S7 - Lehrgang. 1. Wo liegt der Unterschied zwischen Öffnern und Sc hließern?

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1 1. Wo liegt der Unterschied zwischen Öffnern und Sc hließern? Bei den Signalgebern wird zwischen Öffnern und Schließern unterschieden. Der hier gezeigte Schalter ist ein Schließer, d.h. er ist genau dann geschlossen, wenn er betätigt wurde. Der hier gezeigte Schalter ist ein Öffner, d.h. er ist genau dann geschlossen, wenn er nicht betätigt wurde. Wie spricht die SPS einzelne Ein-/Ausgangssignale an? Die Angabe eines bestimmten Ein- oder Ausgangs innerhalb des Programms bezeichnet man als Adressierung. Die Ein- und Ausgänge der SPS sind zumeist in 8er-Gruppen, also Byteweise, auf Digitaleingabe- bzw. Digitalausgabebaugruppen zusammengefasst. Jede Gruppe erhält eine Nummer als so genannte Byteadresse. Um nun einen einzelnen Ein- oder Ausgang innerhalb eines Bytes anzusprechen, wird jedem Eingang / Ausgang eine Bitadresse zugeordnet.. Die Bitadressen werden von Bit 0 bis Bit 7 durchnummeriert. Daraus ergeben sich die Eingangsadressen E 0.0 bis E 0.7 bzw. E 1.0 bis E 1.7. Die hier dargestellte SPS hat nun die Eingangsbytes 0 und 1 sowie die Ausgangsbytes 4 und 5. Um nun den z. B. fünften Eingang der Byteadresse 0 anzusprechen muss die folgende Adresse angegeben werden:

2 Hinweis: Für die Bitadresse steht hier beim fünften Eingang eine 4, weil bei 0 begonnen wird zu zählen. Um nun den z. B. untersten Ausgang anzusprechen gibt man die folgende Adresse an: Hinweis: Für die Bitadresse steht hier beim untersten Ausgang eine 7, weil bei 0 begonnen wird zu zählen. Wie wird in der SPS das Programm bearbeitet? Die Programmbearbeitung in einer SPS geschieht zyklisch mit folgendem Ablauf: 1. Nachdem die SPS eingeschaltet wurde fragt der Prozessor, der praktisch das Gehirn der SPS darstellt, ab ob die einzelnen Eingänge Spannung führen, also ein Signal anliegt oder nicht. Dieser Status der Eingänge wird in dem Prozessabbild der Eingänge (PAE) gespeichert. Dabei wird für die Spannung führenden Eingänge die Information 1 oder "High", für die keine Spannung führenden die Information 0 oder "Low" hinterlegt. 2. Dieser Prozessor arbeitet dann das im Programmspeicher hinterlegte Programm ab. Dies besteht aus einer Liste von logischen Verknüpfungen und Anweisungen, die nacheinander abgearbeitet werden. Dabei wird für die benötigte Eingangsinformation auf das bereits vorher eingelesene PAE zugegriffen. Die Verknüpfungsergebnisse werden in ein so genanntes Prozessabbild der Ausgänge (PAA) geschrieben. Auch auf andere Speicherbereiche für Zähler, Zeiten und Merker wird während der Programmbearbeitung gegebenenfalls vom Prozessor zugegriffen. 3. Im dritten Schritt wird nach Abarbeitung des Anwenderprogramms der Status aus dem PAA an die Ausgänge übertragen und diese ein- bzw. ausgeschaltet. Danach beginnt die zyklische Programmbearbeitung wieder an..

3 Hinweis: Die Zeit die der Prozessor für diesen Ablauf benötigt nennt man Zykluszeit. Diese ist wiederum abhängig von Anzahl und Art der Anweisungen.

4 2.Wo wird das SPS- Programm erstellt? Wie kommt es in den Speicher der SPS? Das SPS- Programm wird mit der Software STEP 7 auf einem PC erstellt und dort zwischengespeichert. Nachdem der PC mit der MPI- Schnittstelle der SPS verbunden wurde, kann das Programm in den Speicher der SPS geladen werden.

5 3. Aufbau und Bedienun g der S7-300 Baugruppenspektrum Die SIMATIC S7-300 ist ein modulares Automatisierungssystem und hat das folgende Baugruppenspektrum: Zentralbaugruppen (CPUs) mit unterschiedlicher Leistung, teilweise mit integrierten Ein-/Ausgängen (z. B. CPU 312IFM/CPU 314IFM) oder integrierter PROFIBUS- Schnittstelle (z. B. CPU 315-2DP) Stromversorgungsbaugruppen PS mit 2A, 5A oder 10A Erweiterungsbaugruppen IM z. B. für mehrzeiligen Aufbau der S7-300 Signalbaugruppen SM für digitale und analoge Ein- und Ausgänge Funktionsbaugruppen FM für spezielle Funktionen (z. B. Schrittmotoransteuerung) Kommunikationsprozessoren CP für Netzanbindung 1: Laststromversorgung (optional) 6: Memory Card (ab CPU 313) 2: Pufferbatterie (ab CPU 313) 7: MPI (mehrpunktfähige Schnittstelle) 3: Anschluss für DC 24 V 8: Frontstecker 4: Betriebsartenschalter (Schlüsselschalter) 9: Fronttür 5: LEDs zur Status- und Fehleranzeige MPI- Schnittstelle Jede CPU besitzt eine MPI- Schnittstelle zum Anschluss der Programmierleitung (z. B. PC- Adapter). Diese befindet sich hinter einer Klappe an der Vorderseite der CPU.

6 4. Betriebsartenschalter Jede CPU besitzt einen Schlüsselschalter zur Umschaltung der Betriebsarten. Je nach Stellung des Schlüsselschalters sind bestimmte Programmier(PG)- Funktionen erlaubt. Folgende Betriebsarten sind möglich: RUN-P: RUN: STOP: MRES: Programm wird bearbeitet; alle PG-Funktionen sind erlaubt Programm wird bearbeitet; nur lesende PG-Funktionen sind erlaubt Programm wird nicht bearbeitet; alle PG-Funktionen sind erlaubt Mit dieser Stellung können Sie wie unten beschrieben Urlöschen durchführen Urlöschen Urlöschen löscht alle Anwenderdaten auf der CPU und sollte je nach Bedarf vor Beginn der Programmierung einmal durchgeführt werden. Dies geschieht in den folgenden 3 Schritten: Schritt Ausführung Ergebnis 1 Drehen Sie den Schlüssel in Stellung STOP 2 Schlüssel in Stellung MRES halten bis STOP-Anzeige leuchtet, in Stellung STOP zurückdrehen 3 sofort danach Schlüssel erneut in Stellung MRES drehen (ganz kurz) Anzeige STOP leuchtet Die STOP-Anzeige blinkt einmal oder zweimal und nach ca. 3 Sekunden leuchtet sie wieder Die STOP-Anzeige blinkt für ca. 3 Sekunden und leuchtet danach wieder: CPU ist urgelöscht

7 5. STE P 7 - Projekt 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 STEP 7 wird jedes Projekt in einer fest vorgegebenen Struktur angelegt. Die Programme sind in den folgenden Verzeichnissen abgespeichert: In den Ordnern SIMATIC 300 Station' und CPU' wird der Hardwareaufbau der SPS abgebildet. Demzufolge ist ein solches Projekt auch immer hardwarespezifisch zu sehen. Um ein Projekt unabhängig von der Hardwarekonfiguration zu erstellen, gibt es jedoch die Möglichkeit ein Projekt anzulegen, das diese Ordner nicht beinhaltet.

8 Es hat dann die folgende Struktur: Ein ablauffähiges STEP 7-Programm besteht grundsätzlich mindestens aus dem Organisationsbaustein OB1 und einer Funktion FC. Der OB1 wird vom Betriebssystem automatisch angelegt. Beim Programmablauf wird dieser automatisch vom Betriebssystem aufgerufen. Jeder weitere Bausteinaufruf muss vom Anwender programmiert werden. STEP 7-Programmabläufe bzw. Bausteinaufrufe werden vom Anwender durch eintragen der entsprechenden Aufruf-Befehle in den OB1 festgelegt.

9 6. Schematische Darstellung eines STEP 7- Program m a blaufes: Das Abarbeiten des gesamten Anwender-Programms geschieht zyklisch und wird vom Betriebssystem gesteuert. Dabei wurde die Funktion FC1 vom Anwender in den OB1 eingetragen und wird somit beim Abarbeiten des OB1 aufgerufen. Um ein ablauffähiges STEP 7-Programm mit Aufruf von OB1 und FC1 zu erhalten, muss der Anwender im SIMATIC-Manager zunächst ein STEP 7-Projekt anlegen. Die einzelnen Schritte zur Erstellung eines solchen STEP 7-Projektes sind: 1. Starten Sie den "SIMATIC Manager" indem Sie auf das Desktop-Symbol doppelt klicken oder über "Start -> SIMATIC -> SIMATIC Manager". 2. Wählen Sie nun in der Menüleiste "Datei Neu...". 3. Tragen Sie im Textfeld 'Name' "Startup" ein und bestätigen mit einem Klick auf "OK". 4. Wählen Sie nun in der Menüleiste "Einfügen Programm S7-Programm". 5. Um einen Baustein FC1 in das Projekt einzufügen müssen Sie den Ordner "...\Startup\S7-Programm(1)\Bausteine" markieren und in der Menüleiste "Einfügen S7- Baustein Funktion" auswählen. 6. Nun können Sie Eigenschaften der Funktion bestimmen. Für unser Beispiel reicht es,

10 wenn Sie mit "OK" bestätigen. 7. STEP 7 - Bausteine Es gibt zwei verschiedene Grundarten von STEP 7-Bausteinen. Die Bausteine, die das eigentliche Anwenderprogramm enthalten, nennt man Code-Bausteine. Zur Speicherung von Daten werden die Datenbausteine verwendet. Übersicht STEP 7-Bausteine: Code-Bausteine : Organisationsbausteine (OB) : Diese Bausteine stellen die Schnittstelle zwischen Anwenderprogramm und Betriebssystem dar. Sie reagieren auf die in der DIN EN vorgesehenen Tasks und können nicht von anderen Bausteinen aufgerufen werden. Funktionsbausteine (FB) : Innerhalb eines STEP 7-Programms, werden in diesem Bausteintyp die einzelnen Unterprogramme untergebracht. Zu jedem Funktionsbaustein gehört ein Instanz-Datenbaustein (siehe Datenbausteine). Dadurch hat dieser Code-Bausteintyp bei jedem Aufruf einen eigenen Speicherbereich. Dies ermöglicht es einen FB bei jedem Aufruf mit unterschiedlichen Daten zu versorgen. Funktion (FC) : Dieser Code-Bausteintyp dient zur Aufnahme von mathematischen und verknüpfungslogischen Funktionen. Der Aufrufende Code-Baustein erhält einen Rückgabewert als Antwort auf seinen Aufruf zurück. Systemfunktion, -bausteine (SFC / SFB) : Systemfunktionen SFC und Systemfunktionsbausteine SFB sind vorgefertigte, im Betriebssystem der CPU bereits integrierte Code-Bausteine. Datenbausteine : Instanz-Datenbausteine (DB): Dieser Datenbausteintyp wird Funktionsbausteinen fest zugeordnet und wird bei der Erstellung eines Funktionsbausteines gleich mit erzeugt. Es werden dort die statischen Lokalvariablen gespeichert. Global-Datenbausteine (DB): Dieser Datenbausteintyp enthält Daten, auf die alle Code-Bausteine des Anwenderprogramms zugreifen können. Diese

11 Datenbausteine müssen vom Anwender programmiert werden. 8. Hardwareprojektierung am Beispiel der CP U 315-2DP Die CPU 315-2DP ist eine CPU, die mit einer integrierten PROFIBUS DP- Schnittstelle ausgeliefert wird. Leistungsfähigkeit: 21K Anweisung. 64Kbyte Arbeitsspeicher 96Kbyte Ladespeicher digitale Eingänge / digitale Ausgänge (Summe digitaler Kanäle) max. 256 analoge Eingänge bzw. 128 analoge Ausgänge 0,3 ms / 1K Befehle 64 Zähler 128 Zeiten 2048 Merkerbit 1. Das zentrale Werkzeug in STEP 7 ist der SIMATIC Manager', der hier mit einem Doppelklick aufgerufen wird. ( SIMATIC Manager) 2. STEP 7- Programme werden in Projekten verwaltet. Ein solches Projekt wird nun angelegt ( Datei Neu) 3. Dem Projekt wird nun der Name' CPU315_2DP' gegeben ( CPU315_2DP OK) 4. Dann wird eine SIMATIC 300-Station' eingefügt. ( Einfügen Station SIMATIC 300- Station) 5. Konfigurationswerkzeug für die Hardware' mit einem Doppelklick öffnen. ( Hardware) 6. Hardwarekatalog durch einen Klick auf das Symbol öffnen. Dort werden Ihnen, unterteilt in die Verzeichnisse: - PROFIBUS-DP, IMATIC 300, SIMATIC 400 und SIMATIC PC Based Control, alle Baugruppenträger, Baugruppen und Schnittstellenmodule für die Projektierung Ihres Hardwareaufbaus zur Verfügung gestellt. 7. Profilschiene' mit einem Doppelklick einfügen ( SIMATIC 300 RACK-300 Profilschiene ). Danach wird automatisch eine Konfigurationstabelle für den Aufbau des Racks 0 eingeblendet.

12 8. Ziehen Sie nun per Drag & Drop das Netzteil PS 307 2A' in eine Zeile der Konfigurationstabelle. ( SIMATIC 300 PS-300 PS 307 2A) 9. Im nächsten Schritt ziehen wir die CPU 315-2DP auf den zweiten Steckplatz. Dabei können Bestellnummer und Version der CPU auf der Front der CPU abgelesen werden. ( SIMATIC 300 CPU-300 CPU 315-2DP 6ES AF03-0AB0 V1.1 ). 10.Im folgenden Dialog soll die integrierte PROFIBUS- Schnittstelle eingerichtet werden. Da wir diese hier nicht nutzen übernehmen wir die Einstellungen mit OK'.# 11.Im nächsten Schritt ziehen wir das Eingangsmodul für 16 Eingänge auf den vierten Steckplatz. Dabei kann die Bestellnummer des Moduls auf der Front abgelesen werden. ( SIMATIC 300 SM300 DI-300 SM 321 DI16xDC24V). 12.Im nächsten Schritt ziehen wir das Ausgangsmodul für 16 Ausgänge auf den fünften

13 Steckplatz. Dabei kann die Bestellnummer des Moduls auf der Front abgelesen werden. ( SIMATIC 300 SM300 DO-300 SM 322 DO16xDC24V/0,5A). 13. Bei einigen Baugruppen können die Eigenschaften der Baugruppen geändert werden ( Baugruppe anklicken Eigenschaften ändern OK). z. B. kann bei allen CPUs ein Taktmerker festgelegt ( Zyklus/Taktmerker v Taktmerker Merkerbyte 100) werden. 14.Adressen der E/A- Baugruppen können nur bei den S7-300 CPUs mit integrierten PROFIBUS- Schnittstellen geändert werden. Dies geschieht, indem auf die entsprechenden Baugruppen doppelt geklickt wird und diese im Register Adressen' eingestellt werden. In jedem Fall sollten diese Adressen notiert werden. (automatische Adressvergabe erfolgt ansonsten Steckplatzgebunden). ( DO 16xDC24V/0,5A Adressen Systemvorgabe ausschalten 0 OK ) 15.Die Konfigurationstabelle wird nun durch jeweils einen Klick auf und zuerst gespeichert und übersetzt und dann in die SPS geladen. Dabei sollte der Schlüsselschalter an der CPU auf Stop stehen! 9. Symbolische Adressierung Bei größeren Steuerungen wird das Programmieren dadurch erleichtert, dass die Ein- und Ausgänge nicht numerisch adressiert werden (z.b. E 0.0 bzw. A 1.1), sondern dass man ihnen einen symbolischen Namen gibt, der auf ihre Funktion in der Steuerung hinweist. 1. Symboltabelle öffnen ( Symbole)

14 2. Operanden in Symbolliste eintragen ( Symbol Adresse Datentyp Kommentar ) und Symbolliste speichern ( Tabelle Speichern). 3. In dem Werkzeug KOP/AWL/FUP können nun die Bausteine (z. B. OB1) mit der Darstellungsart symbolische Adressierung ausgewählt werden ( Ansicht Anzeigen mit Symbolischer Darstellung Symbolinformation ). Die nachfolgenden Darstellungen zeigen die Programmierung eines Timers mit den symbolisch adressierten Eingängen B0 und S1 in FUP, AWL und KOP.

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