STEP 7-Crashkurs Extended

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1 Dipl.-Ing. (FH) Matthias Habermann Dipl.-Ing. (FH) Torsten Weiß STEP 7-Crashkurs Extended Umfassende Beschreibung der Programmiersprache STEP 7 und weitere Themen zur Automatisierungstechnik mit S7-CPU-Übersicht mit STEP 7-Befehlsliste inkl. Simulationssoftware 6., aktualisierte und erweiterte Auflage mit CD-ROM VDE VERLAG GMBH Berlin Offenbach

2 STEP 7-Crashkurs Extended I-3 1 Einleitung Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Für wen ist dieses Buch geeignet? Wie sollte das Buch gelesen werden? Wichtige Begriffserklärungen für den Kurs WinSPS-S7 V4 Demo installieren WinSPS-S7V4 Standard-Version installieren 3 14 Grundlagen der SPS-Technik Was ist eine speicherprogrammierbare Steuerung? Was ändert sich bei Verwendung einer SPS? Aufbau einer speicherprogrammierbaren Steuerung Wie wird eine SPS programmiert und gesteuert? Beispiel einer Anlage mit SPS-Steuerung Die CPU-Funktionen bei STEP Der Bausteinstatus Status-Variable Steuern-Variable Baugruppenzustand Übersicht der CPU-Funktionen (Protokolle) Das erste S7-Programm 16 Die Darstellungsart AWL 17 Erklärung der Operanden in STEP Eingangs-und Ausgangsoperanden Merkeroperanden Lokaloperanden Daten eines Datenbausteins Timer Zähler Peripherieeingänge PeripherieaiSsgänge Operandenübersicht Adressierung der Operanden 18.1 Schreibweisen von Bit-Operanden 29

3 18.2 Schreibweisen von Byte-Operanden Schreibweisen von Wort-Operanden Schreibweisen von Doppelwort-Operanden Hinweise zur Adressierung Symbolische Programmierung 19.1 Erstellen der Symbolik-Datei Einschalten der Symbolik in der Programmiersoftware Symbole bei der Programmierung benutzen Unterschied zwischen Symbol und Variable Verknüpfungsoperationen 20.1 UND-Verknüpfung ODER-Verknüpfung EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung NICHT-Verknüpfung Übung: Nicht-Verknüpfung UND-NICHT-Verknüpfung ODER-NICHT-Verknüpfung Verknüpfungsergebnis (VKE) Gemischte UND/ODER-Funktionen ohne Klammerbefehle Übung: UND/ODER gemischt Klammerbefehle Übung: Klammerbefehle Alternative zu den Klammerbefehlen ODER-Verknüpfung von UND-Verknüpfungen Setz-Rücksetzbefehle Übung: Speicher Lineare und strukturierte Programmierung Lineare Programmierung Strukturierte Programmierung Organisationsbausteine (OB) Die Funktion (FC) "" Der Funktionsbaustein (FB) Der Datenbaustein (DB) Systemfunktionen (SFC) und Systemfunktionsbausteine (SFB) I-4 STEP 7-Crashkurs Extended

4 Der Systemdatenbaustein (SDB) Maximale Anzahl der Anwenderbausteine Aufruf einer FC Aufruf eines FBs Befehle, um einen Baustein zu beenden Beispiel zur strukturierten Programmierung _ Datentypen inistep Elementare Datentypen Zusammengesetzte Datentypen Parametertypen Lade- und Transferbefehle Laden von Bytes Laden von Wörtern Laden von Doppelwörtern Anmerkung zu Wortoperationen Laden von Konstanten Bausteinparameter 24.1 Beispiel zu Bausteinparametern Benennung der Deklarationsbereiche Zuordnung der Parameter zu den Deklarationsbereichen Programmierung der Bausteinparameter Verarbeitung von Formalparametern Zugriff auf Formalparameter des Datentyps BOOL Schreibzügriff auf einen BOOL-Eingangsparameter Zugriff auf Formalparameter mit digitalen Datentypen Beispiel zu Parameter mit einem digitalem Datentyp Zugriff auf Formalparameter mit zusammengesetzten Datentypen Beispiel zu Parameter mit Datentyp Array Deklaration eines STRUCT Beispiel zum Datentyp STRUCT Deklaration eines STRING Deklaration eines DATE_AND_TIME Globaldatenbausteine Erstellen eines DB Zugriff auf einen DB 147 STEP 7-Crashkurs Extended I-5

5 Zugriff auf ein Datenbit Zugriff auf Datenbyte, Datenwort und Daten-Doppelwort Zugriff auf die Daten eines DB über die Variablenbezeichnungen Unterschied Anfangswert zu Aktualwert Aktualwerte auf Anfangswerte setzen Befehle und Funktionen im Zusammenhang mit Datenbausteinen Aufschlagen eines Datenbausteins Länge eines Datenbausteins ermitteln Nummer des aufgeschlagenen Datenbausteins ermitteln Einen Datenbaustein erzeugen und testen Datenbaustein löschen Vorbelegung des Datentyps ARRAY Vorbelegung des Datentyps STRING Schreibschutz für einen Datenbaustein Datenbaustein im Ladespeicher ablegen Mögliche Anzahl von DBs in einer CPU Funktionsbausteine 14.1 Eigenschaften eines Funktionsbausteins Beispiel zu Funktionsbausteinen Erstellen des SPS-Programms Aufruf eines Funktionsbausteines ohne die Angabe von 199 Aktualparametern 14.4 Unterschied Instanzdatenbaustein und Globaldatenbaustein Das Dl-Register Die statischen Lokaldaten Zähler Zähler setzen und rücksetzen Abfragen eines Zählers Zähler mit einem Zählwert laden Laden eines konstanten Zählwerts Weitere Möglichkeiten, einen Zähler vorzubelegen Vorwärtszähler Rückwärtszähler " Beispiel zum Zähler Weiteres Beispiel zum Zähler Anzahl der verfügbaren Zähler 217 I-6 STEP^-Crashkurs Extended

6 15.9 Binärabfrage eines Zählers Zeiten Zeitfunktion mit einem Zeitwert laden Laden einer Zeit über einen konstanten Zeitwert Weitere Möglichkeiten, eine Zeitkonstante zu laden Starten und Rücksetzen einer Zeit Abfragen einer Zeit Die Zeitart Sl (Impuls) Die Zeitart SV (verlängerter Impuls) Die Zeitart SE (Einschaltverzögerung) Die Zeitart SS (Speichernde Einschaltverzögerung) Die Zeitart SA (Ausschaltverzögerung) Beispiel zum Abschnitt Zeiten Weiteres Beispiel zu Zeiten Zeiten als Bausteinparameter Anzahl der verfügbaren Zeiten Wichtiger Hinweis zu Zeiten Flankenauswertung Beispiel "Positive Flanke" Negative Flanke Binäruntersetzer (T-Kippglied) Schrittkettenprogrammierung (Ablaufsteuerung) Aufgabenstellung Zerlegung des Gesamtablaufs in Einzelschritte Ein- und Ausgangsbelegung Programmerstellung Test des SPS-Programms Die Register der CPU Akkumulatoren Adressregister DB-Register 5 " Das Statuswort 263 STEP 7-Crashkurs Extended I-7

7 19 Abarbeitung eines S7-Programms im AG 19.1 Die Betriebszustände eines S7-AGs Das Prozessabbild Sprungbefehle Syntax der Sprungbefehle Absoluter Sprung (SPA) Sprungbefehle, die das VKE auswerten Sprungbefehle, die das Binärergebnis auswerten Sprungbefehle, welche die Anzeigebits (AO, A1) auswerten Sprungbefehle bei Überlauf Der LOOP-Befehl Sprungleiste, Sprungverteiler (SPL) Direkte Auswertung des Statusworts Fehlerdiagnose bei einer S7-CPU Fehlersuche über Diagnosebuffer Fehlersuche über USTACK/BSTACK Zweites Beispiel zur Fehlersuche Das MPI-Netzwerk 23 Handhabung einer S7-CPU Neue S7-CPUS mit Micro Memory Card (MMC) Handhabung der MMC Betriebsartenschalter Urlöschen, Remanenz Alte S7-CPUS mit Flashcard oder integriertem ROM Schlüsselschalter Memory Cards Integriertes ROM Systemdatenbausteine restaurieren (bei CPUs ohne MMC) Speichermedien <? Vergleicher 24.1 Auswertung der Vergleichsfunktionen Auswertung über Binäroperationen I-8 STEP 7-Crashkurs Extended

8 STEP 7-Crashkurs Extended I-9 Inhaltsverzeichnis Auswertung der Anzeigebits Arithmetische Befehle 26 Unterschiede zwischen S5 und S Bausteinarten in S5 und in S Vergleich Befehlssatz S5/S Einführung de> Variable in S Vorteile von S Weitere Unterschiede zwischen S5 und S Programmierregeln in STEP 7 28 Prozess-Simulation SPS-VISU S5/S Einführung in die Prozess-Simulation SPS-VISU Virtuelles Prozess-Modell "Schlitten" Virtuelles Prozess-Model "Hubüberwachung" Indirekte Adressierung Was versteht man unter "Indirekte Adressierung"? Was ist ein Zeiger (Pointer)? Speicherindirekte Adressierung Speicherindirekte Adressierung von Datentypen Speicherindirekte Adressierung von Parametertypen Einen Zeiger für die speicherindirekte Adressierung bauen Registerindirekte Adressierung Indirekt adressierbare Operanden Wichtige Hinweise zur indirekten Programmierung Wichtige Hinweise bei Verwendung des AR1-Register Wichtige Hinweise bei Verwendung des AR2-Register Fehler-OBs verwenden Fehlersuche bei der indirekter Adressierung Vor- und Nachteile der indirekten Adressierung Goldene Regeln bei der indirekten Adressierung Weiteres ßSispiel zur indirekten Adressierung Analogwertverarbeitung Erstes Beispiel zur Analogwertverarbeitung 357

9 SPS-Programm in WinSPS-S7 entwickeln Simulation des SPS-Programms Zusammenfassung ' 363 j 30.2 Zweites Beispiel zur Analogwertverarbeitung: Motordrehzahl verändern Erstellen des SPS-Programms in WinSPS-S7 364 f Simulation des SPS-Programms Zusammenfassung 371 f 31 Aufrufumgebung 372 i I I" 31.1 Beispiel 1 zur Aufrufumgebung 372 f 31.2 Beispiel 2 zur Aufrufumgebung 375 f I 31.3 Beispiel 3 zur Aufrufumgebung Hardwarekonfiguration Erstes Beispiel für die Hardwarekonfiguration einer S Selektion der Systemfamilie S7-300 und erzeugen eines Racks 382 f (Baugruppenträger) J PS-Baugruppe im Baugruppenträger einfügen CPU-Baugruppe im Träger platzieren Digitale Eingangs- und Ausgangsbaugruppen einfügen Verändern der Eingangs- und Ausgangsadressen Konfiguration der analogen Eingänge Eigenschaften der CPU konfigurieren Übertragen der Konfiguration in die CPU Zusammenfassung zum Beispiel 1 zur Hardwarekonfiguration Zweites Beispiel zur Hardwarekonfiguration Starten des Hardwarekonfigurators Zusammenfassung zum Beispiel 2 zur Hardwarekonfiguration Konfiguration eines Profibus-DP Systems Kurze Erläuterung von Profibus DP Gerätedefinitionen Gerätestammdatei (GSD) Netz-Aufbau Erstes Beispiel zur Konfiguration eines Profibus DP c Konfiguration der zentralen Baugruppen DP-Schnittstelle der CPU vernetzen Einfügen des ersten DP-Slaves: Eine ET200X Einfügen des zweiten DP-Slaves: Eine ET200S STEP 7-Crashkurs Extended

10 Übertragen der DP-Konfiguration Was muss bei der Programmierung beachtet werden? Zweites Beispiel zur Konfiguration eines Profibus DP Konfiguration der zentralen Station Einfügen des DP-Slave mit der DP-Adresse 10: VIPA 253-1DP Einfügen des DP-Slave mit der DP-Adresse 8: Siemens ET200M Übertragen der Konfiguration Das SPS-Programm bei der Verwendung eines CP342-DP als 437 DP-Master Zusammenfassung zum zweiten Beispiel Konfiguration eines 444 Profibus DP 33.4 Diagnose in einem Profibus-DP System Beispiel zur Diagnose eines Profibus-DP Systems Status aller DP-Slaves ermitteln Fehlerdiagnose des DP-Slave ET200X Fehlerdiagnose des DP-Slave ET200S Zusammenfassung Erkennung des Ausfalls eines DP-Slaves im SPS-Programm Beispiel für das SPS-Programm im OB Zusammenfassung Konfiguration eines intelligenten DP-Slave Beispiel zur Konfiguration eines intelligenten DP-Slave (I-Slave) Konfiguration des DP-Masters Konfiguration des I-Slave Übertragung der Konfigurationen SPS-Programm im DP-Master SPS-Programm im I-Slave Inbetriebnahme des DP-Master und des I-Slave Zusammenfassung Zweites Beispiel zur Konfiguration eines intelligenten DP-Slave (I-Slave) Konfiguration des DP-Master Konfiguration des I-Slave SPS-Programm im DP-Master SPS-Brogramm im I-Slave " Inbetriebnahme des DP-Masters und des I-Slave Zusammenfassung 482 STEP 7-Crashkurs Extended 1-11

11 1-12 STEP 7-Crashkurs Extended Inhaltsverzeichnis 35 Industrial Ethernet Begriffserklärungen Konfiguration einer S Station mit Ethernet-CP ' Ausführen von PG-Funktionen über einen Ethernet-CP Zusammenfassung Konfiguration einer S Station mit 492 Ethernet-CP 35.3 Übertragung einer Konfiguration ohne MPI-Leitung Zusammenfassung Übertragung einer Konfiguration ohne 495 MPI-Leitung 35.4 Datenaustausch zwischen zwei Stationen über Ethernet-CPs Konfiguration der ersten Station Projektierung der TCP-Verbindung beim Sender Konfiguration der zweiten Station Projektierung der TCP-Verbindung beim Empfänger SPS-Programm im Sender SPS-Programm für den Empfänger Start des Datenaustausch und Diagnose der TCP-Verbindung Zusammenfassung Vereinfachte Konfiguration einer VIPA SPEED Beispiel der Konfiguration einer SPEED Konfiguration der lokalen SPEED7-Station Konfiguration der DP-Schnittstelle der SPEED Zusammenfassung zur Konfiguration einer SPEED Fernwartung von S7-Steuerungen 37.1 Fernwartungszugriff über das Internet auf die Ethernetschnittstelle einer 528 S7-Steuerung 37.2 Fernwartungszugriff über das Internet auf die Ethernetschnittstellen 531 mehrerer S7-Steuerungen 37.3 Zusammenfassung des Fernzugriffs über das Internet auf ein 535 S7-Steuerungen mit Ethernet-Schnittstelle 37.4 Fernwartungszugriff über das Internet und einem NetLink PRO auf eine 536 S7-Steuerung Zugriff auf mehrere miteinander vernetzte CPUs über NetLink PRO Ansprechen mehrerer NetLink PRO über das Internet ** Zusammenfassung Fernwartungszugriff über das Internet und 539 NetLink PRO 37.5 Fernwartungszugriff über die Telefonleitung (Analog oder ISDN) 540

12 38 Globaldatenkommunikation Die Globaldatentabelle Der Aufbau der Globaldatentabelle, Beispiel zur Globaldatenkommunikation Starten des Hardwarekonfigurators Konfiguration der ersten Station Konfiguration der zweiten Station Konfiguration der dritten Station Hardwareseitiges vernetzen der CPUs Konfiguration der Globaldatenkommunikation Übertragen der Konfigurationsdaten für die 564 Globaldatenkommunikation in die CPUs Start der Globaldatenkommunikation Fehlersuche bei Problemen innerhalb einer Globaldatenkommunikation Kontrolle des Status-Doppelwortes im Sender Kontrolle des Status-Doppelwortes im Empfänger Zusammenfassung der Fehlersuche Eine Globaldatenkonfiguration aus CPU-Stationen laden Laden der SPS-Stationen in den Hardwarekonfigurator Aufruf der Globaldatentabelle Zusammenstellen der Globaldatentabelle aus den 579 Konfigurationsdaten Zusammenfassung Einschränkungen und Gesetzmäßigkeiten bei der 582 Globaldatenkommunikation mit S7-300 CPUs 39 Zugriff auf Operanden in einer SPS über den PC Wie wird ein MPI/DP-Treiber in eine eigene Applikation eingebunden? Wie wird die Verbindung zwischen dem PC und der CPU hergestellt? Auswahl nach Geschwindigkeit Auswahl nach dem Bussystem Auswahl nach der Anzahl der gleichzeitigen Verbindungen Funktionen innerhalb eines MPI/DP-Treiber Erster Schritt: Die Kommunikation einleiten Zweiter Schritt: Kommunikation zur CPU aufbauen Dritter Schritt: Daten aus der CPU lesen oder Daten in die CPU 587 schreiben Letzter Schritt: Abbau der Kommunikation 587 STEP 7-Crashkurs Extended 1-13

13 39.4 Zusammenfassung Fehleranalyse mit dem SPS-Analyzer "WinPLC-Analyzer" Einsatzgebiete von WinPLC-Analyzer WinPLC-Analyzer von MHJ-Software Bedienung von WinPLC-Anyizer von MHJ-Software Zugriff auf eine reale Steuerung Aufzeichnung auswerten Weitere Informationen 599 Anhang A S7-CPU-Übersicht und kompatible 601 B Zahlensysteme 621 C Glossar 626 D STEP7-Befehlsübersicht 633 E Bildernachweis 658 F Index 659 G Produkte von MHJ-Software & Ing.-Büro Weiß 663 v STEP 7-Crashkurs Extended