Programación PLC para Polipasto Eléctrico con S7-1200 (Ladder y SCL)

El control de los polipastos eléctricos tradicionales ha estado dominado durante mucho tiempo por el esquema «controlador de levas + relé + contactor». El esquema eléctrico se compone de decenas de relés intermedios y relés temporizadores, lo que dificulta la localización de averías e impide la integración en los sistemas de información de fábrica. Con el avance de la Industria 4.0, cada vez más plantas exigen la conexión de los equipos de elevación a sistemas MES/SCADA para disponer de monitoreo del estado de los equipos, recopilación de datos operativos y alerta temprana de fallos. Sustituir la lógica de relés por un PLC es una tendencia inevitable. Este artículo se basa en la experiencia real de un proyecto entregado por Kelude Industrias Pesadas en una fábrica de piezas de automoción (control centralizado de 68 polipastos eléctricos) y presenta de forma completa el proceso de programación del control por PLC del polipasto eléctrico, incluyendo la tabla de asignación de E/S, la lógica en diagrama de escalera, el código de tratamiento de fallos en SCL, la planificación de la pantalla de monitoreo HMI y el flujo completo de descarga y puesta en marcha del programa.

Configuración de hardware y asignación de E/S

1.1 Selección de componentes

1.2 Tabla de asignación de E/S

2. Programación en diagrama LAD

2.1 Arquitectura del programa principal OB1

El OB1 es el bloque de organización del ciclo principal, con un tiempo de escaneo predeterminado de 10 ms. En orden de ejecución, se invocan los siguientes bloques FC:

2.2 Enclavamiento de seguridad FC100 (Diagrama LAD)

 // FC100: Lógica de enclavamiento de seguridad // Todas las condiciones de seguridad en serie——Si alguna condición no se cumple, se prohíbe el funcionamiento "SB0_EST" "SQ1_UL" "SQ2_DL" "FR_OL" "SafetyOK" ----|/|-------------|/|-------------|/|-------------|/|------------------------( ) // Enclavamiento por sobrecarga：Solo se permite el descenso en caso de sobrecarga "OL1_OVLD" "SB2_DN" ----| |------------| |-----------------------------------------------------------( "Overload_DN_Only" ) // Reinicio de señal de sobrecarga（Confirmación manual） "Overload_DN_Only" "SB1_UP" "Overload_Latch" ----| |-------------------| |----------------------------------------------------( ) 

2.3 Control de elevación FC200 (Diagrama LAD)

 // FC200: Lógica de control de elevación // Elevación：SafetyOK + Final de carrera superior no activado + Sin sobrecarga + Descenso no en funcionamiento + Botón de elevación // Descenso：SafetyOK + Final de carrera inferior no activado + Elevación no en funcionamiento + Botón de descenso（En caso de sobrecarga, solo se permite el descenso） "SafetyOK" "SQ1_UL" "Overload_Latch" "KM2_DN" "SB1_UP" "KM1_UP" ----| |-------------| |-------------|/|----------------|/|-----------| |----------( ) | | "KM1_UP" | ----| |----------------------------------------------------------------------------+ "SafetyOK" "SQ2_DL" "KM1_UP" "SB2_DN" "KM2_DN" ----| |-------------| |-------------------------------|/|-----------| |----------( ) | | "KM2_DN" | ----| |----------------------------------------------------------------------------+ // enclavamiento eléctrico：KM1yKM2Nunca deben activarse simultáneamente "KM1_UP" "KM2_DN" "Interlock_OK" ----| |-----------| |--------------( ) // Para detección de fallas，No debe conducir en condiciones normales 

2.4 Protección por temporización — prevención de arranques frecuentes

 // Protección contra arranques frecuentes：Retardo después de cada parada500msSolo entonces se permite un nuevo arranque // Evitar la activación frecuente del contactor en intervalos muy cortos（Vibración de contactos/Arco eléctrico） "KM1_UP" ----|/|----------------------------------------------------------------------------- "KM2_DN" TON_Start_Delay ----|/|----------------[TON: #Temp_StartDelay ] PT= T#500MS Q= "Start_Allowed" // Incorporación al circuito de control principal "Start_Allowed" "SB1_UP" "KM1_UP" // Elevación ----| |----------------| |-----------( ) 

3. Código de diagnóstico de fallas en SCL

3.1 FC400_FaultDiag (Texto estructurado SCL)

 // FC400: Diagnóstico de fallas y alarmas // Lenguaje：SCL（Texto estructurado） // Función：Monitoreo en tiempo real del estado del equipo，Detección13tipos de fallas tipo，Salida de código de falla aHMI FUNCTION FC400_FaultDiag : Void VAR_INPUT I_SafetyOK : Bool; // Estado de enclavamiento de seguridad I_KM1_UP : Bool; // Retroalimentación del contactor de elevación I_KM2_DN : Bool; // Retroalimentación del contactor de descenso I_Overload_Latch : Bool; // Bloqueo por sobrecarga I_OL1_OVLD : Bool; // Señal del sensor de sobrecarga I_RunHours : Real; // Tiempo de funcionamiento acumulado(horas) END_VAR VAR_OUTPUT Q_FaultCode : Int; // Salida de código de falla aHMI Q_FaultMsg : String[40]; // Descripción de falla Q_Alarm_Output : Bool; // Activación de alarma acústica y visual Q_TotalRunHours : Real; // Tiempo total de funcionamiento END_VAR VAR vFaultCount : Int; // Contador de fallas vPrev_KM1 : Bool; // Detección de flanco del contactor de elevación vPrev_KM2 : Bool; // Detección de flanco del contactor de descenso vOverloadTimer : Time; // Duración de la sobrecarga END_VAR // === Lista de detección de fallas === Q_FaultCode := 0; // Sin fallas por defecto Q_Alarm_Output := FALSE; vFaultCount := 0; // Sin fallas por defecto1：Parada de emergencia activada IF I_SafetyOK = FALSE AND "SB0_EST" = FALSE THEN Q_FaultCode := 1; Q_FaultMsg := 'Botón de parada de emergencia presionado'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Sin fallas por defecto2：Final de carrera superior activado IF "SQ1_UL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 2; Q_FaultMsg := 'Final de carrera superior activado（Distancia insuficiente del gancho al tambor）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Sin fallas por defecto3：Final de carrera inferior activado IF "SQ2_DL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 3; Q_FaultMsg := 'Final de carrera inferior activado（Cable del tambor insuficiente3vueltas）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Sin fallas por defecto4：Sobrecarga del relé térmico IF "FR_OL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 4; Q_FaultMsg := 'Protección contra sobrecarga del motor（Disparo del relé térmico）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Sin fallas por defecto5：sobrecarga IF I_Overload_Latch THEN Q_FaultCode := 5; Q_FaultMsg := 'Disparo del limitador de sobrecarga（Carga＞110%）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Sin fallas por defecto6：KM1/KM2Activación simultánea（Contactores pegados） IF I_KM1_UP AND I_KM2_DN THEN Q_FaultCode := 6; Q_FaultMsg := 'Falla grave：Activación simultánea de contactores de alta y baja velocidad'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Sin fallas por defecto7：Retroalimentación anormal del contactor（Discrepancia entre comando de salida y retroalimentación） IF ("KM1_UP" = TRUE AND I_KM1_UP = FALSE) OR ("KM2_DN" = TRUE AND I_KM2_DN = FALSE) THEN Q_FaultCode := 7; Q_FaultMsg := 'Respuesta anormal del contactor（Posible atasco/Bobina quemada）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // Si hay cualquier falla，Activación de salida de alarma IF vFaultCount > 0 THEN Q_Alarm_Output := TRUE; END_IF; // === Acumulado durante el funcionamiento === Q_TotalRunHours := I_RunHours + (TIME_TO_REAL(TIME_NOW() - "Start_Time")) / 3600000.0; END_FUNCTION 

4. Pantallas de monitoreo HMI y configuración de comunicación

4.1 Tabla de variables HMI y planificación de pantallas

4.2 Configuración de comunicación PROFINET (configuración en TIA Portal)

 // Parámetros de red de configuración del dispositivo // 1. S7-1200 CPU 1212C // IP: 192.168.0.10 // Máscara de subred: 255.255.255.0 // PROFINETNombre del dispositivo: plc-hoist-01 // 2. KTP400 Basic HMI // IP: 192.168.0.20 // Máscara de subred: 255.255.255.0 // Nombre del dispositivo: hmi-hoist-01 // 3. HMIConfiguración de conexión（enHMIConfigurado en la configuración） // Tipo de conexión tipo: PROFINET (S7-1200) // HMIDispositivo: HMI_1 [192.168.0.20] // Controlador: plc-hoist-01 [192.168.0.10] // Punto de acceso: S7ONLINE // Subred: PN/IE_1 // 4. HMIEjemplo de conexión de variables（PLC tag HMI tag） // "DB1".FaultCode "FaultCode" (Int, Período de adquisición500ms) // "DB1".Load_Current "CurrentLoad"(Real, Período de adquisición200ms) // "DB1".Status_Running "IsRunning" (Bool, Período de adquisición100ms) 

5. Descarga del programa y puesta en marcha

5.1 Procedimiento de descarga

 // Proceso de descarga（TIA Portal V17） // 1. Compilar todo el proyecto（Project Build Rebuild All） // Asegurar"0 errors, 0 warnings" // 2. Seleccionar el dispositivo de destino（Select target device） // Acceso en línea DetectadoPLC AsignaciónIP 192.168.0.10 // 3. Descargar configuración de hardware（Download HW config） // Se reiniciará automáticamentePLC（aproximadamente15segundos） // 4. Descargar programa de software（Download SW） // Seleccionar"Download all blocks" Sobrescribir programa existente // 5. Monitoreo en línea（Go online） // Hacer clic en"gafas"Icono para ingresar al modo de monitoreo en línea // Observar si las vías verdes del diagrama de escalera conducen según lo esperado // 6. Forzar variables（Force table）—— Para puesta en marcha // Se puede forzar el cambio sin operar físicamente los botonesDIMonitoreo en tiempo real del estado del equipo // Por ejemplo, forzar%I0.0=1Simular la presión del botón de elevación // Atención：Después de la puesta en marcha, asegúrese de eliminar todos los valores forzados 

5.2 Lista de verificación para la puesta en marcha

Preguntas frecuentes