Automatisieren mit SIMATIC S7-300 im TIA Portal

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1 Automatisieren mit SIMATIC S7-300 im TIA Portal Projektieren, Programmieren und Testen mit STEP 7 Professional von Hans Berger 2., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2014 (korrigierter Nachdruck) Publicis Publishing

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Übersicht Automatisierungssystem S Automatisierungsgerät SIMATIC S Übersicht STEP 7 Professional V Fünf Programmiersprachen Bearbeitung des Anwenderprogramms Datenhaltung im SIMATIC-Automatisierungssystem Einführung in STEP 7 Professional V STEP 7 installieren Automation License Manager STEP 7 Professional starten Portalansicht Die Fenster der Projektansicht Hilfe-Informationssystem Bedienoberfläche anpassen Ein SIMATIC-Projekt bearbeiten Strukturierte Darstellung der Projektdaten Projektdaten und Editoren für eine PLC-Station Ein Projekt erstellen und bearbeiten Mit Referenzprojekten arbeiten Bibliotheken anlegen und bearbeiten 46 2 Automatisierungssystem SIMATIC S Komponenten einer S7-300-Station CPU-Baugruppen S CPU-Varianten Bedien- und Anzeigeelemente SIMATIC Micro Memory Card Speicherbereiche in einer S7-300-Station Busschnittstellen Signalbaugruppen Digitaleingabebaugruppen Digitalausgabebaugruppen Digitalein-/ausgabebaugruppen Analogeingabebaugruppen Analogausgabebaugruppen Analogein-/ausgabebaugruppen Funktionsbaugruppen Kommunikationsbaugruppen 61 8

3 2.6 Sonstige Baugruppen Anschaltungsbaugruppen (IM) Stromversorgungsbaugruppen (PS) Simulatorbaugruppe Platzhalterbaugruppe SIPLUS S Gerätekonfiguration Einführung Eine Station konfigurieren 69 " Eine PLC-Station hinzufügen Eine Baugruppe hinzufügen Einen Erweiterungsbaugruppenträger hinzufügen Baugruppen parametrieren Die CPU-Eigenschaften parametrieren Baugruppen adressieren Signalbaugruppen parametrieren Netz projektieren Einführung, Übersicht Stationen vernetzen Teilnehmeradressen in einem Subnetz Verbindungen Ein MPI-Subnetz projektieren Ein PROFIBUS-Subnetz projektieren Ein PROFINET-Subnetz projektieren Ein AS-i-Subnetz projektieren 90 4 Variablen, Adressierung und Datentypen Operanden und Variablen Einführung, Übersicht Operandenbereiche Eingänge und Ausgänge Operandenbereich Merker Operandenbereich Daten Operandenbereich temporäre Lokaldaten Adressierung von Operanden und Variablen Signalweg Absolute Adressierung von Variablen Symbolische Adressierung von Variablen Adressierung von Konstanten Indirekte Adressierung Speicherindirekte Adressierung mit AWL Registerindirekte Adressierung mit AWL Arbeiten mit den Adressregistern bei AWL Direkter Zugriff auf komplexe Lokalvariablen mit AWL Indirekte Adressierung bei SCL 121 9

4 4.4 Elementare Datentypen Einführung Bitfolge-Datentypen BOOL, BYTE, WORD und DWORD BCD-Zahlen BCD16 und BCD Festpunkt-Datentypen mit Vorzeichen INT und DINT Gleitpunkt-Datentyp REAL Datentyp CHAR Datentypen für Zeitdauern und Zeitpunkte Zusammengesetzte Datentypen Zeichenkette STRING Datentyp ARRAY Datentyp STRUCT Parametertypen und Zeiger Parametertypen Zeiger Variabler" ANY-Zeiger bei AWL Variabler" ANY-Zeiger bei SCL PLC-Datentypen Startinformation Programmbearbeitung Betriebszustände der CPU-Baugruppe Betriebszustand STOP Betriebszustand ANLAUF Betriebszustand RUN Betriebszustand HALT CPUurlöschen Auslieferungszustand wiederherstellen Remanenzverhalten von Operanden Anwenderprogramm erstellen Programmentwurf Programmbearbeitung Bausteinarten Bausteineigenschaften bearbeiten Bausteinschnittstelle Beispiel zur Verwendung von Bausteinparametern Bausteine aufrufen Allgemeines zu Aufrufen von Codebausteinen Aufruf von Funktionen (FC) Aufruf von Funktionsbausteinen (FB) Weiterreichen" von Bausteinparametern Anlaufprogramm Organisationsbaustein OB Baugruppenadresse ermitteln Baugruppen parametrieren

5 5.5 Hauptprogramm Organisationsbaustein OB Prozessabbild-Aktualisierung Zykluszeit und Reaktionszeit Programm anhalten, stoppen und schützen Uhrzeit Systemzeit lesen Betriebsstundenzähler Alarmbearbeitung Einführung zur Alarmbearbeitung Prioritätsklassen Uhrzeitalarm, Organisationsbaustein OB Verzögerungsalarme, Organisationsbausteine OB 20 und OB Weckalarme, Organisationsbausteine OB 32 bis OB Prozessalarm, Organisationsbaustein OB DPV1-Alarme, Organisationsbausteine OB 55 bis OB Taktsynchronalarm, Organisationsbaustein OB Alarmzusatzinformation lesen Fehlerbehandlung Fehlerursachen und Fehlerreaktion Synchronfehler Synchronfehlerbearbeitung sperren und freigeben Ersatzwert eintragen Asynchronfehler Alarme und Asynchronfehler sperren, verzögern und freigeben Diagnose Diagnosealarm, Organisationsbaustein OB Systemzustandsliste lesen Startinformation lesen Anwender-Diagnoseereignis in den Diagnosepuffer schreiben Systemdiagnose mit Report System Errors Programmeditor Einführung PLC-Variablentabelle Mit PLC-Variablentabellen arbeiten PLC-Variablen definieren und bearbeiten PLC-Variablen vergleichen PLC-Variablentabelle exportieren und importieren Konstantentabellen Einen Codebaustein programmieren Einen neuen Codebaustein anlegen Arbeitsbereich des Programmeditors für Codebausteine Bausteineigenschaften für Codebausteine festlegen Bausteinschnittstelle programmieren Steuerungsfunktion programmieren

6 6.3.6 Variablen editieren Mit Programmkommentaren arbeiten Einen Datenbaustein programmieren Einen neuen Datenbaustein anlegen Arbeitsbereich des Programmeditors für Datenbausteine Baüsteineigenschaften für Datenbausteine festlegen Datenvariablen deklarieren Datenvariablen in Globaldatenbausteinen eingeben Bausteine übersetzen Übersetzung starten SCL-Bausteine übersetzen Fehler nach der Übersetzung beheben Programminformationen Querverweisliste Belegungsplan Aufrufstruktur Abhängigkeitsstruktur Konsistenzprüfung Speicherauslastung der CPU Kontaktplan KOP Einführung Programmieren mit KOP allgemein Programmelemente des Kontaktplans Binäre Verknüpfungen mit KOP programmieren Schließerkontakt und Öffnerkontakt Reihen- und Parallelschaltung von Kontakten T-Abzweig, offener Parallelzweig Verknüpfungsergebnis negieren Flankenauswertung einer Binärvariablen Vergleich-Kontakte Speicherfunktionen mit KOP programmieren Einfache Spule, Zuweisung Setzen- und Rücksetzen-Spule Speicherndes Verhalten durch Selbsthaltung Spulen mit Zeitverhalten Spulen mit Zählerverhalten Q-Boxen mit KOP programmieren Speicher-Boxen Flankenauswertung des Stromflusses SIMATIC-Zeitfunktionen SIMATIC-Zählfunktionen IEC-Zeitfunktionen IEC-Zählfunktionen EN/ENO-Boxen mit KOP programmieren Übertragungsfunktion, MOVE

7 7.5.2 Arithmetische Funktionen Mathematische Funktionen Konvertierungsfunktionen Schiebefunktionen Wortverknüpfungen Programmfluss bei KOP steuern Mit Statusbits im Kontaktplan arbeiten EN/ENO-Mechanismus bei KOP Sprungfunktionen Bausteinfunktionen Master Control Relay (MCR) Funktionsplan FUP Einführung Programmieren mit FUP allgemein Programmelemente des Funktionsplans Binäre Verknüpfungen mit FUP programmieren Abfrage auf Signalzustand 1" und auf Signalzustand 0" Eine binäre Verknüpfung im Funktionsplan programmieren UND-Funktion ODER-Funktion Exklusiv-ODER-Funktion Kombinierte binäre Verknüpfungen, Verknüpfungsergebnis negieren T-Abzweig Flankenauswertung von Binärvariablen Vergleichsfunktionen Standard-Boxen mit FUP programmieren Zuweisung-Box Setzen- und Rücksetzen-Box Standard-Boxen mit Zeitverhalten Standard-Boxen mit Zählerverhalten Q-Boxen mit FUP programmieren Speicher-Boxen Flankenauswertung des Verknüpfungsergebnisses SIMATIC-Zeitfunktionen SIMATIC-Zählfunktionen IEC-Zeitfunktionen IEC-Zählfunktionen EN/ENO-Boxen mit FUP programmieren Übertragungsfunktion MOVE Arithmetische Funktionen Mathematische Funktionen Konvertierungsfunktionen Schiebefunktionen Wortverknüpfungen

8 8.6 Programmfluss bei FUP steuern Mit Statusbits im Funktionsplan arbeiten EN/ENO-Mechanismus bei FUP Sprungfunktionen Bausteinfunktionen Master Control Relay (MCR) Anweisungsliste AWL Einführung Programmieren mit AWL allgemein Aufbau einer AWL-Anweisung Binäre Verknüpfungen mit AWL programmieren Bearbeitung einer binären Verknüpfung, Verknüpfungsschritt Abfrage auf Signalzustand 1" und auf Signalzustand 0" Eine binäre Verknüpfung in Anweisungsliste programmieren UND-Funktion ODER-Funktion Exklusiv-ODER-Funktion Kombinierte binäre Verknüpfungen Verknüpfungsergebnis steuern Speicherfunktionen mit AWL programmieren Zuweisung Setzen und Rücksetzen Flankenauswertung Zeit- und Zählfunktionen mit AWL programmieren SIMATIC-Zeitfunktionen SIMATIC-Zählfunktionen IEC-Zeitfunktionen IEC-Zählfunktionen Digitalfunktionen mit AWL programmieren Übertragungsfunktionen Vergleichsfunktionen Arithmetische Funktionen Mathematische Funktionen Konvertierungsfunktionen Schiebefunktionen Wortverknüpfungen Programmfluss bei AWL steuern Mit Statusbits in der Anweisungsliste arbeiten EN/ENO-Mechanismus bei AWL Sprungfunktionen Sprungverteiler Schleifensprung Bausteinfunktionen Master Control Relay (MCR) Weitere AWL-Funktionen

9 9.7.1 Akkumulatorfunktionen Addieren von Konstanten zum Akkumulator Dekrementieren, Inkrementieren Nullanweisungen Structured Control Language SCL Einführung in die Programmierung mit SCL Programmieren mit SCL allgemein SCL-Anweisungen und Operatoren Binäre Verknüpfungen mit SCL programmieren Abfrage auf Signalzustand 1" und auf Signalzustand 0" UND-Funktion ODER-Funktion Exklusiv-ODER-Funktion Kombinierte binäre Verknüpfungen Verknüpfungsergebnis negieren Speicherfunktionen mit SCL programmieren Wertzuweisung einer Binärvariablen Setzen und Rücksetzen Flankenauswertung Zeit- und Zählfunktionen mit SCL programmieren SIMATIC-Zeitfunktionen SIMATIC-Zählfunktionen IEC-Zeitfunktionen IEC-Zählfunktionen Digitalfunktionen mit SCL programmieren Übertragungsfunktion, Wertzuweisung einer Digitalvariablen Vergleichsfunktionen Arithmetische Funktionen Mathematische Funktionen Konvertierungsfunktionen Schiebefunktionen Wortverknüpfungen, logischer Ausdruck Programmfluss mit SCL steuern Mit der Variablen ENO arbeiten : EN/ENO-Mechanismus bei SCL Kontrollanweisungen Bausteinfunktionen Ablaufsteuerung S7-GRAPH Einführung Was ist eine Ablaufsteuerung? Eigenschaften einer Ablaufsteuerung Programm für eine Ablaufsteuerung, Mengengerüst Betriebsarten Vorgehen bei der Projektierung

10 11.2 Elemente einer Ablaufsteuerung Schritte und Transitionen Sprünge in einer Ablaufsteuerung Verzweigungen einer Ablaufkette GRAPH-spezifische Variablen Permanente Anweisungen Schritt- und Transitionsfunktionen Bearbeitung von Aktionen Eine Ablaufsteuerung projektieren Den GRAPH-Funktionsbaustein programmieren Projektieren der Kettenstruktur Schritte und Transitionen programmieren Permanente Anweisungen programmieren Bausteinübergreifende Meldungen projektieren Attribute des GRAPH-Funktionsbausteins GRAPH-Funktionsbaustein anwenden Ablaufsteuerung testen GRAPH-Funktionsbaustein laden Einstellungen zum Programmtest Betriebsarten verwenden Ablaufkette synchronisieren Mit Programmstatus testen Basisfunktionen Binäre Verknüpfungen Einführung Arbeiten mit Binärsignalen UND-Funktion, Reihenschaltung ODER-Funktion, Parallelschaltung Exklusiv-ODER-Funktion, Antivalenzfunktion Verknüpfungsergebnis negieren, NOT-Kontakt Speicherfunktionen Einführung Standardspule, Zuweisung Einzelnes Setzen und Rücksetzen Vorrangiges Setzen und Rücksetzen, Speicherfunktion Flankenauswertung SIMATIC-Zeitfunktionen Übersicht Programmieren einer Zeitfunktion Zeitverhalten als Impuls Zeitverhalten als verlängerter Impuls Zeitverhalten als Einschaltverzögerung Zeitverhalten als speichernde Einschaltverzögerung Zeitverhalten als Ausschaltverzögerung IEC-Zeitfunktionen

11 Einführung Impulsbildung TP Einschaltverzögerung TON Ausschaltverzögerung TOF SIMATIC-Zählfunktionen Übersicht Programmieren einer Zählfunktion Funktionsweise einer Zählfunktion Freigeben einer Zählfunktion bei AWL IEC-Zählfunktionen Einführung Vorwärtszähler CTU Rückwärtszähler CTD Vorwärts/Rückwärtszähler CTUD Digitalfunktionen Allgemeines Übertragungsfunktionen Allgemeines zur einfachen" Übertragungsfunktion MOVE-Box bei KOP und FUP Laden und Transferieren bei AWL Wertzuweisungen bei SCL Datenbereich im Arbeitsspeicher kopieren und füllen Datenbereich vom und zum Ladespeicher übertragen Speicherbereich steuern bei MCR-Abhängigkeit Vergleichsfunktionen Ausführung der einfachen" Vergleichsfunktion Vergleichsfunktion T_COMP Vergleichsfunktion S_COMP Arithmetische Funktionen Allgemeine Funktionsbeschreibung Datentypen und Statusbits bei einer arithmetischen Funktion Ausführung der arithmetischen Funktion Arithmetische Funktionen für Datum und Uhrzeit Mathematische Funktionen Allgemeine Funktionsbeschreibung Allgemeine Ausführung einer mathematischen Funktion Winkelfunktionen SIN, COS, TAN Arcusfunktionen ASIN, ACOS, ALAN Sonstige mathematische Funktionen Konvertierungsfunktionen Implizite Datentypwandlung Datentypwandlung von Festpunktzahlen Datentypwandlung von Gleitpunktzahlen Datentypwandlung für Datum/Uhrzeit mit T_CONV Datentypwandlung für Datentyp STRING mit S_CONV

12 Datentypwandlung von Hexadezimalzahlen Skalieren und Deskalieren Sonstige Konvertierungsfunktionen Schiebefunktionen Allgemeine Funktionsbeschreibung Allgemeine Ausführung einer Schiebefunktion Rechts schieben Links schieben Rechts rotieren Links rotieren Rotieren durch das Anzeigenbit Al (AWL) Logikfunktionen Wortverknüpfungen Invertieren Bit codieren und Bitnummer setzen Auswahl- und Begrenzerfunktionen Funktionen für Zeichenketten Programmfluss-Steuerung Statusbits Beschreibung der Statusbits Steuern der Statusbits Verknüpfungsergebnis setzen und rücksetzen Binärergebnis steuern Auswertung der Statusbits Sprungfunktionen Einführung Absoluter Sprung Bedingte Sprungfunktionen Von den Statusbits abhängige Sprungfunktionen Bausteinende-Funktionen Bausteinende-Funktion RET (KOP und FUP) Bausteinende-Funktionen BEB, BEA und BE (AWL) RETURN-Anweisung (SCL) Aufruf von Codebausteinen Allgemeines zu Bausteinaufrufen Aufruf einer Funktion (FC) Aufruf eines Funktionsbausteins (FB) Wechsel zu einem Baustein ohne Bausteinparameter Datenbausteinfunktionen Datenbaustein aufschlagen Zusätzliche Datenbausteinfunktionen bei AWL Datenbaustein erzeugen, löschen und testen Master Control Relay Einführung MCR-Abhängigkeit

13 MCR-Bereich und MCR-Zone MCR-Bereich und MCR-Zone bei einem Bausteinwechsel Anweisungen für das Master Control Relay Online-Betrieb und Programmtest Programmiergerät an die PLC-Station anschließen Einstellungen am Programmiergerät Das Programmiergerät mit der PLC-Station verbinden Den Online-Betrieb einschalten Projektdaten übertragen Die Projektdaten erstmalig laden Die Projektdaten nachladen Schutz des Anwenderprogramms Online-Projekt ohne Offline-Projekt bearbeiten Mit der Micro Memory Card arbeiten Mit Bausteinen im Online-Betrieb arbeiten Einführung Die Online-Version eines Bausteins bearbeiten Einen Baustein in die CPU-Baugruppe laden Den Arbeitsspeicher komprimieren Bausteine aus der CPU zurückladen Mit Einstellwerten arbeiten Bausteine vergleichen Hardware-Diagnose Status-Anzeigen an den Baugruppen Diagnose-Informationen Diagnosepuffer Diagnose-Funktionen Online-Tools Weitere Diagnose-Informationen über das Programmiergerät Anwenderprogramm testen Aufrufumgebung definieren Testen mit Programmstatus Testen im Einzelschrittmodus PLC-Variablen beobachten Datenvariablen beobachten Testen mit Beobachtungstabellen Beobachten und Steuern im Betriebszustand STOP Testen mit der Force-Tabelle Dezentrale Peripherie Einführung, Übersicht Dezentrales Peripheriesystem ET ET 200M ET 200MP ET 200S

14 ET 200SP ET 20MSP ET 200pro ET 200eco PROFINET Komponenten von PROFINET Adressen bei PROFINET Spezielle PROFINET-Konfigurationen PROFINET 10 projektieren Kopplungsbaugruppen für PROFINET Echtzeit-Kommunikation bei PROFINET PROFIBUS DP Komponenten von PROFIBUS DP Adressen bei PROFIBUS DP PROFIBUS DP projektieren Kopplungsbaugruppen für PROFIBUS DP Sonderfunktionen für PROFIBUS DP Taktsynchronität Einführung Taktsynchronität bei PROFINET Taktsynchronität bei PROFIBUS Systembausteine für dezentrale Peripherie Systembausteine für PROFIBUS DP Systembausteine für PROFIBUS DP und PROFINET Systembausteine für PROFINET Aktor/Sensor-Interface Komponenten von Aktor/Sensor-Interface Adressen am Aktor/Sensor-Interface Aktor/Sensor-Interface mit CP 343-2P projektieren Systemfunktionen für AS-i Kommunikation Übersicht S7-Basiskommunikation Grundlagen der stationsinternen S7-Basiskommunikation Stationsinterne S7-Basiskommunikation projektieren Systembausteine für stationsinterne S7-Basiskommunikation Grundlagen der stationsexternen S7-Basiskommunikation Stationsexterne S7-Basiskommunikation projektieren Systembausteine für stationsexterne S7-Basiskommunikation S7-Kommunikation Grundlagen S7-Kommunikation projektieren Einseitiger Datenaustausch Zweiseitiger Datenaustausch Überwachungsfunktionen

15 17.4 Open User Communication Grundlagen Verbindungen auf- und abbauen Datenübertragung mit TCP native oder ISO-on-TCP Datenübertragung mit UDP Anhang Arbeiten mit Quelldateien Allgemeines Vorgehen Einen Codebaustein in der Quelldatei programmieren Einen Datenbaustein in der Quelldatei programmieren Einen PLC-Datentyp in der Quelldatei programmieren Projekte migrieren Simulation mit dem TIA Portal Unterschiede zu einer realen CPU-Baugruppe Simulation starten und speichern Die Simulation bedienen Programm mit der Simulation testen Weitere Funktionen von PLCSIM Webserver Webserver aktivieren Web-Informationen auslesen Standard-Webseiten Ablage von lokalen Variablen Ablage in Global-Datenbausteinen Ablage in Instanz-Datenbausteinen Ablage in den temporären Lokaldaten Datenablage der Bausteinparameter einer Funktion (FC) Datenablage der Bausteinparameter eines Funktionsbausteins (FB) Datenablage einer Lokalinstanz in einer Multiinstanz 744 Stichwortverzeichnis