Ludwig Wenzl – Lösungen zum Buch „Simatic S7–Step7

Transcrição

Ludwig Wenzl
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SIMATIC S7 – STEP 7
P RAXI ST R A IN I N G
Lösungen
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Simatic S7 – Step7 ∙ Praxistraining
Kapitel 1.3
Seite 8
Aufgabe 1:
a) Produktionsprozesse/Herstellung von Teilen in mehreren Arbeitsschritten
b) Transportvorgänge mit einem festgelegten Weg
c) Reinigungsvorgänge (Waschmaschine, Geschirrspülmaschine)
Aufgabe 2:
a) unterschiedliche Beschaffenheit des Werkstoffs (weich-hart)
b) nachlassende Schärfe der Bohrerschneiden
c) Extremfall: Bruch des Bohrers
Aufgabe 3:
Im Gegensatz zu Verbindungsprogrammierten Steuerungen (VPS) können die Aktoren (z. B. Schütze) bei SPS-Anwendungen durch speichernde Softwarebefehle
(„Speicherung“) dauerhaft auf Ein-Zustand geschaltet werden.
Aufgabe 4:
a) Sensoren: Tastschalter, Rastschalter, induktive Sensoren, kapazitive Sensoren,
Grenztaster, Lichtschranken …
b) Aktoren:
– elektromagnetische Schütze, steuern Verbraucher an
– pneumatische oder hydraulische Ventile die dann wiederum Zylinder ansteuern
– Stellmotore …
Aufgabe 5:
SPS-Geräte bieten die Möglichkeit, entweder
– direkt am Gerät entsprechende Anzeigegeräte (Monitore, Panels) anzuschließen
oder
– sie lassen sich per Buskabel an andere Systeme (z. B. Rechnernetze) ankoppeln,
die dann die Visualisierung (= Anzeige) übernehmen. Zudem lassen sich die angezeigten Betriebsdaten dann auch speichern, weiterleiten usw.
Derartige Möglichkeiten bieten konventionelle Steuerung (VPS) kaum, meist ist hier
die Anzeige auf einzelne Lämpchen beschränkt.
Kapitel 2.5.2
3
Seite 21
Aufgabe 1:
–
–
–
–
–
Rack 300
PS 300
CPU 315
DI 300
DO 300
= Systemschiene
= Power-Supply, Netzteil
= Zentralbaugruppe
= Digitaleingabebaugruppe SM 321 (Signal-Modul)
= Digitalausgabebaugruppe SM 322 (Signal-Modul)
Aufgabe 2:
Die PS-300 Baugruppen geben 24 V DC (Gleichspannung) an die CPU-Baugruppe
ab. Diese Spannung ist deren Versorgungsspannung.
Aufgabe 3:
Die Zentralbaugruppe arbeitet das Anwenderprogramm ab, das in ihrem Programmspeicher abgelegt ist. Deshalb spricht man ja von „Speicherprogrammierbarer Steuerung“.
Daneben kommuniziert sie über den internen Bus mit den anderen SPS-Komponenten. Beispielsweise liest sie die Eingangssignale der DI-Baugruppen ein und steuert
die Ausgänge der DO-Baugruppen.
Funktionselemente:
– Prozessor
– Speicher mit Betriebssystem und Anwenderprogr.
– interner Bus zwischen CPU, Speichern und anderen Baugruppen der SPS
– Interface (Schnittstelle) zur Kommunikation mit dem PC/PG (= Programmiergerät)
Bedien- und Anzeigeelemente:
– Betriebsartenschalter (RUN, STOP, Urlöschen)
– Status- und Kontroll-LEDs
– MPI-Schnittstelle, evtl. Profibus/Profinet-Anschl.
– Aufnahmeschacht für Memory-Card
Aufgabe 4:
Das Programm wird nach Spannungswiederkehr aus dem Ladespeicher, also der
Memory-Card (= EEPROM, nicht-flüchtiger Speicher) wieder in den Arbeitsspeicher
(= RAM) geladen. Bei älteren Zentralbaugruppen wird der RAM-Speicher mit Hilfe
einer Pufferbatterie vor Datenverlusten geschützt.
Aufgabe 5:
MPI-Schnittstelle (MPI = Multi-Point-Interface). Zwischen PC und Zentralbaugruppe
wird eine entsprechende Anschlussleitung mit Pegelanpassung gesteckt. Es gibt
auch MPI-Karten für PCs.
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Die Kommunikation ist auch über Profi-Bus oder Profi-Net (= TCPI-basiert) möglich,
sofern Zentralbaugruppe und PC/PG über diese Schnittstellen verfügen.
Aufgabe 6:
24 V DC und 120/230 V AC. Letztere Spannung ermöglicht es, dass die Netzspannung direkt als Signalspannung (ohne Netzteil) verwendet werden kann. Und zwar
sowohl in Europa (230 V) als auch in außereuropäischen Ländern (z. B. USA) mit
120 V Netzspannung.
Aufgabe 7:
In den meisten Fällen werden DO-Signalmodule mit 24 V DC/ 0,5 A eingesetzt. Der
maximale Ausgangsstrom von 0,5 A reicht aus, um Motorschütze anzusteuern oder
um Meldelampen, Hupen usw. zu betreiben.
Aufgabe 8:
Der Steckplatz 3 ist im Aufbau für die so genannten Anschaltbaugruppen IM36x reserviert. Diese werden benötigt, wenn große Automatisierungsgeräte mehrzeilig aufgebaut werden. Der Steckplatz 3 darf nicht für andere Baugruppen verwendet werden und bleibt deshalb auch in der Hardwarekonfiguration frei.
Aufgabe 9:
Derzeit ist bei der S7-300 maximal ein vierzeiliger Aufbau (Grundgerät Rack 0 und
drei Erweiterungsgeräte Rack 1, 2, 3 möglich.
In jedem Rack sind maximal 8 Signalmodule möglich.
Somit ergeben sich 4 x 8 Module = 32 Baugruppen.
Wenn man für jede verwendete Baugruppe 32 Ein-/Ausgänge nutzt, so ergeben sich
insgesamt 32 Baugr. x 32 DI/DO = 1024 DI/DO
Im maximalen Ausbau einer S7-300 sind also 1024 digitale Bitadressen möglich, die
– je nach verwendeten Baugruppen – als Digital-Eingänge (DI) oder Digitalausgänge
(DO) verwendet werden können.
Allerdings können dann in die SPS keine anderen Baugruppen (z. B. CPs = Kommunikationsprozessoren) mehr eingebaut werden, da ja durch die 32 Module alle
Steckplätze belegt sind.
Reicht diese große Anzahl von digitalen Adressen immer noch nicht aus, so müssten
mehrere SPS-Geräte per Bus miteinander vernetzt werden.
Dies dürfte allein schon deshalb sinnvoll sein, weil das Programm umso größer wird,
je mehr Ein-/Ausgänge benutz werden. Umfangreich Programme benötigen erfahrungsgemäß auch eine längere Programmbearbeitungszeit und die SPS würde evtl.
zu langsam arbeiten.
Deshalb macht es Sinn, umfangreiche Steuerungsaufgaben auf mehrere, vernetzte
SPS-Geräte aufzuteilen.
Aufgabe 10:
Die Speichermodule heißen Micro-Memory-Cards. Sie sind von der äußeren Form
her mit den SD-Karten von Fotoapparaten etc. gleich.
Es handelt sich um EEPROM-Speicher (Flash-Speicher), die sowohl elektrisch gelöscht als auch immer wieder neu programmiert werden können.
Da die MMCs eine spezielle Software-Kennung tragen, kann nicht jede handelsübliche SD-Karte für die S7 verwendet werden.
Achtung: Wird eine MMC formatiert, verliert sie ihre spezielle Kennung und wird
dann von der S7-CPU nicht mehr erkannt, deshalb die MMC nicht formatieren, sondern nur neu programmieren!
Aufgabe 11:
Beim Arbeitsspeicher in der CPU-Baugruppe handelt es sich um RAM (Random Access Memory, wahlfreier Zugriff für Lesen und Schreiben)
Der RAM ist – je nach CPU-Baugruppe – unterschiedlich groß und nicht durch zusätzliche Steckmodule erweiterbar. Deshalb sollte bei der Auswahl der CPUBaugruppe darauf geachtet werden, dass diese ausreichend Speicherplatz bereithält.
Andernfalls müsste diese Baugruppe evtl. später ausgetauscht werden, was kostenintensiv ist.
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Kapitel 3.4
Seite 32
Aufgabe 1:
KOP – Kontaktplan, FUP – Funktionsplan, AWL – Anweisungsliste
Der Programmierer wird die Darstellungsart entweder aufgrund der Kundenanforderungen oder – falls ihm die Darstellungsart freigestellt ist – nach der persönlichen
Erfahrung wählen.
Einige bestimmte, aufwändige Befehle können nur in AWL dargestellt werden. Deshalb kann es sein, dass einzelne Netzwerke oder komplette Programme in AWL dargestellt werden müssen.
Aufgabe 2:
Die AWL (Anweisungsliste) ist die mächtigste Darstellungsart. In ihr gibt es Befehle,
die in den grafischen Darstellungsarten KOP und FUP nicht darstellbar sind.
Aufgabe 3: Befehl: O E 2.5
O
= Operation, also was soll getan werden (hier den Eingang E 2.5 mit anderen
Operanden nach ODER verknüpfen
E = Operandenkennzeichen (hier steht E für Eingang)
2.5 = Adresse des Operanden (Byte 2, Bit 5)
Das Operandenkennzeichen und die Adressen bilden zusammen den Operanden
(hier ist der Eingang E 2.5 der Operand).
Aufgabe 4:
Die Drahtbruchsicherheit wird gewährleistet, indem AUS-Befehle von ÖffnerKontakten und EIN-Befehle von Schließer-Kontakten gegeben werden.
Wird die Leitung zwischen AUS-Befehlsgeber und SPS unterbrochen, so erhält die
SPS den Signalpegel „0“ und deutet dies als AUS-Befehl. Die Anlage wird selbststätig ausgeschaltet und geht damit in einen sicheren Zustand.
Wird die Leitung zwischen EIN-Befehlsgeber und SPS unterbrochen, so erhält die
SPS keinen Signalpegel „1“ und schaltet nicht ein. Die Anlage bleibt ausgeschaltet
und bleibt damit im sicheren AUS-Zustand.
Aufgabe 5:
OB = Organisationsbausteine (wichtig: OB 1!)
FC = Funktionen, dies sind Codebausteine ohne Gedächtnis
FB = Funktionsbausteine, dies sind parametrierbare Bausteine, die innerhalb eines
Programms mehrfach (mit unterschiedl.) Parametern verwendet werden können.
SFB und SFC = vorprogrammierte und getestete Bausteine, die ins Betriebssystem
integriert sind und nicht geändert werden können.
DB = Datenbausteine, enthalten nur Daten jedoch keine Befehle. In ihnen werden
Daten für andere Bausteine und für den Datenaustausch mit anderen Systemen (PC, Datenbanken, Visualisierungssysteme usw.) gespeichert und übergeben.
Aufgabe 6:
Es ist mindestens ein Codebaustein z. B. FC (Funktion) und der Organisiationsbaustein OB 1 erforderlich. In OB1 muss der zuletzt genannte Codebaustein FC aufgerufen werden.
Aufgabe 7:
OB1 ist ein Baustein, der vom Betriebssystem bei jedem Programm-Durchlauf zyklisch aufgerufen wird. Aus OB1 wird dann auf andere Bausteine weiter gesprungen.
OB100 wird im Falle eines Neustarts (z. B. durch Umschalten des Betriebsartenschalters von STOP auf RUN, nach Netzausfall usw.) aufgerufen. Dort können dann
bestimmte Aktionen veranlasst werden. Beispielsweise könnte von OB100 aus ein
Codebaustein FC… angesprungen werden, in dem eine Grundstellungsfahrt, Referenzfahrt etc. der Anlage oder Maschine veranlasst wird.
Aufgabe 8: (s. Seite 28)
Den Ausgangspunkt für den Aufruf von Codebausteinen (FCs, FBs) bildet der Organisationsbaustein OB1. Von ihm aus werden die Codebausteine (meist) mittels unbedingter Aufrufe (UC = unconditioned Call) oder bedingter Aufrufe (CC = Conditioned Call) aufrufen. Der bedingte Aufruf CC ruft die weiteren Bausteine nur dann auf,
wenn das Verknüfungsergebis vor dem Aufruf „1“ war. Dies kann z. B. durch die Abfrage eines Einganges erreicht werden.
Aufgabe 9:
Wenn die FCs nicht bearbeitet werden, liegt meist einer der beiden folgenden (Anfänger)-Fehler vor:
a) Ein OB1, in dem die FCs aufgerufen werden existiert nicht oder der OB1 wurde
nicht an die SPS übertragen
b) Im OB 1 stehen falsche (z. B. alte) Befehle.
So müsste laut Aufgabe im OB1 folgendes stehen:
UC FC 2
UC FC 4.
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Befindet sich statt dessen ein OB1 mit anderen, nicht mehr aktuellen Aufrufen (z. B.
UC FC 5, UC FC 6) in der SPS, so können die beiden Bausteine FC 2 und FC 4 nicht
aufgerufen werden. Sie „liegen“ nutzlos im Speicher der SPS.
Aufgabe 10:
Mögliche Datentypen in DBs:
BOOL, Byte, Word,
DWord
(Doppelwort = 32 bit),
Char
(Chraracter, z. B. Buchstaben „A“, „B“ …),
INT
(Integer = Ganzzahl zwischen -32768 und + 32767)
S5Time (Zeitwert für Timerbausteine)
Aufgabe 11:
Würden Eingangszustände nicht zwischengespeichert, könnten diese nicht für den
gesamten, einmaligen Programmdurchlauf konstant gehalten werden. Dann könnten
Eingänge innerhalb des Programms an verschiedenen Programmstellen unterschiedliche Zustände haben (z. B. am Anfang „0“, weil ein bestimmter Schalter nicht gedrückt war, später „1“, weil dann der Schalter eingeschaltet wurde).
Dies würde zu Fehlfunktionen innerhalb des Programms führen.
Aufgabe 12:
Lange Programmlaufzeiten führen dazu, dass die SPS – und damit auch die Aktoren
der Anlage/Maschine - verzögert auf Befehle, Ereignisse usw. reagieren. Dies kann
zu verspäteten, unpräzisen Reaktionen der Anlage führen. Sehr schnelle Produktionsvorgänge wären dann nicht mehr möglich, weil die „Echtzeitfähigkeit“ nicht mehr
gegeben ist. Beispielsweise könnte es dann passieren, dass Teile, die am Lichtstrahl
eines optischen Sensors anhalten sollen über die vorgesehene Position hinaus fahren. Daraufhin könnte es zu Fehlern, hohen Fertigungstoleranzen usw. am Teil
kommen.
Aufgabe 13:
Um lange Zykluszeiten zu vermeiden, können folgende Maßnahmen getroffen werden:
a) Programme sinnvoll strukturieren, um die Anzahl an Befehlen gering zu halten.
b) Zentralbaugruppen (CPUs) mit schnellen Prozessoren verwenden. Je leistungsfähiger (und damit teurer) eine Zentralbaugruppe ist, desto rascher arbeitet sie die
Programme ab.
c) In umfangreichen Anlagen werden meist mehrere Automatisierungssysteme (SPSGeräte) verwendet. Jede SPS ist für einen bestimmten Anlagenteil zuständig.
Damit hat jede SPS weniger Ein-/Ausgänge und Programmumfang. Dies ermöglicht eine schnellere Programmbearbeitung. Wichtige Informationen können per
Busleitungen direkt zwischen der vernetzten SPS-Geräten ausgetauscht werden
Kapitel 5
9
Seite 46
Die Aufgaben 1 bis 12
dienen dazu, Vertrautheit im Umgang mit dem Programm zu erlangen.
Gehen Sie entsprechend den Abbildungen der jeweiligen Aufgabenstellung vor.
Achten Sie darauf, dass Ihre Ergebnisse mit den abgebildeten Screenshots übereinstimmen. Selbstverständlich können auf Grund der Ihnen zur Verfügung stehenden
S7-Hardware auch andere Konfigurationen vorgenommen werden.
Kapitel 7
Aufgabe 1 und 2:
Seite 53
10
Kapitel 8
Seite 54
Aufgabe 1:
Nach dem Einfügen und Löschen der Bausteine FC2 und FC3 verbleibt nur noch
FC 1 im Bausteincontainer.
Kapitel 9.3.3
Aufgabe 1:
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Seite 65
12
Kapitel 12.1
Seite 90
Aufgabe 1:
a) Bei einer Steuerung zur Drehrichtungsumkehr („Wendeschützschaltung“ bei VPS)
werden zwei Motorschütze so angesteuert, dass immer nur einer von beiden angezogen sein kann. Ein Schütz ist für die Drehrichtung „rechts“, der andere für die
gegensinnige Drehrichtung zuständig. Ein gleichzeitiges Einschalten beider
Schütze muss schaltungstechnisch verhindert werden.
Um die Drehrichtung von Drehstrommotoren zu ändern, wird mittels der Schütze
die Anschlussreihenfolge der Außenleiter (Phasen) geändert (=Vertauschen zweier Außenleiter). Siehe folgendes Beispiel:
Schütz Q1: L1 −>U, L2 −>V, L3 −>W Schütz Q2: L1−>U, L2 −>W, L3 −>V
b)  = PS 300 Powersupply (Netzteil), das an 230 V AC angeschlossen wird und
24 V DC an die Zentralbaugruppe, die Geber (Sensoren) und an die Frontstecker
der Digital-Ausgabebaugruppen liefert.
 = Zentralbaugruppe (CPU). Sie enthält den Prozessor und die Speicher. In ihr
wird das Programm abgearbeitet, sie hält mittels Busverbindung Kontakt zu den
Ein-/Ausgabebaugruppen.
Anschlüsse: 24 V DC-Versorgung (kommt vom Netzteil) und Busleitung (über
steckbare Verbindungskämme)
 = Digitaleingabebaugruppe (DI-300). Sie ist mittels Busverbindern an die CPU
gekoppelt. An der Frontseite werden die digitalen Eingangssignale (z. B. 24 V DC
oder 120/230 V AC) angeschlossen. Diese Signale sind mit Hilfe von Optokopplern galvanisch vom internen Bus getrennt.
 = Digitalausgabebaugruppe (DO-300). Sie ist über Busverbinder an die CPU
gekoppelt. An der Frontseite werden die digitalen Ausgangssignale (z. B. 24 V DC
oder 120/230 V AC) abgegeben. Diese Signale sind mit Hilfe von Optokopplern
galvanisch vom internen Bus getrennt. Damit ein entsprechender Ausgangsstrom
(z. B. 0,5 A bei 24 V-Baugruppen) ausgegeben werden kann, müssen diese Baugruppen an der Frontseite mit der entsprechenden Ausgangsspannung versorgt
werden.
c) Die Öffnerkontakte (= Hilfskontakte) dienen dazu, die beiden Motorschütze gegeneinander zu verriegeln. Das bedeutet, wenn einer der beiden Schütze angezogen
ist, verhindert dessen Verriegelungskontakt das Anziehen des zweiten Schützes.
Diese Verriegelung ist bei VPS als Schutz gegen gleichzeitiges Anziehen anzuwenden. Aber auch bei SPS-Aufbauten macht die Maßnahme Sinn, auch wenn
die beiden Ausgänge sowieso softwaremäßig verriegelt werden. Bleibt nämlich eines der Schütze mechanisch „kleben“ (z. B. wegen Festschmoren), so würde dies
von der Software u. U. nicht erkannt. Die Verriegelungskontakte verhindern aber
auch in diesem Fall ein gleichzeitiges Einschalten beider Schütze.
d) die beiden Öffner B3 und B4 stellen die Endschalter des Rolltores in der oberen
bzw. unteren Position dar.
e) B1 ist ein Kontakt mir thermischer Auslösung (z. B. Bimetall oder Heißleiter). Er
hat die Aufgabe, den Motor vor Überlastung zu schützen. Er könnte direkt am Motor montiert sein, um die Temperatur direkt zu erfassen (= Motorvollschutz). In den
meisten Fällen wird jedoch die Motortemperatur indirekt erfasst, indem man so
genannte Motorschutzrelais in den Laststromkreis einbaut. Sie erfassen den Laststrom und lösen bei zu großen Strömen einen Hilfskontakt (hier B1) aus.
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f) Drahtbruchsicherheit bedeutet, dass im Falle einer Unterbrechung der Steuerstromkreise die Anlage einen sicheren Zustand einnimmt.
– EIN-Geber (hier S1 und S2) sind als Schließer (NO) ausgeführt. Wird eine
Steuerleitung unterbrochen, kommen die Ein-Signale nicht mehr an der SPS
an. Die Anlage bleibt aus = sicherer Zustand.
– AUS-Geber (hier S0, B3 und B4) sind als Öffner (NC) ausgeführt. Wird eine
Steuerleitung unterbrochen, hat dies die gleiche Funktion, als würde der entsprechende Geber betätigt, es kommt ein „0“-Signal an der SPS an. Die Anlage wird ausgeschaltet = sicherer Zustand.
Aufgabe 2:
a) Es sind Netzteile mit folgenden Ausgangsströmen erhältlich:
2 A, 5A, 10 A (s. Bild)
Bestell-Nr.
6ES7 3071BA01-0AA0
6ES7 3071EA01-0AA0
6ES7 3071KA02-0AA0
Eingangsspannung
85 ... 132 V/
170 ... 264 V
85 ... 132 V/
170 ... 264 V
85 ... 132 V/
170 ... 264 V
Ausgangsspannung
24 V DC
+/– 3 %
24 V DC
+/– 3 %
24 V DC
+/– 3 %
Ausgangsstrom
2A
5A
10 A
Schutzklasse
1
1
1
Schutzart
IP20
IP20
IP20
Alle drei Spannungsversorgungen besitzen eine
elektronische Abschaltung, selbsttätiger Wiederanlauf.
b) zum Zweck der Leistungserhöhung ist eine
Parallelschaltung zulässig.
Aufgabe 3:
a) Daten der Zentralbaugruppe CPU 314C-DP:
– Arbeitsspeicher: 96 kByte, nicht erweiterbar
– Ladespeicher: max. 8 Mbyte, steckbar mittels MMC
– Ausbau: max. 4 Baugruppenträger (1 Zentralgerät ZG, 3 Erweiterungsgeräte
EG mit jew. max. 8 Baugr., außer EG 3 mit 7 Baugruppen = 31 Baugruppen
– Bus-Schnittstellen: eine MPI-Schnittstelle und eine DP-Schnittstelle
(DP = Profibus, Dezentrale Peripherie)
– Eingänge: 24 Digitaleingänge / 4 Analogeingänge
– Ausgänge: 16 Digitalausgänge / 2 Analogausgänge
– Stromaufnahme im Leerlauf: 150 mA, im Betrieb 1000 mA
– 256 integrierte Zeiten (Timer)
– 256 integrierte Zähler (Counter)
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b) Der Ladespeicher befindet sich auf den steckbaren MMCs (Micro Memory Card).
Es handelt sich dabei um Flash-EPROMs, die man auch als EEPROMs bezeichnet. (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
Diese Art von Speichern sind nicht-flüchtig, sie behalten das Programm auch nach
dem Trennen von der Versorgungsspannung. Technische Anwendungen sind –
neben der SPS – beispielsweise die Speicher-Karten von Digitalkameras, USBSpeichersticks usw.
Im Ladespeicher wird das gesamte Programm ( Codebausteine, Datenbausteine
und Systemprogramme) abgelegt. Beim Starten der SPS wird das ablauffähige
Anwenderprogramm von der MMC in den internen RAM-Speicher der CPU geladen.
c) Im Hinblick auf die Steuerungsaufgabe sind vor allem folgende, technischen Daten
der Zentralbaugruppe zu beachten:
– Verarbeitungsgeschwindigkeit: der Befehle. Hier gilt die Faustregel:
Je höher die Zahl, desto schneller. Beispiel: Die CPU 312 arbeitet eine Operation in 0,2 µs wesentlich langsamer ab als die weitaus leistungsfähigere CPU
319. Diese benötigt für eine Operation nur 0,01 µs und ist damit zwanzigmal so
schnell.
– Speicherplatz: Hier ist vor allem der interne RAM-Arbeitsspeicher von Bedeutung, da dieser nicht erweitert werden kann. Ebenso wie in der Verarbeitungsgeschwindigkeit haben die leistungsfähigeren CPUs auch hier wesentlich mehr
Speicherplatz integriert.
– Zeiten, Zähler: Auch die Anzahl der integrierten Zeiten und Zähler spielt bei umfangreichen Anwendungen eine Rolle. Falls also in der beabsichtigten Anwendung viele Zeiten oder Zähler erforderlich sind, eine leistungsfähige Zentralbaugruppe auszuwählen, die diese Funktionen bereit hält.
– Erweiterbarkeit: Da nicht alle Zentralbaugruppen die Möglichkeit des mehrzeiligen Aufbaus unterstützen (z. B. die Kompakt-SPS S7-312C) verbaut man sich
mit solchen CPU-Baugruppen die Möglichkeit, später noch ein Erweiterungsgerät anzuschließen.
– Kommunikationsmöglichkeiten: In einigen, leistungsfähige CPU-Baugruppen
sind Bus-Schnittstellen (z. B. Profi-Bus, Profi-Net) bereits integriert. Damit spart
man sich das Stecken eines so genannten Kommunikationsprozessors (CP).
Neben den Kosten und dem Konfigurationsaufwand nimmt dieser auch noch einen Steckplatz in Anspruch, der dann für andere Baugruppen fehlt.
– Umweltbedingungen: Es gibt so genannten SIPLUS-CPU-Baugruppen für einen
erweiterten Temperaturbereich von – 25°C bis 60°C
Aufgabe 4:
a) Eingangsspannungen von Digitaleingabebaugruppen SM 321:
– 24 V DC
– 24 V oder 48 V UC (= AC oder DC)*
– 48 V – 125 V DC
– 120 V AC
– 120 V oder 230 V AC*
* Diese Baugruppen arbeiten in einem Spannungsbereich, so dass z. B. die letzte Baugruppe (120V AC oder
230 V AC) sowohl in USA als auch Europa genutzt werden kann.
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b) Üblicherweise haben DI-300 Baugruppen
– 16 oder 32 Eingänge.
– Es gibt eine Baugruppe mit 64 Eingängen (Eingangsspannung hier nur 24 V
DC)
– Aus Gründen der Potentialtrennung gibt es bei höheren Eingangsspannungen
auch Baugruppen, die nur 8 Eingänge haben.
Aufgabe 5:
a) Ausgangsspannungen von Digitalausgabebaugruppen SM 322:
– 24 V DC
– 48 V – 125 V DC
– 120 V bis 230 V AC
– Relaiskontakt-Ausgänge mit 120 V DC oder 230 V AC maximal
b) Üblicherweise haben DO-300 Baugruppen
– 16 oder 32 Ausgänge.
– Es gibt eine Baugruppe mit 64 Ausgängen (Ausgangsspannung hier nur
24 V DC)
– Aus Gründen der Potentialtrennung gibt es bei höheren Ausgangsspannungen
auch Baugruppen, die nur 8 Ausgänge haben.
Aufgabe 6:
a) Kommunikationsprozessor CP 343-2
b) Profi-Bus und Profi-Net Schnittsstellen
Anzahl der Profi-Bus
Schnittstellen
Anzahl der Profi-NetSchnittstellen
CPU 313C-2DP
1
–
CPU 314C-2DP
1
–
CPU 315 -2DP
1
–
CPU 317 -2DP
1
–
CPU 315 -2PN/DP
1
1
CPU 317 -2PN/DP
1
1
CPU 319 -3PN/DP
2
1
Zentralbaugruppe
Die Bezeichnung „DP“ zeigt einen Profi-Bus Anschluss an, die Bezeichnung „PN“
steht für Profi-Net Anschluss (TCP/IP Anschlussbuchse)
c) Der Kommunikationsprozessor CP 342-5 kann als Master oder Slave im ProfibusNetz verwendet werden.
d) Bei der AS-i Leitung handelt es sich um eine ungeschirmte Zweidrahtleitung mitspeziellem, asymmetrischen Profil. Der Anschluss erfolgt über Stachel, die sich
durch die Gummi-Isolierung der Leitung bohren. Die typische Farbe ist gelb, es
gibt auch eine schwarze Leitung mit der gleichen Profilform, sie dient aber nicht
dem Datenverkehr sondern nur der Energieversorgung von AS-i Slaves (z. B.
Ventilinseln)
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Bild: AS-i Leitung
Bei der Profi-Leitung handelt es sich um eine geschirmte Zweidrahtleitung. Die
Adern sind rot und grün.
Der Anschluss erfolgt normalerweise über einen neunpoligen SubD Stecker oder
über Rundstecker.
Bild: Profibus-Leitungen
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Kapitel 12.2
Seite 91
Aufgabe 1:
S1
S2
P1
P2
offen
offen
aus
ein
offen
geschlossen
aus
aus
geschlossen
offen
ein
ein
geschlossen
geschlossen
ein
aus
Aufgabe 2:
a)
b) Presse Handbetrieb
c)
Netzwerk 2: Aufwaertsfahrt
Lösung für Aufgabenteil
b) und c):
Darstellung des
Gesamtprogramms
in AWL
Aufwaertsfahrt
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Lösung für Aufgabenteil b) und c):
Darstellung des Gesamtprogramms in KOP
Aufwaertsfahrt
Die Verriegelung (Abfrage von Q2 in Netzwerk 2 ist zwar nicht unbedingt erforderlich,
jedoch sollte man es sich angewöhnen, zwei gegensinnige Bewegungen gegenseitig
zu verriegeln.
Aufgabe 3:
a)
KOP-Pressensteuerung
FUP-Pressensteuerung
d) Der Not-Aus-Schalter S4 und die beiden Grenztaster B5 und B6 werden als Öffner
ausgeführt, damit auch im Falle eines Drahtbruches abgeschaltet wird. S4 gibt im
Falle eines Drahtbruches den Signalpegel „0“ an die SPS, diese deutet dies so,
als wäre der Not-Aus-Taster betätigt worden.
Die Presse schaltet ab und ist somit in einem sicheren Zustand.
Anmerkung: Aus sicherheitstechnischen Gründen würden die Gefahr bringenden
Objekte (hier die Ventile Q1 und Q2) auch hardwaremäßig abgeschaltet. Dies bedeutet, dass ein Kontakt von S4 die Steuerspannung von Q1/Q2 unterbrechen
kann. Trotzdem ist es notwendig und sinnvoll, die Betätigung von S4 der SPS zu
melden. Dann wird auch softwaremäßig abgeschaltet und es kann kein unbeabsichtigter Wiederanlauf stattfinden.
19
20
Kapitel 12.2
Seite 92
Aufgabe 4:
a) Schaltung 1:
E0.0
E0.0
E0.1
E0.0
E0.1
A4.0
&
E0.1
A4.0
Schaltung 2:
E0.0
A4.0
&
E0.1
A4.0
b) Bei Drahtbruch an B2 (E0.1) bleibt Schaltung 1 ausgeschaltet, Schaltung 2 würde
sich selbsttätig einschalten.
c) Schaltung 1:
E0.0
E0.0
A4.0
1
E0.1
A4.0
E0.1
Schaltung 2:
E0.0
E0.0
1
E0.1
A4.0
E0.1
A4.0
Aufgabe 5:
a) Zuordnungsliste
b) Steuerprogramm im Tippbetrieb
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22
zu Aufgabe 5:
c) Steuerung im Selbsthaltebetrieb (Halbautomatik)
Diese Aufgabe soll noch ohne Speicherglieder ausgeführt werden. Dazu wird
„parallel“ zum jeweiligen Ein-Taster über ODER der Ausgang zurückgeführt. Dies
entspricht in der VPS einem „Selbsthaltekontakt“
Aufgabe 6:
a) Zuordnungsliste
b) Programm Tipp-Betrieb in
KOP-Darstellung
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zu Aufgabe 6:
b) Tipp-Betrieb in
FUP-Darstellung
zu Aufgabe 6:
c) Selbsthaltebetrieb mit gegenseitiger Verriegelung der Ausgänge
KOP-Darstellung
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c) Selbsthaltebetrieb mit gegenseitiger Verriegelung der Ausgänge
FUP-Darstellung
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Kapitel 12.3
Seite 93
Aufgabe 1:
a) Der Schließerkontakt des Schütz Q1 schließt, sobald S1 betätigt wurde. Er überbrückt damit S1.
Dieser kann somit bereits nach kurzer Betätigung losgelassen werden.
Wird S0 betätigt, fällt Schütz Q1 und somit auch dessen Selbsthaltekontakt ab.
−> die Schaltung ist wieder inaktiv
Wichtig: Auch bei Spannungsausfall fällt das Schütz ab, bei Spannungswiederkehr findet kein selbstständiger Wiederanlauf statt. Die Schaltung muss über S1
erneut gestartet werden.
Bei gleichzeitiger Betätigung von S0 und S1 hat der Aus-Schalter Vorrang
−> AUS-Vorrang
b) Zuordnungsliste
S0
E0.0
Aus-Taster/ NC
S1
E0.1
EIN-Taster /NO
Q1
A4.0
Schütz/Leistungsschalter
c) FUP-Darstellung
E 0.1
S
E0.0
R
KOP-Darstellung
A4.0
E0.1
S
E0.0
R
A4.0
AWL-Darstellung
U E 0.1
S A 4.0
U E 0.0
R A 4.0
Es ist ein SR-Speicherglied zu verwenden, da der Reset-Eingang Vorrang hat.
Es hat immer der zuletzt abgefragte Eingang Vorrang. In AWL-Darstellung ist dies
gut erkennbar, hier steht der Reset-Befehl in der Liste weiter unten.
Aufgabe 2:
a) Der Schließerkontakt des Schütz Q1 schließt, sobald S1 betätigt wurde. Er überbrückt damit S1 so lange der Öffner S0 unbetätigt bleibt.
S1 kann somit bereits nach kurzer Betätigung losgelassen werden.
Wird S0 betätigt, fällt Schütz Q1 und somit auch dessen Selbsthaltekontakt ab.
−> die Schaltung ist wieder inaktiv.
Bei gleichzeitiger Betätigung von S0 und S1 hat der EIN-Schalter Vorrang
−> EIN-Vorrang
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b) FUP-Darstellung
E 0.0
R
E0.1
S
KOP-Darstellung
A4.0
E0.0
R
E0.1
S
A4.0
AWL-Darstellung
U E 0.0
R A 4.0
U E 0.1
S A 4.0
Es ist ein RS-Speicherglied zu verwenden, da der SET-Eingang Vorrang hat.
Es hat immer der zuletzt abgefragte Eingang Vorrang. In AWL-Darstellung ist dies
gut erkennbar, hier steht der Set-Befehl in der Liste weiter unten.
Aufgabe 3:
a) Zuordnungsliste
b) – Objekte die zu einem Ausschalten der Bewegung führen sind als Öffner (NC)
ausgeführt.
– Objekte die zu einem Einschalten der Bewegung führen sind als Schließer (NO)
ausgeführt.
−> bei Drahtbruch der Öffner-Kreise wird selbsttätig abgeschaltet, da der Drahtbruch den „1“-Zustand ebenso wegnimmt wie ein betätigter Öffner.
−> bei Drahtbruch der Schließer-Kreise ist das Einschalten nicht möglich, da kein
Signal ankommt.
In beiden Fällen bleibt bzw. gelangt die Maschine von selbst in einen sicheren Zustand (Aus).
c) Steuerprogramm in FUP-Darstellung
Die gegenseitige Verriegelung der Ausgänge aus Aufgabenteil d) ist bereits integriert.
d) Die Hardware-Verriegelung wird auch dann wirksam, wenn einer der beiden
Schütze mechanisch festklemmt (Frost, Verschmoren der Kontakte usw.). Derartige Ursachen würden von der SPS nur dann erkannt, wenn die Schütze überwacht
würden. Dazu müsste jeweils ein Hilfskontakt der Schütze auf einen Eingang geführt werden, der dann vom Steuerprogramm abgefragt werden müsste.
Aufgabe 4:
a) Einschalten:
– Taster S3 schaltet Schütz Q11 ein, das sich dann selbst hält.
– Schütz Q11 schaltet dann das Hilfsschütz K1 ein, das sich ebenfalls selbst hält.
– K1 ermöglicht das Einschalten von Schütz Q12 sobald Taster S5 betätigt wird.
Ausschalten:
– Taster S1 schaltet alle drei Schütze ab
– Taster S2 schaltet nur das Schütz Q11 ab, K1 und Q12 bleiben eingeschaltet
– Taster S4 schaltet das Hilfsschütz K1 und damit auch das Schütz Q12 ab.
Zusammenfassung:
Q12 kann erst eingeschaltet werden, wenn zuvor auch Q11 eingeschaltet wurde.
Beide Schütze können entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander abgeschaltet werden.
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b) Bei Schütz K1 handelt es sich um ein Hilfsschütz, das nur andere, steuerungstechnische Objekte schaltet. Es gibt keine Signale nach außen und dient nur der
Informationsspeicherung.
Bei Q11 und Q12 handelt es sich um Lastschütze (z. B. Motorschütze). Sie schalten Verbraucher, die meist mit Drehstrom versorgt werden. Diese Aufgabe kann
die SPS leistungsmäßig bewältigen. Deshalb werden die Lastschütze zwischen
SPS und Verbraucher geschaltet.
c) KOP-Darstellung des Steuerprogramms (ohne Speicherglieder realisiert)
d) Steuerprogramm (mit Speichergliedern realisiert)
KOP-Darstellung
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zu Aufgabe 4:
d) Steuerprogramm (mit Speichergliedern realisiert)
FUP-Darstellung
e) Es werden S-R-Speicherglieder verwendet. Diese haben RESET-Vorrang, falls
der SET-Eingang und der RESET-Eingang gleichzeitig angesteuert werden.
Dadurch hat das Programm das gleiche Verhalten wie die Schützsteuerung, nämlich AUS-Vorrang.
Kapitel 12.4
Aufgabe 1: Timeranschlüsse
a)
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Seite 94
b) Der Ausgang Q bleibt auf „0“, da am Set-Eingang E 0.2 mindestens für eine Zeitspanne von 3 Minuten 44 Sekunden eine „1“ anliegen müsste, um den Ausgang
zu aktivieren.
c) Der Ausgang schaltet nach 3 Minuten und 44 Sekunden ein und bleibt dann für
1 Minute und 16 Sekunden eingeschaltet (5 min –3 Minuten und 44 Sekunden =
1 Minute 16 Sekunden).
d)
Aufgabe 2: Zeitwertvorgabe
a) Da zur Angabe des BCD-Zeitwertes nur drei Stellen möglich sind, ist die größtmögliche BCD Zahl 9990 s
Berechnung: 999 x 10 s = 9990 s
Der Faktor 10 s ist die größtmögliche Zeitbasis.
Darstellung des Wertes 9990 im BCD-Format:
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b) Umrechnung des Wertes 9990 s
9990 s = 2 h (7200 s) + 46 min (2760 s) + 30 s
Ergebnis: 9990 s = 2 h, 46 min, 30 s
c) Angabe von Zeitwerten im BCD-Format
d) Umwandeln von BCD-Zeitangaben in das herkömmliche Zeitformat
953 x 10 ms = 9530 ms = 9,53 s
213 x 0,1 s = 21,3 s
Aufgabe 3: Nachlaufzeit für eine Rolltreppe
Als Timer wird ein Zeitglied S_VIMP verwendet. T1 läuft nach einer Unterbrechung
des Lichtstrahls des Sensors B1 los. Bei einer weiteren Betätigung von B1 wird der
Timer erneut mit dem Anfangswert 30 s geladen.
Eine Betätigung der Öffner S0 oder S1 bewirkt einen Reset des Timers, wodurch der
Ausgang abschaltet. Die Rolltreppe hält an.
Aus sicherheitstechnischer Sicht ist das Rücksetzen des Timers erforderlich, damit
nach einem Not-Aus-Befehl ein Stoppen erfolgt.
Zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen (z.B. Sicherheitsrelaisbaustein zum Abschalten
der Ausgänge) sind erforderlich. Diese sind jedoch nicht Bestandteil dieser Aufgabe.
a) Programm mit symbolischer Adressierung der Variablen:
FC1: Rolltreppe
Nach Betätigen der Lichtschranke lässt der Timer T1 die Rolltreppe für eine Zeitspanne von 30 s nachlaufen.
Netzwerk 1 : Nachlaufzeit mit Timer S_VIMP
Es wird ein Timer S_VIMP (verzögerter Impuls) verwendet. Dieser benötigt nur einen kurzen Impuls zum Ansteuern. Er ist zudem nachtriggerbar.
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b) Programm mit absoluter Adressierung der Variablen.
Die Adressen E0.0 bis E0.2 und A4.0 sind beispielhaft:
FC1: Rolltreppe
Nach Betätigen der Lichtschranke lässt der Timer T1 die Rolltreppe für eine Zeitspanne von 30 s nachlaufen.
Netzwerk 1 : Nachlaufzeit mit Timer S_VIMP
Es wird ein Timer S_VIMP (verzögerter Impuls) verwendet. Dieser benötigt nur einen kurzen Impuls zum Ansteuern. Er ist zudem nachtriggerbar.
Aufgabe 4: Werbeleuchten
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Kapitel 12.4
Aufgabe 5: Anfahrwarnung
a) Zuordnungsliste
Die Adressen müssen an die jeweilige SPS angepasst werden.
b) Steuerprogramm der Anfahrwarnung in FUP
Seite 95
FUP-Programmdarstellung
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Aufgabe 6: Heißpressmaschine
a) Programm mit automatischem Anlauf
b) Erweiterung des Programms
Nun wird über den Timer T1 die Lampe P3 (A4.3) geschaltet, nicht wie unter b)
gleich die Rotation.
Nach Anzeige der Solltemperatur über die Lampe kann durch nochmaliges Betätigen von S1 die Rotation gestartet werden.
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42
Aufgabe 7: Fußgängerampel
FC1: Ampelsteuerung
Das Programm steuert eine Fußgängerampel bestehend aus Pkw-Ampeln und
Fußgängerampel.
Netzwerk 1 : Laufzeittimer
Läuft 9 s lang. Dies ist die Zeitspanne zwischen Aktivierung des Ablaufs durch
Fußgänger-Anforderungssignal und Weiterfahrt (Grünsignal) der Autos.
Netzwerk 2 : Rotlicht Pkw
Die Rotlicht-Einschaltverzögerung für Autos soll 2 s nach Anforderung angehen.
Ausgeschaltet wird es dann nach einer Zeitspanne von 7 s, wenn der Laufzeittimer
M1.0 auf 0 geht.
Am Ende der Laufzeit wird auch der Timer T1 zurückgesetzt.
Netzwerk 3 : Gelbphase 1
Gelbphase 1 wird als verzögerter Impuls (S_VIMP) programmiert. Die erste
Gelbphase dauert 2 s, bevor die Ampel auf Rot umschaltet. Diese Phase wird in
einem Merker zwischengespeichert, der zusammen mit der Gelbphase 2 (Umschalten auf Grün für Autos) die Ansteuerung der gelben Lampe übernimmt.
Netzwerk 4 : Gelbphase 2
7 s nach der Fußgänger-Anforderung soll die Auto-Ampel wieder von Rot auf Grün
umschalten. Deshalb wird nach 7 s das Gelblicht eingeschaltet. Der Laufzeitmerker sorgt dafür, dass 2 s später (also nach der Gesamtlaufzeit von 9 s) das Gelblicht abgeschaltet wird.
Netzwerk 5 : Gelblicht Pkw
Die beiden Gelbphasenmerker steuern das Gelblicht an.
Netzwerk 6 : Gelblicht Pkw
Das Grünlicht für Pkw leuchtet stets dann, wenn weder Gelblicht noch Rotlicht
leuchtet.
Netzwerk 7 : Grünlicht Fußgänger
Bedingungen für Fußgänger-Grünlicht.
– Pkw Ampel ist rot
– Pkw Ampel ist nicht gelb
– Pkw Ampel ist nicht grün (Sicherheitsabfrage)
Netzwerk 8 : Rotlicht Fußgänger
Zur Ansteuerung des Fußgänger-Rotlichts, wird einfach das Grünlicht invertiert.
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Kapitel 12.5
Seite 96
Aufgabe 1: Darstellungsarten von Zählern
Kontaktplan:
Funktionsplan:
Anweisungsliste:
Aufgabe 2: Vorwärts zählen
Kontaktplan mit absoluter Adressierung:
FC2: Vorwärts zählen
Der Vorwärtszähler wird an ZV angesteuert und erhöht mit jedem positiven Impuls
seinen Zählerstand.
Netzwerk 1 : Melder P1 ansteuern
Sensor B1 erfasst die Umdrehungen und erhöht beim Wickeln den Zählerstand.
S2 setzt den Zählerstand auf 0, damit geht auch Ausgang Q auf 0. Dieses Signal
wird invertiert und steuert so die Anzeige P1 an.
Funktionsplan mit symbolischer Adressierung:
FC2: Vorwärts zählen
Der Vorwärtszähler wird an ZV angesteuert und erhöht mit jedem positiven Impuls
seinen Zählerstand.
Sensor B1 erfasst die Umdrehungen und erhöht beim Wickeln den Zählerstand.
S2 setzt den Zählerstand auf 0, damit geht auch Ausgang Q auf 0. Dieses Signal
wird invertiert und steuert so die Anzeige P1 an.
Aufgabe 3: Rückwärts zählen
Kontaktplan mit symbolischer Adressierung:
FC2: Rückwärts zählen
Der Rückwärtszähler wird an ZR angesteuert und verringert mit jedem positiven
Impuls seinen Zählerstand.
Netzwerk 1 : Antrieb und Melder P1 ansteuern
Der Zähler wird mit der Konstante 5 geladen, wenn S2 betätigt wird. Sensor B1 erfasst die Umdrehungen und verringert beim Wickeln den Zählerstand. Bei Zählerstand 0 geht auch Ausgang Q auf 0. Dies stoppt den Antrieb (Schütz Q2) und
schaltet die Betriebsanzeige P1 ab.
Funktionsplan mit absoluter Adressierung:
FC2: Rückwärts zählen
Der Rückwärtszähler wird an ZR angesteuert und verringert mit jedem positiven
Impuls seinen Zählerstand.
Netzwerk 1 : Antrieb und Melder P1 ansteuern
Der Zähler wird mit der Konstante 5 geladen, wenn S2 betätigt wird. Sensor B1 erfasst die Umdrehungen und verringert beim Wickeln den Zählerstand. Bei Zählerstand 0 geht auch Ausgang Q auf 0. Dies stoppt den Antrieb (Schütz Q2) und
schaltet die Betriebsanzeige P1 ab.
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Aufgabe 4: Vorwärts- und Rückwärts zählen
FC3: Vorwärts-/Rückwärts zählen
Beim Vorwärts-/Rückwärts-Zähler werden beide Zählrichtungen genutzt. Der Zählerausgang hat den Status 1, sobald vom ZV-Eingang mehr Impulse empfangen
wurden als am ZR-Eingang.
Sensor B2 erhöht den Zählerstand, wenn ein Paket an der Rutsche abgeworfen
wird. Sensor B3 verringert den Zählerstand, wenn am Bandförderer ein Paket abtransportiert wird.
Bei Zählerstand 0 sind Band und Rutsche leer. Dies soll von Melder P2 angezeigt
werden. Dazu wird das Ausgangssignal des Zählers Z3 invertiert ausgegeben.
FC3: Vorwärts-/Rückwärts zählen
Beim Vorwärts-/Rückwärts-Zähler werden beide Zählrichtungen genutzt. Der Zählerausgang hat den Status 1, sobald vom ZV-Eingang mehr Impulse empfangen
wurden als am ZR-Eingang.
Sensor B2 erhöht den Zählerstand, wenn ein Paket an der Rutsche abgeworfen
wird. Sensor B3 verringert den Zählerstand, wenn am Bandförderer ein Paket abtransportiert wird.
Bei Zählerstand 0 sind Band und Rutsche leer. Dies soll von Melder P2 angezeigt
werden. Dazu wird das Ausgangssignal des Zählers Z3 invertiert ausgegeben.
Aufgabe 5: Zählerstände codiert darstellen
a) Der Zählerwert 12 wird folgendermaßen dargestellt:
b) Der Zählerwert 199 wird folgendermaßen dargestellt:
c) Der Zählerwert 255 wird folgendermaßen dargestellt:
d) Der Zählerwert 256 wird folgendermaßen dargestellt:
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e) Der Zählerwert 690 wird folgendermaßen dargestellt:
f) Der Zählerwert 722 wird folgendermaßen dargestellt:
g) Der Zählerwert 999 wird folgendermaßen dargestellt:
Der Wert 999 ist der größte Wert, der in einem S7-Zähler gespeichert werden
kann.
Aufgabe 6: Umcodieren von Zählerwerten
a) Umwandlung von BCD-Zahlen in Dualzahlen:
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b) Umwandlung von Dualzahlen in BCD-Zahlen:
Aufgabe 7: Magazin-Füllstand überwachen
FC3: Magazinüberwachung
Beim Vorwärts-/Rückwärts-Zähler werden beide Zählrichtungen genutzt. Der
Zählerausgang hat den Status 1, sobald vom ZV-Eingang mehr Impulse empfangen wurden als am ZR-Eingang.
Sensor B1 erhöht den Zählerstand, wenn Teile in das Magazin fallen. Sensor B2
verringert den Zählerstand, wenn Teile abgefördert werden. Bei Zählerstand 0 ist
das Magazin leer. Dies soll von Melder P1 angezeigt werden. Dazu wird das
Ausgangssignal des Zählers Z1 invertiert ausgegeben. An Ausgangswort AW4
(AB4 + AB5) ist eine BCD-Anzeige angeschlossen. Sie zeigt den Zählerstand an,
der von Zähler Z1 im BCD-Format zu AW4 transferiert wird.
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Aufgabe 8: Zähler mit Anfangswert laden
FC4: Zähler mit Anfangswert
Der Zähler wird mit dem Wert des Eingangswortes 0 (EB0 + EB1) geladen.
Er übergibt seinen aktuellen Wert im BCD-Format an das Ausgangswort AW4
(AB4 + AB5).
Netzwerk 1 : Motor und Melder P1 ansteuern
Nach dem Setzen des Zählerwertes mit S2 wird der Ausgang aktiviert.
Motorschütz Q2 und Melder P1 werden eingeschaltet. B1 verringert mit jedem
angeförderten Teil den Zählerwert. Sobald die Vorgabe erfüllt ist, so dass der
Zählerwert 0 ist, schaltet Q2 ab und der Melder erlischt.
FC4: Zähler mit Anfangswert
Der Zähler wird mit dem Wert des Eingangswortes 0 (EB0 + EB1) geladen.
Er übergibt seinen aktuellen Wert im BCD-Format an das Ausgangswort AW4
(AB4 + AB5).
Netzwerk 1 : Motor und Melder P1 ansteuern
Nach dem Setzen des Zählerwertes mit S2 wird der Ausgang aktiviert.
Motorschütz Q2 und Melder P1 werden eingeschaltet. B1 verringert mit jedem
angeförderten Teil den Zählerwert. Sobald die Vorgabe erfüllt ist, so dass der
Zählerwert 0 ist, schaltet Q2 ab und der Melder erlischt.
Kapitel 12.6
53
Seite 98
Aufgabe 1: Einfache Vergleiche
a) Der jeweils aktuelle Zahlerstand wird in Netzwerk 1 im Merkerwort 5 als Dualzahl
gespeichert.
In Netzwerk 2 wird der Wert dieses Merkerworts mit der Zahl 5 verglichen. Da die
Vergleichsoperation in FUP/KOP nicht direkt an den Dual-Ausgang des Zahlers
angeschlossen werden kann, ist eine Übergabe des Zählerwertes über einen Zwischenspeicher (z.B. ein Merkerwort) notwendig.
b)
Bei der Darstellung von Zahlen im Dualcode in Merker-, Eingangs- oder Ausgangsworten ist zu beachten, dass im höheren Byte (z.B. MB6 des MW5) die niederwertigen Stellenwerte abgelegt werden.
c) Erweiterung des Programms um weitere Netzwerke für die verschiedenen Vergleiche (s. Programmauszug)
Netzwerk 3: Ungleichheit
Das Merkerwort 5 wird mit der Zahl 5 verglichen. Der Ausgang A124.1 ist immer
dann eingeschaltet, wenn sich MW5 vom Wert 5 unterscheidet.
Netzwerk 4: Größer gleich
dann eingeschaltet, wenn MW5 mindestens den Wert 5 hat.
Netzwerk 5: Größer
dann eingeschaltet, wenn der Inhalt von MW5 größer als 5 ist.
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Netzwerk 6: Kleiner gleich
dann eingeschaltet, wenn der Inhalt MW5 den Wert 6 unterschreitet.
Netzwerk 7 : Kleiner
dann eingeschaltet, wenn der Inhalt MW5 den Wert 5 unterschreitet.
Aufgabe 2: Wartungsintervalle feststellen
Funktionsplan mit symbolischer Adressierung und Kommentaren:
FC2: Zählerstand über Vergleich auswerten
Der Vorwärtszähler erfasst die Anzahl der Pressvorgänge. Sein Wert wird mit dem
Vorgabewert 10 verglichen. Wird die vorgegebene Anzahl von Pressvorgängen erreicht, zeigt Melder P1 an, dass eine Wartung erfolgen muss.
Netzwerk 1: Zählen der Bewegungsvorgänge
Der Zählerstand von Z5 wird mit jedem Bewegungsvorgang erhöht, da dann der
Sensor B1 ein 1-Signal an den ZV-Eingang legt. Mit S2 (Quittiertaster) kann der
Zählerstand wieder auf Null gesetzt werden. Der Zählerstand wird als Ganzzahl
(16 Bit/Integer) in Merkerwort 8 abgelegt.
Netzwerk 2 : Titel
Der Wert des Zählers (MW8) wird mit dem Vorgabewert (hier 10) verglichen.
Übersteigt der Zählerwert den Wert 10, wird die Meldung P1 eingeschaltet, was
der Wartungsanforderung entspricht.
Nach erfolgter Wartung wird dies mit S2 quittiert. Dazu wird der Zählerstand auf 0
zurückgesetzt und das Speicherglied der Meldung wird gelöscht.
FC2: Zählerstand über Vergleich auswerten
Netzwerk 1: Zählen der Bewegungsvorgänge
Netzwerk 2 : Titel
Aufgabe 3: Windungszahlen einstellen
Funktionsplan mit symbolischer Adressierung und Kommentaren:
FC1: Spulenwickel-Maschine
Die Maschine wickelt jeweils 50 Windungen auf eine Spule. Die ersten 10 Windungen und die letzten 10 Windungen werden jeweils mit geringer Drehzahl gewickelt. Dies verhindert ein Abreißen des Drahtes. Der restliche Teil der Wicklung
(Windungen 11 bis 40) wird mit hoher Drehzahl gewickelt.
Netzwerk 1 : Erfassen der Umdrehungen
Der Start-Taster S1 setzt den Zähler zu Beginn auf Null. Sensor B2 erhöht den
Zählerwert mit jeder Umdrehung. Die aktuelle Windungszahl wird in Merkerwort 6
abgelegt.
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Netzwerk 2: Startmerker
Startmerker M1.0 wird mit dem Start-Taster S1 gesetzt. Er gibt den Wicklungsvorgang frei. Der Stopp-Taster S0 setzt den Merker im Notfall zurück, damit stoppt
der Antrieb. Merker M1.4 setzt bei Erreichen der maximalen Windungszahl (50)
den Startmerker zurück und stoppt so ebenfalls den Wickelvorgang.
Bei weniger als 10 Windungen ist M1.1 eingeschaltet, er gibt in NW 7 die langsame Motordrehzahl zu Beginn des Wickelvorganges frei.
Netzwerk 4: Merker hohe Drehzahl
Liegt die Windungszahl (= Zählerstand in MW6) zwischen 10 und 40, so wird über
Merker 1.2 in NW 8 die hohe Drehzahl freigegeben.
Netzwerk 5: Merker geringe Drehzahl 2
Liegt die Windungszahl über 40 Umdrehungen, so wird wieder auf die geringe
Drehzahl umgeschaltet. Dies wird in NW 7 von Merker 1.3 vorgenommen. Bei der
Windungszahl 50 wird auch die langsame Drehzahl abgeschaltet.
Netzwerk 6: Ende-Merker
Bei der Windungszahl 50 wird der Merker 1.4 eingeschaltet. Er setzt in NW 2 den
Start-Merker M1.0 zurück und sorgt so für ein Abschalten des Motors.
Netzwerk 7: Ansteuern des Motors mit langsamer Drehzahl
Die Merker M1.1 (N < 11) oder M1.3 (N > 40) sorgen zusammen mit Startmerker
M1.0 dafür, dass der Motor über A4.1 mit geringer Drehzahl lauft.
Merker M1.2 (10 ≤ N ≤ 40) sorgt zusammen mit Startmerker M1.0 dafür, dass der
Motor über A4.2 mit hoher Drehzahl läuft.
FC1: Spulenwickel-Maschine
Netzwerk 1 : Erfassen der Umdrehungen
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Netzwerk 4: Merker hohe Drehzahl
Netzwerk 6: Ende-Merker
Aufgabe 4: Timer vergleichen/Anfahrwarnung
Kontaktplan mit symbolischer Adressierung und Kommentaren:
FC2: Timer vergleichen/Anfahrwarnung
Eine Industrie-Rührmaschine soll zuerst vorgeheizt werden, bevor der Rührmotor
nach 100 s Verzögerungszeit einschaltet. 10 s vor Anlauf des Motors soll eine Anfahrwarnung erfolgen, die bis zum Starten des Motors dauert.
Netzwerk 1: Heizung
Die Heizung wird mittels Starttaster S1 eingeschaltet. Nur ein Reset von Öffner S0
kann die Heizung wieder ausschalten.
Netzwerk 2: Motor verzögert einschalten
Mit dem Einschalten der Heizung wird die Speichernde Einschaltverzögerung
T1 gestartet. Sie bewirkt, dass der Motor mit einer Verzögerungszeit von 100 s
(1 min + 40 s) nach der Heizung losläuft. Das Abschalten des Motors erfolgt mittels des Öffners S0.
Netzwerk 3 : Anfahrwarnung
Der Inhalt von T1 wird über Merkerwort 1 ausgelesen und mit der Zahl 10 verglichen. Sobald der Timer seine Restlaufzeit auf 10 s verringert hat, ist der Vergleich
erfüllt und die Hupe P1 wird so lange angesteuert, bis der Motor losgelaufen ist.
Dann blockiert der eingeschaltete Motorausgang die &-Verknüpfung.
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Lösung Aufgabe 4 in anderer Darstellungsform: Funktionsplan FUP
FC2: Timer vergleichen/Anfahrwarnung
Eine Industrie-Rührmaschine soll zuerst vorgeheizt werden, bevor der Rührmotor
nach 100 s Verzögerungszeit einschaltet. 10 s vor Anlauf des Motors soll eine Anfahrwarnung erfolgen, die bis zum Starten des Motors dauert.
Netzwerk 1: Heizung
Die Heizung wird mittels Starttaster S1 eingeschaltet. Nur ein Reset von Öffner S0
kann die Heizung wieder ausschalten.
Netzwerk 2: Motor verzögert einschalten
Mit dem Einschalten der Heizung wird die speichernde Einschaltverzögerung
T1 gestartet. Sie bewirkt, dass der Motor mit einer Verzögerungszeit von 100 s
(1 min + 40 s) nach der Heizung losläuft. Das Abschalten des Motors erfolgt mittels des Öffners S0.
Netzwerk 3 : Anfahrwarnung
Der Inhalt von T1 wird über Merkerwort 1 ausgelesen und mit der Zahl 10 verglichen. Sobald der Timer seine Restlaufzeit auf 10 s verringert hat, ist der Vergleich
erfüllt und die Hupe P1 wird so lange angesteuert, bis der Motor losgelaufen ist.
Dann blockiert der eingeschaltete Motorausgang die &-Verknüpfung.
Kapitel 12.7
61
Seite 99
Aufgabe 1:
a) Beschreibung der Funktion:
NW1: Mittels des EIN-Tasters S2 wird der Merker M5.0 „Betriebsbereit“ gesetzt.
Der AUS-Taster S1 soll ihn wieder zurücksetzen.
NW2: Wenn Merker 5.0 (s. NW1) anzeigt, dass Betriebsbereitschaft gegeben ist
kann mit Taster S3 die Linksfahrt gestartet werden.
Dies erfolgt speichernd mit Merker M5.1
Der Stopp (Reset) erfolgt wahlweise wenn:
– die Endlage links, B6 erreicht ist
– der AUS-Taster, S1 betätigt wird
– der Not-Aus-Taster S5 betätigt wird.
b) Fehler im Programm:
NW1: Der AUS-Taster S1 (E0.0) muss negiert abgefragt werden. Er bringt als
Öffner im unbetätigten Zustand das Signal „1“ an den Eingang, was permanent den Merker M5.0 rücksetzen würde.
NW2: Statt E0.6 (= B7, Endlage rechts) muss E0.5 (= B6, Endlage links) an den
Reset-Eingang von Merker M5.1 geführt werden.
Aufgabe 2:
• mögliche Geberfehler:
– einer der Öffner-Kontakte (S1, B5, B6, B7) hat einen Wackelkontakt, so dass
Unterbrechungen den gleichen Effekt wie das Betätigen der Geber hätten.
−> das Band wird abgeschaltet.
Der Wackelkontakt kann im Schaltelement selbst oder auf der Zuleitung sein.
• wenn das Starten nicht möglich ist, könnte es daran liegen, dass der AUS-Taster
S1 klemmt (z. B. wegen mechanischen Verschleiß, Verschmutzung, Frost etc.) Es
könnte auch sein, dass die Kontakte von S1 abgenutzt sind, so dass ein einwandfreies Durchschalten nicht gegeben ist.
In diesen Fällen reagiert das Programm so, als wäre der AUS-Schalter betätigt
und verhindert ein Anlaufen des Bandes.
• wenn das Starten nach links nicht möglich ist, könnten folgende Fehler vorliegen:
– S3 ist nicht korrekt an den Eingang der SPS angeschlossen (Wackelkontakt,
Drahtbruch, Verwechslung mit anderen Eingängen …)
– Endlagengeber B6 ist nicht korrekt an die SPS angeschlossen (Wackelkontakt,
Drahtbruch, Verwechslung mit anderen Eingängen.
– für Endlagengeber wurde statt eines Öffners (NC) ein Schließer (NO) verwendet.
Dies ist eine häufige Fehlerursache, da Geber teilweise sowohl Schließer- als
auch Öffner-Funktion bereitstellen.
Das Programm deutet dann den Schließer als betätigten Öffner und
stoppt/verhindert die Linksfahrt.
– die Verbindungvon SPS zu Schütz Q1 ist unterbrochen, evtl. fehlt der zugehörigen Ausgabebaugruppe der SPS die Versorgungsspannung (Anschluss fehlt,
Sicherung …)
– Schütz Q1 ist mechanisch defekt, klemmt beispielsweise
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– es könnte auch ein Fehler im Anwenderprogramm vorliegen (falscher oder kein
Ausgang programmiert)
• wenn die Bewegungsrichtung des Motors falsch ist, könnten folgende Ursachen
vorliegen:
– das Drehfeld des Motors ist falsch (Linksdrehfeld).
Abhilfe: Prüfen des Drehfeldes mit Drehfeldmessgerät, falls ein Linksdrehfeld
vorliegt, Vertauschen zweier Außenleiter am Klemmbrett des Motors.
– die Eingangssignale sind vertauscht (S3 liegt an E0.3, S4 liegt an E0.2)
Abhilfe: Umklemmen der Geber an der Eingabebaugruppe bzw. Klemmenleiste
– die Ausgänge sind vertauscht an die Schütze angeschlossen (Q1 liegt an A4.1,
Q2 liegt an A4.0)
Abhilfe: Umklemmen der Schütze an der Ausgabebaugruppe bzw. Klemmleiste
– Softwarefehler: die Adressen die Eingänge oder der Ausgänge wurden im Programm an den falschen Stellen verwendet.
Abhilfe: Überprüfung und Verbesserung des Programms im Online-Mode
Aufgabe 3:
a) Testprogramm zu Drehrichtungsfeststellung
S3
S4
S3
&
Q1 /links
S4
&
Q2/rechts
b) bei falscher Bewegungsrichtung sind folgende Fehler möglich:
– das Drehfeld des Motors ist falsch (Linksdrehfeld).
Abhilfe: Prüfen des Drehfeldes mit Drehfeldmessgerät, falls ein Linksdrehfeld
vorliegt, Vertauschen zweier Außenleiter am Klemmbrett des Motors.
– die Eingangssignale sind vertauscht (S3 liegt an E0.3, S4 liegt an E0.2)
Abhilfe: Umklemmen der Geber an der Eingabebaugruppe bzw. Klemmenleiste
– die Ausgänge sind vertauscht an die Schütze angeschlossen (Q1 liegt an A4.1,
Q2 liegt an A4.0)
Abhilfe: Umklemmen der Schütze an der Ausgabebaugruppe bzw. Klemmleiste
c) Testprogramm für Lampentest
S8/E0.7
&
M 100.5
P1/A4.2
P2/A4.3
Es wurde der Taktmerker M100.5 verwendet. Üblicherweise wird in der Hardwarekonfiguration der Zentralbaugruppe als Taktmerkerbyte das Byte 100 festgelegt.
(Hierzu in der Hardwarekonfiguration die Baugruppe doppelklicken und dann entspr. Register wählen.) Das Bit 5 hat dann die Taktfrequenz von 1 Hz.
Die Verknüpfung des Taktmerkers mit dem Taster S8 über UND-Verknüpfung bewirkt, dass die Lampen nur dann blinken, wenn der Taster betätigt wird.
Kapitel 12.8
63
Seite 100
Aufgabe 1:
Steuerung eines Bandes im Tippbetrieb (beide Fahrtrichtungen)
FC1 : Transportband Handbetrieb_Kap12.8/Aufgabe 1
Anmerkung: In obiger Schaltung sind die Taster und die Ausgänge nicht gegeneinander verriegelt. Bei gleichzeitigem Betätigen der Taster S4 (rechts) und S2 (links)
gäbe es an einem realen Antrieb einen Kurzschluss, da beide Motorschütze anziehen würden.
Abhilfe: Gegenseitige Verriegelung der Taster-Eingänge (s. unten)
FC1 : Transportband Handbetrieb_Kap12.8/Aufgabe 1
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Aufgabe 2: Band rechts fahren mit automatischem Stopp
Anmerkung: Die Verriegelung (Abfrage von Q3/Linksfahrt) ist hier noch nicht zwingend erforderlich.
Aufgabe 3: Beide Fahrtrichtungen
a), b) und c)
Aufgabe 3: Automatischer Fahrtrichtungswechsel
d)
Anmerkung: Zusätzlich zu den Hand-Tastern wurden über ODER-Verknüpfungen
die Geber B2 bzw. B4 hinzugenommen. Da sich diese Geber an den Band-Enden
befinden schalten sie dann jeweils in die Gegenrichtung um.
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Aufgabe 4: Zwischenstopp in Mittelposition
Es ist wichtig , dass die beiden Speicherglieder mit Merkern (z. B. M4.0/ M5.0) bezeichnet werden. Würden Sie Q2, Q3 heißen, funktioniert das Programm nicht!
Timer T5 ist bei Belegung von B3 genau 3 Sekunden lang eingeschaltet. Diese „1“
am Ausgang Q blockiert in den Netzwerken NW1 und NW2 die Ausgänge Q2/Q3,
da dort der Timer auf seinen „Ruhezustand 0“ abgefragt wird.

Ludwig Wenzl – Lösungen zum Buch „Simatic S7–Step7

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