Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése

SIMATIC Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése Kivonatos alkalmazási segédlet az S7-300 PLC családhoz Készítette: Mérnök 2000 Kft. a Siemens Zrt. A&D megbízásából. Copyright: Siemens Zrt. A&D Budapest 2008. május

Figyelem! Ez a segédlet csak a gépkönyvekkel együtt használható. Az esetleges hibákért felelősséget nem vállalunk. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 2

Tartalom 1 S7-300 rendszer elemei 5 1.1 S7-300 rendszer telepítési folyamata... 5 1.2 S7-300 modulok... 6 1.3 Leválasztott és nem leválasztott modulok... 9 1.4 Terhelés tápegységének kiválasztása... 10 1.5 Hálózatok kialakítása... 11 1.5.1 SIMATIC hálózatok áttekintése... 11 1.5.2 Az MPI és DP hálózatok alapelvei... 12 2 Címkiosztás és üzembe helyezés 15 2.1 Címzés... 15 2.1.1 Merev címzés... 15 2.1.2 Változtatható címzés... 17 2.2 A bemeneti/kimeneti kártyák címzése... 18 2.2.1 Digitális modulok címzése... 18 2.2.2 Analóg kártyák címzése... 19 2.3 A kompakt CPU-kon lévő bemenetek/kimenetek címzése... 20 2.4 Az üzembe helyezés lépései... 21 2.5 A felhasználói tár törlése CPU üzemmód választó kapcsolójával... 23 3 A program futásának ellenőrzése és diagnosztika 27 3.1 Az ellenőrzési és diagnosztikai lehetőségek áttekintése... 27 3.2 Változók figyelése és állítása... 27 3.3 Változók kényszerítése (force)... 28 3.4 A diagnosztika áttekintése... 28 3.5 STEP 7 diagnosztikai lehetőségei... 30 3.6 Diagnosztika a LED kijelzők alapján... 31 Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 3

Tartalom Ábrák 1-1 ábra S7 rendszer telepítése... 5 1-2 ábra MPI hálózat minta... 14 2-1 ábra S7-300 kártyahelyek és a hozzá tartózó modulok kezdőcímei... 16 2-2 ábra Digitális modulok címe... 18 2-3 ábra 2-4 ábra 4. kártyahelyen található digitális kártya címzése... 19 4. kártyahelyen található analóg modul címzése... 20 2-5 ábra Memóriatörlés lépései... 24 3-1 ábra A kényszerítés (force) alapelvei az S7-300 CPU-kban (kivéve CPU 318-2 DP)... 28 Táblázatok 1-1 táblázat S7-300 rendszer komponensei:... 6 1-2 táblázat A terhelés tápegységének jellemzői... 10 1-3 táblázat Résztvevők száma... 13 1-4 táblázat MPI/PROFIBUS DP címek... 13 2-1 táblázat CPU 312 IFM beépített be- és kimenetei... 20 2-2 táblázat Az üzembe helyezés javasolt lépései 1. rész: Hardver... 21 2-3 táblázat 2-4 táblázat Az üzembe helyezés javasolt lépései 2. rész: Program... 22 A CPU memóriatörlés kérésének lehetséges okai... 23 2-5 táblázat Memóriatörlés lépései... 24 2-6 táblázat Memóriatörlés közbeni események... 25 3-1 táblázat Állapot és hibajelző LED-ek... 31 Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 4

1S7-300 rendszer elemei 1 Ebben a fejezetben megtalálhatók a szükséges információk az S7-300 mechanikai konfigurációjának kialakításához az S7-300 elektromos konfigurációjának kialakításához hálózat kialakításához Bemutatjuk a SIMATIC S7 rendszerének telepítése során követendő lépések sorrendjét. Elmagyarázzuk az alapvető szabályokat, amelyeket a telepítés során célszerű követnünk, valamint, hogy hogyan módosíthatunk egy már meglévő rendszert. 1.1 S7-300 rendszer telepítési folyamata Konfiguráció Telepítés Vezetékek bekötése Szükség van alhálózat létrehozására? IGEN Hálózat NEM Címzés Telepítés kész, munkába állítás 1-1 ábra S7 rendszer telepítése Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 5

S7-300 rendszer elemei 1.2 S7-300 modulok Az S7-300 rendszerek létrehozásához és működtetéséhez számos komponens szükséges. Az alábbi táblázatban a legfontosabb komponenseket és funkcióikat láthatjuk. 1-1 táblázat S7-300 rendszer komponensei: Komponens Funkció Illusztráció Szerelősín (mounting rail, ) Kiegészítő: Árnyékolás csatlakozó elem Ez képezi az S7-300 modulok tartóját. Tápegység (PS = Power Supply) A hálózati feszültséget (120/230 VAC) alakítja át az S7-300 és a kapcsolódó áramkörök működéséhez szükséges 24 VDC feszültséggé. CPU Kiegészítő: Csatlakozósor (front connector) az integrált perifériákkal rendelkező CPU-k esetében Jelfeldolgozó modulok (SM = Signal Module) (digitális bemeneti, kimeneti és I/O modulok, analóg bemeneti, kimeneti és I/O modulok) Kiegészítő: Homlokcsatlakozó Funkcionális modulok (FM = Function Module) Kiegészítő: Homlokcsatlakozó A felhasználói programot futtatja, előállítja az 5 V tápfeszültséget, a MPI buszon lévő eszközökkel kommunikál. Ezenkívül a CPU DP master vagy DP slave is lehet a PROFIBUS hálózaton. A folyamat különböző jelszintjeinek illesztése az S7-300 rendszerhez. Időkritikus vagy nagymennyiségű memória használatot igénylő jelfeldolgozási feladatok, (például pozícionálás, szabályozás) megvalósítása. CPU 312 IFM 318-2 DP Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 6

S7-300 rendszer elemei Komponens Funkció Illusztráció Kommunikációs processzor (CP = Communication Processor). Kiegészítő: Csatlakozó kábel A CPU kommunikációs feladatainak megvalósítása, például egy CP 342-5 DP PROFIBUS DP hálózathoz való csatlakozáshoz. Interfész modul (IM = Interface Module) Kiegészítő: Csatlakozó kábel Az S7-300 rendszer bővítősínjein lévő kártyákat kapcsolja a központi egységhez PROFIBUS kábel buszcsatlakozóval (bus connector) PG kábel A csatlakozási pontok (node) összekapcsolása az MPI vagy PROFIBUS hálózattal. Egy PG/PC és egy CPU összekapcsolása. Programozó eszköz (PG) vagy PC STEP 7 programcsomaggal Az S7-300 rendszer konfigurálása, paramétereinek beállítása, programozás és tesztelés. Központi egység (CU = Central Unit) és bővítő egységek (EM = Expansion Module) Egy S7-300 PLC egy központi egységet (CU) és ha szükséges egy vagy több bővítő egységet (EM) tartalmazhat. A CPU-t tartalmazó sor a központi egység (CU). Az interfész modulok (IM) segítségével a rendszer központi egységéhez csatlakozó sor pedig a bővítő egység (EM). Mikor használjunk bővítő egységeket? Akkor kell bővítő egységeket (EM) használnunk, ha a központi egységben (CU) található kártyahelyek száma nem elég a feladat megoldásához. Ha bővítő egységet használunk szükségünk lesz további tápegységre az interfész modulok (IM) ellátásához. Interfész modulok használatakor biztosítanunk kell a kompatibilitást a partner állomásokkal. Sín Az S7-300-as rendszerekben a modulhordozó profilsín. Az S7-300 összes modulja ehhez a sínhez rögzíthető. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 7

S7-300 rendszer elemei Szabály: Modulok egysoros elrendezése A modulok egy sorba rendezésekor az alábbi szabályokat kell figyelem venni: Legfeljebb nyolc modul (SM, FM, CP) lehet a CPU jobb oldalán. Az összes modul áramfelvétele az S7-300 hátlapi buszáról nem haladhatja meg az 1.2 A-t (312 IFM esetén 0.8 A-t). Szabály: Modulok többsoros elrendezése Ha a modulokat több sorba szeretnénk rendezni, az alábbi szabályokat kell figyelem venni: Az interfész modul mindig a 3. kártyahelyet használja (1. kártyahely: tápegység; 2. kártyahely: CPU, 3. kártyahely: interfész modul). Az interfész modul mindig az első jelfeldolgozó modul (SM) előtt balról lehet. Egy sor legfeljebb nyolc modult (SM, FM, CP) tartalmazhat. A modulok (SM, FM, CP) számát az S7-300 hátlapi buszról felvehető áram korlátozza. Az teljes áramfelvétel soronként legfeljebb 1.2 A (312 IFM CPU esetén 0.8 A). Szabály: Csatlakozások interferencia-mentes telepítése Ha a központi és a bővítő egységeket a megfelelő interfész modulok (küldő és vevő IM) segítségével kötjük össze nincs szükség speciális árnyékolásra és földelésre. Az alábbiakat azonban biztosítani kell: a sorokat alacsony impedanciával kell csatlakoztatni, a sorok földelését csillagpontos elrendezés szerint kell kialakítani, a sorok csatlakozási pontjainak tisztának kell lenniük, megakadályozva az interferencia áram kialakulását. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 8

S7-300 rendszer elemei 1.3 Leválasztott és nem leválasztott modulok Leválasztott modulok Leválasztott modulok esetén a vezérlő áramkörök referenciapontja (M internal ) és a terhelő áramkörök (M external ) nincsenek galvanikus kapcsolatban. Leválasztott modulok alkalmazási területe Leválasztott modulokat használjunk: Összes AC terheléshez DC terhelő áramkör független referenciaponttal, például: DC terhelő áramkörök, amelyek érzékelője eltérő referenciaponttal rendelkezik (például, ha a földelt érzékelő jelentős távolságra van a vezérlőrendszertől, így nem tudjuk egyenpotenciálra hozni). DC terhelő áramkör földelt pozitív (L+) ponttal (például elemes vagy akkumulátoros áramkörök). Leválasztott modulok és földelési koncepció Attól függetlenül használhatunk leválasztott modulokat, hogy a vezérlő rendszer referenciapontja földelt-e vagy sem. Nem leválasztott modulok Nem leválasztott modulok esetén a vezérlő áramkörök referenciapontja (M internal ) és a terhelő áramkörök (M external ) galvanikus kapcsolatban vannak. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 9

S7-300 rendszer elemei 1.4 Terhelés tápegységének kiválasztása Terhelés tápegységének feladata A terhelés tápegysége látja el a bementi és a kimeneti áramköröket (terhelő áramköröket), valamint az érzékelőket és a beavatkozókat. Terhelés tápegységének jellemzői A terhelés tápegységének az adott alkalmazáshoz kell illeszkedniük. A választás megkönnyítéséhez az alábbi táblázatban a különböző tápegységek és jellemzőik összehasonlítása látható: 1-2 táblázat A terhelés tápegységének jellemzői Követelmények Tápegység jellemzői Megjegyzés A modulok legfeljebb 60 VDC vagy legfeljebb 25 VAC feszültséggel táplálhatók. 24 VDC áramkörök 48 VDC áramkörök 60 VDC áramkörök Biztonsági leválasztás Kimeneti feszültségtartomány: 20.4 V to 28.8 V 40.8 V to 57.6 V 51 V to 72 V Ezeket a jellemzőket a PS 307 sorozatú és a SITOP (6EP1 sorozatú) Siemens tápegységek teljesítik. Terhelés tápegységével szembeni követelmények Törpefeszültséget (legfeljebb 60 VDC) kell szolgáltatniuk, biztonságosan leválasztva a hálózati feszültségtől. A hálózati feszültségtől való biztonságos leválasztásnak a VDE 0100 Part 410 / HD 384-4-41 / IEC 364-4-41 vagy VDE 0805 / EN 60950 / IEC 950 vagy VDE 0106 Part 101 szabványoknak kell megfelelnie. Terhelőáram meghatározása A szükséges terhelőáram meghatározható a kimenetre kapcsolódó érzékelők és beavatkozók terhelő áramainak összegeként. Rövidzár esetén az egyenáramú (DC) kimeneteken a terhelőáram egy rövid időre két- vagy háromszorosára növekszik, mielőtt az elektronikus rövidzárvédelem bekapcsol. Ezért a terhelések tápegységének kiválasztásakor figyelembe kell venni ezt a megnövekedett rövidzárási áramot is. A nem vezérelt tápegységek általában képesek kiszolgálni ezt a túláramot. Vezérelt tápegységek különösen az alacsonyabb kimeneti teljesítményűek (20 A-ig) esetén biztosítanunk kell, hogy a tápegység képes legyen ezt a túláramot kezelni. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 10

S7-300 rendszer elemei 1.5 Hálózatok kialakítása 1.5.1 SIMATIC hálózatok áttekintése A SIMATIC rendszerben a különböző automatizálási szinteknek (folyamat, cella, terepi beavatkozó/érzékelő) megfelelően következő hálózatokat találhatók: Multi-Point Interfész (MPI) PROFIBUS Pont-pont kapcsolat (PtP = Point-to-point) PROFINET Ipari Ethernet AS interfész (ASI = Actuator/Sensor) MPI-hálózat Az ebben a dokumentumban leírt összes CPU esetén használható. Az MPI kisméretű hálózat kevesebb csatlakozási ponttal. Az MPI-csatlakozás minden programozható SIMATIC S7/M7 és C7 készüléken megtalálható, a programozó eszközzel (PG) való kommunikációhoz, vagy CPU-k közötti kismennyiségű adatcseréhez alkalmazható. Memóriatörlés, tápfeszültség kimaradás és a CPU konfigurációs beállításainak törlése után az MPI mindig megőrzi az utolsó beállításait (átviteli sebesség, csatlakozási pontok száma, legnagyobb MPI cím). PROFIBUS Az összes a nevében a DP betűket tartalmazó CPU rendelkezik egy második, PROFIBUS DP interfésszel (például 315-2 DP) A SIMATIC rendszerben a PROFIBUS nyitott, több gyártó által alkalmazott kommunikációs hálózat, amely cella és terepi szinteken használható. A PROFIBUS-nak két verziója használatos: 1. PROFIBUS DP decentrális periféria a gyors, ciklikus adatcseréhez, valamint PROFIBUS-PA a gyújtószikramentes, illetve a kétvezetékes áramtávadókat alkalmazó területekhez. 2. A cellák szintjén a PROFIBUS (FDL vagy PROFIBUS-FMS) az egyenlő jogokkal rendelkező kommunikációs partnerek közötti gyors adatcseréhez. A PROFIBUS kommunikáció azonban kommunikációs processzorral (CP) is megvalósítható. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 11

S7-300 rendszer elemei Ipari Ethernet Kommunikációs processzor (CP) segítségével használható. Az Ipari Ethernet nyitott, több gyártó által létrehozott kommunikációs hálózatban működik folyamati és cella szinten. Az Ipari Ethernet hálózat nagymennyiségű adat gyors átvitelére alkalmas, amelyben gateway-en keresztül külső hálózatok is elérhetők. AS interfész (Actuator/Sensor) (ASI) Kommunikációs processzor (CP) segítségével használható. Az ASI vagy beavatkozó (aktor)/érzékelő (szenzor) interfész az automatizálási rendszerek legalacsonyabb szintjén egy alhálózatot reprezentál, amely legfőképpen a digitális beavatkozókhoz és érzékelőkhöz használható. Slave állomásonként legfeljebb 4 bit mennyiségű adat vihető át. S7-300 CPU esetén az ASI hálózathoz csak kommunikációs processzorok segítségével csatlakozhatunk. 1.5.2 Az MPI és DP hálózatok alapelvei MPI/PROFIBUS DP Az S7-300 CPU-k esetén ezek a leggyakrabban használt hálózatok, ezért a következőkben ezeket részletesebben tárgyaljuk. Szegmens Egy szegmens két lezáró ellenállás közötti buszkapcsolat. Egy szegmens akár 32 résztvevőt is tartalmazhat, de ezt a busz hossza is korlátozhatja, ami pedig az átviteli sebességtől függ. Átviteli sebesség A legnagyobb átviteli sebességek: MPI 12 Mbps CPU 318-2 DP, illetve S7-400 esetén 187.5 Kbps a többi CPU-val PROFIBUS DP: 12 Mbps Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 12

S7-300 rendszer elemei A résztvevők száma 1-3 táblázat Résztvevők száma Paraméter MPI PROFIBUS DP Száma 127 126 1) Címtartomány 0 to 126 0 to 125 Megjegyzés Alapértelmezésben: 32 cím Ebből megállapodás szerint: 0-s cím a PG-nek 1-es cím az OP-nek ebből: Ebből megállapodás szerint: 0-s cím a PG-nek 1) A résztvevők maximális száma a CPU típusától függ (lásd a CPU gépkönyvében). MPI/PROFIBUS DP címek A résztvevők egymás közötti kommunikációjának biztosításához mindegyikhez egy hálózati címet kell rendelni: Az MPI hálózatban egy MPI címet, A PROFIBUS hálózatban egy PROFIBUS címet A programozó eszköz (PG) segítségével mindegyik intelligens résztvevőnek megadhatjuk az MPI/PROFIBUS címet (a PROFIBUS DP egyszerű szolgáknál ezt az egységen kapcsolók segítségével kell beállítani). Alapértelmezett MPI/PROFIBUS DP címek Az alábbi táblázatban az MPI/PROFIBUS DP címek gyári alapbeállításai és az egységek alapértelmezett legnagyobb MPI/PROFIBUS DP címei láthatók. 1-4 táblázat MPI/PROFIBUS DP címek Pont (egység) Alapértelmezett MPI/PROFIBUS DP címek Alapértelmezett legnagyobb MPI cím Alapértelmezett legnagyobb PROFIBUS DP cím PG 0 32 126 OP 1 32 126 CPU 2 32 126 Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 13

SF BUSF DC5V FRCE RUN STOP S7-300 rendszer elemei Példa: MPI hálózat Az ábrán egy MPI hálózat blokkvázlata látható. S7-300 2 3 S7-300 3 S7-300 PG 3 S7-300 3 PS CPU 2 OP 27 PS CPU PS CPU PS CPU CP 1 MPI addr. 2 MPI addr. 1 MPI addr. 3 MPI addr. 4 MPI addr. 5 MPI addr. 6 MPI addr. 7 PROFIBUS 4 S7-300 3 S7-300 3 S7-300 3 PS CPU OP 27 PS CPU OP 27 PS CPU FM 1 MPI addr. 13 MPI addr. 12 MPI addr. 11 MPI addr. 10 MPI addr. 8 MPI addr. 9 5 PG MPI addr. 0 1-2 ábra MPI hálózat minta (1) Bekötött lezáró ellenállás Az ábrán szereplő számok jelentése (2) Az S7-300 és az OP 27 az alapértelmezett MPI címüket használják, amikor az MPI hálózathoz kapcsolódnak. (3) CPU 318-2 DP esetén a CP vagy FM modulokhoz nincs külön MPI cím rendelve. S7-300 CPU (kivéve CPU 318-2 DP) esetén CP vagy FM modulokhoz szabadon rendelhető MPI cím. (4) Egy CP az MPI cím mellett PROFIBUS címmel (ebben az esetben 7) is rendelkezik. (5) Az üzembe helyezés, illetve a karbantartás idejére egy programozó kábellel csatlakoztatva az alapértelmezett MPI címet használja. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 14

2Címkiosztás és üzembe helyezés 2 2.1 Címzés Merev címzés A merev címzés az alapértelmezett beállítás, ahol a STEP 7 minden egyes kártyahelyhez egy kezdőcímet rendel. Változtatható (flexibilis) címzés A felhasználó által megadható változtatható címzés során a kártyákhoz a CPU által kezelt címtartományból (bizonyos szabályok betartása mellett) tetszőleges címet rendelhetünk. Az S7-300-nál ez a címzés csak a 315, 315-2 DP, 316-2 DP és 318-2 DP CPU-k esetén lehetséges. 2.1.1 Merev címzés Bevezetés Az alapértelmezett merev címzés során a kártyák kezdőcímét a kártya helye határozza meg. A cím más a digitális, illetve analóg modulok esetében. A következőkben látható, hogy mely kártyához melyik cím tartozik. Teljes kiépítés és a megfelelő kártyacímek A következő ábrán egy 4 soros elrendezésű S7-300 rendszer kártyáihoz rendelt kezdőcímek láthatók. Megjegyzés CPU 31x IFM és CPU 31xC esetén a 3. sor 11-es kártyahelye nem használható, mivel az ehhez tartozó címterület a beépített I/O részére van fenntartva. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 15

SF BUSF DC5V FRCE RUN STOP Címkiosztás és üzembe helyezés CPU 31x IFM és CPU 31xC esetén nem használható kártyahely 3. sor (bővítő egység) IM SM SM SM SM SM SM SM SM kártyahely 3 4 5 6 7 8 9 10 11 digitális modul kezdőcíme 96 100 104 108 112 116 120 124 analóg modul kezdőcíme 640 656 672 688 704 720 736 752 2. sor (bővítő egység) IM SM SM SM SM SM SM SM SM kártyahely 3 4 5 6 7 8 9 10 11 digitális modul kezdőcíme 64 68 72 76 80 84 88 92 analóg modul kezdőcíme 512 528 544 560 576 592 608 624 1. sor (bővítő egység) IM SM SM SM SM SM SM SM SM kártyahely 3 4 5 6 7 8 9 10 11 digitális modul kezdőcíme analóg modul kezdőcíme 32 384 36 400 40 416 44 432 48 448 52 464 56 480 60 496 SIEMEN S 0. sor (központi egység) PS CPU IM SM SM SM SM SM SM SM SM kártyahely 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 digitális modul kezdőcíme 0 4 8 12 16 20 24 28 analóg modul kezdőcíme 256 272 288 304 320 336 352 368 2-1 ábra S7-300 kártyahelyek és a hozzá tartózó modulok kezdőcímei Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 16

Címkiosztás és üzembe helyezés 2.1.2 Változtatható címzés A változtatható címzést támogató CPU-k CPU Rendelési szám Verziótól Firmware Hardware CPU 315 6ES7 315-1AF03-0AB0 V1.0.0 01 CPU 315-2 DP 6ES7 315-2AF03-0AB0 V1.0.0 01 6ES7 315-2AF83-0AB0 CPU 316-2 DP 6ES7 316-2AG00-0AB0 V1.0.0 01 CPU 318-2 DP 6ES7 318-2AJ00-0AB0 V3.0.0 03 Felhasználó által megadható címzés A felhasználó által megadható címzés során STEP 7 segítségével a kártyákhoz a CPU által kezelt címtartományból tetszőleges címet rendelhetünk. Az így megadott kezdőcím meghatározza a kártya összes további címét is. A szabadon választott kezdőcím nem lehet páratlan, valamint bementi és kimeneti kártya ugyanazzal a címmel rendelkezhet Felhasználó által megadható címzés előnyei A címzési tartomány jobb kihasználása, például elkerülhetők a lyukak a kártyák között. A felhasználói programok létrehozása során az adott S7-300 konfigurációtól független címeket használhatunk. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 17

Címkiosztás és üzembe helyezés 2.2 A bemeneti/kimeneti kártyák címzése 2.2.1 Digitális modulok címzése Egy digitális modul bemenetének vagy kimenetének címe a megfelelő byte és a bit címéből tevődik össze. Például: I 1.2 (E 1.2), ahol bemenet I (E), byte címe 1, és bit címe 2 A byte címe a modul kezdőcímétől függ. A bit címe pedig modulra nyomtatva látható. Helyezzük az első digitális modult a 4. kártyahelyre (1 - táp, 2 CPU, 3 az esetleges csatolókártya) ekkor a modul alapértelmezett címe 0 lesz. Minden ezt követő digitális modul alapértelmezett kezdőcíme néggyel növekszik. Az alábbi ábrán a digitális modul egyes csatornáinak címzése látható. 0 1 2 3 4 5 6 7 Byte címe: modul kezdőcíme 0 1 2 3 4 5 6 7 Byte címe: modul kezdőcíme + 1 Bit címe 2-2 ábra Digitális modulok címe Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 18

Címkiosztás és üzembe helyezés Példa a digitális modulok címzésére Az ábrán a 4. kártyahelyen levő digitális modul csatornáinak alapértelmezett címzését láthatjuk, ahol a kártya kezdőcíme 0. Mivel a példában nincs interfész modul, így a 3. kártyahely nincs hozzárendelve egyetlen modulhoz sem. PS CPU SM 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 bit cím 0.0 bit cím 0.1 : : bit cím 0.7 : : bit cím 1.0 bit cím 1.1 : : bit cím 1.7 kártyahely száma 1 2 4 2-3 ábra 4. kártyahelyen található digitális kártya címzése 2.2.2 Analóg kártyák címzése Az analóg kártyák csatornái mindig szavas (word = 2 byte) címzésűek. Egy csatorna címe a kártya kezdőcímétől függ. Helyezzük az első analóg kártyát a 4. kártyahelyre, ekkor a kártya alapértelmezett címe 256 lesz. Minden ezt követő analóg kártya alapértelmezett kezdőcíme kártyahelyenként tizenhattal növekszik. Egy analóg I/O (be- és kimenetet egyaránt tartalmazó) kártya esetén a bemenetek és a kimenetek kezdőcíme megegyezik. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 19

Címkiosztás és üzembe helyezés Példa az analóg modulok címzésére Az példa ábráján a 4. kártyahelyen levő analóg modul csatornáinak alapértelmezett címzését láthatjuk, ahol a modul kezdőcíme 256. Valamint láthatjuk, azt is, hogy a bemeneti és a kimeneti csatornák kezdőcíme megegyezik. Mivel a példában nincs interfész modul, így a 3. kártyahely nincs hozzárendelve egyetlen modulhoz sem. SM (analóg modul) PS SF BUSF DC5V FRCE RUN STOP SIEMENS CPU SM bemenetek 0. csatorna címe: 256 1. csatorna címe: 258 : : kimenetek 0. csatorna címe: 256 1. csatorna címe: 258 : : kártyahely szám 1 2 4 2-4 ábra 4. kártyahelyen található analóg modul címzése 2.3 A kompakt CPU-kon lévő bemenetek/kimenetek címzése Példa: CPU 312 IFM CPU 312 IFM esetén a beépített (integrált) I/O csatornákhoz az alábbi címek vannak hozzárendelve: 2-1 táblázat CPU 312 IFM beépített be- és kimenetei Bemenet/Kimenet Cím Megjegyzés 10 digitális bemenet 124.0 125.1 ebből 4 bemenet a beépített funkciók számára: 124.6 125.1 6 digitális kimenet 124.0 124.5 bemenetek felhasználása a beépített funkciókhoz: számlálás frekvencia mérés megszakítás bemenet Lásd Integrated Functions gépkönyv Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 20

Címkiosztás és üzembe helyezés 2.4 Az üzembe helyezés lépései Javasolt lépések 1. rész: Hardver Az S7-300 moduláris felépítése miatt számos bővítési lehetőséggel rendelkezik, így adott esetben akár elég bonyolult és rendkívül összetett is lehet. Emiatt kezdetben célszerűtlen elindítani például egy több sorral rendelkező S7-300-as rendszert az összes moduljával együtt. Ezért a lépésről-lépésre történő üzembe helyezési eljárást javaslunk. Az alábbiakban az S7-300 üzembe helyezésének javasolt lépései láthatók: 2-2 táblázat Az üzembe helyezés javasolt lépései 1. rész: Hardver Feladat A készülékek felszerelése és a bemenetek/kimenetek bekötéseinek ellenőrzése! Válasszuk le a kapcsolódó meghajtó és vezérlő egységeket! A CPU előkészítése Központi egység (CU): helyezzük üzembe a CPU-t, és a tápegységet, ellenőrizzük a LED-eket! Állítsuk alaphelyzetbe a CPU-t és ellenőrizzük a LED-eket! Központi egység (CU): helyezzük üzembe a többi modult! Bővítő egységek (EM): csatlakoztatás Bővítő egységek (EM): üzembe helyezés Megjegyzés Ezzel kivédhetjük az esetleges programhibák káros hatásait. Például irányítsuk át a kimeneti adatokat egy adatblokkba, így egyidőben ellenőrizhetjük azok megfelelő működését. Csatlakoztassuk a programozó eszközt (PG). A CPU-t és tápegységet beillesztve helyezzük üzembe a központi egységet (CU). Először a külön tápegységgel rendelkező bővítő egységeket (EM) kapcsoljuk be, majd ezt követően a központi egységet (CU). Ellenőrizzük a LED-eket a modulokon! Illesszük be a többi modult a központi egységbe, majd egymás után helyezzük üzembe azokat! Ha szükséges kapcsoljuk össze a központi és a bővítő egységeket egymással! Helyezzünk egy küldő interfész modult (Send IM) a központi egységbe (CU) és a hozzá tartozó vevő interfész modult (Receiver IM) a bővítő egységbe (EM)! Illesszük be a többi modult a bővítő egységbe, majd egymás után helyezzük üzembe azokat! Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 21

Címkiosztás és üzembe helyezés Javasolt lépések 2. rész: Program 2-3 táblázat Az üzembe helyezés javasolt lépései 2. rész: Program Feladat Kapcsoljuk be a programozó eszközt (PG) és indítsuk el a SIMATIC Manager programot! Töltsük be a konfigurációs adatokat és a programot a CPU-ba! Ellenőrizzük a be- és kimenetek működését! Helyezzük üzembe a PROFIBUS DP-t vagy más hálózatokat! Kapcsoljuk vissza a kimeneteket! Megjegyzés Az ezt segítő STEP 7 funkciók: Változók figyelése (monitor/modify variables) Program állapotának ellenőrzése Kimenetek állítása vagy kényszerítése Kimenetek módosítása STOP üzemmódban (PO enable) A be- és kimeneteket például SM 374 szimulátor modullal is ellenőrizhetjük. Egymás után helyezzük üzembe a kimeneteket! Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 22

Címkiosztás és üzembe helyezés 2.5 A felhasználói tár törlése CPU üzemmód választó kapcsolójával Mikor szükséges? A CPU felhasználói tárját törölni kell Mielőtt (teljesen) új felhasználói programot töltünk CPU-ba. Ha a CPU törlést kér a STOP LED lassú villogtatásával. 2-4 táblázat A CPU memóriatörlés kérésének lehetséges okai CPU memóriatörlés kérésének okai Memória kártya cseréje. RAM hiba a CPU-ban. A memória túl kicsi, így nem tölthető be a memóriakártyán található összes felhasználói blokk. Hibás blokk betöltésének kísérlete, például hibásan programozott utasítás miatt. Megjegyzés CPU 312 IFM / 314 IFM (314-5AE0x) esetén nem használható 5 V-os FEPROM memóriakártyával rendelkező CPU-k esetén: Ezekben az esetekben a CPU memóriatörlést kér. Ezután a CPU figyelmen kívül hagyja a memóriakártya tartalmát, a diagnosztikai pufferbe írja a hiba okát és STOP üzemmódba kerül. A CPU-ban lévő 5 V-os FEPROM memóriakártya törölhető és újraprogramozható. A felhasználói tár törlése az üzemmód választó vagy a programozó eszköz segítségével A felhasználói tárt két módon törölhetjük: A CPU üzemmód választó kapcsolójával az ebben a fejezetben leírt eljárás szerint. A STEP7 fejlesztőprogrammal. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 23

Címkiosztás és üzembe helyezés A felhasználói tár törlése az üzemmód választó kapcsolóval 2-5 táblázat Memóriatörlés lépései Lépés A felhasználói tár törlése 1. Állítsuk az üzemmód választó kapcsolót STOP állásba! 2. Kapcsoljuk MRES állásba! Tartsuk ebben az állásban addig, amíg a STOP LED másodszor felvillan és bekapcsolva marad (ez 3 másodpercig tart)! Ezután engedjük el a kapcsolót! 3. Legfeljebb 3 másodpercen belül kapcsoljuk vissza az MRES állásba és tartsuk ott addig, amíg a STOP LED gyorsan villog! A CPU felhasználói tárja üres. A táblázatban leírt lépések csak akkor szükségesek, ha mi szeretnénk kitörölni a CPU memóriáját anélkül, hogy a CPU kérte volna (a STOP LED lassú villogásával). Ha a memóriatörlést a CPU kérte, akkor az üzemmód választó kapcsolót röviden az MRES állásba kapcsolva elindíthatjuk a memóriatörlést. Az alábbi ábrán a memóriatörlés folyamata látható. STOP LED On Off 3s max. 3 s min. 3 s t CPU 1 2 3 2-5 ábra Memóriatörlés lépései Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 24

Címkiosztás és üzembe helyezés Mi történik a memóriatörlés során? 2-6 táblázat Memóriatörlés közbeni események Esemény CPU tevékenysége Memória tartalma a törlés után Mi nem törlődik? CPU eseményei 1. A CPU a teljes felhasználói programot törli mindkét RAM-területről. 2. A CPU törli a remanens változókat. 3. A CPU ellenőrzi belső áramköreit. 4. Ha a memóriakártya a CPU-ban van, akkor a felhasználói program átmásolódik az operatív tárba Tipp: Ha a CPU nem tudja az adatokat a memóriakártyáról, illetve az MMC-ről átmásolni, és memóriatörlést kér. Akkor Vegyük ki a memóriakártyát Töröljük a CPU felhasználói tárját Ellenőrizzük a diagnosztikai puffert. A CPU felhasználói tárja üres. Ha a memóriakártya a CPU-ban van, akkor a felhasználói program átmásolódik az operatív tárba A diagnosztikai puffer tartalma. A programozó eszköz (PG) segítségével tudjuk kiolvasni a diagnosztikai puffert Az MPI paraméterek (MPI cím és a legnagyobb MPI cím, átviteli sebesség, a CP/FM modulok beállított MPI címe). A működési idő számláló értéke. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 25

3A program futásának ellenőrzése és diagnosztika 3 3.1 Az ellenőrzési és diagnosztikai lehetőségek áttekintése Változók figyelése és állítása (monitor/modify variables VAT). Program futásának figyelése. Lépésenkénti program-végrehajtás. Megjegyzés A STEP 7 tesztelési funkciói, a program állapotának megjelenítése megnöveli a CPU ciklusidejét! A STEP 7 programban beállíthatjuk a megengedett maximális ciklusidő növekedést (kivéve CPU 318-2 DP esetén). 3.2 Változók figyelése és állítása A STEP 7 Monitor/modify variables eszközével tetszőleges formátumban figyelhetjük a program változóinak állapotát (monitor), tetszőleges formátumban állíthatjuk a program változóinak állapotát (modify), Változótábla (VAT = variable table) létrehozása Kétféleképpen hozhatunk létre változótáblát (VAT): A programszerkesztőben a PLC > Monitor/modify menüpont kiválasztásával. Ez a változótábla közvetlenül online jön létre. A SIMATIC Manager-ben a tervezet (projekt) Blocks elemét kiválasztva, majd a Insert new object > Variable table menüponttal. Ez a változótábla offline jön létre, elmenthető, később visszatölthető. Online módba kapcsolva a változók tesztelhetők. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 27

A program futásának ellenőrzése és diagnosztika 3.3 Változók kényszerítése (force) A kényszerítés (force) funkcióval a CPU változóit lehet a külső feltételektől és a programtól független állapotra állítani. Az S7-300-as CPU-k esetén a kényszerítés egy ciklikus módosítás Bemenetek kényszerítésének végrehajtása Bemenetek kényszerítésének végrehajtása PIQ átvitele OS PII átvitele Felhasználói program PIQ átvitele OS PII átvitele Kényszerített érték A T PQW utasítás felülírta a kényszerített értéket Kényszerített érték Kimenetek kényszerítésének végrehajtása T PQW Kimenetek kényszerítésének végrehajtása OS: operációs rendszer végrehajtása 3-1 ábra A kényszerítés (force) alapelvei az S7-300 CPU-kban (kivéve CPU 318-2 DP) 3.4 A diagnosztika áttekintése Bevezetés A rendszerhibák általában az üzembe helyezés során következnek be. Ezen hibák felderítése időigényes lehet, mivel mind a berendezés mind a program oldalán előfordulhatnak. A tesztelési funkciók sokaságával problémamentessé tehetjük az üzembe helyezést. Programhibák A hibák, amelyeket az S7 CPU-k képesek felismerni és így szervező blokkok (OB) segítségével kezelhetjük azokat, két kategóriába oszthatók: Szinkron hibák: Olyan hibák, amelyek a felhasználói program egy megadott pontjához kapcsolhatók (például ha közvetlen perifériahozzáféréssel akarunk elérni egy nem létező címet). Aszinkron hibák: Olyan hibák, amelyek nem kapcsolhatók felhasználói program egy megadott pontjához (például ciklusidő túllépés, kártyahiba). Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 28

A program futásának ellenőrzése és diagnosztika Hibakezelés Hibák bekövetkezése esetén a körültekintő programozással, és mindenekelőtt a diagnosztikai eszközök ismeretével és megfelelő használatával előnyös helyzetbe kerülhetünk: A hibák hatását csökkenthetjük. Könnyebbé válik a hibák helyének megtalálása (például a hibakezelő szervezőblokkok segítségével). Csökkenthetjük az állásidőt. Diagnosztika a LED kijelzők alapján Hibaelemzéshez fel lehet használni a CPU homloklapján lévő LED-eket. Ezek három szinben láthatók. Zöld LED-ek a normál működési állapotról tájékoztatnak (például a tápfeszültség rendben van). Sárga LED-ek a speciális üzemállapotot jeleznek (például aktív kényszerítést). Vörös LED-ek a hibákat jelzik (például busz hiba) A villogó LED-ek szintén speciális eseményeket jeleznek (például memória törlés). Diagnosztikai puffer Ha hiba következik be, akkor a CPU a hiba okát a diagnosztikai pufferbe írja. A STEP 7-ben a diagnosztikai puffer a programozó eszköz (PG) segítségével, egyszerű szöveges formában olvasható ki. Egyéb, diagnosztikai lehetőségekkel rendelkező modulok a saját diagnosztikai pufferüket használják. A STEP 7-ben a programozó eszköz (PG) segítségével kiolvashatjuk ezt (HW Config > Hardware diagnostics, vagy PLC > Modul information a programszerkesztőben). Olyan diagnosztikai lehetőségekkel rendelkező modulok, amelyeknek nincs diagnosztikai pufferük, a CPU diagnosztikai pufferébe írják a hibainformációkat. Ha súlyos hiba lép fel, akkor a CPU leáll, vagy amennyiben a megfelelő hiba-ob a PLC-ben van, a CPU folytatja a működést (a hiba kijelzése mellett) és a programozónak lehetősége van a hiba-ob segítségével a hiba pontosabb elemzésére, aminek eredményét megfelelő kijelzőeszközökön meg is jeleníteti. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 29

A program futásának ellenőrzése és diagnosztika 3.5 STEP 7 diagnosztikai lehetőségei Hardver diagnosztika (Hardware diagnostics) A modulhibák helyét a hardver diagnosztika (Hardware diagnostics) online információi segítségével találhatjuk meg. A felhasználói programban bekövetkező hibákat a diagnosztikai puffer és a veremtárak segítségével találhatjuk meg. Valamint megtudhatjuk azt is, hogy a felhasználói program fut-e az adott CPU-n. A hardver diagnosztika áttekintést ad a PLC állapotáról. A szimbólumok az egyes kártyákon azok állapotát jelzik. A hibás kártyára kettőt kattintva részletesebb hibainformációt kaphatunk. Ezen információ a megadott kártya típusától függ. Az alábbi információkat láthatjuk: A kártya általános információi (például rendelési szám, verzió, megnevezés) és a modul állapota (például hiba). Kártyahibák (például csatornahiba a központi vagy DP slave egységben). A diagnosztikai puffer hibaüzenetei. CPU-k esetén ezenkívül még az alábbi információkat is láthatjuk: A felhasználói program hibái futás közben. Ciklusidő (leghosszabb, legrövidebb és az utolsó). Az MPI csatlakozófelület beállításai és használata. Teljesítmény adatok (lehetséges I/O-k, memória bitek, számlálók, időzítők és blokkok száma, stb). Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 30

A program futásának ellenőrzése és diagnosztika 3.6 Diagnosztika a LED kijelzők alapján Bevezetés A LED-ek alapján történő diagnosztika a hibaok keresésének első lépése. A részletesebb információkhoz általában célszerű diagnosztikai puffert is megnézni. A diagnosztikai puffer a hiba leírását egyszerű szöveges formában tartalmazza. Például itt található a megfelelő hibakezelő szervezőblokk (OB) száma. Ha az adott szervezőblokkot létrehozzuk, akkor a megelőzhetjük, hogy a CPU STOP üzemmódba kapcsoljon hiba esetén. Állapot és hibajelző LED-ek 3-1 táblázat Állapot és hibajelző LED-ek LED SF 5 VDC FRCE RUN STOP Leírás Ki Ki Ki Ki Ki CPU tápfeszültség hiányzik. Megoldása: Ellenőrizzük, hogy a tápegység csatlakozatva van-e a hálózathoz és be van-e kapcsolva. Ellenőrizzük, hogy a CPU csatlakozatva van-e a tápegységhez és be van-e kapcsolva. Ki Be X Ki Be CPU STOP üzemmódban van. Be Be X Ki Be A CPU STOP üzemmódban van valamilyen hiba miatt. X Be X Ki Villog (0.5 Hz) X Be X Ki Villog (2 Hz) X Be X Villog (2 Hz) X Be X Villog (0.5 Hz) Be Be A CPU memóriatörlést kér. A CPU memóriatörlést hajt végre. A CPU felfutás (start-up). Be Be X X X Hardver vagy szoftver hiba. Egy töréspont (break-point) miatt a CPU felfüggesztette a program ciklikus végrehajtását. X X Be X X Kényszerítés (force) aktiválva van. Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése segédlet 31