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w w w . i n a c a p .
CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES
PLCs
SIMATIC S7
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Qu es un P.L.C.? P.L.C. (Programmable Logic Controller) significa
Controlador Lgico Programable.
Un PLC es un dispositivo usado para controlar.Este control se realiza sobre la base de unalgica, definida a travs de un programa.
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Estructura de un Controlador Lgico
Programable
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Funcionamiento El usuario ingresa el programa a travs del dispositivo adecuado
(un cargador de programa o PC) y ste es almacenado en lamemoria de la CPU.
La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la informacin querecibe del exterior a travs de la interfaz de entrada y deacuerdo con el programa, activa una salida a travs de lacorrespondiente interfaz de salida.
Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se encargande adaptar las seales internas a niveles del la CPU. Por ejemplo,cuando la CPU ordena la activacin de una salida, la interfazadapta la seal y acciona un componente (transistor, rel, etc.)
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Cmo funciona la CPU? Al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las entradas.
A continuacin ejecuta la aplicacin empleando el ltimo estado ledo.
Una vez completado el programa, la CPU ejecuta tareas internas dediagnstico y comunicacin.
Al final del ciclo se actualizan las salidas.
El tiempo de ciclo depende del tamao del programa, del nmero deE/S y de la cantidad de comunicacin requerida.
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Cmo funciona la CPU?Ciclo PLC
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Ventajas en el uso del PLC comparado
con sistemas basados en rel osistemas electromecnicos
Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lgica cableadade un tablero o de un circuito impreso de un sistemaelectrnico, mediante un programa que corre en un PLC.
Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones arealizar, en la puesta en marcha y en el ajuste del sistema.
Cambios: Facilidad para realizar cambios durante laoperacin del sistema.
Confiabilidad
Espacio
Modularidad
Estandarizacin
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Componentes del P.L.C. Unidad central de procesamiento (CPU): que constituye el "cerebro"
del sistema y toma decisiones en base a la aplicacin programada.
Mdulos para seales digitales y analgicas (I/O)
Procesadores de comunicacin (CP) para facilitar la comunicacinentre el hombre y la mquina o entre mquinas. Se tiene procesadoresde comunicacin para conexin a redes y para conexin punto a punto.
Mdulos de funcin (FM) para operaciones de clculo rpido.
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Componentes del P.L.C.Existen otros componentes que se adaptan a losrequerimientos de los usuarios:
Mdulos de suministro de energa
Mdulos de interfaces para conexin de racksmltiples en configuracin multi-hilera
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Componentes del P.L.C.
En los mdulos de entrada pueden serconectados:
Sensores inductivos, capacitivos, pticos Interruptores
Pulsadores
Llaves
Finales de carrera
Detectores de proximidad
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Componentes del P.L.C.
En los mdulos de salida pueden serconectados:
Contactores
Electrovlvulas
Variadores de velocidad Alarmas
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Quince aos de innovaciones en autmatas programables hanhecho de SIMATIC no slo el lder mundial sino tambin unsinnimo de autmata programable (PLC).
Para que esto siga tambin en el futuro se ha creado una
plataforma de sistema completamente innovada: SIMATIC S7.
En SIMATIC S7 se pueden integrar los sistemas SIMATICexistentes.
La familia est compuesta por la gama de PLC SIMATIC S7-200,S7-300y S7-400
Familia SIMATIC de PLCs
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Los autmatas programables no se limitan a funcionesde control lgico sino que tambin permiten
Regular,
Posicionar, Contar, dosificar, Mandar vlvulas y mucho ms.
Para ello se ofrecen los mdulos/tarjetas
inteligentes adecuadas: controladas pormicroprocesador, realizan de forma completamenteautnoma tareas especiales de tiempo crtico, y estnunidas al proceso a travs de canales de E/S propios.
Esto alivia a la CPU de carga adicional.
Campo de aplicacin
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Sistemas de transporte:por ejemplo cintas transportadoras. Controles de entrada y salida: integracin fcil en dispositivos de
espacio reducido, como por ejemplo en barreras de aparcamientoso entradas.
Sistemas de elevacin
Otras aplicaciones:
Lneas de ensamblaje / Sistemas de embalaje / Mquinas expendedoras /Controles de bombas / Mezclador / Equipos de tratamiento y manipulacin
de material / Maquinaria para trabajar madera / Paletizadoras / Mquinastextiles / Mquinas herramientas
Campo de aplicacin
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Cundo?
Salvar grandes distancias entre el proceso y losmdulos/tarjetas de E/S, el cableado para ello necesariopuede hacerse complicado, poco claro y propenso a
perturbaciones y para que el autmata pueda configurarsemodularmente y tener flexibilidad.
El sistema de periferia descentralizada permite operarlas unidades perifricas descentralizadas, losminiautmatas y gran cantidad de otros dispositivos decampo a pie del proceso hasta una distancia de 23 km.
Los equipos as interconectados se comunican a travs delbus de campo rpido PROFIBUS-DP.
Sistema de periferiadescentralizada
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La familia SIMATIC ofrece una atractiva gama deequipos de programacin que va de la econmicaprogramadora de mano hasta el equipo de mesa de altas
prestaciones.
Software: Sistema operativo Windows 95/98/NT ySTEP 7 para escribir los programas, documentarlos yprobarlos.
Unidades de programacin,software
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La productividad de la produccin depende fuertemente de laflexibilidad de los sistemas de control en ella utilizados. Sinembargo, a medida que se recurre a soluciones descentralizadas,con sus grandes ventajas de flexibilidad, se incrementan tambinlas necesidades de intercambio de datos entre los autmatas y con
el computador central. SIMATIC ofrece para ello dos soluciones:
En caso de pocas estaciones de comunicacin, conexiones punto a puntodirectamente de CPU a CPU o a travs de procesadores de comunicaciones.
En caso de muchos autmatas interconectados por red, comunicacin va
bus a travs de una de las redes locales Industrial Ethernet o PROFIBUS.
Comunicacin abierta
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Interfaces para trabajar en equipo o red:
El P.P.I. (Interface Punto por Punto) El M.P.I. (Interface Multi Punto)
El Profibus-DP
A nivel industrial redes tales como la
Profibus-FMS, Industrial Ethernet, etc.,
Comunicacin abierta
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Interface punto por punto (P.P.I)
Esta interface permite la comunicacin de nuestrodispositvo con otros tales como modems, scanners,impresoras, etc., situados a una cierta distancia delPLC.
Comunicacin serial va RS 232 y RS 485. Procesador de comunicaciones CP.
Comunicacin abierta
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INTERFACE MULTIPUNTO (M.P.I.)
Las CPUs de la flia 300 y 400 lo incorporan desde fbrica.
Con ste puerto se puede comunicar fcilmente a distancias reducidas sinrequerir mdulos adicionales, por ejemplo hacia equipos de M+V (manejo +
visualizacin), unidades de programacin y otros autmatas S7-300 o S7-400 para probar programas o consultar valores de estado.
Distancia mxima entre dos estaciones o nudos de red de MPI adyacentes:50 metros (sin repetidores); 1100 metros (con dos repetidores); 9100metros (con ms de 10 repetidores en serie); por encima de los 500 Klm.
(cable de fibra ptica, con mdulos de conexin pticas).
Capacidad de expansin: los componentes comprobadores de campo sonusados para configurar la comunicacin de interface multipunto: cables LAN,conectores LAN y repetidores RS485, desde el PROFIBUS y la lnea deproductos de entradas/salidas distribuidas.
Comunicacin abierta
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PROFIBUS DP
Esta interface de comunicacin es usada para gran capacidad de transmisin dedatos, llamada Simatic Net o Sinec L2 de Siemmens.
El PLC puede desenvolverse como maestro esclavo, adems tambin sedispone de los prcticos servicios de comunicacin llamados Datos Globales.
Para entablar comunicacin se utilizan cables LAN, conectores LAN,repetidores, etc.
Digamos entonces que es una red suplementaria que ofrece un granrendimiento, arquitectura abierta o descentralizada y gran robustez oconfiabilidad.
Existe adems la gran ventaja del Manejo + Visualizacin (paneles de operador,llamados Coros) que permite tanto en sta interface como en las otras de labsqueda de errores a partir de cualquier dispositivo y as por ejemplo generaruna base de datos con los errores (hora y tipo) que puedan existir.
Comunicacin abierta
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Familia del SIMATIC S7
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La Familia del Sistema SIMATIC
S7
SIMATIC
WinCC
SIMATIC
PC
SIMATIC
DP
SIMATIC
PLCs
SIMATIC
HMI
SIMATIC
NET
SIMATIC
PCS 7
SIMATIC
Software
SIMATIC
-
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Visin Global de SIMATIC
ControladoresSIMATIC
SIEMENS
SIMATIC
SF
RUN
STOP
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4Q0.5
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4I0.5
I0.6
I0.7
S7-200
CPU212
SIMATIC PGSIMATIC PC
P G 7 4 0
S I E M E N S
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0
.D E F
A B CINS
DE LS H I F T H E L P
ESC
E N T E R
ACK
S I M A T I C O P 1 7
SH I F T
H EL PK1 K5 K 6 K7 K 8K2 K3 K4
K 9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 K16
SIMATIC HMI
ASI
FM
SV
SIMATIC DP
SIMATIC NET
PROFIBUS-DP
Ethernet Industrial
PROFIBUS
Red - MPISIMATIC NET
-
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S7-200S7-300
S7-400
La Familia SIMATIC S7
Autmatas de gamaalta
Autmatas de gama media
Autmatas de gama baja: microautmatas
+ Herramientas de
programacin
+ Software STEP 7/
STEP 7 Micro/WIN
+ Comunicacin
+ Manejo y visualizacin
-
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S7-400
-
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S7-400: Mdulos
PS CPU SM:DI
SM:DO
SM:AI
SM:AO
CP FM SM IM
-
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S7-400: Diseo de la CPU (1 Parte)
E X T . - B A T T .
5 . . . 1 5 V D C
X 3
X 1
4 1 4 - 2 X G 0 0 - 0 A B 0
C P U 4 1 4 - 2
X 2
3 4
I N T F
E X T F
S T O P
R U N
C R S T
F R C E
C R S T
W R S T
R U N - P
R U N
S T O P
C M R E S
I N T F
E X T F
B U S F
D P
E X T . - B A T T .
5 . . . 1 5 V D C
X 1
4 2 1 - 1 B L 0 0 - 0 A A 0
D I 3 2 x D C 2 4 V
X 2
3 4
I N T F
E X T F
S T O P
R U N
C R S T
F R C E
C R S T
W R S T
R U N - P
R U N
S T O P
C M R E S
Selector de Tipo deArranque
Selector de Modo
e.g. CPU412-1 e.g. CPU416-2DP
* para otras CPUs ver catlogo
-
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S7-400: Diseo de la CPU (2Parte)
E X T . - B A T T .
5 . . . 1 5 V D C
X 3
X 1
4 1 4 - 2 X G 0 0 - 0 A B 0
C P U 4 1 4 - 2
X 2
3 4
I N T F
E X T F
S T O P
R U N
C R S T
F R C E
C R S T
W R S T
R U N - P
R U N
S T O P
C M R E S
I N T F
E X T F
B U S F
D P
E X T . - B A T T .
5 . . . 1 5 V D C
X 1
4 2 1 - 1 B L 0 0 - 0 A A 0
D I 3 2 x D C 2 4 V
X 2
3 4
I N T F
E X T F
S T O P
R U N
C R S T
F R C E
C R S T
W R S T
R U N - P
R U N
S T O P
C M R E S
LEDs de Fallo parafallos generales dela CPU
Slot para MemoryCard
Interfase MPI
Batera ExternaAuxiliar
LEDs de fallopara el interfaseDP integrado
Interfase DP
-
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S7-300
-
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S7-300: Mdulos
PS(opcional)
CPU IM(opcional)
SM:DI
SM:DO
SM:AI
SM:AO
FM:- Contaje- Posicionamiento
- Control enLazo Cerrado
CP:- Punto-a-Punto- PROFIBUS
- Ethernet Industrial
-
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CPU314SIEMENS
SF
BATF
DC5V
FRCE
RUN
STOPRUN-P
RUN
STOP
M RES
SIMATICS7-300
Batera MPI
CPU315-2 DPSIEMENS
RUN-P
RUN
STOP
M RES
SIMATICS7-300
Batera DP
SF
BATF
DC5V
FRCE
RUN
STOP
MPI
SF DP
BUSF
S7-300: Diseo de la CPU
-
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SIMATIC S7-SIMATIC S7-
200200
La Familia de Micro-PLCs concalidad SIMATIC
-
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S7-200
SIEMENS
SIMATIC
S7-200
CPU 214SFRUN
STOP
I1.0I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I0.0I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
Q1.0Q1.1
Q0.0Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
EM 221
DI 8 x DC24V
I.0
I.1
I.2
I.3
I.4
I.5
I.6
I.7
-
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S7-200: Mdulos
EM EM
CP242 - 2
CP
-
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SIEMENS
SIMATIC
SF
RUN
STOP
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
S7-200
CPU 212
Potencimetro
Salidas
Entradas Indicadores de estadopara DI/DO integradas
Conexin PPI
Selector de ModoMemory Card
Indicadoresde Estado
S7-200: Diseo de la CPU
-
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Vista General SIMATIC S7-200CPU 221 CPU 222
CPU 226Altas Prestacionesen Comunicaciones
CPU 224. La CPUCompacta
de Altas Prestaciones
CPU 226 XM, condoble memoria
-
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Caractersticas de las
CPUs de la FamiliaCPU 2216 DI / 4 DO
-
10
-4 KB / 2 KB
0,37 s
256/256/256
4 x 30 kHz
optional2 x 20 kHz
1 x RS 485
1
CPU 222
8 DI / 6 DO
40 / 38
78
8 / 4 / 104 KB / 2 KB
0,37 s
256/256/256
4 x 30 kHz
optional2 x 20 kHz
1 x RS 485
1
CPU 224
14 DI /10 DO
94 / 74
168
28 / 14 / 358 KB / 5 KB
0,37 s
256/256/256
6 x 30 kHz
Integrado2 x 20 kHz
1 x RS 485
2
CPU 226
24 DI /16 DO
128 / 120
248
28 / 14 / 358 KB / 5 KB
0,37 s
256/256/256
6 x 30 kHz
Integrado2 x 20 kHz
2 x RS 485
2
E/S integradas
Mx. n E/S con EMs
Mx. n de canales
Canales AnalgicosMem. de prog./datos
Tiempo de ejec/instruc.
Marc./Contad./Temp.
Contadores rpidos
Reloj en tiempo real Salidas de impulsos
Puertos de comun.
Potencimetros anal.
226 XM
24 DI /16 DO
128 / 120
248
28 / 14 / 3516 KB/10 KB
0,37 s
256/256/256
6 x 30 kHz
Integrado2 x 20 kHz
2 x RS 485
2
-
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SIMATIC S7-200
Ampliacin Modular Gran variedad de mdulos de ampliacin (EM) para
CPUs 212, 214, 215, 216
CPUs 222, 224, 226
Mdulos de ampliacin sin normas de colocacin especficas
Instalacinen una o dos filas (horizontal o vertical)
Conexin de la periferia
mediante conexin de bus en CPU 212, 214, 215, 216
mediante cable de conexin flexible en CPU 222, 224, 226
Las CPUs y EMs de las series 21X y 22X no son intercambiables.
Conectores extrables para todos los EMs digitales
-
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1. Salidas digitales integradas
2. LEDs de estado de las salidas digitales
3. Terminales de alimentacin
4. Conmutador Stop/Run
5. Conector para el cable de ampliacin
6. LEDs de estado de la CPU
7. Ranura para el cartucho de memoria
8. Puerto de comunicaciones (p. Ej. PPI)
9. Entradas digitales integradas
10. LEDs de estado de las entradas digitales
11. Fuente de alimentacin integrada
12. Potencimetros integrados13. Mdulo de ampliacin
14. Fijadores para tornillo (DIN mtrica M4, dimetro 5 mm)
15. Pestaa de fijacin
1 3
2
4 5
6
7
89
10
11
1213
14
15
Ejemplo:Configuracin Hardware
SIMATIC S7 22X
-
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Luis Vera V. 42w w w . i n a c a p .
Accesorios: cable PC/PPI
Para conexin de la CPU con PC/impresora/Mdem etc.
Transforma RS 485 a RS 232
Velocidad admitida: 1,2 KBaud - 38,4 KBaud
El cable PC/PPI
Vlido para todos los modelos de S7-200
Potencial separado mediante aislamiento ptico
Permite establecer comunicacin entre las CPUs S7-22X y modems de 10 bits.
Switch incorporado para conmutar entre los modos10/11 bits
Adaptador de mdem nulo integrado
-
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Luis Vera V. 43w w w . i n a c a p .
SIMATIC S7-200: Comunicacin
FreeportAlternativa:protocolo RS 485 oRS 232
OtrosPLCs
Dispositivocon
RS 485
Mdem RS 485 Accionamiento(p.e. Protocolo USS)
OtrosPLCs
MdemImpresora Visualizacin
Lector de cdigode barras
RS 485 Cable PPI RS 232
-
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Luis Vera V. 44w w w . i n a c a p .
Comunicacin
PROFIBUS-DP
Mdulo de expansin EM277 Hasta 128 kbytes de lectura y escritura
Fcil integracin como esclavo PROFIBUS DP
AS-Interface
Mdulo de expansin CP 243-2 Hasta 64 esclavos de tipo AB
-
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Luis Vera V. 45w w w . i n a c a p .
EJEMPLO DE APLICACIONES DEL S7200EJEMPLO DE APLICACIONES DEL S7200
Automatizacin de Viviendas con Simatic S7-200Automatizacin de Viviendas con Simatic S7-200
SIMATICA V2.0- Automatizacin de viviendas con Simatic S7-200.
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Arquitectura del sistema domtico (centralizado)Arquitectura del sistema domtico (centralizado)
SIMATICA V2.0- Automatizacin de viviendas con Simatic S7-200
Sensore
s
SIMATI
C
S7-200
Mvil
fijo
Mdem
CPUS
214, 215, 216
222, 224, 226
+ Mdulos de expansin
Comunicaciones
va mdem
(Opcional)
CPUs: 216, 226
Actuadore
s
Visualizad
or
TD-200
Cable
de
conexi
n
Telfono
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Arquitectura del sistema domtico (descentralizado Bus AS-i)Arquitectura del sistema domtico (descentralizado Bus AS-i)
SIMATICA V2.0- Automatizacin de viviendas con Simatic S7-200
Sensores y actuadores
(periferia AS-i)
Visualizador
TD-200
Cable deconexin
Sensores y actuadores
(periferia integraday modular)
CP 243-2
Fuente deAlimentaci
n
AS-iSIMATIC
S7-200
Telfono
Mdem
Mdulo
AS-i
Mdulo
AS-i
Bus
AS-i
Comunicaciones
va mdem (opcional)
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Qu se puede automatizar con SIMATICA?Qu se puede automatizar con SIMATICA?
SIMATICA V2.0- Automatizacin de viviendas con Simatic S7-200.
Gestin de alarmas
Deteccin y aviso de incendios
Deteccin, corte de suministro y aviso de fugas de gas
Deteccin, corte de suministro y aviso de fugas de agua
Deteccin y aviso de intrusos (interior, exterior)
CalefaccinGrupos, horarios, termostatos, sonda de
temperatura, visualizacin, ventanas abiertas
Control de cargasCon./descon. de tomas de red, asignacin de
grupos, gestin horaria, presencia, temperatura
IluminacinAsignacin de grupos, gestin horaria,presencia, luminosidad
ComunicacionesAviso de alarmas y conex./descon. de:
alarmas, calefaccin, simulacin depresencia, iluminacin y cargas.
Toldos y persianasGrupos, horarios ycondiciones climticas
Riego del jardnAsignacin de zonas, horarios,secuencialidad y condiciones climticas
Simulacin de presenciaMediante iluminacin, cargas y
persianas. Gestin aleatoria.
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Proyecto domtico:Proyecto domtico: Configuracin de alarmasConfiguracin de alarmas
SIMATICA V2.0- Automatizacin de viviendas con Simatic S7-200.
Crear un proyectoCrear un proyecto
con Simaticacon SimaticaCrear un proyectoCrear un proyecto
con Simaticacon Simatica
DireccionamientoDireccionamiento
de E/Sde E/SDireccionamientoDireccionamiento
de E/Sde E/S
II. Proyecto
I.
Configuracin deConfiguracin de
funcionesfuncionesdomticas:domticas: Gestin de alarmas Calefaccin Control de cargas Control de iluminacin Control de persianas
y toldos Riego
Simulacin depresencia Comunicaciones
Configuracin deConfiguracin de
funcionesfuncionesdomticas:domticas: Gestin de alarmasCalefaccin Control de cargas Control de iluminacin Control de persianasy toldos
Riego
Simulacin depresencia Comunicaciones
Gestin de alarmasGestin de alarmas
