Applikation zu Steuerung & Regelung...• Der Geber ist als Ultraschall-Näherungsschalter (Sonar-BERO) auszu-führen. • Der Geber soll in der Lage sein, eine Flüssigkeitssäule

Applikation zu Steuerung & Regelung

SIMATIC S7 CPU 300/400 Applikationsbeschreibung

Abstands- und Füllstandsmessung in der S7-CPU mittels eines Sonar-BEROs

Gewährleistung, Haftung und Support

Applikation Sonar-BERO Beitrags-ID: 23509834

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Hinweis Die Applikationsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen An-spruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Applikationsbeispiele stellen keine kundenspezifische Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Applika-tionsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Applikationsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die beschrie-bene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Applikationsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzufüh-ren. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesen Applikationsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z.B. Kata-logen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang.

Gewährleistung, Haftung und Support Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr.

Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwen-dung der in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hin-weise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.B. nach dem Produkthaftungs-gesetz in Fällen des Vorsatzes, der grober Fahrlässigkeit, wegen der Ver-letzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesent-licher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den ver-tragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden.

Copyright© 2006 Siemens A&D. Weitergabe oder Vervielfältigung die-ser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens A&D zugestanden. Bei Fragen zu diesem Beitrag wenden Sie sich bitte über folgende E-Mail-Adresse an uns:

mailto:[email protected]

Vorwort


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Vorwort

Ziel der Applikation Diese Applikation wurde erstellt, um dem Anwender...

• ein modifizier- und erweiterbares Beispiel einer Abstands- bzw. Füll-standserfassung an die Hand zu geben und ihm

• eine komfortable Möglichkeit einer Bedienung und Visualisierung einer Steuerung mittels eines Touchpanels aufzuzeigen.

Die vorliegende Applikation zeigt, wie mittels einer SIMATIC-Steuerung und eines Sonar-BEROs1 der Flüssigkeitsfüllstand in einem Behälter ermittelt wird und wie in Abhängigkeit definierter Pegelstände Aktionen ausgeführt werden.

• Die vorliegende Thematik spielt insbesondere in der chemischen In-dustrie und in der Getränkeindustrie eine Rolle.

Kerninhalte dieser Applikation Folgende Kernpunkte werden in dieser Applikation behandelt:

• Aufbau, Funktionsweise und Anwendung von Ultraschall-Näherungsschaltern (Sonar-BEROs)

• STEP7-Programm einer Flüssigkeits-Füllstandserfassung in einem Pro-duktionsprozesses

• Anbindung eines Touchpanels zur Prozessbedienung und Anlagen-überwachung mittels WinCC flexible

Abgrenzung Diese Applikation enthält keine Beschreibung...

• des Engineeringtools SIMATIC STEP 7 • der Visualisierungssoftware WinCC flexible

Grundlegende Kenntnisse über diese Themen werden vorausgesetzt.

1 BERO = Sensor für das Berührungslose Erfassen von Objekten

Vorwort


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Aufbau des Dokuments Die Dokumentation der vorliegenden Applikation ist in folgende Hauptteile gegliedert.

Teil Beschreibung Applikationsbeschreibung Hier erfahren Sie alles, um sich einen Überblick zu

verschaffen. Sie lernen die verwendeten Kompo-nenten (Standard Hard- und Softwarekomponenten sowie die eigens erstellte Anwender Software) kennen.

Funktionsprinzipien und Programmstrukturen

Hier wird auf die detaillierten Funktionsabläufe der beteiligten Hard- und Softwarekomponenten, die Lösungsstrukturen und wo sinnvoll auf die konkrete Implementierung dieser Applikation eingegangen. Sie benötigen diesen Teil, wenn Sie das Zusam-menspiel der Lösungskomponenten kennen lernen wollen, um diese z.B. als Basis für eigene Entwick-lungen zu verwenden.

Aufbau, Projektierung und Bedienung der Applikation

Dieser Teil führt Sie Schritt für Schritt durch den Aufbau, wichtige Projektierungsschritte, Inbetrieb-nahme und Bedienung der Applikation.

Anhang Hier finden Sie weiter führende Informationen, wie z. B. Literaturangaben, Glossare etc..

Referenz zum Automation and Drives Service & Support Dieser Beitrag stammt aus dem Internet Applikationsportal des Automation and Drives Service & Support. Er hat die Beitrags-ID 23509834. Den direk-ten Link zur Downloadseite dieses Beitrags finden Sie in /2/.

Vorwort


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Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis......................................................................................................... 5

Applikationsbeschreibung........................................................................................... 6

1 Automatisierungsaufgabe ............................................................................. 6 1.1 Übersicht........................................................................................................... 6 1.2 Anforderungen .................................................................................................. 8

2 Automatisierungslösung ............................................................................. 10 2.1 Übersicht zur Gesamtlösung .......................................................................... 10 2.2 Beschreibung der Kernfunktionalität............................................................... 11 2.2.1 Übersicht und Beschreibung der Oberfläche.................................................. 11 2.2.2 Ablauf der Kernfunktionalität........................................................................... 16 2.3 Benötigte Hard- und Software-Komponenten................................................. 18 2.4 Leistungseckdaten.......................................................................................... 21

Funktionsprinzipien und Programmstrukturen ....................................................... 23

3 Generelle Funktionsmechanismen ............................................................. 23 3.1 Grundlagen zum Thema "Ultraschall-Sensoren" ............................................ 23

4 Erläuterungen zum Beispielprogramm....................................................... 28 4.1 Messwertverarbeitung .................................................................................... 28 4.2 Die Struktur des STEP7-Programms.............................................................. 31 4.3 Der FC 12 (MAIN) im Detail ............................................................................ 33 4.4 Die Variablen am Touchpanel ........................................................................ 36

5 Modifikationen zum Beispielprogramm...................................................... 37 5.1 Verändern der BERO-Eigenschaften.............................................................. 37 5.2 Ändern der Runtime-Sprache (TP170A)......................................................... 38

Aufbau, Projektierung und Bedienung der Applikation.......................................... 39

6 Installation und Inbetriebnahme ................................................................. 39 6.1 Installation der Hard- und Software ................................................................ 39 6.2 Installation der Applikations-Software............................................................. 41 6.3 Inbetriebnahme............................................................................................... 44

Anhang und Literaturhinweise .................................................................................. 50

7 Literaturhinweise .......................................................................................... 50 7.1 Literatur zur Hard- und Software dieser Applikation ....................................... 50 7.2 Weiterführende Literatur ................................................................................. 51

ApplikationsbeschreibungAutomatisierungsaufgabe


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Applikationsbeschreibung

Inhalt Hier erfahren Sie alles um sich einen Überblick zu verschaffen. Sie lernen die verwendeten Komponenten (Standard Hard- und Softwarekomponen-ten sowie die eigens erstellte Anwender Software) kennen.

Die dargestellten Leistungseckdaten zeigen die Leistungsfähigkeit der vor-liegenden Applikation.

1 Automatisierungsaufgabe

Hier erfahren Sie… welche Automatisierungsaufgabe in der vorliegenden Dokumentation the-matisiert wird.

1.1 Übersicht

Einführung/Einleitung Im Applikationsbeispiel sind die folgenden Teilaufgaben realisiert:

• Flüssigkeitsmengenerkennung in Behältern

• Erkennung der zulässigen Minimal- / Maximalpegel von Flüssigkeits-ständen in Behältern

• Erfassung diskreter Pegelbereiche für deren Visualisierung oder zum Auslösen diverser Aktionen im Produktionsprozess

Kern der Automatisierungsaufgabe ist die Messung des Niveaus einer Flüs-sigkeitsoberfläche mit berührungslosen Gebern. Unter Verwendung einer SPS werden die Sensordaten zur Steuerung des technischen Prozesses oder für Überwachungszwecke herangezogen. Über ein HMI (Human Ma-chine Interface, z.B. ein Touchpanel) können Pegelstände visuell über-wacht und neue Pegelsoll- oder Grenzwerte vorgegeben werden.

Überblick über die Automatisierungsaufgabe Das nachfolgende Bild zeigt exemplarisch ein mögliches Einsatzgebiet für die vorliegende Applikation.



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Abbildung 1-1: Zentrales Sammelgefäß zur Herstellung eines Mixgetränkes

Beschreibung der Automatisierungsaufgabe In einem Teilprozess in der Getränkeindustrie wird ein Mixgetränk aus ver-schiedenen Zutaten (Wasser, Fruchtextrakte, Zucker, etc.) hergestellt. Diese einzelnen Zutaten gelangen nach individuellen Vorverarbeitungen in ein zentrales Sammelgefäß (siehe Abbildung 1-1).

In Abhängigkeit vom Füllstand sollen automatisch verschiedene Aktionen gestartet werden. Beispiele für mögliche Aktionen sind in Tabelle 1-1 ge-nannt.

Tabelle 1-1 Beispiel für mögliche Aktionen in Abhängigkeit vom Füllstandspegel

Erreichter Füllstand Aktion(en) Füllhöhe 1 (min. zul. Pegel) Optische/akustische Warnhinweise Füllhöhe 2 Starten des Rührwerks Füllhöhe 3 Zugabe Sirup Füllhöhe 4 Geschwindigkeitserhöhung des Rührwerks Füllhöhe 5 Zugabe Zucker Füllhöhe 6 … Füllhöhe 7 Geschwindigkeitsreduzierung des RührwerksFüllhöhe 8 (max. zul. Pegel) Optische/akustische Warnhinweise

Ablaufventil öffnen

Abbildung 1-1 soll lediglich die grobe Thematik der Applikation veranschau-lichen. Die Detailproblematik der Pegelerfassung geht aus Abbildung 1-2



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hervor. Als Sensor wird ein Sonar-BERO verwendet. Dieser arbeitet auf-grund seiner Robustheit und Schmutzunempfindlichkeit auch unter rauen Umweltbedingungen zuverlässig und ist deshalb im industriellen Bereich weit verbreitet. Voraussetzung ist allerdings, dass die Ultraschallimpulse des BEROs exakt im rechten Winkel (Toleranz ± 3°) auf die zu erfassende Flüssigkeitsoberfläche treffen, damit der BERO das Echo empfangen kann.

Abbildung 1-2: Schematische Ansicht des Automatisierungsproblems

1.2 Anforderungen

Die vorliegende Applikation ist in einem STEP7-Projekt realisiert. Sie soll die nachfolgend aufgezählten Anforderungen erfüllen:

Anforderungen an die Sensorik • Mit einem Geber soll der Füllstand eines Flüssigkeitsbehälters erfasst

werden. • Der Geber ist als Ultraschall-Näherungsschalter (Sonar-BERO) auszu-

führen. • Der Geber soll in der Lage sein, eine Flüssigkeitssäule von

0…max. 85 cm Höhe zu erkennen und diesen Hub in ein Analogaus-gangssignal 4…20 mA umzuwandeln.

• Schutzart IP 67



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Anforderungen an die Steuerung • Anhand des Sensorsignals soll die Steuerung die aktuelle Füllhöhe der

Flüssigkeit in Zentimeter berechnen. • Die Steuerung soll den Gesamtflüssigkeitshub in sieben Füllstandsbe-

reiche unterteilen, denen je ein Digitalausgang (A 4.0…A4.6) zugeordnet ist. Jener DA, in dessen Füllstandsbereich sich der aktuelle Flüssigkeitspegel befindet, wird angesteuert. Die Füllstandsbereiche sollen vom Anwender leicht änderbar sein.

• Das Unter- bzw. Überschreiten des minimal zulässigen bzw. des maxi-mal zulässigen Pegels soll durch das Blinken eines Digitalausgangs (z.B. zum Anschluss einer Signalleuchte) gekennzeichnet werden. Das Blinken soll quittierpflichtig sein.

• Die jeweils letzte Grenzpegelverletzung soll durch den Zeitstempel der CPU protokolliert werden. Liegt seit dem Anlauf der CPU keine Pegel-verletzung vor, soll der Zeitstempel des Anlaufs protokolliert werden.

Anforderungen an das HMI • Das HMI soll durch ein Touchpanel (Bildschirmgröße 6 Zoll) realisiert

werden. • Es soll folgendes angezeigt werden:

– Aktueller Füllstand (Balkenanzeige und Wert)

– Pegelverletzung (Minimal- und Maximalpegel, graphisch)

– Datum und Uhrzeit der letzten Pegelverletzung (Minimal- und Ma-ximalpegel)

– Aktueller Füllstand in Bezug auf die Füllstandsbereiche (graphisch)

• Es sollen folgende Bedienungen möglich sein: – Eingabe/Ändern der Füllstandsbereiche

– Quittieren der Pegelunter-/überschreitung

– Beenden der Runtime

Hinweis Die oben genannten Anforderungen werden durch die Applikationssoft-ware erfüllt, ohne dass Sie zusätzlichen Programmieraufwand leisten oder Parameter in Datenbausteine eintragen müssen.


Automatisierungslösung


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2 Automatisierungslösung

Hier erfahren Sie… welche Lösung für die Automatisierungsaufgabe gewählt wurde.

2.1 Übersicht zur Gesamtlösung

Schema Die folgende Abbildung zeigt schematisch die wichtigsten Komponenten der Lösung:

Abbildung 2-1: Hardwareübersicht der Automatisierungslösung




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Aufbau Kernstück der Applikation ist eine SIMATIC CPU 314C-2 DP. Diese Zen-tralbaugruppe beinhaltet bereits die von der Applikation benötigten digitalen und analogen Ein- bzw. Ausgänge. Der Stromausgang des Sonar-BEROs ist direkt mit dem in die Zentralbaugruppe integrierten Analogeingang ver-bunden. Das Touchpanel TP170A ist über ein PROFIBUS-Kabel an die MPI-Schnittstelle der Steuerung angeschlossen. Sowohl die Steuerung als auch der BERO und das Touchpanel werden von der Stromversorgung PS 307 mit 24V DC versorgt.

2.2 Beschreibung der Kernfunktionalität

2.2.1 Übersicht und Beschreibung der Oberfläche Als HMI dient ein Touchpanel TP 170A. Die Anzeige/Bedienung ist reali-siert durch drei Bilder:

• Füllstandsanzeige (Startbild) • Pegel festlegen • Pegelverletzung

Die Pegelerfassung wird durch einen Digitaleingang freigegeben. Die Quit-tierung einer Pegelverletzung kann wahlweise über das Touchpanel oder einen Digitaleingang erfolgen.

Sowohl jener anwenderdefinierte Bereich, in dem sich der Pegel aktuell be-findet als auch Pegelverletzungen werden zusätzlich zur Touch-panelanzeige durch Digitalausgangsbits signalisiert.




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TP 170A – Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“) (Startbild) Abbildung 2-2: Display Filling Level / Füllstandsanzeige (Startbild)

Sofern das Touchpanel bereits mit der in WinCC flexible erstellten HMI-Software geladen ist, erscheint beim Anlegen der Versorgungsspannung das obige Startbild, das zugleich als Hauptmaske zu betrachten ist. Das Bild enthält folgende Elemente:

1. Anzeige der Pegelhöhe Sie wird sowohl als Wert in cm, als auch als Balkendiagramm (Bereich 0…100cm) dargestellt. Die Berechnung und Anzeige der aktuellen Pe-gelhöhe erfolgt nur, wenn diese über den Eingang E 0.0 freigegeben ist. Bei E 0.0 = 0 wird der letzte erfasste Pegelwert angezeigt. Außerhalb des Messbereichs des BEROs (Objektabstand 100cm) wird Pegelhöhe 0 ausgegeben.

2. Anzeige und Quittierung von Pegelverletzungen Eine Pegelverletzung liegt vor, wenn die folgenden, im DB10 spezifi-zierten Grenzwerte verletzt werden:

– Pegelunterschreitung comparision_level [1] (Defaultwert 10cm)

– Pegelüberschreitung comparision_level [8] (Defaultwert 80cm)

Eine Pegelunter- bzw. –überschreitung wird durch zwei Blinkmarken rechts neben dem Balkendiagramm ( ) angezeigt. Bewegt sich der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der erlaubten Grenzen, sind die




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Blinkmarken unsichtbar. Eine Pegelverletzung ist quittierpflichtig. Die entsprechende Blinkmarke verschwindet erst wieder, wenn sich der Pegel im erlaubten Bereich befindet und der Alarm mit der Taste „Acknowledge“ („Quittieren“) rückgesetzt wurde. Die Grenzwerte kön-nen im Bild „Define Levels“ („Pegel festlegen“) geändert werden.

3. Bildaufruf „Last Level Violation“ („letzte Pegelverletzung“) Über diesen Button gelangen Sie in das Bild „Limit Violation“ („Pegel-verletzung“). Dort werden die Zeitstempel der letzten Pegelunter- bzw. –überschreitung angezeigt.

4. Bildaufruf „Define Levels“ („Pegel festlegen“) Über diesen Button gelangen Sie in das Bild „Define Levels“ („Pegel festlegen“). Dort können Sie acht Füllhöhen für die Prozesssteuerung oder zu Anzeigezwecken spezifizieren.

5. Runtime beenden Mit dem Button „Stop Runtime“ („Beenden“) beenden Sie die Runtime um beispielsweise das Touchpanel neu zu laden.

TP 170A – Bild „Define Levels“ („Pegel festlegen“) Abbildung 2-3: Define Levels / Pegel festlegen

Über den Button „Define Levels“ („Pegel festlegen“) im Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“) gelangen Sie in das Bild „Define Levels“ („Pe-gel festlegen“). Hier spezifizieren Sie diskrete Füllstände, die Sie zur Prozesssteuerung oder für Anzeigezwecke verwenden können.




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1. Eingabe der Pegelwerte Sofern Sie das Beispielprojekt übernommen haben, sind als Füllhöhen bereits die Werte aus Abbildung 2-3 eingetragen. Beim Selektieren (An-tippen) des jeweiligen grau hinterlegten E/A-Felds erscheint eine numerische Tastatur auf dem Bildschirm, mittels der Sie den gewünsch-ten Wert eintippen und mit der Enter-Taste übernehmen können. Alle Füllhöhen müssen im Bereich 0…85cm liegen. Der Eingabewert wird auf zwei Kommastellen gerundet. Filling Level 1 (Füllhöhe 1) entspricht dem niedrigsten, Filling Level 8 (Füllhöhe 8) dem höchsten spezifizier-baren Flüssigkeitspegel. Bei der Eingabe ist darauf zu achten, dass gilt:

Füllhöhe n < Füllhöhe n+1 (n=1…7)

Das Unterschreiten von Filling Level 1 (Füllhöhe 1) oder das Über-schreiten von Filling Level 8 (Füllhöhe 8) löst die quittierpflichtige Pegelverletzung aus.

2. Anzeige der aktuellen Füllhöhenbereiche Zwischen welchen benachbarten definierten Füllhöhen sich der aktuelle Flüssigkeitspegel befindet, wird durch eine Marke ( ) rechts neben den Füllhöhen-Eingabefeldern angezeigt.

3. Anzeige von Pegelverletzungen Die quittierpflichtigen Pegelverletzungen werden auch in diesem Bild, analog zum Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“), als Blink-marken ( ) angezeigt.

Am unteren Displayrand befindet sich der Button „Back“ („Zurück“), mit dem Sie wieder in das Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“) gelan-gen.




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TP 170A – Bild „Limit Violation“ („Pegelverletzung“) Abbildung 2-4: Limit Violation / Pegelverletzung

Über den Button „Last Level Violation“ („letzte Pegelverletzung“) im Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“) gelangen Sie in das Bild „Limit Violation“ („Pegelverletzung“).

1. Anzeige im oberen Rahmen

– Sofern seit dem letzen Neustart der CPU keine Pegelunterschrei-tung stattfand, wird der Zeitstempel des letzten Neustarts angezeigt.

– Fand seit dem letzten Neustart der CPU mindestens eine Pegel-unterschreitung statt, wird der Zeitstempel der letzten Pegelunter-schreitung angezeigt.

2. Anzeige im unteren Rahmen

– Sofern seit dem letzen Neustart der CPU keine Pegelüberschrei-tung stattfand, wird der Zeitstempel des letzten Neustarts angezeigt.

– Fand seit dem letzten Neustart der CPU mindestens eine Pegel-überschreitung statt, wird der Zeitstempel der letzten Pegelüber-schreitung angezeigt.

Am unteren Displayrand befindet sich der Button „Back“ („Zurück“), mit dem Sie wieder in das Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“) gelan-gen.




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Digitaleingangsbits Tabelle 2-1

Eing. Bedeutung Bemerkung

E 0.0 Freigabe der Pegelerfassung (freigegeben = 1)

E 0.1 Quittierung einer Pegelverletzung (Quittierung = Flanke 0 1)

Identisch zum Button „Acknowledge“ („Quittieren“) im Bild „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“)

Digitalausgangsbits Tabelle 2-2

Ausg. Bedeutung Bemerkung

A 4.0 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 1 und 2 A 4.1 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 2 und 3 A 4.2 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 3 und 4 A 4.3 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 4 und 5 A 4.4 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 5 und 6 A 4.5 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 6 und 7 A 4.6 Aktueller Pegel ist zwischen Füllhöhe 7 und 8

Diese Ausgangsbits entsprechen der Position der Pegelmarke ( ) im Bild „Define Levels“ („Pegel festle-gen“) am Touchpanel.

A 5.0

Es liegt/lag eine Pegelverletzung (Pegelun-ter- oder Überschreitung) vor. Der Ausgang blinkt. Das Rücksetzen des Ausgangs erfolgt durch Quittieren der Pegelverletzung.

Die Funktion ist identisch mit den Blinkmarken ( ) in den Bildern „Display Filling Level“ („Füllstandsan-zeige“)und „Define Levels“ („Pegel festlegen“) am Touchpanel.

A 5.1 Pegelunterschreitung: Der aktuelle Pegel liegt unter Füllhöhe 1

A 5.2 Pegelüberschreitung: Der aktuelle Pegel liegt über Füllhöhe 8

2.2.2 Ablauf der Kernfunktionalität

Das folgende Flussdiagramm verdeutlicht die Kernfunktionalität "Füll-standserfassung". Der Ablauf ist realisiert in der Funktion FC12.




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Abbildung 2-5: Flussdiagramm der Kernfunktionalität




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2.3 Benötigte Hard- und Software-Komponenten

Die Applikation wurde entwickelt und getestet mit den folgenden Kompo-nenten. Berücksichtigen Sie, dass bei Abweichungen hiervon möglicherweise Konfigurationsänderungen im Beispielprojekt notwendig werden und Screenshots in diesem Dokument von Ihren Bildschirminhalten abweichen können.

Zur Realisierung des Beispielprojekts benötigen Sie ferner:

• PG oder PC mit entsprechendem Kommunikationsprozessor (z.B. CP5512) und Microsoft ® Betriebssystem Windows 2000 Professional oder Windows XP Professional.

• ein MPI-Kabel.

Hardware-Komponenten Tabelle 2-3: Hardwarekomponenten

Komponente Anz. MLFB/Bestellnummer Hinweis SIMATIC S7-300, PROFILSCHIENE L=480MM

1 6ES7390-1AE80-0AA0 = Mindestlänge

SIMATIC S7-300, LASTSTROMVERSG. PS 307, AC 120/230V, DC 24V, 2A

1 6ES7307-1BA00-0AA0 oder ähnlich

SIMATIC S7-300, CPU 314C-2 DP KOMPAKT

1 6ES7314-6CF02-0AB0 Die Kompaktversion wurde lediglich we-gen der eingebauten DA/DE verwendet.

SIMATIC S7, MICRO MEMORY CARD F. S7-300/C7/ET 200S IM151 CPU, 3,3 V NFLASH, 64 KBYTE

1 6ES7953-8LF11-0AA0 oder größer

SIMATIC S7-300, FRONTSTECKER 392 MIT SCHRAUBKONTAK-TEN, 40-POLIG

2 6ES7392-1AM00-0AA0 auch mit Federkraft-klemmen erhältlich

SIMATIC TOUCHPANEL TP170A BLUE MODE STN-DISPLAY MPI/PROFIBUS-DP -SCHNITTSTELLE

1 6AV6545-0BA15-2AX0 projektierbar mit Pro-Tool/Lite ab Version V5.2, SP1 und WinCC flexible Com-pact ab Version 2004




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Komponente Anz. MLFB/Bestellnummer Hinweis SIMATIC NET, STECK-LEITUNG 830-2 F. PROFIBUS, VORKON-FEKTIONIERTE LEITUNG MIT ZWEI SUB-D-STECKERN 9POLIG, ABSCHLUSSWI-DERSTAENDE ZUSCHALTBAR, 3 M

1 6XV1830-2AH30 2-adrige abgeschirm-te Leitung mit PROFIBUS-Steckern zum Anschluss des TP 170A an die CPU.Alternativen siehe /6/.

NAEHERUNGS-SCHALTER BERO KOMPAKTREIHE M18 SONAR, DC 24V, SN=150...1000MM, 150MA, ANLAOGAUS-GANG 4...20MA, MESSING VERNICKELT, GERADER SENSOR, MIT STECKER M12, IP65

1 3RG6233-3LS00 oder gleichwertiger Ultraschall-Näherungsschalter

WINKEL-KABELSTECKER M12, 4-POL. MIT 5M PUR-LEITUNG SCHWARZ, 4 X 0,34QMM

1 3RX8000-0CE42-1AF0 oder gleichwertig

INTERFACE-GERAET UND SOFTWARE ZUM PROGRAMMIEREN DER SONAR-BERO, KOM-PAKT M18, II UND III, BETRIEBSSPANNUNG AC 100...240V

1 3RX4000 optional; siehe Kapitel 5.1 „Verändern der BERO-Eigenschaften“

Standard Software-Komponenten Tabelle 2-4: Standard Software-Komponenten

Komponente Anz. MLFB/Bestellnummer Hinweis SIMATIC S7, STEP7 V5.4, FLOATING LICEN-SE FUER 1 USER, E-SW, SW UND DOKU. AUF CD, LICENSE KEY AUF FD, KLASSE A, 5-SPRACHIG (D,E,F,I,S), ABLAUFFAE-HIG UNTER WIN2000PROF/XPPROF, REFERENZ-HW: S7-300/400, C7

1 6ES7810-4CC08-0YA5 Zu Bestellinformatio-nen, Systemvoraus-setzungen und Kom-patibilität von STEP7 V5.4 siehe /7/.

Die Applikation ist auch unter STEP7, V5.3 lauffähig.

WINCC FLEXIBLE 2005 COMPACT ENGINEE-RING-SW,FLOATING LICENSE LI-ZENZSCHLUESSEL AUF FD SW UND DOKUMEN-TATION AUF CD IN DE/EN/IT/FR/SP, ABLAUF UNTER WIN2000/XPPROF ZUR PROJEKTIERUNG VON SIMATIC PANELS BIS 170ER SERIE

1 6AV6611-0AA01-1CA5 Für das TP170A ist mindestens WinCC flexible Compact er-forderlich.




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Beispieldateien und Projekte Die folgende Liste enthält alle Dateien und Projekte, die in diesem Beispiel verwendet werden.

Tabelle 2-5: Beispieldateien und Projekte

Komponente Hinweis 23509834_Abstand_Fuellstand_V20.zip Diese gepackte Datei enthält

das STEP 7 Projekt.

Hinweis Die Visualisierung mit Hilfe eines Touch Panels ist im STEP7-Projekt mit integriert. Die Funktionalität „Abstands- und Füllstandsmessung“ wird auch ohne Visualisierung erfüllt.




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2.4 Leistungseckdaten

Sensor Tabelle 2-6: Daten des Sonar-BEROs 3RG6233-3LS00

Kriterium Daten / Bemerkung Zusätzl. Hinweise

Erfassungsbereich 15...100 cm2 Blindzone 0…14 cm2 Normmessplatte 2 cm x 2 cm Wiederholgenauigkeit R ± 2

Betriebsspannung (DC) 10…35 V

einschließlich +/- 10 % Restwelligkeit; bei DC 10 bis 20 V um bis zu 20 % reduzierte Emp-findlichkeit

Strombereich Analogausgang 4…20 mA

2

Belastbarkeit 150 mA Leerlaufstrom I0 max. 60 mA Ultraschall-Frequenz 200 kHz Schaltfrequenz 4 Hz Ansprechverzug 120 ms Bereitschaftsverzug 280 ms

Schaltzustandsanzeige LED gelb leuchtet im eingestell-ten Analogbereich

Anschlüsse

4 Leiter (Stecker M12): 1 Plus 3 Masse 4 Signal

Leiterfarben: Braun Blau Schwarz

Gehäusematerial

Messing, vernickelt; Wand-lerabdeckung CRASTIN; Wandleroberfläche Epo-xidharz

Schutzart IP67 -25 °C bis 70 °C Betrieb

Umgebungstemperatur -40 °C bis 85 °C Lagerung

Gewicht ca. 0,05 kg

2 Werte im Auslieferungszustand. Änderungen mit Programmiergerät und Software SONPROG möglich. Siehe Kapitel 5.1.




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Applikationssoftware Tabelle 2-7: Leistungseckdaten der Applikationssoftware

Kriterium Leistungseckdaten Zusätzlicher Hinweis

Programmgröße

Projekt: 17,1 MB Projekt (.zip) 3,016 MB MMC: 2746 Bytes Arbeitsspeicher: 1306 Bytes

Maximale Zykluszeit 3 ms bei CPU gemäß Tabelle 2-3 Füllpegelbereich 0…85 cm BERO Montagehöhe über Füllpegel 0 cm 100 cm

Bereitschaftsverzögerung nach Neustart 10 s

Auflösung der Füll-standsanzeige am Touchpanel

2 Nachkommastellen Einheit: cm

Anzahl der HMI-Bilder 3


Generelle Funktionsmechanismen


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Inhalt Hier wird auf die detaillierten Funktionen und Funktionsabläufe der beteilig-ten Hard- und Softwarekomponenten, die Lösungsstrukturen und, wo sinnvoll, auf die konkrete Implementierung dieser Applikation eingegangen.

Sie benötigen diesen Teil nur, wenn Sie Details über die Lösungskompo-nenten und deren Zusammenspiel kennen lernen wollen.

3 Generelle Funktionsmechanismen

Hier erfahren Sie… welche generellen Funktionsmechanismen bezüglich Sonar-BEROs gelten.

3.1 Grundlagen zum Thema "Ultraschall-Sensoren"

Um auch jenen Lesern, die noch keine oder wenig Erfahrung im Umgang mit Sonar-BEROs besitzen, einen Einstieg in die Thematik zu ermöglichen, werden hier einige grundlegende Informationen zum Thema „Ultraschall-Sensoren“ bereitgestellt.

Grundlegende Eigenschaften Ultraschall-Sensoren laufen bei SIEMENS unter der Bezeichnung Sonar-BERO. Sonar-BEROs sind Ultraschall-Sensoren zur berührungslosen Ob-jekterkennung und Entfernungserfassung im Entfernungsbereich von 6 cm bis zu 10 m. Dazu senden die Geräte in zyklischen Abständen Ultraschall-impulse aus, die von Objekten und Flächen reflektiert werden. Das Gerät bestimmt dann den Abstand des Objektes aus der Zeitdifferenz, die zwi-schen dem Aussenden der Impulse und dem Empfang der reflektierten Impulse auftritt. Da die Entfernung zum Objekt über eine Schall-Laufzeit-messung und nicht über eine Intensitätsmessung bestimmt wird, haben Ultraschall-Sensoren eine ausgezeichnete Hintergrundausblendung. Nahe-zu alle Materialien, die den Schall reflektieren, werden detektiert - unabhängig von ihrer Farbe. Selbst glasklare Materialien oder dünne Folien stellen für Ultraschall-Sensoren kein Problem dar.




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Blindzone Direkt vor dem Sensor befindet sich die so genannte Blindzone. Sie stellt die Zeit dar, die der Sonar-Näherungsschalter benötigt, um von Sende- auf Empfangsbetrieb umzustellen. In Abhängigkeit vom Sensor umfasst die Blindzone einen Bereich von 6 cm bis 80 cm. Ein in der Blindzone platzier-tes Objekt sorgt für ein instabiles Ausgangssignal.

Abbildung 3-1: Blindzone




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Winkel Für eine korrekte Messung muss der Winkel zur Reflexionsfläche berück-sichtigt werden. Dabei sind ±3 Grad einzuhalten. Bei einem Winkel größer 3 Grad kann der Sonar-BERO das Echosignal nicht erfassen.

Abbildung 3-2: Reflexionswinkel

Die Einschränkung von 3 Grad gilt auch für Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser. Für ein stabiles Signal ist eine ruhige Flüssigkeitsoberfläche erforderlich.




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Abbildung 3-3: Schallreflexion an einer Flüssigkeitsoberfläche.

Bei grobgranularen Materialien kann der Winkel dagegen mehr als 45 Grad betragen, da das reflektierte Signal über einen größeren Winkelbereich ge-streut wird.

Abbildung 3-4




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Sonar- BEROs der Kompaktreihe M18 von Siemens

Abbildung 3-5: Sonar-Bero, Kompaktreihe M18

Die Geräte sind mit Schalt-, Analog- oder Frequenzausgang lieferbar. Im Schaltbetrieb sind die Geräte betreibbar als… • Reflextaster (Standardbetriebsart)

Objekte, aus beliebiger Richtung in die Schallkeule geführt, verursa-chen einen Wechsel des Ausgangssignals, wenn sie sich im eingestellten Schaltbereich befinden.

• Reflexschranke Wird ein Reflektor in einem eingestellten Schaltbereich fest angeordnet, so lässt sich der Sonar-Näherungsschalter durch alle (auch schall-schluckende) Objekte zwischen dem Sonar- Näherungsschalter und dem Reflektor betätigen.

• Einwegschranke (zwei Sensoren notwendig) Es wird nur ausgewertet, ob sich ein Objekt zwischen Sender und Emp-fänger befindet. Die Reichweite des Systems verdoppelt sich gegenüber der Reichweite eines einzelnen Sensors.

Zur optimalen Anpassung an die Anwendungsbedingungen können alle Geräte der Kompaktreihe M 18 mit einem PC und dem Interfacegerät SONPROG 3RX4 000 programmiert werden. Bei gleichzeitiger Verwendung mehrerer BEROs, deren Montageabstand kleiner ist als der spezifizierte Mindestabstand, können diese im Multiplex-modus (also zeitlich hintereinander) betrieben werden, um gegenseitige Beeinflussung auszuschließen. Näheres hierzu in der SONPROG-Online-Hilfe unter den Suchwörtern Multiplex und Synchronisation.

Die vorliegende Applikation verwendet den Sonar-BERO mit einem Erfas-sungsbereich von 15…100cm und einem Analogausgang 4…20mA.

Eine Betriebsanleitung finden Sie in /10/.


Erläuterungen zum Beispielprogramm


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4 Erläuterungen zum Beispielprogramm

Hier erfahren Sie… • wie der Messwert in die Steuerung gelangt

• alles Wissenswerte zur Struktur des STEP7-Programms

• die Funktionen der einzelnen Bausteine und Netzwerke

4.1 Messwertverarbeitung

Einlesen des Messwerts Der eingeprägte Strom des BERO-Ausgangs wird dem Analogeingang AI 0 der Steuerung zugeführt (Anschluss siehe Tabelle 6-1, Punkt 4). Der integ-rierte A/D-Wandler konvertiert das Analogsignal in ein digitales Peripherie-Eingangswort (PEW), auf das die Funktion FC12 zugreift. Welche elektri-sche Größe zu wandeln ist und auf welche PEW-Adresse der Datenwert abgelegt werden soll, wird in HW Config parametriert.




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Abbildung 4-1: HW Config

Abbildung 4-1 zeigt, dass der Messbereich auf 4…20mA eingestellt ist und dass das Ergebnis der A/D-Wandlung ins PEW 752 transferiert wurde. Bei der PEW-Adresse wurde die Systemvorgabe beibehalten. Obige Einstel-lungen sind Bestandteil des Applikationsbeispiels. Sie müssen in der Hardwarekonfiguration nichts ändern.

Bei der A/D-Wandlung wird der gewählte Messbereich (also 4…20mA) auf einen digitalen Wertebereich 0…27648 abgebildet. Zwecks transparenter Programmgestaltung wird dieser Wertebereich mittels der Bibliotheksfunk-tion „SCALE“, die im FC 12 aufgerufen wird, wieder in einen Real-Zahlenbereich 4,0…20,0 überführt. Dieser ist dann Ausgangspunkt für die Berechnung der Füllhöhe.




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Berechnung der Füllhöhe Die Abhängigkeit der Füllhöhe vom eingeprägten Strom, den der BERO lie-fert, lässt sich als Gerade mit negativer Steigung darstellen. Den Zusammenhang verdeutlicht Abbildung 4-2.

Abbildung 4-2: Zusammenhang BERO-Strom - Füllhöhe

Aus der Grafik leitet sich die folgende mathematische Beziehung ab:

hF = hmax – [(IBERO – Imin) · Δh/ΔI + hmin];

hF: aktuelle Füllhöhe (cm) („PARAMETERS“.filling_level) hmax: Abstand BERO - Gefäßgrund (= 100 cm)

(„PARAMETERS“.distance_BERO_bottom) IBERO: aktueller BERO-Ausgangsstrom (mA) [Lokalvariable # I] Imin: minimaler Stromwert (= 4 mA) Δh: Pegelhub des Erfassungsbereichs (= 85 cm) ΔI: Stromhub des Erfassungsbereichs (= 16 mA) hmin: Abstand BERO – Maximalpegel (= 15 cm)




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Die Realisierung erfolgt im Netzwerk 2 der Funktion FC 12.

4.2 Die Struktur des STEP7-Programms Abbildung 4-3: Struktur des STEP7-Programms

Bet

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syst

em

Das STEP7-Betriebssystem stellt die Strukturiertheit des Programms durch die Bausteinarchitektur sicher.




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Tabelle 4-1: verwendete Softwarebausteine

Baustein Erläuterung

OB 1 Organisationsbaustein (wird vom Betriebssystem aufgerufen) für die zyklische Programmbearbeitung. Er ruft nach Ablauf der „re-start_delay_time“ (siehe Erläuterung zu OB100) die Anwenderfunktion FC12 auf.

OB 100 Organisationsbaustein (wird vom Betriebssystem aufgerufen), der bei Neustart der CPU durchlaufen wird. Der Baustein sorgt… 1. durch Setzen des Merkers „trigger_restart_delay“ dafür, dass

nach Neustart die Auswertung des BERO-Signals verzögert (10s) durchgeführt wird. Damit wird verhindert, dass die Soft-ware beim Einschalten der Versorgungsspannung aufgrund des Bereitschaftsverzugs des BEROs (siehe Tabelle 2-6) eine nicht vorhandene Pegel-Grenzwertverletzung erkennt3. Der gesetzte Merker „trigger_restart_delay“ startet im OB1 die Verzöge-rungszeit „restart_delay_time“.

2. dafür, dass am Touchpanel im Bild „Pegelverletzung“ bis zum tatsächlichen Eintritt einer Grenzunter- bzw. Überschreitung in den entsprechenden Feldern der Zeitstempel des letzten Neu-starts angezeigt wird.

FC 12 Dieser Anwender-Funktionsbaustein stellt das Hauptprogramm der Applikation dar. In ihm sind realisiert: • Auswertung des BERO-Signals • Erkennen, Bearbeiten und Quittieren der Pegel-

Grenzverletzungen • Erkennen der aktuellen Füllbereiche • Realisierung der Blinkanzeigen. Eine Detailbeschreibung folgt dieser Tabelle.

DB 10 Anwenderdaten und -parameter FC105 Die Bibliotheksfunktion „Werte skalieren“ (SCALE) aus dem Ordner

„TI-S7 Converting Blocks“ der Standard Library wandelt einen ganz-zahligen Wert in einen Realzahlenwert um, der in physikalischen Einheiten zwischen einem unteren und einem oberen Grenzwert skaliert wird. Siehe die FC105-Online-Hilfe.

SFC 1 Systemfunktion (in der CPU implementiert) zum Auslesen der CPU-Uhr. Siehe die SFC1-Online-Hilfe.

SFC 20 Systemfunktion (in der CPU implementiert) zum Kopieren eines Speicherbereichs. Die SFC20 wird in dieser Anwendung dazu ver-wendet, die Neustart-Zeitstempel aus der Startinformation des OB100 in den DB10 zu transferieren. Siehe die SFC20-Online-Hilfe.

3 Der Bereitschaftsverzug des in dieser Applikation verwendeten BEROs ist so gering, dass bei gleichzeitigem Einschalten der Versorgungsspannung von BERO und Steuerung auf die Verzö-gerung der Pegelerfassung verzichtet werden könnte.




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4.3 Der FC 12 (MAIN) im Detail

Die Detailbeschreibung bezieht sich auf das STEP7-Projekt, dessen ge-samte Symbolik und Kommentare in Englisch erstellt wurden. Zwecks eindeutigem Bezug zum Programmcode wurden im Weiteren Überschrif-ten, Variablennamen etc. nicht übersetzt.

Die Farbzuordnung der Netzwerke entspricht jener aus dem Flussdiagram in Abbildung 2-5

Tabelle 4-2: Detailbeschreibung des FC 12

NW Erläuterung

1 Release

Durch eine logische 1 an E 0.0 wird die Bearbeitung des Bausteins freige-geben.

2 Calculating the Filling Level

Die aufgerufene Funktion SCALE (FC105) konvertiert den dem BERO-Strom entsprechenden Integerwert 0…27648 aus PEW 752 in eine REAL-Variable 4,0…20,0 (Lokalvariable # I). Aus dieser wird gemäß dem Zu-sammenhang

hF = hmax – [(IBERO – Imin) · Δh/ΔI + hmin]

die Füllhöhe (hF) berechnet. Details siehe Kapitel 4.1. 3 Detect Limit Violation

• Unbedingtes Rücksetzen der Digitalausgänge (in AB 4), die den aktu-ellen Pegelbereich charakterisieren. Damit werden auch die Pegelmarken am Touchpanel gelöscht.

• Liegt der aktuelle Füllpegel („PARAMETERS“.filling_level) unter Füll-höhe 1 („PARAMETERS“.comparision_level [1]), wird zur Sprung-marke „LOW“ in Netzwerk 5 verzweigt.

• Liegt der aktuelle Füllpegel („PARAMETERS“.filling_level) über Füll-höhe 8 („PARAMETERS“.comparision_level [8]), wird zur Sprung-marke „HIGH“ in Netzwerk 5 verzweigt.

Die Adressierung der Füllhöhen 1 und 8 erfolgt über Pointer und Adress-rechnung.




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NW Erläuterung

4 Detect Range of the Actual Value

• Die Indikatorausgänge A5.1 ("Q_level_below_MIN") und A5.2 ("Q_level_above_MAX") für eine Grenzwertverletzung werden unbe-dingt rückgesetzt.

• Es wird der Pegelbereich detektiert, in dem sich die aktuelle Füllhöhe momentan bewegt. Hierzu wird der aktuelle Pegel („PARAME-TERS“.filling_level) nacheinander mit den 8 Füllhöhen („PARAMETERS“.comparision_level [n]) verglichen, bis der aktuelle Bereich gefunden wurde. Entsprechend diesem wird der Digitalaus-gang A 4.n (n = 0…6) gesetzt. Die Adressierung der 8 Füllhöhen erfolgt in einer Schleife über Pointer und Adressrechnung.

5 Processing Limit Violation

In dieses Netzwerk wird verzweigt, wenn in Netzwerk 3 eine Pegel-Grenzverletzung festgestellt wurde.

• Bei Pegelunterschreitung wird… 1. der Indikatorausgang A 5.1 ("Q_level_below_MIN") gesetzt. 2. das der Blinkmarke entsprechende Bit ("A-

LARM_LOW_LEVEL") gesetzt. 3. von Anzeige „letzter Neustart“ auf Anzeige „letzte Pegelunterschrei-

tung“ im Touchpanel-Bild „Pegelverletzung“ umgeschaltet (rücksetzen "no_low_level_violation").

4. mittels SFC 1 (READ_CLK) der Zeitstempel im Augenblick der Pe-gelunterschreitung in den DB 11 geschrieben ("PARAMETERS".timestamp_low_level) und damit im Touchpanel-Bild „Pegelverletzung“ angezeigt.

• Bei Pegelüberschreitung wird… 1. der Indikatorausgang A 5.2 ("Q_level_above_MAX") gesetzt. 2. das der Blinkmarke entsprechende Bit ("A-

LARM_HIGH_LEVEL") gesetzt. 3. von Anzeige „letzter Neustart“ auf Anzeige „letzte Pegelüberschrei-

tung“ im Touchpanel-Bild „Pegelverletzung“ umgeschaltet (rücksetzen "no_high_level_violation").

4. mittels SFC 1 (READ_CLK) der Zeitstempel im Augenblick der Pe-gelüberschreitung in den DB 11 geschrieben ("PARAMETERS".timestamp_high_level) und damit im Touchpa-nel-Bild „Pegelverletzung“ angezeigt.

6 Acknowledgement

Eine Pegelverletzung, die am Touchpanel durch die Blinkmarken und an der Steuerung durch den blinkenden Digitalausgang A 5.0 ange-zeigt wird, muss quittiert werden. Die Alarme verschwinden nur dann wieder, wenn – sofern sich der Pegel wieder im erlaubten Bereich bewegt – die Alarmbits "ALARM_LOW_LEVEL" bzw. "ALARM_HIGH_LEVEL" ü-ber den Eingang E 0.1 "I_acknowledge" rückgesetzt werden.

Die gleiche Funktion wie Netzwerk 6 hat das Betätigen der Taste „Quittie-ren“ im Touchpanel-Bild „Füllstandsanzeige.




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NW Erläuterung

7 Blinking of Alarm Display

Die Blinkfunktion der Blinkmarken und des Ausgangs A 5.0 ("Q_toggle_ALARM") ist realisiert durch eine UND-Verknüpfung der ent-sprechenden Alarm-Bits mit dem 1Hz-Taktmerkerbit (M 0.5)4 („blinking“). Der Ausgang A 5.0 blinkt bei Pegelunter- oder –überschreitung.

4 Das Taktmerkerbyte wird bei den CPU-Eigenschaften in HWKonfig aktiviert und adressiert. Damit ein gleichmäßiges Blinken der Blinkmarken am Touchpanel erreicht wird, wurde im WinCC flexible Projekt für die Blinkmarken „BLINK_ALARM_LOW“ und „BLINK_ALARM_HIGH“ ein Übertragungszyklus von 100ms festgelegt. Die anderen Variablen werden 1x pro Sekunde übertragen.




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4.4 Die Variablen am Touchpanel

Die folgende Abbildung zeigt den Zusammenhang zwischen den Daten der Steuerung und den HMI-Bildern.

Abbildung 4-4: Steuerungsdaten in den HMI-Bildern


Modifikationen zum Beispielprogramm


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5 Modifikationen zum Beispielprogramm

Hier erfahren Sie… • wie Sie die BERO-Eigenschaften an Ihre Erfordernisse anpassen kön-

nen.

• wie Sie am TP170A die Runtime-Sprache ändern können.

5.1 Verändern der BERO-Eigenschaften

Programmiergerät / Programmiersoftware SONPROG Um den Sonar-BERO optimal an Ihre Erfordernisse anzupassen, können mit Hilfe des Programmiergeräts SONPROG bezüglich des hier verwende-ten BEROs u. a. folgende Parameter verändert und im BERO dauerhaft gespeichert werden:

• Anfang und Ende der Analogkennlinie

• Ende der Blindzone

• Ende des Erfassungsbereiches

• Analogkennlinie steigend oder fallend

• Strombereich 0...20 mA oder 4...20 mA

• Mittelwertbildung

• Dämpfung

• Temperaturkompensation

• Reaktionsgeschwindigkeit Abbildung 5-1: Programmiergerät SONPROG

Das SONPROG Programmiergerät schließen Sie an die COM-Schnittstelle Ihres Erstellsystems (PG/PC) an. Auf diesem muss die gleichnamige Pro-grammiersoftware SONPROG installiert sein. Einen kostenlosen Download finden Sie im Internet (siehe /8/). Weiterführende Informationen zu SONPROG stehen ebenfalls im Internet /9/.


Modifikationen zum Beispielprogramm


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Hinweis Installieren Sie die Programmiersoftware SONPROG, auch wenn Sie sie momentan nicht anwenden wollen. Über deren Bedienoberfläche und Online-Hilfe erhalten Sie einen guten Überblick über die Funktionalität von SONPROG und der Sonar-BEROs.

Vom Anwendungsbeispiel abweichender Flüssigkeitsbehälter Gehen Sie wie folgt vor:

1. Ändern Sie mit SONPROG die Kennlinie des BEROs derart, dass der Erfassungsbereich Ihrem Flüssigkeitsbehälter entspricht.

2. Modifizieren Sie die Berechnung der aktuellen Füllhöhe in FC12, NW2 entsprechend der Formel in Tabelle 4-2.

3. Passen Sie im Touchpanel-Bild „Pegel festlegen“ die Füllhöhen 1…8 durch Eingabe neuer Werte Ihren Erfordernissen an.

5.2 Ändern der Runtime-Sprache (TP170A) Die Texte für das TP170A sind in Deutsch und Englisch projektiert. Ohne Änderung im WinCC flexible Projekt werden die Texte in Englisch ange-zeigt. Zur Sprachumstellung gehen Sie folgendermaßen vor:

1. Öffnen Sie WinCC flexible (siehe Punkt 3 der Tabelle 6-3)

2. Öffnen Sie den Editor „Languages and Fonts“ („Sprachen und Schrif-ten“)

3. Deaktivieren Sie das Kontrollkästchen bei "English" und aktivieren Sie das Kontrollkästchen bei "German". Als Folge vertauschen die Spra-chen ihre Zeilen. Die selektierte Sprache steht immer oben. Abbildung 5-2: WinCC flexible – „Languages and Fonts“ („Sprachen und Schriften“)

4. Speichern Sie das Projekt mit und laden Sie es ins Touchpanel (sie-he Tabelle 6-3).


Installation und Inbetriebnahme


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Inhalt Dieser Teil führt Sie Schritt für Schritt durch den Aufbau, wichtige Projektie-rungsschritte, Inbetriebnahme und Bedienung der Applikation.

6 Installation und Inbetriebnahme

Hier erfahren Sie… welche Hard- und Software Sie installieren müssen und welche Schritte zur Inbetriebnahme des Beispiels notwendig sind.

6.1 Installation der Hard- und Software

In diesem Kapitel wird beschrieben welche Hardware- und Softwarekom-ponenten installiert werden müssen. Die Beschreibungen und Handbücher sowie Lieferinformationen, die mit den entsprechenden Produkten ausgelie-fert werden, sollten in jedem Fall beachtet werden.

Installation der Hardware Die Hardware-Komponenten entnehmen Sie bitte der Tabelle 2-3. Alle Komponenten können über die Laststromversorgung PS307 mit 24V DC versorgt werden. Gehen Sie für den Hardwareaufbau gemäß der folgenden Tabelle vor.

Tabelle 6-1: Aufbau der Hardware

Nr. Aktion Anmerkung 1. Ordnen Sie auf der Profilschiene nachfol-

gende HW-Komponenten von links nach rechts an und schrauben Sie diese fest: Power Supply (PS), CPU 314C-2 DP;

2. Schrauben Sie die Frontstecker in die bei-den Anschlussschächte.

3. Verdrahten Sie die CPU mit dem Netzteil.




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Nr. Aktion Anmerkung 4. Schließen Sie den BERO an den Analog-

eingang AI 0 (Stromanschluss) im linken Frontstecker an. • schwarz Signal • blau M • braun L+

Die Steckerbelegung ist auf die Innen-seite der Anschlussabdeckung gedruckt.

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2

3

4

L+

M

br

sw

bl

5. Verdrahten Sie die Spannungsversorgung

(L+, M) für den verwendeten DE/DA-Teil der CPU (rechter Frontstecker).

Die Steckerbelegung ist auf die Innen-seite der Anschlussabdeckung gedruckt.

6. Legen Sie den Eingang E 0.0 (Freigabe) – ggf. über einen Schalter – an L+.

7. Legen Sie den Eingang E 0.1 (Quittierung) über einen Taster an L+.

8. Installieren Sie den BERO 100cm über den Gefäßgrund des Behälters und verschrau-ben Sie das Anschlusskabel.

9. Verdrahten Sie die Spannungsversorgung des TP170A.

10. Verbinden Sie die MPI-Schnittstelle der S7-CPU mit der Schnittstelle IF1B des TP170A durch das Profibuskabel.

Verwenden Sie an der CPU einen Ste-cker mit PG-Buchse, um zusätzlich Ihr Erstellsystem (PG, PC) anschließen zu können. Das Kabel aus Tabelle 2-3 er-füllt diese Bedingung.

11. Stellen Sie die DIP-Schalter auf der Rück-seite des TP170A auf DP/MPI-Betrieb.

12. Verbinden Sie die MPI-Schnittstelle der CPU mit der MPI-Schnittstelle Ihres PG/PC.

Stecken Sie das zum PG/PC führende MPI-Kabel an der CPU auf die PG-Buchse des PROFIBUS-Steckers.

Hinweis Weiterführende Informationen zum Aufbau eines S7-300 Automatisie-rungssystems finden Sie in /3/.




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Installation der Standard Software Es werde vorausgesetzt, dass die in Tabelle 2-4 spezifizierte Software auf Ihrem PG/PC installiert ist. Fall Sie einen PC oder ein Notebook als Erstell-system verwenden, muss dieser/dieses mit einem Kommunikationsprozes-sor (z.B. CP5512 PC-Card für Notebooks) ausgerüstet sein.

6.2 Installation der Applikations-Software Voraussetzung:

1. Die Hardwareinstallation ist abgeschlossen.

2. Alle Komponenten sind mit Spannung versorgt.

3. Die CPU ist mit dem Betriebsartenschalter in STOP geschaltet.

Laden der Applikationssoftware in die CPU

Tabelle 6-2: Laden der Applikationssoftware in die CPU

Nr. Aktion Anmerkung 1. Stellen Sie die PG/PC-Schnittstelle

ein. Öffnen Sie hierzu in der System-steuerung Ihres Erstellsystems den Dialog „Set PG/PC Interface“ („PG/PC-Schnittstelle einstellen“).

Wenn die Schnittstelle bereits eingestellt ist, fahren Sie mit Punkt 5 fort.

2. Wählen Sie folgende Einstellungen: • Access Point of the Application

(Zugangspunkt der Applikation): S7ONLINE (STEP7) CPxxxx(MPI)

• Interface Parameter Assignment Used (Benutzte Schnittstellen-parametrierung): CPxxxx(MPI)

Der CP-Typ hängt vom verwendeten Erstellsystem ab. Sollte obiger Zugangspunkt in der Listbox fehlen, so erstellen Sie ihn über den Eintrag () (ebenfalls in der Listbox "Access Point of the Application"). Betätigen Sie anschließend die Schaltfläche „Properties…“ („Eigen-schaften...“)




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Nr. Aktion Anmerkung 3. Tragen Sie die MPI-Adresse des Er-

stellsystems (in dieser Applikation die Adresse „0“) und die übrigen Busparameter gemäß nebenstehen-der Abbildung ein. Schließen Sie den Dialog mit „OK“.

4. Schließen Sie das Fenster "Set PG/PC Interface" mit "OK" und ver-lassen Sie die Systemsteuerung.

5. Öffnen Sie den SIMATIC Manager 6. Entpacken Sie das Projekt:

1. Wählen Sie das Projekt "23509834_Abstand_Fuellstand_V20.zip" über das Menü File > Retrieve… (Datei > Dearchivie-ren...) aus.

2. Wählen Sie ein Zielverzeichnis für den entpackten Projektordner aus.

3. Nach dem Entpacken werden Sie im SIMATIC Manager ge-fragt, ob Sie das Projekt öffnen möchten. Antworten Sie mit "Ja".

Die nebenstehende Abbildung zeigt das entpackte Projekt.

7. Selektieren Sie die SIMATIC-Station und laden Sie das Projekt über das Menü „PLC > Download“ („Zielsys-tem > Laden“) oder den entsprechenden Button in die S7-CPU.




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Laden der Applikationssoftware in das Panel

Tabelle 6-3: Laden der Applikationssoftware in das Panel

Nr. Aktion Anmerkung 1. Stellen Sie die korrekten Transfer-

einstellungen am TP170A sicher. Über die Schaltfläche "Config" in dessen Startmenü gelangen Sie in die Maske "Transfer Settings". Ma-chen Sie die Einstellungen gemäß nebenstehendem Bild und schließen Sie den Dialog mit "OK".

2. Betätigen Sie im Startmenü des Pa-

nels – in dem Sie sich nun wieder befinden - die Schaltfläche "Trans-fer".

Sie gelangen in den Transfermodus des Pa-nels.

3. Öffnen Sie am Erstellsystem das WinCC flexible Projekt "Fil-ling_Level" über das Kontextmenü (rechte Maustaste) wie nebenste-hend abgebildet.

4. Wählen Sie „Project > Transfer > Transfer Settings“ („Projekt > Trans-fer > Transfereinstellungen“) oder betätigen Sie die entsprechende Schaltfläche.




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5. Machen Sie die Eintragungen gemäß dem nachstehenden Bild.

Starten Sie die Datenübertragung mit „Transfer“ („Transferieren“). Auf die folgende Frage „Do you want to overwrite the existing password list on the de-vice?“ („Möchten Sie die bestehende Kennwortliste auf dem Bediengerät überschreiben?“) antworten Sie (zumindest) beim ersten Übertragen Ihrer Projektie-rung mit "Ja". Nach dem Ende der Übertragung schaltet das Touchpanel auf das in WinCC flexible festgelegte Startbild (Abbildung 2-2).

Hinweis In obiger Schritttabelle wurde das Laden des TP170A über MPI be-schrieben. Die Projektierung kann jedoch auch seriell ins Panel gespielt werden. Weiterführende Informationen hierzu finden Sie in /4/ und /5/.

6.3 Inbetriebnahme

Voraussetzung:

1. Die Hard- und Softwareinstallation, wie in den Kapiteln 6.1 und 6.2 be-schrieben, ist abgeschlossen.

2. Der Füllpegel liegt im erlaubten Bereich (10...80 cm).

3. Die Füllstandserfassung ist freigegeben (E 0.0 = 1).




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Tabelle 6-4: Inbetriebnahme der Applikation

Nr. Aktion Reaktion

1. Schalten Sie… 1. die Versorgungsspannung ein, 2. die CPU in RUN.

Nach einer Verzögerungszeit von 10 s zeigt das Touchpanel das folgende Bild. Die Pegel-anzeige (Wert und Balken) entspricht dem aktuellen Füllpegel.

2. Wechseln Sie mit dem Button „Last Level Violation“ („letzte Pegelverlet-zung“) in das entsprechende Bild.

Sowohl in der oberen, als auch in der unteren Bildhälfte wird der Zeitstempel des letzten Neustarts angezeigt




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Nr. Aktion Reaktion

3. 1. Gehen Sie mit dem Button „Back“ („Zurück“) wieder in die Füllstandsanzeige.

2. Wechseln Sie mit dem Button „Define Levels“ („Pegel festle-gen“) in das entsprechende Bild.

Die Pegelmarke befindet sich im Bereich des aktuellen Füllpegels.

4. Verändern Sie den Füllpegel: 10cm < Füllpegel




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Nr. Aktion Reaktion

5. Verringern Sie den Füllpegel auf < 10cm.

Sie erhalten die folgenden Bildinhalte:




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Nr. Aktion Reaktion

6. Erhöhen Sie den Füllpegel auf > 80cm.

Sie erhalten die folgenden Bildinhalte:

7. Bringen Sie den Füllpegel wieder in den erlaubten Bereich und quittieren Sie die Pegelverletzung mit dem But-ton „Acknowledge“ („Quittieren“) im Bild „Display Filling Level“ („Füll-standsanzeige“).

Die Blinkmarken in den Bildern „Display Filling Level“ („Füllstandsanzeige“) und „Define Le-vels“ („Pegel festlegen“) verschwinden wieder. Der Inhalt des Bilds „Limit Violation“ („Pegel-verletzung“) bleibt unverändert.




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Nr. Aktion Reaktion

8. Wählen Sie das Bild „Define Levels“ („Pegel festlegen“) und ändern Sie z.B. Füllhöhe 4 auf 45cm, indem Sie das entsprechende E/A-Feld antip-pen.

Zur Werteingabe wird eine Tastatur eingeblen-det.

Beenden Sie die Eingabe mit . 9. Variieren Sie die Füllhöhe im Bereich

30…50cm. Die Pegelanzeige (Pegelmarke im Bild „Define Levels“ („Pegel festlegen“) stimmt mit der ver-änderten Pegelbereichsgrenze überein.

Anhang und Literaturhinweise

Literaturhinweise


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7 Literaturhinweise

7.1 Literatur zur Hard- und Software dieser Applikation

Diese Liste enthält Dokumente/Beiträge, auf die in dieser Applikation Be-zug genommen wird.

Tabelle 7-1: Literatur zu Hard- und Software dieser Applikation

Titel

/1/ Siemens A&D Customer Support http://www.ad.siemens.de/support

/2/ Referenz auf diesen Beitrag http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/23509834

/3/ Betriebsanleitung S7-300, CPU 31xC und CPU 31x: Aufbauen http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/13008499

/4/ Betriebsanleitung Bediengerät TP 170micro, TP 170A, TP 170B, OP 170B (WinCC flexible) http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/19082123

/5/ Benutzerhandbuch WinCC flexible 2005 Compact / Standard / Advanced http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/18796010

/6/ FAQ 1070096 Welche Stecker und Kabel werden benötigt, um ein OP/PG an eine S7-Steuerung anzukoppeln? Gibt es dazu ein Standardkabel? http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1070096

/7/ FAQ 22445076 Informationen zu STEP7 V5.4 http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/22445076

/8/ SONPROG Programmiersoftware http://www.automation.siemens.com/simatic-sensors/html_00/support_tools_naeherungsschalter.htm

/9/ Informationen zu SONPROG http://www.automation.siemens.com/simatic-sensors/html_00/naeherungsschalter_sonprog.htm

A&D Mall (http://mall.automation.siemens.com), Suchbegriff „SONPROG“ /10/ Betriebsanleitung Sonar-BERO M18

http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/6008111


Literaturhinweise


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7.2 Weiterführende Literatur

Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an ge-eigneter Literatur wieder.

Tabelle 7-2: Weiterführende Literatur

Titel

/11/ Hans Berger

Automatisieren mit STEP7 in AWL und SCL

Publicis Corporate Publishing ISBN 3-89578-242-4

Buchvorstellung: http://books.publicis-erlangen.de/de/produkte/techinhan/auto/index.cfm?bookid=5816

/12/ Frank Ebel Siegfried Nestel

Festo Didactic GmbH & Co. KG

Sensoren für die Handhabungs- und Bearbeitungstechnik Näherungsschalter, Lehrbuch FP 1110 Stand 09/2003

http://www.festo-didactic.com/didactic/media/mm/download/093045_web.pdf

Documents

Applikation zu Steuerung & Regelung...• Der Geber ist als Ultraschall-Näherungsschalter (Sonar-BERO) auszu-führen. • Der Geber soll in der Lage sein, eine Flüssigkeitssäule