SPS-Programmierung. Einführung in die SPS- Programmierung mit STEP 7

Transkript

1 SPS-Programmierung Einführung in die SPS- Programmierung mit STEP 7 Inhaltsverzeichnis Speicherprogrammierbare Steuerung... 2 Steuerung des Prozesses... 2 Informationen über die Prozesszustände... 3 Öffner / Schliesser... 3 Aufbau und Bedienung der SIMATIC S Adressierung der SPS... 7 Programmbearbeitung... 9 Programmerstellung, Speicherung Automatisierungssystem SIMATIC S Programmiersoftware STEP Logische Verknüpfungen UND- Verknüpfung ODER- Verknüpfung Negation im FUP Vorbereiten der CPU: Löschen Urlöschen Übung Presse Projekte anlegen Projektstruktur ohne Hardware Konfiguration Programmieren in FUP STEP 7- Programm testen Prüfungsfragen Glossar Diese Unterlage wurde von Siemens Schweiz AG, IA&DT (Industry Automation and Drives Technologies) zu Ausbildungszwecken erstellt. Siemens Schweiz AG übernimmt bezüglich des Inhalts keine Gewähr. SWISSMECHANIC dankt Marcel Albrecht von der Firma WITO Automation AG und Hans Menzi von der Siemens Schweiz AGfür die Erstellung der Unterlagen. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 1

2 Speicherprogrammierbare Steuerung SPS ist die Abkürzung für Speicherprogrammierbare Steuerung. Dies beschreibt ein Gerät das einen Prozess ( z.b. eine Druckmaschine zum Drucken von Zeitungen, eine Abfüllanlage zum Abfüllen von Zement, eine Presse zum Pressen von Kunststoffformteilen, etc... ) steuert. In einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verarbeitet das Programm die Eingangssignale zyklisch. Die Ergebnisse werden an die Ausgänge gesendet. Die Programmanweisungen werden mithilfe einer Software erstellt und in den Speicher der SPS geladen. Die SPS steuert die angeschlossene Maschine. Programm geladen im Speicher der SPS... Speicher... steuert die Maschine Programm mit Anweisungen SPS Maschine Steuerung des Prozesses Die SPS steuert den Prozess, indem sogenannte Aktoren von den als Ausgängen bezeichneten Anschlüssen der SPS mit einer Steuerspannung von z.b. 24V beschaltet werden. Dadurch können Motoren ein- und ausgeschaltet, Ventile aus- und eingefahren oder Lampen ein- und ausgeschaltet werden. - SPS 24V Ausgänge 0V Lampe leuchtet Die Ausgänge der SPS steuern die Aktoren durch Schalten der Steuerspannung! - Lampe leuchtet nicht 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 2

3 Aufbau und Bedienung der SIMATIC S7-300 Baugruppenspektrum: Die SIMATIC S7-300 ist ein modulares Automatisierungssystem und bietet das folgende Baugruppenspektrum: - Zentralbaugruppen (CPU) mit unterschiedlicher Leistung, teilweise mit integrierten Ein- /Ausgängen (z.b.cpu314c) oder integrierter PROFIBUS- Schnittstelle (z.b. CPU315-2DP) - Stromversorgungsbaugruppen (PS) mit 2A, 5A oder 10A - Erweiterungsbaugruppen (IM) für mehrzeiligen Aufbau der SIMATIC S Signalbaugruppen (SM) für digitale und analoge Ein- und Ausgänge - Funktionsbaugruppen (FM) für spezielle Funktionen (z.b. Schrittmotoransteuerung) - Kommunikationsprozessoren (CP) für Netzanbindung PS: Power Supply, Spannungsversorgung, z.b. PS307 2A CPU: Central Processing Unit, Zentralbaugruppe, z.b. CPU 312 IM: Interface Module, Erweiterungsbaugruppe für mehrzeiligen Aufbau, z.b. IM360 SM: Signal Modules, DI / DO AI / AO, z.b. SM323 FM: Function Module, Servo-Motor, PID Control z.b. FM354 F CP: Communication Processors PROFIBUS DP, Industrial Ethernet z.b. CP342-5 Hinweis: Für die Übungen in diesem Lehrmittel werden lediglich eine Stromversorgungsbaugruppe, eine CPU sowie eine Digitalein- und eine Digitalausgabebaugruppe benötigt. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 4

4 Übung Presse Programmieren Sie eine Presse nach IPERKA. Die Presse mit Schutzeinrichtung soll nur dann mit einem START- Taster S1 (I 0.1) ausgelöst werden, wenn das Schutzgitter geschlossen ist. Dieser Zustand wird mit einem Gittersensor BO (I 0.0) überwacht. Ist dies der Fall wird ein 5/2 Wegeventil M0 für den Pressenzylinder genau 10 Sekunden angesteuert damit eine Kunststoffform gepresst werden kann. Aus Sicherheitsgründen soll die Presse auch wieder hochfahren, wenn der Starttaster S1 (I 0.1) losgelassen wird oder der Gittersensor B0 (I 0.0) nicht mehr anspricht. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 19

5 Projekte anlegen Die Dateiverwaltung erfolgt in STEP 7 mit dem SIMATIC Manager. Hier können z.b. Programmbausteine kopiert oder zur Weiterbearbeitung mit anderen Werkzeugen durch Anklicken mit der Maus aufgerufen werden. Die Bedienung entspricht den in WINDOWS üblichen Standards. (So hat man z.b. die Möglichkeit mit einem Klick der rechten Maustaste das Auswahlmenü zu jeder Komponente zu erhalten). In den Ordnern SIMATIC 300 Station und CPU wird der Hardwareaufbau der SPS abgebildet. Demzufolge ist ein solches Projekt auch immer hardwarespezifisch zu sehen. Projektstruktur mit Hardware Konfiguration In STEP 7 wird jedes Projekt in einer fest vorgegebenen Struktur angelegt. Die Programme sind in den folgenden Verzeichnissen abgespeichert: Projekt: Dieses Verzeichnis enthält die Hardware und die Subnetze. SIMATIC 300 Stationen: Hier werden die entsprechenden Hardwarekonfigurations- (Hardware) und CPU- Daten abgespeichert. Quellen: Hier werden Programm- Quellen (z.b. ST Structed Text, Strukturierter Text) abgelegt (Wir im ÜK nicht angewendet). CPU: Hier wird das S7- Programm eingetragen. S7-Programm: Hier werden die Anwenderprogramme (Bausteine), Symboltabellen (Symbole) und Quellen (Quellen) verwaltet. Bausteine: Hier werden die Programmbausteine ( OB, FB, FC, SFB, SFC, DB etc. ) abgespeichert. Symbole: Hier werden die Symbollisten zur Symbolischen Adressierung gespeichert. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 21

6 SPS- Programmierung Vertiefung der SPS- Programmierung mit STEP 7 Inhaltsverzeichnis Vorwort... 2 Projekt Flaschenabfüllanlage... 3 Projekt erstellen... 5 Symbolik erstellen Programmbearbeitung Programmstrukturierung Lineare Programmbearbeitung Strukturierte Programmbearbeitung Anwenderbausteine Systembausteine Überblick der Befehlsbibliothek im KOP/FUP/AWL-Editor Aufgabe Flaschenabfüllanlage FC15 (Betriebsarten) SIMIT SCE Testen mit SIMIT SCE 4 Students FC16 (Tanksteuerung) FC 17 (Motoransteuerung) FC18 (Abfüllen) FC19 (Produktionsdaten) Prüfungsfragen Glossar Diese Unterlage wurde von Siemens Schweiz AG, IA&DT (Industry Automation and Drives Technologies) zu Ausbildungszwecken erstellt. Siemens Schweiz AG übernimmt bezüglich des Inhalts keine Gewähr. SWISSMECHANIC dankt Marcel Albrecht von der Firma WITO Automation AG und Hans Menzi von der Siemens Schweiz AGfür die Erstellung der Unterlagen. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 1

7 Projekt Flaschenabfüllanlage Funktionsbeschreibung: Das Bandmodell soll nun als Abfüllanlage mit folgender Funktionalität betrieben werden: Betriebsarten: Über den Eingang I 0.0 (Taster, schließend) wird die Anlage (Q0.0) eingeschaltet, über den Eingang I 0.1 (Taster, öffnend) ausgeschaltet. Wenn die Anlage eingeschaltet ist, können die Betriebsarten Hand und Automatik wie folgt aktiviert werden: Mit I 0.4 = 0 (Schalter) wird Betriebsart Hand und mit I 0.4 = 1 wird Betriebsart Automatikbetrieb vorgewählt. Zum Aktivieren muss die vorgewählte Betriebsart über Eingang I 0.5 (Taster) übernommen werden. Die eingestellte Betriebsart soll folgendermaßen angezeigt werden: Hand = Q 0.1, Automatik = Q 0.2. Beim Ändern der Betriebsart mit Übernahme oder beim Ausschalten der Anlage soll die gerade aktive Betriebsart ausgeschaltet werden. Hand: Im Handbetrieb lässt sich das Förderband mit den Tastern I 0.2 Tippen vor vorwärts (Q 1.5) und mit I 0.3 Tippen zurück rückwärts (Q 1.6) bewegen. Automatik: Im Automatikbetrieb schaltet der Förderbandantriebsmotor (Q 1.5) ein und bleibt eingeschaltet, bis er durch Betätigen des Stopp-Tasters Anlage Aus (I 0.1) ausgeschaltet wird, oder bis der Sensor INI2 (I 1.6) eine Flasche erfasst. Nachdem die Flasche gefüllt ist, muss das Förderband automatisch neu starten und eingeschaltet bleiben, bis eine weitere Flasche erfasst oder der Anlage Aus (I 0.1) Taster betätigt wird. Wird während des Füllens der Tank leer Min. Füllstand (I 1.1 = 0), wird der Füllvorgang angehalten. Erst wenn der Tank wieder voll ist, kann über die Quittier-Taste (I 0.6) der Füllvorgang abgeschlossen werden. Tank füllen Über den Taster Tank füllen (I 0.7) kann der Tank befüllt werden, indem das Einlass-Ventil (Q 0.5) geöffnet wird. Wenn der Max. Füllstand (I 1.0 = 1) erreicht ist, soll das Einlass-Ventil (Q 0.5) automatisch schliessen. Wenn der Tank leer ist Min. Füllstand (I 1.1 = 0), soll die Anzeige Min. Füllstand unterschritten (Q 0.4) im 2-Hz Takt blinken. Flasche abfüllen: Wenn eine Flasche unter der Einfülleinrichtung steht INI2 (I 1.6 = 1, Initiator 2), beginnt der Abfüllvorgang. Über eine Zeit von 3 Sekunden wird das Auslass-Ventil (Q 0.6) geöffnet und am Ausgang (Q 0.3) angezeigt. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 3

8 Zählen der Flaschen: Zur Erfassung der leeren und abgefüllten Flaschen stehen zwei weitere Sensoren zur Verfügung. Flaschensensor INI1 (I 1.5, Initiator 1) erfasst die leeren Flaschen und der Flaschensensor INI2 (I 1.7, Initiator 3) die vollen Flaschen. Die leeren und vollen Flaschen sollen ab dem Einschalten der Anlage gezählt werden und in den Merkerwörtern MW100 leere Flaschen und MW102 volle Flaschen abgelegt werden. Die Zähler für leere/volle Flaschen sollen beim Einschalten der Anlage auf Null gesetzt werden. Die Differenz zwischen vollen und leeren Flaschen soll im MW104 (kaputte Flaschen) gespeichert werden. Die Anzahl der vollen Flaschen soll an der BCD-Ziffernanzeige (QW64) angezeigt werden. Anlagenbild 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 4

9 FC16 (Tanksteuerung) Tank füllen Über den Taster Tank füllen (I 0.7) kann der Tank befüllt werden, in dem das Einlass-Ventil (Q 0.5) geöffnet wird. Wenn der Max. Füllstand (I 1.0 = 1) erreicht ist, soll das Einlass-Ventil (Q 0.5) automatisch schliessen. Wenn der Tank leer ist Min. Füllstand (I 1.1 = 0), soll die Anzeige Min. Füllstand unterschritten (Q 0.4) im 2-Hz-Takt blinken. Wird während des Füllens der Tank leer, Min. Füllstand (I 1.1 = 0), wird der Füllvorgang angehalten. Erst wenn der Tank wieder voll ist, kann über die Quittier-Taste (I 0.6) der Füllvorgang abgeschlossen werden. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 32

10 SPS-Programmierung Fehlerdiagnose / Fehlerbehandlung Inhaltsverzeichnis Lernziel... 2 Diagnose Flaschenabfüllanlage... 3 Wichtige Elemente der Spannungsversorgung und der CPU... 6 Statusanzeige der LED DC 24V auf der Stromversorgung (PS):... 7 Die Hardwarediagnose... 8 Fehlerarten Beispiel für einen Programmierfehler Aufgabe Programmieren des Fehler OB Beheben des Programmierfehlers: Zugriffsfehler Asynchrone Fehler Diese Unterlage wurde von Siemens Schweiz AG, IA&DT (Industry Automation and Drives Technologies) zu Ausbildungszwecken erstellt. Siemens Schweiz AG übernimmt bezüglich des Inhalts keine Gewähr. SWISSMECHANIC dankt Marcel Albrecht von der Firma WITO Automation AG und Hans Menzi von der Siemens Schweiz AG für die Erstellung der Unterlagen. 1. Auflage Mai 2010 by SWISSMECHANIC 1