FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Carrera de Ingeniería Electrónica y Control

LABORATORIO DE REDES INDUSTRIALES

PRÁCTICA N°6

1. TEMA

REDES PROFIBUS

2. OBJETIVOS

2.1. Familiarizar al estudiante con el procedimiento de configuración y puesta en

marcha de una Red de Comunicación Profibus DP.

3. MARCO TEÓRICO

El área de aplicación de PROFIBUS DP (Periferia Descentralizada) es la automatización

completa de la producción, donde la alta velocidad de datos, los bajos costos de

conexión y el plug-and-play son objetivos importantes. Las aplicaciones dentro de la

automatización de la producción se realizan generalmente mediante la creación de una

red formada por E / S remotas, convertidores de frecuencia, sensores y actuadores. Si

la fuente de alimentación y el cableado no son problemas, las instalaciones confiables

se pueden realizar fácilmente en este entorno.

Debido a que PROFIBUS es tan versátil, sirve como una solución ideal para los desafíos

de automatización. Además, PROFIBUS DP está estandarizado bajo la norma IEC

61158, lo que garantiza la compatibilidad con dispositivos de varios fabricantes.

Figura 1. Profibus y Profinet

LABORATORIO DE REDES INDUSTRIALES

4. TRABAJO PREPARATORIO

4.1. Para cada uno de los elementos presentados en la tabla 1, realice lo siguiente:

4.1.1. Consulte y explique la función de cada dispositivo

4.1.2. Consulte la estructura de cada uno de sus respectivos telegramas.

Dispositivo

Modelo

Dirección Profibus

Telegrama GSD

Versión

MODULO PROFIBUS

CM1243-5 1 Ninguno V1.0.

VARIADOR SINAMIC G120

SINAMIC 6120CU240X-2DP(F)

7

Standard telegram 20, PZD’ V4.3.

ENCODER SENSOR

SIMODRIVE Sensor

3 Version 2.2 Singleturn_2_1 y 2_2’

V4.2.

MEDIDOR DE ENERGÍA

SENTRON PAC 3200

12 Type Base 1 V2.0.

Tabla I: Direcciones y registros de los dispositivos de la red PROFIBUS

4.2. Desarrolle un programa para el controlador Siemens S7-1200 CPU 1212C

AC/DC/RLY el cual permita integrar los dispositivos presentados en la tabla 1

bajo una red Profibus DP como se muestra en la figura 2 la cual debe permitir

las siguientes funciones.

Comandos hacia el VARIADOR SINAMIC G120 tanto para marcha y

paro del motor con su respectivo setpoint de velocidad

Lectura de la velocidad del motor mediante el ENCODER SIMODRIVE

la cual debe estar en RPM

Nota: tomar en cuenta las configuraciones correspondientes.

Lectura de por lo menos 5 variables medidas a través del MEDIDOR DE

ENERGÍA, 3 a través del telegrama “Type Base 1” y 2 quedan a elección

del usuario.

Realizar la programación necesaria tomando en cuenta el

direccionamiento de las variables propuesto es la tabla II.

Figura 2. PLC S7-1200 monitoreando y controlando los esclavos Profibus DP

LABORATORIO DE REDES INDUSTRIALES

Variable PLC HMI

MANDOS HMI Pulsante Marcha

M0.0 Mx0.0

Pulsante Paro

M0.1 Mx0.1

Motor_status M0.2 Mx0.2

VARIADOR SINAMIC G120

Setpoint_Velocidad MW10 Mint10

Mando/Control MW12 Mint12

ENCODER SENSOR

Lentura Encoder

MW14 Mint14

MEDIDOR DE ENERGÍA

Corriente L1 MD16 Mreal16

Corriente L2 MD20 Mreal20

Corriente L3 MD24 Mreal24

Suma Potencia Activa

MD28 Mreal28

Voltaje VAB MD32 Mreal32

Tabla II: Mapa de memoria de la red PROFIBUS

4.3. De acuerdo a lo solicitado en el apartado 4.2 desarrolle un HMI que permita

comandar el proceso.

Figura 3. HMI a desarrollar

5. EQUIPO Y MATERIALES

Software: TIA Portal V13, InTouch.

Servidor: DASSIDirect

Controladores: PLC Siemens S7 1200 CPU 1212C AC/DC/Rly

Controlador: PLCs Siemens S7 1200:

CPU 1212C AC/DC/Relay -V2.0

Dispositivos siemens:

o Panel de Operador Siemens KTP600 Basic PN.

o Driver Siemens SINAMICS G120.

o Medidor de Energía Siemens SENTRON PAC3200.

o Encoder Siemens 6FX2001-5QP12

LABORATORIO DE REDES INDUSTRIALES

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Se realizará la configuración de los dispositivos esclavos que integrarán la Red

Profibus DP siguiendo las indicaciones del instructor.

6.2. Se realizará la programación necesaria en el PLC S7-1200 para monitorear y

controlar los esclavos Profibus DP previamente configurados (Variador, Medidor

y Encoder).

6.3. Se realizará un HMI en InTouch para monitorear y controlar a los esclavos

Profibus DP a través del PLC S7-1200 configurado como Maestro.

7. INFORME

7.1. Realice los mapas de memoria del controlador PLC S7-1200 donde se leerán

los campos del Telegrama configurado para la comunicación con el variador de

velocidad, el medidor de energía y el encoder.

NOTA: Estas direcciones deben tomarse durante el desarrollo de la práctica.

7.2. Realizar el procedimiento de:

A. Configuración de la red Profibus DP, donde se incluya todos los pasos

desde la configuración de los esclavos hasta la programación del PLC.

B. Configuración del servidor DASSIDirect.

7.3. En base al desarrollo de la práctica presente:

A. El programa del PLC implementado.

B. La pantalla desarrollada como interfaz de operador.

7.4. Análisis de Resultados.

7.5. Conclusiones y Recomendaciones Individuales.

8. REFERENCIAS

https://support.industry.siemens.com/cs/start?lc=es-AR

https://procentec.com/content/what-is-profibus-dp/

Elaborado por: Silvana Gamboa

Diego Maldonado

Revisado por: Silvana Gamboa / Administradora de Laboratorio

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL LABORATORIO DE REDES INDUSTRIALES

Práctica #: Tema: _______________________________________ Realizado por: Grupo:

Fecha de realización: ___ / ___ / ___ /

HOJA DE DATOS Variable Dirección PLC Dirección Profibus

Marcha_hmi

Paro_hmi

Setpoint_vel

Voltaje_hmi

Corriente_hmi

Status_motor

Dispositivo Dirección Entrada Salida

Variador de velocidad: start/stop, velocidad

Medidor de energía: 3Vf, 3Vl, 3p

Encoder: Velocidad del motor

Rúbrica

Actividad Descripción Ponderación Entregado (SI/NO)

Nota Estudiante

Procedimiento con el instructor

Programación PLC 2

Configuración Servidor 2

Desarrollo del HMI 2

Práctica individual Programación PLC 2

Configuración Servidor 2

Desarrollo del HMI 2

Actividad Descripción Ponderación Entregado (SI/NO)

Nota Estudiante

Práctica individual Programación PLC 4

Configuración Servidor 3

Desarrollo del HMI

3

__________________________________________________________________________________

Revisado por: _________________ Firma: ____________ Fecha de Entrega ________________

3.1 CONFIGURACIÓN DE LA RED PROFIBUS

Iniciar TIAPortal V13

Aparece la ventana de inicio de Siemens, donde se puede elegir las diferentes acciones

posibles a realizar.

Se elige “Create new project”, para dar paso a un nuevo proyecto, añadir el nombre

correspondiente y para finalizar clic en “Create”

Para la configuración y elección del dispositivo, dar clic en “Configure a device”

Se despliega la siguiente ventana, dar clic en “Add new device” para poder escoger el

modelo y versión del PLC, una vez que se encuentra en esta pestaña se selecciona

Controllers/ SIMATIC S7-1200/ CPU/ (CPU 1212 AC/DC/Rly)/ 6ES7 212-1BD30-

OXBO en la parte derecha se debe verificar el modelo del dispositivo seleccionado y la

versión correspondiente que para este caso será V2.0. Finalmente, clic en “Add”

Se presenta la pantalla en la cual se va a trabajar y programar el PLC. Además,

configurar los diferentes elementos que van a formar la red PROFIBUS DP, con sus

correspondientes telegramas.

Cabe mencionar que para realizar la red PROFIBUS, es indispensable añadir la tarjeta

de comunicaciones CM 1243-5, la cual se encuentra en la sección “Hardware catalog”,

en la parte de “Catalog” existen varias opciones, se debe dar clic en Communications

modules/ PROFIBUS/ CM 1243-5/ 6GK7 243-5DX30-OXEO, una vez finalizado este

procedimiento se debe verificar en el apartado de “Information” la versión del dispositivo

seleccionado en este caso será V1.0.

Cuando se haya elegido de manera adecuada el dispositivo con la versión correcta, para

añadirla al PLC, en la sección de “Hardware catalog” se debe arrastrar el dispositivo

hacia uno de los slots disponibles. Como referencia se puede notar que en el slot 101

se encuentra descrita la tarjeta de comunicaciones solicitada inicialmente.

Para conformar la red PROFIBUS se tiene tres dispositivos (variador de velocidad,

medidor de energía y sensor de velocidad), para fines prácticos se los llamara esclavos.

A continuación, se presenta una tabla en la que constan todos los parámetros como

direcciones, GSD y simbología de cada uno.

Dispositivo

Modelo

Dirección Profibus

GSD

Versión

MODULO PROFIBUS

CM1243-5 1 Ninguno V1.0.

VARIADOR SINAMIC G120

SINAMIC 6120CU240X-2DP(F)

3

Standard telegram 20, PZD’ V4.3.

ENCODER SENSOR

SIMODRIVE Sensor

7 Version 2.2 Singleturn_2_1 y 2_2’

V4.2.

MEDIDOR DE ENERGÍA

SENTRON PAC 3200

12 Type Base 1 V2.0.

Tabla I: Direcciones y registros de los dispositivos de la red PROFIBUS

Para añadir a cada uno de los esclavos se debe dirigir a la pestaña “Network View”, en

esta sección se va a construir la red solicitada.

a) VARIADOR DE VELOCIDAD

Para agregar el variador de velocidad se debe ir a la pestaña de “Hardware catalog”,

seguido de Other field devices/ PROFIBUS DP/ Drivers/ Siemens AG/ SINAMICS/

SINAMICS G120 CU240x-2DP(F) V4.3/ 6SL3 244-0BBxx-1PAO en el apartado de

“Information” asegurarse que la versión elegida sea V4.3.

Este módulo se arrastra hacia la parte central del “Network view”.

b) MEDIDOR DE ENERGÍA

Para agregar el medidor de energía se debe ir a la pestaña de “Hardware catalog”,

seguido de Other field devices/ PROFIBUS DP/ General/ Siemens AG/ SENTRON/

PAC3200/ PAC3200 en el apartado de “Information” asegurarse que la versión elegida

sea V2.0.

De igual modo este módulo también se arrastra hacia la parte central del “Network

view”

c) ENCODER

Para agregar el encoder se debe ir a la pestaña de “Hardware catalog”, seguido de

Other field devices/ PROFIBUS DP/ Encoders/ Siemens AG/ SIMODRIVE sensor/

6FX2001-5xPxx en el apartado de “Information” asegurarse que la versión elegida sea

V4.2.

De igual modo este módulo también se arrastra hacia la parte central del “Network

view”

Existen dos formas de conectar los dispositivos al maestro, la primera es señalar el

recuadro fucsia que se desea conectar y arrastrar hasta el recuadro del maestro, o la

otra es dar clic izquierdo sobre “Not assigned” y escoger el maestro más la tarjeta de

comunicaciones antes configurada.

Conectar todos los dispositivos involucrados y en su defecto la red PROFIBUS debería

quedar de la siguiente forma.

Realizar la verificación de las direcciones de los esclavos y de la tarjeta de

comunicaciones del PLC, todo esto en base a la Tabla I.

Para llevar a cabo el cambio o verificación de las direcciones de los esclavos, se da

doble clic sobre el dispositivo que se desea modificar, la pantalla de visualización se

cambia a “Device view”, seguido a esto doble clic sobre el dispositivo seleccionado y

se despliega una ventana donde está toda la configuración del dispositivo incluido su

dirección.

En la pantalla “Slave_# [Module]” del dispositvo, para la confirmacion o cambio

de la direccion dirigirse a Properties/General/PROFIBUS address, en la

seccion “Parameters” se encuentra la direccion del esclavo que en este caso

seria 7, dado que se hizo el ejemplo con el variador de velocidad.

Se realiza los pasos mencionados para los dos esclavos restantes (Medidor de

energía y encoder) y la tarjeta de comunicaciones con sus direcciones

correspondientes.

Medidor de Energía Encoder

Para la dirección de la tarjeta de comunicaciones es un poco diferente, en la

pantalla “Network view”, doble clic sobre el maestro, aparecerá el PLC en la

pantalla “Device view” con la tarjeta de comunicaciones añadida anteriormente

para acceder a su dirección, doble clic sobre la tarjeta CM 1243-5 y se despliega

la ventana de configuraciones, se dirige a Properties/General/DP interface/

PROFIBUS address. En la seccion “Parameters” se encuentra la direccion

correspondiente.

Ahora se deben agregar los GSD a cada uno de los esclavos con los cuales se va a

comunicar el PLC, para esto se debe tener en cuenta que el PLC va asignado registros

a cada uno de los GSD añadidos de los esclavos de manera sucesiva y en el orden que

se vayan agregando, es por ello que se debe verificar cada los registros donde se

colocaron los mensajes de cada uno de los GSD.

Para agregar los GSD, de manera general damos doble clic en cada uno de los

dispositivos y en el “Hadware catalog” escogemos la opción el correspondiente

telegrama según se muestra en la tabla I y arrastramos al “Device overview”, donde se

muestran columnas con las direcciones de los registros asignado por el PLC al GSD, (‘I

address’) y (“O Adress”).

En la figura se muestra como asignar el GSD para nuestro variador de velocidad.

Standard telegram 20, PZD

Realizamos el mismo procedimiento anterior para el sensor de velocidad, pero con

“Version 2.2 Singleturn_2_1” y “Version 2.2 Singleturn_2_2”

De la misma manera procedemos para nuestro medidor de energía. (Basic Type 1 &

Voltage a-n)

En el ‘Device overview’ se encuentra detallado las direcciones que van a ocupar los

distintos elementos del telegrama y conforme los dispositivos sean agregados, las

direcciones van a ser designadas en manera ordenada, es por eso que tanto entradas

como salidas han sido resaltadas en cada una de las imágenes expuestas con el fin de

denotar este particular.

Finalmente se deben realizar las configuraciones de los dispositivos y verificar los

registros a utilizar en el programa del PLC para obtener los datos correctos.

a) VARIADOR DE VELOCIDAD

Telegrama

Tabla II. Datos del telegrama 20 del variador.

Como se puede observar el telegrama tiene 6 datos de lectura y 2 de escritura, los

cuales se asignan de manera secuencial a los registros del PLC, por lo que se debe

tener en cuenta en que registros se deben escribir las consignas de velocidad y las

órdenes de marcha/paro, en función de los parámetros establecidos por el convertidor,

por facilidad se muestran los valores que se deben escribir para las órdenes de mando

y consigna de velocidad.

Comando Valor Registro PLC

Marcha 047E Hexadecimal IW66

Paro 047F Hexadecimal IW66

Consigna velocidad 0-15000 IW68

TablaIII: Valores a asignar a los registros del variador.

b) MEDIDOR DE ENERGÍA

Para el medidor de energía solo se debe mover a una marca las direcciones de los

registros “I Adress” del GSD. En la siguiente tabla se muestra los GSD y direcciones de

registros comúnmente asignados por el PLC al medidor, hay que tener en cuenta que

estos pueden cambiar según el orden en que hayan sido agregados.

c) ENCODER

En el caso del encoder se debe configurar los registros de entrada de tal manera que

se pueda obtener la lectura en unidades de RPM, para esto simplemente damos doble

clic en el GSD “Version 2.2 Singleturn_2_1” y configuramos de la siguiente manera:

Ahora para recibir los datos solamente movemos hacia una marca tipo entero los

registros asignados al GSD “Version 2.2 Singleturn_2_2”.

Variable Registro “I Adress” Registro PLC

Velocidad RPM IW104 * IW34

Tabla IV: Tabla de lectura de registro de GSD para velocidad en RPM.

Depende del valor asignado por el PLC