Automatisieren mit SIMATICS7-1200

Transkript

1 Automatisieren mit SIMATICS Programmieren, Projektieren mit STEP 7 und Testen von Hans Berger 3., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2015

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Übersicht Automatisierungssystem S Automatisierungsgerät SIMATIC S Übersicht STEP 7 Basic Drei Programmiersprachen Bearbeitung des Anwenderprogramms Datenhaltung im SIMATIC-Automatisierungssystem Bedienen und Beobachten mit Prozessbildern Einführung in STEP 7 Basic VI STEP 7 installieren Automation License Manager STEP 7 Basic starten Portalansicht Informationssystem Die Fenster der Projektansicht Bedienoberfläche anpassen Ein SIMATIC-Projekt bearbeiten Strukturierte Darstellung der Projektdaten Projektdaten und Editoren für eine PLC-Station Mit Projekten arbeiten Mit Referenzprojekten arbeiten Mit Bibliotheken arbeiten 48 2 Automatisierungssystem SIMATIC S Komponenten einer S Station CPU-Baugruppen S CPU-Varianten Onboard-Peripherie PROFINET-Anschluss Status-Leuchtdioden SIMATIC Memory Card Erweiterungen der CPU-Baugruppe Signalbaugruppen Digitalein-/ausgabebaugruppen Analogein-/ausgabebaugruppen Eigenschaften der Peripherieanschlüsse 58 8

3 2.4 Technologiebaugruppen IO-Link-Master Wägemodule SIWAREX WP231/WP Power Signal Booster Kommunikationsbaugruppen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation PROFIBUS DP Aktor/Sensor-Interface Industrial Remote Communication Kommunikationsbaugruppe RF120C Weitere Baugruppen Anschlussvervielfacher Externe Spannungsversorgung TS-Adapter IE Basic Simulatormodule SM SIPLUS S Gerätekonfiguration Einführung Eine Station konfigurieren Eine PLC-Station hinzufügen Eine Baugruppe hinzufügen Eine HMI-Station hinzufügen Baugruppen parametrieren Die CPU-Eigenschaften parametrieren Baugruppen adressieren Digitaleingaben parametrieren Digitalausgaben parametrieren Analogeingaben parametrieren Analogausgaben parametrieren Kommunikationsbaugruppen parametrieren Konfigurationssteuerung projektieren Eine Vernetzung projektieren Einführung Eine Station vernetzen Teilnehmeradressen in einem Subnetz Verbindungen Ein PROFINET-Subnetz projektieren Ein PROFIBUS-Subnetz projektieren Ein AS-i-Subnetz projektieren 93 9

4 4 Variablen, Adressierung und Datentypen Operanden und Variablen Einführung, Übersicht Operandenbereiche Eingänge und Ausgänge Operandenbereich Merker Operandenbereich Daten Operandenbereich temporäre Lokaldaten Adressierung von Variablen und Konstanten Signalweg Absolute Adressierung eines Operanden Absolute Adressierung eines Operandenbereichs Symbolische Adressierung Adressierung eines Variablenteils Adressierung von Konstanten Indirekte Adressierung Adressierung von Hardware-Objekten HW-Kennung Baugruppenadresse ermitteln Allgemeines zu Datentypen Übersicht der Datentypen Implizite Datentypkonvertierung Variablen überlagern (Datentypsichten) Elementare Datentypen Bitfolge-Datentypen BOOL, BYTE, WORD und DWORD BCD-codierteZahlenBCD16undBCD Festpunkt-Datentypen ohne Vorzeichen USINT, UINT und UDINT Festpunkt-Datentypen mit Vorzeichen SINT, INT und DINT Gleitpunkt-Datentypen REAL und LREAL Datentypen CHAR und WCHAR Datentyp DATE Datentyp TIME Datentyp TIME_OF_DAY (TOD) Strukturierte Datentypen Datentyp DTL Zeichenketten STRING und WSTRING Datentyp ARRAY Datentyp STRUCT Parameter typen Parametertypen für IEC-Zeitfunktionen Parametertypen für IEC-Zählfunktionen Parametertyp VARIANT Parametertyp VOID PLC-Datentypen Einen PLC-Datentyp programmieren Einen PLC-Datentyp anwenden

5 4.8.3 PLC-Datentypen vergleichen Einen PLC-Datentyp umnummerieren Systemdatentypen Systemdatentyp IECJIMER Systemdatentyp IEC_COUNTER Systemdatentyp TimeTransformationRule Systemdatentyp GEOADDR Systemdatentyp TCON_Param Systemdatentyp TADDR_Param Systemdatentyp ErrorStruct Hardware-Datentypen Anwenderprogramm bearbeiten Betriebszustände Betriebszustand STOP Betriebszustand ANLAUF Betriebszustand RUN Remanenzverhalten von Operanden Anwenderprogramm erstellen Bearbeitung des Anwenderprogramms Strukturierung des Anwenderprogramms Bausteinarten Bausteineigenschaften Bausteinschnittstelle, Bausteinparameter Einen Codebaustein aufrufen Programmierempfehlungen Anlaufprogramm Hauptprogramm Organisationsbausteine für das Hauptprogramm Prozessabbilder Zykluszeit Reaktionszeit Programmbearbeitung stoppen Uhrzeit Betriebsstundenzähler Alarmbearbeitung Einführung zur Alarmbearbeitung Uhrzeitalarme Verzögerungsalarme Weckalarme Prozessalarme Alarme zur Laufzeit zuordnen Alarme verzögern und freigeben

6 5.6 Fehlerbehandlung, Diagnose Fehlerursachen und Fehlerreaktionen Lokale Fehlerbehandlung Zeitfehler OB Diagnosealarm OB Ziehen/Stecken-Alarm OB Baugruppenträgerfehler OB Diagnosefunktionen im Anwenderprogramm Programmeditor Einführung PLC-Variablentabelle PLC-Variablentabelle anlegen und bearbeiten PLC-Variablen definieren und bearbeiten PLC-Variablentabellen vergleichen PLC-Variablentabelle exportieren und importieren Konstantentabellen Einen Codebaustein programmieren Einen neuen Codebaustein anlegen Arbeitsbereich des Programmeditors für Codebausteine Bausteineigenschaften für Codebausteine festlegen Einen Baustein schützen Bausteinschnittstelle programmieren Allgemeines Vorgehen beim Programmieren der Steuerungsfunktion Steuerungsfunktion mit KOP und FUP programmieren Steuerungsfunktion mit SCL programmieren Einen Datenbaustein programmieren Einen neuen Datenbaustein anlegen Arbeitsbereich des Programmeditors für Datenbausteine Bausteineigenschaften 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 Sprachen-Einstellung

7 7 Kontaktplan KOP Einführung Programmieren mit KOP allgemein Programmelemente des Kontaktplans Binäre Verknüpfungen mit KOP programmieren Schließerkontakt und Öffnerkontakt Berücksichtigung der Geberart im Kontaktplan Reihenschaltung von Kontakten Parallelschaltung von Kontakten Gemischte Reihen-und Parallelschaltung T-Abzweig, offener Parallelzweig im Kontaktplan Verknüpfungsergebnis negieren im Kontaktplan Flankenauswertung einer Binärvariablen im Kontaktplan Gültigkeitsprüfung einer Gleitpunktvariablen im Kontaktplan Vergleich-Kontakte Speicherfunktionen mit KOP programmieren Einfache und negierende Spule Setzen- und Rücksetzen-Spule Speicherndes Verhalten durch Selbsthaltung Flankenauswertung mit Impulsausgabe im Kontaktplan Mehrfaches Setzen und Rücksetzen (Bitfeld füllen) im Kontaktplan Spulen mit Zeitverhalten Q-Boxen mit KOP programmieren Anordnung von Q-Boxen im Kontaktplan Speicher-Boxen im Kontaktplan Flankenauswertung des Stromflusses Beispiel Binäruntersetzer im Kontaktplan Zeitfunktionen im Kontaktplan Zählfunktionen im Kontaktplan EN/ENO-Boxen mit KOP programmieren Anordnung von EN/ENO-Boxen im Kontaktplan Flankenauswertung mit einer EN/ENO-Box Übertragungsfunktionen im Kontaktplan Arithmetische Funktionen für Zahlenwerte im Kontaktplan Arithmetische Funktionen für Zeitwerte im Kontaktplan Mathematische Funktionen im Kontaktplan Konvertierungsfunktionen im Kontaktplan Schiebefunktionen im Kontaktplan Logikfunktionen im Kontaktplan Funktionen für Zeichenketten im Kontaktplan VARIANT-Funktionen mit KOP programmieren Programmsteuerung mit KOP Sprungfunktionen im Kontaktplan Sprungliste im Kontaktplan Sprungverteiler im Kontaktplan

8 7.7.4 Bausteinende-Funktion im Kontaktplan Bausteinaufruf-Funktionen im Kontaktplan EN/ENO-Mechanismus im Kontaktplan Funktionsplan FUP Einführung Programmieren mit Funktionsplan allgemein Programmelemente des Funktionsplans Binäre Verknüpfungen mit FUP programmieren Abfrage auf Signalzustand 1" und auf Signalzustand 0" Berücksichtigung der Geberart im Funktionsplan UND-Funktion ODER-Funktion Exklusiv-ODER-Funktion Gemischte binäre Verknüpfungen T-Abzweig im Funktionsplan Verknüpfungsergebnis negieren im Funktionsplan Flankenauswertung von Binärvariablen im Funktionsplan Gültigkeitsprüfung einer Gleitpunktvariablen im Funktionsplan Vergleichsfunktionen im Funktionsplan Standard-Boxen mit FUP programmieren Zuweisung und negierende Zuweisung Setzen-und Rücksetzen-Box Flankenauswertung mit Impulsausgabe im Funktionsplan Mehrfaches Setzen und Rücksetzen (Bitfeld füllen) im Funktionsplan Standardboxen mit Zeitverhalten Q-Boxen mit FUP programmieren Anordnung von Q-Boxen im Funktionsplan Speicher-Boxen im Funktionsplan Flankenauswertung des Verknüpfungsergebnisses Beispiel Binäruntersetzer im Funktionsplan Zeitfunktionen im Funktionsplan Zählfunktionen im Funktionsplan EN/ENO-Boxen mit FUP programmieren Anordnung von EN/ENO-Boxen im Funktionsplan Flankenauswertung mit einer EN/ENO-Box Übertragungsfunktionen im Funktionsplan Arithmetische Funktionen für Zahlenwerte im Funktionsplan Arithmetische Funktionen für Zeitwerte im Funktionsplan Mathematische Funktionen im Funktionsplan Konvertierungsfunktionen im Funktionsplan Schiebefunktionen im Funktionsplan Logikfunktionen im Funktionsplan Funktionen für Zeichenketten im Funktionsplan

9 8.6 VARIANT-Funktionen mit FUP programmieren Programmsteuerung mit FUP Sprungfunktionen im Funktionsplan Sprungliste im Funktionsplan Sprungverteiler im Funktionsplan Bausteinende-Funktion im Funktionsplan Bausteinaufruf-Funktionen im Funktionsplan EN/ENO-Mechanismus im Funktionsplan 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" Berücksichtigung der Geberart bei SCL 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 Zeitfunktionen Zählfunktionen Digitalfunktionen mit SCL programmieren Übertragungsfunktion, Wertzuweisung einer Digitalvariablen Konvertierungsfunktionen Vergleichsfunktionen Arithmetische Funktionen Mathematische Funktionen Wortverknüpfungen Schiebefunktionen VARIANT-Funktionen mit SCL programmieren Programmfluss mit SCL steuern Mit der Variablen ENO arbeiten EN/ENO-Mechanismus bei SCL Kontrollanweisungen Bausteinende-Funktion bei SCL Aufruf einer Funktion (FC) bei SCL

10 9.6.6 Aufrufeines Funktionsbausteins (FB) bei SCL Versorgung von Parametern Arbeiten mit Quelldateien Allgemeines Vorgehen Einen Codebaustein in der Quelldatei programmieren Einen Datenbaustein in der Quelldatei programmieren Einen PLC-Datentyp in der Quelldatei programmieren Basisfunktionen Binäre Verknüpfungen Einführung Arbeiten mit Binärsignalen UND-Funktion, Reihenschaltung ODER-Funktion, Parallelschaltung Exklusiv-ODER-Funktion, Antivalenzfunktion Verknüpfungsergebnis negieren, NOT-Kontakt Gleitpunkt-Variable testen, OK-Kontakt, OK-Box Speicherfunktionen Einführung Einfache und negierende Spule, Zuweisung Einzelnes Setzen und Rücksetzen Mehrfaches Setzen und Rücksetzen Vorrangiges Setzen und Rücksetzen, Speicher-Boxen Flankenauswertung Funktionsweise einer Flankenauswertung Flankenauswertung einer Binärvariablen (KOP, FUP) Flankenauswertung mit Impulsausgabe (KOP, FUP) Flankenauswertung mit einer Q-Box (KOP, FUP) Flankenauswertung mit einer EN/ENO-Box (KOP, FUP) Flankenauswertung bei SCL Zeitfunktionen Einführung Impulsbildung TP Einschaltverzögerung TON Ausschaltverzögerung TOF Akkumulierende Einschaltverzögerung TONR Eine Zeitfunktion mit einer Zeitdauer laden Eine Zeitfunktion zurücksetzen Zählfunktionen Einführung Vorwärtszähler CTU Rückwärtszähler CTD Vorwärts-Rückwärtszähler CTUD

11 11 Digitalfunktionen Übertragungsfunktionen Einführung Variable kopieren, MOVE-Box bei KOP und FUP Zeichenkette kopieren, S_MOVE-Box bei KOP und FUP Wertzuweisungen bei SCL VARIANT-Variable lesen und schreiben Datenbereich kopieren mit MOVE_BLK_VARIANT Datenbereich kopieren mit MOVE_BLK und UMOVE_BLK Datenbereich füllen mit FILL_BLK und UFILL_BLK Variable von und zu einen BYTE-Feld übertragen Byte-Reihenfolge ändern Ladespeicher lesen und schreiben mit READ_DBL und WRIT_DBL Vergleichsfunktionen Übersicht Vergleich zweier Variablenwerte Bereichsvergleich VARIANT-Zeiger testen bei KOP und FUP VARIANT-Zeiger testen bei SCL Arithmetische Funktionen für Zahlenwerte Einführung Addition ADD Subtraktion SUB Multiplikation MUL Division DIV Division mit Rest als Ergebnis MOD Absolutwertbildung ABS Negation NEG Dekrementieren DEC, Inkrementieren INC Arithmetische Funktionen für Zeitwerte Einführung Addition TADD Subtraktion T_SUB Differenz TJDIFF Zusammenfassen T_COMBINE Mathematische Funktionen Einführung Winkelfunktionen SIN, COS, Arcusfunktionen ASIN, ACOS, TAN 475 ATAN Quadrat bilden SQR Quadratwurzel ziehen SQRT Potenzieren zur Basis e EXP Natürlichen Logarithmus berechnen LN Nachkommastellen extrahieren FRAC Potenzieren zu einer beliebigen Basis EXPT

12 11.6 Konvertierungsfunktionen (Datentypwandlung) Einführung Konvertierungsfunktionen CONV, S_CONV und T_CONV Konvertierungsfunktionen für Gleitpunktzahlen Konvertierungsfunktionen SCALE_X und NORM_X Konvertierungsfunktionen STRG_VAL und VAL_STRG Konvertierungsfunktionen STRG_TO_CHARS und CHARS_TO_STRG Konvertierungsfunktionen ATH und HTA Schiebefunktionen Einführung Schieben nach rechts SHR Schieben nach links SHL Rotieren nach rechts ROR Rotieren nach links ROL Logikfunktionen Einführung Wortverknüpfungen AND, OR und XOR Invertieren INV Codierfunktionen DECO und ENCO Auswahlfunktionen SEL, MUX und DEMUX Minimumauswahl MIN, Maximumauswahl MAX Begrenzer LIMIT Bearbeitung von Zeichenketten Aktuelle Länge einer Zeichenkette ausgeben LEN Maximale Länge einer Zeichenkette ausgeben MAX_LEN Zeichenketten zusammenfassen CONCAT Linke Teilzeichenkette ausgeben LEFT Rechte Teilzeichenkette ausgeben RIGHT Mittlere Teilzeichenkette ausgeben MID Teilzeichenkette löschen DELETE Zeichenkette einfügen INSERT Teilzeichenkette ersetzen REPLACE Teilzeichenkette finden FIND Rechnen mit der CALCULATE-Box bei KOP und FUP Programmsteuerung Sprungfunktionen Einführung Absoluter Sprung Bedingter Sprung Sprungliste JMP_LIST Sprungverteiler SWITCH Bausteinende-Funktion

13 12.3 Aufruf von Codebausteinen Einführung EN/ENO-Mechanismus Aufruf einer Funktion (FC) Aufruf eines Funktionsbausteins (FB) Arbeiten mit Bausteinen Bausteine mit optimiertem und Standardzugriff Datentypen der lokalen Variablen Bausteinparameter adressieren Bausteinparameter versorgen Übergabe von Bausteinparametern Online-Betrieb, Diagnose und Test Programmiergerät an die PLC-Station anschließen Projektdaten übertragen Die Projektdaten erstmalig laden Die Projektdaten nachladen Das Anwenderprogramm schützen Mit Online-Projektdaten arbeiten Mit der Memory Card arbeiten Mit Bausteinen im Online-Betrieb arbeiten Einführung Einen Baustein ändern und laden Laden ohne Reinitialisierung Einen Baustein aus der CPU-Baugruppe 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 PLC-Variablen beobachten Datenvariablen beobachten Testen mit Beobachtungstabellen Testen mit der Force-Tabelle

14 13.6 Messwertaufzeichnung mit der Trace-Funktion Einführung Erstellen der Trace-Konfiguration Messwerte aufzeichnen Dezentrale Peripherie Einführung, Übersicht PROFINET Komponenten von PROFINET Adressen bei PROFINET PROFINET 10 projektieren Echtzeit-Kommunikation bei PROFINET PROFIBUS DP Komponenten von PROFIBUS DP Adressen bei PROFIBUS DP PROFIBUS DP projektieren Systembausteine für PROFINET 10 und PROFIBUS DP DPVl-Alarme Aktor/Sensor-Interface Komponenten von Aktor/Sensor-Interface AS-i-Master CM projektieren Aktor/Sensor-Interface projektieren Schnittstelle zum Anwenderprogramm Kommunikation Übersicht Open User Communication Grundlagen Datenstruktur der Open User Communication Verbindung aufbauen und Daten senden mit TSEND_C Verbindung aufbauen und Daten empfangen mit TRCV_C Open User Communication projektieren Weitere Funktionen für die Open User Communication S7-Kommunikation Grundlagen Datenstruktur der S7-Kommunikation mit GET und PUT Kommunikationsfunktionen für die S7-Kommunikation S7-Kommunikation projektieren Punkt-zu-Punkt-Kommunikation Einführung in die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation Konfigurieren der Kommunikationsbaugruppe CM Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsfunktionen

15 15.5 Weitere Kommunikationsfunktionen USS-Protokoll für Antriebe Modbus RTU Modbus TCP Visualisierung Einführung in die Visualisierung Übersicht HMI Panels in STEP 7 Basic Ein Projekt mit einer HMI-Station anlegen Querverweise für HMI-Objekte HMI-Variablen und Bereichszeiger anlegen Einführung HMI-Variablen Eine HMI-Variable anlegen Einen Bereichszeiger anlegen Prozessbilder projektieren Einführung in die Projektierung von Prozessbildern Arbeitsfenster für Prozessbilder Arbeiten mit Bildebenen Arbeiten mit Vorlagen Arbeiten mit Funktionstasten Ein neues Bild anlegen Einen Bildwechsel projektieren Arbeiten mit Objekten in Prozessbildern Bildobjekte zur Laufzeit verändern Basisobjekte für die Bildprojektierung Bedien-und Beobachtungsfunktionen Eingabe und Anzeige von Prozesswerten Arbeiten mit Meldungen Arbeiten mit Rezepturen Arbeiten mit der Benutzerverwaltung Arbeiten mit Archiven Aufgaben planen HMI-Projektierung fertigstellen HMI-Projektierung übersetzen (Konsistenzprüfung) Simulation der HMI-Projektierung Projektierung in die HMI-Station laden Wartung der HMI-Staüon Anhang Integrierte und technologische Funktionen High Speed Counter (HSC) Impulsgenerator Technologieobjekte für Motion Control Technologieobjekte für PID Control

16 17.2 Fernverbindung mit TeleService Telecontrol mit CP Webserver Webserver aktivieren Zugriff auf den Webserver Standard-Webseiten Daten protokollieren und mit Rezepturen arbeiten Einführung in die Datenprotokollierung Datenprotokollierung anwenden Funktionen für die Datenprotokollierung Einführung zur Rezepturenübertragung Funktionen für die Rezepturenübertragung Simulation mit PLCSIM VI Unterschiede zu einer realen CPU-Baugruppe S7-PLCSIM installieren und starten Mit S7-PLCSIM arbeiten Mit dem Adressbereich testen Mit der SIM-Tabelle testen Mit der Sequenztabelle testen Die Testfunktionen von STEP 7 anwenden 728 Stichwortverzeichnis