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GESTIN DEL CONOCIMIENTO, APRENDIZAJE Y DOCENCIAVERSIN 01

GUA DE LABORATORIONo. 4CODIGO -

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PROGRAMA ACADMICO:

Ingeniera MecatrnicaPLAN DE ESTUDIOS: VACTA CONSEJO DE FACULTAD: 70

FECHA DE ELABORACIN: 04 de Marzo de 2015

VERSIN: 1

FECHA DE ACTUALIZACIN:

1. INFORMACIN GENERAL

ASIGNATURA:Comunicaciones Industriales

PRCTICA DE:Comunicacin OPC entre PLC Siemens S7-1200 y LabVIEW

ELABORADA POR:Diana Paola Blanco Rendn

2. DESCRIPCIN GENERAL DE LA PRCTICA DE LABORATORIO

Esta prctica pretende la formacin en el estudiante en los fundamentos de conexiones TCP/IP por medio del Software Labview

3. COMPETENCIAS A FORMAR MEDIANTE LA PRCTICA

1. Crear una comunicacin entre un PLC Siemens S7-1200 y Labview haciendo uso de una OPC.

4. TEORAS Y CONCEPTOS QUE SE ABORDARN EN LA PRCTICA

Fundamentos OPCOPC es el mtodo de conectividad de datos basado en los estndares ms populares del mundo. Es utilizado para responder a uno de los mayores retos de la industria de la automatizacin: cmo comunicar dispositivos, controladores y/o aplicaciones sin caer el los problemas habituales de las conexiones basadas en protocolos propietarios. OPC no es un protocolo, sino ms bien un estndar para la conectividad de datos que se basa en una serie de especificaciones OPC gestionadas por la OPC Foundation. Cualquier software que sea compatible con estas especificaciones OPC proporciona a usuarios e integradores conectividad abierta e independiente tanto del fabricante del dispositivo como del desarrollador de la aplicacin Cliente.Conceptualmente, la comunicacin OPC, se puede representar como una capa de abstraccin intermedia que se sita entre la Fuente de Datos y el Cliente de Datos, permitindoles intercambiar datos sin saber nada el uno del otro. Funcionalmente, la abstraccin de dispositivo OPC se consigue utilizando dos componentes OPC especializados llamados Cliente OPC y Servidor OPC. Cada uno de ellos es descrito en la siguiente seccin. Es importante resaltar que el hecho de que la Fuente de Datos y el Cliente de Datos puedan comunicar entre s mediante OPC no significa que sus respectivos protocolos nativos dejen de ser necesarios o hayan sido reemplazados por OPC. Al contrario, estos protocolos y/o interfaces nativos siguen existiendo, pero slo comunican con uno de los dos componentes del software OPC. Y son los componentes OPC los que intercambian informacin entre s, cerrando as el crculo. La informacin puede viajar de la aplicacin al dispositivo sin que estos tengan que hablar directamente entre s.

Los tipos de datos ms comunes transferidos entre dispositivos, controladores y aplicaciones en automatizacin se pueden encuadrar en tres categoras: Datos de tiempo real

Datos histricos

Alarmas y EventosA su vez, cada una de las categoras anteriores soporta una amplia gama de tipos de datos. Estos tipos de datos pueden ser enteros, coma flotante, cadenas, fechas y distintos tipos de arrays, por mencionar algunos. OPC asume el reto de trabajar con estas distintas categoras de datos especificando de forma independiente cmo se va a transmitir cada uno de ellos a travs de la arquitectura Cliente OPC - Servidor OPC.Las tres especificaciones OPC que se corresponden con las tres categoras de datos son:1. OPC Data Access Specification (OPC DA) utilizada para trasmitir datos de tiempo real

2. OPC Historical Data Access Specification (OPC HDA) utilizada para transmitir datos histricos

3. OPC Alarms & Events Specification (OPC A&E) utilizada para transmitir informacin de alarmas y eventosr conectividad OPCSERVIDORES OPC

Un Servidor OPC es una aplicacin de software. Un driver estandarizado desarrollado especficamente para cumplir con una o ms especificaciones OPC. La palabra Server en OPC Server no hace referencia en absoluto al ordenador donde este software se estar ejecutando. Hace referencia a la relacin con el Cliente OPC. Los Servidores OPC son conectores que se pueden asimilar a traductores entre el mundo OPC y los protocolos nativos de una Fuente de Datos. OPC es bidireccional, esto es, los Servidores OPC pueden leer de y escribir en una Fuente de Datos. La relacin Servidor OPC/Cliente OPC es de tipo maestro/esclavo, lo que significa que un Servidor OPC slo transferir datos de/a una Fuente de Datos si un Cliente OPC as se lo pide.Los Servidores OPC pueden comunicar prcticamente con cualquier Fuente de Datos cuyos datos puedan ser ledos o escritos por medios electrnicos. Una breve lista de posibles Fuentes de Datos incluye: dispositivos, PLCs, DCSs, RTUs, instrumentos de medicin, bases de datos, historiadores, software de cualquier tipo (i.e. Excel), pginas web e incluso archivos CSV (texto separado por comas) de actualizacin automtica. Para comunicar con cualquiera de estos dispositivos se requiere nicamente el uso de un Servidor OPC que utilice el protocolo o interfaz nativo apropiado. Una vez que se ha configurado dicho Servidor OPC, cualquier aplicacin Cliente que utilice OPC (y tenga los permisos adecuados) puede empezar a comunicar con la Fuente de Datos sin que importe la forma en que esta comunica de forma nativa.

Un vistazo conceptual de cmo funciona un Servidor OPC puede ser el siguiente: Mdulo de comunicaciones OPC: Esta es la parte del Servidor OPC responsable de comunicar adecuadamente con un Cliente OPC. Los Servidores OPC bien diseados deben ser plenamente compatibles con las especificaciones OPC que implementen, para asegurar que comunican correctamente con cualquier Cliente OPC. Mdulo de comunicaciones nativas El Servidor OPC debe emplear el mtodo de comunicacin ms eficiente con la Fuente de Datos. En algunos casos, esto implica comunicar con la Fuente mediante su protocolo propietario de datos, mientras que en otros casos, esto significa comunicar a travs de una Interfaz de Programacin de la Aplicacin (API). Tpicamente, cuanta ms experiencia tenga el desarrollador del Servidor OPC con el dispositivo, mejor utilizar las posibilidades de comunicacin que ofrece el dispositivo. Mdulo de traduccin/mapeado: Aqu es donde sucede toda la magia de un Servidor OPC. La funcin de este mdulo es interpretar de forma adecuada las peticiones OPC entrantes de un Cliente OPC, convirtindolas en peticiones nativas que se envan a la Fuente de Datos y viceversa. Si esto se hace eficientemente, se puede mantener al mnimo la carga sobre la Fuente de Datos mientras se maximiza la capacidad de transmisin de datos.

CLIENTES OPCUn Cliente OPC es una pieza de software creada para comunicar conServidores OPC. Utiliza mensajera definida por una especificacin concreta de la OPC Foundation. Conceptualmente un Cliente OPC representa un destino de datos. Inician y controlan la comunicacin con Servidores OPC basados en las peticiones recibidas desde la aplicacin en la que estn embebidos. Los Clientes OPC traducen las peticiones de comunicacin provenientes de una aplicacin dada en la peticin OPC equivalente y la envan al Servidor OPC adecuado para que la procese. A cambio, cuando los datos OPC vuelven del Servidor OPC, el Cliente OPC los traduce al formato nativo de la aplicacin para que sta pueda trabajar de forma adecuada con los datos.

Tcnicamente, los Clientes OPC son mdulos de software utilizados por una aplicacin para permitirla comunicarse con cualquier Servidor OPC compatible visible en la red. Tpicamente, los Clientes OPC estn embebidos en aplicaciones como HMIs, SCADAs, graficadores, Historiadores o generadores de informes, convirtindolos en aplicaciones compatibles OPC. Es muy comn referirse a la aplicacin que contiene un Cliente OPC embebido como Cliente OPC a pesar de que slo la parte que implementa OPC es el verdadero Cliente OPC.

Un cliente OPC se puede dividir conceptualmente en tres mdulos:Mdulo de comunicaciones OPC: Aunque no tan involucrado como en el Servidor OPC (en los Servidores OPC esta parte es ms compleja) es crucial para que el Cliente OPC se comporte como debe al conectarse a un Servidor OPC, intercambiar datos con l y desconectarse sin desestabilizar al Servidor OPC.Mdulo de comunicaciones con la aplicacin: El Cliente OPC tpicamente est diseado para trabajar en una aplicacin especfica, por lo que, para permitir que la informacin pase de la aplicacin al Servidor OPC pasando por el Cliente OPC, realiza una serie de llamadas al interfaz para la programacin de la aplicacin (API). Tambin es posible que un Cliente OPC genrico comunique con una aplicacin mediante un protocolo en lugar de con llamadas al API siempre que la aplicacin soporte ese protocolo.Mdulo de traduccin/mapeado: Una de las funciones clave del Cliente OPC es la de traducir de forma bidireccional la informacin que su aplicacin necesita leer de o escribir al dispositivo o Fuente de Datos.

Los Clientes OPC, tpicamente, estn embebidos en la aplicacin que los utiliza, como por ejemplo HMIs o Historiadores. Si por alguna razn la aplicacin que tenemos que utilizar no dispone de un Cliente OPC embebido, es posible que se pueda obtener uno externo del fabricante de la aplicacin o de un tercero. Un Cliente OPC externo a la aplicacin tpicamente comunicara con ella a travs de uno de sus protocolos nativos. En este caso, el Cliente OPC podra incluso no residir en el mismo ordenador que la aplicacin.

5. PROBLEMAS DE INVESTIGACIN QUE DEBEN RESOLVER LOS ESTUDIANTES

Conexin via OPC Tipo de enlace Cliente-Servidor

6. EQUIPOS Y MATERIALES NECESARIOS

Computadores

Labview Tia Portal v11 KEPserverEX5 Mdulos de entrenamiento de automatizacin industrial

7. PROCEDIMIENTO

1. Ejecutar TIA Portal V11, crear un nuevo proyecto y agregar el hardware respectivo. Configurar la direccin Ethernet del dipositivo virtual de acuerdo a la direccin IP fsica del PLC.2. En el OB1[Main] del PLC agregado, programar el funcionamiento de la aplicacin segn muestra la figura.

3. Guardar, compilar y cargar la aplicacin a la CPU.

4. Ejecutar KEPServer Ex, crear un proyecto nuevo, realizar la configuracin del canal de comunicacin en el OPC Server y agregar el dispositivo al cual se le va abstraer la informacin de acuerdo a lo visto durante la clase.5. Definir los tag a los cuales el OPC Server va a extraer la informacin.

5.1. Crear tres grupos de TAGs para cada tipo de variable.

5.2. En cada grupo de TAGs definir las siguientes variables segn muestra la figura

5.3. Activar el comando Quick Client y verificar la correcta conexin entre el dispositivo y el OPC Server.

6. Establecer la conexin entre el KEPServerEX OPC y LabVIEW6.1. Ejecutar LabVIEW y crear un proyecto en blanco.

6.2. En el explorador del projecto crear una aplicacin I/O Server tipo OPC Cliente y seleccionar la OPC Kepware KEPServerEX.V5

6.3. Salvar el proyecto por medio del comando Save All.

6.4. Seleccionar la OPC agregada al rbol del proyecto, dar click derecho y crear las variables (Bound Variables) a utilizar en la interfaz grfica. Las variables corresponden a las mismas creadas en el OPC Server con excepcin de la variable de entrada I0.0.

6.5. Por medio de arrastre, seleccionar las variables creadas en el paso anterior e insertarlas en el panel frontal de LabVIEW. El diseo final de la interfaz se muestra en la siguiente grfica:

6.6. Editar las especificaciones de cada comando. Seleccionar comando, dar click derecho/Properties/Data Binding y modificar su configuracin. La figura ilustra la configuracin para el botn de inicio (configuracin de la Marca M0.0).

7. Guardar los cambios y correr continuamente la aplicacin. Verificar el buen funcionamiento de la aplicacin.

8. INFORME QUE DEBE PRESENTAR EL ESTUDIANTE

Se deben presentar el desarrollo de la prctica al docente asignado.

10. BIBLIOGRAFA Y OTROS RECURSOS

[1]. KOMINEK, Darek. OPC: De qu se trata, y cmo funciona? Gua para entender la tecnologa OPC. Makitron OPC, Canada, 2009[2]. KEPWARE Technologies, KEPServerEX Client Connectivity Guide for National Instruments LabVIEW. November, 2010.

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