware:
• Añadir estaciones de periferia descentralizada
(esclavos de PROFI-
BUS-DP o PA), p. ej. para instalar
una nueva línea de proceso
• Añadir módulos de E/S en el sistema
de periferia ET 200M, p. ej.
para implementar nuevos sensores
• Anulación de cambios, es decir es
posible volver a retirar los dispositivos
de campo (esclavos DP/PA) y
módulos
• Reparametrizar módulos de E/S en
el sistema de periferia ET 200M,
p. ej. si se utiliza para fines de reemplazo
un sensor con otra especificación
o seleccionar otros
límites de alarma
Gama de módulos que pueden añadirse
o retirarse de una configuración utilizando
un S7-400 como maestro
CPUs
S7-400
Esclavo DP
DP/PA link
PROFIBUS PA
Esclavo
PA
ET 200M
PROFIBUS
S7-400H
en modo
normal o
redundante
ET 200M Módulos „F“ Esclavo DP DP/PA link
PROFIBUS PA
Esclavo
PA
PROFIBUS
11

S7-400H, el PLC de alta disponibilidad
(tolerante a fallos)
El creciente grado de automatización
de las plantas industriales hace que
sea cada vez más importante la disponibilidad
de los sistemas aplicados.
Los fallos y averías de sistemas
de automatización conducen por un
lado a paradas improductivas, asociadas
a enormes gastos, y por otro
ocasionan altos costes de rearranque.
Además, la creciente presión de
costes obliga a operar las máquinas y
plantas con el menor personal posible.
Tiempo de conmutación
Debido a su arquitectura redundante
los sistemas de automatización de
alta disponibilidad son capaces de
continuar controlando el proceso
productivo incluso tras una avería.
Para ello se conmuta del sistema
maestro a la estación de reserva
durante el denominado tiempo de
conmutación. Dependiendo de la
duración de dicho tiempo se distingue
entre requisitos de Warm Standby
(tiempo de conmutación más
prolongado) y Hot Standby (tiempo
breve de conmutación). Esto permite
reducir sensiblemente los tiempos de
parada y los costes de rearranque.
Configuración
El PLC maestro (estación A) controla
durante el funcionamiento normal el
área de alta disponibilidad. El PLC de
reserva (estación B) tiene también
acceso a dicha área de alta disponibilidad.
En caso de fallo del maestro el
PLC de reserva se hace cargo del control
del área de alta disponibilidad. El
área de alta disponibilidad sigue así
disponible incluso en caso de fallo.
Ambos PLCs pueden operar también
la periferia normal sin altos requisitos
de disponibilidad, es decir un PLC
puede controlar tanto el área normal
como el área de alta disponibilidad.
El SIMATIC S7-400H es un PLC con
dos CPs H del mismo tipo; en caso de
fallo se conmuta del sistema maestro
a la estación de reserva. Este PLC es
idóneo para procesos de alta disponibilidad
con requisitos de Hot Standby
(procesos con tiempos de conmutación
inferiores a 100 mseg).
Sincronización
El método de la sincronización controlada
por eventos permite en caso
de fallo una conmutación rápida y sin
discontinuidades a la CPU redundante.
Ésta se hace cargo del control
del proceso en el punto interrumpido
y sin pérdida alguna de información
ni de alarmas. El sistema operativo se
encarga de que todas las instrucciones
cuya ejecución pueda causar
estados diferentes en ambos sistemas
discurran de forma sincronizada.
Para ello no se requiere ni programación
ni parametrización por parte del
usuario.
SIMATIC S7-400H, el PLC de alta disponibilidad
Estación A
Estación B
Sincronización de datos
S7-400H
Controlador
maestro
S7-400H
Controlador
de reserva
Periferia
estándar
Área de alta
disponibilidad
Periferia
estándar
12

S7-400F/FH, el PLC de seguridad positiva
La gama SIMATIC Safety Integrated
comprende los PLCs de seguridad
positiva SIMATIC así como periferia y
herramientas de ingeniería. Cuando
aparece un fallo es posible llevar la
aplicación a un estado seguro y
mantenerla en el mismo. Estos PLCs
de seguridad positiva se basan en
probados PLCs estándar.
Para la comunicación de seguridad
PROFIBUS ha sido ampliado con el
perfil PROFIsafe.
PLC de seguridad positiva y alta disponibilidad
SIMATIC S7-400FH
Automatización manufacturera
La CPU 416F del S7-400 ha sido diseñada
para la automatización manufacturera.
Está basada en la CPU
estándar asociada; su hardware y
sistema operativo ha sido ampliado
con mecanismos de protección para
ejecutar programas de seguridad.
Todo el programa de seguridad positiva
se describe con STEP 7 en los
lenguajes KOP y FUP estándar.
El paquete de software "S7 Distributed
Safety" actúa como soporte
durante la parametrización de la
periferia de seguridad positiva y la
programación gracias a ejemplos de
programas certificados y preprogramados.
Automatización de procesos
Para su aplicación en la automatización
de procesos la gama incluye las
CPUs 414H y 417H del S7-400 de
alta disponibilidad. Las aplicaciones
de seguridad positiva en la industria
de procesos requieren un paquete
de software especial, "S7 F-Systems".
Con una CPU es posible resolver
aplicaciones de seguridad positiva
que ofrecen SIL 3.
Para aumentar la disponibilidad del
sistema es posible configurar dos
CPUs redundantes y cumplir así
tanto los requisitos de seguridad
positiva como de tolerancia a fallos.
El programa se diseña con la Safety
Matrix o Continuous Function Chart
(CFC) y usando bloques de función
certificados.
"S7 F-Systems" actúa como soporte
en la configuración de la periferia de
seguridad positiva y en la programación
de la lógica.
Esto permite comunicación estándar
y comunicación de seguridad a
través de un único cable estándar
PROFIBUS.
La ingeniería para funciones estándar
y de seguridad de estos PLCs
SIMATIC de seguridad positiva se
realiza con las mismas herramientas
de configuración (STEP® 7). Esto
permite integrar sin costuras en un
PLC SIMATIC las funciones de seguridad
con la automatización estándar.
Gracias a la configuración granular
de la periferia de seguridad positiva
sólo es necesario aplicar funciones
de seguridad allí dónde sea estrictamente
necesario. Esto permite combinar
en la configuración componentes
de seguridad con componentes
estándar, al igual que pueden
coexistir en el PLC tanto programas
de seguridad como normales.
Datos de
seguridad
PROFIsafe
Protocolo
PROFIBUS DP
estándar
PROFIBUS
Datos
estándar
Datos de
seguridad
PROFIsafe
Protocolo
PROFIBUS DP
estándar
Datos
estándar
Capa
PROFIsafe
PROFIBUS
estándar
Los datos estándar y de seguridad se transmiten con PROFIsafe a través del mismo
cable de bus
13

Configuración y programación con STEP 7
La base para la configuración y programación
de los controladores
SIMATIC S7-300, S7-400, C7 y
WinAC es STEP 7. Esta universalidad
permite portar aplicaciones a diversas
plataformas.
STEP 7
STEP 7 ofrece funciones que cubren
todas las fases de un proyecto de
automatización, de la configuración
hasta la puesta en servicio, test y
mantenimiento, facilitando consecuentemente
todo el flujo de trabajo
en ingeniería.
STEP 7 comprende tanto la configuración
hardware de la instalación
como también la parametrización
de los módulos, lo que evita tener
que realizar ajustes por hardware.
En una interfaz gráfica de usuario de
STEP 7 se definen las conexiones de
comunicación dentro de un proyecto.
El Administrador SIMATIC de
STEP 7 es la herramienta central
para gestionar proyectos. El Administrador
SIMATIC no sólo muestra
una CPU sino todo el sistema con
indepedencia de cuántos controladores,
accionamientos y equipos
HMI conste la solución.
Para escribir el programa de usuario
STEP 7 contiene los tres lenguajes
de programación básicos Lista de
instrucciones (AWL), Esquema de
contactos (KOP) y Diagrama de funciones
(FUP). Éstos están normalizados
según IEC 1131-3 y ampliamente
extendidos por todo el
mundo en calidad de norma internacional.
STEP 7 Professional
Para aplicaciones de mayor envergadura
se recomienda utilizar STEP 7
Professional. Este paquete incluye
todos los lenguajes de programación
normalizados en IEC 1131-3
que son, además de Lista de instrucciones
(AWL), Esquema de contactos
(KOP) y Diagrama de funciones
(FUP):
• S7-SCL (Structured Control Language),
lenguaje de alto nivel basado
en PASCAL para programar
algoritmos complejos y funciones
matemáticas o para aplicaciones
de procesamiento de datos.
Configuración gráfica de las conexiones de comunicación en NetPro
• S7-GRAPH
para configurar gráficamente controles
secuenciales. S7-GRAPH se
utiliza para describir procesos secuenciales
con etapas alternativas
o paralelas.
•S7-PLCSIM
para simular un entorno de test inclusive
controlador y proceso.
S7-PLCSIM permite probar un programa
antes de que se cargue en
el PLC del sistema.
Otras herramientas de ingeniería
Para aplicaciones especiales se dispone
de más herramientas de ingeniería,
p. ej.:
• S7-HiGraph
para automatizar unidades funcionales
utilizando grafos de estado.
En este método se describen
gráficamente tanto los estados
como las condiciones de transición
entre etapas.
• CFC (Continuous Function Chart),
esquema tecnológico para interconectar
gráficamente funciones
complejas, p. ej. en control de
procesos.
Almacenamiento de datos
Usando tarjetas de memoria es posible
guardar en la CPU los programas
de usuario así como otros datos cualesquiera.
En caso de servicio técnico
o de ampliación esto ofrece la
ventaja de que no sólo se encuentran
localmente los programas ejecutables
sino también todo el proyecto
inclusive los comentarios y la
notación simbólica. Si se utilizan
lenguajes de alto nivel o herramientas
gráficas de ingeniería se dispone
así inmediatamente de la fuente del
programa en el formato original o
gráfico, respectivamente. Además
es posible almacenar en la CPU, en
formatos de archivo habituales, instrucciones
de manejo propias del
cliente, manuales y documentación
de máquina.
14

Redes de comunicación
Ethernet, PROFIBUS y más
Para SIMATIC se dispone de los sistemas
de bus siguientes:
• Industrial Ethernet (IEEE 802.3 y
802.3u), el estándar internacional
para redes de área local y el nº 1 indiscutible
del mercado con una
cuata superior al 80%. Con Industrial
Ethernet es posible construir
potentes redes de comunicación
con gran extensión espacial.
• PROFINET, el estándar internacional
aprovecha Industrial Ethernet y
permite comunicación en tiempo
real llegando hasta el nivel de campo.
El pleno uso de los estándares
TI existentes permite implementar
con PROFINET también aplicaciones
de control de movimiento isócronas
con comunicación por
Industrial Ethernet.
• PROFIBUS (IEC 61158/EN 50170),
el estándar internacional para el
nivel de campo y que es también
líder del mercado en todo el mundo
en el sector de buses de campo.
Es el único bus de campo que permite
la comunicación tanto en
aplicaciones manufactureras
como de procesos.
• En calidad de alternativa económica
al mazo de cables el bus
AS-Interface permite interconectar
sensores y actuadores utilizando
un cable bifilar.
• La base para la automatización de
edificios es la norma internacional
KNX (EN 50090, ANSI EIA 776).
• Acoplamiento punto a punto,
la forma más simple de comunicación
entre dos estaciones. Para
ello se utilizan protocolos especiales,
p. ej. RK 512, 3964(R), ASCII,
(ver pág. 19).
• Las transiciones entre las diferentes
redes se implementan mediante
controladores o módulos Link.
Industrial
Ethernet
(PROFINET)
MPI
PG
PROFIBUS
KNX
ET 200
Detector de
incendios
S7-400
PC
S7-300
Link
S7-400
Posibilidades de comunicación del SIMATIC S7-400
OS
OS
Escáner
S7-300
AS-Interface
Sensor
ET 200S PN
Proxy, p.ej.
S7-300 con
CPU 317-2 PN/DP
ET 200S
15

PROFINET, el estándar Industrial Ethernet abierto
La comunicación sin discontinuidades
del nivel de campo hasta el nivel
de gestión es actualmente uno de
los más importantes requisitos
impuestos a las soluciones de automatización.
Sistema de conexión
estandarizado, gestión unificada de
la red, mecanismos de acceso TI y
extensas posibilidades de diagnóstico
crean todas las expectativas de
ahorro desde la ingeniería hasta la
fase de operación, pasando por la
puesta en marcha. Para la comunicación
homogénea conviene aprovechar
tanto las ventajas de los
robustos buses de campo como la
funcionalidad TI estandarizada de
Ethernet. Con ello, la PROFIBUS
International (PI) ha desarrollado
PROFINET que constituye un amplio
estándar que abre nuevas posibilidades
en el área de campo:
•Integración de TI
• Automatización distribuida
• Uso de redes LAN inalámbricas
(Industrial Wireless LAN)
•Tiempo real
PROFINET es el estándar Industrial
Ethernet abierto y no propietario
apto para todos los niveles y aplicaciones
en automatización.
internet
Flexibilidad por aprovechamiento de Ethernet
y estándares probados de TI
ET 200S
- Configuración
- Datos proceso
- Diagnóstico
Dispositivos de campo IO-Devices
Ingeniería y puesta en marcha más
económicas gracias a modularización
PROFINET avec périphérie décentralisée
VS 130-2
Controlador
IO-Controller
ET 200pro
PROFINET IO con dispositivos de campo descentralizados
PROFINET IO
PROFINET IO sirve para conectar
directamente a Industrial Ethernet
los dispositivos de campo descentralizados.
En la configuración usando
STEP 7 probada ya en PROFIBUS,
dichos dispositivos de campo
(IO-device) se asignan a un controlador
central (IO-controller).
- Parametrización
- Diagnóstico
- Estado/forzado
PROFIBUS
PG/PC
Supervisor
IE/PB
Link
PN IO
Para proteger las inversiones realizadas
es posible seguir utilizando
módulos y equipos existentes recurriendo
a módulos de interfaz aptos
para PROFINET o módulos Link. Un
IO-supervisor sirve para fines de HMI
y diagnóstico (diagnóstico general y
detallado).
Del entorno del S7-400 están disponibles
para dicha función los
siguientes productos configurables
con STEP 7:
• IM 151-3 PN: conexión directa de
una unidad ET 200S como
IO-device a Industrial Ethernet
• CP 443-1 ADVANCE: módulo de
comunicación para ampliar un
S7-400 con una interfaz Industrial
Ethernet para conectar dispositivos
de campo, en calidad de
IO-device, vía S7-400 a Industrial
Ethernet
Protección para las inversiones en dispositivos
PROFIBUS y aplicaciones
Aumento de prestaciones por el factor 100
en aplicaciones de control de movimiento
PROFINET, temas centrales
16

Máxima conectividad gracias a interfaces integradas
El S7-400 permite conectar todos
los sistemas de bus habituales.
La conexión de sensores y actuadores
al S7-400 es soportada tanto por
PROFIBUS DP como PROFINET IO.
Esto permite conectar el S7-400
como maestro a PROFIBUS DP, bien
a través del puerto integrado en
cada CPU, un módulo de interfaz
especial (IM) o un procesador de
comunicaciones (CP).
Las redes AS-Interface y KNX, así
como otros sistemas de bus, pueden
alcanzarse desde el S7-400 a través
de pasarelas PROFIBUS.
El intercambio de datos con otros
PLCs o entre PLCs y otros equipos
inteligentes (PCs, ordenadores etc.)
se materializa a través del puerto
MPI, o usando una red PROFIBUS o
Industrial Ethernet. El puerto MPI en
cada CPU permite por un lado un
intercambio cíclico simple de datos
(sin acuse) y por otro un intercambio
programado con mayores
volúmenes de datos (con o sin
acuse). Para la comunicación vía
PROFIBUS, PROFINET o Industrial
Ethernet se aplican módulos de
comunicación (CP) dedicados.
Para tareas simples de comunicación
se utiliza la conexión punto a
punto a través de CPs al efecto.
Interfaces integradas
Interfaces integradas directamente
en las CPUs permiten construir
potentes redes de comunicación utilizando
tecnología de bus convencional,
p. ej. para funciones HMI y
de programación. El sistema ofrece
suficientes recursos para conectar
numeroso equipos HMI. Con ayuda
de la función de enrutado es posible
acceder desde una programadora
conectada en cualquier punto de la
red a todas las estaciones de la
misma.
Potente conectividad con interfaces
integradas en la CPU y procesador de
comunicaciones
Interfaz multipunto MPI
MPI constituye la solución económica
para la comunicación con programadoras/PCs,
sistemas HMI y
otros sistemas de automatización
SIMATIC S7/C7/WinAC. En este caso
es posible interconectar un máx. de
125 estaciones MPI con una velocidad
de hasta 12 Mbits/s, p. ej. para
el intercambio de datos de proceso
entre diferentes PLCs o para funciones
de interfaz hombre-máquina sin
necesidad de programación. El
puerto MPI puede utilizarse también
como interfaz PROFIBUS DP y permite
instalar una línea DP adicional.
PROFIBUS DP
Para configurar de forma rentable
estructuras descentralizadas el
SIMATIC S7-400 puede conectarse al
bus de campo abierto PROFIBUS DP
(IEC 61158/EN 50170). Ello abre
numerosas posibilidades de comunicación
con numerosos tipos de equipos
del PLC SIMATIC hasta los dispositivos
de campo de otros
fabricantes. También es posible la
comunicación con sistemas SIMATIC
S5 ó SIMATIC 505 existentes. La periferia
descentralizada se configura
también con STEP® 7, al igual que la
periferia centralizada, lo que ahorra
costes de ingeniería.
El soporte de la funcionalidad DP V1
permite parametrizar y optimizar
dispositivos de campo durante la
marcha, lo que redunda en menores
tiempos de transformación de
máquinas. Las detalladas funciones
de diagnóstico permiten reducir
además los tiempos de parada de las
instalaciones.
Submódulos de comunicación
Los submódulos de comunicación
pueden enchufarse opcionalmente
en las CPUs S7-400 para adaptarlos a
los requisitos de la aplicación respectiva.
Para dicho fin las CPUs 414-3 y
416-3 ofrecen un slot libre y la CPU
417 dos. Enchufando dichos submódulos
de comunicación es posible
instalar líneas DP adicionales funcionando
como esclavo o maestro, y
cuya funcionalidad equivale a la de
las interfaces integradas.
17

Variada gama de módulos
La variada gama de módulos permite
adaptar el controlador SIMATIC
a las tareas más diversas.
La gama incluye:
• Módulos de señal (módulos de E/S
digitales y analógicos) para prácticamente
todo tipo de señales,
también con tratamiento de alarmas
y diagnóstico
• Módulos de función para tareas
tecnológicas, p. ej. contaje/ medición,
posicionamiento, regulación
y simulación de secuenciador de
levas
• Módulos de comunicaciones para
conexiones punto a punto y para
la conexión de redes, p. ej. PROFI-
BUS, PROFINET, Industrial Ethernet
con funcionalidad TI
• Fuentes de alimentación para generar
las tensiones de trabajo para
los restantes módulos (no las tensiones
de carga para los módulos
de señal) y
• Módulos de interface para interconectar
los bastidores de ampliación
al bastidor central.
Módulos de señal
Los módulos de señal S7-400 sólo
representan un subconjunto de
aquellos módulos que es posible
conectar al S7-400 a través de
PROFIBUS DP. Los módulos de señal
enchufados en en bastidor central
pueden desenchufarse y enchufarse
en marcha.
En las páginas siguientes encontrará
los criterios que permiten seleccionar
el módulo de señal adaptado a la
aplicación respectiva.
Datos técnicos detallados pueden
consultarse en todo momento en el
catálogo interactivo CA 01 disponible
en Internet:
www.siemens.de/automation/ca01
Módulos de función
Se dispone de módulos de función
para resolver las siguientes aplicaciones
tecnológicas:
• Contaje en diferentes modos
hasta 500 kHz
• Control por levas para hasta
16 líneas por módulos
• Tareas de posicionamiento de
todo tipo: posicionamiento en
lazo abierto utilizando dos velocidades,
rápida/lenta (3 ejes por
módulo)
• Posicionamiento punto a punto y
perfiles de desplazamiento (regulación
de posición) con servomotores
y motores paso a paso
(3 ejes por módulo)
• Regulación PID con capacidad
backup y función de autooptimización
integrada en línea para diferentes
tipos de regulador
(continuos, discontinuos, modulados
por ancho de impulsos)
• Regulación programable de alta
respuesta dinámica para hasta
100 ejes por módulo
Comunicaciones
Se dispone de módulos de comunicación
para las aplicaciones siguientes:
• Conexión punto a punto con velocidades
de transmisión de hasta
115 kbits/s y diferentes protocolos,
p. ej., para conectar módems,
impresoras, scáneres, accionamientos,
equipos de otros
fabricantes
• Conexión a PROFIBUS, tanto conforme
al protocolo DP como FMS
(DP V0 y DP V1)
• Conexión a Industrial Ethernet vía
protocolo ISO/TCP o TCP/IP y
PROFINET
• Conexión a Internet vía Ethernet
para cargar páginas Web y para
correo electrónico
Fuentes de alimentación
Las fuentes de alimentación están
también disponibles en versión
diagnosticable y, en caso de necesidad,
pueden instalarse de forma
redundante para incrementar la disponibilidad
del controlador.
Integración en tecnologías de la
información
SIMATIC permite conectar fácilmente
el sistema de automatización
a las tecnologías de la información.
El CP para TI enchufable a la CPU
ofrece las funciones siguientes:
• Creación de páginas Web propias
con herramientas HTML cualesquiera;
las variables del proceso
del S7 pueden asignarse fácilmente
a los objetos HTML.
• Posibilidad de observar el S7 a través
de dichas páginas Web desde
un navegador estándar.
• Posibilidad de enviar e-mails desde
el programa de usuario del S7
mediante llamadas a FCs.
• Teleprogramación gracias a la
propiedad WAN de TCP/IP, también
a través de la red telefónica
(p. ej., RDSI/ISDN).
18

Conexión punto a punto,
la solución más económica
La conexión punto a punto utilizando
módulos de comunicaciones
(CPs) dedicados constituye una
alternativa muy potente y económica
a los sistemas de bus.
La ventaja de la conexión punto a
punto respecto a los sistemas de bus
es particularmente destacada si hay
que conectar al SIMATIC S7 un
número reducido de equipos
(RS 485).
A través de CPs es también posible
conectar a SIMATIC S7 sistemas de
terceros a un precio económico. La
gran flexibilidad de los módulos CP
permite diferentes normas de transmisión,
velocidades de transmisión
o incluso protocolos de transmisión
personalizados.
Los CPs disponen de una robusta
caja de plástico con LEDs para señalizar
estados operativos y fallos.
Con cada CP se adjunta un paquete
de configuración en CD con manual
electrónico, pantallas de parametrización
y bloques de función estándar
para la comunicación de la CPU
con el CP.
Los datos de configuración se guardan
en un bloque de datos de sistema
que se almacena en la CPU. Si
es necesario sustituir el módulo el
nuevo puede utilizar la parametrización
guardada, con lo que está
inmediatamente operativo.
En los módulos de comunicación
punto a punto S7-400 la adaptación
a las diferentes normas de transmisión
se realiza enchufando submódulos
al efecto, es decir no se precisan
convertidores externos.
PC
Printer
Robot
control
BDE-
Terminal
SIMATIC S7
S5 or
3rd party SPS
Posibilidades de comunicación de SIMATIC S7-400
Modem
SIMOVERT
SIMOREG
Datos técnicos de los CPs para conexión punto a punto del S7-400
Aplicación
Velocidad de
transmisión
Protocolos
cargables
Reacción rápida en
caso de reducidas
cantidades de datos
económica
con una interfaz
variable
Conexión
Process
controller
Scanner
Barcode
reader
High-Speed
con dos interfaces
variables
Alta (115200 bits/s) Baja (38400 bits/s) Alta (115200 bits/s)
– Maestro Modbus
(6ES7 340-1AA..-...)
Esclavo Modbus
(6ES7 340-1AB..-...)
Data Highway
(6ES7 340-1AE..-...)
Módulo CP440 CP 441-1 CP 441-2
Referencia base:
6ES7 440 -1.... 441-1.... 441-2....
Norma de
transmisión
• RS 232C (V.24)
• 20 mA (TTY)
• RS 422/485 (X.27)
Protocolos de
transmisión
integrados
• ASCII
• Drivers impresora
• 3964(R)
• RK512
–
–
sí (hasta 32 estaciones)
✓
–
✓
–
Todas las normas de transmisión, todos los
submódulos de interfaz, enchufables, serie
✓
✓
✓
–
✓
✓
✓
✓
19

Módulos de señal para sensores y actuadores
Los módulos de señal constituyen la
interfaz entre el controlador y el proceso.
Numerosos módulos digitales
y analógicos ofrecen el número
exacto de entradas/salidas necesarias
para la tarea respectiva.
Montaje simple
Los sensores/actuadores se conectan
a través de conectores frontales.
En caso de cambio, basta con
enchufar dicho conector sobre el
nuevo módulo del mismo tipo; el
cableado es independiente. La codificación
del conector frontal evita
confusiones.
Conexión rápida
La conexión se hace aún más rápida
y simple utilizando SIMATIC TOP
connect (no para la periferia integrada
en las CPUs compactas del
S7-300). Se ofrecen conectores
frontales con conductores individuales
y un sistema modular plenamente
enchufable y compuesto de
módulo de enchufe frontal, cables
de unión y bloque de bornes.
Alta densidad en empaquetamiento
El gran número de canales alojados
en los módulos constituye el motivo
de la construcción tan compacta,
p. ej. están disponibles módulos con
8 a 32 canales digitales.
Parametrización simple
Los módulos se configuran y parametrizan
con STEP 7; no es necesario
efectuar ajustes en interruptores
ni otros elementos hardware. Los
datos se guardan en un punto central
y se transmiten automáticamente
a cualquier módulo que haya
reemplazado a uno ya configurado;
esto permite excluir errores de
ajuste. Al aplicar nuevos modulos no
es necesario actualizar el software.
Las configuraciones ya realizadas,
p. ej. para máquinas en serie, pueden
clonarse las veces que se desee.
Diagnóstico, alarmas
Algunos módulos disponen también
de funcionalidad de vigilancia de
señales (alarma de diagnóstico) y de
las señales del proceso (alarma de
proceso, p. ej. evaluación de flancos).
Ello permite reaccionar inmediatamente
ante cualquier anomalía
o evento en el proceso. En STEP 7
puede definirse si debe reaccionar el
PLC y en qué forma. En los módulos
de entrada digital son también posibles
varias alarmas por módulo.
Parametrización de un módulo de entrada analógica
20

Periferia de E/S
Tabla de selección de módulos de E/S digitales
Tipo de módulo
Particularidades de
este módulo
Módulos de entrada digital
Módulo de entrada
24 V DC particularmente
rápido y con
capacidad de alarma
Módulo de entrada
estándar 24 V DC con
la mayor escala de integración
Máxima escala de
integración para el
mercado de 120 V
Módulo de entrada
para mayores
tensiones variables
Módulo de entrada
apto para alarma para
tensiones variables
menores 1)
Tipo de tensión DC UC
Tensión de entrada 24 V 120 V 120/230 V 24 a 60 V
Capacidad de ✓ – ✓
alarma
Retardo de entrada 0,05 a 3 ms 2) 3 ms < 25 ms 0,5 a 20 ms 2)
Número de canales 16 32 16
Referencia base:
6ES7 421- 7BH -... 1BL..-... 1EL..-... 1FH..-... 7DH..-...
Tipo de módulo Módulos de salida digital
Particularidades de Módulo de salida DC
este módulo para altas corrientes
Módulo de salida
estándar 24 V DC con
máx. escala de integración
Módulo de salida
24 V DC rápida y con
capaz. de alarmas
Módulo de salida AC
estándar
Módulo de salida por
relés
Tipo de tensión DC AC Relé
Tensión de salida 24 V 120/230 V 5-125 V DC
Corriente de salida 2A 0,5 A 2A 5A
Capacidad de – ✓ –
alarma
Número de canales 16 32 16
Referencia base:
6ES7 422- 1BH..-... 1BL..-... 7BL..-... 1FH..-... 1HH..-...
1) también aplicable como módulo de tipo M
2) parametrizable
21

Periferia de E/S
Tabla de selección de módulos de entrada analógica
Tipo de módulo
Magnitud de medida
física
Particularidades de
este módulo
Rango de medida del
sensor
Módulos de entrada analógica
Corriente
Módulo
estándar con
16 entradas
±1 V
1 - 5 V
Módulo
estándar con
8entradas
±1 V
±10 V
1 - 5 V
Numerosos rangos
de tensión
±80 mV
±250 mV
±500 mV
±1 V
±2,5 V
±5 V
±10 V
1 - 5 V
Captación analógica
particularmente
rápida
±1 V
1 - 5 V
±10 V
Generación de
alarmas de
diagnóstico y
valor de proceso
con 16 bits
de resolución
±25 mV
±50 mV
±80 mV
±250 mV
±500 mV
±1 V
±2,5 V
±5 V
±10 V
1-5V
Capacidad de alarma – ✓
Aislamiento galvánico – ✓
Número de canales 16 8 16 8
Resolución 13 bits 14 bits 16 bits
Tiempo de conversión
por canal
55/65 ms 23/25 ms 20/23 ms 52 µs 6/21/23 ms –
Referencia base 6ES7 431-
0HH.-....
6ES7 431-
1KF0.-....
6ES7 431-
1KF1.-....
6ES7 431-
1KF2.-....
6ES7 431-
7QH.-....
Aisl. galv. por
canales y generación
de alarmas
de diagnóstico
de valor
de proceso
±25 mV
±50 mV
±80 mV
±250 mV
±500 mV
±1 V
±2,5 V
±5 V
±10 V
1-5V
6ES7 431-
7KF0.-....
Tipo de módulo
Magnitud de medida
física
Particularidades de
este módulo
Rango de medida del
sensor
Módulos de entrada analógica
Tensión
Módulo estándar
con
16 entradas
4-20 mA
±20 mA
Módulo estándar
con
8entradas
4-20mA
±20 mA
Módulo estándar
con
8entradas
4-20mA
0-20mA
Captación analógica
particularmente
rápida
4-20mA
±20 mA
Generación de
alarmas de
diagnóstico y
valor de proceso
con 16 bits
de resolución
4-20mA
0-20mA
±5 mA
±10 mA
±20 mA
Capacidad de alarma – ✓
Aislamiento galvánico – ✓
Número de canales 16 8 16 8
Resolución 13 bits 14 bits 16 bits
Tiempo de conversión
por canal
55/65 ms 23/25 ms 20/23 ms 52 µs 6/21/23 ms –
Referencia base 6ES7 431-
0HH.-....
6ES7 431-
1KF0.-....
6ES7 431-
1KF1.-....
6ES7 431-
1KF2.-....
6ES7 431-
7QH.-....
Aisl. galv. por
canales y generación
de alarmas
de diagnóstico
de valor
de proceso
4-20mA
0-20mA
±5 mA
±10 mA
±20 mA
±3,2 mA
6ES7 431-
7KF0.-....
22

Periferia de E/S –
Tabla de selección de módulos de entrada analógica
Tipo de módulo
Magnitud de medida
física
Particularidades de este
módulo
Rango de medida del
sensor
Módulos de entrada analógica
Resistencia
Módulo estándar
Númerosos rangos de
medida
0-600Ω 0-48Ω, 0 -150Ω,
0-300Ω, 0 -600Ω,
0 - 6000 Ω
Lectura analógica particularmente
rápida y
generación de alarmas
de proceso
Númerosos rangos de
medida y generación de
alarmas de proceso y
diagnóstico
0-600Ω 0-48Ω, 0 -150Ω
0-300Ω, 0 -600Ω,
0 - 6000 Ω
Capacidad de alarma – ✓
Aislamiento galvánico
✓
Número de canales 4 8
Resolución 13 bits 14 bits 16 bits
Tpo. conversión por canal 23/25 ms 20/23 ms 52 µs 6/21/23 ms
Referencia base 6ES7 431-1KF0.-.... 6ES7 431-1KF1.-.... 6ES7 431-1KF2.-.... 6ES7 431-7QH.-....
Tipo de módulo
Magnitud de medida
física
Particularidades de este
módulo
Módulos de entrada analógica
Termopares
Módulo estándar con 8 canales
16 canales con 16 bits de resolución
y generación de alarmas de
proceso y diagnóstico
Aisl. galv. por canales y generación
de alarmas de proceso y
diagnóstico
Tipos
B, E, N, J, K, L, R, S, T, U
Capacidad de alarma – ✓
Aislamiento galvánico ✓ ✓
Número de canales 8 16 8
Resolución 14 bits 16 bits
Tpo. conversión por canal 20/23 ms 6/21/23 ms –
Referencia base 6ES7 431-1KF1.-.... 6ES7 431-7QH.-.... 6ES7 431-7KF0.-....
Tipo de módulo
Módulos de entrada analógica
Magnitud de medida Termorresistencia
física
Particularidades de este
módulo
Módulo estándar con 4 canales Generación de alarmas de proceso
y diagnóstico
Generación de alarmas de proceso
y diagnóstico
Tipos Pt 100, Pt 200, Pt 500, Pt 1000,
Ni 100
Pt 100, Pt 200, Pt 500, Pt 1000, Ni 100, Ni 1000
Capacidad de alarma – ✓
Aislamiento galvánico
✓
Número de canales 4 8
Resolución 14 bits 16 bits
Tpo. conversión por canal 20/23 ms 6/21/23 ms –
Referencia base 6ES7 431-1KF1.-.... 6ES7 431-7QH.-.... 6ES7 431-7KF1.-...
23

Periferia de E/S
Tabla de selección de módulos de salida analógica,
normas
Tipo de módulo
Módulos de salida analógica
Magnitud de medida física Tensión, corriente
Rango de medida del sensor ±10 V, 0 - 10 V, 1 - 5 V,
±20mA, 0-20mA, 4-20mA
Capacidad de alarma –
Aislamiento galvánico
✓
Número de canales 8
Resolución
13 bits
Tiempo de conversión por canal 420 µs
Referencia base
Normas
El SIMATIC S7-400 cumple las
normas nacionales e internacionales
siguientes:
6ES7 432-1HF..-....
• DIN, EN, IEC
•Certificado UL
•Certificado CSA
• FM class 1 div. 2; group A, B, C y D
• Grupo de temperatura T4 (≤ 135 °C)
• Homologaciones para aplicaciones
navales de
– American Bureau of Shipping
– Bureau Veritas
– Des Norske Veritas
– Germanischer Lloyd
– Lloyds Register of Shipping
• Temperatura ambiente admisible para
todos los componentes 60 °C
• Sismorresistencia
Descripciones abreviadas para
otros productos relacionados
con S7-400 para aplicaciones
especiales
PLCs de seguridad positiva SIMATIC
6ZB5310-0KE01-0BA.
PLCs de alta disponibilidad SIMATIC
6ZB5310-0FW01-0BA.
Tareas tecnológicas con SIMATIC
E20001-A430-P210
WinAC PC-based
6ZB5310-0KP01-0BA.
Modo isócrono
6ZB5310-0KV01-0BA.
AS-Interface
E20001-A150-P302
Industrial Ethernet
6ZB5530-0AK01-0BA.
PROFINET
6ZB5310-0MA01-0BA0
PROFIBUS
6ZB5530-0AQ01-0BB.
Más información en SIMATIC Guide
Información Técnica:
Publicaciones adicionales sobre el
tema SIMATIC en:
Si prefiere una conversación personal,
aquí encontrará interlocutores:
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www.siemens.com/simatic/printmaterial
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con lo descrito, o bien haber sido
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