ENLACE S7-300 - KEPSERVER - MATLABIntroduccin: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.

ConclusinSe 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.