Programación de un Sinamics S120 en un PLC S7-300 (parte 2ª y última)

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En este ejemplo voy a usar el modo MDI (Manual Data Input), que es la manera más sencilla de posicionar un eje en Sinamics. Los parámetros de posicionamiento (velocidad, posición de destino -modo absoluto- o distancia de desplazamiento -modo relativo- e incluso aceleraciones) se le pasan desde el PLC, y se activan con el comando Start.

Si necesitamos una programación más elaborada, tenemos a nuestra disposición el modo de bloques de desplazamiento (traversing blocks), en el que se pueden programar hasta 64 secuencias de movimiento que se pueden ejecutar secuencialmente o según cualquier otro criterio programable, pero en mi aplicación no es necesario.

Para empezar debemos habilitar el eje (esta señal debe ponerse a cero y luego a uno después de un error en el Sinamics):


Para saber si tenemos el servomotor listo:

Programación de un Sinamics S120 en un PLC S7-300 (parte 1ª)

En esta entrada hablé de cómo configurar un Sinamics S120 controlado por un PLC S7-300. Como bien me apuntan en un comentario, falta hablar de cómo hacer la programación en el S7-300, así que voy a ello.

Lo primero es ir a la página de Siemens y descargar el Toolbox SINAMICS S120, que es un fichero en formato zip que incluye un proyecto de Step7 con un interface programado para Sinamics S120; también incluye documentación (en inglés y alemán).

La lectura de la documentación es obligada, porque dependiendo de como queramos manejar nuestro servomotor debemos seguir unos pasos u otros. En esta entrada voy a describir como he hecho la programación para manejar un eje en posicionamiento absoluto. Básicamente, lo que voy a hacer desde el PLC es:

• puesta en condiciones de funcionamiento
• referenciado (homing)
• posicionado a una velocidad dada

Los contadores de horas de funcionamiento (run-time meters) de los S7-300/400

Los PLC de Siemens de las series S7-300 y S7-400 (y también el WinAC) vienen equipados con contadores de horas de funcionamiento (CHF). Se trata de temporizadores con una resolución mínima de una hora, aunque su formato no es como un temporizador Simatic: se almacenan en enteros con signo de 16 ó 32 bits y puede haber uno o varios, dependiendo del modelo de PLC. Por ejemplo, un PLC 313C-2DP viene equipado con uno de 32 bits, el WinAC tiene ocho de 16 bits, etc.

En la información del módulo del PLC 313C-2DP podemos ver su contador de horas de funcionamiento:


Ocho contadores de horas de funcionamiento de un sistema WinAC:


Si los CHF son de 16 bits podemos contabilizar como máximo 32 727 horas, que son unos 3,7 años, lo cual puede quedarse corto, problema que no existe con los de 32 bits. Podemos usarlos para, por ejemplo, contabilizar las horas que está el PLC en funcionamiento, las horas que está funcionando en modo automático o, lo que en mi opinión sería su uso más lógico, saber las horas de trabajo efectivo de la máquina.

Contando en Step7

En mis programas de Step7 siempre he hecho un uso muy escaso de las funciones integradas de contaje. De hecho, cuando necesito contar, suelo recurrir a hacer mi propio contador ad hoc. En mi opinión, las instrucciones de contaje Simatic no resultan muy útiles, tienen su propio formato en BCD y su mayor limitación reside en su limitado rango de contaje, de 0 a 999. Si necesitamos contar más siempre se pueden encadenar dos o más contadores, pero no es muy práctico tener un contador repartido entre varias variables.

Otra opción que tenemos es utilizar contadores según la norma IEC 1131–3, que en Step7 están implementados como bloques de función de sistema (SFB) en la biblioteca Standard Library, bajo el apartado System Function Blocks. El SFB0 "CTU" sirve para contar hacia adelante, el SFB1 "CTD" para contar hacia atrás y el SFB2 "CTUD" para contar en ambos sentidos. El tipo de variable de contaje es un entero de 16 bits con signo (INT) lo que nos da un rango entre -32 768 y 32 767. En la ayuda de Step7 vienen perfectamente documentados. Aunque este rango nos permite un mayor juego, se me antoja que para muchos posibles usos se queda corto. Por ejemplo, una aplicación típica sería un contador de piezas en una máquina: es habitual llevar la cuenta de piezas buenas y piezas malas, la cantidad de piezas procesadas según su referencia, etc. Y ciertamente en una aplicación así el rango de contaje podría ser mayor, con la posibilidad de contar, dependiendo de la máquina, incluso millones.

No existe en Step7 un contador que tenga un rango de 32 bits, o por lo menos yo no he encontrado ninguna referencia, así que tengo mi propio bloque de función (FB) que uso para poner contadores de piezas en mis máquinas. Está programado en AWL y el código es muy sencillo:

La protección KNOW HOW de Step7

Es habitual en los proyectos de Step7 que ciertos bloques de programa estén protegidos, sobre todo si usamos bloques de bibliotecas de Siemens. Por ejemplo, los bloques que entrega Siemens para manejar una CP340 están protegidos:


Si intentamos abrirlos nos saldrá el mensaje:


Estos bloques tienen activada la protección KNOW HOW y tan solo nos permite ver la interfaz del bloque (parámetros IN, OUT e IN/OUT) y su comentario general. Sin embargo, el código del bloque, las variables estáticas y temporales, y los comentarios de los segmentos son inaccesibles.

Nosotros también podemos proteger nuestros bloques de programa. En la página web de Siemens está explicado, el procedimiento es sencillo y voy a poner un ejemplo.

Temporización en Step7 sin usar temporizadores SIMATIC

El número de temporizadores SIMATIC que tenemos disponibles programando en Step7 está limitado, depende de cada modelo de PLC. Por ejemplo, para un 312C tenemos 128 temporizadores, para un 313C-2DP son 256, etc. Esto es suficiente para la mayoría de las aplicaciones, pero puede ocurrir que necesitemos más. Como solución existen varias alternativas. Una sería usar temporizadores según la norma IEC, que en Step7 vienen implementados como funciones del sistema integradas (SFB). Dicha norma define dos tipos de temporizadores, TON y TOF, que no son más que un retardo a la conexión (SFB4) y retardo a la desconexión (SFB5), respectivamente. Para utilizarlos los tenemos disponibles en la biblioteca 'Standard library', bajo 'System Function Blocks'. Podemos usar tantos como queramos, pero teniendo en cuenta que para cada temporizador será necesario declarar un bloque de datos (DB) de instancia, lo cual ocupa memoria (58 bytes por cada temporizador exactamente).


Estos temporizadores no usan el formato de tiempo S5TIME propio de Step7, sino que usan el formato TIME según la norma IEC. Este formato no es más que un entero doble con signo (32 bits) donde se almacena el tiempo en milisegundos. Para saber más sobre su funcionamiento, en la ayuda de Step7 vienen perfectamente documentados.

Pero existe otra opción para realizar temporizaciones. En Step7 tenemos la función del sistema SFC64 TIME_TCK (time tick), con la que se puede leer el cronómetro del sistema de la CPU. Esto nos da la opción de construir nuestro propio temporizador a medida y es lo que voy a hacer a continuación.