CPUs S7-300 para funciones tecnológicas - Solución PLC ...

CPUs S7-300 para funciones tecnológicas
Solución PLC inteligente para
funciones tecnológicas y
tareas de control de movimiento
Descripción abreviada • Marzo 2005

Ventajas por reducción de costes
Combina PLC, control de movimiento y accionamientos
Los fabricantes de máquinas e instalaciones deben encarar
desde hace varios años el desafío de tener que ofrecer
máquinas cada vez más flexibles y productivas a precios
cada vez menores. Esto ha conducido a que en nuevos modelos
hayan aumentado enormemente las soluciones mecatrónicas
optimizadas en términos de costes. De este
modo, se tiende cada vez más a sustituir los ejes centrales
rígidos por ejes accionados individualmente.
Con ello, crece la variedad de tareas de automatización, p. ej.,
en aplicaciones tecnológicas o en el amplio campo del control
de movimiento. Al mismo tiempo, los sistemas de automatización
disponibles generalmente se hacen cada vez más potentes
y ofrecen mayores recursos.
Entonces, ¿por qué no usar también el PLC para todas las
tareas de control de movimiento?
Como respuesta venimos ampliando cada vez más nuestros
sistemas de automatización y accionamiento con funciones
tecnológicas centradas en el control de movimiento.
A esta interacción entre funcionalidad PLC y control de movimiento
se le añaden los accionamientos, conectados gracias a
PROFIBUS. Esto constituye una solución piloto tecnológica e
innovativa para tareas de automatización y accionamiento.
Además de ventajas técnicas, una solución integrada de este
tipo ofrece también ventajas económicas.
La gama Totally Integrated Automation incluye ahora también
una CPU SIMATIC con funcionalidad de control de movimiento
integrada. De esta forma el usuario se beneficia de la experiencia
y el servicio técnico a escala mundial del líder del mercado
así como de la calidad de los sistemas y productos
SIMATIC.
Esto constituye el fundamento para aplicar soluciones innovadoras
de automatización con el fin de incrementar los beneficios
y mejorar la competitividad.
La integración de las funciones tecnológicas y de control de
movimiento en una CPU SIMATIC dedicada ofrece las ventajas
siguientes:
Reducción de los gastos de inversión
El uso de las CPUs para funciones tecnológicas ahorra, debido
a la funcionalidad integrada, la compra de módulos de función
inteligentes (módulos FM) adicionales para tareas tecnológicas
o de control de movimiento. Precisamente en aplicaciones
multieje esto reduce los gastos de adquisición y
contribuye a ahorrar significativamente gastos de gestión de
almacén ya que se reduce el número de repuestos.
Y, no menos importante, la aplicación de una CPU para funciones
tecnológicas disminuye también los requisitos de espacio,
con lo que puede recurrirse posiblemente a un armario eléctrico
de menor tamaño.
Reducción de los costes
de ingeniería
Las CPUs tecnológicas son CPUs de la
gama SIMATIC estándar, por lo que
pueden usarse sin más los programas
S7-300 existentes. Sólo existe un programa
de usuario SIMATIC S7 para las
funciones PLC habituales y las tareas
de control de movimiento. Con ello disminuye
el número de interfaces y se reducen
los trabajos de programación.
Junto a las probadas potentes funciones
de diagnóstico SIMATIC se dispone
además de herramientas de puesta en
marcha adicionales para control de
movimiento (p. ej. memoria trace de
tiempo real).
CPU tecnológica con funcionalidad
de control de movimiento integrada
Reducción de los costes
de formación
Toda la configuración – de los accionamientos hasta el PLC pasando
por el control de movimiento – se realiza con STEP 7.
Para ello se aplican los conocidos lenguajes STEP 7 (KOP, FUP,
AWL) y, opcionalmente, todas las herramientas de ingeniería
(p. ej. S7-SCL, S7-GRAPH, CFC). No se requiere pues aprender
un lenguaje de programación adicional para la tarea de control
de movimiento, con el consiguiente ahorro de tiempo y
dinero. Y para la programación pueden aprovecharse los
conocimientos en S7 existentes, lo que elimina las barreras de
iniciación.
Todas las funciones tecnológicas se configuran mediante diálogos
simples y fáciles de usar. Allí se realizan todos los ajustes
necesarios como p. ej. la entrada de los datos mecánicos, la
selección del accionamiento y los ajustes de los reguladores.
Esto ahorra tiempo y facilita la introducción a los usuarios
novatos sin conocimientos del sistema.
Los bloques para control de movimiento de las CPUs de funciones
tecnológicas cumplen la especificación de PLCopen
(Task Force Motion Control). De esta forma se basan en un
estándar internacional, lo que simplifica la ingeniería y el
servicio técnico.
2

Aplicación en tareas de PLC y control de movimiento
El SIMATIC S7-300 lleva muchos años demostrando su capacidad
para resolver las tareas de automatización más variadas.
Su éxito ha logrado convencer a muchos usuarios de los más
diversos sectores:
• Ingeniería de fabricación
• Industria del automóvil
• Construcción de maquinaria en general
• Construcción de maquinaria especial
• Construcción de maquinaria de serie
(máquinas de producción de todo tipo), OEM
• Transformación de plásticos
• Industria de embalaje
• Industria de alimentación y bebidas
• Ingeniería de procesos
(p. ej. abastecimiento de aguas, automatización de
edificios)
Las CPUs para funciones tecnológicas 315T-2DP ó 317T-2DP
tienen la plena funcionalidad de las potentes CPUs estándar
315-2DP ó317-2DP.
Por citar un ejemplo, la Micro Memory Card (MMC) permite
prescindir del mantenimiento asociado a una batería tampón
y facilita la actualización del programa. Además, la MMC simplifica
las intervenciones de servicio técnico, ya que es posible
guardar en la misma un proyecto completo con notación simbólica
y comentarios así como todos los parámetros.
Estas CPUs incluyen funciones tecnológicas integradas así
como periferia de E/S rápida para funciones tecnológicas.
De ahí que las CPUs para funciones tecnológicas del S7-300
ofrezcan un gran número de aplicaciones nuevas; preferentemente
en máquinas donde se aúnan alta potencia de PLC y, al
mismo tiempo, requisitos de control de movimiento, como
por ejemplo:
• Líneas de mecanizado/montaje
• Máquinas continuas
• Aplicaciones de envasado
• Aplicaciones de plagado y envoltura
• Cizalla volante
• Deplegador de cartones
• Máquinas etiquetadoras
• Avance por rodillos
• Pórticos simples sin interpolación
Las CPUs tecnológicas son ideales para controlar movimientos
acoplados entre varios ejes.
Además de posicionamiento exacto de ejes individuales son
posibles secuencias de movimientos complejos y sincronizados
como vínculos con una maestro virtual o real, sincronismo
de engranajes, levas y corrección por marcas impresas.
El PROFIBUS isócrono permite además dominar procesos rápidos
y de tiempo crítico como p.ej. en ejes distribuidos en aplicaciones
de sincronismo.
Procesos sincronizados:
Control de movimiento en la industria de bebidas
3

Conexión de componentes SIMATIC y de accionamiento
Las CPUs para funciones tecnológicas disponen de dos puertos
PROFIBUS integrados:
• Puerto MPI/DP, parametrizable como interface MPI o DP
(maestro o esclavo)
• DP(DRIVE) para conectar componentes de accionamiento,
también con comportamiento isócrono
El puerto MPI/DP sirve para conectar otros componentes
SIMATIC, p.ej. PG, OP, PLCs S7 y periferia descentralizada.
Operando como puerto DP es posible instalar redes de gran
extensión.
La interfaz DP(DRIVE) está optimizada para conectar accionamientos
vía PROFIBUS, soportándose todos los tipos importantes
de accionamientos de Siemens. El comportamiento isócrono
permite dominar con alta calidad también operaciones
rápidas.
De este modo, resulta una sólida combinación compuesta de
un PLC con extensas funciones de control de movimiento y
potentes accionamientos conectados a PROFIBUS de forma
descentralizada.
Además las CPUs para funciones tecnológicas disponen de
entradas/salidas locales (4 ED, 8 SD) para funciones tecnológicas,
p.ej. BERO, leva. Las entradas y salidas locales pueden
usarse – con restricciones – también para el programa de
usuario S7.
Componentes soportados para funciones tecnológicas con conectividad
PROFIBUS DP(DRIVE)
Ejes de velocidad variable
Ejes de posicionamiento/sincronismo
Otras estaciones PROFIBUS
MICROMASTER 420/430/440 y
COMBIMASTER 411
SIMOVERT MASTERDRIVES VC
SIMODRIVE 611 universal HR
SIMOVERT MASTERDRIVES MC
SIMODRIVE POSMO CD/SI/CA
SINAMICS S 120
Encoder PROFIBUS DP
Sensor SIMODRIVE isócrono
Módulo interface analógico a
accionamiento ADI 4
Módulo terminales TM15/17 vía
SINAMICS CU 320 1)
ET 200M con IM 153-2 High Feature
Conexión vía PROFIBUS MPI/DP y PROFIBUS DP(DRIVE)
de los componentes a la CPU para funciones tecnológicas
ET 200S con IM-151-1 High Feature 1)
1 ) Desde S7-Technology V2.0, resolución hasta 1 µs
(para detalles, ver manual CPU 31xT, funciones tecnológicas)
4

Configuración
STEP 7 y el paquete opcional S7-Technology
Las CPUs para aplicaciones tecnológicas se configuran y
programan completamente con STEP 7 y el paquete opcional
S7-Technology. Para ello no se requiere un lenguaje de
control de movimiento específico.
Con HW Config se realiza la configuración completa de hardware,
p.ej. se crean las subredes en las dos interfaces MPI/DP
y DP(DRIVE) así como se seleccionan los componentes de accionamiento
deseados.
Para parametrizar y programar las funciones tecnológicas se
requiere el paquete opcional S7-Technology, que se integra en
STEP 7 tras su instalación.
S7-Technology sirve para parametrizar los denominados objetos
tecnológicos, p.ej. eje, perfil de leva (para control de movimiento),
leva de maniobra, detector. Esto se realiza en pantallas
especiales de manejo intuitivo.
Los datos importantes para el usuario de los objetos tecnológicos
se depositan en bloques de datos, pudiéndose leer
desde el programa de usuario S7.
Además S7-Technology incluye una librería con bloques funcionales
estándar conformes con PLCopen destinados a programar
las tareas de control de movimiento propiamente
dichas.
Trace de tiempo real para acelerar la puesta en marcha y optimizar
el accionamiento
Para crear el programa de usuario se dispone de – como es
habitual en todas las CPUs SIMATIC – los lenguajes KOP, FUP,
AWL de STEP 7 así como de todas las herramientas de ingeniería,
p.ej. S7-SCL o S7-GRAPH. Esto es aplicable tanto para las
funciones puras de control lógico como también para las
tareas de control de movimiento. Para ello simplemente se
abren y parametrizan en el programa STEP 7 los FBs estándar
de la librería de control de movimiento anteriormente mencionados.
S7-Technology ofrece para fines de diagnóstico, además de
las funciones SIMATIC al efecto habituales, también un panel
de control y una memoria trace de tiempo real. De esta forma
se acortan los tiempos necesarios durante la puesta en servicio
y optimización.
Configuración de un eje en pantallas de manejo intuitivo
5

Programación
Funciones de control de movimiento
Para programar las funciones de control de movimiento se
dispone de bloques de función (FBs) estándares conforme
con PLCopen, los cuales satisfacen esta norma internacional
en términos de interface, función y ejecución. Ello
reduce los tiempos necesarios para ingeniería, puesta en
marcha y servicio técnico.
Estos FBs estándar ocupan muy poco espacio en la memoria
central de la CPU, ya que están integrados directamente en
firmware.
Campos de aplicación
Posicionamiento en lazo cerrado
Llamada de un FB estándar para control de movimiento en el
programa de usuario
Sincronismos de engranajes
Bloques para la CPU tecnológica
Perfil de leva de control de movimiento
Corrección por detector vía marcas
impresas
Grupo de
bloques
Funciones
base
Funciones
monoeje
Nombre del bloque
MC_ReadSysParameter
MC_Reset
MC_WriteParameter
MC_ChangeDataset
MC_Halt
MC_Home
MC_MoveAbsolute
MC_MoveAdditive
MC_MoveRelative
MC_MoveSuperImposed
MC_MoveToEndPos
MC_MoveVelocity
Grupo de
bloques
Funciones de
sincronismo
superiores
Funciones
de perfil de
levas
Otras
funciones
Nombre del bloque
MC_CamInSuperImposed
MC_CamOutSuperImposed
MC_GearInSuperImposed
MC_GearOutSuperImposed
MC_PhasingSuperImposed
MC_CamClear
MC_CamInterpolate
MC_CamSectorAdd
MC_GetCamPoint
MC_CamSwitch
MC_CamSwitchTime
MC_ExternalEncoder
Secuenciador de levas de maniobra en
función de recorrido o tiempo
Desplazamiento hasta tope mecánico
Funciones de
sincronismo
MC_Power
MC_SetTorqueLimit
MC_Stop
MC_CamIn
MC_CamOut
MC_GearIn
MC_GearOut
MC_Phasing
Funciones
de periferia
Funciones
de accionamiento
MC_MeasuringInput
MC_ReadPeriphery
MC_ReadRecord
MC_WritePeriphery
MC_WriteRecord
MC_ReadDriveParameter
MC_WriteDriveParameter
6

Datos técnicos
CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP
N
Datos técnicos 315T-2DP 317T-2DP
Memoria
Memoria central
• Integrada (kbytes)
equivale a un nº de instrucciones
128 kbytes
42 k
512 kbytes
170 k
• Ampliable
no
Memoria de carga vía MMC
mín. 4 Mbytes, máx. 8 Mbytes
(siempre necesaria)
Memoria remanente
(para DBs remanentes)
todos los bloques hasta
máx. 256 kbytes
Tiempos de ejecución
• Operaciones al bit, típ. 0,10 µs 0,05 µs
• Operaciones de palabra, típ. 0,20 µs
• Aritmética en coma fija, típ. 2,0 µs 0,20 µs
• Aritmética en coma flotante, típ. 3,0 µs 1,00 µs
Contadores, temporizadores, marcas
• Contadores S7 256 512
• Contadores IEC
✓
• Temporizadores S7 256 512
• Temporizadores IEC
✓
• Marcas
16.384 (M0.0 a
2047.7)
32.768 (M0.0 a
4095.7)
Bloques
• Total (DBs, FCs, FBs) 1024 2048
• Bandas numéricas 2048 FC, 2048
FB, 1023 DB
• OBs
ciclo libre (OB1)
alarma horaria (OB10)
alarma de retardo
(OB20)
alarma cíclica
(OB35)
2048 FC, 2048
FB, 2047 DB
alarma de retardo
(OB20, 21)
alarma cíclica
(OB32-35)
alarma de proceso (OB40)
alarmas DPV1 (OB55-57)
alarma síncrona tecnología (OB65) 1)
arranque (OB100)
error asín. (OB80, 82, 85-87)
error sín. (OB121,122)
Áreas de direccionamiento (entradas/salidas)
• Espacio direccionamto. de perif. total,
máx. (librem.
2 kbytes/2 kbytes 8 kbytes/8 kbytes
direccionable)
• Imagen de proceso E/S 128/128 256/256
• Canales digitales, máx. 16.384/16.384 65.536/65.536
• De ellos, centrales, máx. 256/256
• Canales analógicos, máx. 1024/1024 4096/4096
• De ellos, centrales, máx. 64/64
Configuración
• Bastidor, máx. 1
• Módulos por bastidor 8
Número de maestros DP
• integrados 2
• vía CP 2
N
315T-2DP 317T-2DP
Módulos de función y procesadores de comunicaciones compatibles
• FM, máx. 8
• CP (punto a punto), máx. 8
• CP (LAN), máx. 10
1er interfaz
• Tipo de puerto
• MPI
• PROFIBUS DP
• Velocidades de transmisión
• Equidistancia
• Activar / desactivar esclavos DP
• Tráfico directo entre esclavos
• Número de esclavos DP por línea 124
2º interfaz
• Tipo de puerto
• PROFIBUS DP(DRIVE)
• Equidistancia
• Tráfico directo entre esclavos
• Velocidades de transmisión
• Número de esclavos DP por línea 32
Funciones integradas
• Sincronismo de engranajes y levas
• Desplazamiento hasta tope
mecánico
• Corrección vía detector de marcas
impresas
• Secuenciador de levas en función
de recorrido o tiempo
• Posicionamiento en lazo cerrado
Puerto RS 485 integrado
✓
✓ (maestro o esclavo)
Hasta 12 Mbaudios
✓
✓
✓
Puerto RS 485 integrado
✓
✓
✓
Hasta 12 Mbaudios
✓
Capacidades máximas Funciones tecnológicas
• Ejes 8 32
• Perfiles de levas 16 32
• Levas de maniobra 16 32
• Detectores 8 16
• Encóderes externos 8 16
Aplicables simultáneamente 32 64
Entradas/salidas integradas
• Entradas digitales
4, 24 V DC, para evaluación BERO
• Salidas digitales
8, 24 V DC, 0,5 A, para funciones de
conmutación por levas rápidas
Dimensiones
• Dim. de montaje A x A x P (mm) 160 x 125 x 130
• Conector frontal requerido 1 x 40 polos
Referencias
• CPU 315T-2 DP
6ES7315-6TG..
• CPU 317T-2 DP
6ES7317-6TJ..
• S7-Technology V 2.0
6ES7864-1CC2.
✓
✓
✓
✓
1 ) Para 317T-2DP, versión de firmware V2.3 / V3.1 ó superior
7

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