SPS-Programmieren mit STEP7 im TIA Portal Teil 1

Karl Schmitt SPS-Programmieren mit STEP7 im TIA Portal Teil 1 Steuerungs- und Automatisierungstechnik mit Hinweisen zu CoDeSys V3 3. Auflage Bestellnummer 44493

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Vorwort Mithilfe der interaktiven CD-ROM und des Arbeitsheftes können Sie sich in die Programmierung von Automatisierungssystemen mit STEP 7 V5 und STEP 7 V11 und höher im TIA- Portal einarbeiten. Da Programmieren mit STEP 7 nur am PC möglich ist, wurden Projekte und notwendige Hilfestellungen sowie virtuelle Anlagen auf einer CD-ROM zusammengestellt. Ein selbstständiges, eigenverantwortliches und ganzheitliches Lernen wird durch den Aufbau der CD-ROM mit praxisnahen Lernsituationen, gefördert. Was behandeln die interaktive CD-ROM und das Arbeitsheft? Die Lernsituationen beinhalten eine umfangreiche Einführung in den Umgang mit STEP 7. Sie erhalten aber auch Hinweise zum Umgang mit CoDeSys V3. Verknüpfungssteuerungen ohne und mit Speicherverhalten sowie Ablaufsteuerungen mit boolschen Datentypen, Zeiten und Zähler und die dazugehörige Programmentwurfsmethoden werden behandelt. Sie programmieren FC- und FB-Bausteine und rufen sie auf. Sie wählen Bauteile nach deren Kenndaten aus und ergänzen, mit einem CAD-Programm, Schaltpläne. Dazu beinhaltet die CD-ROM eine Version von SEE Electrical/CADdy++, die Schüler und Auszubildende kostenlos nutzen können. Sie berücksichtigen Sicherheitsrichtlinien in der Steuerungs- und Automatisierungstechnik. Sie finden Projekte, die mit der Programmiersprache SCL gelöst wurden. Für wen wurde diese CD-ROM erstellt und das Arbeitsheft geschrieben? Für Auszubildende in den Berufen Elektroniker/in und Mechatroniker/in Für Schüler/in an beruflichen Gymnasien Für Schüler/in an Technikerschulen Für Umsteiger/in von STEP 7 V5 auf STEP 7 im TIA-Portal Welche Voraussetzungen sind zur Bearbeitung der Projekte in den Lernsituationen notwendig? Software: Um die Projektbeschreibungen lesen zu können, muss auf Ihrem PC der Internetexplorer oder einen anderen Browser installiert sein. Achten Sie darauf, dass Javascript von Ihrem Browser ausgeführt werden kann. Sie können die Einstellung im Internetexplorer über Menü Extras Internet optionen Erweitert Sicherheit Ausführen aktiver Inhalte zulassen vornehmen. Um ein Programm zu erstellen und testen zu können, muss STEP 7 Professional von der Firma Siemens auf Ihrem PC installiert sein. Es stehen Trainer Package für Schulen sowie Studentenlizensen zur Verfügung. Weitere Informationen erhalten Sie unter www. siemens.de/sce/tp. Um die Simulation der Anlage am Bildschirm beobachten und steuern zu können, muss auf Ihrem PC WinCC Advanced für das TIA-Portal oder WinCC flexible oder Pro- Tool/Pro RT V6.0 von der Firma Siemens installiert sein. Die Demoversion von WinCC fexible 2004 ist zeitlich unbegrenzt nutzbar und funktional ausreichend. Falls Sie einige Lernsituationen mit CoDeSys lösen und testen wollten, benutzen Sie die Version, die Sie auf der CD-ROM finden. Die aktuelle Version finden Sie unter www.3s-software. com, nach einer Registrierung können Sie diese herunterladen. Um die Zeichnungsvorlagen bearbeiten zu können, muss auf Ihrem PC SEE Electrical/CADdy++ installiert sein. Sie finden die Schulversion auf der beiliegenden CD-ROM. Doppelklicken Sie zur Installation die Datei SETUP.EXE und folgen Sie den Anweisungen. Bildungsverlag EINS GmbH 3

Vorwort Hardware: Eine CPU, z. B. 314C-2PN/DP, sowie Förderbänder usw. sind nicht unbedingt erforderlich, da die Funktion des Anwenderprogramms am PC getestet werden kann. Dazu muss PLCSIM, ein Programmmodul des TIA-Portals installiert sein. Dieses Modul ist im Paket von STEP 7 Professional enthalten. Ist WinCC Advanced für das TIA-Portal oder WinCC flexible oder ProTool/Pro RT V6.0 installiert, so kann eine Simulation der An lage auf den PC-Bildschirm visualisiert und gesteuert werden. Um jedoch eine Inbetriebnahme durchführen zu können, sollte eine CPU sowie zwei Förderbänder vorhanden sein. Wie geht es weiter? Eine Weiterführung der Lerninhalte umfasst Teil 2 des Lehrbuches (Bestellnummer 44495). Er beinhaltet Zähler mit Vergleicher, Sprünge, Analogwertverarbeitung, digitale Regelung, also den Umgang mit anderen Datentypen wie INT, REAL, WORD und Umwandlungsfunktionen sowie die Vernetzung automatisierter Systeme mit dem AS-Interface, MPI-Netz, Profibus, Industrial Ethernet und Profinet. Sulzbach, im Januar 2014 Karl Schmitt So arbeiten Sie mit der CD-ROM Wie gelangen Sie zur Startseite auf der CD-ROM? Legen Sie die CD-ROM ins Laufwerk ein. Öffnen Sie durch Doppelklicken den Arbeitsplatz und dann das CD-ROM-Laufwerk. Doppelklicken Sie die Datei Start auf der CD-ROM. Es öffnet sich in Ihrem Browser, z. B. dem Internet Explorer, die Startseite. Wie gelangen Sie zum Inhaltsverzeichnis? Von der Startseite aus gelangen Sie durch Klikken auf den Link Inhaltsverzeichnis zum In haltsverzeichnis. Was finden Sie im Inhaltsverzeichnis? Außer den Links in der linken Spalte, über die Sie zu den Lernsituationen gelangen, sind in der mittleren Spalte stichpunktartig die angestrebten Kompetenzen beschrieben. In der rechten Spalte des Inhaltsverzeichnisses finden Sie Links zu Hilfestellungen und den Selbsttest, den Sie nicht vergessen sollten. Wie gelangen Sie zu den Lernsituationen? Vom Inhaltsverzeichnis aus gelangen Sie über Links zu den HTML-Seiten auf denen die Lernsituationen beschrieben, Arbeitsaufträge erteilt, Hilfestellungen angeboten, Bilder und Animationen gezeigt werden. Sie finden Links zu verwandten Themen, zu Tabellen mit technischen Daten, zu Katalogauszügen und zu einem Selbsttest, Links zu archivierten Zeichnungsvorlagen für das CAD-Programm SEE Electrical/CADdy++ und Links zu archivierten STEP 7-Projekten, die Sie weiter bearbeiten können, Links zur Visualisierung der Simulation der Anlage auf dem PC-Bildschirm, sowie Hinweise auf die notwendigen Arbeitsblätter aus diesem Arbeitsheft. Die Schriftgröße der HTML-Seite können Sie durch Klicken auf deren Überschrift verändern. Wie gelangen Sie zum Selbsttest? Am Ende einer Lerneinheit oder im Inhaltsverzeichnis finden Sie den Link Selbsttest. Sie sollten nie vergessen, den Test zu bearbeiten. Wie gelangen Sie zum Schlagwort regis ter? Das Schlagwortregister erreichen Sie über das Inhaltsverzeichnis oder über das Bild oben rechts auf der HTML-Seite zur Lernsituation. Im Schlag wort regis ter können Sie ebenfalls die HTML-Seiten zu den Lernsituationen und Hilfestellungen öffnen. 4 Bildungsverlag EINS GmbH

Vorwort Wie können Sie Projektvorlagen für STEP 7, WinCC Advanced für das TIA-Portal oder WinCC flexible oder ProTool/Pro RT V6.0 und SEE Electrical/CADdy++ nutzen? Auf den HTML-Seiten zu den Lernsituationen finden Sie auch Links zu Dateien, die Sie herunterladen und als Vorlage benutzen können. Archiv-Dateien für STEP 7 im TIA-Portal 1. Laden Sie die Archivdatei herunter und entpacken Sie diese mit einem Archivprogramm. 2. Öffnen Sie die entpackte Datei im TIA-Portal. Archiv-Dateien für den SIMATIC-Manager: 1. Markieren Sie den Link der Vorlage und klicken Sie die rechte Maustaste. Wählen Sie im sich öffnenden Kontextmenü den Punkt Ziel speichern unter und bestimmen Sie als Speicherort z. B. den Desktop im Listenfeld. 2. Um die gespeicherte Archiv-Datei zu dearchivieren, öffnen Sie den SIMATIC-Manager über Start- Simatic- SIMATIC-Manager. 3. Im SIMATIC-Manager die Archiv-Datei über Menü- Datei-Dearchivieren und das dearchivierte Projekt öffnen, um es zu bearbeiten. 4. Soll das Projekt auf eine reale SPS übertragen werden, und die Hardware-Konfiguration stimmt nicht mit der der realen SPS überein, müssen Sie die Konfiguration und die Adressen in der Symboltabelle anpassen. Beachten Sie: Um die virtuelle Anlage steuern zu können, müssen Sie den FC10 aus dem dearchivierten Projekt als erstes im OB1 aufrufen. Werden die Ein- und Ausgangsadressen geändert, so kann die virtuelle Anlage im Visualisierungsfenster nicht mehr gesteuert und beobachtet werden. Archiv-Dateien für CADdy++ SEE electrical: 1. Laden Sie die Archivdatei herunter. 2. Öffnen Sie SEE Electrical/CADdy++ und dearchivieren Sie die Datei in dieser Anwendung. 3. Öffnen Sie die dearchivierte Datei, stellen Sie den Dateityp.cpj beim Öffnen ein. Wie können Sie die Animationen steuern? 1. Über Schaltflächen, die unter einigen Bildern auf den HTML-Seiten angeordnet sind, können dynamische Bilder erzeugt werden. Dazu muss Java-Script im Browser interpretiert werden können. 2. Der zeitlich gesteuerte Ablauf einer Bilderfolge auf den HTML-Seiten, kann über die Tastatur mit den Tasten (Esc) und (F5) beeinflusst werden. Wie können Sie diese HTML-Seiten ausdrucken? Wählen Sie vor dem Ausdrucken folgende Einstellungen im Internet Explorer: 1. Im Menü-Ansicht-Schriftgrad...Mittel aktivieren. 2. Im Menü-Datei-Seite einrichten Kopfzeileneinträge löschen In der Fußzeile eventuell &w&b&b Seite &p von &P eingeben und die Ränder links mit 12 mm, alle anderen mit 8 mm parametrieren zur Orientierung A4 Hochformat wählen. 3. Im Menü-Datei-Druckvorschau... die ge wünschten Seiten drucken. Anlagenvisualisierung mit WinCC Advanced für das TIA-Portal oder WinCC flexible oder ProTool/Pro RT V6.0 1. Öffnen Sie PLCSIM im TIA-Portal oder im SIMATIC-Manager. 2. Laden Sie die Visualisierungsdatei herunter und öffnen Sie diese. Im sich öffnenden Visualisierungsfenster können Sie die Simulation der Anlage steuern. Bildungsverlag EINS GmbH 5

Inhaltsverzeichnis 1 Verknüpfungssteuerung ohne Speicherverhalten untersuchen Behälterüberwachung.................................................... 7 2 Bibliotheksfähige Funktionen (FCs) erstellen 2.1 Behälterüberwachung mit FC.............................................. 9 2.2 Übungen: Bibliotheksfähige FC-Bausteine erstellen............................. 10 3 Speichernde Verknüpfungssteuerung mit SR-Tabelle entwerfen 3.1 Förderanlage........................................................... 12 3.2 Übung: Bandförderanlage mit Klappe........................................ 17 4 Bibliotheksfähige Funktionsblöcke (FBs) erstellen 4.1 Förderanlage mit FB..................................................... 20 4.2 Übung: Tankfüllanlage mit FB.............................................. 22 4.3 Übung: Bandförderanlage mit Klappe....................................... 23 5 FC im FB aufrufen Meldung mit Quittierung.................................................. 25 6 Flankenauswertung benutzen Förderanlage mit Drehrichtungsumkehr...................................... 27 7 Zeiten programmieren 7.1 Bandsteuerung mit S5- und IEC-Timer....................................... 29 7.2 Bandsteuerung Multiinstanz............................................. 30 8 Programmentwurf mit Aktionssymbolen 8.1 Y -Anlasser für ein Bohrwerk.............................................. 32 8.2 Y -Anlasser als FB...................................................... 34 9 Programmentwurf mit dem Zustandsgrafen 9.1 Wendesteuerung........................................................ 36 9.2 Wendesteuerung als FB.................................................. 38 10 KOP, Zeiten Schleifringläuferanlasser.................................................. 39 11 Ablaufsteuerungen entwerfen 11.1 Waschanlage, GRAFCET.................................................. 42 11.1a Prägesteuerung, Symbole aus der IEC 61131-Ablaufsprache..................... 45 11.1b Prägesteuerung 2 Betriebsarten, GRAFCET.................................. 50 11.2 Farben mischen, Verzweigung, GRAFCET.................................... 52 12 Zähler 12.1 Parkhaus.............................................................. 54 12.2 Übung: Zähler Förderanlage.............................................. 55 Inhaltsverzeichnis CD-ROM.............................................................. 57 6 Bildungsverlag EINS GmbH

1 Verknüpfungssteuerung ohne Speicherverhalten untersuchen Behälterüberwachung Sie erhalten den Auftrag, ein bestehendes Projekt 2aus3 zu erweitern und alle Änderungen zu dokumentieren. Öffnen Sie auf der CD im Inhaltsverzeichnis das Kapitel 1. Überwachung eines Behälters und bearbeiten Sie die Aufträge. In einem Behälter, in dem die Temperatur überwacht wird, soll zusätzlich der Druck überwacht werden. Aus Sicherheitsgründen sind drei Druckschalter (Öffner) einzubauen, wie dies auch bei der Temperaturüberwachung der Fall ist. Zwei Leuchtmelder zeigen den unzulässigen Zustand Übertemperatur bzw. Überdruck an. Hardware Überprüfen Sie die Hardwarekonfiguration in Hinblick darauf, ob die Baugruppen für das erweiterte Projekt ausreichend sind. Ergänzen Sie die Tabelle und beantworten Sie die Fragen. Geräteübersicht Baugruppe/Typ E-Adresse A-Adresse Kommentar 1. Ist das Netzteil ausreichend dimensioniert? 2. Sind weitere Signalmodule (SMs) nötig? 3. Wird der Ausgang der DO-Baugruppe bei 24 V/2 W überlastet? Variablendeklaration in der Variablen- bzw. Symboltabelle Ergänzen Sie die Tabelle. Variablentabelle Name Datentyp Adresse Kommentar B1_Temp BOOL %I0.1 Temperaturschalter 1, Öffner B2_Temp BOOL %I0.2 Temperaturschalter 2, Öffner B3_Temp BOOL %I0.3 Temperaturschalter 3, Öffner P1_Uebertemp %Q4.1 Meldung Übertemperatur Bildungsverlag EINS GmbH 7

1 Verknüpfungssteuerung ohne Speicherverhalten untersuchen Behälterüberwachung Anschlussplan Ergänzen Sie ihn. Baustein, Programmcode, Programmsprachen FUP, AWL, KOP Ergänzen Sie den Code. Anmerkung: Im TIA-Portal werden die Adressen mit das Präfix % dargestellt. Funktion überprüfen Schreiben Sie dazu die Funktionsgleichung auf. Temperaturüberwachung: Q : = NOT AND Drucküberwachung: Q : = NOT AND Überlegungen für die Bewertung und Präsentation des Projekts in Stichworten 8 Bildungsverlag EINS GmbH

2 Bibliotheksfähige Funktionen (FCs) erstellen 2.1 Behälterüberwachung mit FC Sie erhalten den Auftrag, eine parametrierbare Funktion mit dem Namen FC_2AUS3 zu erstellen, die für die Temperatur- und die Drucküberwachung benutzt werden kann. Öffnen Sie auf der CD im Inhaltsverzeichnis das Kapitel 2. und bearbeiten Sie die Aufträge. Sprechen zwei oder alle drei Temperaturbzw. Druckschalter an, so erfolgt eine Meldung Übertemperatur bzw. Überdruck. Wie wird ein FC-Baustein erstellt? 1. Schnittstelle der Funktion im -teil festlegen. 2. Titel und Kommentare eintragen. 3. Code im -teil schreiben. Programmbaustein FC_2AUS3[FC1] Schnittstelle Name Datentyp Input Output 4. Den Funktionsnamen beim Einfügen der FC eingeben. 5. FC im aufrufen, den -parametern die Aktualparameter zuordnen. 6. Baustein testen. Wie wird eine Bibliothek erstellt und in ihr der FC-Baustein abgelegt? 1. Programmbaustein MAIN[OB1] 2. 3. Überlegungen für die Bewertung und Präsentation des Projekts in Stichworten Bildungsverlag EINS GmbH 9