SPS-Programmierung Einführung in die SPS

Modul SPS-Programmierung
SPS-Programmierung
Einführung in die SPS- Programmierung mit STEP 7
Inhaltsverzeichnis
Speicherprogrammierbare Steuerung ..................................................................................................... 2
Steuerung des Prozesses .......................................................................................................................... 2
Informationen über die Prozesszustände ............................................................................................... 3
Öffner / Schliesser ..................................................................................................................................... 3
Aufbau und Bedienung der SIMATIC S7-300 .......................................................................................... 4
Adressierung der SPS ................................................................................................................................ 7
Programmbearbeitung ............................................................................................................................. 9
Programmerstellung, Speicherung ........................................................................................................ 10
Automatisierungssystem SIMATIC S7-300 .......................................................................................... 10
Programmiersoftware STEP 7.............................................................................................................. 10
Logische Verknüpfungen ....................................................................................................................... 11
UND- Verknüpfung .............................................................................................................................. 12
ODER- Verknüpfung ............................................................................................................................ 14
Negation im FUP .................................................................................................................................. 16
Vorbereiten der CPU: .............................................................................................................................. 17
Löschen ................................................................................................................................................. 17
Urlöschen.............................................................................................................................................. 18
Übung Presse ........................................................................................................................................... 19
Projekte anlegen.................................................................................................................................. 21
Projektstruktur ohne Hardware Konfiguration ................................................................................. 22
Programmieren in FUP ........................................................................................................................ 28
STEP 7- Programm testen .................................................................................................................... 43
Prüfungsfragen ....................................................................................................................................... 46
Glossar ..................................................................................................................................................... 47
Diese Unterlage wurde von Siemens Schweiz AG, IA&DT (Industry Automation and Drives Technologies)
zu Ausbildungszwecken erstellt. Siemens Schweiz AG übernimmt bezüglich des Inhalts keine Gewähr.
SWISSMECHANIC dankt Marcel Albrecht von der Firma WITO Automation AG und Hans Menzi von der
Siemens Schweiz AGfür die Erstellung der Unterlagen.
1. Auflage – Mai 2010
©by SWISSMECHANIC
1
Modul SPS-Programmierung
Speicherprogrammierbare Steuerung
SPS ist die Abkürzung für Speicherprogrammierbare Steuerung. Dies beschreibt ein Gerät
das einen Prozess ( z.B. eine Druckmaschine zum Drucken von Zeitungen, eine Abfüllanlage
zum Abfüllen von Zement, eine Presse zum Pressen von Kunststoffformteilen, etc ... ) steuert.
In einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verarbeitet das Programm die
Eingangssignale zyklisch. Die Ergebnisse werden an die Ausgänge gesendet.
Die Programmanweisungen werden mithilfe einer Software erstellt und in den Speicher der
SPS geladen. Die SPS steuert die angeschlossene Maschine.
Programm geladen
im Speicher der
SPS......
.... steuert die
Maschine
Speicher
SPS
Maschine
Programm mit
Anweisungen
Steuerung des Prozesses
Die SPS steuert den Prozess, indem sogenannte Aktoren von den als Ausgängen
bezeichneten Anschlüssen der SPS mit einer Steuerspannung von z.B. 24V beschaltet werden.
Dadurch können Motoren ein- und ausgeschaltet, Ventile aus- und eingefahren oder
Lampen ein- und ausgeschaltet werden.
-
Lampe leuchtet
24V
Die Ausgänge der SPS steuern die
Aktoren durch Schalten der
Steuerspannung !
Ausgänge
SPS
0V
-
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Lampe leuchtet nicht
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Modul SPS-Programmierung
Aufbau und Bedienung der SIMATIC S7-300
Baugruppenspektrum:
Die SIMATIC S7-300 ist ein modulares Automatisierungssystem und bietet das folgende
Baugruppenspektrum:
-
Zentralbaugruppen (CPU) mit unterschiedlicher Leistung, teilweise mit integrierten Ein/Ausgängen (z.B.CPU314C) oder integrierter PROFIBUS- Schnittstelle (z.B. CPU315-2DP)
Stromversorgungsbaugruppen (PS) mit 2A, 5A oder 10A
Erweiterungsbaugruppen (IM) für mehrzeiligen Aufbau der SIMATIC S7-300
Signalbaugruppen (SM) für digitale und analoge Ein- und Ausgänge
Funktionsbaugruppen (FM) für spezielle Funktionen (z.B. Schrittmotoransteuerung)
Kommunikationsprozessoren (CP) für Netzanbindung
PS:
Power Supply,
Spannungsversorgung,
z.B. PS307 2A
IM:
FM:
Interface
Function
Module,
Module,
ErweiterungsServo-Motor,
baugruppe für
PID Control
mehrzeiligen
z.B. FM354 F
CPU:
Aufbau,
Central Processing z.B. IM360
SM:
Unit,
Signal Modules,
Zentralbaugruppe,
DI / DO
z.B. CPU 312
AI / AO,
z.B. SM323
CP:
Communication
Processors
PROFIBUS DP,
Industrial
Ethernet
z.B. CP342-5
Hinweis: Für die Übungen in diesem Lehrmittel werden lediglich eine Stromversorgungsbaugruppe, eine CPU sowie eine Digitalein- und eine Digitalausgabebaugruppe benötigt.
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Modul SPS-Programmierung
Übung Presse
Programmieren Sie eine Presse nach IPERKA.
Die Presse mit Schutzeinrichtung soll nur dann mit einem START- Taster S1 (I 0.1) ausgelöst
werden, wenn das Schutzgitter geschlossen ist. Dieser Zustand wird mit einem Gittersensor
BO (I 0.0) überwacht.
Ist dies der Fall wird ein 5/2 Wegeventil M0 für den Pressenzylinder genau 10 Sekunden
angesteuert damit eine Kunststoffform gepresst werden kann.
Aus Sicherheitsgründen soll die Presse auch wieder hochfahren, wenn der Starttaster S1 (I
0.1) losgelassen wird oder der Gittersensor B0 (I 0.0) nicht mehr anspricht.
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Modul SPS-Programmierung
Projekte anlegen
Die Dateiverwaltung erfolgt in STEP 7 mit dem ‘SIMATIC Manager’. Hier können z.B.
Programmbausteine kopiert oder zur Weiterbearbeitung mit anderen Werkzeugen durch
Anklicken mit der Maus aufgerufen werden. Die Bedienung entspricht den in WINDOWS
üblichen Standards. (So hat man z.B. die Möglichkeit mit einem Klick der rechten Maustaste
das Auswahlmenü zu jeder Komponente zu erhalten).
In den Ordnern ‚SIMATIC 300 Station’ und ‚CPU’ wird der Hardwareaufbau der SPS
abgebildet. Demzufolge ist ein solches Projekt auch immer hardwarespezifisch zu sehen.
Projektstruktur mit Hardware Konfiguration
In STEP 7 wird jedes Projekt in einer fest vorgegebenen Struktur angelegt. Die Programme
sind in den folgenden Verzeichnissen abgespeichert:
Projekt:
Dieses Verzeichnis enthält die
Hardware und die Subnetze.
CPU:
Hier wird das
S7- Programm
eingetragen.
SIMATIC 300 Stationen:
Hier werden die
entsprechenden
Hardwarekonfigurations(Hardware) und CPUDaten abgespeichert.
S7-Programm:
Hier werden die
Anwenderprogramme
(Bausteine), Symboltabellen
(Symbole) und Quellen
(Quellen) verwaltet.
Quellen:
Hier werden ProgrammQuellen (z.B. ST Structed
Text, Strukturierter Text)
abgelegt
(Wir im ÜK nicht
angewendet).
Bausteine:
Hier werden die
Programmbausteine (
OB, FB, FC, SFB, SFC, DB
etc. ) abgespeichert.
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Symbole:
Hier werden die
Symbollisten zur
Symbolischen
Adressierung
gespeichert.
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Modul SPS-Programmierung
SPS- Programmierung
Vertiefung der SPS- Programmierung mit STEP 7
Inhaltsverzeichnis
Vorwort.............................................................................................................................................................. 2
Projekt Flaschenabfüllanlage ........................................................................................................................... 3
Projekt erstellen ................................................................................................................................................ 5
Symbolik erstellen .......................................................................................................................................19
Programmbearbeitung ................................................................................................................................... 21
Programmstrukturierung ............................................................................................................................21
Lineare Programmbearbeitung ..................................................................................................................21
Strukturierte Programmbearbeitung .........................................................................................................22
Anwenderbausteine ....................................................................................................................................23
Systembausteine ..........................................................................................................................................23
Überblick der Befehlsbibliothek im KOP/FUP/AWL-Editor .......................................................................... 24
Aufgabe Flaschenabfüllanlage ...................................................................................................................... 25
FC15 (Betriebsarten) ....................................................................................................................................26
SIMIT SCE ......................................................................................................................................................30
Testen mit SIMIT SCE 4 Students ................................................................................................................31
FC16 (Tanksteuerung) .................................................................................................................................32
FC 17 (Motoransteuerung) ..........................................................................................................................33
FC18 (Abfüllen) ............................................................................................................................................35
FC19 (Produktionsdaten).............................................................................................................................36
Prüfungsfragen ............................................................................................................................................... 39
Glossar ............................................................................................................................................................. 40
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Technologies) zu Ausbildungszwecken erstellt. Siemens Schweiz AG übernimmt bezüglich des Inhalts
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Modul SPS-Programmierung
Projekt Flaschenabfüllanlage
Funktionsbeschreibung:
Das Bandmodell soll nun als Abfüllanlage mit folgender Funktionalität betrieben werden:
Betriebsarten:
Über den Eingang I 0.0 (Taster, schließend) wird die Anlage (Q0.0) eingeschaltet, über den
Eingang I 0.1 (Taster, öffnend) ausgeschaltet.
Wenn die Anlage eingeschaltet ist, können die Betriebsarten Hand und Automatik wie folgt
aktiviert werden:
Mit I 0.4 = 0 (Schalter) wird Betriebsart Hand und mit I 0.4 = 1 wird Betriebsart
Automatikbetrieb vorgewählt. Zum Aktivieren muss die vorgewählte Betriebsart über Eingang
I 0.5 (Taster) übernommen werden.
Die eingestellte Betriebsart soll folgendermaßen angezeigt werden:
Hand = Q 0.1, Automatik = Q 0.2.
Beim Ändern der Betriebsart mit Übernahme oder beim Ausschalten der Anlage soll die gerade
aktive Betriebsart ausgeschaltet werden.
Hand:
Im Handbetrieb lässt sich das Förderband mit den Tastern I 0.2 „Tippen vor“ vorwärts (Q 1.5)
und mit I 0.3 „Tippen zurück“ rückwärts (Q 1.6) bewegen.
Automatik:
Im Automatikbetrieb schaltet der Förderbandantriebsmotor (Q 1.5) ein und bleibt
eingeschaltet, bis er durch Betätigen des Stopp-Tasters „Anlage Aus“ (I 0.1) ausgeschaltet wird,
oder bis der Sensor INI2 (I 1.6) eine Flasche erfasst.
Nachdem die Flasche gefüllt ist, muss das Förderband automatisch neu starten und
eingeschaltet bleiben, bis eine weitere Flasche erfasst oder der „Anlage Aus“ (I 0.1) Taster
betätigt wird.
Wird während des Füllens der Tank leer „Min. Füllstand“ (I 1.1 = 0), wird der Füllvorgang
angehalten. Erst wenn der Tank wieder voll ist, kann über die Quittier-Taste (I 0.6) der
Füllvorgang abgeschlossen werden.
Tank füllen
Über den Taster „Tank füllen“ (I 0.7) kann der Tank befüllt werden, indem das „Einlass-Ventil“
(Q 0.5) geöffnet wird. Wenn der „Max. Füllstand“ (I 1.0 = 1) erreicht ist, soll das „Einlass-Ventil“
(Q 0.5) automatisch schliessen.
Wenn der Tank leer ist „Min. Füllstand“ (I 1.1 = 0), soll die Anzeige „Min. Füllstand
unterschritten“ (Q 0.4) im 2-Hz Takt blinken.
Flasche abfüllen:
Wenn eine Flasche unter der Einfülleinrichtung steht „INI2“ (I 1.6 = 1, Initiator 2), beginnt der
Abfüllvorgang. Über eine Zeit von 3 Sekunden wird das Auslass-Ventil (Q 0.6) geöffnet und am
Ausgang (Q 0.3) angezeigt.
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Modul SPS-Programmierung
Zählen der Flaschen:
Zur Erfassung der leeren und abgefüllten Flaschen stehen zwei weitere Sensoren zur
Verfügung. Flaschensensor „INI1“ (I 1.5, Initiator 1) erfasst die leeren Flaschen und der
Flaschensensor „INI2“ (I 1.7, Initiator 3) die vollen Flaschen.
Die leeren und vollen Flaschen sollen ab dem Einschalten der Anlage gezählt werden und in
den Merkerwörtern MW100 leere Flaschen und MW102 volle Flaschen abgelegt werden.
Die Zähler für leere/volle Flaschen sollen beim Einschalten der Anlage auf Null gesetzt werden.
Die Differenz zwischen vollen und leeren Flaschen soll im MW104 (kaputte Flaschen)
gespeichert werden.
Die Anzahl der vollen Flaschen soll an der BCD-Ziffernanzeige (QW64) angezeigt werden.
Anlagenbild
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Modul SPS-Programmierung
FC16 (Tanksteuerung)
Tank füllen
Über den Taster „Tank füllen“ (I 0.7) kann der Tank befüllt werden, in dem das „Einlass-Ventil“
(Q 0.5) geöffnet wird. Wenn der „Max. Füllstand“ (I 1.0 = 1) erreicht ist, soll das „Einlass-Ventil“
(Q 0.5) automatisch schliessen.
Wenn der Tank leer ist „Min. Füllstand“ (I 1.1 = 0), soll die Anzeige „Min. Füllstand
unterschritten“ (Q 0.4) im 2-Hz-Takt blinken.
Wird während des Füllens der Tank leer, „Min. Füllstand“ (I 1.1 = 0), wird der Füllvorgang
angehalten. Erst wenn der Tank wieder voll ist, kann über die Quittier-Taste (I 0.6) der
Füllvorgang abgeschlossen werden.
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Modul SPS-Programmierung
SPS-Programmierung
Fehlerdiagnose / Fehlerbehandlung
Inhaltsverzeichnis
Lernziel ...............................................................................................................................................................2
Diagnose “Flaschenabfüllanlage“ ....................................................................................................................3
Wichtige Elemente der Spannungsversorgung und der CPU ..................................................................... 6
Statusanzeige der LED „DC 24V“ auf der Stromversorgung (PS): .............................................................. 7
Die Hardwarediagnose .................................................................................................................................. 8
Fehlerarten ......................................................................................................................................................13
Beispiel für einen Programmierfehler ........................................................................................................ 14
Aufgabe ...........................................................................................................................................................15
Programmieren des Fehler OB 121 ............................................................................................................. 18
Beheben des Programmierfehlers: ............................................................................................................. 20
Zugriffsfehler ............................................................................................................................................... 21
Asynchrone Fehler ....................................................................................................................................... 24
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