Sick. Aufbau, Konfiguration und Programmierung der SIMATIC S7 PS CPU IM SM FM CP. Steuerungstechnik. Praktikum

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1 CPU PS IM SM FM CP central prozessing unit Zentralbaugruppe power supply interface modules signal modules function modules communication prozessors Aufbau der SIMATIC S7 Die SIMATIC S7-3 ist ein modulares Automatisierungssystem mit unterschiedlichen Baugruppenspektrum: CPU mit verschiedener Leistung und evtl mit integrierten Ein-/Ausgängen sowie mit PROFIBUS-Schnittstelle(z.B. CPU34C-2DP) Stromversorgungsbaugruppen PS mit 2A, 5A oder A Erweiterungsbaugruppen IM für mehrzeiligen Aufbau der SIMATIC S7-3 Signalbaugruppen SM für digitale und analoge Ein- und Ausgänge Funktionsbaugruppen FM für spezielle Funktionen (z.b. Reglereinheit) Kommunikationsprozessoren CP für Netz- und Busanbindung (z.b. ASI-Bus) Die Module sind in festgelegter Reihenfolge auf einer speziellen Hutschine anzuordnen! PS CPU IM SM FM CP 2 3 CPU-Modell - Angabe 2 Betriebsartenschalter 3 Memory-Card 4 MPI - Schnittstelle 5 Profibus - Schnittstelle 4 5 MPI Multi Point Interface Bussystem bis maximal 32 Teilnehmer, das zur Programmierung, Bedienung, Beobachtung und dem Datenaustausch zwischen SIMATIC-CPU s verwendet wird. (Die Pin-Belegung entspricht der des Prifibus-Interfaces.) PC-Adapter (MPI) PC mit Programmiersoftware STEP 7 Betriebsartenschalter auf der CPU: RUN-P Die Steuerung läuft, alle Programmeingriffe vom Programmiergerät aus sind erlaubt. STOP MRES Die Steuerung steht, alle Programmiereingriffe sind erlaubt. Memory Reset Mit dieser Stellung kann - wie rechts beschrieben - die CPU gelöscht werden. Urlöschen der CPU Vor Beginn der Programmierung sollten alte Anwenderprogramme auf der CPU gelöscht werden. Das kann mit Hilfe des Betriebsartenschalters auf der CPU durchgeführt werden. Das Löschen der CPU geschieht in drei Schritten: Ausführung Reaktion der CPU Den Betriebsartenschalter in Stellung LED - STOP STOP leuchtet Den Betriebsartenschalter etwa 3 Sekunden in Stellung MRES halten Die STOP-Anzeige blinkt zweimal und leuchtet dann wieder. Achtung! -> Zwischen Schritt 2 und 3 dürfen nur 3 Sekunden vergehen! Schalter zurück auf STOP und sofort wieder in Stellung MRES Die STOP-Anzeige blinkt für 3 Sek. und leuchtet hernach wieder: -> CPU gelöscht! Achtung: Die Memory Card wird nicht gelöscht! 2ST \ S7-.DVG Layer / 2 / 3 (c)

2 2 Da es sich bei MPI um einen Bus handelt, braucht jeder Teilnehmer eine Adresse. Werksseitig sind die Adressen wie folgt eingestellt und man sollte Änderungen nur bei Bedarf vornehmen: Adresse Gerät PC-Adapter (MPI) 2 CPU der SIMATIC S7-3 Achtung! Bei Verwendung des PC-Adapters (MPI) mit USB-Anschluss muss die notwendige Treiber-Software installiert werden! PC oder Laptop mit der SIMATIC S7-3 verbinden Um eine SIMATIC S7-3 programmieren zu können, wird eine MPI-Verbindung benötigt. Es gibt mehrere Möglichkeiten einen PC oder Laptop an MPI anzuschließen. Am häufigsten wird dazu jedoch der PC-Adapter über den seriellen COM- oder USB-Anschluss verwendet. Die Parametrierung des PC-Adapters (MPI) erfolgt so: In Windows: Start SIMATIC STEP 7 Menütafeln PG/PC-Schnittstelle einstellen Aktionen Auswählen... PG-PC-Schnittstelle einstellen klicken Schnittstellen installieren/deinstallieren Im Auswahlfenster PC-Adapter wählen dann auf Installieren... klicken. Warnung Soll S7ONLINE jetzt auf PC-Adapter zugreifen? mit Ja beantworten. Die Übertragungsgeschwindigkeit muss auch am PC-Adapter zur Auswahl passend eingestellt sein. Dazu befindet sich seitlich ein Schalter, der die Einstellung von zwei Geschwindigkeiten zulässt: Beim PC-Adapter mit USB-Anschluss fehlt der Schalter, und es ist nur die Übertragungsgeschwindigkeit von 92 möglich! Schnittstellen installieren/deinstallieren Schließen PG/PC-Schnittstelle einstellen Im Auswahlfenster PC-Adapter wählen dann auf Eigenschaften klicken. Eigenschaften - PC Adapter (MPI) In Tafel Lokaler Anschluss den entsprechenden Anschluss wählen: hier: USB Übertragungsgeschwindigkeit 92 wählen. In Tafel MPI Adresse wählen, alle anderen Voreinstellungen übernehmen. Die MPI-Schnittstelle befindet sich in Form einer 9-poligen D-Sub-Buchse hinter der Frontklappe der CPU. (Da auch der Profibus DP mit einer 9-poligen D-Sub-Buchse herausgeführt ist, muss die Gefahr der Verwechslung beachtet werden: MPI-Schnittstelle ist links! ) Zum Test der Einstellungen... wird der PC-Adapter einerseits mit dem COM- oder USB-Anschluss des Computers verbunden und andererseits mit der MPI-Schnittstelle der CPU verbunden und die Spannungsversorgung eingeschaltet. Dann wird am PC oder Laptop der SIMATIC Manager gestartet: Menü Zielsystem Erreichbare Teilnehmer anzeigen oder Icon Erreichbare Teilnehmer (3. Icon von links) Wenn alle Parameter richtig gewählt wurden, erscheint eine Menütafel mit einem Ordner für die erreichbaren Teilnehmer. Dort steht auch die MPI-Adresse der angeschlossenen CPU. (die Grundeinstellung wäre Adresse 2!) 2FT \ S7-2.DVG Layer / 2 (c)

3 Programmierung der SIMATIC S7-3 mit STEP 7 3 Bei langen Werkstücken geben alle 3 Sensoren gleichzeitig Signal. Kurze Werkstücke werden nur von maximal 2 Sensoren gleichzeitig erfasst. Problem (Übungsbeispiel) Ein Förderband transportiert lange und kurze Werkstücke in beliebiger Reihenfolge. Eine Bandweiche soll so gesteuert werden, dass die ankommenden Teile mit Hilfe von drei Sensoren nach ihrer Länge sortiert werden. Um unnötigen Verschleiß zu verhindern, soll der Zylinder der Bandweiche immer so lange in Stellung bleiben, bis sich die Länge eines Werkstückes ändert. Technologieschema S S2 S3 Y Funktionstabelle S S2 S3 S Y R Y X X Anmerkung Die Ein- / Ausgabebaugruppen der SIMATIC S7-3 sind Byte-orientiert angelegt. Damit kann jeder digitale Ein- / Ausgang einem Bit im Byte nach folgender Systematik zugeordnet werden: Z.B.: Eingangs-Byte 24 Bit Adresse E 24. E E E E E E E 24.7 Funktionsgleichungen Steuerventil setzen Zuordnungstabelle Steuerventil rücksetzen Sensor Aktor S S2 S3 Y Adresse E 24. E 24.2 E 24.3 A 24. S Y = R Y = S ^ S2 ^ S3 S* ^ S2 ^ S3* Kommentar Sensor (Schließer) Sensor 2 (Schließer) Sensor 3 (Schließer) 5/3 - Wege - Ventil 2ST \ S7-3.DVG Layer / 2 / 3 (c)

4 4 SYMATIC Manager wird durch Doppelklick auf das Icon am Desktop des PCs oder des Laptop gestartet. Neues Projekt Menü Datei Neu... oder Icon Neue(s) Projekt / Bibliothek (leeres Blatt) klicken. Der SIMATIC Manager verwaltet jedes neue Programm als Projekt und legt dafür ein Verzeichnis mit mehreren Unterverzeichnissen an, in denen er alle notwendigen Organisationsund Programmkomponenten ablegt und verwaltet. Hardware einrichten (konfigurieren) In der Menütafel Neues Projekt und dort im Auswahlfenster Anwenderprojekte in das Name-Feld die Bezeichnung des neuen Programm-Projekts eintragen. Für unser Beispiel: Name Bandweiche Es öffnet sich eine Menütafel mit der Bezeichnung Bandweiche -- Laufwerk \ Speicherort Ihre Organisation entspricht der des Windows-Explorers Da es sich bei der SIMATIC S7 um ein modulares Automatisierungssystem handelt, gibt es viele Möglichkeiten der Hardware-Realisierung. Desshalb muss für ein neues Projekt zunächst die vorhandene oder künftig geplante Hardware festgestellt bzw. eingerichtet (konfiguriert) werden: Menü Einfügen Station SIMATIC 3 - Station Der SIMATIC-Manager legt nun ein neues Unterverzeichnis im Projektordner mit den Namen SIMATIC 3() an. Im Ordner befindet sich die Datei Hardware Die Hutschiene der SIMATIC 3 ist für Steckplätze vorgesehen. Die Anordnung der Baugruppen ist aus technischen Gründen vorgegeben. Reichen die Steckplätze für Signal-, Funktionsbaugruppen und Kommunikationsprozessoren nicht aus, so kann die Anlage noch um zwei Hutschienen erweitert werden. Sie müssen aber durch Erweiterungsbaugruppen (Steckplatz 3 - siehe Blatt ) miteinander verbunden werden. Doppelklick auf diese Datei öffnet die Menü-Tafel HW Konfig - SIMATIC 3(n) Im rechten Fenster der Menü-Tafel befindet sich das Auswahlsystem für die verschiedenen SIMATIC-Systeme. Zunächst die Baugruppe wählen: SIMATIC 3 Die Hutschiene wählen: RACK 3 Profilschine Es öffnen sich zwei Fenster, die beide die Tabelle für die Steckplätze auf der Hutschiene zeigen! Das Netzteil auswählen: PS 3 z.b. PS 37 5A und auf den vorgesehenen Platz in eine der beiden Steckplatztabellen ziehen. (Zulässige Steckplätze sind grün markiert!) Die CPU wählen: CPU 3 CPU 34-2DP GES7 34-6CF - AB und auf Steckplatz 2 der Steckplatztabelle ziehen. Es öffnet sich eine Menütafel mit der Bezeichnung Eigenschaften - PROFIBUS Schnittstelle Die vorgeschlagenen Parameter sollten ohne Änderung durch OK übernommen werden. 2ST \ S7-4.DVG Layer / 2 / 3 (c)

5 5 Durch Klick auf die entsprechende Steckplatzzeile in der Tabelle können die Adressbereiche auch frei gewählt werden. z.b.: für 24 digitale Eingänge: Byte - 2 Jeder analoge Ein- und Ausgang besteht aus einem Datenwort - also 2 Byte! Konfiguration auslesen Die Tabellen der Menü-Tafel HW Konfig - SIMATIC 3(n) zeigen, dass die gewählte CPU bereits über Signalgruppen verfügt. Die linke untere Tabelle gibt Auskunft: Funktion Anzahl Adressbereich Digitale Eingänge Digitale Ausgänge Analoge Eingänge Analoge Ausgänge Jetzt die Menütafel HW Konfig - SIMATIC 3(n) speichern und schließen! Zuordnungsliste erstellen Die Programmiersoftware STEP 7 lässt eine symbolische Adressierung zu, was die Übersicht und Lesbarkeit der Programme wesentlich erhöht. Dazu muss jedoch dem Programm die Zuordnungstabelle bekannt sein. Das Wurzelverzeichnis im SIMATIC Manager bis zum Unterverzeichnis S7 - Programm(n) auffächern! In der rechten Fensterhälfte die Datei Symbole öffnen! Im Symboleditor die Zuordnungsliste nach folgendem Muster eintragen: Symbol Adresse Kommentar S S2 S3 Y E 24. E 24.2 E 24.3 A 24. [S] Sensor [S] Sensor 2 [S] Sensor 3 5/3 - Wege - Ventil Achtung! Nach der Eingabe den Symbol-Editor speichern und schließen! Funktion erstellen Da STEP 7 die Programme in sog. Funktionen verwaltet, muss nun für unser künftiges Programm eine solche Funktionsdatei erstellt werden: AWL KOP FUP STEP 7 ermöglicht die Programmeingabe in drei Varianten: Anweisungsliste Kontaktplan Fuktionsplan Das Wurzelverzeichnis im SIMATIC Manager weiter bis zum Bausteine - Ordner auffächern! Im Menü Einfügen S7-Bausteine 3 Funktion wählen. In der Menü-Tafel Eigenschaften - Funktion den Namen FC akzeptieren, Erstellersprache AWL (Anweisungsliste) wählen Tafel mit OK bestätigen! 2ST \ S7-5.DVG Layer / 2 / 3 (c)

6 6 Programm eingeben Im Unterverzeichnis Bausteine des SIMATIC Managers befinden sich nun zwei Dateien: OB (Operationsbaustein) FC (Funktion []) Das Programm wird in FC eingegeben: Durch den Menü-Aufruf Ansicht Anzeigen mit... Symbolinformation können die Ein- und Ausgangsadressen der SIMATIC S7 und die Kommentare - so wie in der Symboldatei (Zuordnungstabelle) angegeben - angezeigt werden. Im Menü-Aufruf Ansicht kann das Programm auch als KOP oder FUP dargestellt (und eingegegeben) werden! Doppelklick auf FC öffnet die Info-Tafel mit mehreren Fenstern. Zunächst alle Fenster auf maximale Größe bringen. Im Menü Ansicht sollte die Option... Übersichten eingeschaltet sein. Details ausgeschaltet sein. Im Fenster FC und dort im Rahmen unter der Kommentarzeile von Netzwerk wird nun die. Funktionsgleichung der Steuerung in symbolischer Adressierung eingegeben! U "S" U "S2" U "S3" S "Y" Durch Klick auf das Icon Neues Netzwerk öffnet sich Netzwerk 2 und es wird die 2. Funktionsgleichung der Steuerung in symbolischer Adressierung eingegeben! UN "S" U "S2" UN "S3" R "Y" Die Funktion FC speichern und schließen! Das erstellte Programm in FC muss nun in den Operationsbaustein OB eingefügt werden: Im SIMATIC Manager auf OB doppelklicken! Die Menü-Tafel mit OK bestätigen. Im Übersichten-Fenster das Verzeichnis FC-Bausteine öffnen. FC in das Netzwerk - Fenster des OB ziehen! Speichern und schließen!!! Der Programmablauf kann im Funktionsbaustein FC mit verfolgt werden! Vorgehensweise: FC öffnen Darstellung KOP oder FUP wählen. Auf das Icon mit dem Brillensymbol klicken. Programm an SIMATIC S7 übertragen Im Wurzelverzeichnis des SIMATIC Managers das Verzeichnis SIMATIC 3(n) anwählen. Kontrollieren, ob der Hardware-Schalter der SIMATIC 3 CPU auf STOP oder (besser) auf RUN-P steht. Im Menü Zielsystem Laden anklicken. Fertig!!!! 2ST \ S7-6.DVG Layer / 2 / 3 (c)