Inhaltsverzeichnis. Mehr Informationen zum Titel

Transkript

1 Mehr Informationen zum Titel Einführung und Übersicht... V Vorwort... V Einleitung... VII Kapitelübersicht Beschreibung...XII Kapitel 1 Einführung Übersicht über die Programmiersprachen und die entsprechenden Hersteller...XII Kapitel 2 Variablen in der Automatisierung Basis einer Automatisierungslösung...XIII Kapitel 3 Die Sprachelemente der ST/SCL-Programmierung im Detail..XIII Kapitel 4 Erstellung von eigenen Funktionen und Funktionsbausteinen. XIII Kapitel 5 Anwendung von Funktionen und Funktionsbausteinen...XIII Kapitel 6 Komplexere Daten und Datenstrukturen...XIV Kapitel 7 Visualisierungen (Basic, C, VISU/3S, KTP 700)...XIV Kapitel 8 Besonderheiten der S7-Welt und der S XIV Kapitel 9 ST in der Safety-Welt (auf Basis der PSS 4000 der Fa. Pilz)...XIV Kapitel 10 Übungen und Anwendungen...XIV 1 Sprachen in der Automation Software Skript-Sprachen Einführung Programmiersprachen Überblick Basic C ST SCL Programmiersysteme Anbieter Basic C-Beispiel : C-Control von Conrad Electronic Strukturierter Text ST Codesys 3S (Kempten) ST Multiprog KW-Software (Lemgo) ST logi.cad 3 von logi.cals (St. Pölten) ST Siemens TIA Portal V13 SCL (Structured Control Language) PAS4000 von Pilz...8

2 XVIII 1.3 Anbieter von Basic-basierten Systemen BasicMaster/Motron C-Control von Conrad Electronic ST auf Linux-basierten Steuerungen Das I/O-Interface des Raspberry Pi Das I/O-Modul vom Software-Anbieter logi.cals KW-Software/Lemgo und der Raspberry Pi Steuerungshersteller IEC Traditionelle Steuerungen ABB-Steuerung Eaton easycontrol Phoenix Contact S von Siemens Bediengeräte mit SPS-Funktion Die Universal-Steuerung des Unternehmens Pilz PSS KW-Software Safeprog Variablen in der Datenverarbeitung Automatisierung Warum mit Variablen-Bezeichnungen arbeiten? Die getesteten IDEs (Programmiersysteme) Die Bekanntgabe von Variablen (Bezeichnern) nach IEC Variablen Eingabe/Editoren Conrad Electronic C-Control-Software (IDE) Codesys 2.3 Variablendeklaration Phoenix Contact Variablendeklaration TIA Portal V13 Variablendeklaration logi.cad 3 Variablendeklaration PAS4000 von Pilz der freie Editor wird angewendet Variablennamen Schlüsselworte Arten von Variablen Lokale Variable Globale Variable Die Variablen-Typen (Standard) FS-Datentypen (FS = Fail SAFE) Variablen unterschiedliche Typen Wandeln von Variablen Typen-Konvertierungen (Funktionen) Aufbau eines Variablen-Namens (Bezeichner) Wo kann der Anwender Variablen bekannt geben? Globale Variablen unter Codesys

3 XIX Globale Variablen unter PC Worx Express Globale Variablen unter TIA Portal V Lokale Variable IN-, OUT- und IN/OUT-Variablen Variablen Erhalt des Inhalts einer Variablen RETAIN PERSISTENT RETAIN und PERSISTENT Physikalische Adressen Konstante Literale Kommentare Arrays Anwendung eines Arrays Deklaration eines Arrays Arrays unter Codesys Arrays unter PC Worx Arrays unter Mutiprog (PC Worx) Arrays unter S7 (S7-1200) bzw. TIA Portal Zugriff auf die Datenelemente eines Arrays Initialisierung eines Arrays Initialisierung eines Arrays (Codesys 2.3) Initialisierung eines Arrays (TIA Portal) Initialisierung eines Arrays (PC Worx) Zweidimensionales Array Bekanntgabe Array Zweidimensional Typ: String Codesys 2.3 Variablendeklaration Sprachumschaltung Zweidimensionales Array unter PC Worx Zweidimensionales Array bei der S Strukturen (STRUCT) Datentyp Struct bei Codesys Datentyp Struct bei PC Worx Datentyp Struct bei der S Weitere Beispiele für Arrays und Strukturen Ampel Sensoren Käserei Klimabahnen Instanziierung, Instanzen bilden Beispiele für Instanziierungen... 62

4 XX Instanziierung eines Arrays bei PC Worx Beispiel aus der Übung Kapitel_10_8 zu S und TIA Portal 63 3 Die Sprache ST bzw. SCL im Detail Unterschiede in den einzelnen Sprachen ST/SCL Unterschiede in der Variablendarstellung Unterschiede in der Programmierung PC Worx Ansprache eines Arrays (zweidimensional) Unterschiede bei der Bekanntgabe von Startwerten (Initialisierung) PC Worx Unterschiede Bekanntgabe von Arrays oder Strukturen PC Worx Unterschiede bei Zuweisungs- und Testaktionen Ansprache von Bit in Byte WORD Unterschiede bei den Funktionen Zusätzliche Möglichkeiten der Programmsteuerung mit SCL: GOTO Unterschiede bei den CASE-Anweisungen Mittel für den grafischen Vorentwurf Struktogramme (bekannt unter Nassi-Schneidermann- Diagramm) Flussdiagramme (ProgrammAblaufPläne PAP) Ablaufsprache Die einfache Anwendung Zuweisung Einfache Zuweisung Mehrere Netzwerke in einer Zeile Negation (NOT) Klammern Berechnung Arbeiten mit Klammern Abarbeitung durch den Prozessor Bindungsregeln (Codesys 2.3) Prioritäten (PC Worx) Auswertungsreihenfolge (TIA Portal) Beispiele zur Abarbeitung der Operatoren im TIA Portal SET/RESET im Strukturierten Text Aufruf eines Timers (PC Worx) Aufruf eines Timers Vergleich... 78

5 XXI 3.4 Boole sche Logik Klammern NOT Negation AND Logisches UND OR Logisches ODER XOR Übertragung von BIT an BYTE oder WORD bzw. DWORD Bit-Schiebe-Funktion SHL(Anz, Element) Schiebe links um Anz Bit SHL Anwendung in einer Schrittkette SHR(Anz, Element) Schiebe rechts um Anz Bit ROL(Anz, Element) Schiebe links um Anz Bit Rotierend ROR(Anz, Element) Schiebe rechts um Anz Bit Rotierend BCD_TO_INT und INT_TO_BCD Begrenzungen Überwachungen MAX(i_Wert1, i_wert2) MIN(i_Wert1, i_wert2) Limit(MN,IN,MX) Beispiel Anwendung LIMIT MUX Auswahl Funktion Programm für SCL S Codesys Zeit Uhrzeit Lesen Datum/Zeit mit Codesys Lesen Datum/Zeit mit PC Worx Lesen Datum/Zeit mit dem TIA Portal und der S Mathematik Potenzierung Multiplikation * DIVISION / MOD Modulo Bestimmung des Rests ADDITION + und SUBTRAKTON Test-Operatoren Test <, >, <=, >= Test auf Gleichzeit = Test auf Ungleichheit <> Anwendung des Testoperatoren Arbeiten Bearbeiten eines Strings ASCII-Zeichen... 97

6 XXII Sonderzeichen Steuerzeichen Array of String bei PC Worx String-Bearbeitung LEN(Str_name) LEFT(Str_name,int_Anzahl) RIGHT(Str_name,int_Anzahl) MID(str_name,usi_Anzahl,usi_Pos) CONCAT(str_Text1,str_Text2) INSERT(str_Text1,Str_Text2) DELETE(str_Text,usi_Anz,usi_Pos) REPLACE(str_Text1,str_Test2,usi_Anzahl,usi_Pos) FIND(str_TextQuelle,str_TextSuch) INT_TO_STRING STRING_TO_INT Zugriff auf ein Array Arbeiten mit Zeigern (Pointern) Definition eines Arrays, des Zugriffzeigers und der Überwachungsgrenzen Aufruf einer Funktion oder eines Funktionsbausteins Aufruf eines Zählers Schritt: die Instanziierung Instanziierung beim TIA Portal (Datenbaustein) Anwendung im Programm bei Codesys Die Kontroll- und Schleifenanweisungen des strukturierten Textes IF...THEN CASE-Anweisung, Fall-Entscheidung oder Auswahlanweisung Was geschieht, wenn die Bedingung 2 + mal erfüllt ist? WHILE...DO kopfgesteuert REPEAT...UNTIL fußgesteuert FOR TO DO kopfgesteuert FOR TO BY DO kopfgesteuert EXIT-Anweisung (Abbruch) RETURN CONTINUE Rücksprung zur Schleifenbedingung SCL GOTO Mischen der Kontroll- und Schleifenstrukturen Die Programmieroberfläche Programmierung Besonderheiten Arbeiten mit einer Task Task-Verarbeitung der einzelnen Systeme Allgemeine Übersicht möglicher Task herstellerunabhängig. 124

7 XXIII 4 Erstellung eigener Funktionen bzw. Funktionsbausteine Programme Funktionen Funktionsbausteine (POEs) Programme Programme im Codesys Programme im PC Worx ILC-Steuerungen Programme in der S7-Welt Programme in logi.cad Funktion oder Funktionsbaustein? Erstellen von Funktionen Funktionen unter Codesys Funktionen unter Multiprog (PC Worx) Funktionen mit der S unter dem TIA Portal Funktionen unter logi.cad Beispiele für Funktionen Zählen, wie viele Leuchten (max. 4) eingeschaltet sind Lösung einer ähnlichen Aufgabe mit logi.cad Erweiterung des vorherigen Beispiels um eine Leistungsberechnung FC_ Welches Bit ist gesetzt? FC_WBitPos_TO_USINT im TIA Portal FC_WBitPos_TO_USINT bei PC Worx FC_ Übertragen eines Status-Words in ein Array of Bool PC-Worx-Lösung zur Aufgabe als Funktionsbaustein Lösung mit FOR...NEXT im TIA Portal Lösung mit WHILE DO bei Codesys FC_ Ausmaskieren einer Schrittnummer Matrixschaltwerk DECODER Matrix-Schaltwerk im TIA Portal DECODER Matrix-Schaltwerk bei PC Worx Codesys Funktion mit Datenübergabe als Struktur bei Codesys Stromstoß-Relais als Funktion? Funktionen Zusammenfassung: Arbeitsweise bei tiefergehenden Kenntnissen Verstecken von Eingangsvariablen Erstellen von Funktionsbausteinen Bausteinerstellung und Software-Engineering Stromstoß-Relais (SSR) Der realisierte SSR-Baustein mit SCL im TIA Portal Die Variablendeklaration Programmierung in SCL

8 XXIV Kommentare Dokumentation in SCL Anwendung im SCL/ST SSR mit SET/RESET bei PC Worx Anwendung in FUP bei PC Worx SSR mit RS Anwendung im ST (Online) bei PC Worx Steuerung einer Lichtanlage Anwendung von FB Entwurf Definition der Daten Programmierung Anwendung im KOP/FUP Trenderkennung Trenderkennung mit SCL Variablendeklaration mit SCL (KAP4_8TRE) Der Programmcode mit SCL (KAP4_8TRE) Die Anwendung im SCL (KAP4_8TRE) Erweiterte Trenderkennung mit SCL (KAP4_8TRE) Variablendeklaration Globaler Datenspeicher für das Archiv Erstellen eines Skalierungsbausteins Anwendung des Skalierungsbausteins in der Funktionsbaustein-Darstellung Anwendung des Skalierungsbausteins in der Kontaktplan- Darstellung Aufruf des Skalierungsbausteins im Strukturierten Text Einfaches Beispiel zur Skalierung mit PC Worx Anwendung Skalierung im ST mit PC Worx Baustein zur String-Verarbeitung SCL-Lösung Einfügen einer Variablen Speicherung der Texte in globalem Datenbaustein I/O-Interface bzw. Variablen des Bausteins Programmcode in SCL Anwendung des Bausteins nach Aufruf (ohne Arbeitsparameter) Codesys-Lösung mit einer Visualisierung Lösung mit PC Worx Deklaration des Arrays mit PC Worx Initialisierung der einzelnen Texte mit PC Worx Programm des FB mit PC Worx Anwendung des FB String mit Variablen in ST mit PC Worx 176

9 XXV Unterschiede TIA Portal, Codesys 2.3 und PC Worx Funktionsbausteine zur Ablaufsprache Hintergründe GRAFCET, SFC, AS Hintergründe Sprachelemente der Ablaufsprache Arten der Verzweigung in einem GRAPH oder CHART Ablaufsprache und Zykluszeit der Steuerung Mindestanforderungen AS Flags Ablaufsprache über Schritt-Merker Ablaufsprache Nachbildung über Status-Word Lösung Codesys 2.3 (Ausbau in Kapitel 10) Nachbildung über Matrixschaltwerke Nachbildung über Schiebebefehle Nachbildung mittels CASE OF Aufbau eines Schritts Realisierung der 3-Zonen-Technik im Codesys Grundaufbau einer Schrittkette über ein CASE OF Überlagerte Funktionen Initialisierung/Einfrieren Alternativverzweigung mit einer CASE OF-Anweisung Simultanverzweigung bzw. Simultanprozess Nachbildung durch ein Bit-Array Zufahrtssteuerung mit Codesys Bekanntgabe der Variablen Globale Variablen Grundbetriebsarten Zusammenfassung der Weiterschaltbedingungen Die Weiterschaltung Auscodierung Nockenleiste, Schrittnummer, Text Steuerung der Timer Zuweisung der Ausgänge Der Baustein in der Anwendung Schlussbetrachtungen Schrittketten Anwendung von ST/SCL mit Funktionen und Funktionsbausteinen Bausteinsprache für Logik, Funktionen und Funktionsbausteine Einfacher Funktionsplan (FUP) mit Codesys CFC Continuous Function Chart CFC Beispiele für Codesys CFC Beispiel mit PC Worx Aufruf eines Funktionsbausteins in der FUP-Sprache

10 XXVI 5.3 Aufruf im Kontaktplan (KOP) Aufruf im Strukturierten Text bzw. SCL Anwendung von IEC-Bausteinen Einfacher Aufruf mit Konstanten Aufruf mit Variablen Komplexerer Aufruf mit adressierten Feldern Komplexerer Aufruf mit adressierten Feldern abgesetzt Anwendung selbst geschriebener Funktionsbausteine Anwendung von ST in der Ablaufsprache (AS, SFC oder GRAFCET) Die Ablaufsprache Sondermerker Schrittkette hat weitergeschaltet (SFCTrans) Schrittkette eingefroren (SFCPause) Schrittbetrieb (SFCTip) SFCTip, SFCTipMode Initialisierung der Schrittkette (SFCInit) Löschen der Schrittkette (SFCReset) Nachführen der Schrittkette Aktionen Was ist zu beachten? Regeln in der Ablaufsprache Die lineare Schrittkette Ergänzung zu den bisherigen Schrittketten-Aktionen Weiterschaltbedingungen mit Codesys Schritte (Aktionen) Alternative Verzweigung Simultane Verzweigung Verbindung beider Verzweigungsarten Sprünge Beispiel (Minimal Alternativ-Verzweigung ) Ablaufsprache mit PC Worx Übersicht einer Kette (Chart oder Graph) Details Elemente des PC Worx SFC Unterschiede PC Worx zu Codesys Unterscheidung in der Programmierung der Transition Unterschiedliche Aktionsbereiche Hersteller-Bibliotheken Anwendung der Hersteller-Bibliotheken Hersteller-Bibliotheken (easycontrol) mit Codesys Wo findet der Anwender die Bibliothek?

11 XXVII 5.9 Bibliothek Anwender FC oder FB Anwender-Bausteine in PC Worx Anwender-Bausteine in Codesys Export von Funktionsbausteinen oder Funktionen bei Codesys Import/Export von globalen Variablen bei Codesys Import/Export von Strukturen bei Codesys Verwalten und Zugriffe auf selbst geschriebene Bausteine Steuern der Visualisierung Komplexere Daten und Datenstrukturen Strukturierte Daten (SDT) Arrays und Strukturen Vergleich Arrays von Strukturen Programmtechnische Anwendung in einem Funktionsbaustein Eine STRUCT wird bekannt gegeben Globale Variable bilden die Förderbänder ab Die Anwendung eines Funktionsbausteins mit Array von Strukturen Strukturen bei Codesys Strukturen bei PC Worx bzw. Multiprog Strukturen bei der S Strukturen Beispiele Beispiel Zufahrtseinrichtung mit Ampel Beispiel Käserei Beispiel Abfüllbetrieb Pumpenmanagement Wasserversorgung Kommunikation Moderne Strukturen im Zeitalter des Internet Beispiel Wasserversorgung Strukturen und Funktionen, Funktionsbausteine sowie Visualisierungen Visualisierung Visualisierung des 3S-Entwicklungssystems Probleme bei der Grundmaske-Inbetriebnahme Die System-Variablen (implizite Variablen) Implizite Variablen des VISU

12 XXVIII Implizite Variablen des SFC Objekte Grundlagen Rechteck Abgerundetes Rechteck Weitere grafische Elemente Visualisierung Schaltfläche wmf-datei Tabelle Alarmtabelle AktiveX-Element Zeigerinstrument Trend Balkenanzeige Histogramm Menü-Steuerung (Maskenumschaltung) Die Grundmaske bzw. Startmaske Maskenumschaltung durch den Bediener Maskenumschaltung durch die Steuerung Verschiedene Anzeigen-/Eingabemöglichkeiten Mögliche Tastaturen Das KTP 700 (bzw. KTP 600) mit S und dem TIA Portal Gestaltung eines Bildaufbaus Bilder und Bildumschaltungen Die Eigenschaften der Objekte und deren Steuerbarkeit Verbindung S und KTP 600/700 (Software) Visualisierung Funktionen und Funktionsbausteine bei Codesys Bekanntgabe der Strukturen und Variablen Die Funktion zum Lesen und Schreiben VISU zur Eingabe und Anzeige der Matrix-Zeilen Beispiel Käserei/Transportbänder mit Codesys Schaltfunktion mit dem Element Rechteck Das Element Zeiger Dynamisierung des Fahrwagens Betrachtungen zu den Regelungen der Klimabahnen Klimabahn Struktur Klimabahn Daten der Regler als globale Variable Aktualisierung des Reglers über einzelne Funktionen

13 XXIX Aktualisierung der Regler über ST, Tasksystem mit einer Funktion Wasserversorgung Höhenstand eines Hochbehälters Zusammenfassung SCL Besonderheiten der S7-Welt und der S Von der S7-200 zur S Basis der S7-200-Beschreibungen Einstellungen zur S Einstellen der Systemmerker Operanden Symbolisch/Absolut Die Operanden der S Symboltabelle Akkumulatoren (Rechenspeicher des Prozessors) Der Variablenspeicher Das TIA Portal (V13) Zuweisungen/Programmiersprache Einfache Zuweisungen der S FUP KOP AWL Beispiel in SCL der S Grenzen der Umschaltbarkeit Lesen einer Anweisungsfolge Kontrollstrukturen Steueranweisungen FOR NEXT mit S IF THEN mit S CASE mit S WHILE-Anweisung JMP-/LBL-Befehl Arbeiten mit Unterprogrammen Steuerung einer Schrittkette Übertragungsbefehle Tabellenbefehle Funktionsbausteine Unterprogramme Datenbausteine Positionieren S Was ist neu in der S7-1200? Zusammenfassung

14 XXX 9 Strukturierter Text in FailSafe-Anwendungen Einführung Strukturierter Text in der Safety-Technik PSS 4000 Die Hardware Die CPU (Kopfstation) Die Entwicklungsumgebung PAS4000 (Pilz Automation Suite) Einstellung des Netzwerks Definition des Steuerungsaufbaus Einstellung der Hardware Programmierung TASK bzw. TASK-Organisation Variablen Grundvariablen Grundtypen Globale Variablen Abgeleitete Datentypen (DDT) POUs neu erstellen und inbetriebnehmen Variablendeklaration Aufbau einer STL-POU/Erstellung des STL-CODE Schützen einer POU Anwendung verschiedener POU Beispiel SSR Inbetriebnahme Online-Funktion Hersteller-Bausteine/Abbild von Kompetenz und Erfahrung Einbindung eines Hersteller-Bausteins in der STL-Sprache Übersicht über die Herstellerbausteine Ergänzungen Notwendige Dokumentationen Zusammenfassung abschließende Gedanken Übungen Strukturierter Text Getestete Ausbildungssysteme Arbeiten mit dem Ethernet System von Phoenix Contact (ILC 131 Starterkit) Mini-Trainer (S7-1200/TIA Portal V13) mit einem KTP Trainer von KAFTANmedia easycontrol (Codesys) Einfache Anweisungen Einfache Logik Einfache Zuweisung Aufruf von Funktionsbausteinen in ST/SCL (Beispiel S7-1200) 343

15 XXXI Umcodierung BCD Dezimal Strom-Stoss-Relais Analog-Technik Vergleiche Codesys Zuweisen eines Ausgangswerts TIA Portal Bedingtes Zuweisen eines Ausgangswerts Lichtsteuerung Steuerung von 3 getrennten Beleuchtungssträngen Die fertigen Bausteine Das Programm der Lichtsteuerung Variablendeklaration zur Lichtsteuerung Variablendeklaration Codesys 2.3 Lichtsteuerung Variablendeklaration PC Worx Lichtsteuerung Variablendeklaration TIA Portal S Lichtsteuerung Kapitel 3B eine Funktion (FC_AnzahlBit) Realisierung mit PC WORX (FC_AnzahlBit) Übung mit der S (FC_AnzahlBit) Übung Anzahl und Leistung mit Codesys wird mit dem Visu erweitert Lichtsteuerung mit Visualisierung Lösung 3S Die entsprechenden Funktionsbausteine Die Bildschirm-Maske mit den Elemente-Nummern Analogverarbeitung Lösung PC Worx Express PC Worx Variablendeklaration PC Worx Skalierungsbaustein Das Programm Lösung TIA Portal V Variablendeklaration TIA Portal V Programm TIA Portal V Umrechnung von Maßeinheiten Arbeiten mit ASCII-Zeichen (Codesys 2.3) ST in der Schritttechnik Modell Ampel Variablendeklaration Globale Variablen Das Programm Hauptprogramm Graph Überlagerte Kontrolle des Graphen Visualisierung

16 XXXII 10.8 Ampelsteuerung (Lösung mit S ) Die Variablendeklaration Ampelsteuerung Programm im TIA Portal Ampelsteuerung mit einem Bediengerät ergänzt Vernetzung im TIA Portal Nachwort Stichwortverzeichnis