Berger Automatisieren mit SIMATIC S7-1200 · Das vorliegende Buch beschreibt das Automatisierungssystem S7-1200 mit den S7-1200-Controllern und den HMI Basic Panels. Der Schwerpunkt

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Berger Automatisieren mit SIMATIC S7-1200

Automatisieren mit SIMATIC S7-1200Programmieren Projektieren und Testen mit STEP 7 Basic V11Visualisieren mit WinCC Basic V11

von Hans Berger

2 uumlberarbeitete und erweiterte Auflage 2013

Publicis Publishing

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Print ISBN 978-3-89578-384-5 ePDF ISBN 978-3-89578-697-6

2 Auflage 2013

Herausgeber Siemens Aktiengesellschaft Berlin und Muumlnchen Verlag Publicis Publishing Erlangen copy 2013 by Publicis Erlangen Zweigniederlassung der PWW GmbH

Das Werk einschlieszliglich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschuumltzt Jede Verwendung auszligerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulaumlssig und strafbar Das gilt insbesondere fuumlr Vervielfaumlltigungen Uumlbersetzungen Mikroverfilmungen Bearbeitungen sonstiger Art sowie fuumlr die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen Dies gilt auch fuumlr die Entnahme von einzelnen Abbildungen und bei auszugsweiser Verwertung von Texten

Printed in Germany

Vorwort

5

Vorwort

Das Automatisierungssystem SIMATIC vereinigt alle Teilsysteme einer Automati-sierungsloumlsung unter einer einheitlichen Systemarchitektur zu einem homogenenGesamtsystem von der Feldebene bis zur Leittechnik

Das Konzept Totally Integrated Automation bedeutet mit einer einzigen Systemba-sis und Werkzeugen mit einheitlichen Bedienoberflaumlchen alle Automatisierungs-komponenten einheitlich zu behandeln Diesen Anforderungen wird das Automati-sierungssystem SIMATIC gerecht mit Durchgaumlngigkeit bei Projektierung Program-mierung Datenhaltung und Kommunikation

Das vorliegende Buch beschreibt das neu entwickelte AutomatisierungssystemSIMATIC S7-1200 Eine S7-1200-Steuerung ist kompakt aufgebaut und modular er-weiterbar Fuumlr viele Kleinanwendungen genuumlgt bereits der Einsatz der CPU-Bau-gruppe mit der Onboard-Peripherie Die in der CPU-Baugruppe integriertentechnologischen Funktionen machen das Geraumlt aumluszligerst vielseitig einsetzbar MitKontaktplan (KOP) und Funktionsplan (FUP) stehen zwei etablierte Programmier-sprachen fuumlr die Loumlsung der Automatisierungsaufgabe zur Verfuumlgung

Passend zu den S7-1200-Steuerungen sind mit den SIMATIC HMI Basic Panels neueBedien- und Beobachtungsgeraumlte konzipiert worden mit einer fuumlr Kleinanwendun-gen optimierten Leistung und Funktionalitaumlt Ein Touchscreen in verschiedenenMonitorgroumlszligen und eine aufeinander abgestimmte Kommunikation uumlber Industri-al Ethernet sind ideale Voraussetzungen fuumlr das Zusammenspiel mit S7-1200

Die Engineeringsoftware STEP 7 Basic erschlieszligt alle Moumlglichkeiten der S7-1200-Controller STEP 7 Basic ist das gemeinsame Werkzeug fuumlr die Konfiguration desHardware-Aufbaus und die Programmierung des Steuerungsprogramms genausowie fuumlr den Programmtest und die Diagnose Mit der in STEP 7 Basic enthaltenenProjektierungssoftware SIMATIC WinCC Basic werden die Basic Panels projektiertDie moderne und intuitive Benutzerfuumlhrung gestattet ein effizientes aufgabenori-entiertes Engineering von Steuerungs- und Visualisierungsgeraumlten

Das vorliegende Buch beschreibt das Automatisierungssystem S7-1200 mit den S7-1200-Controllern und den HMI Basic Panels Der Schwerpunkt der Beschreibungliegt in der Programmierung des Steuerungsprogramms mit der Engineeringsoft-ware STEP 7 Basic in der Version 105 SP2

Nuumlrnberg im September 2012 Hans Berger

Der Inhalt des Buchs auf einen Blick

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Start

Einfuumlhrung

SIMATIC S7-1200 Das Automatisierungssystem SIMATIC S7-1200 in der UumlbersichtSTEP 7 Basic Eine Einfuumlhrung in die Engineeringsoftware fuumlr SIMATIC S7-1200SIMATIC-Projekt Die Grundlage fuumlr die Automatisierungsloumlsung

Geraumlte amp Netze

Die Hardware-Komponenten von S7-1200

Baugruppen Eine Uumlbersicht uumlber die Baugruppen und Module von SIMATIC S7-1200

Geraumltekonfiguration

Hardware-Konfiguration Die Projektierung des Hardware-AufbausNetz-Projektierung Die Projektierung eines Kommunikationsnetzwerks

PLC-Programmierung

Das Steuerungsprogramm

Betriebszustaumlnde Wie sich die CPU-Baugruppe bei STARTUP RUN und STOP verhaumlltBearbeitungsarten Anlaufverhalten Hauptprogramm Alarmbearbeitung und Fehler-behandlung bestimmen die Bearbeitung des SteuerungsprogrammsBausteine Organisationsbausteine Funktionsbausteine Funktionen und Datenbausteine strukturieren das Steuerungsprogramm

Der Programmeditor

Programmierung Wie das Steuerungsprogramm erstellt wirdProgramminformation Werkzeuge zur Unterstuumltzung der Programmierung

Die Programmiersprachen Kontaktplan und Funktionsplan

Programmelemente Das Charakteristische der KOP- und FUP-Programmierung der Einsatz von Kontakten Spulen Standard-Boxen Q-Boxen und ENENO-Boxen

Variablen und Datentypen

Variablen Operandenbereiche projektweite und bausteinlokale Variablen AdressierungDatentypen Beschreibung der elementaren und zusammengesetzten Datentypen

Die Beschreibung der Steuerungsfunktionen

Basisfunktionen Binaumlre Verknuumlpfungen Speicherfunktionen Flankenauswertung Zeit- und ZaumlhlfunktionenDigitalfunktionen Uumlbertragungs- Vergleichs- Arithmetik- Mathematik- Konvertie-rungs- Schiebe- und LogikfunktionenProgrammfluss-Steuerung Sprungfunktionen Bausteinende-Funktion Baustein-aufrufe


7

Online amp Diagnose

Das Programmiergeraumlt an die PLC-Station anschlieszligen

Online-Betrieb Die Verbindung mit der PLC-Station aufnehmenStatusanzeigen Die Baugruppen melden von sich aus einen FehlerDiagnose-Informationen Mit den Diagnose-Informationen den Fehler findenOnline-Tools Mit den Online-Tools die CPU-Baugruppe steuern

Die Projektdaten online amp offline

Laden Das Steuerungsprogramm in den CPU-Speicher ladenBausteine Die Bausteine offlineonline editieren und vergleichenTest Mit Programmstatus und Beobachtungstabellen die Steuerungsfunktion testen

Datenkommunikation

Open User Communication

Datenuumlbertragung Der Datenaustausch von PLC zu PLC uumlber Ethernet

Punkt-zu-Punkt-Verbindung

PtP Die Datenuumlbertragung mit CM-Baugruppen uumlber RS232 und RS485

Visualisierung

Basic Panels projektieren

Einfuumlhrung Die Basic Panels in der UumlbersichtStart Ein HMI-Projekt einrichten der Bediengeraumlte-AssistentVerbindung zur PLC HMI-Variablen und Bereichszeiger anlegenBilder erstellen Die Projektierung der Prozessbilder ndash Vorlagen Ebenen und BildwechselArbeiten mit Bildelementen Bedien- und Anzeigeelemente anordnen und editieren ein Meldesystem projektieren Rezepturen anlegen und Datensaumltze uumlbertragen die Benutzer-verwaltung einrichten

Das HMI-Programm fertigstellen

Simulation Das HMI-Programm mit PLC-Station oder mit Variablentabelle simulierenVerbindung Das HMI-Programm zur HMI-Station uumlbertragen

Anhang

Integrierte und technologische Funktionen

Funktionen High Speed Counter Impulsgenerator Motion Control PID-Regler

Globale Bibliotheken

Uumlbersicht USS-Antriebssteuerung MODBUS-Bausteine

Inhaltsverzeichnis

8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21

11 Uumlbersicht Automatisierungssystem S7-1200 21111 SIMATIC S7-1200 22112 Uumlbersicht STEP 7 Basic 24113 Drei Programmiersprachen 25114 Bearbeitung des Anwenderprogramms 27115 Datenhaltung im SIMATIC-Automatisierungssystem 29116 Bedienen und Beobachten mit Prozessbildern 30

12 Einfuumlhrung in STEP 7 Basic fuumlr S7-1200 31121 STEP 7 installieren 31122 Automation License Manager 31123 STEP 7 Basic starten 32124 Portalansicht 32125 Informationssystem 33126 Die Fenster der Projektansicht 34127 Bedienoberflaumlche anpassen 36

13 Ein SIMATIC-Projekt bearbeiten 37131 Strukturierte Darstellung der Projektdaten 38132 Projektdaten und Editoren fuumlr eine PLC-Station 39133 Ein Projekt erstellen und bearbeiten 41134 Bibliotheken anlegen und bearbeiten 42

2 Automatisierungssystem SIMATIC S7-1200 43

21 Komponenten einer S7-1200-Station 43

22 CPU-Baugruppen S7-1200 44221 Onboard-Peripherie 44222 PROFINET-Anschluss 46223 Status-Leuchtdioden 47224 SIMATIC Memory Card 47225 Erweiterungen der CPU-Baugruppe 47

23 Signal Modules (SM) 49231 Digitalein-ausgabebaugruppen 49232 Analogein-ausgabebaugruppen 50233 Eigenschaften der Peripherieanschluumlsse 50

24 Communication Modules (CM) 52241 Punkt-zu-Punkt-Kommunikation 52242 PROFIBUS DP 53243 AktorSensor-Interface 53244 GPRS-Uumlbertragung 53

Inhaltsverzeichnis

9

25 Weitere Baugruppen 54251 Compact Switch Module (CSM) 54252 Power Module (PM) 55253 TS-Adapter IE Basic 55254 Simulator SIM 1274 56

26 SIPLUS S7-1200 56

3 Geraumltekonfiguration 58

31 Einfuumlhrung 58

32 Eine Station konfigurieren 61321 Eine PLC-Station hinzufuumlgen 61322 Baugruppen anordnen 62323 Eine HMI-Station hinzufuumlgen 62

33 Baugruppen parametrieren 62331 Die CPU-Eigenschaften parametrieren 62332 Ein- und Ausgabesignale adressieren 64333 Digitaleingaben parametrieren 66334 Digitalausgaben parametrieren 66335 Analogeingaben parametrieren 67336 Analogausgaben parametrieren 67

34 Netz projektieren 68341 Einfuumlhrung 68342 Stationen vernetzen 69343 Teilnehmeradressen in einem Subnetz 71344 Verbindungen 72345 Ein PROFINET-Subnetz projektieren 74346 Ein PROFIBUS-Subnetz projektieren 77347 Ein AS-i-Subnetz projektieren 79

4 Variablen und Datentypen 80

41 Operanden und Variablen 80411 Einfuumlhrung Uumlbersicht 80412 Operandenbereiche Eingaumlnge und Ausgaumlnge 81413 Operandenbereich Merker 83414 Operandenbereich Daten 85415 Operandenbereich temporaumlre Lokaldaten 86

42 Adressierung 87421 Signalweg 87422 Absolute Adressierung eines Operanden 88423 Absolute Adressierung eines Operandenbereichs 89424 Symbolische Adressierung 90425 Adressierung eines Variablenteils 91426 Adressierung von Konstanten 91427 Indirekte Adressierung 92

43 Allgemeines zu Datentypen 94431 Uumlbersicht der Datentypen 94

Inhaltsverzeichnis

10

432 Implizite Datentypkonvertierung 95433 Variablen uumlberlagern (Datentypsichten) 96

44 Elementare Datentypen 97441 Bitfolge-Datentypen BOOL BYTE WORD und DWORD 98442 BCD-codierte Zahlen BCD16 und BCD32 99443 Vorzeichenlose Festpunkt-Datentypen USINT UINT und UDINT 100444 Festpunkt-Datentypen mit Vorzeichen SINT INT und DINT 100445 Gleitpunkt-Datentypen REAL und LREAL 101446 Datentyp CHAR 103447 Datentyp DATE 103448 Datentyp TIME 103449 Datentyp TIME_OF_DAY (TOD) 104

45 Strukturierte Datentypen 104451 Datentyp DTL 105452 Zeichenkette STRING 105453 Datentyp ARRAY 107454 Datentyp STRUCT 107

46 Parametertypen 110461 Parametertypen fuumlr IEC-Zeitfunktionen 110462 Parametertypen fuumlr IEC-Zaumlhlfunktionen 111463 Parametertyp VARIANT 112464 Parametertyp VOID 112

47 PLC-Datentypen 112

48 Systemdatentypen 114481 Systemdatentyp IEC_TIMER 114482 Systemdatentyp IEC_COUNTER 115483 Datentyp TCON_Param 115484 Datentyp TADDR_Param 116485 Datentyp ErrorStruct 117486 Datentyp TimeTransformationRule 118

49 Hardware-Datentypen 118

5 Anwenderprogramm bearbeiten 120

51 Betriebszustaumlnde 120511 Betriebszustand STOP 121512 Betriebszustand STARTUP 121513 Betriebszustand RUN 123514 Remanenzverhalten von Operanden 124

52 Anwenderprogramm erstellen 125521 Programmentwurf 125522 Programmbearbeitung 127523 Schachtelungstiefe 129

53 Bausteine programmieren 129531 Bausteinarten 129532 Bausteineigenschaften bearbeiten 131533 Know-how-Schutz einrichten 135

Inhaltsverzeichnis

11

534 Kopierschutz 136535 Bausteinschnittstelle 137536 Bausteinparameter programmieren 140

54 Bausteine aufrufen 141541 Allgemeines zum Aufruf von Codebausteinen 141542 Aufruf einer Funktion (FC) 143543 Aufruf eines Funktionsbausteins (FB) 144544 bdquoWeiterreichenldquo von Bausteinparametern 146

55 Anlaufprogramm 147

56 Hauptprogramm 148561 Organisationsbausteine fuumlr das Hauptprogramm 148562 Prozessabbild-Aktualisierung 148563 Zykluszeit 149564 Reaktionszeit 151565 Programmbearbeitung stoppen 152566 Uhrzeit 153567 Betriebsstundenzaumlhler 157

57 Alarmbearbeitung 158571 Einfuumlhrung zur Alarmbearbeitung 158572 Verzoumlgerungsalarme 161573 Weckalarme 165574 Prozessalarme 169575 Alarme zur Laufzeit zuordnen 171576 Alarme verzoumlgern und freigeben 172

58 Fehlerbehandlung Diagnose 173581 Fehlerursachen und Fehlerreaktionen 173582 Fehleranzeige mit dem ENO-Ausgang 174583 Zeitfehler OB 80 174584 Lokale Fehlerbehandlung 175585 Diagnosefunktionen im Anwenderprogramm 178586 Diagnosealarm OB 82 183

6 Programmeditor 185

61 Einfuumlhrung 185

62 PLC-Variablentabelle 186621 PLC-Variablentabelle anlegen und bearbeiten 186622 PLC-Variablen definieren 186623 PLC-Variablentabelle editieren 187624 PLC-Variablentabelle exportieren und importieren 189625 Konstantentabellen 189

63 Codebaustein programmieren 190631 Einen neuen Codebaustein anlegen 190632 Arbeitsbereich des Programmeditors fuumlr Codebausteine 192633 Bausteineigenschaften fuumlr Codebausteine festlegen 193634 Bausteinschnittstelle programmieren 194635 Steuerungsfunktion programmieren 196

Inhaltsverzeichnis

12

636 Variablen editieren 200637 Mit Programmkommentaren arbeiten 201

64 Datenbaustein programmieren 202641 Einen neuen Datenbaustein anlegen 202642 Arbeitsbereich des Programmeditors fuumlr Datenbausteine 203643 Bausteineigenschaften fuumlr Datenbausteine festlegen 204644 Datenvariablen deklarieren 204645 Datenvariablen in Globaldatenbausteinen eingeben 206

65 Bausteine uumlbersetzen 207651 Uumlbersetzung starten 207652 SCL-Bausteine uumlbersetzen 208653 Fehler nach der Uumlbersetzung beheben 209

66 Programminformationen 210661 Querverweisliste 210662 Belegungsplan 212663 Aufrufstruktur 214664 Abhaumlngigkeitsstruktur 215665 Konsistenzpruumlfung 216666 Speicherauslastung der CPU 216

67 Sprachen-Einstellung 217

7 Kontaktplan KOP 219

71 Einfuumlhrung 219711 Programmieren mit KOP allgemein 219712 Programmelemente des Kontaktplans 221

72 Programmierung mit Kontakten 222721 Schlieszligerkontakt und Oumlffnerkontakt 222722 Beruumlcksichtigung der Geberart im Kontaktplan 225723 Reihenschaltung von Kontakten 225724 Parallelschaltung von Kontakten 226725 Gemischte Reihen- und Parallelschaltung 226726 T-Abzweig offener Parallelzweig im Kontaktplan 227727 Verknuumlpfungsergebnis negieren im Kontaktplan 228728 Flankenauswertung einer Binaumlrvariablen im Kontaktplan 229729 OK-Kontakt 2297210 Vergleich-Kontakte 230

73 Programmierung mit Spulen 231731 Einfache und negierte Spule 232732 Setzen- und Ruumlcksetzen-Spule 233733 Speicherndes Verhalten durch Selbsthaltung 234734 Flankenauswertung mit Impulsausgabe im Kontaktplan 235735 Mehrfaches Setzen und Ruumlcksetzen (Bitfeld fuumlllen) im Kontaktplan 235736 IEC-Zeitfunktionen im Kontaktplan mit Spulen starten 236

74 Programmierung mit Q-Boxen im Kontaktplan 237741 Anordnung von Q-Boxen im Kontaktplan 237742 Speicher-Boxen im Kontaktplan 238

Inhaltsverzeichnis

13

743 Flankenauswertung des Stromflusses 239744 Beispiel Binaumlruntersetzer im Kontaktplan 240745 IEC-Zeitfunktionen im Kontaktplan mit Q-Boxen steuern 242746 IEC-Zaumlhlfunktionen mit Q-Boxen steuern 243

75 Programmierung mit ENENO-Boxen im Kontaktplan 244751 Anordnung von ENENO-Boxen im Kontaktplan 245752 Uumlbertragungsfunktionen im Kontaktplan 246753 Arithmetische Funktionen fuumlr Zahlenwerte im Kontaktplan 247754 Arithmetische Funktionen fuumlr Zeitwerte im Kontaktplan 248755 Mathematische Funktionen im Kontaktplan 249756 Konvertierungsfunktionen im Kontaktplan 250757 Schiebefunktionen im Kontaktplan 251758 Logikfunktionen im Kontaktplan 251759 Funktionen fuumlr Zeichenketten im Kontaktplan 252

76 Funktionen zur Programmfluss-Steuerung (KOP) 253761 Sprungfunktionen im Kontaktplan 253762 Sprungliste im Kontaktplan 254763 Sprungverteiler im Kontaktplan 255764 Bausteinende-Funktion im Kontaktplan 256765 Bausteinaufruf-Funktionen im Kontaktplan 256

8 Funktionsplan FUP 259

81 Einfuumlhrung 259811 Programmieren mit Funktionsplan allgemein 259812 Programmelemente des Funktionsplans 261

82 Programmierung von binaumlren Verknuumlpfungen (FUP) 262821 Abfrage auf Signalzustand bdquo1ldquo und auf Signalzustand bdquo0ldquo 263822 Beruumlcksichtigung der Geberart im Funktionsplan 264823 UND-Funktion 266824 ODER-Funktion 266825 Exklusiv-ODER-Funktion 267826 Gemischte binaumlre Verknuumlpfungen 268827 T-Abzweig im Funktionsplan 268828 Verknuumlpfungsergebnis negieren im Funktionsplan 269829 Flankenauswertung von Binaumlrvariablen im Funktionsplan 2708210 Guumlltigkeitspruumlfung von Gleitpunktzahlen im Funktionsplan 2708211 Vergleichsfunktionen im Funktionsplan 271

83 Programmierung mit Standard-Boxen (FUP) 272831 Zuweisung und negierte Zuweisung 273832 Setzen- und Ruumlcksetzen-Box 274833 Flankenauswertung mit Impulsausgabe im Funktionsplan 274834 Mehrfaches Setzen und Ruumlcksetzen (Bitfeld fuumlllen) im Funktionsplan 275835 IEC-Zeitfunktionen im Funktionsplan mit Standardboxen starten 275

84 Programmierung mit Q-Boxen (FUP) 277841 Anordnung von Q-Boxen im Funktionsplan 277842 Speicher-Boxen im Funktionsplan 278

Inhaltsverzeichnis

14

843 Flankenauswertung des Verknuumlpfungsergebnisses im Funktionsplan 279844 Beispiel Binaumlruntersetzer im Funktionsplan 279845 IEC-Zeitfunktionen im Funktionsplan mit Q-Boxen steuern 280846 IEC-Zaumlhlfunktionen im Funktionsplan 282

85 Programmierung mit ENENO-Boxen (FUP) 283851 Anordnung von ENENO-Boxen im Funktionsplan 284852 Uumlbertragungsfunktionen im Funktionsplan 285853 Arithmetische Funktionen fuumlr Zahlenwerte im Funktionsplan 286854 Arithmetische Funktionen mit Zeitwerten im Funktionsplan 287855 Mathematische Funktionen im Funktionsplan 287856 Konvertierungsfunktionen im Funktionsplan 288857 Schiebefunktionen im Funktionsplan 290858 Logikfunktionen im Funktionsplan 290859 Funktionen fuumlr Zeichenketten im Funktionsplan 291

86 Funktionen zur Programmfluss-Steuerung (FUP) 292861 Sprungfunktionen im Funktionsplan 292862 Sprungliste im Funktionsplan 293863 Sprungverteiler im Funktionsplan 294864 Bausteinende-Funktion im Funktionsplan 295865 Bausteinaufruf-Funktionen im Funktionsplan 296

9 Structured Control Language SCL 297

91 Einfuumlhrung in die Programmierung mit SCL 297911 Programmieren mit SCL allgemein 297912 SCL-Anweisungen und Operatoren 299

92 Binaumlre Verknuumlpfungen mit SCL programmieren 301921 Abfrage auf Signalzustand bdquo1ldquo und auf Signalzustand bdquo0ldquo 301922 Beruumlcksichtigung der Geberart bei SCL 302923 UND-Funktion 304924 ODER-Funktion 304925 Exklusiv-ODER-Funktion 305926 Kombinierte binaumlre Verknuumlpfungen 305927 Verknuumlpfungsergebnis negieren 306

93 Speicherfunktionen mit SCL programmieren 307931 Wertzuweisung einer Binaumlrvariablen 307932 Setzen und Ruumlcksetzen 307933 Flankenauswertung 308

94 Zeit- und Zaumlhlfunktionen mit SCL programmieren 309941 IEC-Zeitfunktionen 309942 IEC-Zaumlhlfunktionen 309

95 Digitalfunktionen mit SCL programmieren 311951 Uumlbertragungsfunktion Wertzuweisung einer Digitalvariablen 311952 Konvertierungsfunktionen 312953 Vergleichsfunktionen 314954 Arithmetische Funktionen 314955 Mathematische Funktionen 316

Inhaltsverzeichnis

15

956 Wortverknuumlpfungen 317957 Schiebefunktionen 317

96 Programmfluss mit SCL steuern 318961 Mit der Variablen ENO arbeiten 318962 ENENO-Mechanismus bei SCL 320963 Kontrollanweisungen 321964 Bausteinfunktionen 332

97 Arbeiten mit Quelldateien 334971 Allgemeines Vorgehen 334972 Einen Codebaustein in der Quelldatei programmieren 335973 Einen Datenbaustein in der Quelldatei programmieren 338974 Einen PLC-Datentyp in der Quelldatei programmieren 341

10 Basisfunktionen 343

101 Binaumlre Verknuumlpfungen 3431011 Einfuumlhrung 3431012 Abfrage auf Signalzustand bdquo1ldquo und bdquo0ldquo Abfrageergebnis 3441013 Verknuumlpfungsergebnis negieren Kontakt NOT 3441014 Gleitpunkt-Variable testen OK-Kontakt OK-Box 3451015 UND-Funktion Reihenschaltung 3461016 ODER-Funktion Parallelschaltung 3471017 Exklusiv-ODER-Funktion Antivalenzfunktion 347

102 Speicherfunktionen 3481021 Einfuumlhrung 3481022 Einfache und negierte Spule Zuweisung 3491023 Einzelnes Setzen und Ruumlcksetzen 3491024 Mehrfaches Setzen und Ruumlcksetzen 3511025 Vorrangiges Setzen und Ruumlcksetzen Speicher-Boxen 352

103 Flankenauswertung 3531031 Funktionsweise einer Flankenauswertung 3531032 Flankenauswertung des Verknuumlpfungsergebnisses 3561033 Flankenauswertung einer Binaumlrvariablen 3571034 Flankenauswertung mit Impulsausgabe 359

104 Zeitfunktionen 3591041 Einfuumlhrung 3591042 Impulsbildung TP 3611043 Einschaltverzoumlgerung TON 3621044 Ausschaltverzoumlgerung TOF 3631045 Akkumulierende Einschaltverzoumlgerung TONR 364

105 Zaumlhlfunktionen 3651051 Einfuumlhrung 3651052 Vorwaumlrtszaumlhler CTU 3671053 Ruumlckwaumlrtszaumlhler CTD 3671054 Vorwaumlrts-Ruumlckwaumlrtszaumlhler CTUD 369

Inhaltsverzeichnis

16

11 Digitalfunktionen 371

111 Uumlbertragungsfunktionen 3721111 Einfuumlhrung 3721112 Variable kopieren MOVE-Box bei KOP und FUP 3721113 Zeichenkette kopieren S_MOVE-Box bei KOP und FUP 3731114 Wertzuweisungen bei SCL 3741115 Datenbereich kopieren (MOVE_BLK UMOVE_BLK) 3761116 Datenbereich fuumlllen (FILL_BLK UFILL_BLK) 3761117 Ladespeicher lesen und schreiben (READ_DBL WRIT_DBL) 3771118 Bytes tauschen (SWAP) 379

112 Vergleichsfunktionen 3801121 Uumlbersicht 3801122 Vergleich zweier Variablenwerte 3801123 Bereichsvergleich 381

113 Arithmetische Funktionen fuumlr Zahlenwerte 3821131 Einfuumlhrung 3821132 Addition ADD 3831133 Subtraktion SUB 3831134 Multiplikation MUL 3841135 Division DIV 3841136 Division mit Rest als Ergebnis MOD 3841137 Absolutwertbildung ABS 3841138 Negation NEG 3851139 Dekrementieren DEC Inkrementieren INC 385

114 Arithmetische Funktionen fuumlr Zeitwerte 3861141 Einfuumlhrung 3861142 Addition T_ADD 3861143 Subtraktion T_SUB 3861144 Differenz T_DIFF 3871145 Zusammenfassen T_COMBINE 388

115 Mathematische Funktionen 3881151 Einfuumlhrung 3881152 Winkelfunktionen SIN COS TAN 3881153 Arcusfunktionen ASIN ACOS ATAN 3891154 Quadrat bilden SQR 3901155 Quadratwurzel ziehen SQRT 3901156 Potenzieren zur Basis e EXP 3901157 Natuumlrlichen Logarithmus berechnen LN 3901158 Nachkommastellen extrahieren FRAC 3911159 Potenzieren zu einer beliebigen Basis EXPT 391

116 Konvertierungsfunktionen (Datentypwandlung) 3921161 Einfuumlhrung 3921162 Konvertierungsfunktion CONV 3931163 Konvertierungsfunktionen fuumlr Gleitpunktzahlen 3941164 Konvertierungsfunktionen SCALE_X und NORM_X 3971165 Konvertierungsfunktion T_CONV 398

Inhaltsverzeichnis

17

1166 Konvertierugngsfunktion S_CONV 3981167 Konvertierungsfunktionen STRG_VAL und VAL_STRG 4011168 Konvertierungsfunktionen STRG_TO_CHARS und CHARS_TO_STRG 4021169 Konvertierungsfunktionen ATH und HTA 405

117 Schiebefunktionen 4051171 Einfuumlhrung 4051172 Schieben nach rechts (SHR) 4071173 Schieben nach links (SHL) 4081174 Rotieren nach rechts (ROR) 4081175 Rotieren nach links (ROL) 408

118 Logikfunktionen 4081181 Einfuumlhrung 4081182 Wortverknuumlpfungen (AND OR XOR) 4091183 Invertieren (INV) 4101184 Codierfunktionen DECO und ENCO 4101185 Auswahlfunktionen SEL MUX und DEMUX 4111186 Minimumauswahl MIN Maximumauswahl MAX 4141187 Begrenzer LIMIT 415

119 Bearbeitung von Zeichenketten (Datentyp STRING) 4151191 Laumlnge einer Zeichenkette ausgeben LEN 4161192 Zeichenketten zusammenfassen CONCAT 4161193 Linke Teilzeichenkette ausgeben LEFT 4171194 Rechte Teilzeichenkette ausgeben RIGHT 4181195 Mittlere Teilzeichenkette ausgeben MID 4181196 Teilzeichenkette loumlschen DELETE 4181197 Zeichenkette einfuumlgen INSERT 4191198 Teilzeichenkette ersetzen REPLACE 4201199 Teilzeichenkette finden FIND 420

1110 Rechnen mit der CALCULATE-Box bei KOP und FUP 421

12 Programmfluss-Steuerung 424

121 Sprungfunktionen 4241211 Einfuumlhrung 4241212 Absoluter Sprung 4251213 Bedingter Sprung 4261214 Sprungliste JMP_LIST 4261215 Sprungverteiler SWITCH 428

122 Bausteinende-Funktion 430

123 Aufruf von Codebausteinen 4311231 Einfuumlhrung 4311232 Aufruf einer Funktion FC 4321233 Aufruf eines Funktionsbausteins FB 434

124 ENENO-Mechanismus 4351241 ENENO-Mechanismus bei KOP und FUP 4361242 ENENO-Mechanismus bei SCL 4371243 ENENO bei Anwender-Bausteinen 437

Inhaltsverzeichnis

18

13 Online-Betrieb Diagnose und Test 439

131 Programmiergeraumlt an die PLC-Station anschlieszligen 4401311 IP-Adressen des Programmiergeraumlts 4401312 Das Programmiergeraumlt mit der PLC-Station verbinden 4421313 Eine IP-Adresse der CPU-Baugruppe zuweisen 4431314 Den Online-Betrieb einschalten 443

132 Projektdaten uumlbertragen 4441321 Die Projektdaten erstmalig laden 4441322 Die Projektdaten nachladen 4461323 Fehlermeldung nach dem Laden 4471324 Mit der Memory Card arbeiten 4471325 Bausteine offlineonline bearbeiten 4501326 Bausteine offlineonline vergleichen 4511327 Online-Projekt ohne Offline-Projekt bearbeiten 4531328 Die Projektdaten aus der CPU zuruumlckladen 454

133 Hardware-Diagnose 4561331 Status-Anzeigen an den Baugruppen 4561332 Diagnose-Informationen 4571333 Diagnosepuffer 4571334 Diagnose-Funktionen 4591335 Online-Tools 4591336 Weitere Diagnose-Informationen uumlber das Programmiergeraumlt 460

134 Anwenderprogramm testen 4611341 Einfuumlhrung in das Testen mit Programmstatus 4621342 Programmstatus bei KOP und FUP 4621343 Programmstatus bei SCL 4641344 Beobachten mit der PLC-Variablentabelle 4661345 Datenvariablen beobachten 4661346 Testen mit Beobachtungstabellen 4671347 Variablen beobachten mit Beobachtungstabelle 4701348 Variablen steuern mit Beobachtungstabellen 4711349 Peripherieausgaumlnge freischalten und bdquoSteuern sofortldquo 47213410 Variablen forcen 473

14 Dezentrale Peripherie 477

141 Einfuumlhrung Uumlbersicht 477

142 PROFINET IO 4781421 Komponenten von PROFINET IO 4781422 Adressen bei PROFINET IO 4791423 PROFINET IO projektieren 4811424 Echtzeit-Kommunikation bei PROFINET IO 483

143 PROFIBUS DP 4841431 Komponenten von PROFIBUS DP 4841432 Adressen bei PROFIBUS DP 4881433 PROFIBUS DP projektieren 4891434 Systemfunktionen fuumlr PROFINET IO und PROFIBUS DP 493

Inhaltsverzeichnis

19

144 AktorSensor-Interface 4961441 Komponenten von AktorSensor-Interface 4961442 AS-i-Master CM 1243-2 projektieren 4961443 AktorSensor-Interface projektieren 4981444 Schnittstelle zum Anwenderprogramm 499

145 Kommunikation uumlber Modbus 5001451 Modbus RTU 5001452 Modbus TCP 502

15 Kommunikation 505

151 Uumlbersicht 505

152 Open User Communication 5081521 Grundlagen 5081522 Open User Communication mit TCP und ISO-on-TCP 5081523 Open User Communication mit dem Protokoll UDP 5111524 Kommunikationsfunktionen fuumlr die Open User Communication 5121525 Open User Communication projektieren 5171526 PN-Schnittstelle konfigurieren mit T_CONFIG 518

153 S7-Kommunikation 5191531 Grundlagen 5191532 Datenstruktur bei einseitigem Datenaustausch 5201533 Kommunikationsfunktionen fuumlr den einseitigen Datenaustausch 5211534 S7-Kommunikation projektieren 522

154 Punkt-zu-Punkt-Kommunikation 5231541 Einfuumlhrung in die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation 5231542 Konfigurieren der Kommunikationsbaugruppe CM 1241 5241543 Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsfunktionen 5261544 USS-Protokoll fuumlr Antriebe 528

16 Visualisierung 531

161 Einfuumlhrung in die Visualisierung 5311611 Uumlbersicht HMI Panels in STEP 7 Basic 5321612 Ein Projekt mit einer HMI-Station anlegen 5341613 Querverweise fuumlr HMI-Objekte 536

162 HMI-Variablen und Bereichszeiger anlegen 5381621 Einfuumlhrung HMI-Variablen 5381622 Eine HMI-Variable anlegen 5391623 Einen Bereichszeiger anlegen 540

163 Prozessbilder projektieren 5421631 Einfuumlhrung in die Projektierung von Prozessbildern 5421632 Arbeitsfenster fuumlr Prozessbilder 5431633 Arbeiten mit Bildebenen 5441634 Arbeiten mit Vorlagen 5441635 Arbeiten mit Funktionstasten 5451636 Ein neues Bild anlegen 5461637 Einen Bildwechsel projektieren 547

Inhaltsverzeichnis

20

1638 Arbeiten mit Objekten in Prozessbildern 5471639 Bildobjekte zur Laufzeit veraumlndern 548

16310 Basisobjekte fuumlr die Bildprojektierung 550

164 Bedien- und Beobachtungsfunktionen 550

1641 Eingabe und Anzeige von Prozesswerten 5501642 Arbeiten mit Meldungen 553

1643 Arbeiten mit Rezepturen 5611644 Arbeiten mit der Benutzerverwaltung 566

165 HMI-Projektierung fertigstellen 5691651 HMI-Projektierung uumlbersetzen (Konsistenzpruumlfung) 569

1652 Simulation der HMI-Projektierung 5691653 Projektierung in die HMI-Station laden 570

1654 Wartung der HMI-Station 573

17 Anhang 575

171 Integrierte und technologische Funktionen 575

1711 High Speed Counter (HSC) 5751712 Impulsgenerator 581

1713 Technologieobjekte fuumlr Motion Control 584

1714 Technologieobjekte fuumlr PID Control 589

172 Mit TeleService uumlber das Telefonnetz koppeln 592

173 Telecontrol mit CP 1242-7 593

174 Webserver 595

1741 Webserver aktivieren 595

1742 Web-Informationen auslesen 5951743 Standard-Webseiten 595

175 Datenprotokollierung (Data Logging) 597


1752 Datenprotokollierung anwenden 5981753 Funktionen fuumlr die Datenprotokollierung 599

Stichwortverzeichnis 601

11 Uumlbersicht Automatisierungssystem S7-1200

21

1 Einfuumlhrung


Das Automatisierungssystem SIMATIC S7-1200 umfasst die vier ControllerS7-1211C S7-1212C S7-1214C und S7-1215C die untereinander mit SIMATIC HMIBasic Panels oder mit anderen Automatisierungsgeraumlten uumlber SIMATIC NET Datenaustauschen koumlnnen Mit STEP 7 (TIA Portal) werden die Geraumlte konfiguriert pro-jektiert und programmiert (Bild 11)

Die Controller SIMATIC S7-1200 bilden als speicherprogrammierbare Steuerun-gen (SPS oder PLC Programmable Logic Controller) die Basis des Automatisie-rungssystems Vier verschiedene Controller mit abgestufter Leistungsfaumlhigkeituumlberdecken den unteren Bereich der industriellen Steuerungen

SIMATIC HMI bedeutet Bedienen und Beobachten (HMI Human Machine Inter-face) Die Basic Panels sind so ausgelegt dass sie optimal mit SIMATIC S7-1200zusammenarbeiten Die Geraumlte sind in Displaygroumlszligen von 38 Zoll 57 Zoll 104Zoll und 15 Zoll verfuumlgbar und werden uumlber Touchscreen bedient Bis auf das 15-Zoll-Geraumlt haben die Geraumlte zusaumltzlich Funktionstasten

Bild 11 Bestandteile des Automatisierungssystems SIMATIC S7-1200

SIMATIC Controller steuern die Maschine oder Anlage

Bedienen und Beobachten zum Fuumlhrender Anlage im laufenden Betrieb

SIMATIC NET

SIMATIC HMI STEP 7(TIA Portal)

SIMATIC S7-1200

Vernetzung zum Datenaustauschund zentralen Online-Zugriff

Software zum Konfigurierenund ProgrammierenProjektieren

SS

S S S

Bestandteile des Automatisierungssystems SIMATIC S7-1200

1 Einfuumlhrung

22

SIMATIC NET verbindet alle SIMATIC-Stationen und sorgt fuumlr komplikationslosenDatenaustausch SIMATIC S7-1200 mit PROFINET-Schnittstelle verwendet dasIndustrial Ethernet Netzwerk um mit anderen PLC-Stationen HMI-Stationen undProgrammiergeraumlten Daten auszutauschen Kommunikationsbaugruppen erwei-tern die Kommunikationsfaumlhigkeit auf andere Netze wie PROFIBUS DP AktorSen-sor-Interface oder Punkt-zu-Punkt-Kopplung auf RS232- oder RS485-Basis

Die Programmiersoftware STEP 7 bildet die Klammerfunktion fuumlr Totally Integra-ted Automation (TIA) der Automatisierung mit durchgaumlngiger Projektierung undProgrammierung Datenhaltung und Datenuumlbertragung Mit STEP 7 werden dieSIMATIC-Komponenten konfiguriert projektiert und parametriert mit STEP 7 wirddas Anwenderprogramm erstellt und getestet Das TIA Portal ist die zentraleBedienoberflaumlche zum Verwalten der Werkzeuge und AutomatisierungsdatenSTEP 7 im TIA Portal gibt es in den Varianten STEP 7 Professional und STEP 7 BasicMit beiden Varianten kann eine S7-1200-Station projektiert und programmiertwerden In diesem Buch ist die Anwendung von STEP 7 Basic beschrieben

111 SIMATIC S7-1200

SIMATIC S7-1200 ist das modulare Microsystem fuumlr den unteren und mittlerenLeistungsbereich Die Zentralbaugruppe (Central Processor Unit CPU) enthaumlltdas Betriebssystem und das Anwenderprogramm Das Anwenderprogrammbefindet sich spannungsausfallsicher im Ladespeicher Die ablaufrelevanten Teiledes Anwenderprogramms werden in einem Arbeitsspeicher mit schnellemZugriff bearbeitet Variablenwerte die auch bei Spannungsausfall oder beim Aus-und Einschalten ihren Wert behalten sollen werden im Remanenzspeicher abge-legt (Bild 12)

Mithilfe einer steckbaren Speicherkarte (Memory Card MC) kann das Anwender-programm auf die CPU uumlbertragen werden ndash alternativ zum Uumlbertragen uumlber eineOnline-Verbindung mit dem Programmiergeraumlt Die Speicherkarte kann auch alsexterner Ladespeicher oder zum Firmware-Update eingesetzt werden

Die Verbindung zur Anlage oder zum Prozess uumlbernehmen Onboard-Ein- undAusgaben die je nach Version der Zentralbaugruppe in unterschiedlicher Anzahlvorhanden sind Die Onboard-Ein- und Ausgaben sind auch speziell fuumlr den Betriebder integrierten Hochgeschwindigkeitszaumlhler (HSC High Speed Counter) ausge-legt Das Betriebssystem enthaumllt weiterhin Impulsgeneratoren mit weitenmodu-lierter Impulsausgabe sowie die Technologieobjekte Achse zur Ansteuerung vonSchrittmotoren und Servomotoren mit Pulsschnittstelle und PID Compact einenPID-Regler mit optimierter Selbsteinstellung

Mit einem Signal Board (SB) koumlnnen die Onboard-Ein- und Ausgaben erweitert wer-den Das Communication Board (CB) schafft einen Punkt-zu-Punkt-Anschluss fuumlrdie CPU-Baugruppe und das Battery Board (BB) verlaumlngert die Gangreserve derintegrierten Hardware-Uhr auf etwa ein Jahr

Sind zusaumltzliche Ein- und Ausgaumlnge erforderlich koumlnnen ndash je nach Version derCPU-Baugruppe ndash Ein-Ausgabebaugruppen (Signal Modules SM) an die CPU-Baugruppe angesteckt werden Sie sind fuumlr Digital- und Analogsignale verfuumlgbar


23

Die PROFINET-Schnittstelle verbindet die CPU-Baugruppe mit dem SubnetzIndustrial Ethernet An ihr wird das Programmiergeraumlt angeschlossen wenn bei-spielsweise das Anwenderprogramm online zur CPU-Baugruppe uumlbertragen undan der Maschine getestet werden soll Uumlber diese Schnittstelle geschieht auch derDatenaustausch mit HMI-Stationen oder anderen Automatisierungsgeraumlten

Wird die CPU-Baugruppe mit nur einem Geraumlt uumlber Ethernet verbunden kann esdirekt mit einem Standard- oder bdquoCross-overldquo-Kabel geschehen Bei der Vernetzungvon mehr als zwei Geraumlten die nur eine PROFINET-Schnittstelle haben muumlssen dieVerbindungskabel uumlber einen Vervielfacher z B das Communication SwitchModule (CSM) gefuumlhrt werden Eine CPU 1215 hat zwei mit einem Switch verbun-dene Anschluumlsse so dass sie mit dem naumlchsten Automatisierungsgeraumlt ohne zwi-schengeschalteten Anschlussvervielfacher vernetzt werden kann

Kommunikationsbaugruppen (Communication Modules CM) gestatten denBetrieb an weiteren Bussystemen wie beispielsweise PROFIBUS DP Hier kann eineS7-1200-Station in einem DP-Mastersystem sowohl der DP-Master als auch ein DP-

Bild 12 Anschlussmoumlglichkeiten an eine PLC-Station mit CPU 1200

S

Anschluss von Geraumlten uumlberCommunication Module (CM)an PROFIBUS AS-Interfaceoder Punkt-zu-Punkt

Anschluss einesProgrammier-geraumlts

Anschluss einerHMI-Station(Basic Panel)

Anschluss einerweiteren S7-1200-Station oderanderer Geraumlte aufder Basis derOpen UserCommunication

Vervielfaumlltigung des Ethernet-Anschlusses mit demCommunication Switch Module(CSM)

Anschluss von Sensoren zBTaster oder Endschalter an dieOnboard-Peripherie an das SignalBoard (SB) oder an ein SignalModule (SM)

Anschluss von Aktoren zBSchuumltze oder Leuchten an dieOnboard-Peripherie an das SignalBoard (SB) oder an ein SignalModule (SM)

Mit einer Memory Card(MC) kann dasSteuerungsprogrammuumlbertragen und dasBetriebssystemhochgeruumlstet werden

Anschlussmoumlglichkeiten an eine CPU 1200

1 Einfuumlhrung

24

Slave sein An AS-Interface kann eine S7-1200-Station der AS-Interface-Master seinund bis zu 62 AS-Interface-Feldgeraumlte steuern Die Kommunikationsbaugruppe fuumlrdie Punkt-zu-Punkt-Kopplung gibt es mit RS232- oder RS485-Schnittstelle an diebeispielsweise ein Barcode- oder RFID-Leser angeschlossen werden kann

112 Uumlbersicht STEP 7 Basic

STEP 7 ist das zentrale Automatisierungswerkzeug fuumlr SIMATIC STEP 7 benoumltigtzum Betrieb eine Autorisierung (Lizenz) und laumluft auf den jeweils aktuellenBetriebssystemen Microsoft Windows Mit STEP 7 Basic koumlnnen die S7-1200-Cont-roller und ndash mit WinCC Basic ndash die Basic Panels projektiert werden Die Projektie-rung geschieht mit zwei Ansichten die Portalansicht und die Projektansicht

Die Portalansicht ist aufgabenorientiert angelegt

Im Startportal oumlffnen Sie ein bestehendes Projekt erstellen ein neues Projekt odermigrieren ein Projekt Ein bdquoProjektldquo ist eine Datenstruktur die alle erforderlichenProgramme und Daten fuumlr Ihr Automatisierungsvorhaben enthaumllt Von hier aussind die wichtigsten Werkzeuge und Funktionen von STEP 7 uumlber weitere Portaleerreichbar (Bild 13)

b Im Portal Geraumlte amp Netze konfigurieren Sie die Automatisierungsgeraumlte d h Sieplatzieren die Baugruppen in einem Baugruppentraumlger und parametrieren sie

b Im Portal PLC-Programmierung erstellen Sie das Anwenderprogramm in Formvon einzelnen Abschnitten die man bdquoBausteineldquo nennt

b Das Portal Visualisierung bietet die wichtigsten Werkzeuge fuumlr die Projektierungund Simulation von Basic Panels an

b Mit dem Portal Online amp Diagnose schalten Sie das Programmiergeraumlt online aneine CPU-Baugruppe Sie koumlnnen die Betriebsarten der CPU steuern und das An-wenderprogramm uumlbertragen und testen

Die Projektansicht bietet eine objektorientierte Ansicht mit mehreren Fensternderen Inhalt je nach ausgefuumlhrter Taumltigkeit wechselt In der Geraumltekonfigurationsteht der Arbeitsbereich mit dem zu konfigurierenden Geraumlt im Mittelpunkt In der

Bild 13 Werkzeuge im Startportal von STEP 7 Basic


25

Geraumltesicht wird der Baugruppentraumlger mit den bereits platzierten Baugruppengezeigt (Bild 14) Ein weiteres Fenster ndash das Inspektorfenster ndash enthaumllt die Eigen-schaften der selektierten Baugruppe das Aufgaben-Fenster (Task Card) gibt Unter-stuumltzung durch den Hardware-Katalog mit den zur Verfuumlgung stehenden Baugrup-pen Die Netzsicht zeigt die Vernetzung zwischen den Geraumlten und gestattet dieProjektierung von Kommunikationsverbindungen

Bei der PLC-Programmierung bearbeiten Sie im Arbeitsbereich den ausgewaumlhltenBaustein Wiederum sehen Sie im Inspektorfenster die Eigenschaften des markier-ten Objekts und koumlnnen diese einstellen Das Aufgabenfenster enthaumllt diesmal denAnweisungs-Katalog mit den zur Verfuumlgung stehenden Programmelementen undFunktionen Aumlhnliches gilt fuumlr die Bearbeitung der PLC-Variablen beim Online-Pro-grammtest durch Beobachtungstabellen oder beim Projektieren eines HMI-Geraumlts

Und stets haben Sie die Projektnavigation im Blickfeld Sie enthaumllt alle Objekte desSTEP-7-Projekts So koumlnnen Sie jederzeit ein Objekt beispielsweise einen Pro-grammbaustein oder eine Beobachtungstabelle auswaumlhlen und dieses Objekt mitden entsprechenden Editoren die beim Oumlffnen des Objekts automatisch startenbearbeiten

113 Drei Programmiersprachen

Als Programmiersprache fuumlr das Anwenderprogramm koumlnnen Sie zwischen Kon-taktplan (KOP) Funktionsplan (FUP) und Structured Control Language (SCL)waumlhlen Das Anwenderprogramm kann in einzelne Teile strukturiert werden dieman bdquoBausteineldquo nennt Die Programmiersprache ist eine Eigenschaft eines Bau-steins was bedeutet Sie koumlnnen fuumlr jeden Baustein im Anwenderprogramm dieProgrammiersprache verwenden die zur Loumlsung der Bausteinfunktion am bestengeeignet ist

Mit Kontaktplan programmieren Sie die Steuerungsaufgabe angelehnt an denStromlaufplan Die Verknuumlpfung der binaumlren Signalzustaumlnde wird durch die seri-elle oder parallele Anordnung von Kontakten dargestellt (Bild 15) Eine Spuleschlieszligt einen Strompfad ab Komplexe Funktionen werden mit Boxen dargestellt

Bild 14 Beispiel fuumlr den Arbeitsbereich der Geraumltekonfiguration

1 Einfuumlhrung

26

die Sie wie Kontakte oder Spulen handhaben Beispiele fuumlr Boxen sind die mathe-matischen Funktionen oder Funktionen zur Bearbeitung von Zeichenketten

Mit Funktionsplan programmieren Sie die Steuerungsaufgabe angelehnt an elek-tronische Schaltkreissysteme Binaumlre Verknuumlpfungen werden durch Verschaltungvon UND- und ODER-Funktionen realisiert und mit einfachen Boxen abgeschlossen(Bild 16) Komplexe Boxen uumlbernehmen die Verknuumlpfung digitaler Variablen bei-spielsweise bei den mathematischen Funktionen oder den Funktionen fuumlr Zeichen-ketten

Structured Control Language eignet sich besonders fuumlr die Programmierungvon komplexen Algorithmen oder fuumlr Aufgabenstellungen aus dem Bereich derDatenverwaltung Das Programm besteht aus SCL-Anweisungen die beispielsweiseWertzuweisungen Vergleiche oder Kontrollanweisungen sein koumlnnen (Bild 17)

Bild 15 Beispiel fuumlr binaumlre Verknuumlpfungen in Kontaktplandarstellung

Bild 16 Beispiel fuumlr binaumlre Verknuumlpfungen in Funktionsplandarstellung

Bild 17 Beispiel fuumlr SCL-Anweisungen


27

114 Bearbeitung des Anwenderprogramms

Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung pruumlft der Steuerungsprozessordie Konsistenz der Hardware und parametriert die Baugruppen Anschlieszligend wirdeinmalig ndash falls vorhanden ndash ein Anlaufprogramm bearbeitet Das Anlaufpro-gramm gehoumlrt zum Anwenderprogramm das Sie programmieren Hier koumlnnenEinstellungen und Initialisierungen fuumlr das Anwenderprogramm stehen

Das Anwenderprogramm ist in der Regel in einzelne Abschnitte ndash bdquoBausteineldquogenannt ndash eingeteilt Die Organisationsbausteine (OB) sind die Schnittstelle zwi-schen Betriebssystem und Anwenderprogramm Das Betriebssystem ruft zubestimmten Ereignissen einen Organisationsbaustein auf in dem dann das Anwen-derprogramm bearbeitet wird (Bild 18)

Zur Strukturierung das Programms stehen Funktionsbausteine (FB) und Funktio-nen (FC) zur Verfuumlgung Funktionsbausteine haben einen Speicher in dem lokaleVariablen dauerhaft abgelegt sind Funktionen haben diesen Speicher nicht

Fuumlr den Aufruf (das Starten der Bearbeitung) von Funktionsbausteinen und Funk-tionen gibt es Programmanweisungen Jeder Bausteinaufruf kann mit Ein- undAusgaumlngen bdquoBausteinparameterldquo genannt versehen werden Beim Aufruf koumlnnenVariablen uumlbergeben werden mit denen das Programm im Baustein arbeiten sollAuf diese Weise kann ein Baustein mit einer gewissen Funktion (z B der Additionvon drei Variablen) mehrfach mit unterschiedlichen Parametersaumltzen (z B fuumlrunterschiedliche Berechnungen) aufgerufen werden (Bild 19)

Die Daten des Anwenderprogramms werden in Datenbausteinen (DB) abgelegt Ins-tanz-Datenbausteine sind einem Aufruf eines Funktionsbausteins fest zugeordnetsie sind der Variablenspeicher des Funktionsbausteins Global-Datenbausteine ent-halten Daten die keinem Baustein zugeordnet sind

Bild 18 Bearbeitung des Anwenderprogramms

Anlauf-programm

Alarm- undFehlerprogramm

Haupt-programm

Bearbeitung des Anwenderprogramms

Einschalten

Aktualisierung derEin- und Ausgaumlnge

Unterbrechung(Alarm oder Fehler)

BetriebszustandSTARTUP

Betriebssystem Anwenderprogramm

BetriebszustandRUN

OB

OB

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

OB

Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

28

Nach einem Anlauf aktualisiert der Steuerungsprozessor die Ein- und Ausgangs-signale in den Prozessabbildern und ruft den Organisationsbaustein OB 1 auf Hiersteht das Hauptprogramm Auch im Hauptprogramm ist eine Strukturierung moumlg-lich und zu empfehlen Ist das Hauptprogramm bearbeitet wechselt der Steue-rungsprozessor zuruumlck ins Betriebssystem haumllt beispielsweise die Kommunika-tion mit dem Programmiergeraumlt aufrecht aktualisiert die Ein- und Ausgangssig-nale und beginnt dann erneut mit der Bearbeitung des Hauptprogramms

Die zyklische Programmbearbeitung ist ein Merkmal speicherprogrammierbarerSteuerungen Das Anwenderprogramm wird auch dann bearbeitet wenn bdquovonauszligenldquo keine Aktionen gefordert sind wenn also z B die gesteuerte Maschinesteht Dies hat Vorteile bei der Programmierung Sie programmieren beispiels-weise den Kontaktplan so wie Sie einen Stromlaufplan zeichnen oder programmie-ren den Funktionsplan genau so wie die Verschaltung elektronischer Bauteile Grobbetrachtet hat eine speicherprogrammierbare Steuerung eine Charakteristik wiez B eine Schuumltzen- oder Relaissteuerung Die vielen programmierten Verknuumlpfun-gen sind quasi gleichzeitig bdquoparallelldquo wirksam

Neben dem zyklisch bearbeiteten Hauptprogramm ist eine unterbrechungsgesteu-erte Programmbearbeitung moumlglich Dazu geben Sie das entsprechende Unterbre-chungsereignis frei Das kann ein Prozessalarm sein also eine Anforderung vonder gesteuerten Maschine zur schnellen Reaktion oder ein Weckalarm ein Ereig-nis das in einem festgelegten Zeitraster auftritt

Beim Auftreten eines Ereignisses unterbricht der Steuerungsprozessor die Bearbei-tung des Hauptprogramms und ruft das zugeordnete Unterbrechungsprogrammauf Bestimmten Ereignissen koumlnnen Sie Organisationsbausteine zuordnen diedann in einem solchen Fall bearbeitet werden Ist das Unterbrechungsprogrammbearbeitet setzt der Steuerungsprozessor die Bearbeitung des Hauptprogrammsan der unterbrochenen Stelle fort

Bild 19 Beispiel fuumlr zwei Aufrufe eines Bausteins mit jeweils verschiedenen Variablen


29

115 Datenhaltung im SIMATIC-Automatisierungssystem

Die Automatisierungsdaten liegen im Automatisierungssystem an verschiedenenSpeicherplaumltzen Da ist zuerst einmal das Programmiergeraumlt allgemein bdquoErstellsys-temldquo oder bdquoEngineering Systemldquo genannt Auf dessen Festplatte werden in einemSTEP-7-Projekt saumlmtliche Automatisierungsdaten gespeichert Beim Konfigurie-ren Projektieren und Programmieren bearbeiten Sie die Projektdaten mit STEP 7im Hauptspeicher des Programmiergeraumlts (Bild 110)

Die Automatisierungsdaten auf der Festplatte nennt man auch die Offline-Projekt-daten Wenn STEP 7 die Automatisierungsdaten entsprechend aufbereitet (bdquouumlber-setztldquo) hat koumlnnen sie in ein angeschlossenes Automatisierungsgeraumlt geladen wer-den Die in den Anwenderspeicher der CPU-Baugruppe geladenen Daten sind dieOnline-Projektdaten

Der Anwenderspeicher auf der CPU-Baugruppe ist dreigeteilt Im Ladespeichersteht das komplette Anwenderprogramm einschlieszliglich der Konfigurationsdatenim Arbeitsspeicher steht das ablauffaumlhige Anwenderprogramm mit den aktuellenSteuerungsdaten und im Remanenzspeicher stehen die Variablen deren aktuelleWerte spannungsausfallsicher gespeichert werden sollen

Die Memory Card kann als Uumlbertragungskarte das Anwenderprogramm in den CPU-Speicher uumlbertragen oder als Programmkarte den internen Ladespeicher der CPUerweitern Bei der Anwendung als Programmkarte muss die Memory Card zur Lauf-zeit in der CPU-Baugruppe gesteckt bleiben

Bild 110 Datenhaltung im SIMATIC-Automatisierungssystem

Memory Card

ArbeitsspeicherRemanenzspeicher

Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher

Im Ladespeicher stehendie zur CPU uumlbertragenenProjektdaten Zusammen

mit den aktuellenVariablenwerten aus demArbeitsspeicher bilden siedie Online-Projektdaten

Mit der Memory Cardkann das Steuerungs-

programm zur CPUuumlbertragen werden

Im Arbeitsspeicher stehtder ablauffaumlhige Teil desSteuerungsprogramms

der zur Laufzeit bearbeitetwird

Im Remanenzspeicherstehen die Variablen die

ihren Wert bei Spannungs-ausfall oder beim Aus-

und Einschalten behalten

Auf der Festplattesind die Offline-

Projektdaten gespeichert

Alle Projektdaten werdenim Hauptspeicher desProgrammiergeraumlts

bearbeitet

Programmiergeraumlt CPU-Baugruppe

Uumlbertragung mit Online-Verbindung

Uumlbertragungbeim Einschalten

Speichern derProjektdaten

Datenhaltung im SIMATIC Automatisierungssystem

Berger Automatisieren mit SIMATIC S7-1200


von Hans Berger


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2 Auflage 2013



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Vorwort

5

Vorwort









6


Start

Einfuumlhrung


Geraumlte amp Netze





PLC-Programmierung



Der Programmeditor









7

Online amp Diagnose





Datenkommunikation





Visualisierung





Anhang





Inhaltsverzeichnis

8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21









Inhaltsverzeichnis

9


26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








Inhaltsverzeichnis

10












Inhaltsverzeichnis

11











Inhaltsverzeichnis

12











Inhaltsverzeichnis

13









Inhaltsverzeichnis

14










Inhaltsverzeichnis

15










Inhaltsverzeichnis

16








Inhaltsverzeichnis

17











Inhaltsverzeichnis

18










Inhaltsverzeichnis

19












Inhaltsverzeichnis

20









17 Anhang 575







174 Webserver 595








21

1 Einfuumlhrung








SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



SS

S S S


1 Einfuumlhrung

22



111 SIMATIC S7-1200







23





S










1 Einfuumlhrung

24













25








1 Einfuumlhrung

26








27








Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

OB

Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

28







29







Memory Card


Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher













bearbeitet







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5

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Start

Einfuumlhrung


Geraumlte amp Netze





PLC-Programmierung



Der Programmeditor









7

Online amp Diagnose





Datenkommunikation





Visualisierung





Anhang





Inhaltsverzeichnis

8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21









Inhaltsverzeichnis

9


26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








Inhaltsverzeichnis

10












Inhaltsverzeichnis

11











Inhaltsverzeichnis

12











Inhaltsverzeichnis

13









Inhaltsverzeichnis

14










Inhaltsverzeichnis

15










Inhaltsverzeichnis

16








Inhaltsverzeichnis

17











Inhaltsverzeichnis

18










Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis

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17 Anhang 575







174 Webserver 595








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1 Einfuumlhrung








SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



SS

S S S


1 Einfuumlhrung

22



111 SIMATIC S7-1200







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S










1 Einfuumlhrung

24













25








1 Einfuumlhrung

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27








Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

OB

Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

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Memory Card


Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher













bearbeitet









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2 Auflage 2013



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Vorwort

5

Vorwort









6


Start

Einfuumlhrung


Geraumlte amp Netze





PLC-Programmierung



Der Programmeditor









7

Online amp Diagnose





Datenkommunikation





Visualisierung





Anhang





Inhaltsverzeichnis

8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21









Inhaltsverzeichnis

9


26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








Inhaltsverzeichnis

10












Inhaltsverzeichnis

11











Inhaltsverzeichnis

12











Inhaltsverzeichnis

13









Inhaltsverzeichnis

14










Inhaltsverzeichnis

15










Inhaltsverzeichnis

16








Inhaltsverzeichnis

17











Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis

19












Inhaltsverzeichnis

20









17 Anhang 575







174 Webserver 595








21

1 Einfuumlhrung








SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



SS

S S S


1 Einfuumlhrung

22



111 SIMATIC S7-1200







23





S










1 Einfuumlhrung

24













25








1 Einfuumlhrung

26








27








Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

OB

Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

28







29







Memory Card


Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher













bearbeitet






Vorwort

5

Vorwort









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Start

Einfuumlhrung


Geraumlte amp Netze





PLC-Programmierung



Der Programmeditor









7

Online amp Diagnose





Datenkommunikation





Visualisierung





Anhang





Inhaltsverzeichnis

8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21









Inhaltsverzeichnis

9


26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis

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17 Anhang 575







174 Webserver 595








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1 Einfuumlhrung








SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



SS

S S S


1 Einfuumlhrung

22



111 SIMATIC S7-1200







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S










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1 Einfuumlhrung

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Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

OB

Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

28







29







Memory Card


Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher













bearbeitet







6


Start

Einfuumlhrung


Geraumlte amp Netze





PLC-Programmierung



Der Programmeditor









7

Online amp Diagnose





Datenkommunikation





Visualisierung





Anhang





Inhaltsverzeichnis

8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21









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9


26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








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17 Anhang 575







174 Webserver 595








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SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



SS

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111 SIMATIC S7-1200







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1 Einfuumlhrung

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Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

OB

Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

28







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Hauptspeicher

Festplatte

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bearbeitet







7

Online amp Diagnose





Datenkommunikation





Visualisierung





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8

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung 21









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9


26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








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17 Anhang 575







174 Webserver 595








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SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



SS

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111 SIMATIC S7-1200







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Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

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FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

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Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

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Memory Card


Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher













bearbeitet






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1 Einfuumlhrung 21









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26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








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17 Anhang 575







174 Webserver 595








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SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



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111 SIMATIC S7-1200







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Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

OB

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FBFC

FBFC

FBFC

FBFC

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Unterbrechung

1 Einfuumlhrung

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Memory Card


Hauptspeicher

Festplatte

Ladespeicher













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Inhaltsverzeichnis

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26 SIPLUS S7-1200 56


31 Einfuumlhrung 58








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174 Webserver 595








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SIMATIC NET


SIMATIC S7-1200



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Anlauf-programm


Haupt-programm


Einschalten





BetriebszustandRUN

OB

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FBFC

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Unterbrechung

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Hauptspeicher

Festplatte

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174 Webserver 595








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SIMATIC S7-1200



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111 SIMATIC S7-1200







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Anlauf-programm


Haupt-programm


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BetriebszustandRUN

OB

OB

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FBFC

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OB

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SIMATIC NET


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Berger Automatisieren mit SIMATIC S7-1200 · Das vorliegende Buch beschreibt das Automatisierungssystem S7-1200 mit den S7-1200-Controllern und den HMI Basic Panels. Der Schwerpunkt