Herbert Bernstein

SPS-Workshop mit Programmierung nach IEC 61131-3

mit vielen praktischen Beispielen

mit 2 CD-ROM (Vollversionen)

VDE VERLAG GMBH • Berlin • Offenbach

Inhalt

1 Grundlagen der speicherprogrammierbaren Steuerungen 13 1.1 Arbeitsweise einer SPS 16 1.1.1 Kompaktsteuerung 18 1.1.2 Zentraleinheit 19 1.1.3 Programmspeicher 20 1.1.4 Datenspeicher 20 1.1.5 Binäre Eingangsbaugruppen 22 1.1.6 Binäre Ausgangsbaugruppen 23 1.1.7 Analogwertverarbeitung 24 1.1.8 SPS-Sonderbaugruppen 27 1.1.9 Kommunikationsprozessor 30 1.1.10 Programmiergeräte 33 1.2 Arithmetische und logische Operationen 34 1.2.1 Arithmetische Operationen 37 1.2.2 Komplementarithmetik 40 1.2.3 Zahlenvorrat von Mikroprozessoren und MikroControllern 41 1.2.4 Arithmetische Funktionen 43 1.2.5 Zustandsbit (Flags) 54 1.2.6 Fest- und Gleitkomma-Arithmetik 58 1.3 Grundlagen der elektronischen Steuerungstechnik 69 1.3.1 Arten von Steuerungen 72 1.3.2 Verbindungsprogrammierbare Steuerungen 73 1.3.3 Darstellung von Funktionen 74 1.3.4 Hardware von SPS-Geräten 80 1.3.5 Adressen 83 1.3.6 Prozessabbildung 86 1.4 SPS-Programmiersprachen 87 1.4.1 Kontaktplan 91 1.4.2 Funktionsplan 91 1.4.3 Anweisungsliste 92 1.4.4 Ablaufsprache 94 1.4.5 Strukturierter Text 97 1.4.6 Continuous Function Configuration (CFC) 97 1.4.7 Bearbeitungszyklus 97 1.4.8 Steueranweisung 98

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1.4.9 Bearbeitung des Programms in der SPS 99 1.5 Erstellen eines Anwenderprogramms 102 1.5.1 Entwicklung des Steuerungskonzepts 104 1.5.2 Grob- und Feinstruktur des Programms 105 1.5.3 Programmieren mit Struktogrammen 107 1.5.4 Programmieren mit Programmablaufplan 111 1.6 Programmorganisation 114 1.6.1 Wirkungsweise von Bausteinen 114 1.6.2 Programmierung und Aufruf von Datenbausteinen 118 1.6.3 Programmierung und Aufruf von Funktionsbausteinen 122 1.6.4 Parameterliste im Funktionsbaustein 127

2 Einführung mit einem einfachen Beispiel 131 2.1 Öffnen eines Projekts 131 2.1.1 Zielsystem-Einstellungen 132 2.1.2 Aufgabenstellung 136 2.1.3 Funktionen 140 2.1.4 Programmiersprachen 144 2.1.5 Betätigungsschalter und Zeitüberwachung 154 2.1.6 Visualisierung für das Beispiel 160 2.1.7 Zielsystem starten 162

3 Grundlagen strukturierter Steuerungsprogramme 163 3.1 Binäre Verknüpfungen 164 3.1.1 UND-Funktion im KOP 165 3.1.2 ODER-Funktion im KOP 167 3.1.3 NICHT-Funktion im KOP 168 3.1.4 Ansteuerung mehrerer Ausgänge 168 3.1.5 UND-vor-ODER-Verknüpfung 169 3.1.6 ODER-vor-UND-Verknüpfung 170 3.1.7 Anwendungsbeispiele 170 3.1.8 Zusammenfassung 172 3.2 SPS-Programmierung mit Funktionsplan 177 3.2.1 UND-Funktion im FUP 178 3.2.2 ODER-Funktion im FUP 179 3.2.3 Ansteuern mehrerer Ausgänge 179 3.2.4 UND-vor-ODER-Verknüpfung 180 3.2.5 ODER-vor-UND-Verknüpfung 180 3.2.6 Anwendungsbeispiele im FUP 181 3.2.7 RS- und SR-Speicher im FUP 182

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3.2.8 Speicherndes Verhalten durch Selbsthaltekontakt 184 3.2.9 Speichern binärer Zwischenergebnisse 185 3.2.10 Flankenauswertung 186 3.3 Standardbibliothek nach IEC 61131-3 188 3.3.1 Zeitfunktionen 188 3.3.2 Ausschaltverzögerung 190 3.3.3 Einschaltverzögerung 191 3.3.4 Pulsgeber 192 3.3.5 Zählfunktionen 192 3.3.6 Abwärtszähler 194 3.3.7 Aufwärtszähler 195 3.3.8 Auf- und Abwärtszähler 195 3.3.9 Detektor für negative Flanken 196 3.3.10 Detektor für positive Flanken 196 3.3.11 Datum und Uhrzeit 196 3.3.12 Software-Unterbrechung 197 3.4 Programmierung in AWL 197 3.4.1 Bitverarbeitende Operationen 199 3.4.2 UND-Funktion 202 3.4.3 ODER-Funktion 203 3.4.4 NICHT-Funktion 203 3.4.5 Ansteuern mehrerer Ausgänge 203 3.4.6 UND-vor-ODER-Verknüpfung 204 3.4.7 ODER-vor-UND-Verknüpfung 204 3.4.8 Anwendungsbeispiele 205 3.4.9 RS- und SR-Speicher 206 3.4.10 Speicherfunktion mit vorrangigem Setzen 207 3.4.11 Speicherndes Verhalten durch Selbsthaltung 208 3.4.12 Speichern binärer Zwischenergebnisse 208 3.4.13 Merker mit speicherndem Verhalten 209 3.4.14 Auswertung einer steigenden Flanke 210 3.4.15 Auswertung einer fallenden Flanke 210 3.4.16 Starten einer Zeit als Impuls (SI) 211 3.4.17 Starten einer Zeit in Form eines verlängerten Impulses (SV) 212 3.4.18 Starten einer Zeit als Einschaltverzögerung (SE) 213 3.4.19 Starten einer Zeit als speichernde Einschaltverzögerung (SS) 214 3.4.20 Starten einer Zeit als Ausschaltverzögerung (SA) 215 3.5 Vergleicher- und Lade-Funktionen in FUP, AWL und ST 216 3.5.1 Gleichheitsfunktion 216 3.5.2 Ungleichheitsfunktion 217

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3.5.3 Größer-Vergleicher 218 3.5.4 Größer-Gleich-Funktion 219 3.5.5 Kleiner-Funktion 219 3.5.6 Kleiner-Gleich-Funktion 220 3.6 Lade- und Transferfunktionen 221 3.6.1 Laden 222 3.6.2 Laden von Konstanten 224 3.6.3 Indirekte Vorgabe der Zeit 225 3.6.4 Laden von Zeitwerten 226 3.6.5 Codiertes Laden eines Zeitwerts 227 3.6.6 Laden von Zählwerten 228 3.6.7 Transferieren 230 3.6.8 Transferieren von Wörtern 231 3.6.9 Transferieren von Doppelwörtern 232 3.6.10 Transferieren zu den Peripherie-Baugruppen 233 3.6.11 Zusammenfassung der Lade- und Transferoperationen 234 3.7 Details von IEC 61131-3 236 3.7.1 Zeichen der „Strings Literale" 236 3.7.2 Maximale Zeichenkettenlänge 236 3.7.3 Konstante 237 3.7.4 Einzelbit-Zugriff 238 3.7.5 Übergabe von Ausgabeparametern 238 3.7.6 Verschachtelte Kommentare 238 3.7.7 Blocktyp: Programm, Funktion, Funktionsblock 238 3.7.8 IEC 61131-3 Normerfüllung 239

4 Integrierte Visualisierung der programmierbaren Steuerung . . . 255 4.1 Grafischer Funktionsumfang 256 4.2 Visualisierungseditor 256 4.2.1 Visualisierungsobjekt anlegen 257 4.2.2 Visualisierungselemente einfügen 259 4.2.3 Visualisierungselemente positionieren 263 4.2.4 Visualisierung konfigurieren 267 4.2.5 Konfigurieren von Visualisierungselementen 278 4.2.6 Programmierfähigkeit einer Visualisierung 282 4.2.7 Tabelle konfigurieren 286

5 Beispiele für SPS-Programme nach IEC 61131-3 und deren Visualisierung 291

5.1 UND-Verknüpfung im Kontaktplan 291

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5.2 ODER-Verknüpfung im Funktionsplan 296 5.3 Einfache Maschinensteuerung in FUP und AWL 304 5.4 Motorsteuerung mit Speicherverhalten 306 5.5 Schaltungen mit monostabilen Kippgliedern 310 5.6 Schaltungen mit Auf- und Abwärtszähler 314 5.7 Schaltungen für eine Markisensteuerung 318 5.8 Stern-Dreieck-Anlauf 320 5.9 Fußgängerampel 323

6 Hinweise zu den CD-ROM 327 6.1 CD-ROM 1 327 6.2 CD-ROM 2 327

Stichwortverzeichnis 329

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