5 Beispiel 2 Wasseraufbereitung

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1 5 Beispiel 2 Wasseraufbereitung In diesem Beispiel geht es vor allem um die Verarbeitung von Analogdaten. Dafür fand eine Umsetzung des Beispiels 5.1, der Trennanlage zur Wasseraufbereitung von der SPS-Lern-und-Übungsseite statt. Abbildung 23: Visualisierung der Trennanlage zur Wasseraufbereitung Wie auf Abbildung 23 zu sehen ist, sind in dem Beispiel viele verschiedene Bausteine zur Analogwertverarbeitung verwendet. Zunächst können in diesem Beispiel jedoch auch Bausteine aus dem ersten Beispiel wiederverwendet werden. Die beiden Pumpen NS200 und NS300 entsprechen im Aufbau genau den bei der Mischanlage verwendeten Pumpen. Der Behälter B300 hat zur Füllstandüberwachung auch jeweils Binäre Sensoren, wie sie bereits zuvor zum Einsatz kamen. Diese Sensoren können auch wieder durch den zuvor erstellten Typ SIM_SEN simuliert werden. Die letzten Elemente, die aus dem ersten Beispiel übernommen werden können, sind die schaltenden Ventile YS301 und YS401. Zur Simulation der Füllstände kommen die getrennten Simulationsbausteine SIM_ZUL und SIM_ABL zum Einsatz, da hier teilweise Zulauf und Ablauf gleichzeitig, mit verschiedenen Geschwindigkeiten, simuliert werden sollen. Eine Ansteuerung der Automatik soll in diesem Beispiel auch über eine

2 können ob die Eingänge simuliert werden, oder ob reelle Prozessdaten über die Eingänge der SPS verwendet werden. Vorhandene Bausteine TYP_IDF1 N200 N300 Y301 Y401 TYP_BIN L300 L301 Neu benötigte Bausteine TYP_AIN L100 L200 F300 TYP_AOUT Y300 Regelung TYP_LEV2 U200 TYP_PID U300 Tabelle 9: Bausteine Programm 5.1 Trennanlage Wasseraufbereitung 5.1 Umsetzung des Programms Zur Umsetzung des Programms mussten zunächst die Bausteine, die wiederverwendet werden konnten, ergänzt werden. Diese Ergänzung sollte die Auswahl der Eingänge für einen Simulationsmodus ermöglichen. Dafür wurde bei verwendet. Mit der Anweisung "Selektieren" kann, abhängig von einem Schalter, einer der Eingänge IN0 oder IN1 ausgewählt und dessen Inhalt in den Ausgang OUT kopiert werden. In Step7 ist eine Verwendung dieses Bausteins für diese Auswahl jedoch nicht möglich, da die Eingänge IN0 und IN1 nicht vom Typ BOOL sein können. In Step7 können diese Eingänge nur von den Typen Bitfolgen, Ganzzahlen, Gleitpunktzahlen, Zeiten, CHAR, TOD oder DATE sein. Daher wurde für diese Auswahl der Baustein SEL_BOOL (Abbildung 24) entwickelt. Dieser Baustein ermöglicht, über die gleiche Funktionalität wie der existierende Baustein SEL, die Auswahl zwischen IN0 und IN1. Jedoch ist es mit diesem Baustein möglich, dass die Eingänge vom Typ BOOL sind.

3 Zur Realisierung des Programms mit Step7 waren im Vergleich zu CoDeSys weitere Unterschiede in der Programmierung feststellbar. Aufgezeigt werden diese in den folgenden Kapiteln, in denen die einzelnen benötigten Elemente programmiert werden Berechnungen Zum Einlesen von analogen Sensordaten kommt der TYP_AIN zum Einsatz. Der Sensorwert errechnet sich dabei über die Gleichung: Jedoch ergeben sich beim Umsetzen dieser Berechnung mit Step7 deutliche Unterschiede zu CoDeSys. Die Ausgänge der Blöcke zur Berechnung lassen sich nicht direkt dem Eingang eines nächsten Blockes zuweisen, sondern können nur einer Variable vom passenden Datentyp zugewiesen werden. Daher muss zur Umsetzung eine zusätzliche Liste Statischer Variablen angelegt werden. Auch weiterverarbeitet werden. Daher werden auch hier zunächst Statische Variablen verwendet, die dann später dem Ausgang zugewiesen werden können. Die Statischen Variablen können unterdessen im Programm zur Verarbeitung weiterverwendet werden. Abbildung 25: TYP_AIN Berechnung von PV Verbunden sind die Blöcke wie auf Abbildung 25 zu sehen, nur über die Freigabeeingänge und Ausgänge EN und ENO. Die Ergebnisse der Berechnungen werden als Zwischenwerte immer in Form einer Variablen übergeben. Die Verbindungen von ENO und EN bewirken, dass die Berechnungen nacheinander in der grafisch dargestellten Reihenfolge

4 ausgeführt werden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass über diese Freigabesteuerungen keine Blöcke, die nicht permanent ausgeführt werden Änderung des Selektier-Eingangs eine Operation durchführt. Daher werden dann auch alle Blöcke, die danach angeschlossen werden immer nur dann ausgeführt. Somit können für alle Typen die Berechnungen fertiggestellt werden Wandlung von Datentypen Innerhalb einer Regelung ist es häufiger nötig den Datentyp einer Variablen zu ändern. Mit CoDeSys sind solche Wandlungen einfach durchzuführen, indem Beispielsweise Standard-Datentypen nach IEC61131 lassen sich so immer unkompliziert umwandeln. In Step7 ist es komplizierter solche Wandlungen durchzuführen. In Abbildung 26 ist dargestellt, welche Wandlungen in Pfeilrichtung möglich sind. Dabei ist zu erkennen, dass es keinen direkten Weg zwischen REAL und INT gibt und, dass Wandlungen daher immer über Umwege realisiert werden müssen. Abbildung 26: Umwandlungsfunktionen mit Step7 bei Verwendung der SIMATIC S7/300 Serie 11

5 Da es in den Funktionen auch benötigt wird beispielsweise eine Wandlung von REAL zu INT durchzuführen, musste dafür eine Lösung gefunden werden. Mit werden. Somit muss beispielsweise beim TYP_AIN der Eingang, der von INT zu REAL gewandelt werden soll, dazu in zwei Schritten gewandelt werden. Der Baustein wird dazu einfach zweimal hintereinander geschaltet und man erreicht im ersten Schritt eine Wandlung von INT zu DINT. Im zweiten Schritt die Wandlung von DINT zu REAL. Wesentlich komplizierter ist dabei eine Wandlung gegen die Pfeilrichtung, wie zum Beispiel von REAL zu INT. Um eine solche Wandlung durchführen zu können, muss man sich zunächst die Datentypen genauer anschauen. Name Datentyp Größe Wertebereich BOOL Boolescher Wert 1Bit False (logisch 0), True (logisch 1) BYTE Dual- und Hexadezimalzahlen mit 8 Bits 8 Bits Dualzahlen Hexadezimal B#16#0 - B#16#FF WORD Dual- und Hexadezimalzahlen mit 16 Bits 16 Bits Dualzahlen von 0 bis Hexadezimal W#16#0 - W#16#FFFF BCD-Zahlen von 0 bis 999 Dezimal ohne Vorz. B#(0,0) bis B#(255,255) DWOR D Dual- und Hexadezimalzahlen mit 32 Bits 32 Bits Dualzahlen von 0 bis Hexadezimal von DW#16# bis DW#16#FFFF FFFF Dezimal ohne Vorz. von B#(0,0,0,0) bis B#(255,255,255,255) CHAR ASCII-Zeichen 8 Bit Buchstaben, z.b. A, B, C, D usw. INT DINT REAL S5TIME TIME TIME_O F_DAY DATE Ganze Zahlen mit Vorzeichen (Festpunktzahlen) Ganze Zahlen mit Vorzeichen(Festpunktzahle n) Reelle Zahlen (IEEE Gleitpunktzahlen) Zeitdauer im S5T#-Format Step7 Zeit in Schritten von 10ms Zeitdauer im IEC-Format IEC-Zeit in Schritten von 1ms, Ganzzahl mit Vorzeichen Uhrzeit (Tageszeit) in Schritten von 1ms IEC-Datum in Schritten von 1 Tag Tabelle 10: Datentypen in Step7 nach IEC Bit bis Bit bis Bit Dezimalzahl mit Punkt (156,235) Exponentialdarstellung (1.568 E+04) 16 Bit S5T#0H_0M_0S_10MS bis S5T#2H_46M_30S_0MS und S5T#0H_0M_0S_0MS 32 Bit -T#24D_20H_31M_23S_648MS bis T#24D_20H_31M_23S_647MS 32 Bit TOD#0:0:0.0 bis TOD#23:59: z.b. TIME_OF_DAY#23:59:59,9 16 Bit D# bis D# z.b. DATE#

6 Wie dieser Tabelle entnommen werden kann, soll bei einer Wandlung von REAL zu INT ein 32Bit Wert in einen 16Bit Wert gewandelt werden. Weiter schaut man sich hierzu einen REAL-Wert genauer an. Diese 32Bit Zahl setzt sich zusammen aus einem Vorzeichen-Bit, dem Exponent und der Matisse. Zunächst muss aus dem REAL Wert ein DINT Wert erzeugt werden. Dazu müssen die Nachkommastellen der Real- Zahl entfernt werden. In Step7 lässt sich dies entweder durch Aufrunden, Abrunden oder einfaches Entfernen der Nachkommastellen erreichen. Zum Entfernen der Nachkommastellen kann Wert ist jedoch immer noch ein 32-Bit Wert. Da man mit INT-Zahlen einen Wertebereich von bis hat, während der Bereich von DINT deutlich größer ist. Für eine Wandlung von DINT zu INT überprüft man daher zunächst den DINT-Wert, ob dieser innerhalb des Wertebereichs einer INT-Zahl liegt. Unabhängig davon -Wert auf eine INT-Variable geschoben werden. Durch die unterschiedliche Bitlänge schneidert der Baustein einfach die höherwertigen Bits ab. Daher empfiehlt es sich, vor einer solchen Wandlung, den DINT-Wert zu überprüfen, um so mögliche Fehler zu vermeiden. Auf diese Weise wurde der Funktionsbaustein REAL_TO_INT erstellt. Der Ausgang Error zeigt das Ergebnis der Überprüfung, wenn der zu wandelnde DINT-Wert zu groß ist. In diesem Fall wird dann auch der Ausgang OUT auf 0 gesetzt. Durch diese Maßnahme lässt sich innerhalb des Programms schneller erkennen, dass ein Fehler in der Wandlung vorlag. Auch wurde für die einfachere Anwendung in Regelungen der Baustein INT_TO_REAL und ein Baustein BOOL_TO_REAL erstellt, die innerhalb der Regelung für das Programm benötigt wurden. Mit diesen Erklärungen zu den Berechnungen und zur Datenwandlung lassen sich die benötigten Bausteine zur Analogwertverarbeitung und zur Regelung erstellen und das Beispiel 5.1 kann so fertiggestellt werden.