M1 - Automatismes industrials

MicroWin i simulador S7-200 SIMU

L'objectiu de l'activitat és que sigueu capaços d'instal·lar els programaris MicroWin per a la programació d'autòmats Siemens S7-200 i el simulador de PLC S7_200 SIMU, i també d'introduir un programa per comprovar-ne el funcionament correcte.

Accions que heu de fer:

1. Instal·leu al vostre ordinador el programari Microwin.

2. Instal·leu al vostre ordinador el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

3. Aquí trobareu el tutorial per realitzar i comprovar programes per a l'autòmat programable S7-200 de Siemens; realitzeu l'exercici proposat en el tutorial seguint els passos que s'hi indiquen.

Activació d'una sortida mitjançant una entrada

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar com, després d'introduir el programa, el PLC realitza la mateixa funció que l'esquema representat en lògica cablada.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A1.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Per entendre com executa el programa el PLC, i què fa que les sortides s'activin o no, heu de saber que el programa s'executa instrucció a instrucció, en ordre i cíclicament; per tant, analitzarem el programa interpretant les instruccions en el llenguatge AWL.

Primera instrucció: LD I0.1

• LD significa load, 'càrrega' i, per tant, el que fa el PLC és carregar el valor de I0.1, és a dir, si l'entrada està oberta, carrega el valor 0 i si està tancada, el valor 1.

• Carrega el valor i l'emmagatzema en un registre intern a l'espera de saber què ha de fer amb aquest valor en funció de la instrucció següent; per tant, ara hi ha emmagatzemat en un registre intern (memòria interna) un 0 o un 1 en funció de l'estat de l'interruptor S1, que està connectat a l'entrada I0.1.

Segona instrucció: = Q0.3

• = significa 'assignació'; per tant, en aquesta instrucció el que fa el PLC és assignar a l'operand corresponent, en aquest cas la sortida Q0.3, el valor emmagatzemat de la instrucció anterior.

• Si l'interruptor S1 estava obert i, per tant, hi havia un 0 emmagatzemat, li assigna un 0 a la sortida Q0.3 i, per tant, no s'activa, fet que implica que no s'il·luminarà la bombeta H3.

• Per contra, si l'interruptor S1 estava tancat i, per tant, hi havia un 1 emmagatzemat a la memòria interna, el PLC li assigna un 1 a la sortida Q0.3 i, per tant, s'activa, fet que fa que s'il·lumini la bombeta H3.

Cada vegada que el PLC executa aquestes dues instruccions diem que s'ha executat un cicle, i heu de saber que un temps de cicle normal se situa entre 10 i 200 ms; això vol dir que el PLC cada 10-200 ms carregarà el valor de l'entrada i ho assignarà a la sortida (normalment es diu que llegeix el valor de l'entrada i l'escriu a la sortida).

Connexió de diverses entrades amb diverses sortides

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar com es poden programar en un mateix programa diversos circuits independents, i com es pot modificar un programa.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A2.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Comproveu com l'autòmat llegirà el valor que tingui cada entrada i l'assignarà a la sortida corresponent.

Una vegada comprovat el funcionament, l'haureu d'editar, és a dir, haureu d'introduir modificacions; en concret, heu de fer les modificacions següents:

1. Esborrar el segment 4, en què estan programats I0.6 amb Q1.0.

2. Inserir entre els segments 1 i 2 un segment nou, en el qual l'interruptor S10 connecti l'electrovàlvula Y11.

3. Canviar en el segment 5 la sortida corresponent a K2M per la de la bombeta H5.

4. Canviar en el segment 4 (comproveu que abans d'editar el programa era el 3) l'entrada corresponent a l'interruptor S6 per la de l'S11.

Programació de contactes en sèrie i en paral·lel

Els objectius d'aquesta activitat són:

• Aprendre a programar contactes en sèrie i en paral·lel.

• Comprovar com un interruptor que està connectat a una única entrada del PLC es pot utilitzar diverses vegades en diferents branques per accionar diferents sortides.

• Comprovar com les mateixes entrades que en una branca estan programades en sèrie en una altra poden estar programades en paral·lel.

• Comprovar com executa el PLC el programa corresponent a contactes en sèrie i en paral·lel.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A3.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Analitzeu com executa el PLC el programa corresponent a l'esquema elèctric; heu de tenir en compte que cada branca és independent de les altres, i això vol dir que cada branca correspon a una expressió algebraica.

El programa del network 1, que correspon als contactes en sèrie, és:

LD     0.3

A       I0.4

A       I0.5

=       Q0.3

Això es correspon amb l'expressió algebraica: I0.3 × I0.4 × I0.5 = Q0.3; per tant, tenim un producte de tres termes i perquè el resultat sigui 1, els tres factors han de valer 1.

Quan analitzeu l'esquema elèctric, diem que si els interruptors S1, S2 i S3 estan tancats, passa el corrent pels tres i arriba a la bombeta H3, i fa que aquesta s'il·lumini; ara bé, el PLC, que no interpreta un esquema sinó que executa el programa, el que fa és llegir cíclicament totes les instruccions, en cadascuna realitza l'operació aritmètica corresponent a l'expressió algebraica i en cada cicle multiplica el valor de les entrades I0.3, I0.4 i I0.5 i assigna el resultat a la sortida Q0.3.

Programació de contactes en connexió mixta (sense parèntesis)

Els objectius d'aquesta activitat són:

• Practicar la realització de programes en esquema de contactes.

• Comprovar com, encara que l'esquema és llarg, el programa és fàcil, ja que en l'expressió algebraica corresponent no hi ha parèntesis: I1.0 × I1.4 + I1.1 × I1.5 + I1.2 × I1.7 + I1.3 = Q0.4.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A4.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Observeu el programa en llista d'instruccions i comproveu que cap instrucció conté parèntesis.

Programació de contactes en connexió mixta (amb parèntesis)

L'objectiu d'aquesta activitat és raonar expressions algebraiques amb parèntesis.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A5.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Observeu el programa en llista d'instruccions i comproveu com el primer terme de cada parèntesi de l'expressió algebraica és l'operació LD, load, i que el signe que hi ha enmig i que fa l'operació dels dos parèntesis està programat després dels dos parèntesis mitjançant les operacions OLD, si correspon a la suma o paral·lel, i ALD, si és el producte o sèrie.

El registre intern, la memòria, on es guarden els valors que es produeixen a mesura que s'executa el programa, és un registre de byte, és a dir, de 8 bits, numerats del zero al set. Mentre es realitzen operacions sense parèntesis, només s'ocupa el primer bit, però quan hi ha parèntesis es guarden els valors de cadascun dels parèntesis en un bit diferent del registre, i tots els valors es desplacen un lloc cada vegada que s'obre un parèntesi mitjançant l'operació LD.

Aquí teniu un exemple de com executa la unitat central de processament del PLC el programa corresponent a la primera branca:

Programació de contactes oberts i tancats de sortides

Els objectius d'aquesta activitat són:

• Programar contactes oberts i tancats corresponents a les sortides.
• Raonar el comportament dels contactes corresponents a les sortides.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A6.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Comproveu com els contactes oberts de les sortides es tanquen i els negats s'obren quan aquesta s'activa.

Circuit amb polsadors d'aturada i marxa

Els objectius d'aquesta activitat són:

• Fer el programa corresponent al circuit d'aturada i marxa d'una sortida.

• Comprovar que el circuit d'aturada i marxa d'una sortida es pot fer de manera que predomini l'ordre d'aturada o l'ordre de marxa.

• Comprovar que si el polsador d'aturada és normalment tancat, s'ha de programar obert perquè desconnecti la sortida en accionar-lo.

Accions a realitzar:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A7.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Tingueu en compte que partim del supòsit que el polsador d'aturada és normalment tancat, i això vol dir que a l'hora de comprovar el funcionament amb el simulador heu de deixar accionat el polsador S3 simulant el seu estat en repòs, que és tancat. També heu de tenir en compte que el circuit correspon a la posada en marxa d'una sortida mitjançant polsadors d'aturada i marxa, i en el simulador hi ha interruptors connectats a les entrades; per tant, heu d'accionar els interruptors com si fossin polsadors, és a dir, els accioneu per donar les ordres d'aturada o marxa i els torneu a accionar per deixar-los a la posició inicial.

Comproveu com en accionar el polsador de marxa I0.4 s'activen les sortides Q0.1 i Q0.2, i aquestes continuen activades quan obrim el polsador de marxa, ja que els contactes oberts de les sortides s'han posat a 1 i serveixen de realimentació de les bobines, i que quan accionem el polsador d'aturada I0.3 les sortides es desconnecten.

Comproveu que si accioneu a la vegada els polsadors d'aturada I0.3 i el de marxa I0.4, la sortida Q0.1 es desconnecta, i això vol dir que en aquest circuit predomina l'ordre d'aturada; en canvi, la sortida Q0.2 resta connectada, i això vol dir que en aquest circuit predomina l'ordre de marxa.

Programació de sortides amb instruccions de set-reset

Els objectius d'aquesta activitat són:

• Fer programes corresponents a les instruccions set-reset.

• Comprovar com la sortida resta connectada quan, després d'enviar un 1 a la bobina set, li traieu tensió, és a dir, la poseu a 0.

• Comprovar com, si envieu un 1 a les bobines de set i reset a la vegada, predomina la que està programada en últim lloc.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A8.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Comproveu que:

• En posar a 1 l'entrada I0.5, es posen a 1 les sortides Q0.1 i Q0.2
• En posar a 0 l'entrada I0.5, es mantenen en 1 les sortides Q0.1 i Q0.2.
• En posar a 1 l'entrada I0.4, es posen a 0 les sortides Q0.1 i Q0.2.
• En posar a 0 l'entrada I0.4, es mantenen en 0 les sortides Q0.1 i Q0.2.
• Si poseu a la vegada a 1 les entrades I0.4 i I0.5, la sortida Q0.1 es posa a 0 i la Q0.2 a 1.

Programació d'una mateixa sortida diverses vegades

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar el comportament d'una sortida programada diverses vegades mitjançant les instruccions de set-reset.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A9.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Comproveu com cada vegada que poseu a 1 la bobina set, mitjançant les entrades I0.4 o I0.6, encara que sigui amb un impuls molt curt, es connecta la sortida Q0.1, i cada vegada que poseu a 1 la bobina reset, mitjançant les entrades I0.5 o I0.7, es desconnecta la sortida. Si accioneu a la vegada una entrada que dóna ordre de set i una altra que dóna ordre de reset, la que ha estat programada en últim lloc és la que donarà l'ordre de connectar o desconnectar la sortida.

Funcionament del registre de sortides

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar com s'actualitza el registre de sortides en cada instrucció en què està programada la sortida i que el valor que es transfereix a l'actuador connectat a la sortida és el que té el registre de sortides al final de l'execució del programa.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A10.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Si accioneu a la vegada les entrades I0.1 i I0.7, estareu donant ordre de set i de reset a la sortida Q0.1; com que la instrucció programada en última posició és la de reset, podeu comprovar com la sortida no està connectada. Però en el network 2 hi ha programada la sortida Q0.3, que s'activa amb un contacte de la sortida Q0.1, i en el network 6 hi ha programada la sortida Q0.2, que també s'activa amb un contacte de la sortida Q0.1.

Veureu que, segons el programa, les sortides Q0.3 i Q0.2 s'activen de la mateixa manera, és a dir, mitjançant un contacte de la sortida Q0.1; per tant, les dues haurien de funcionar simultàniament, però podeu observar que la Q0.3 està activada i la Q0.2 no. Això és degut al fet que els contactes de Q0.1 programats en els networks 2 i 6 corresponen al registre de la sortida Q0.1, i en el network 1 el valor del registre de la sortida Q0.1 val 1, ja que heu donat ordre de set al network 1 mitjançant l'entrada I0.1; així doncs, en el network 2, el valor de Q0.1 és 1 i s'activa la sortida Q0.3, però com en el network 4 doneu ordre de reset a la sortida Q0.1, el seu registre es posa a 0, i en el network 6 el registre de la sortida val 0 i, per tant, no s'activa la sortida Q0.2.

Programació de flancs positius i negatius

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar el funcionament de les sortides de l'autòmat accionades mitjançant entrades programades amb flancs.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A11.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Com que les sortides Q0.1 i Q0.2 funcionen només durant un cicle, no podeu observar el seu funcionament. Per comprovar que efectivament s'activen podeu programar dues sortides, com, per exemple, Q0.3 i Q0.4, amb la instrucció set i accionades amb els contactes de les sortides Q0.1 i Q0.2, i veureu com, encara que sembli que els contactes no es posen a 1, ho fan durant un cicle, temps suficient per activar mitjançant la instrucció set les sortides Q0.3 i Q0.4.

Programació amb el modificador not

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar el funcionament del modificador not.

Accions a realitzar:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A12.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Comproveu com, en el network 1, les sortides Q0.1 i Q0.3 no funcionen mai a la vegada, perquè sempre que arriba un 1 a la sortida Q0.3 també arriba un 1 a l'entrada del modificador not; per tant, la sortida del modificador tindrà un 0, que és el valor que arriba a la sortida Q0.1. Com veureu, aquestes dues sortides sempre tindran valors inversos. També podeu comprovar com en el network 2 el modificador not només inverteix el valor del resultat de la connexió en sèrie de les entrades I1.1 i I1.2 i, per tant, sempre que el resultat sigui 0, és a dir, mentre no estiguin les dues entrades accionades, la sortida Q0.2 estarà activada.

Programació de merkers

L'objectiu d'aquesta activitat és comprovar el funcionament dels registres internes anomenats merkers.

Accions que heu de fer:

1. Introduïu el programa corresponent a l'esquema, amb el programari MicroWin.

2. Deseu i exporteu el programa amb el nom UD7_2_A13.

3. Comproveu-ne el funcionament amb el programari simulador de PLC S7_200 SIMU.

4. Analitzeu el programa realitzat i llegiu les observacions de l'activitat.

5. Mireu les instruccions del programa en AWL.

Observacions

Comproveu com a la carcassa del PLC no hi ha cap senyal extern corresponent al merker, però que les sortides Q0.1 i Q0.4 sí que s'activen, i ho fan mitjançant els contactes interns corresponents al merker. Quan la bobina funciona el contacte obert es tanca i el tancat s'obre.

Podeu veure com i quan funciona el merker M0.0. Activeu les icones Estado del programa o Estado de tabla del programari MicroWin o del simulador S7-200.