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Grupo deTecnología IndustrialMódulos deampliaciónSTEP 7- MicroUnidad deprogramaciónPCVisualizador detextosPanel deoperadorImpresoraMódemLector de códigode barrasSensores/actuadoresCursos de Perfeccionamiento*) A partir 10/991ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialINDICEnnS7-200. ComunicacionesS7Protocolos de comunicación– PPI– MPI– PROFIBUS– Protocolos definidos por el usuario (Freeport(Freeport))nnUSS (Comunicación con variadoresvariadores))Componentes de la red– Puerto de comunicación– Conectores de busnRendimiento de la red– Optimizar el rendimiento de la redCursos de Perfeccionamiento2ISA-UMH TDOC-20011
Grupo deTecnología IndustrialINDICE––––nRotación del testigoEnviar mensajesTiempo de rotación del testigoTiempo de rotación del testigo en función del número de estacionesestacionesNETR y NETW– EjemplonModo Freeport (XMT y RCV)– EjemploCursos de Perfeccionamiento3ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialS7--200. ComunicacionesS7n El PC o laMONOMAESTROPG se pueden utilizar como unidades maestras encualquiera de las siguientes configuraciones:– Monomaestro:Monomaestro: Un sósólo maestro se conecta a uno o varios esclavos– MultimaestroMultimaestro:: Un sósólo maestro se conecta a uno o varios esclavos ya uno o mám ás maestros.– Para usuarios de mómó dems de 11 bits: Un sósólo maestro se conecta auno o varios esclavos. El maestro se conecta a travétravés de mómó dems de11 bits a una CPU S7S7-200 esclava o a una red de CPUs S7S7--200esclavas.– Para usuarios de mómó dems de 10 bits: Un sósólo maestro se conecta atravétravés de un mómó dem de 10 bits a una CPU S7S7- 200 esclava.MULTIMAESTROCursos de Perfeccionamiento4ISA-UMH TDOC-20012
Grupo deTecnología IndustrialProtocolos de comunicaciónnDependiendo de la CPU S7S7-200 utilizada, la red puede asistir unoo varios de los siguientes protocolos de comunicaciócomunicación:– Interface punto a punto (PPI)– Interface multipunto (MPI)– PROFIBUSnnLos protocolos PPI y MPI se implementan en una red ”token ring”ring”(red de anillo con testigo) conforme al estáestándar Process Field Bus(PROFIBUS) que se describe en la norma europea EN 50170.Los tres protocolos se pueden utilizar simultásimultáneamente en unared sin que interfieran entre sísí, con la condiciócondición de que usen unamisma velocidad de transferencia.Cursos de Perfeccionamiento5ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialProtocolos de comunicaciónnLos protocolos prevéprevén dos tipos de dispositivos de red: losmaestros y los esclavos.– Los maestros pueden enviar una peticiópetición a otros dispositivos.– En cambio, los esclavos sósólo pueden responder a las peticiones delos maestros, sin poder lanzar nunca una peticiópetición por su propiacuenta.nTodos los dispositivos que formen parte de una red deberádeberá n tenerdirecciones uníunívocas para poder comunicarse entre sís í.– El ajuste estáestándarnnnlas unidades de programacióprogramación SIMATIC y los PCs con STEP 77Micro/WIN 32 es la direcciódirecci ón ”0”.Los visualizadores de textos TD 200 y los paneles de operador OP3OP3 yOP7 tienen la direcciódirección predeterminada ”1”.La direcciódirecci ón estáestándar de los sistemas de automatizacióautomatización es ”2”.Cursos de Perfeccionamiento6ISA-UMH TDOC-20013
Grupo deTecnología IndustrialPPInPPI es un protocolo maestro/esclavo– Los maestros (otras CPUsCPUs,, unidades de programacióprogramación SIMATIC ovisualizadores de textos TD 200) envíenvían peticiones a los esclavos yéstos últimos responden– Todas las CPUs S7S7--200 actúactúan de estaciones esclavas en la red.– Estando en modo RUN, algunas CPUs S7S7-- 200 pueden actuar deestaciones maestras en la red si se encuentra habilitado el modomaestro PPI en el programa de usuarionenviar mensajes a otras CPUs , usando las operaciones Leer de la red(NETR) y Escribir en la red (NETW). Mientras actúactúa de estacióestación maestraPPI, la CPU S7S7-200 sigue respondiendo en calidad de esclava a laspeticiones de otros maestros.– la red no puede comprender mám ás de 32 maestros.Cursos de Perfeccionamiento7ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialMPInMPI puede ser un protocolo maestro/maestro, o bienmaestro/esclavo– CPU S7S7-300, se establece un enlace maestro/maestro, puesto que todas laslasCPUs S7S7--300 son estaciones maestras en la red.– CPU S7S7-200, se establece un enlace maestro/esclavo, ya que las CPUs S7S7-200 son unidades esclavas.nEl protocolo MPI crea siempre un enlace entre los dosdispositivos intercomunicados.– Un enlace es una conexióconexi ón privada entre los dos dispositivos. NingúNing ún otromaestro puede interferir en un enlace establecido entre dos dispositivos.dispositivos.– Un maestro puede establecer un enlace para utilizarlo durante un tiempobreve o indefinido.Las CPUs S7S7-- 300 y S7S7 -400 pueden leer y escribir datosen las CPUs S7S7-- 200, utilizando las operaciones XGET y 8Cursos de PerfeccionamientoISA-UMH TDOC-2001XPUTn4
Grupo deTecnología IndustrialPROFIBUSnEl protocolo PROFIBUS se ha diseñdiseñado para la comunicaciócomunicaciónrápida con unidades periféperiféricas descentralizadas (E/S remotas)– Hay numerosos dispositivos PROFIBUS ofrecidos por diversosfabricantes. Dichos dispositivos abarcan desde mómódulos sencillos deentradas o salidas hasta controladores de motores y sistemas deautomatizacióautomatizació n (autó(aut ómatas programables).nPROFIBUS--DPPROFIBUS– Módulo de expansión EM277nnHasta 128 kbytes de lectura y escrituraFácil integración como esclavo PROFIBUS DPCursos de Perfeccionamiento9ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialFreeportnInterfase RS 485 para programación libre– Modo Freeport– Velocidad binaria hasta 38.4 Kbit/s– Sin requerimientos adicionales– Conexión a módem para control remoto de la instalación– Posibilidades de conexión: impresora, lector de código de barras,barras, PC,PLCs de otras marcas, dispositivos de control y visualización.nCon el modo Freeport se pueden implementar protocolos decomunicaciócomunicación definidos por el usuario para crear enlaces connumerosos dispositivos inteligentes.Cursos de Perfeccionamiento10ISA-UMH TDOC-20015
Grupo deTecnología IndustrialFreeportAlternativa:protocolo RS 485 oRS 232RS 485Módem RS 485Cable PPIAccionamiento(p.e. Protocolo USS)DispositivoconRS 485RS Lector de códigode barrasCursos de Perfeccionamiento11ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialFreeportnnnnEl programa de usuario controla el funcionamiento del puerto decomunicaciócomunicación utilizando interrupciones de recepciórecepción y detransmisiótransmisión,asíí como las operaciones Transmitir mensaje (XMT) y Recibirasmensaje (RCV).En modo FreeportFreeport,, el programa de usuario controla por completoel protocolo de comunicaciócomunicación. El modo Freeport se habilita con lamarca SMB30 (puerto 0), estando activo únicamente cuando laCPU estáestá en modo RUN.Cuando la CPU retorna a modo STOP, la comunicaciócomunicación Freeportse detiene y el puerto de comunicaciócomunicación vuelve a utilizar elprotocolo PPI normal.Cursos de Perfeccionamiento12ISA-UMH TDOC-20016
Grupo deTecnología IndustrialFreeportnProtocolo USS– Control completo del acccionamientonnnnndrive on, off, quick offdirecciónvelocidadstatuslee/escribe los parámetros elegidos– Control completo del accionamiento con un sólo cable– Control de varios accionamientos con una sóla CPU#1#2#3#4Cursos de Perfeccionamiento13ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialFreeportnInstrucciones de la librería USS:– USS INITnhabilita e inicializa o deshabilita el puerto para el protocolo USS– DRV CTRLncontrol del accionamiento– READ PMnlee un parámetro del accionamiento– WRITE PMnescribe un parámetro en el accionamientoCursos de Perfeccionamiento14ISA-UMH TDOC-20017
Grupo deTecnología IndustrialPuerto de comunicaciónnLos puertos de comunicaciócomunicación de las CPUs S7S7--200 soncompatibles con el estáestándar RSRS-485 mediante un conector Dsubminiatura de 9 pines conforme al estáestándar PROFIBUSdefinido en la norma europea EN 50170Cursos de Perfeccionamiento15ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialConectores de busCursos de Perfeccionamiento16ISA-UMH TDOC-20018
Grupo deTecnología IndustrialOptimizar el rendimiento de la rednnnnEl rendimiento óptimo de la red se logra utilizando la velocidad detransferencia mám áxima asistida por todos los dispositivos.Si el núnúmero de maestros se reduce a un mím ínimo, aumentatambiétambién el rendimiento de la red.Cada maestro de la red prolonga el tiempo de procesamiento enla red. Por tanto, dicho tiempo se acortaráacortará cuanto menor sea elnúmero de maestros.Los siguientes factores influyen tambiétambién en el rendimiento de lared:– Las direcciones elegidas para los maestros y esclavos.– El factor de actualizacióactualización GAP. (Factor de actualizacióactualizació n paradeterminar si existen otros maestros en la red. Huecos)– La direcciódirección de estacióestación mámás alta.Cursos de Perfeccionamiento17ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialOptimizar el rendimiento de la rednLas direcciones de los esclavos se pueden ajustar acualquier valor sin que ello influya en el rendimiento de lared,– a menos que los esclavos se encuentren entre los maestros. En es te últimocaso aumentaríaumentaría tambiétambién el tiempo de procesamiento de la red como siexistieran huecos entre las direcciones de los maestros.nEl factor de actualizacióactualización GAP le indica a la CPU lafrecuencia con la que debe comprobar el hueco dedirecciones para determinar si hay otros maestros.Si se elige ” 1” como factor de actualizacióactualización GAP, la CPU comprobarácomprobará el hueco dedirecciones cada vez que tenga el testigo en su poder. GAP á reduce el tiempode procesamiento en la red si hay huecos entre las direcciones dede los maestros.n Si no existen huecos, el factor de actualizacióactualización GAP no tendrátendrá efecto alguno en elrendimiento.n Si se ajusta un factor de actualizacióactualización GAP elevado pueden producirse grandesdemoras cuando se desee incorporar nuevos maestros a la red, puestopuesto que lasdirecciones se comprueban con menor frecuencia.n El factor de actualizacióactualización GAP se utiliza únicamente cuando una CPU actúactúa deCursos de Perfeccionamiento18maestro PPI.ISA-UMH TDOC-2001n9
Grupo deTecnología IndustrialOptimizar el rendimiento de la rednLa direcciódirección de estacióestación mám ás alta es el valor donde un maestrodebe buscar a otro.– AjustáAjustándose dicho valor se limita el hueco de direcciones que elúltimo maestro (la direcciódirección mámás alta) debe comprobar en la red.nLimitando el tamañtamaño del hueco de direcciones se reduce el tiemponecesario para buscar e incorporar en la red a un nuevo maestro.– se deberádeber á ajustar en todos los maestros un mismo valor para ladirecciódirección de estacióestación mámás alta.nDicha direcciódirecci ón deberídebería ser mayor o igual a la direcciódirección mám ás alta de losmaestros. El ajuste estáestándar de la direcciódirecci ón de estacióestaci ón mámás alta en lasCPUs S7S7--200 es ”3131””.Cursos de Perfeccionamiento19ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialRotación del testigonnEn una red con token passing (paso de testigo), la estacióestación quetiene el testigo en su poder es la única que puede iniciar lacomunicaciócomunicación.Por tanto, un importante factor en una red con token passing es eltiempo de rotaciórotación del testigo.– Éste es el tiempo que el testigo necesita para recorrer el anillo ló gico,o sea, para circular por todos los maestros (token(token holdersholders)) que loconstituyenEn esta configuracióconfiguració n, un TD 200 (estaci ón3) se comunica con una CPU 222 (estació(estació n2), otro TD 200 (estació(estación 5) se comunicacon la otra CPU 222 (estació(estación 4), etc.AdemáAdemás, una CPU 224 (estació(estación 6) envíamensajes a las estaciones 2, 4 y 8, y laotra CPU 224 (estaci ón 8) envíenvía mensajesa las estaciones 2, 4 y 6. Esta redcomprende seis estaciones maestras (loscuatro TDs 200 y las dos CPUs 224), asíasícomo dos estaciones esclavas (las dosCPUs 222).Cursos de Perfeccionamiento20ISA-UMH TDOC-200110
Grupo deTecnología IndustrialEnviar mensajesnnPara que un maestro pueda enviar un mensaje deberádeberá tenerel testigo en su poder.Ejemplo:– cuando la estacióestaci ón 3 tiene el testigo en su poder, envíenvía una peticiópetición a laestacióestación 2 y pasa el testigo a la estacióestación 5.– La estacióestación 5 envíenvía una peticiópetición a la estacióestaci ón 4 y pasa el testigo a laestacióestación 6.– La estacióestaci ón 6 envíenvía un mensaje a las estaciones 2, 4 u 8 y pasa el testigo ala estacióestación 7.– Este proceso de enviar un mensaje y pasar el testigo continúcontinúa por el anillológico de la estacióestación 3 a la estacióestaci ón 5, a la estacióestación 6, a la estacióestación 7, a laestacióestación 8, a la estacióestaci ón 9 y de allíallí retorna finalmente a la estacióestación 3.– El testigo debe recorrer todo el anillo ól gico para que un maestro puedaenviar una peticiópetición de informacióinformaci ón. En un anillo lólógico compuesto por seisestaciones que envíenvían una peticiópetición para leer o escribir un valor de doblepalabra (cuatro bytes de datos) cada vez que tienen el testigo en su poder,el tiempo de rotaciórotación del mismo seráserá de unos 900 milisegundos a unaCursos de Perfeccionamientovelocidad de transferencia de 9.600 bitbit/s./s. aciacióón del testigo.21ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialTiempo de rotación del testigonDepende del tiempo que cada estacióestación tiene el testigo en supoder.nnEl tiempo de rotaciórotaci ón del testigo en redes S7S7-200 multimaestro se puededeterminar sumando los tiempos de posesión del testigo por parte decada maestro.Calcular el tiempo aproximado de rotaciórotación del testigo, dando porsupuesto que:– Cada estacióestación envíenvía una peticiópetición cuando tiene el testigo en supoder.– La peticiópetició n es una operacióoperación de lectura o de escritura a direccionesconsecutivas de datos.– No hay conflictos de acceso al ú nico búbúfer de comunicaciócomunicación de laCPU.– Ninguna CPU tiene un tiempo de ciclo superior a aprox. 10 msms.Cursos de Perfeccionamiento22ISA-UMH TDOC-200111
Grupo deTecnología IndustrialTiempo de rotación del testigoCursos de Perfeccionamiento23ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialTiempo rotaciórotación testigo en funciófunción del nºnº estacCursos de Perfeccionamiento24ISA-UMH TDOC-200112
Grupo deTecnología IndustrialTiempo rotaciórotación testigo en funciófunción del nºnº estacCursos de Perfeccionamiento25ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialNETR y NETWnnnCursos de PerfeccionamientoLa operacióoperación Leer de la red inicia unacomunicaciócomunicación para registrar datos de una estacióestaciónremota a travétravés del puerto indicado (PORT), segúsegúnse define en la tabla (TBL).La operacióoperación Escribir en la red inicia unacomunicaciócomunicación para escribir datos en una estacióestaciónremota a travétravés del puerto indicado (PORT), segúsegúnse define en la tabla (TBL).16 BYTES y sósólo 8 operaciones simultásimult áneas26ISA-UMH TDOC-200113
Grupo deTecnología IndustrialNETR y NETWCursos de Perfeccionamiento27ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialEjemplonVeamos un ejemplo de una línea de produccióproducción donde se estáestánllenando paquetes de mantequilla que se envíenv ían a una de lascuatro mám áquinas empaquetadoras.empaquetadoras .– La empaquetadora embala ocho paquetes de mantequilla en cadacaja.– Una mámáquina distribuidora controla el flujo de los paquetes demantequilla hacia cada una de las empaquetadoras.– Se utilizan cuatro CPUs 221 para controlar las empaquetadoras yuna CPU 222 equipada con un visualizador de textos TD 200 paracontrolar a la distribuidoraCursos de Perfeccionamiento28ISA-UMH TDOC-200114
Grupo deTecnología IndustrialEjemplonnnlos búfers de recepciórecepción y transmisiótransmisión para acceder a los datos dela estacióestación 2 (en VB200 y VB300, respectivamente).La CPU 224 utiliza la operación NETR para leer continuamente elcontrol y el estado de cada una de las empaquetadoras. Cada vezque una empaquetadora ha embalado 100 cajas, la mám áquinadistribuidora lo registra y env ía un mensaje para borrar la palabrade estado utilizando una operación NETW.Ejemplo:– El programa para leer el byte de control, el núnúmero de cajasembaladas y para poner a 0 el nún úmero de cajas embalado por unasola empaquetadora (empaquetadora nºnº 1).Cursos de Perfeccionamiento29ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialEjemploCursos de Perfeccionamiento30ISA-UMH TDOC-200115
Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)nFreeport– El programa de usuario puede controlar el puerto serie de la CPU.CPU.– el programa KOP controla el puerto de comunicaciócomunicación utilizando:utilizando:nninterrupciones de recepciórecepció n y de transmisiótransmisió nTransmitir mensaje (XMT) y Recibir mensaje (RCV).– Las marcas especiales SMB30 (para el puerto 0) y SMB130 (para elpuerto 1, si la CPU dispone de dos puertos) se utilizan para elegirelegir lavelocidad de transfetransfe--rencia y la paridad.– En el caso mámás simple se puede enviar un mensaje a la impresora oa la pantalla,pantalla, la conexióconexión a un lector de cóc ó digo de barras, unabáscula o una soldadora.Cursos de Perfeccionamiento31ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)Transmitir mensaje, Recibir mensaje– La operacióoperación Transmitir mensaje(XMT)mensaje(XMT) activa latransmisiótransmisión del búb úfer de datos (TBL). La primeraentrada del búbú fer indica cuácuá ntos bytes se han detransmitir. PORT indica el puerto de programacióprogramació npor donde se va a transmitir.– La operacióoperación Recibir mensaje(RCV)mensaje(RCV) inicia o finalizala funciófunción Recibir mensaje. Para el cuadro Recibirmensaje es preciso indicar una condiciócondició n inicial yfinal. Los mensajes que se hayan recibido a travétravésdel puerto indicado (PORT) se almacenan en el búbú ferde datos (TBL). La primera entrada del búbú fer indica elnúmero de bytes que se han recibido.Cursos de Perfeccionamiento32ISA-UMH TDOC-200116
Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)nInicializar el modo FreeportCursos de Perfeccionamiento33ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)nUtilizar la operacióoperación XMT para transmitir datos– Con la operacióoperación XMT se puede enviar un búbúfer de uno o mámáscaracteres (hasta un mám áximo de 255).– Una vez transmitido el ultimo carácar ácter del búb úfer, se genera unainterrupcióinterrupció n (evento de interrupcióinterrupción 9 para el puerto 0 y evento deinterrupcióinterrupció n 26 para el puerto 1), si una rutina de interrupcióinterrupci ón se haasociado al evento TransmisióTransmisió n finalizada.– TambiéTambi én es posible transmitir datos sin utilizar interrupciones (p.ej(p.ej.enviar un mensaje a una impresora), vigilando SM4.5 ó SM4.6 hastaque finalice la transmisiótransmisión.Cursos de Perfeccionamiento34ISA-UMH TDOC-200117
Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)nUtilizar la operacióoperación RCV para recibir datos– Con la operacióoperación RCV se puede recibir un búbúfer de uno o mámáscaracteres (hasta un mám áximo de 255).– Una vez recibido el ultimo carácarácter del búbú fer, se genera unainterrupcióinterrupció n (evento de interrupcióinterrupción 23 para el puerto 0 y evento deinterrupcióinterrupció n 24 para el puerto 1), si una rutina de interrupcióinterrupci ón se haasociado al evento RecepcióRecepci ón de mensajes finalizada.– TambiéTambi én es posible recibir mensajes sin utilizar interrupciones,vigilando para ello la marca especial SMB86. SMB86 (o SMB186) noseráserán iguales a cero cuando el cuadro RCV estéesté inactivo o cuandose haya finalizado. En cambio, seráserá igual a cero cuando se estéesténrecibiendo datos.Cursos de Perfeccionamiento35ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)nRecibir datos mediante interrupciones de caracteres– controladocontrolado por interrupciones de caracteres.– Cada carácar ácter recibido genera una interrupcióinterrupci ón. El carácarácter recibidose deposita en SMB2 y el estado de la paridad (si se ha habilitado)habilitado)se deposita en SM3.0.– Ello sucede inmediatamente antes de ejecutarse la rutina deinterrupcióinterrupció n asociada al evento Recibir carcaráácter.Cursos de Perfeccionamiento36ISA-UMH TDOC-200118
Grupo deTecnología IndustrialModo Freeport (XMT y RCV)Cursos de Perfeccionamiento37ISA-UMH TDOC-2001Grupo deTecnología IndustrialEjemploCursos de Perfeccionamiento38ISA-UMH TDOC-200119
Grupo deTecnología IndustrialEjemploCursos de Perfeccionamiento39ISA-UMH TDOC-200120
7 Grupo de Tecnología Industrial PPI n PPI es un protocolo maestro/esclavo - Los maestros (otras CPUs, unidades de programación SIMATIC o visualizadores de textos TD 200) envían peticiones a los esclavos y éstos últimos responden - Todas las CPUs S7-200 actúan de estaciones esclavas en la red.
