Cómo configurar y simular comunicación entre AS y AS en S7-PLCSIM

Para simular la comunicación entre controladores (AS a AS) entre dos sistemas de automatización dentro de un multiproyecto de SIMATIC PCS 7 utilizando S7-PLCSIM, debe modificar el tipo de conexión en NetPro pasando de una 'Conexión S7 tolerante a fallos' redundante a una 'Conexión S7' estándar simple. El S7-PLCSIM estándar no emula la sincronización multicanal requerida por las conexiones H tolerantes a fallos, lo que provoca fallos de carga en NetPro y caídas de conexión. No necesita alterar la configuración de su hardware físico de CPUs H redundantes a CPUs simples; cambiar únicamente la entidad de conexión en NetPro permite que los bloques de datos estándar y las interconexiones entre AS en diagramas CFC transfieran datos entre instancias simuladas, aunque la comunicación de seguridad (F-System) sigue sin ser compatible sin SIMIT Virtual Controller.

Índice de contenidos

Arquitectura: Límites de comunicación en S7-PLCSIM

En una planta de PCS 7 en funcionamiento, los controladores intercambian datos de proceso continuos, señales de enclavamiento y señales de sincronización de estados de unidades a través de Industrial Ethernet:
* Arquitectura de planta real: Los controladores de alta disponibilidad (S7-400H o AS 410-5H) utilizan conexiones S7 tolerantes a fallos que abarcan procesadores de comunicaciones redundantes (como pares de CP 443-1) o puertos PROFINET integrados.
* Alcance de emulación de S7-PLCSIM: S7-PLCSIM (V5.4) emula el modelo de memoria, los bloques de organización de ejecución y el conjunto de instrucciones de una sola CPU SIMATIC S7 dentro del espacio de memoria de un proceso de Windows.
* La barrera de emulación: S7-PLCSIM no simula controladores MAC de hardware Ethernet físico, switches de anillos de medios redundantes ni protocolos de redundancia de enlaces tolerantes a fallos. Intentar descargar una tabla de conexiones de NetPro compilada que contenga conexiones S7 tolerantes a fallos activas a PLCSIM da como resultado el código de error 0x8004 (No se puede establecer el punto final de la conexión).

Por qué fallan las conexiones S7 tolerantes a fallos (H) en PLCSIM

Las conexiones S7 tolerantes a fallos requieren un monitoreo continuo de rutas de cuatro vías: Subred A/Bastidor 0, Subred B/Bastidor 0, Subred A/Bastidor 1 y Subred B/Bastidor 1. El microcódigo que gestiona estas rutas redundantes opera dentro del firmware de la CPU física y los módulos CP.

Debido a que PLCSIM no emula la conmutación de bastidores redundantes, el sistema operativo simulado marca la ruta de comunicación redundante como interrumpida permanentemente. Al cambiar la conexión configurada en NetPro a una Conexión S7 estándar (que vincula un único punto final entre el Bastidor 0 del AS 1 y el Bastidor 0 del AS 2), las funciones de comunicación (BSEND/BRCV, USEND/URCV e interconexiones entre AS en diagramas CFC) operan normalmente sobre el bus virtual interno de PLCSIM.

Limitaciones de la comunicación de seguridad: F_SEND y F_RCV

Una limitación de ingeniería crítica surge al intentar simular sistemas de automatización de seguridad intrínseca (S7 F-Systems):
* Fallo de comunicación F: Los bloques instrumentados de seguridad (F_SEND_S7/F_RCV_S7 o F_SENDDP/F_RCVDP) ejecutan protocolos PROFIsafe estrictos. PROFIsafe integra sumas de verificación CRC, números de secuencia consecutivos y temporizadores watchdog de telegramas en milisegundos en tiempo real.
* Tiempos de espera del Watchdog (Timeouts): Debido a que S7-PLCSIM comparte ciclos de ejecución de la CPU con el sistema operativo Windows y otras instancias simuladas, la fluctuación en la ejecución (jitter) supera los límites de tiempo de espera de seguridad (F_WD_TIME). Los bloques de seguridad detectan desviaciones de tiempo e ingresan inmediatamente al estado pasivado (seguro), estableciendo indicadores de error de comunicación y deteniendo la transferencia de señales de seguridad.
* Solución para F-Systems: Para simular la comunicación de seguridad entre controladores, los ingenieros deben desplegar la plataforma de simulación SIMIT con SIMIT Virtual Controller (VC) o simuladores de hardware en el bucle (Hardware-in-the-Loop).

Método: Configuración paso a paso en NetPro y PLCSIM

Siga este procedimiento para configurar y simular la comunicación entre AS y AS entre dos controladores en un multiproyecto:

Ajustar el tipo de conexión en NetPro:
- En SIMATIC Manager, abra NetPro.
- Seleccione la CPU del primer sistema de automatización (AS 1).
- En la tabla de conexiones inferior, localice la conexión entre AS hacia el segundo sistema de automatización (AS 2).
- Si el tipo está configurado como Conexión S7 tolerante a fallos, haga clic derecho y seleccione Propiedades del objeto.
- Cambie el tipo de conexión a Conexión S7 estándar.
- Asegúrese de que los puntos finales local y socio estén asignados al Bastidor 0, Slot 3 (o la ranura de la CPU principal).
- Haga clic en Red > Guardar y compilar (seleccione Compilar y comprobar todo).
Iniciar la primera instancia de PLCSIM (AS 1):
- Abra S7-PLCSIM. Seleccione el modo de interfaz (por ejemplo, PLCSIM(MPI) o PLCSIM(TCP/IP)).
- En SIMATIC Manager, seleccione la configuración de hardware del AS 1 y descárguela a PLCSIM.
- Descargue los diagramas CFC y las conexiones del AS 1.
- Cambie la instancia 1 de PLCSIM a RUN-P.
Iniciar la segunda instancia de PLCSIM (AS 2):
- Inicie una segunda instancia de S7-PLCSIM. En el cuadro de diálogo, verifique que se asigne la instancia número 2.
- Descargue la configuración de hardware, los diagramas CFC y las conexiones de NetPro para el AS 2 a la instancia 2 de PLCSIM.
- Cambie la instancia 2 de PLCSIM a RUN-P.
Descargar las conexiones de NetPro:
- En NetPro, seleccione la CPU 1 y haga clic en Cargar en proyecto actual > Conexiones y pasarelas.
- Seleccione la CPU 2 y descargue las conexiones y pasarelas.

Verificación

Para verificar que la comunicación entre AS está funcionando entre los controladores simulados:

En SIMATIC Manager, abra el diagrama CFC en el AS 1 que contiene el bloque emisor (o pin de salida entre AS).
Abra el diagrama CFC en el AS 2 que contiene el bloque receptor (o pin de entrada entre AS).
Cambie ambos diagramas CFC al Modo de prueba (Test > Test Mode).
En el AS 1, cambie el valor de una variable exportada (por ejemplo, active un interruptor booleano o introduzca un valor de prueba analógico de 45.5).
Inspeccione el pin receptor correspondiente en el AS 2:
- Confirme que el valor se actualiza a 45.5 en un intervalo de 1 a 2 ciclos de CPU.
- Confirme que los bytes de estado de la señal (ST) informan buena calidad (16#80).
En NetPro, seleccione PLC > Información de módulo > Búfer de diagnóstico para ambas CPUs; verifique la ausencia de eventos de interrupción de conexión.

Limitaciones y precauciones operativas

Revertir antes de la puesta en marcha: Nunca descargue la configuración modificada de NetPro al hardware de planta real. Antes de la puesta en marcha en sistemas físicos S7-400H o AS 410, revierta el tipo de conexión en NetPro a Conexión S7 tolerante a fallos para garantizar la redundancia física de cables.
Límite de instancias de PLCSIM: S7-PLCSIM estándar admite un máximo de dos instancias de CPU simuladas concurrentes en una sola estación de ingeniería.
Enrutamiento Ethernet virtual: Si simula a través de PLCSIM(TCP/IP), asegúrese de que las utilidades de bucle invertido de paquetes de terceros (como NetToPLCSim) no entren en conflicto con las asignaciones de red activas del runtime de SIMATIC WinCC.

Preguntas frecuentes para ingenieros

¿Tengo que cambiar mi tipo de CPU de S7-400H a S7-400 en HW Config para PLCSIM?
No. Puede dejar la configuración de hardware de la CPU H redundante completamente intacta. Solo necesita cambiar la entidad de conexión en NetPro de Tolerante a fallos a Conexión S7 estándar.

¿Funcionan en PLCSIM las interconexiones entre diferentes proyectos AS en diagramas CFC (cross-chart)?
Sí. Una vez que la conexión S7 subyacente se compila en NetPro, PCS 7 mapea automáticamente las interconexiones entre AS utilizando bloques de comunicación internos (IK_SEND, IK_RCV) que se ejecutan limpiamente en PLCSIM.

¿Por qué SIMIT Virtual Controller tiene éxito donde S7-PLCSIM falla con los bloques de seguridad?
SIMIT Virtual Controller emula por completo el firmware de S7-400H y la sincronización de reloj en microsegundos, lo que permite que los telegramas PROFIsafe y los temporizadores watchdog se procesen sin violaciones de tiempo.

Referencias técnicas

Soporte en línea de Siemens Industry, entrada ID 109742323: Manual de usuario de SIMATIC S7-PLCSIM V5.4
Manual de usuario de S7-PLCSIM (N.º de documento 6ES7841-0CC05-8BA0)
Soporte en línea de Siemens Industry, entrada ID 109780003: Interconexiones entre AS en SIMATIC PCS 7