REDES DE COMUNICACIÓN, CONEXIONES SERIE ENTRE PLC

El objetivo de esta actividad es realizar, mediante conexión serie y empleando uno de los protocolos propietarios de Siemens, una transferencia de datos entre los dos PLC´s. 

PROCESO

Identificar los diferentes puertos de comunicaciones de cada PLC

Conectar mediante el cable adecuado los equipos a través del puerto correspondiente.

Crear un proyecto nuevo donde figuren los equipos que vamos a instalar en la red. Configurar correctamente los puertos de comunicaciones

La comunicación consistirá en:

Al pulsar una entrada en el PLC 1 mandaremos tres números al PLC 2

• Primer número = 31
• Segundo número = 210 
• Tercer número = 89

El PLC 2 recibirá la información, y reflejará el tercer número en su salida. A su vez, al activar una entrada del PLC 2, se encenderán todas las salidas del PLC 1 durante 5 segundos.

Comprobar que la información se transfiere desde un PLC hasta el otro.

Hay que mencionar que la transferencia de datos se puede realizad de dos formas:

Mediante bloques de datos (DB)

Mediante la función MOVE

Primero se han de pasar los números que queremos enviar de decimal a binario:

• 31= 00011111
• 210= 11010010
• 89= 01011001

Se puede apreciar que cada número en binario tiene 8 valores comprendidos entre 0 y 1, cada uno de estos 0 y 1 se almacenarán en un bit del PLC como veremos más adelante.

Como la actividad trata de comunicar dos PLC's, en nuestro programa STEP7 tenemos que crear dos PLC's e insertarles un bastidor como se indica en las siguientes imágenes:

Ya tenemos los dos PLC's creados, ahora procedemos a insertarles el bastidor correcto en función al tipo de PLC utilizado. En nuestro caso es el Simatic 300.

Se inserta la cpu correcta, CPU314IFM (v1.2). Se ha de repetir el proceso para el otro PLC.

A continuación se ha de configurar el puerto de comunicación.

Hacemos clic en la opción de ajustar interface PG/PC

En el caso de que nos salga un puerto marcado con un arterisco, seleccionaremos otro, puesto nos indica que está ocupado.

Una vez instalados los dos PLC, se nos quedará una configuración como en la imagen.

Para poder distinguir dentro de la red a cada equipo, deberemos asignarle una dirección distinta a cada uno de ellos, por defecto la dirección que se asigna es la 2

A continuación, se pueden apreciar los dos PLC como tienen asignada la misma dirección, la 2, estas direcciones se deben cambiar para que sea posible la comunicación entre los PLC.

Este tipo de PLC se envían la información a través de funciones como la PG/OP, funciones S7, funciones básicas S7 o comunicaciones por datos globales.

En la imagen se puede apreciar una línea roja, esto simula lo que sería nuestro cable de comunicaciones, por lo que también deberemos unir los PLC a la citada línea. Para conseguir esto, basta con que se pinche en el icono rojo y se arrastre hasta la línea roja. Para cambiar la dirección de los PLC, abriremos el menú de propiedades, esto es haciendo doble clic en la linea roja de cada PLC, o bien botón derecho de nuestro ratón y luego propiedades.

Es interesante mencionar, que Siemens utiliza la comunicación MPI, como protoclo serie, que es propio y que está integrado en cada autómata programable Simatic S7. Se puede utilizar para conexiones sencillas, permitiendo conectar varios PG's o autómatas. 

Para decirle a nuestros PLC la información que queremos enviar del uno al otro, hay que insertar los datos en una tabla. Se puede acceder a esta tabla seleccionando la línea roja gruesa, a continuación, en el menú de herramientas, opción definir datos globales.

Una vez dentro, tendremos que definir las dos CPU's de nuestros PLC's y los datos que queremos que se envíen del uno al otro.

Como se puede apreciar en la imagen anterior, ya tenemos creadas las dos CPU's con las que queremos transmitir los datos, ahora procedemos a insertar los datos que queremos que se envíen los PLC.

Nosotros en esta práctica, nos hemos decidido por guardar la información en los PLC en Bloques de datos, (DB) Hay que tener claro, la estructura de la memoria de los PLC.

Cabe mencionar, que las memorias de nuestros PLC, al igual que cualquier tipo de memoria está formada por biestables, y cada biestable es capaz de almacenar un estado 0 o 1, esto viene a ser un bit de memoria. 8 bits de memoria forman un Byte, y dos Bytes forman un word.

La comunicación de datos globales se configura con STEP7.

Un paquete GD contiene como máximo:

• 22 Bytes S7 300
• 54 Bytes S7 400

Por lo que si escribimos en nuestra tabla DB2.DBB0:1 estaremos indicando que del Bloque de memoria DB2 enviaremos el Byte 0 un byte completo con todos los datos que tengamos guardados en la memoria. 

Si escribimos DB2.DBB2:1 enviaremos el Byte 2 completo, o sea los 8 bits que lo componen

Si por el contrario se escribe DB2.DBB2:2 estaremos enviando el Byte 2 y el Byte 3.

Señalado en verde, indicamos los datos que se envían.

DB2.DBW0 con esto enviamos del PLC1 al PLC2 dos Bytes donde tendremos memorizado el primer número (31). En el PLC2 lo guardaremos en mismo sitio.

DB2.DBW2 enviaremos un word completo (dos bytes) con el segundo número (210) al PLC2.

DB2.DBW4 enviamos del PLC1 al PLC2 dos Bytes donde tenemos el número 89.

DB2.DBW6 enviamos del PLC2 al PLC1 información, para que en este último se activen todas sus salidas al activar una entrada en el PLC2.

Llegados a este punto ya tenemos los datos que queremos enviar configurados en la tabla, ahora tenemos que escribir en los bloques de memoria la información que queremos enviar.

Para ello hacemos lo que sigue:

Se repite el proceso para el otro PLC.

A continuación se abre el DB creado en el PLC1 para escribir los números en la memoria.

Hay que mencionar, que tendremos que guardar sitio en la memoria para cuando queramos enviar de vuelta información desde el otro PLC.

Después de esto, abrimos el bloque de datos del PLC2 y guardamos los primeros seis Bytes para recibir los números del PLC1, esto se consigue poniendo un 0 en el hueco donde vamos a recibir los datos. 

Los dos últimos Byts serán para dar la orden de activación del temporizador en el PLC1.

Ahora tendremos que programar en cada PLC lo que pasará cuando se recibe la información, en un PLC cuando tenemos el 89 que se refleje en las salidas, y en el PLC1 que se activen sus salidas durante 5 segundos tal y como indica el enunciado del ejercicio.

El programa del PLC2 será ligeramente más corto que el del PLC1

El programa del PLC1 activará mediante el temporizador todas las salidas.

Con la orden MOVE, podemos mover datos que tengamos memorizados en algún DB a una marca de bit como hemos hecho en el ejercicio.

REDES DE COMUNICACIÓN

1- ¿Cuál es la función de las comunicaciones industriales?

1. Aumentar la eficiencia de las operaciones y procesos industriales a través de la aplicación de las modernas tecnologías de la Electrónica, la Informática y las Telecomunicaciones.

2. Incrementar la productividad de los recursos humanos mediante:

a) La automatización de las actividades manuales y repetitivas

b) La dotación de procedimientos, equipos y sistemas que permitan disponer de la información en forma oportuna y confiable en el sitio y momento deseados

c) Disminuir costos usando menor energía y manteniendo inventarios mínimos

d) Aumentar la disponibilidad de la planta física mediante mantenimiento centrado en la confiabilidad

3. Transformar la forma de operar mediante la integración de los puntos 1 y 2, y la aplicación de nuevos métodos de análisis de procesos y de la teoría del control, y la incorporación de las tecnologías más avanzadas.

2- ¿Qué tipo de alternativas de comunicación existen para comunicar los diferentes dispositivos que forman un sistema industrial? 

Un hilo metálico aislado es el sistema más extendido, pudiéndose establecer dos grandes tipos :

• Par
• Coaxial

Inicialmente un cable de par se puede considerar como un conjunto de dos hilos conductores, paralelos, separados por un elemento aislante que hace las veces de soporte físico. Las aplicaciones más comunes son la transmisión de voz (teléfono, hilo musical, interfonos), datos (modem) y alimentación eléctrica (alterna o continua)

Según la aplicación, se pueden distinguir las siguientes clases:

• Par simple paralelo: utilizado para transmisión de señales telefónicas.
• Par apantallado: es como el anterior, pero con una malla metálica a su alrededor, para transmisión de señales analógicas o digitales.
• Par trenzado: para transmitir señales de audio o datos.
• Par coaxial: consiste en un hilo recubierto por una malla que hace las veces de masa y de protección frente a interferencias eléctricas, para transmitir señales de radio, vídeo o datos.

Fibra óptica:

Normalmente, el conductor de fibra óptica consiste en un núcleo de material transparente, cristal o plástico, que se utiliza para guiar señales luminosas por su interior. Ostensiblemente más caro que el cable, este sistema es el sustituto ideal en ambientes con interferencias eléctricas, pues es completamente inmune a éstas.

Restringido en un principio a aplicaciones muy concretas debido al coste de la fibra y a la dificultad en su manejo (fibra monomodo).

Enlace óptico:

Principalmente mediante rayos infrarrojos. La señal debe tener conexión visual directa entre emisor y receptor, por lo cual es un sistema poco adecuado para grandes distancias.

Radiofrecuencia:

Se basa en las señales de radio que se generan en un conductor eléctrico cuando se supera una cierta frecuencia en la señal que transporta dicho conductor.

Por debajo de la frecuencia de 1GHz tenemos las transmisiones de radio de baja velocidad, por encima del Giga Hercio, entramos en el reino de las microondas, que permiten tasas de transferencia de información muy elevadas (video, por ejemplo).

Permite comunicar, de forma ininterrumpida, ubicaciones distantes entre sí varios kilómetros.

Microondas:

Son señales de radio con frecuencias superiores al Giga Hercio. Este tipo de energía tiene unas características diferentes de las ondas de radio tradicionales.

Satélites:

Es la versión "extraterrestre" de las transmisiones sin cable. También utilizan el rango de las microondas.

• Satélites geoestacionarios se ocupan de la recepción, acondicionamiento y reenvío de las señales
• Permiten la comunicación entre equipos en cualquier situación en el planeta de forma ininterrumpida.
• Es posible alquilar canales de comunicación de empresas suministradoras especificando incluso la cantidad de información a transmitir para ajustar precios.
• Es un sistema de transmisión de calidad y seguridad muy elevadas.
• Los retardos pueden llegar a ser de segundos.

3- ¿Qué problemas presenta el cableado clásico?

Su escasa inmunidad a interferencias externas (son muy sensibles a ruidos de tipo EMI, que crean diferencias de potencial adicionales a las existentes en el conductor y dan lugar a errores en la transmisión).

4- ¿Qué ventajas presentan los buses de campo respecto a los otros métodos de cableado?

• Reducción de cableado
• Mayor precisión
• Diagnosis de instrumentos de campo
• Transmisión digital
• Calibración remota
• Mecanismos fiables de certificación
• Reducción del ciclo de puesta en marcha de un sistema
• Operación en tiempo real

5- ¿Qué niveles jerárquicos presenta la pirámide CIM?

• Nivel de proceso
• Nivel de campo
• Nivel de célula
• Nivel de planta
• Nivel de factoría

6- ¿Qué tipo de bus se utilizaría en el nivel de proceso de la pirámide CIM?

AS-i

7- ¿Qué peculiaridad tiene el cableado del bus AS-i respecto a los demás?

El tipo de cableado que presenta, llamado flat yellow. Este cable incluye dos hilos que incorpora conjuntamente la señal de alimentación y la señal de control. Además se regenera al cabo del tiempo.

8- ¿Cuál es el futuro de las comunicaciones industriales?

Las tecnologías inalámbricas, tipo wi-fi, bluetooth...

9-  ¿Qué diferencias existen entre los buses propietarios y los buses abiertos?

 La existencia de un elevado número de buses diferentes se debe a que cada 

compañía venía utilizando un sistema propio para sus productos, pero en la actualidad 

se observa una tendencia a utilizar buses comunes. 

Se pueden distinguir: 

• Buses Propietarios: Son propietarios de una cierta compañía, y para poder utilizarlos es necesario obtener una licencia. 
•  Buses Abiertos: Son todo lo contrario. Las especificaciones son públicas y disponibles a un precio razonable, sus componentes críticos también están disponibles como así también los procesos de validación y verificación. 

10- Elabora una tabla que recoja las siguientes características (técnica de transmisión de datos, interfaces y elementos de conexión, técnicas de control de flujo, de detección de errores y de acceso al medio en la transmisión de datos) de los distintos buses de campo vistos en los apuntes.

La au