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COMUNICACIÓN  NI-­‐OPC  SERVERS  CON  SIEMENS  S7-­‐200  CPU-­‐  222    Y  LABVIEW  

Cristian Ramírez Betancourth ; Miguel Jumbo Sedamanos;Jose Jaramillo V.;  Verónica  Barros  B. e-mail: cramirez@utpl.edu.ec; majumbo2@utpl.edu.ec;jvjaramillo1@utpl.edu.ec;vmbarros@utpl.edu.ec

Profesional en formación de la EET de la UTPL

Resumen:  La  conexión  entre  un  PLC  y  un  PC  es  una  aplicación  muy  común  en  el  área  industrial.  En  este  caso  se  describirá  paso  a  paso  como  conectar  el  computador  mediante   la  OPC    a  un  PLC  Siemens  S7-­‐200.    

Palabras Clave: PLC, Labview, OPC,DSC,RS-485.

1. Introducción El OPC (OLE for Process Control) es un estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos industriales, que ofrece un interface común para comunicación que permite que componentes software individuales interaccionen y compartan datos. La comunicación OPC se realiza a través de una arquitectura Cliente-servidor. El servidor OPC es la fuente de datos (como un dispositivo hardware a nivel de planta) y cualquier aplicación basada en OPC puede acceder a dicho servidor para leer/escribir cualquier variable que ofrezca el servidor. Es una solución abierta y flexible al clásico problema de los drivers propietarios. Prácticamente todos los mayores fabricantes de sistemas de control, instrumentación y de procesos han incluido OPC en sus productos.

OPC es el nombre original de una especificación estándar desarrollado en 1996. La norma especifica la comunicación de datos de planta en tiempo real entre dispositivos de control de diferentes fabricantes. Después del lanzamiento inicial, la OPC Foundation se creó para mantener el estándar en estos productos [1].

2. Marco Teórico Para realizar la practica existen varias arquitecturas que se pueden utilizar , teniendo en cuenta las caracteristicas de conexión del PLC. Un aspecto que se debe tomar en cuenta es que el puerto RS-485 del PLC Siemens S7-200 es Profibus, y tiene una asignación de pines diferente a la de los puertos RS-485 genéricos, por lo que es necesario construir un cable adaptador [2]. En nuestro caso debido a que no teniamos a disposición un conversor de RS-485 a RS-232 optamos por construir uno , utilizando los integrados MAX485 y MAX232 , luego con la ayuda del conversor de RS-232 a USB podemos conectarlo a nuestra PC .

Figura 1. Arquitectura del sistema.

2.1  DESCRIPCIÓN  DEL  PLC    

El PLC Siemens S7-200 tiene un puerto de comunicaciones RS-485. Las CPU 222 tienen dos puertos, cuyas direcciones son configurables desde el software del PLC (STEP-7). Puede utilizarse cualquiera de ellos.

Para programar el PLC se utiliza el cable de programación PPI con conversión a USB, y el software de programación STEP-7, ambos propio de Siemens. Este cable de programación se utiliza solamente para configurar el PLC y descargar el programa. Para la comunicación HMI OPC no se utiliza ese cable, sino un puerto de comunicaciones seriales RS-485.

Figura 2. Conexión del PLC.

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3.PROGRAMACION  DEL  PLC   El PLC se programa con su propio lenguaje de escaleras utilizando su propio software STEP-7. Para este ejemplo , haremos un programa sencillo , que active y desactive la salidad Q0.0 , QO.1 y Q0.2 . Acontinuacion mostramos las instrucciones basicas de configuracion del PLC .

1. Instalar el software STEP-7

2. Conectar el cable PPI Siemens del USB del computador al puerto del PLC.

3. Abrir el programa STEP-7 :

4. aparecerá una ventana como la que se muestra a

continuación .

 Figura 3. Interfaz STEP-7 .

   

5. En el menú de iconos a la extrema izquierda, seleccionar Comunicación

 6. En la pantalla de comunicación, en la sección derecha,

hacer doble clic para actualizar dispositivos.    

 Figura 4. Configuraciones de comunicación .

7. En este punto, tomar nota de los siguientes parámetros principales (pueden cambiar según la configuración del PLC y del cable PPI):

• Dirección Local (ó Master): 0 • Dirección Remota (es decir del PLC): 2 • Velocidad de transferencia: 9,6 kbit/s

   4.CONFIGURACIÓN  DEL  NI  OPC  SERVER    A   continuación   mostraremos   como   se   configuró   el  NI  OPC  SERVER,  para  poder  comunicar  el  PLC  S7-­‐200  con  Labview.  

1. Abrir  el  NI  OPC  SERVER  

 Figura  5.  NI  OPC  SERVER  

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2. Agregar  un  canal,  haciendo  clic  derecho    el   la  opción  new   channel,   después   agregamos   un   nombre,   en  nuestro   caso   le   hemos   asignado   el   nombre   de  

“Conector_plc”  y  presionamos  siguiente.  

 

 

 

 

Figura6.  New  Channel  

 

3. Escoger  el     device  driver   con  el  que   se   va  a   trabajar  en   nuestro   caso   el   SIEMENS   S7-­‐200,   habilitamos   el  diagnostico   para   depurar   errores   y   presionamos  siguiente.  

 

Figura7.  Selección  de  Device  driver  

4. Seleccionar   los   parámetros   de   comunicación   del  adaptador  serial,  escoger  el  COM  que  se  utilizará,  en  nuestro  caso  el  COM  5  y  presionar  siguiente  .      

 

 

 

 

 

 

 

Figura8.  Parametros  de  Comunicación  

5. En   la   siguiente     ventana   de   Write  Optimizations   dejar   los   parámetros  predeterminados   y   presionar   el   botón  siguiente.    

6. Seleccionar  la  dirección  Master  del  computador  de  acuerdo  con  el  PLC  en  nuestro  caso  dirección  ‘0’  y  presionamos    siguiente.  

 

Figura9.  Direccion  Master  ID  

7. En  la  ventana  siguiente  aparecerá  todo  el  resumen  de  la  configuracion  del  canal.  

 

figura10.  Summary  

8. Seleccionar  el  boton  Finalizar  .  

9. Presionar   en   ‘Click   to   add   a   device’   para  

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poder  setear  algunos  parámetros.  

figura11.  Canal  del  dispositivo  

10. Añadimos   un   nombre   al   dispositivo,   en   nuestro  caso  plc  y  presionamos  el  botón  siguiente.  

figura12.  Nombre  del  dispositivo  

11. Seleccionar   el   modelo   de   nuestro   dispositivo   en  nuestro  caso  el    S7-­‐200.  

Figura13.  Modelo  del  dispositivo  

12. Escoger       a   qué   dirección   de   dispositivo   se  conectará,   esta   debe   coincidir   con   la   dirección  cuando  se  configuró  el  PLC,  en  este  caso  la  número  2,   en   formato   Decimal   y   presionar   el   botón  Siguiente.  

figura14.  ID  del  Dispositivo  

13. Determinar   los   parámetros   de   tiempo   de  comunicación.    

• Request   timeout   es   el   tiempo   que  espera  el  driver  sin  comunicación  antes  de  emitir  una  falla.  

Se   pueden   dejar   los   valores  predeterminados.   Presionar   el   botón  Siguiente.    

 

Figura15.  Parametros  de  Comunicación.  

14. En   la   siguiente   ventana   Auto-­‐Demotion   se  pueden  dejar  los  valores  predeterminados.  

15. En   la   ventana   Summary   nos   muestra   el  resume  de  la  configuración  del  dispositivo.    

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Figura16.  Summary  del  Divice  

16. Presionar   el   botón   Finalizar   para   terminar   la  configuración.  

En   este   instante   ya   se   encuentra   configurada   la  comunicación   PLC   SIEMENS   S7-­‐200   con   el   computador  mediante  OPC.  Ahora  nos   tocará  configurar   las  etiquetas  estáticas  para  poder  probar  la  comunicación.  

17. Anadir   una   etiqueta   estática   haciendo   clic   en   el  enlace  Click  to  add  a  static  tag.  

 

figura  17.  Etiqueta  estatica  

18. Proseguir  a  configurar  las  propiedades  de  la  etiqueta,  en   primer   caso   vamos   a   configurar   una   entrada,   la  entrada_cero  (I0.0)  luego  escoger  un  tipo  de  dato,  en  nuestro  caso  de  tipo  BOOLEAN  y  presionar  en  aceptar  una  vez  configurada  la  etiqueta.  

19. Realizar   el   literal   anterior   para   agregar   nuevas  entradas  posteriormente.  

 

figura  18.  Propiedades  de  la  etiqueta  de  entrada  

20. Proceder   a   realizar   el   literal   18   para  configurar   las   salidas,   escoger   el   tipo   de  dato  BOOLEAN  se  realizar  el  mismo  proceso  para  todas  las  salidas.  

 

figura  19.  Configuración  de  las  etiquetas  de  salidas  

21. Para   confirmar   que   el   PLC   se   esté  comunicando   con   el   servidor   OPC  correctamente   se   puede   lanzar   el   cliente  OPC   rápido.   Presionar   el   botón   Quick   OPC  Client   y   podemos   observar   los   parámetros  configurados   y   sus   valores   de   las   variables  creadas.  

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22. Cerrar  el  Quick  OPC  Client  y  guadar  el  proyecto.  

 5.  MONITOREO  DESDE  LABVIEW  

1.  En   LabVIEW,   abrir   un   nuevo   proyecto.   Grabarlo  como  OPCtest.  

2. Crear   un   nuevo   VI   en   My   Computer   para  monitorear  el  PLC.  Nombrar  al  VI  como  Cliente  

 Figura23.  Crear    nuevo  projecto.  

 3. En   Cliente.vi,   crear   el   siguiente   programa   para  

desplegar  el  estado  de  las  líneas  digitales  Q1.0  y  Q1.1  del  PLC  en  el  panel  frontal.  

 Figura24.  Crear  variables  a  monitorear.  

 4.      La   comunicación   de   LabVIEW   como  

cliente   OPC   se   puede   hacer   de   varias  maneras.  En  este  demo  se  utilizará  una  Shared   Variable   conectada   al   servidor  OPC.   Ambos   elementos   deben   estar  contenidos   dentro   de   una   librería.  Referenciarse  a   la  ayuda  de  LabVIEW  y  a   la   página   web   para   mayor  información   sobre   Shared   Variables   y  Librerías.  

a. En  My  Computer,  hacer  clic  secundario  y  seleccionar   New>I/O   Server   Nota:   En  caso   de   no   tener   instalado   LabVIEW  DSC   no   aparecerá   este   acceso.   Sin  embargo   aún   se   puede   monitorear   el  PLC   mediante   OPC   utilizando  DataSocket.   En   este   enlace   se  encuentra  mayor  información.  

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 Figura25.Agregar  el  servidor  I/O  

 b. Seleccionar   OPC   Client   de   la   lista   y   presionar  

Continue.  

 Figura26.  Agregar  OPC  client.  

 c. En   la   pantalla   de   configuración   de   Cliente   OPC,  

seleccioanr   el   servidor   National  Instruments.NIOPCServers.  Update  Rate  (ms)  es  la  tasa  a  la  que  el  servidor  se  comunicará  con  el  PLC.   Configurar   a   100  ms   en   lugar   de   los   1000  ms   predefinidos   debido   a   que   el   programa   del  PLC   corre   relativamente   rápido.   Presionar   el  botón  OK.  

 Figura27.  Servidor  Utilizado.  

 d. En   el   proyecto   se   habrá   agregado   una  

nueva   librería   con   el   servidor   OPC  dentro  de  ella.  Grabar  todo  el  proyecto,  nombrando   la   librería   como  LibreriaOPC.  

 Figura27.Librerias  del  proyecto.  

 e. Crear   una   Shared   Variable   dentro   de   la  

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LibreríaOPC  haciendo   clic   secundario   sobre   ella  y  seleccionando  New>Variable.  

f. El   nombre   de   la   nueva   variable   será   Q1_0.  Recordar   que   no   se   pueden   colocar   puntos   ni  caracteres  especiales  dentro  de   los  nombres  de  las  variables.  

g. Seleccionar  Enable  Aliasing  para  ligar  la  variable  al  servidor  OPC.  

   

Figura28.Agregar  Variables  a  librerías  .  

   

h. Presionar   el   botón   Browse.   Navegar   hasta  encontrar   el   servidor   OPC,   hallar   el   canal   de  comunicación   Siemens,   y   el   dispositivo  MiPLC,  que   son   los   parámetros   configurados   en   el   NI  OPC   Server.   Navegando   dentro   de   la   carpeta  Hints   se   pueden   observar   los   formatos   de   las  direcciones  de  un  PLC  Siemens  S7-­‐200.  

 Figura29.Lista  de  variables.  

 i. Seleccionar   un   rango   de   direcciones  

cualquiera   y   presionar   el   botón  OK.   Se  desplegará   nuevamente   la   ventana  Shared   Variable   Properties.   Editar   el  campo  de  Bind  to:  como  se  muestra  en  la   captura   de   pantalla   siguiente,   de  modo   que   la   ruta   termine   en  Siemens.MiPLC.Q1.0.   Seleccionar   el  tipo   de   variable   como   Boolean   para  coincidir  con  el  tipo  de  dato.  

   

j. Presionar   el   botón   OK.   El   proyecto  quedará  como  se  muestra  en  la  captrua  de  pantalla.  

 Figura30.Libreria  actualizada.  

 k. Para   monitorear   el   estado   de   la   línea  

digital  Q1.0,  arrastrar  la  variable  de  ese  nombre  hacia  el  diagrama  de  bloques  y  cablearla  al  indicador  boleano.  

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 Figura31.VI  con  las  variables  agragadas.  

 l. Correr   el   programa.   En   el   panel   frontal   se  

mostrará  el  estado  de  la  línea  digital.  m. Repetir   la   creación  de  una   shared   variable  para  

monitorear  la  línea  Q1.1.  Como  ejercicio  adiciona,  se  pueden  crear  controles  boleanos  para  comandar  líneas  digitales  del  PLC.  En  la   siguiente   captura   de   pantalla   se   está  comandando   la   línea   digital   Q0.5   mediante   un  botón.  En  este  caso  se  debe  seleccionar   la  variable  en   modo   Write   (en   el   diagrama   de   bloques,   clic  secundario   en   la   variable,   y   seleccionar   Access  Mode  >  Write).    

 Figura32.Vista  del  ejemplo.  

   

6.  CONFIGURACION  DE  ALARMAS  .    Una alarma es una condición anormal en una variable

compartida o una condición definida por el usuario. Una alarma se produce si un valor variable compartida se sale de sus límites de alarma definidos o si una variable compartida tiene mal estado. En este caso , vamos a configurar una alarma cuando , nuestra salida Q0.0 cambia de 1 a 0 . Para esto vamos a Multiplique variable Editor cuando queremos que se produzca una alarma en la variable .

Figura33.Configuracion  de  Alarmas.  

 

 Figura34.Habilitar    Alarmas.  

   Con esto ya tenemos configurada la alarma para la variable Q0.0.

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6.  CONFIGURACION  DE  BASE  DE  DATOS.    Para este propósito utilizamos , El Módulo DSC registros compartidos de datos variables a la base de datos de Citadel. La base de datos Citadel almacena datos históricos, alarmas y eventos. Puede acceder y ver los datos de Citadel utilizando el Visor de datos históricos y utilizar el "Historical VIs". Para configurar el registro de datos y alarmas y registro de eventos para el Sistema , debemos hacer click derecho en propiedades , de la librería de nuestro proyecto , ir a DSC settins :Database

Figura35.Configuracion  de  Base  de  Datos.  

La opción Habilitar registro de datos se convierte en el registro de datos de la biblioteca de proyectos. localhost especifica el equipo local.

• Use localhost en lugar del nombre del equipo para reducir los cambios que debe hacer si usted se mueve este proyecto a otro equipo.

• Las alarmas y eventos Habilitar Registro de vueltas

de opción en el registro de eventos de la biblioteca de proyectos.

• El uso de la misma base de datos de alarmas y

eventos opción asegura que el Módulo DSC registros de alarmas y eventos para esta biblioteca de proyectos para la misma base de datos que registra los datos.

• Puede cambiar el nombre de base de datos que

aparece en el cuadro de diálogo Propiedades del

proyecto Biblioteca a un nombre más útil y descriptivo.

3. Referencias [1] OPC Foundation: Introductions [En línea].

Disponible en:<http://www.opcfoundation.org/.>. [Consulta del 06-02-2013].

[2] Datalights:DEMO SCRIPT:. [En línea].Disponibleen:<http://www.ureparla.org/Cacharreo/Gamma-Omega%20Match.pdf>. [Consulta del 19-02-2013].

Hans-Petter Halvorsen: M.Sc. Telemark University College

[1] Faculty of Technology [En línea]. Disponible en: < http://home.hit.no/~hansha/ [Consulta del 07-02-2013].