C158 SIMOTION with SINAMICS
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Cómo sincronizar la hora en autómatas Siemens S7-400 y controladores SIMOTION

Para sincronizar la hora en una red de automatización industrial donde un autómata Siemens S7-400 actúa como maestro, la distribución del tiempo hacia otros PLCs de la misma familia se realiza de forma nativa desde la configuración de hardware (Hardware Configuration). Sin embargo, los controladores SIMOTION no admiten de forma integrada la función de sincronización horaria nativa del S7-400 a través de la configuración de hardware de SIMATIC Manager o TIA Portal, por lo que requieren métodos alternativos de programación o el uso de protocolos de red estándar como NTP.

Tabla de contenido

Causa técnica: incompatibilidad en el protocolo nativo de sincronización

Los autómatas SIMATIC S7-400 utilizan un protocolo de sincronización horaria propietario de Siemens distribuido a través de buses MPI o PROFIBUS (y en determinados módulos de comunicación Ethernet industrial). Esta función permite configurar una CPU como maestro de hora (Clock Synchronization Master) y otras como esclavas (Slave) directamente en las propiedades del objeto CPU en la herramienta de configuración de hardware.

La arquitectura de los controladores de control de movimiento SIMOTION no integra el receptor para este mecanismo de sincronización nativo de la familia S7. Al inspeccionar la configuración de hardware de un sistema SIMOTION en SIMOTION SCOUT o TIA Portal, no existen casillas de selección ni parámetros desplegables para asignar el equipo como esclavo del reloj S7. Para corregir esta limitación, se debe transferir la fecha y hora desde el S7-400 maestro hacia el SIMOTION mediante bloques de comunicación o utilizar un servidor NTP común en la red Ethernet.

Requisitos previos

  • Proyecto de ingeniería configurado en SIMATIC Manager (STEP 7) o TIA Portal.
  • Un autómata S7-400 configurado como controlador principal o maestro del sistema.
  • Controladores SIMOTION (D4xx, C2xx o P3xx) conectados en la misma red de comunicación (MPI, PROFIBUS o PROFINET/Ethernet).
  • Enlace de comunicación activo y parametrizado entre el S7-400 y los controladores SIMOTION.

Método 1: Sincronización nativa entre autómatas S7-400 mediante la configuración de hardware

Se utiliza mejor cuando: Se requiere sincronizar la hora exclusivamente entre múltiples autómatas de las familias S7-400 o S7-300 interconectados por MPI o PROFIBUS.

Procedimiento

  1. Abra la configuración de hardware (HW Config) del autómata S7-400 principal en STEP 7.
  2. Haga doble clic en la CPU para abrir sus propiedades y seleccione la pestaña Clock Synchronization (Sincronización de reloj).
  3. En el campo de la interfaz correspondiente (MPI/DP), seleccione la opción As Master (Como maestro) y defina el intervalo de sincronización (por ejemplo, cada 1 segundo o cada 10 segundos).
  4. Guarde y compile la configuración de hardware del S7-400 maestro.
  5. Abra la configuración de hardware de los autómatas S7-400 secundarios.
  6. En la pestaña Clock Synchronization de cada CPU esclava, seleccione la opción As Slave (Como esclavo).
  7. Descargue la configuración de hardware actualizada en todos los controladores S7-400.

Resultado esperado: La CPU S7-400 maestra emitirá periódicamente un paquete de sincronización por el bus de comunicación, ajustando de forma automática los relojes de tiempo real de todas las CPU S7 configuradas como esclavas.

Verificación: Consulte la hora del sistema en el menú de diagnóstico de cada CPU S7-400 esclava y compruebe que coincida exactamente con la del maestro.

Limitación: Este procedimiento no aplica a controladores SIMOTION, ya que carecen de la opción "As Slave" en su configuración de hardware.

Método 2: Sincronización de SIMOTION mediante bloques de función en el programa de usuario

Se utiliza mejor cuando: La red de comunicación entre el S7-400 y el controlador SIMOTION utiliza buses de campo como PROFIBUS o MPI, y se requiere transferir la marca de tiempo mediante lógica de control.

Procedimiento

  1. En el S7-400 maestro, lea la hora del sistema utilizando la función del sistema SFC 1 (READ_CLK).
  2. Empaquete los datos de fecha y hora obtenidos (formato DATE_AND_TIME) en un bloque de datos (DB) de transmisión.
  3. Envíe la estructura de datos al controlador SIMOTION mediante datos de proceso periódicos, intercambio de marcas de E/S o funciones de comunicación no configuradas (por ejemplo, USEND/URCV o punteros PUT/GET).
  4. En el proyecto de SIMOTION SCOUT, cree un programa en lenguaje ST (Structured Text) o MCC para recibir la estructura DATE_AND_TIME.
  5. Ejecute la función del sistema de SIMOTION _setClock() para sobrescribir el reloj interno del controlador con los datos recibidos del S7-400.

Resultado esperado: El controlador SIMOTION actualiza su reloj de sistema cada vez que el programa de usuario recibe la estructura de tiempo y ejecuta la función _setClock().

Verificación: Compare la hora leída en la ventana de diagnóstico del controlador SIMOTION con el valor del registro DATE_AND_TIME transmitido desde el S7-400.

Precaución: Ejecutar la función _setClock() con una frecuencia excesiva puede generar sobrecarga en el procesamiento en segundo plano del controlador SIMOTION. Se recomienda ejecutar la actualización a intervalos regulares (por ejemplo, una vez por hora o durante el arranque del sistema).

Método 3: Sincronización mediante protocolo NTP en redes Ethernet/PROFINET

Se utiliza mejor cuando: El sistema dispone de una infraestructura de red Ethernet industrial y se desea mantener una referencia horaria uniforme en todos los dispositivos de la planta desde un servidor central.

Procedimiento

  1. Configure un servidor de tiempo NTP (Network Time Protocol) en la red Ethernet de la planta.
  2. En la configuración de hardware del módulo de comunicación Ethernet del S7-400 (o en la interfaz PN integrada), active la sincronización por NTP e introduzca la dirección IP del servidor.
  3. En la configuración de la interfaz Ethernet o PROFINET del controlador SIMOTION, active la opción de sincronización NTP e ingrese la misma dirección IP del servidor NTP.
  4. Defina el intervalo de consulta NTP según la precisión requerida por el proceso.
  5. Guarde, compile y descargue los cambios de hardware en todos los equipos.

Resultado esperado: Tanto el autómata S7-400 como el controlador SIMOTION actúan como clientes NTP independientes, actualizando sus respectivos relojes internos directamente desde la misma fuente de tiempo de la red.

Verificación: En los menús de diagnóstico de red de STEP 7 y SIMOTION SCOUT, compruebe que el estado del cliente NTP aparezca como sincronizado correctamente con el servidor.

Comparación de métodos

MétodoSe utiliza mejor cuandoQué revelaLimitación principalSincronización nativa S7Redes compuestas exclusivamente por PLCs de la familia S7-300 y S7-400.Estado directo de la relación Maestro/Esclavo en el bus de campo.No es compatible con controladores SIMOTION.Programa de usuario (_setClock)Interconexiones PROFIBUS/MPI entre S7-400 y SIMOTION sin servidor NTP.Permite controlar el momento exacto en que se actualiza el reloj.Requiere programación adicional en la CPU maestro y en SIMOTION.Cliente NTP centralizadoPlantas con infraestructura Ethernet/PROFINET y múltiples familias de equipos.Proporciona una fuente de tiempo universal y estandarizada para toda la red.Requiere un servidor NTP dedicado y conectividad Ethernet en los equipos.

Verificación

El procedimiento de sincronización horaria entre el S7-400 y los controladores del sistema se ha completado correctamente cuando:

  • La hora devuelta por la función SFC 1 (READ_CLK) en el S7-400 coincide con la hora de referencia de la planta.
  • La hora leída en el controlador SIMOTION mediante la función _getClock() o desde el inspector de estado de SIMOTION SCOUT es idéntica a la del S7-400 maestro.
  • Los eventos registrados en el búfer de diagnóstico (Diagnostic Buffer) de todos los equipos muestran marcas de tiempo coherentes e interrelacionadas cronológicamente ante una falla de proceso.

Limitaciones y precauciones operativas

  • Incompatibilidad de hardware: Intentar buscar opciones de sincronización esclava en la configuración de hardware de un controlador SIMOTION no dará resultado, ya que el sistema operativo de SIMOTION no procesa los tramas propietarios de tiempo S7.
  • Saltos bruscos de tiempo: Actualizar la hora en un controlador SIMOTION mediante _setClock() mientras ejecuta tareas de control de movimiento crítico o registro de datos en tiempo real puede causar discontinuidades en los registros de eventos o alarmas. Se recomienda aplicar la sincronización durante periodos donde la máquina no realice movimientos críticos.
  • Diferencias de zona horaria y UTC: Asegúrese de definir explícitamente si la hora transmitida o configurada corresponde a la hora local o al tiempo universal coordinado (UTC) para evitar desfasajes por horario de verano o zonas horarias.

Preguntas frecuentes

¿Por qué no aparece la opción de sincronización de reloj en la configuración de hardware de SIMOTION?

Porque los controladores SIMOTION no integran el protocolo nativo de sincronización de reloj por bus de campo que utilizan los autómatas S7-300 y S7-400.

¿Se puede utilizar un S7-400 como servidor NTP para un controlador SIMOTION?

Las interfaces Ethernet o procesadores de comunicación (CP) de algunas CPU S7-400 pueden actuar como clientes NTP, pero no todas las versiones disponen de la función de servidor NTP para distribuir la hora a otros clientes de la red.

¿Qué función de SIMOTION se utiliza para escribir la hora del sistema por programa?

Se utiliza la función del sistema _setClock(), la cual recibe la estructura de fecha y hora para actualizar el reloj interno del controlador.

¿Cómo afecta una falla de sincronización al registro de diagnóstico del sistema?

Si la hora no está sincronizada, los eventos registrados en el búfer de diagnóstico de la CPU S7-400 y en el controlador SIMOTION tendrán marcas de tiempo discrepantes, lo que dificulta determinar la secuencia exacta de causa y efecto durante un fallo en la máquina.

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