ENLACE S7-300 - KEPSERVER -

MATLAB

Introduccin:

El OPC es un estndar de comunicacin que permite que software y

componentes individuales y de distintas marcas, compartan datos. Un

problema en la industria es comunicar equipos de distintos fabricantes, adquirir

datos e intercambiar informacin entre ellos. La comunicacin OPC se realiza a

travs de una arquitectura cliente-servidor. El OPC nos va a ayudar a

establecer la comunicacin entre el PLC de Siemens con el software MATLAB.

El PLC que se va a utilizar es de la gama 300, este tipo de equipos utilizan la

estructura modular, es decir, todos sus componentes vienen por separado la

fuente de voltaje, el CPU, la MMC, etc. El PLC cuenta con un mdulo Ethernet

para establecer un enlace TCP/IP. Se usa este para establecer una pequea

red, con una direccin IP de clase C.

Algunas empresas necesitan monitorear en sus equipos variables como

temperatura, presin, humedad, etc., (en nuestro caso ocupamos las maquetas

de nivel y de temperatura que estn en la Universidad). As como llevar un

control y registro histrico del comportamiento de las variables. Por esta razn

se requiere de un software que sea el que interprete y permita adquirir estos

datos en tiempo real, transferirlos a otro software que permita monitorear y

almacenar la informacin de forma histrica. El objetivo del proyecto es adquirir

en tiempo real el estado de las entradas y salidas analgicas de las tarjetas

que forman parte de la configuracin del PLC 314C-2DP. Utilizando el OPC

esta tarea se convierte en algo un poco ms sencillo de lo que creemos,

mediante la direccin IP del PLC, el OPC captura los datos de la informacin

solicitada y puede compartirla a cualquier otro software que trabaje con este

protocolo de comunicacin como lo es MATLAB.

Configuracin en STEP 7:

Lo primero a realzar es crear un proyecto nuevo en el software STEP 7 v5.5 de

SIEMENS (para este caso, puede ser otro fabricante de PLC y su software

asociado) pinchando en la hoja destacada en la Figura 1 en la parte superior

izquierda.

Figura 1. Creacin de un nuevo proyecto en SIMATIC v5.5 de SIEMENS.

Una vez creado el proyecto, se procede a configurar el hardware del autmata,

en este caso ser el PLC S7-300, CPU 314C-2DP, con su fuente, y el mdulo

CP 343-1 para dotarlo de comunicacin por medio del enlace TCP/IP. En la

Figura 2 se puede apreciar lo anteriormente mencionado.

Figura 2. Configuracin hardware autmata S7-300.

Al momento de insertar la CP automaticamente muestra un cuadro en el cul

configuramos la IP 192.168.0.5, pudiendo ser cualquier otra, pinchamos en

Nueva y nos apararece otro cuadro, le damos aceptar y quedar creado el

enlace Ethernet como lo muestra la Figura 3.

Figura 3. Configuracin hardware autmata S7-300.

Como ya esta configurado en hardware, lo que nos esta faltando es la parte

lgica o intangible, para ello configuramos en el bloque OB1 un bloque SCALE

(ver Figura 4), para asi leer una variable analgica desde el medio fsico. La

PIW752 es utilizada para almacenar el dato obtenido del proceso y la MD8 es

la salida del bloque en formato FLOAT (REAL).

Figura 4. Integracin del bloque SCALE en OB1.

Para concluir la etapa de configuracin en sofware de SIEMENS, abrimos el

simulador PLC-SIM, el cual lo utilizaremos para representar de manera virtual

el autmata S7-300. Se procede a cargar la configuracin realizada, y tambien

se crean en el simulador la entrada PIW752 y la memoria tipo doble MD8, tal

como se ilustra en la figura 5.

Figura 5. PLCSIM con PIW752 y MD8 para su simulacin.

Configuracin del servidor OPC KEPSERVER:

Este nos permitir integrar a STEP 7 con MATLAB. Los pasos a realizar para la

configuracin del OPC con los siguientes:

1.- Abrir KEPSERVER OPC y pinchar el cuadro NEW CHANNEL. Una vez

realizado esto, elegir un nombre a libre eleccin, considerar no ocupar espacios

ni caracteres no permitidos, dar en el cuadro siguiente.

2.- Seleccionar el driver Siemens TCP/IP Ethernet, y siguiente.

3.- Seleccionar la tarjeta de red con la IP configurada previamente en las

opciones del adaptador. Como por ahora solo vamos a simular, la que est

seleccionada es sufiente. Recordar esta IP para ms adelante.

4.- Lo que viene a contianuacin solo dar en el cuadro siguiente hasta llegar al

cuadro finalizar.

5.- Lo siguiente es agregar un nuevo dispositivo, pinchamos en click to add a

device, saldr un recuadro en el cual nos pide ingresar un nombre al

dispositivo, una vez hecho esto, dar siguiente.

6.- Elegir el automata S7-300 y dar siguiente.

7.- Escribir la IP que fue configurada en la tarjeta de red (solo para simulacin)

y dar siguiente.

8.- En los cuadros restantes dar siguiente hasta que aparezca finalizar.

9.- Lo siguiente es agregar la memoria de lectura MD8, para ello hacer click en

click to add a static tag, en el cuadro crear un nombre a la variable, la direccin,

el tipo de dato y el tipo de acceso del cliente. Para este caso, ser de solo

lectura, verificar con el tick verde, si todo est bien,dar en el cuadro aceptar.

10.- Para establecer un enlace entre PLCSIM y KEPSERVER es necesaria la

aplicacin Nettoplcsim, la cual se puede descargar de forma gratuita en su

pgina oficial. Abrimos la aplicacin, en caso de haber un error referente al

puerto 102, se debe ejecutar con compatibilidad con windows y con privilegios

de administrador, y si pregunta si desea detener un servicio, dar en si y

quedar operativo. Una vez abierto, verificar que en la esquina inferior

izquierda salga Port 102 OK, dar en el cuadro add, elegir un nombre para el

enlace, seleccionar tanto la IP de la tarjeta de red como la del PLC y dar OK.

Por ultimo pinchamos el cuadro Start server.

11.- Vamos a PLCSIM y damos en RUN.

12.- Volvemos a KEPSERVER, pinchamos una vez en el tag de la variable

creada y hacemos click en una especie de martillo en la parte superior del

software. Aparecer un recuadro, seleccionamos para nuestro caso Channel1.

Device1 y podemos observar que hay un enlace ya establecido con solo el

hecho de ver el mensaje GOOD en la calidad de dicho enlace.

13.- Como ultima etapa, falta realizar la conexin con Matlab, para ello abrimos

este software, y buscamos SIMULINK, el cual tiene un toolbox OPC que nos

permitir obtener los datos de KEPSERVER. Agregamos los bloques de OPC

configuration, OPC read y un SCOPE para visualizar la grafica de la dinamica

del proceso (en este caso simulada).

14.- Para tener comunicacin con el Servidor OPC es necesario configurar el

bloque OPC read, para ello hacemos docble click en l, aparecer un recuadro.

Pinchamos en Configure OPC Clients.

15.- En el cuadro que apareci pinchamos en add, aparecer un cuadro

pequeo referente a las propiedades del servidor, pinchamos en Select,

buscamos el servidor, para nuestro caso KEPSERVER y le damos OK, de esta

manera queda conectado el servidor con Matlab. Por ultimo cerramos todos los

recuadros, excepto Propiedades del OPC Read.

16.- Volvemos a OPC Read, en el debemos agregar el tag creado para

visualizar la memoria MD8 que representa una lectura analgica de nuestro

proceso fsico. Para ello, pinchamos en Add tems -> buscamos el tag1 (para

este caso), hacemos click en >>, y podemos ver que a la derecha de la

siguiente imagen se encuentra agregado nuestro tag. Hacemos click en OK y

volvemos a SIMULINK.

17.- Una vez ya en SIMULINK, configuramos las propiedades del bloque

SCOPE, para ello hacemos doble click en l, pinchamos una especie de polea

dentada en la parte superior del SCOPE, vamos a History y quitamos el limite

de 5000 puntos a graficar. Damos OK y volvemos a SIMULINK.

18.- Damos click en el boton verde (Play) en SIMULINK, abrimos PLCSIM,

KEPSERVER y podemos ver que el enlace ha sido exitoso ya que se logra

visualizar la variable MD8 simulada con un valor 7.148438e+001, 71.484 y su

respectiva grafica en Matlab.

19.- Para realizar la parte fsica del proyecto se necesit los siguientes

materiales: PLC S7-300 de Siemens, CP 343-1 de Siemens, un notebook y

una variable fsica, esta ltima se realiz de forma simulada con un instrumento

FLUKE 707, creando una seal de corriente de 4 a 20 mA y un cable

PROFINET. Ver siguiente esquema.

Al tener todo correctamente conectado se prosigue a la configuracin de los

equipos la cual es igual a lo descrito anteriormente, con las siguientes

excepciones no simular en PLC sim y no ejecutar el paso 11.

Nota: en los pasos 6 al 8 ya finalizarlos se debe repetir los mismos pero

esta vez se agrega en el paso 6 Net-Link: S7-300 y se continua lo

configuracin de la misma forma hasta el paso 8. (Ver la siguiente

imagen).

Al ejecutar el proyecto se logra que este funcione de la forma ideal y

entregando una respuesta que se monitorea en el notebook gracias a Matlab.

Luego se traslada el proyecto l laboratorio de PLC pero esta vez de forma

practica en la maqueta de nivel y obteniendo la respuesta de corriente de forma

real de transmisor de nivel y entrego la siguiente curva de respuesta.

Conclusin

Se logr el principal objetivo el de realizar las pruebas de comunicacin y

monitorizacin entre PLC S7-300 de Siemens y Matlab mediante el software

Kepserver. Para esto fue necesario profundizar, Qu es OPC?, Qu

funcin cumple?, Para qu es necesario en el software Matlab con el toolbox

Simulink? y se finaliza con la configuracin de los mismos para un posterior

uso.

No obstante la comunicacin no se logra hasta ltimo momento tras varios

tropiezos y finalizando con el formato o mtodo prueba y error. Posterior a

varios intentos y gracias a un indicio de medicin en el PLC ya mencionado y

servidor OPC (Kepserver), logrndose consigo la medicin de una variable

fsica simulada con el equipo FLUKE 707 bajo protocolo de corriente 4-20 mA,

obteniendo una repuesta satisfactoria, la cual se ve reflejada de forma fsica y en el

software sosteniendo la misma lectura de corriente. De tal modo finalizando este en el

laboratorio de PLC de forma 100% real.

Con este proyecto se logr mayor conocimiento y profundizacin del tema y los

software mencionados anteriormente y lo ms importante su utilizacin.

Como trabajo a futuro se pretende Integrar PLCs de marcas distintas mediante

el estndar de comunicacin OPC.