Projektarbeit 2008 HAUSSTEUERUNG -...

Haussteuerung Projektarbeit 2008

Projektarbeit 2008

Erstellung einer Haussteuerung mit SIMATIC S7 und WinCC flexible für die Firma PURPLAN in Wallenhorst.

Von Tilo Beilschmidt und Oliver Lange

Tilo Beilschmidt 1 Oliver Lange

HAUSSTEUERUNG


Erklärung

Hiermit versichern wir, dass das Projekt „Haussteuerung“ inklusive Programmierung und

die vorliegende Dokumentation von uns selbstständig erstellt wurden.

Es kamen keine anderen Hilfsmittel als die im Anhang genannten zum Einsatz. Sofern

nicht ausdrücklich gekennzeichnet, wurden sämtliche Unterlagen von uns selbst erstellt.

Alle Texte und Darstellungen der Arbeit, die aus anderen Werken im Wortlaut oder dem

Sinn nach entnommen wurden, sind mit Angabe der Quelle kenntlich gemacht.

Wilhelmshaven, 22. Mai 2008

_______________ _______________

Tilo Beilschmidt Oliver Lange



Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung............................................................................................................................6

1.1 Vorwort.........................................................................................................................6

1.2 Firmenvorstellung........................................................................................................6

1.3 Allgemeine Aufgabenstellung......................................................................................7

1.4 Aufgabenstellung Haussteuerung................................................................................7

2 Beschreibung der verwendeten Hardwarekomponenten...................................................8

2.1 Spannungsversorgungen............................................................................................8

2.1.1 Phoenix 24 Volt Spannungsversorgung Trio-PS/3AC/24DC/10..........................8

2.1.2 Siemens 24 Volt Spannungsversorgung PS307 5A.............................................8

2.2 CPU 312 (V2.6)...........................................................................................................8

2.3 Signalbaugruppen........................................................................................................9

2.3.1 Digitaleingabebaugruppen DI32xDC24V.............................................................9

2.3.2 Digitalausgabebaugruppen DO32xDC24V/0,5A..................................................9

2.3.3 Analogeingabebaugruppe SM331 8AE..............................................................10

2.4 Profibusbaugruppe ...................................................................................................10

2.5 Dezentrale Baugruppe ET 200M (IM 153-5).............................................................10

2.6 Ethernetbaugruppe CP 343-1 Lean...........................................................................10

2.7 SIMATIC Panel OP 77B.............................................................................................12

2.8 Panel PC 577B 19''....................................................................................................13

2.9 Gira Wetterstation......................................................................................................14

2.10 Ölstandssensor Prosonic M FMU41........................................................................14

3 Beschreibung der verwendeten Softwarekomponenten...................................................15

3.1 WinCC flexible...........................................................................................................15

3.2 SIMATIC Step7..........................................................................................................15

3.3 S7-PLCSIM................................................................................................................16

4 Projektbeschreibung.........................................................................................................17

4.1 Projektplanung...........................................................................................................17

4.2 Projektdurchführung..................................................................................................17

4.3 Fazit ..........................................................................................................................20



5 Bedienungsanleitung........................................................................................................22

5.1 Bedienungsanleitung OP77B....................................................................................22

5.2 Bedienungsanleitung Panel PC.................................................................................25

6 Hardwarekonfiguration......................................................................................................33

7 Erstellen von SIMATIC S7 Programmen..........................................................................38

7.1 Symboltabelle............................................................................................................38

7.2 Bausteine Einfügen....................................................................................................39

7.3 Allgemeine Beschreibung der verwendeten SIMATIC S7 Bausteine........................39

7.4 Verwendete Datentypen............................................................................................41

8 Funktion und Inhalt der verwendeten Bausteine..............................................................42

8.1 OB1 Organisationsbaustein.......................................................................................42

8.2 FB10 Jalousiensimulation..........................................................................................43

8.3 FC1 DP_SEND und FC2 DP_REC...........................................................................45

8.4 FC30 Innenbeleuchtung............................................................................................46

8.5 FC31 Jalousien Neubau............................................................................................47

8.5 FC32 Außenbeleuchtung...........................................................................................48

8.6 FC33 Jalousien Altbau...............................................................................................49

8.7 FC34 Windgeschwindigkeit.......................................................................................50

8.8 FC35 Temperatur.......................................................................................................51

8.9 FC36 Zeitwerte Jalousien Vergabe...........................................................................52

8.10 FC37 Dämmerungssensor......................................................................................52

8.11 FC38 Öltank.............................................................................................................53

8.12 FC39 Alarme............................................................................................................54

8.13 FC40 Schaltzeiten...................................................................................................54

8.14 FC105 Analogwerte skalieren..................................................................................55

8.15 DB1 Jalousien..........................................................................................................55

8.16 DB2 Empfangsbaustein...........................................................................................56

8.17 DB3 Sendebaustein.................................................................................................56

8.18 DB4 Analogwerte.....................................................................................................56

8.19 DB5 Parameter........................................................................................................57

8.20 DB6 Uhrzeit.............................................................................................................57

8.21 DB7 Zeitwerte Jalousien..........................................................................................57



8.22 DB10 – DB36 DB's für die lokalen Daten des FB10...............................................58

8.23 SFC0 SET_CLK.......................................................................................................58

8.24 SFC1 READ_CLK....................................................................................................58

8.25 Übertragen des Programms auf die SPS................................................................59

9 Erstellen der Visualisierungsprogramme..........................................................................60

9.1 Auswahl der HMI-Station...........................................................................................60

9.2 Der Projektassistent...................................................................................................61

9.3 Verbindungseinstellungen.........................................................................................62

9.4 Bitmeldungen.............................................................................................................62

9.5 Variablen....................................................................................................................63

9.5.1 Variablenarchive.................................................................................................63

9.5.2 Variablenarten....................................................................................................63

9.6 Übertragen eines WinCC flexible Programms auf das OP77B.................................63

10 Zeitlicher Projektverlauf..................................................................................................64

11 Quellenverzeichnis..........................................................................................................69

11.1 Fachliteratur.............................................................................................................69

11.2 Internet.....................................................................................................................69

12 Abbildungsverzeichnis....................................................................................................70

13 Anhang............................................................................................................................73



1 Einleitung

1.1 Vorwort

Zum erfolgreichen Abschluss der Technikerschule ist am Ende des zweiten Jahres eine

Projektarbeit als Teil der Abschlussprüfung vorgesehen. Diese ist als Teamarbeit zu

erstellen. Nachdem sich unser vierköpfiges Team zusammengefunden hatte machten wir

uns Gedanken über Inhalt und den Ort der Ausführung. Wir entschieden uns für ein

außerschulisches Projekt, da uns die von der Schule vorgegebenen Projektvorschläge

nicht zusagten. Durch eines unserer Teammitglieder wurde der Kontakt zur Firma

PURPLAN in Wallenhorst hergestellt. Nach einer ersten Projektvorstellung durch den

Ansprechpartner Herrn Constein war die Entscheidung für uns gefallen. Die

Aufgabenstellung kam aus dem Bereich der Automatisierungstechnik, was unseren

Interessen entsprach. Nach Rücksprache mit unserem schulischen Betreuer Herrn Tröck

erhielten wir grünes Licht zur Durchführung unseres Projektes.

1.2 FirmenvorstellungPURPLAN GmbH

Penter Straße 28

49134 Wallenhorst

Telefon: 054078177-0

Die Firma PURPLAN errichtet komplette Industrieanlagen zur Lagerung und Verarbeitung

von brennbaren und wassergefährdenden Flüssigkeiten. Hauptsächlich werden Projekte in

der Polyurethan-, Harz-, Lack- und Farbenbranche realisiert. Hierzu wird folgender Service

angeboten:

● Projektleitung mit sämtlichen Planungsschritten

● Rohrleitungs- und Stahlbau

● Schaltschrankbau, Anlagensteuerung, Prozessvisualisierung, Elektroinstallation

● Inbetriebnahme, Wartung und Service

Die Firma PURPLAN ist national und international tätig.



1.3 Allgemeine Aufgabenstellung

Beschreibung der benutzen Hard- und Softwarekomponenten

Darstellung der Vorgehensweise während des Projektes

● Beschreibung der entstandenen Probleme und der daraus resultierenden

Problemlösungen

● Dokumentation der erstellten Hard- und Software

● Bedienungsanleitung schreiben

● Angabe benutzter Unterlagen

● Schriftliche Erklärung zur selbstständigen Arbeit

1.4 Aufgabenstellung Haussteuerung

Aufgabenstellung am Anfang der Projektarbeit

➢ Das vorhandene SPS Programm für die Haussteuerung strukturieren,

kommentieren und um das Stellen und Auslesen der SPS-Systemzeit

erweitern

➢ Visualisierung der, im Gebäude der Firma Purplan in Wallenhorst,

vorhandenen Haussteuerung mit dem Touchpanel TP177A

➢ Einbindung der vorhandenen Gira Wetterstation in die Haussteuerung

Aufgabenstellungen die im laufe der Projektarbeit hinzu kamen

➢ Visualisierung der, im Gebäude der Firma Purplan in Wallenhorst,

vorhandenen Haussteuerung mit dem Operating Panel OP 77B anstatt

des TP177A

➢ Erweiterung der Haussteuerung um die Steuerung für die Jalousien und

Außenbeleuchtung im älteren Teil des Gebäudes

➢ Realisierung der Abfrage und Darstellung des Ölstandes im Heizöltank

➢ Bedienung der Haussteuerung über den Panel PC 577B 19“

➢ Bearbeitung von Alarmsignalen



2 Beschreibung der verwendeten Hardwarekomponenten

2.1 Spannungsversorgungen

2.1.1 Phoenix 24 Volt Spannungsversorgung Trio-PS/3AC/24DC/10

Technische Daten unter: www.phoenixcontact.de

Bestellnummer: 2866459

24 Volt Spannungsversorgung für die Externe Baugruppe ET 200M und die an die ET

200M angeschlossenen Baugruppen. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 10 Ampere.

2.1.2 Siemens 24 Volt Spannungsversorgung PS307 5A

Technische Daten unter: http://support.automation.siemens.com

Bestellnummer: 6ES7 307-1EA00-0AA0

24 Volt Spannungsversorgung für die CPU, die an die CPU angeschlossenen Baugruppen

und das Panel OP 77B. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 5 Ampere.

2.2 CPU 312 (V2.6)


Bestellnummer: 6ES7 312-1AE13-0AB0

In der CPU wird das mit SIMATIC S7 erstellte Programm gespeichert und verarbeitet.

Diese CPU ist für kleine Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an die

Verarbeitungsleistung gedacht. Sie beinhaltet:

● MPI-Schnittstelle onboard

● Technologiefunktionen:

➢ Zählen

➢ Regeln

➢ Frequenzmessung

➢ Pulsweitenmodulation

➢ Impulsgenerator


http://www.phoenixcontact.de/

http://support.automation.siemens.com/



An der CPU sind folgende Module angeschlossen:

● Digitaleingabebaugruppe DI32xDC24V (2x)

● Digitalausgabebaugruppe DO32xDC24V/0,5A (3x)

● Profibusbaugruppe CP 342-5

● Ethernetbaugruppe CP 343-1 Lean

2.3 Signalbaugruppen

Die Signalbaugruppen sind die Schnittstelle der SIMATIC S7-300 zum Prozess.

2.3.1 Digitaleingabebaugruppen DI32xDC24V


Bestellnummer: 6ES7 321-1BL00-0AA0

An die Digitaleingabebaugruppe werden die Eingänge angeschlossen, wie zum Beispiel

Schalter, Taster, Bewegungsmelder und das Signal der Alarmanlage.

DI32xDC24V bedeutet das die Baugruppe 32 Bit verarbeiten kann, das heißt, dass man

32 mal ein 24 Volt Signal anschließen kann.

2.3.2 Digitalausgabebaugruppen DO32xDC24V/0,5A


Bestellnummer: 6ES7 322-1BL00-0AA0

An die Digitalausgabebaugruppe werden die Ausgänge angeschlossen, wie zum Beispiel

Jalousienmotoren, Lampen und Warnsummer.

DI32xDC24V/0,5A bedeutet das die Baugruppe 32 Bit verarbeiten kann, das heißt, dass

die Baugruppe 32 mal ein 24 Volt Signal mit einem maximalen Strom von 0,5 Ampere

ausgeben kann.





2.3.3 Analogeingabebaugruppe SM331 8AE


Bestellnummer: 6ES7 311-1KF01-0AB0

An die Analogbaugruppe werden die analogen Sensoren angeschlossen, wie zum Beispiel

spannungsgebende Sensoren (Windgeschwindigkeitssensor, Temperatursensor und

Dämmerungssensor) oder stromgebende Sensoren (Ölstandssensor).

8AE bedeutet die Baugruppe acht verschiedene Analogsignale verarbeiten kann.

2.4 Profibusbaugruppe


Bestellnummer: 6GK7 342-5DA02-0XE0

Die Baugruppe dient der CPU 312 als Kommunikationsprozessor über eine

Profibusschnittstelle.

In diesem Projekt kommuniziert die CP 342-5 über ein Profibuskabel mit der externen

Baugruppe ET 200M.

2.5 Dezentrale Baugruppe ET 200M (IM 153-5)


Bestellnummer: 6ES7 153-1AA03-0XB0

Die Baugruppe ET 200M ist dezentrale Schnittstelle welche die Module anbindet, die sich

in einem externen Schaltschrank befinden.

Folgende Module sind angeschlossen:

● Digitaleingabebaugruppe DI32xDC24V (2x)

● Analogbaugruppe SM331 8AE

● Digitalausgabebaugruppe DO32xDC24V/0,5A (2x)

2.6 Ethernetbaugruppe CP 343-1 Lean


Bestellnummer: 6GK7 343-1CX10-0XE0

Die Baugruppe dient der CPU 312- als Kommunikationsprozessor über eine

Ethernetschnittstelle.








Abbildung 1: Zentralbaugruppe

Abbildung 2: Dezentral Baugruppe


2.7 SIMATIC Panel OP 77B


Bestellnummer: 6AV6 641-0CA01-0AX0

Das Panel ist ein Bediengerät mit mehren Anschlussmöglichkeiten. Es ist für den Einsatz

in Standardschaltschränken, Pulten und Schalttafeln geeignet. Die Anzeige erfolgt über ein

4,5'' monochromes LC-Display mit der Auflösung 160 x 64 Pixel. Bedienbar ist das OP

77B über 23 Systemtasten und acht frei projektier- und beschriftbare Funktionstasten,

wovon vier mit LED ausgestattet sind. Die Projektierung erfolgt über SIMATIC WinCC

flexible.

1 Display

2 Speicherkartenhalter

3 Speicherkartenschacht

für eine MMC

4 LED-Anzeige

5 Folientastatur

6 Aussparung für

Spannklemme

7 Führungen für

Beschriftungsstreifen

8 Einbaudichtung

1 Anschluss für die Stromversorgung

2 RS 422/RS485-Schnittstelle

(MPI/Profibus DP-Schnittstelle)

3 Masseanschluss

4 RS 232-Schnittstelle

(serielle Schnittstelle)

5 USB-Schnittstelle


Abbildung 3: OP 77B Front und Seitenansicht

Abbildung 4: OP 77B Anschlüsse



2.8 Panel PC 577B 19''


Bestellnummer: 6AV7 835-0BA10-1CA0

Der Panel PC ist für den Einsatz in Standardschaltschränken oder Steuerpulten geeignet.

Die Bedienung erfolgt über 19,1'' TFT-Farbdisplay Touchscreen mit der Auflösung 1280 x

1024 Pixel.

Der PC verfügt über einen Intel Celeron M440 Mobil Prozessor mit 1,86 GHz, 533 MHz

FSB, einen 1 MB Second Level Cache und hat einen Hauptspeicher von 512 MB RAM. Er

ist ausgestattet mit einer 80 GB Festplatte und einem DVD +/-RW +/-R Combolaufwerk.

Der PC hat fünf USB Schnittstellen (davon ist eine frontseitig), zwei PCI Steckplätze, zwei

LAN-Anschlüsse, einen CF Card Slot, eine DVI-I Schnittstelle und eine serielle

Schnittstelle. Die Projektierung erfolgt über SIMATIC WinCC flexible.


Abbildung 5: Panel PC 577B 19"

Abbildung 6: Panel PC 577B 19" -Anschlüsse



2.9 Gira Wetterstation

Technische Daten und Bestellnummer unter: Anlagen Datenblätter

● Windsensor

Der Windsensor dient zur Erfassung und Auswertung der

Windgeschwindigkeit und ist zur Außenmontage

vorgesehen. Über einen Reedkontakt wird die

Drehgeschwindigkeit erfasst und in ein analoges

Ausgangssignal (0-10V) umgewandelt. Durch die

integrierte Heizung ist ein Betrieb bei Frost möglich.

● Temperatursensor

Dient zur Erfassung und Auswertung der Temperatur. Das analoge Ausgangssignal

beträgt 0-10V.

● Dämmerungssensor

Dient zur Erfassung und Auswertung der Helligkeit. Das analoge Ausgangssignal

beträgt 0-10V.

2.10 Ölstandssensor Prosonic M FMU41

Technische Daten unter: http://www.de.endress.com/

Der Ölstandssensor ist ein Gerät zur berührungslosen

Füllstandsmessung von Flüssigkeiten durch Ultraschall.

Das analoge Ausgangssignal beträgt 4-20mA.


Abbildung 7: Windsensor

Abbildung 8: Ultrschallsensor

http://www.de.endress.com/


3 Beschreibung der verwendeten Softwarekomponenten

3.1 WinCC flexible

„WinCC flexible ist einsetzbar als HMI (Human Machine Interface)-Software in allen

maschinen- und prozessnahen Anwendungen des Anlagen-, Maschinen- und Serien-

maschinenbaus. WinCC flexible ist branchenneutral konzipiert und bietet

Entwicklungssoftware für SIMATIC HMI-Bediengeräte, vom kleinsten Micro Panel bis hin

zum PC, sowie Runtime-Visualisierungssoftware für PC-basierte Einplatzlösungen unter

Windows 2000 / XP. Die Projekte sind dabei ohne Konvertierung auf verschiedenen HMI-

Plattformen übertragbar und ablauffähig.Die WinCC flexible Engineeringsoftware bietet

dem Projekteur neben einer einfachen Bedienoberfläche:

• Bibliotheken mit vorgefertigten Objekten und wieder verwendbaren Bildbausteinen

• Intelligente Werkzeuge für ein einfaches Anlegen von Projekten, für die grafische

Projektierung einer Bildhierarchie und von Bewegungsbahnen, sowie für die

Projektierung von Massendaten

• Unterstützung mehrsprachiger Projektierung mit automatisierter Textübersetzung

und Textex- und importfunktion.“

3.2 SIMATIC Step7

„STEP 7 Professional ist die professionelle Programmiersoftware zum Programmieren und

Projektieren von SIMATIC Controllern.

Sie unterstützt den Anwender in allen Phasen des Erstellungsprozesses von

Automatisierungslösungen, z.B.:

• Einrichten und Verwalten von Projekten

• Konfigurieren und Parametrieren von Hardware und Kommunikation

• Verwaltung von Symbolen

• Programmerstellung für SIMATIC S7-Zielsysteme

• Laden von Programmen auf Zielsysteme

• Test der Automatisierungsanlage

• Diagnose bei Anlagenstörungen



STEP 7 Professional besteht aus:

• dem STEP 7-Basispaket mit den bewährten Programmiersprachen KOP, FUP und

AWL,

• S7-GRAPH zur graphischen Schrittkettenprogrammierung,

• S7-SCL, die Hochsprache, mit der selbst komplexeste Aufgaben problemlos zu

bewältigen sind, und

• S7-PLCSIM zur offline-Simulation der Automatisierungslösung.“

3.3 S7-PLCSIM

Ist eine Simulationssoftware, mit welcher in der Entwicklungsphase einzelne

Programmabschnitte, oder komplette Programme getestet werden können. SIMATIC S7-

PLCSIM ist vollständig in STEP 7 integriert und stellt eine simulierte Anlagenumgebung

zum funktionalen Test von Anwenderbausteinen und Programmen für S7-300 und S7-400

auf dem PG/PC zur Verfügung - unabhängig von der Verfügbarkeit einer realen

Zielhardware (CPU, Signalbaugruppen usw.). Online-Zugriffe und Testfunktionen der

Programmierwerkzeuge können ohne Unterschied so durchgeführt werden wie mit einer

realen CPU. Damit kann der komplette Programmtest vor Ort im Entwicklungsbüro

erfolgen.

Folgende Programmiersprachen und Engineering Software Tools arbeiten mit S7-PLCSIM

zusammen:

• KOP, FUP, AWL

• S7-GRAPH

• S7-HiGraph

• S7-SCL

• CFC (und SFC)

• S7-PDIAG

• WinCC (lokal installiert)



4 Projektbeschreibung

4.1 ProjektplanungSchon in der Planungsphase des Projekts mussten wir feststellen, dass der Projektinhalt

nicht durch die eigentlich angesetzte Vierergruppe zu realisieren war, da sich die Inhalte

zu sehr unterschieden. Somit sahen wir uns gezwungen die Gruppe in zwei Teams

aufzuteilen Team Haussteuerung und Team Beispielprojekt Tanklager.

Nachdem dies erfolgt war, haben wir uns über den weiteren Verlauf des Projekts

Gedanken gemacht. Eine Grundvoraussetzung war der Kauf eines Laptops, wenn dieser

noch nicht vorhanden war. Da es uns freigestellt war, wo wir unser Projekt bearbeiten

wollten, haben wir uns für die Arbeit bei der Firma PURPLAN entschieden. Die Gründe

dafür waren die vor Ort verbauten Hardwarekomponenten und die Ansprechpartner.

4.2 Projektdurchführung

Zu Beginn des Projektes installierten wir als eine der Grundvoraussetzungen, die unter

Softwarekomponenten beschriebene Software. Das war sowohl auf den eigenen Laptops

als auch auf dem Panel PC notwendig. Da die neuen Laptops fast ausschließlich mit dem

Betriebssystem „Windows Vista“ ausgeliefert werden und SIEMENS Software nur unter

„Windows XP“ läuft, bekamen wir von PURPLAN die benötigten Programme, um

„Windows XP“ zu simulieren. Nach der Installation begannen wir uns in die

Funktionsweise der Entwicklungssoftware einzuarbeiten. Wir hatten bis dahin nur wenige

Erfahrungen mit SIMATIC Step5 durch den Unterricht in der Schule. Sehr schnell stellten

wir fest, dass dieses Wissen nicht annähernd ausreichend war, um die uns gestellte

Aufgabe zu bewältigen. Als erstes haben wir die zu verwendenden Hardwarekomponenten

gesichtet und uns mit den Möglichkeiten der SIEMENS Software auseinander gesetzt. Der

Umfang der Anwendungsgebiete wirkte auf den ersten Blick unübersichtlich, aber mit der

Hilfe unserer Betreuer bei PURPLAN konnten wir uns recht schnell in die grundlegenden

Funktionen einarbeiten. Zuerst haben wir uns an kleinen Programmen versucht, welche

durch gute Teamarbeit auch zum Erfolg gelangten. Nachdem wir die Voraussetzungen

erworben hatten uns dem eigentlichen Projekt zu widmen, sahen wir uns vor das Problem

gestellt, dass es bereits eine funktionierende Anlage gab. Leider hatte derjenige, der diese

Anlage eingebaut und projektiert hatte das Programm nicht sehr übersichtlich gestaltet



und wenig Kommentare geschrieben. Jetzt hatten wir die Wahl, eine komplett neue

Schaltung zu entwickeln, was uns aber aus Zeitgründen nicht sinnvoll erschien, oder zu

versuchen die bereits bestehende Schaltung zu verstehen. Hierfür bekamen wir tatkräftige

Unterstützung vom hausinternen Elektromeister, der uns auch im weiteren Verlauf unserer

Projektphase mit Rat und Tat zur Seite stand. Nach dem wir die Funktionsweise der

Steuerungsanlage verstanden hatten, begannen wir mit der Aufgabenverteilung in

unserem Zweierteam. Bevor wir uns jedoch der eigentliche Aufgabe widmen konnten

bekamen wir den Auftrag das „alte“ Gebäude an die bestehende Anlage anzubinden.

Dafür sollten wir uns Gedanken über die benötigte Hardware machen. Unsere

Ahnungslosigkeit diese Thema betreffend beseitigten wir durch stundenlanges Suchen

nach Lösungen in Internet. Die SIEMENS Support Seite hat für solche Fälle eine sehr

umfangreiche Datenbank. Nach kurzer Zeit gelang es uns dann auch sogar ein kleines

Hilfsprogramm zu finden, welches man auch kostenfrei downloaden konnte. Mit diesem

Tool war die Erstellung einer Konfigurationsübersicht und einer Bestellliste nicht mehr

schwierig. Endlich war es soweit, dass wir uns der eigentlichen Aufgabe zuwenden

konnten. Oliver Lange übernahm die der Schaltungsentwicklung und Tilo Beilschmidt die

Visualisierung. Die Schaltungsentwicklung erwies sich als äußerst schwierig, da wir keine

ausreichende Vorbildung auf diesem Gebiet hatten. Ein Problem bedeutete die

Auswertung und Umsetzung von analogen Signalen in die Programmiersprache Step7.

Anhand der Datenblätter der Wetterstation hatten wir die Parameter vorgegeben. Es gab

nun die Möglichkeit, bereits in der Programmbibliothek enthaltene Bausteine zu nutzen.

Deren Parametrierung erwies sich aber als sehr schwierig. Auch der Kauf von

Fachbüchern, anhand der Bücherliste der Schule, brachte wenig Erfolg. Nachdem uns

dann doch die Anbindung der externen Sensoren der Wetterstation gelungen war, setzten

wir die daraus gewonnenen Informationen in der Hardwarekonfiguration um. Die Jalousien

waren leider nicht im gesamten Gebäudekomplex mit Motorsteuerung vorhanden.

Außerdem gab es sie in unterschiedlichen Längen. Was auf den ersten Blick nicht weiter

problematisch erschien, aber im späteren Verlauf noch von Bedeutung sein sollte. Die

Jalousien über die Steuerung einzubinden gelang vorerst ohne nennenswerte Probleme.

Wir stellten jedoch fest, dass es nicht möglich war eine Rückmeldung über die aktuelle

Stellung der Jalousie zu bekommen, weil dafür keine Sensorik vorgesehen war. Zum

Visualisieren hatten wir uns aber das Ziel vorgenommen die jeweilige Position anzuzeigen.



Deshalb nahmen wir die unterschiedlichen Laufzeiten mit Hilfe einer Stoppuhr auf, um sie

in der Schaltung nutzen zu können. Die Parametrierung der Dachfenstersteuerung ergab

sich zum größten Teil aus den gewonnenen Erkenntnissen der Jalousiensteuerung und

funktionierte ähnlich. Die Umsetzung der Beleuchtungssteuerung erwies sich als relativ

einfach. Die Beleuchtung musste nur im „neuen“ Gebäudeteil eingebunden werden. Die

Signale dafür kamen ebenso wie bei den Jalousien über Taster. Dafür mussten aber keine

Laufzeiten und Möglichkeiten der Unterbrechung berücksichtigt werden. Nachdem es

eines Morgens zu einem Ausfall der Heizungsanlage, in Folge eines leeren Öltanks bei

PURPLAN kam, wurde unser Projekt um einen Punkt erweitert. Wir bekamen den Auftrag,

um folgenden Frostperioden vorzubeugen, die Ölstandüberwachung sowohl akustisch als

auch optisch in unser Projekt zu integrieren. Das realisierten wir, indem wir den bereits

vorhandenen Füllstansdwächter, welcher bis dahin nur am Tank direkt ablesbar war,in die

Schaltung mit aufnahmen. Zusätzlich programmierten wir einen Schwellwertvergleich, bei

dem sich die Warngrenze einstellen lässt. Diese Einstellmöglichkeit wurde auch für die

Außenbeleuchtung möglich gemacht. Als nächstes und unseres Erachtens schwierigstes

Problem war allerdings die Zeitsteuerung, zu der wir keinen Anhaltspunkt hatten. Aber wie

schon zuvor bedienten wir uns der Hilfe des Internets um zu einer Lösung zu kommen.

Nach mehreren erfolglosen Versuchen konnten wir am Ende jedoch die Systemzeit

auslesen und abgeändert zurücksenden. Das ermöglichte uns die Jalousien zeitgesteuert

sowohl morgens als auch abends, unter Auswahl des Zeitpunktes zu steuern. Als letzte

Aufgabenstellung sollten wir noch die neu installierte Alarmanlage integrieren. Sie sollte in

die Schaltung eingreifen und am Operationspanel sichtbar sein. Außerdem sollte sich der

Eingriff in die Steuerung über das Panel quittieren lassen. Die Visualisierung über das

Bedienerpanel OP 77B und den Panel PC, verlief parallel zur Konfiguration der Hardware

und Programmerstellung. Zu erwähnen ist hierbei, dass wir uns am Anfang auf ein

Anderes Panel eingestellt hatten, das aber im weiteren Verlauf des Projektes nicht mehr

zum Einsatz kam. Die größten Schwierigkeiten bei der Programmierung der Panel

ergaben sich aus der Vergabe von Benutzerrechten und der Einbindung von

Alarmmeldungen beziehungsweise deren Quittierung. Ebenso problematisch war, dass die

Projektierung der Software und die Visualisierung an getrennten PCs erfolgte. Das erwies

sich bei der Zusammenführung der Projektteile, was grundsätzlich vorgesehen ist, als

wenig praktikabel und war mit ständiger Nacharbeit verbunden. Natürlich nahm die



Erstellung der graphischen Oberflächen jede menge Zeit in Anspruch, weil wir uns jedes

mal den geänderten Hard- und Softwareänderungen anpassen mussten. Zum Abschluss

prüften wir, so wie zwischendurch natürlich auch, die Funktionalität der gesamten Anlage.

Dazu waren wir mit Funksprechgeräten im Gebäudekomplex zur Überprüfung unterwegs.

Als letzte „Amtshandlung“ vor Ort konnten wir eine, nach den Wünschen konzipierte, voll

funktionsfähige Haussteuerung übergeben.

4.3 Fazit

Lange vor der eigentlichen Projektphase erwarteten wir diese mit Schrecken, denn im

ersten Jahr an der Technikerschule Wilhelmshaven wurden uns bereits einige

„ausgewählte“ Prachtexemplare vorgelegt. Nachdem wir diese ehrfurchtsvoll betrachtet

und zum Ende des ersten Jahres die Präsentationen gesehen hatten, wussten wir, dass

uns eine Menge Arbeit erwarten würde. Die Erwartungen waren also sehr hoch, als uns

die möglichen Projekte für unseren Jahrgang vorgestellt wurden. Das erfolgte jedoch

relativ nüchtern. Im gleichen Atemzuge wurden wir grob über die Vorgehensweise und die

rechtlichen Gegebenheiten informiert. Das einzige Projekt, welches für unsere

Vierergruppe in Frage gekommen wäre, war allerdings schnell besetzt. Die anderen, noch

offenen Projekte erregten nicht unser Interesse, sei es weil sie schon so oft verwendet

wurden, oder Themenbereiche betrafen, die uns nicht ansprachen. Also blieb nur die

Suche nach einem außerschulischen Projekt, welches wir auch fanden. Zur Durchführung

dieser Aufgabe benötigten wir die Genehmigung der Schule. Der für das Themengebiet

zuständige Fachlehrer meinte zwar, dass die Aufgabenstellung recht einfach sei, wir es

aber ruhig versuchen sollten. So begannen wir also unsere Projektphase bei der Firma

PURPLAN, was sich schon durch die Fahrtstrecke von circa 120 km pro Strecke als eine

hohe Belastung darstellte. Allein dadurch verloren wir an jedem Projekttag mindestens

zweieinhalb Stunden. Das wurde aber durch die sehr gute und vor allem fachmännische

Betreuung vor Ort ausgeglichen. Wir erhielten einen eigenen Raum für die Projekttage, in

dem wir ungestört arbeiten konnten. Während der Projektphase traten immer wieder kleine

oder größere Probleme auf, die hauptsächlich unser Ausbildungsstand und die sich

ständig ändernde Aufgabenstellung waren. Über den Ausbildungsstand lässt sich sagen,

dass die BBS Wilhelmshaven ihr Ausbildungskonzept bezüglich Automatisierungstechnik

überdenken sollte. Der bis dahin vermittelte Unterrichtsinhalt war leider nicht einmal eine



solide Basis, obwohl der Unterricht vom zuständigen Fachlehrer völlig in Ordnung war.

Leider ist SIMATIC Step5 nicht mehr ganz zeitgemäß. Die Projektierung in SIMATIC Step7

in Verbindung mit WinCC flexible war für uns somit komplettes Neuland. Aber wir wussten

ja, auf was wir uns eingelassen hatten und waren auch gewillt unseren Horizont zu

erweitern und etwas Neues zu lernen. Zwischendurch sind wir immer wieder mit den

anderen Gruppen, welche ebenfalls Step7 programmierten, in Kontakt getreten, um

Informationen auszutauschen. Unsere Aufgabenstellung war am Anfang auch nicht sehr

umfangreich, wurde aber durch die sich ändernden baulichen Gegebenheiten und die

Wünsche des technisch begeisterten Firmenchefs ständig größer. Zwischendurch mussten

wir sogar befürchten, dass wir das Projekt nicht fertig stellen können. Zum Ende der

Projektphase konnten wir feststellen, dass sich unsere Arbeit gelohnt hat, da wir eine

funktionierende Anlage präsentieren konnten. Somit lässt sich abschließend sagen, dass

wir sehr viel lernen konnten und das die Projektarbeit, trotz aller Steine im Weg,

anspruchsvoll war und Spaß gemacht hat.

An dieser Stelle bedanken wir uns für die geduldige und fachkundige Hilfe der Herren

Martin Constein und Thomas Alber.



5 Bedienungsanleitung

5.1 Bedienungsanleitung OP77B

Das OP 77B hat einen kleinen Anzeigebildschirm und kann nur zwei Farben anzeigen.

Dadurch sind die Visualisierungsmöglichkeiten stark begrenzt. Es ist hauptsächlich zum

Einstellen und Warten der Anlage gedacht.

Die Navigation im Panel erfolgt über die acht oberen Funktionstasten, den Pfeiltasten und

der Escape-Taste. Was passiert wenn man welche

Funktionstaste drückt, steht im Bild in dem man sich

gerade befindet. Zum Bildverlauf findet man im

Anhang ein Fließbild auf dem man die komplette

Bildnavigation nachvollziehen kann. Mit der Pfeiltaste

„nach unten“ gelangt man in das vorherige Bild. Mit

Doppelklick auf die Escape-Taste gelangt man zum

Startbild zurück.

Vom Startbild aus gelangt man mit der Taste F4 zum

nächsten Auswahlbild.

Um zu verhindern das unbefugte Personen wichtige Werte

verstellen wurden manche Bereiche mit einem Kennwort

geschützt. Das Kennwort verfällt nach fünf Minuten ohne

Tastendruck wieder.

Wenn man nun eine Jalousie fahren möchte, muss man zum

gewünschten Raum navigieren. Ein Beispiel ist der

Besprechungsraum1. Um die Jalousie zu fahren, muss man

nun auf eine der Tasten „Auf“ oder „Zu“(Taste F1 oder F2)

drücken. Wenn sich die Jalousie bewegt blinkt, die der

Fahrtrichtung entsprechende, Beschriftung und die Balkenanzeige öffnet oder schließt

sich. Zum Anhalten der Jalousie muss man die vorher betätigte Taste nochmals betätigen.


Abbildung 9: OP 77B Startbild

Abbildung 11: Jalousiensteureung Beispiel

Abbildung 10: Passwortabfrage


Die Steuerung für die Dachfenster funktioniert ebenso.

Zum Schalten der Beleuchtung muss man ebenfalls zum

gewünschten Bild navigieren und kann über die F-Tasten

die gewünschte Beleuchtung einschalten und über die K-

Tasten wieder aus. Wenn die Beleuchtung eingeschaltet ist,

wird das in Form einer Glühlampe neben der Beschriftung

angezeigt.

Die Außenbeleuchtung und die Werbeleuchten können über

das Panel lediglich kontrolliert werden. Wenn diese

Eingeschaltet sind, sieht man neben der Beschriftung

ebenfalls das Glühlampensymbol.

In dem Bild Heizöl wird der aktuelle Ölstand im Heizöltank, in

Prozent angezeigt. Über den Knopf F1 kommt man zum Bild

Parameter.

Im Bild Parameter kann man die Schwellwerte für die

Warnmeldungen „Öl“ und „Sturm“ einstellen. Man kann

außerdem den Schwellwert für den Dämmerungswert

einstellen, über den die Außenbeleuchtung gesteuert wird.

Auf der rechten Seite werden die aktuellen Werte zum Vergleich angezeigt. Mit der Tab-

Taste kann man in das jeweilige Fenster springen und die gewünschten Werte mit dem

Ziffernblock eingeben und mit Enter bestätigen.

Wenn die Hausalarmanlage ausgelöst hat, springt das

Programm automatisch in dieses Bild und der Schriftzug

„Alarm“ blinkt. Außerdem wird die gesamte Beleuchtung

eingeschaltet und die Jalousien werden hochgefahren. Zum

Rücksetzen des Alarms und zum Ausschalten der


Abbildung 12: Beispiel Innenbeleuchtung

Abbildung 13: Beispiel Außenbeleuchtung

Abbildung 14: Ölstandsübersicht

Abbildung 16: Alarrmbildschirm

Abbildung 15: Parametereinstellung


Beleuchtung muss man die Taste F1 betätigen.

In diesem Fenster kann man die Uhrzeiten einstellen, an

denen die Jalousien morgens auf und abends zu gefahren

werden sollen.

Mit der Tab-Taste kann man in das jeweilige Fenster springen

und die gewünschten Zeiten mit dem Ziffernblock eingeben

und mit Enter bestätigen.

In diesem Fenster wird das aktuelle Datum und die Uhrzeit

angezeigt. Um die Uhrzeit und das Datum zu stellen, kann

man mit der Tab-Taste in das untere Eingabefeld springen.

Jetzt muss man Enter drücken und kann mit den Pfeiltasten

und dem Ziffernblock die Uhrzeit einstellen. Wichtig: das

Format muss erhalten bleiben! Wenn das Datum und die Uhrzeit korrekt Eingegeben

wurden, Enter drücken und mit „set“ (F1) setzen.

In diesem Fenster wird die Windgeschwindigkeit in Meter pro

Sekunde, Kilometer pro Stunde und Windstärke nach Beaufort

angezeigt. Mit F1 kann man in das Fenster Parameter

springen.

In diesem Fenster wird die Außentemperatur angezeigt.

Hier wird die Lichtintensität in Lux angezeigt. Mit F1 kann

man in das Fenster Parameter springen.

In den Systembildern kann man den Kontrast der Anzeige anpassen, in das Datum und


Abbildung 17: Jalousien Schaltzeiteinstellung

Abbildung 18: Uhrzeitsteuerung

Abbildung 20: Temperaturanzeige

Abbildung 19: Windanzeige

Abbildung 21: Lichtintensitätsanzeige


Uhrzeitbild springen, Transferdaten einstellen und das Gerät

Online und Offline stellen.

Wenn eine Warnmeldung

aufkommt, kann diese mit der

Taste „ACK“ quittiert werden. Bei

der Warnung für niedrigen Ölstand wird auch gleichzeitig der

Warnsummer ausgeschaltet. Wenn eine Warnmeldung

ansteht, kann man mit der Taste „Help“, einen Hilfetext zu der Warnung aufrufen. Das

Hilfefenster kann mit der Escape-Taste wieder verlassen werden.

5.2 Bedienungsanleitung Panel PC

Um mit dem Panel PC in die Steuerung eingreifen, oder Momentanwerte ablesen zu

können, muss er über ein Netzwerkkabel mit einer im Steuerungsnetzwerk befindlichen

Netzwerkdose verbunden sein. Der Panel PC ist mit einer Touchscreen-Oberfläche

ausgestattet, wodurch eine Tastatur, sowie eine Maus nicht benötigt werden (bei Bedarf

aber angeschlossen werden können).

Zum aktivieren der projektierten Software, muss WinCC flexible gestartet werden. Es ist

möglich diese Startfunktion in die Autostarteinträge einzubinden, sodass das Programm

nach dem Einschalten des PCs automatisch startet. Nachdem das Programm läuft

erscheint der Anmeldebildschirm.


Abbildung 22: Ölstandswarnung

Abbildung 23: Hilfetext zur Ölstandswarnung


Nach Drücken des Buttons „Anmeldung“ erscheint die Benutzerabfrage, in der nach der

Zugriffsberechtigung gefragt wird. Gleichzeitig dazu wird die Bildschirmtastatur sichtbar,

um die notwendigen Einträge vornehmen zu können. Nachdem dies geschehen ist kommt

man durch nochmaliges Betätigen des Button „Anmeldung“ zum Hauptmenü.


Abbildung 24: Panel PC - Anmeldebildschirm


Jetzt ergeben sich mehrere Möglichkeiten:

1. Das Hauptmenü zur Überwachung der Wetterwerte und des Ölstandes geöffnet

lassen.

2. Das Servicemenü für Sollwerteinstellungen, oder zur Alarmquittierung öffnen.

3. Das Histogramm zur Betrachtung vergangener Messdaten auswählen.

4. Die einzelnen Etagen des Gebäudekomplexes selektieren.

5. Die gesamte Beleuchtung (nur im neuen Gebäude möglich) ein-,oder ausschalten.

6. Alle Jalousien, die elektrisch betätigt sind hoch-, oder herunterfahren.


Abbildung 25: Panel PC - Hauptmenü


2.Servicemenü

Das Servicemenü ist zum Einstellen der Schwellwerte. Ölstand und Sturmwarnung sind

mit einem Alarmmeldefenster verknüpft, das bei über-, beziehungsweise unterschreiten

des festgelegten Wertes sichtbar wird. Dieses Alarmfenster muss abgearbeitet werden.

Möglich wird das durch die Quittierung mit dem zur Zeile gehörenden Button. Der Alarm

wird auf dem selben Weg quittiert.


Abbildung 26: Panel PC - Servicemenü


3.Histogramm

Im Histogramm kann man die Werte für Temperatur, Windstärke und Ölstand über einen

bestimmten Zeitraum betrachten. Zum genauen Ablesen lässt sich der angezeigte Bereich

verschieben, oder vergrößern. Durch das verschiebbare Lineal kann man den Wert zu

einem beliebigen aufgezeichneten Zeitpunkt ablesen. Der Aufzeichnungszeitraum muss

vorher im Programm festgelegt werden und lässt sich im Sekundentakt einstellen.


Abbildung 27: Panel PC - Histogramm


4 Etagensteuerung

Am Beispiel „Neubau erstes Stockwerk“ sind einzelne Möglichkeiten der Steuerung zu

sehen.

Mit den Button „AUF“ und „ZU“ fährt man die Jalousien, die sich auch, durch erneutes

Betätigen des jeweiligen Button in der gewünschten Position anhalten lassen. Um die

aktuelle Position zu erkennen, hilft die „Dynamische Balkenanzeige“.

Das Licht ist über die Button mit der entsprechenden Grafik zu Schalten, wobei bei

eingeschaltetem Licht der Hintergrund in gelb aufleuchtet. Zum Schalten der gesamten

Beleuchtung eines Stockwerkes wird, zur Sicherheit, ein zusätzliches kleines Fenster

geöffnet, in dem man seine Wahl bestätigen kann.


Abbildung 28: Panel PC - Neubau erstes Stockwerk (Licht)


Am Beispiel „Neubau Erdgeschoss“ kann man die Steuerung der Dachfenster sehen.

Diese werden, nach Betätigen des Button durch eine graphische Anzeige visualisiert. Ist

das Fenster ganz geöffnet wird die Grafik gelb hinterlegt. Die Dachfenster können, ebenso

wie die Jalousien, zu jedem beliebigen Zeitpunkt angehalten werden.


Abbildung 29: Panel PC - Neubau Erdgeschoss (Dachfenster)


5 Gesamte Beleuchtung Schalten.

Sicherheitsabfrage zum Schalten der Gesamten

Beleuchtung im neuen Gebäudeteil.

6 Alle Jalousien Fahren

Sicherheitsabfrage zum Steuern aller elektrisch zu

betätigenden Jalousien.


Abbildung 30: Sicherheitsabfrage Licht

Abbildung 31: Sicherheitsabfrage Jalousien


6 Hardwarekonfiguration

Nachdem man den SIMATIC Manager der Firma SIEMENS gestartet und ein neues

Projekt erstellt hat, erscheint folgende Komponentenansicht. Wenn man jetzt das Objekt

„MPI(1)“ anwählt gelangt man in die NetPro Netzkonfiguration.

Hier ist nur das MPI-Netz vorhanden. Über das Drag & Drop Verfahren kann man nun die

gewünschten Stationen und Subnetze hinzufügen.


Abbildung 32: Komponentenübersicht

Abbildung 33: Netzkonfiguration


Wenn eine HMI Station eingefügt werden soll, kann man mit Doppelklick auf SIMATIC HMI

Station die Gewünschte auswählen und mit einem Klick auf OK hinzufügen. In diesem Fall

wurde das Panel OP 77B ausgewählt (Abb. 34).


Abbildung 34: HMI - Stationsauswahl


Durch Doppelklick auf eine Baugruppe (in diesem Fall die CPU 312) gelangt man in die

Hardware Konfiguration. Nun muss zuerst ein Baugruppenträger hinzugefügt werden, auf

den man dann die einzelnen Baugruppen aufstecken kann (z.B. die CPU, Ein-

Ausgabebaugruppen, Profibusbaugruppe, oder die Ethernetbaugruppe).

In den Feldern Eingangs- und Ausgangs-Adresse können die Anfangsadressen der

einzelnen Baugruppen eingestellt werden. Die Endadressen werden automatisch

berechnet.

Mit Doppelklick auf die externe Baugruppe ET 200M, kann man auch dort die

Hardwarekonfiguration vornehmen.


Abbildung 36: Harswarekonfiguration ET 200M

Abbildung 35: Hardwarekonfiguration


Mit Rechtsklick auf die Analogeingabebaugruppe (hier Steckplatz 6; Abb.36) und Auswahl

der Objekteigenschaften kann man den Reiter „Parameter“ anwählen. Hier den

Unterordner „Geräte spezifische Parameter“ anklicken und die Messart der einzelnen

Kanäle einstellen. Bei unserem Projekt werden überwiegend Signale von 0 bis 10V

verarbeitet, nur der Ölstandssensor gibt ein Signal von 4 bis 20mA aus.

Wenn alle Baugruppen hinzugefügt sind muss wieder in die Netzkonfiguration gewechselt

werden und die Stationen

müssen mit dem jeweiligen

Subnetz verbunden werden.

Dies geschieht durch Anklicken

der Anschlussstelle (linke

Maustaste gedrückt halten) und

ziehen zum Subnetz.

Zuletzt muss noch in der

Befehlsleiste, unter Station,

speichern und übersetzen

ausgewählt werden.


Abbildung 37: DP - Slave Parametrierung


Unsere fertige Hardwarekonfiguration sieht man in der Abbildung 38.

Mit Rechtsklick auf die entsprechende Station und auswählen der Objekteigenschaften,

können jetzt noch grundlegende Einstellungen vorgenommen werden.

Zum Beispiel:

● Stationen umbenennen

● MPI- und Profibus Adressen bei den Baugruppen einstellen

● IP-Adressen bei den Ethernetbaugruppen vergeben

● in der CPU:

➢ den CPU Taktmerker einstellen

➢ remanente Merker vergeben


Abbildung 38: Hardwarkonfiguration Projekt Haussteuerung


7 Erstellen von SIMATIC S7 Programmen

7.1 Symboltabelle

Man findet sie unter der jeweiligen Station (SIMATIC-300), in der CPU (CPU 300), im S7-

Programm.

In der Symboltabelle können allen Adressen Symbole zugewiesen werden, außerdem

können Kommentare zu den einzelnen Symbolen geschrieben werden.


Abbildung 39: Komponentenansicht

Abbildung 40: Ausschnitt Symboltabelle


7.2 Bausteine Einfügen

Unter S7 Programm gibt es den Ordner Bausteine in dem das eigentliche Programm

abgelegt ist.Neue Bausteine kann man Einfügen in dem man einen Rechtsklick in dem

Objektfenster ausführt und dann „Neues Objekt einfügen“ auswählt. Die in unserem

Programm verwendeten Bausteine werden im Kapitel „Funktion und Inhalt der

verwendeten Bausteine“ beschrieben.

7.3 Allgemeine Beschreibung der verwendeten SIMATIC S7 Bausteine

● Organisationsbaustein (OB)

Im OB können einfache Programme direkt programmiert und gespeichert werden.

Weil unser Programm aber sehr komplex ist, ist es in einzelne Bausteine aufgeteilt.

Diese Bausteine müssen im OB aufgeführt werden damit sie von der CPU

bearbeitet werden.


Abbildung 41: Komponentenansicht Bausteine


● Funktionsbaustein (FB)

Ein FB ist ein Codebaustein, der einen Teil eines Programms enthält und über

einen zugeordneten Speicherbereich verfügt. Immer wenn ein FB aufgerufen wird,

muss ihm ein Instanz-DB zugeordnet werden.

● Systemfunktion (SFC)

SFC-Bausteine sind in der Siemens-Bibliothek vorhanden. Sie sind für

verschiedene Systemfunktionen, wie z.B. Uhrzeit lesen und setzen, zuständig

● Funktion (FC)

Ein (FC) ist ein Codebaustein, dem kein eigener Speicherbereich zugeordnet ist. Er

benötigt keinen Instanz-DB. Er kann einen Teil des Programms enthalten und muss

in dem Fall im OB1 aufgerufen werden. Es gibt auch FC's in der SIMATIC S7

Bibliothek (z.B. FC1, FC2 oder FC105) diese können in anderen Bausteinen

aufgerufen werden, um dort in das Programm eingebunden zu werden.

● Datenbaustein (DB)

Daten, auf die alle Bausteine eines Programms zugreifen sollen, werden in

Datenbausteinen abgelegt. Jeder Baustein oder das WinCC-flexible Programm,

können diese Datenbausteine beschreiben oder darauf zugreifen.

Es gibt zwei Typen von Datenbausteinen:

➢ Datenbausteine, auf die alle Codebausteine des CPU-Programms zugreifen

können.

➢ Datenbausteine, die einem FB zugeordnet sind (Instanz-DB)

Instanz-Datenbausteine sind Datenbausteine, die einem bestimmten

Funktionsbaustein (FB) zugeordnet sind. Sie enthalten die Lokaldaten für diesen

zugeordneten Funktionsbaustein.



7.4 Verwendete Datentypen

● BOOL

Boolesche Variable, Größe = 1 Bit

● Bit

M1.2 ist z.B. das Merkerbit 2 aus dem Merkerbyte 1

● BYTE

Ein BYTE besteht aus 8 Bit. Das Merkerbyte 1 hat die Merkerbits 0 (M1.0) bis 7

(M1.7)

● WORD

Ein WORD besteht aus 2 Byte, also 16 Bit.

● DWORD

Ein Doppelword besteht 32 Bit

● INT

Integer = Ganze Zahlen mit Vorzeichen (Festpunktzahlen), Größe = 16 Bit

● REAL

Reelle Zahlen (Gleitpunktzahlen), Größe = 32 Bit

● S5TIME

Zeitformat in Schritten von 10ms, Größe = 16 Bit

● DATE_AND_TIME

Variable für Datum und Uhrzeit, definiert einen Bereich mit 64 Bit

● ARRAY

Definiert einen Feld von Komponenten des gleichen Datentyps



8 Funktion und Inhalt der verwendeten Bausteine

In diesem Kapitel wird die Funktion der Unterschiedlichen Bausteine und deren Inhalt

beschrieben. Da sich manche Inhalte im Programm oft wiederholen, wird das Prinzip

immer an einem Beispiel beschrieben. An stellen wo das Schaltungsprinzip erneut

auftaucht, wird dann auf das Beispiel verwiesen. Die Gesamte Programm findet man

auskommentiert im Anhang.

8.1 OB1 Organisationsbaustein

Im OB1 sind die Bausteine Aufgelistet die Teile des Programms beinhalten.

Um einen vorhandenen Baustein hinzuzufügen, kann man ihn aus der Bibliothek

auswählen und in das vorgesehene Netzwerk ziehen.

Im OB1 werden außerdem die Bausteine SET_CLK, READ_CLK, DP_SEND und

DP_REC aufgerufen und abgearbeitet.


Abbildung 42: Organisationsbaustein


8.2 FB10 Jalousiensimulation

Um die Balkenanzeigen, für die Stellungsanzeige der Jalousien auf den

Visualisierungsgeräten, zu bewegen, muss ein Wert vom Typ REAL beim Fahren der

Jalousien hoch bzw. runter gezählt werden. Dies geschieht in diesem, selbst erstellten

Baustein.

Zur Verwendung:

Zu jeder Jalousie die simuliert werden soll muss ein FB10 in

das Programm eingebunden werden. Hier wird an einem der

vergebenen Bausteine die Verwendung erklärt.

Der FB10 kann, wie alle anderen Bausteine aus der

Bibliothek genommen werden. Zu jedem FB10 muss ein

Instanz-Datenbaustein vergeben werden, in dem die lokalen

Daten gespeichert werden. An den Eingang Takt liegt der ein

Sekunden „Takt“ von der CPU an. Die Ausgänge bzw. Merker

die beim auf- oder zufahren der Jalousien gesetzt sind, müssen an die Eingänge „Auf“ und

„Zu“. Der vorgegebene Zählwert wird an den Eingang „Zaehlwert Eingabe“ angelegt. Er ist

im DB7 gespeichert. An den „Reset“ Eingang wird der T100 angelegt. Dieser Timer wird

einmal täglich gesetzt um die Zählwerte im Baustein auf Null zurückzusetzen. Dies wird

gemacht, um die Abweichungen von den simulierten, zu den realen Jalousienstellungen so

gering wie möglich zu halten. Am Eingang „Zaehlwert Ausgabe“ liegt der simulierte Wert

für die Balkenanzeige an. Er wird im DB1 gespeichert.

Die Funktionsbausteine befinden sich den Funktionen FC31 und FC33.

Zur Funktion:

In dem FB10 sind folgende, temporäre Variablen vergeben:

● IN-Variablen: werden von außen angelegt

● IN_OUT-Variablen: werden außerhalb

gespeichert, im Baustein

verarbeitet und wieder

ausgegeben

● STAT-Variablen: interne Variablen die nur im

Baustein verarbeitet werden


Abbildung 43: FB 10

Abbildung 44: Temporärvariablen des FB10


Wenn der ausgegebene Zählwert größer/gleich dem vorgegebenen Zählwert ist, dann wird

die Variable „ZwA_groesser_gleich_ZwE“ gesetzt. Ist der ausgegebene Zählwert gleich 0

dann wird die Variable „Zaehlwert_0“ gesetzt.

Wenn der ausgegebene Zählwert

nicht größer/gleich dem

vorgegebenen Zählwert ist und die

Jalousie auffährt, dann wird der

ausgegebene Zählwert im Sekunden-

Takt mit 1 addiert.

Wenn der ausgegebene Zählwert

nicht gleich Null ist und die

Jalousie zu fährt, dann wird der

ausgegebene Zählwert im

Sekunden-Takt mit 1 subtrahiert.

Der ausgegebene Zählwert wird auf Null gesetzt, wenn die

Variable „Reset“ gesetzt ist.


Abbildung 46: FB 10 Vergleicher Zaehlwert

Abbildung 47: FB 10 Addierschaltung

Abbildung 48: FB 10 Subtrahierschaltung

Abbildung 49: Zählwertreset

Abbildung 45: FB 10 Vergleicher auf "0"


8.3 FC1 DP_SEND und FC2 DP_REC

FC1 und FC2 sind Systemfunktionen, sie sind in der Bausteinbibliothek von SIMATIC S7

vorhanden. Diese beiden (Send- und Receive-) Bausteine sind zur Kommunikation

zwischen CPU und dezentraler Peripherie (Baugruppe) nötig.

Der Send-Baustein übergibt die Daten, die im DB3 zwischengespeichert sind, an den

PROFIBUS-CP (CP 342-5) zur Ausgabe an die dezentrale Peripherie.

Der Receive-Baustein übernimmt die Daten der dezentralen Peripherie in den DB2.

Die logischen Basisadresse der externen Baugruppe wurden zuvor in der

Hardwarekonfiguration vergeben!


Abbildung 50: SEND - Baustein

Abbildung 51: RECEIVE -Baustein


8.4 FC30 Innenbeleuchtung

Im FC30 befindet sich das Programm zur Steuerung der Innenbeleuchtung.

Das Prinzip für die Steuerungen der verschiedenen Lampen ist immer das Gleiche. Hier

wird die Funktion an einem Beispiel erklärt.

An dem Eingang E0.0 ist der Taster

angeschlossen mit dem die Lampen

geschaltet werden sollen. Wenn der

Taster betätigt wird, wird das SR-

Glied gesetzt und beim nächsten

Tastendruck wieder zurückgesetzt.

Denn erst wenn das Licht

eingeschaltet ist, kann das SR-

Glied wieder zurückgesetzt werden.

Damit das überhaupt funktioniert, sind die Merker M1.1 und M1.2 dazwischen geschaltet.

Weil eine positive Flanke vom Taster länger ansteht als das Programm zum Abarbeiten

des Netzwerkes benötigt, würde ohne die Flankenmerker, das Licht beim betätigen des

Tasters gleichzeitig Ein und Aus geschaltet werden. An dem Ausgang „Q“ des SR-Gliedes

sind die Ausgänge angeschlossen die aktiviert werden sollen. An ihnen sind die Lampen

angeschlossen. Die Merker M4.0 und M4.1 werden gesetzt, wenn das Licht über die

Visualisierungsgeräte geschaltet werden soll. Merker M18.2 ist zum Einschalten der

Gesamten Beleuchtung und M18.3 zum Ausschalten.

Im FC30 befindet sich außerdem ein Netzwerk in dem die

Beleuchtung auf den Toiletten im Erdgeschoss gesperrt

werden kann. Die Beleuchtung im Vorraum und in den

Toilettenzellen wird über einen Bewegungsmelder

eingeschaltet. Wenn der Dämmerungswert nun

kleiner/gleich dem vorgegebenen Wert ist, wird die Beleuchtung in den Toilettenzellen

auch eingeschaltet, sonst nicht.


Abbildung 52: Lampensteuerungsbeispiel

Abbildung 53: Sperrschaltung


8.5 FC31 Jalousien Neubau

Im FC31 befindet sich das Programm zur Steuerung und Simulation der Jalousien und der

Dachfenster im neueren Teil des Gebäudes. Die Jalousien und Dachfenster benötigen

jeweils zum Auf- oder Zufahren einen Impuls, der so lange ansteht bis sie die Endlage

erreicht haben. Sie werden dann über die internen Endschalter abgeschaltet. Zur

Simulation der Stellung der Jalousien, ist in diesem FC der bereits beschriebene FB10

eingefügt.

Das Schaltungsprinzip ist immer dasselbe, egal ob Jalousie oder Dachfenster, auf- oder

zufahren. Es wird hier am Beispiel „Dachfenster 1 zufahren“ erklärt.

Das Dachfenster wird über

den Taster, der am Eingang

E2.0 angeschlossen ist, zu

gefahren und beim

nächsten Tastendruck

wieder angehalten. Es

kann nur zugefahren

werden wenn der Impuls

für das auffahren nicht

gesetzt ist (A9.5). Es kann

nur durch den selben

Taster wieder angehalten

werden, wenn es auch gerade zufährt. Damit das überhaupt funktioniert, sind die Merker

M1.1 und M1.2 dazwischen geschaltet.

Weil eine positive Flanke vom Taster länger ansteht als das Programm zum abarbeiten

des Netzwerkes benötigt, würde ohne die Flankenmerker, das SR-Glied beim betätigen

des Tasters gleichzeitig gesetzt und zurückgesetzt werden. Der Merker M5.4 wird gesetzt

wenn das Dachfenster über die Visualisierungsgeräte zugefahren werden soll. Der Merker

M58.6 wird gesetzt wenn alle Dachfenster zugefahren werden sollen. Wenn der Ausgang

A9.4 gesetzt ist (das Dachfenster also zufährt), wird gleichzeitig die Einschaltverzögerung

T1 gesetzt und eine vorgegebene Zeit läuft ab. Die Zeit steht in dem DB7. Die Zeiten

unterscheiden sich, je nachdem ob ein Dachfenster oder eine Jalousie gefahren wird.


Abbildung 54: Beispielsteuerung für den FC31


Wenn diese Zeit abgelaufen ist wird das SR-Glied spätestens wieder zurückgesetzt. Der

Ausgang wird also Spannungsfrei geschaltet.

Zur Simulation der Dachfensterstellungen auf dem

Panel PC, sind in dem FC31 noch

Vergleichsschaltungen programmiert. Diese

Schaltungen werden hier an zwei Beispielen erklärt.

Wenn der vom FB10 simulierte Wert größer ist als 1

und kleiner/gleich 5 ist wird der Merker M16.0

gesetzt.

Von diesen Vergleichsschaltungen gibt es noch weitere. Sie vergleichen in fünfer Schritten

bis zum Wert 45. Ist der Wert größer als 45 wird der Merker M47.1 gesetzt. Jeder dieser

Merker macht auf dem Panel PC einen Strich, für die Stellungsanzeige, sichtbar.

8.5 FC32 Außenbeleuchtung

Im FC32 befindet sich die Steuerung für die Außenbeleuchtung am Gebäude. Sie wird

über die Bewegungsmelder, über die Helligkeit oder über die Alarmanlage geschaltet. Die

Eingangssignale vom älteren Teil des Gebäudes werden über den DB2 von der

dezentralen Baugruppe empfangen. Die Ausgangssignale für den älteren Teil des

Gebäudes werden über den DB3 an die dezentrale Baugruppe gesendet. Die

verschiedenen Schaltungen werden hier erklärt.

An dem Eingang E7.6 ist ein Bewegungsmelder

angeschlossen. Der Merker M46.0 ist einer der Merker,

die bei einem bestimmten Helligkeitswert, gesetzt sind.

Wann diese Merker gesetzt werden, wird im Kapitel „FC37

Dämmerungssensor“ erklärt. Wenn der Bewegungsmelder

auslöst und M46.0 gesetzt ist, wird der Ausgang A16.0 gesetzt. An diesem Ausgang sind

Wandleuchten angeschlossen. Der A16.0 wird auch gesetzt wenn der Merker M14.2

gesetzt ist. Dieser Merker ist gesetzt wenn die Alarmanlage des Gebäudes ausgelöst hat.


Abbildung 55: Vergleicher Dachfenster Grafiksteuerung

Abbildung 56: Beleuchtungssteuerung


Die Werbebeleuchtung ist an den

Ausgängen A17.1 und A48.0 (entspricht

DB3.DBX48.0) angeschlossen. Sie wird

über den Merker M46.0 eingeschaltet.

Wird der Merker zurückgesetzt, laufen

die an der Ausschaltverzögerung

eingestellten fünf Minuten ab und die

Werbebeleuchtung ist wieder aus. Sie

wird auch eingeschaltet wenn der Alarm ausgelöst hat.

Am Ausgang A48.3 (entspricht

DB3.DBX48.3) sind Queck-

silberdampflampen an-

geschlossen. Damit diese

überhaupt warm werden, sind

sie über eine Dauer von zehn

Minuten nachdem der

Bewegungsmelder abgeschal-

tet hat, noch eingeschaltet.

8.6 FC33 Jalousien Altbau

Der FC33 enthält die Jalousiensteuerung und Simulation für die Jalousien im älteren Teil

des Gebäudes. Die Schaltungen entsprechen denen, die bereits im Kapitel „FC31

Jalousien Neubau“ beschrieben worden sind. Es gibt einen Unterschied: Da die Taster und

Jalousien an der dezentralen Peripherie angeschlossen sind, werden die Daten für Ein-

und Ausgänge über die Datenbausteine DB2 und DB3 ausgetauscht. Zum Beispiel:

DB2.DBX24.1 entspricht E24.1 und DB3.DBX48.3 entspricht A48.3. Auch in dem FC33

wird der FB10 zur Simulation eingesetzt.


Abbildung 57: Werbeleuchten

Abbildung 58: Quecksilberdampflampen


8.7 FC34 Windgeschwindigkeit

In dem FC34 wird der Analogwert für die Windgeschwindigkeit ausgelesen, umgeformt

und verarbeitet.

Der Analogwert von der Analogeingabebaugruppe liegt zwischen 0 und 27648, da man mit

diesem Wert in der Steuerung nicht sehr viel anfangen kann, muss man ihn umformen.

Dazu kann man selbst ein Programm schreiben oder den Baustein FC105 aus der

SIMATIC S7 Bibliothek benutzen.

Wir haben uns für das Letztere entschieden.

Am Eingang „IN“ liegt der

Analogwert an. Um den

Baustein vorzugeben

das der Wert zwischen 0

und 27648 liegt muss

man ein definiertes low-

Signal an den Eingang

„BIPOLAR“ anlegen. Ein

high-Signal an diesem

Eingang würde dem

Baustein vorgeben das

der Wert zwischen

-27648 und +27648 liegt.

Das low-Signal wird mit

einem unbenutzten Merker erzeugt. Die Ausgabewerte werden in den DB4 geschickt. Man

kann ihn jetzt weiterverarbeiten, oder sogar schon auf einem Visualisierungsgerät

ausgeben.


Abbildung 59: Analog Skalierbaustein


Da wir Windgeschwindigkeit

auch in Windstärke nach

Beaufort ausgeben wollten,

mussten wir den

Ausgabewert nochmals

umformen. Die Einteilung

der Beaufortskala ist aber

nicht linear, also entschieden

wir uns den Wert mit Vergleicherschaltungen einzuteilen. Das Prinzip der

Vergleicherschaltungen ist dasselbe wie bei der Simulation der Dachfensterstellungen. Nur

das hier auf den Visualisierungsgeräten keine Striche sondern Textfelder mit den Zahlen 0

bis 12 Sichtbar gemacht werden.

Um eine Sturmwarnung ausgeben zu können, wird der

skalierte Analogwert mit einem über das OP77B

eingegebenen Schwellwert verglichen. Wird der Wert

erreicht oder überschritten wird der Merker M14.0 gesetzt.

Die Windgeschwindigkeit sollte auch in km/h angezeigt

werden. Wir haben dafür den in m/s skalierten Wert mit 3,6

multipliziert.

8.8 FC35 Temperatur

Im FC35 wird der Analogwert vom Temperatursensor ausgelesen und umgeformt.

Der umgeformte wert wird in den DB4 geladen um ihn auf den Visualisierungsgeräten

ausgeben zu können. Die Skalierung erfolgt wie im FC 34 beschrieben, nur das die

Temperatur von -30 bis +40°C skaliert wird.


Abbildung 60: Vergleicher für Windstärke

Abbildung 61: Vergleicher Sturmwarnung

Abbildung 62: Windgeschwindigkeit "km/h"


8.9 FC36 Zeitwerte Jalousien Vergabe

In dem Baustein FC 36 werden die Zeitwerte, die zur Steuerung der Jalousien und

Dachfenster notwendig sind, vergeben. Außerdem werden auch die Zählwerte vergeben,

diese sind zur Simulation notwendig. Es gibt vier verschiedene Zeitwerte:

● Fahrzeit für die Dachfenster = 50s

● Fahrzeit für lange Jalousien = 25s

● Fahrzeit für mittellange Jalousien = 20s

● Fahrzeit für kurze Jalousien = 17s

Die Fahrzeiten für das Auf- und Zufahren werden nicht unterschieden.

Die Zählwerte entsprechen den Zeitwerten, sie haben nur nicht das Datenformat S5-Time

sondern REAL.

Die Werte sind an dieser Stelle

fest vorgegeben und werden

dann zu weiteren Verarbeitung in

den DB7 verschoben. Man hätte

sie auch direkt an die Stellen schreiben können wo sie

benötigt werden. Das hätte allerdings einen entscheidenden Nachteil. Sollten die Werte

aus irgendeinem Grund geändert werden müssen, müsste man im Programm jede Stelle

suchen an der sie verwandt werden. Hier muss man einfach nur den FC36 öffnen und

kann sie zentral ändern.

8.10 FC37 Dämmerungssensor

Im FC37 wird der Analogwert vom Dämmerungssensor ausgelesen, umgeformt und

weiterverarbeitet. Der umgeformte Wert wird zur Weiterverarbeitung in den DB4 geladen.

Die Skalierung erfolgt wie im

FC 34 beschrieben, nur das

der Dämmerungswert von 0

bis 255Lux skaliert wird.


Abbildung 63: Zeitwert verschieben Abbildung 64: Zählwert

verschieben

Abbildung 65: Subtrahierer Lichtsteuerung


Um die Außenbeleuchtung steuern zu können wird über das OP77B ein Schwellwert

eingestellt, ab dem die Außenbeleuchtung abgeschaltet wird. Da einige Lampen (z.B. die

Strahler) eher abgeschaltet werden sollen als andere (z.B. die Werbebeleuchtung), wird

der eingegebene wert mit 120 subtrahiert. Die Variable „#Daemmerung_klein“ ist eine

temporäre Variable die nur in diesem Baustein verwendet wird.

Der Vergleich zwi-

schen dem momen-

tanen Dämmerungs-

wert und dem einge-

gebenen Wert (bzw.

dem subtrahierten),

erfolgt dann in zwei

Schaltungen. Es wird

verglichen ob der

vorgegebene Wert

kleiner/gleich dem realen ist. Wenn das der Fall ist werden Merker gesetzt die dann wieder

in dem FC32 verwendet werden.

8.11 FC38 Öltank

Im FC37 wird der Analogwert vom Ölstandssensor ausgelesen, umgeformt und

weiterverarbeitet. Der umgeformte Wert wird zur Weiterverarbeitung in den DB4 geladen.

Die Skalierung erfolgt wie im FC 34 beschrieben, nur das der Ölstandswert von 0 bis

100% skaliert wird.

Der skalierte Wert wird mit einem über das OP77B eingegebenen Wert verglichen. Wenn

dieser Wert erreicht oder unterschritten wird, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Die

Vergleichsschaltung ist die Selbe wie die in dem Kapitel „FC37 Dämmerungssensor“

beschriebene.


Abbildung 66: Schwellwertvergleich Licht

Abbildung 67: Schwellwertvergleich Licht -120


8.12 FC39 Alarme

Im FC39 befinden sich zwei Netzwerke. In

dem einen Netzwerk wir ein Warnsummer

eingeschaltet wenn der Ölstand niedrig ist

oder die Hausalarmanlage angeschlagen

hat. Im anderen wir ein Alarmmerker

gesetzt wenn die Alarmanlage ausgelöst

hat. Der Alarmmerker kann

über das OP77B zurückgesetzt

werden. Wenn der Alarm-

merker gesetzt ist, wird die

Innen- und Außenbeleuchtung

eingeschaltet und die Jalousien

fahren hoch.

8.13 FC40 Schaltzeiten

In diesem Baustein wird die aktuelle Stunde und die aktuelle Minute aus der

Uhrzeitvariabele DATE_AND_TIME ausgelesen und in Integer

gewandelt. Die Stunde ist im Byte 3 und die Minute im Byte 4

der Uhrzeitvariable enthalten.

Danach werden die Werte mit den über das OP77B

eingegebenen Schaltzeiten verglichen. Die eingegebenen Werte werden vorher ebenfalls

in Integer gewandelt. Wenn die Stunde und die Minute mit einer der Schaltzeiten

übereinstimmt, werden

entweder alle Jalousien

geöffnet oder alle

Jalousien und Dachfenster

geschlossen.


Abbildung 68: Alarmmerker

Abbildung 70: Wandlung Uhrzeitwerte

Abbildung 71: Uhr - Schaltzeit – Vergleich morgens

Abbildung 69: Alarmsummer


Wenn alle Jalousien geschlossen werden, werden nach 30 Sekunden alle Reset-Eingänge

des FB10 für eine Sekunde gesetzt.

8.14 FC105 Analogwerte skalieren

Der FC105 ist ein Skalierbaustein für Analogwerte, er ist in der SIMATIC S7 Bibliothek

vorhanden. Die Funktion wird im Kapitel „FC34 Windgeschwindigkeit“ erklärt.

8.15 DB1 Jalousien

In dem DB1 werden die Werte abgelegt die zur Simulation der Jalousien- und

Dachfensterstellungen nötig sind. Am Anfang des DB sind zwei Speicherbereiche

freigehalten worden. Es werden nämlich von der CPU oder von irgendeiner Stelle im

Programm, Daten abgelegt, die andere Daten verfälschen würden. Da die Quelle dieser

Daten nicht gefunden wurde, wurde der Bereich einfach freigelassen.


Abbildung 72: Uhr - Schaltzeit - Vergleich abends

Abbildung 73: DB1 Jalousien


8.16 DB2 Empfangsbaustein

Im DB2 werden die Daten abgelegt, die über den Profibus von der dezentralen Peripherie

gesendet werden. Die Daten werden in einem festgelegten Array abgelegt und die

anderen Bausteine können auf sie zugreifen.

8.17 DB3 Sendebaustein

In dem DB3 werden die Daten abgelegt die an die dezentrale Peripherie gesendet werden

sollen.

Sie werden in einem festgelegten Array abgelegt. Der Aufbau ist der Selbe wie beim DB2.

8.18 DB4 Analogwerte

Hier werden die skalierten Analogwerte abgelegt damit die anderen Bausteine, zur

weiteren Verarbeitung, auf diese zugreifen können. Sie können von hier aus auch auf

einem Visualisierungsgerät ausgegeben werden.


Abbildung 74: DB2 Empfangsbaustein

Abbildung 75: DB4 Analogwerte


8.19 DB5 Parameter

Im DB5 werden die Schwellwerte zwischengespeichert, die über das OP77B eingegeben

werden. Die anderen Bausteine können hier auf diese Daten zugreifen.

8.20 DB6 Uhrzeit

Im DB6 wird die Aktuelle Uhrzeit abgelegt und der Wert für die Uhrzeit, wenn sie über das

OP77B neu gestellt werden soll. Außerdem werden die Werte für die Schaltzeiten hier

abgelegt.

8.21 DB7 Zeitwerte Jalousien

In diesem DB werden die Zeit- und Zählwerte für die Jalousiensimulation abgelegt.


Abbildung 76: DB5 Parameter

Abbildung 77: DB6 Uhrzeit

Abbildung 78: DB7 Zeitwerte Jalousien


8.22 DB10 – DB36 DB's für die lokalen Daten des FB10

In diesen Instanz-DB's werden die lokalen Daten vom FB10 abgelegt.

8.23 SFC0 SET_CLK

Der SFC0 ist eine Systemfunktion aus der SIMATIC S7 Bibliothek. Mit ihr kann man die

Systemuhr der CPU ändern. Die neue Uhrzeit wird über das OP77B eingegeben und mit

einem Tastendruck wird der Merker „Uhrzeit setzen“ gesetzt und die Uhrzeit wird

überschrieben.

8.24 SFC1 READ_CLK

Mit dieser Systemfunktion wird wird die Systemuhr ausgelesen und zur weiteren

Verarbeitung in den DB6 abgelegt.


Abbildung 79: SFC0 SET_CLK

Abbildung 80: SFC1 READ_CLK


8.25 Übertragen des Programms auf die SPS

Zum Übertragen des Programms benötigt man entweder ein Übertragungskabel, oder

man schickt das Programm über eine Ethernetschnittstelle an die SPS. Letzteres ist

natürlich nur möglich, wenn die SPS auch über eine Ethernetbaugruppe verfügt. Um eine

Verbindung herzustellen, muss man jetzt im SIMATIC Manager unter Extras die PG/PC-

Schnittstelle einstellen. Als erstes muss man die Hardwarekonfiguration laden, dazu diese

im SIMATIC Manager öffnen und dann auf den Button „Laden“ klicken. Um Bausteine zu

laden, diese einfach markieren und ebenfalls auf den Button „Laden“ klicken.



9 Erstellen der Visualisierungsprogramme

9.1 Auswahl der HMI-Station

Die Grundlage für die Projektierung der Bedieneroberfläche ist das Projekt. Im Projekt

erstellt und konfiguriert man alle Objekte, die zum Bedienen und Überwachen der Anlage

notwendig sind. Nachdem die Hardwarekonfiguration gewählt wurde, ergibt sich in

unserem Fall folgendes Bild nach dem Start des SIMATIC-Managers.

Operationspanel OP 77B

Panel PC

Zur Auswahl einer Station folgt man der

Unterteilung in der linken Spalte, bis man das

gewünschte Gerät gefunden hat und wählt mit

Rechtsklick der Maus „Objekt öffnen“

Danach öffnet sich der Projektassistent des WinCC flexible Programms


Abbildung 82: HMI-Stationsauswahl (Projekt)

Abbildung 81: Konfigurationsübersicht mit HMI-Station


9.2 Der Projektassistent

● Projektelemente

Dazu gehören alle Funktionen, die in der Baumstruktur enthalten sind (differiert je

nach Panel Typ).

● Arbeitsbereich

Darin werden die Objekte des Projekts bearbeitet. Alle anderen wählbaren

Elemente werden um den Arbeitsbereich herum angeordnet und lassen sich

beliebig verschieben.

● Eigenschaftsfenster

Hier werden die Eigenschaften der verwendeten Objekte bearbeitet. Dazu zählen

z.B. Darstellungsart (Farbe) Animationen(Blinken) und Ereignisse.

● Werkzeugfenster

Darin findet man eine Auswahl an Objekten, die für die Projektierung genutzt

werden können, z.B. graphische Objekte und Bedienelemente (Schalter)


Abbildung 83: WinCC flexible Projektassistent


9.3 Verbindungseinstellungen

Die Verbindungseinstellungen sind durch das Einfügen im Projekt bereits vorkonfiguriert,

können aber im Bedarfsfall unter Projektelemente→Verbindungen geändert werden, falls

mehrere Verbindungsarten zur Auswahl stehen.

9.4 Bitmeldungen

Unter Bitmeldungen ist es möglich Warnungen, oder Fehler zu erfassen, um sie im

späteren Verlauf auswerten zu können.


Abbildung 84: Verbindungseinstellungen

Abbildung 85: Bitmeldungen


9.5 Variablen

9.5.1 Variablenarchive

Variablenarchive finden Verwendung, um Histogramme zu erstellen

9.5.2 Variablenarten

Bei der Projektierung mit dem SIMATIC-Paket ist es möglich auf Variablen der Steuerung

direkt zuzugreifen, oder WinCC flexible interne Variablen zu vergeben, die keinen Einfluss

auf die Schaltung haben, sondern nur in WinCC flexible verwendet werden.

Um eine Button, oder eine Schaltfläche zur Funktion zu bringen muss man ihn vorher mit

einer im Programm verwendeten Variable verknüpfen. Die Button können aber auch zum

Wechseln der projektierten Bilder mit Funktion belegt werden. Außerdem ist es möglich,

durch einen Tastendruck, vorbestimmte Aktionen ausführen zu lassen. Dazu zählen unter

anderem Runtime beenden, Webbrowser aufrufen, oder auch Druckfunktionen.

9.6 Übertragen eines WinCC flexible Programms auf das OP77B

Wenn im SIMATIC Manager die PG/PC-Schnittstelle eingestellt ist und eine Verbindung

zum Panel hergestellt ist, kann man unter WinCC flexible die Einstellungen für den

Transfer vornehmen und das Programm übertragen.


Abbildung 86: Variablenarchive

Abbildung 87: Variablenarchive


10 Zeitlicher Projektverlauf

Der vorgegebene Zeitraum betrug 10 Wochen a' 2 Projekttage mit jeweils 8

Stunden

Gesamtstunden: ca.160 (zuzüglich der Arbeit die in der Freizeit und in den Ferien geleistet

wurde)

Gesamtzeitraum: 18.02.2008 – 19.05.2008

● 1. Woche 18.02. und 20.02.2008 (Montag und Mittwoch bei der Firma Purplan)

➢ Installieren der notwendigen Software ( Simatic S7, WinCC-flexible und PLC-

Sim + Updates) auf den eigenen Laptops und auf dem Panel PC 577B 19''.

➢ Besichtigung der Hardware (Panel TP177a).

➢ Einlesen in das WinCC-flexible Handbuch.

➢ Erste Versuche mit WinCC-flexible.

➢ Unterlagen zur Wetterstation erhalten.

➢ Erste Schritte bei der Visualisierung der Haussteuerung auf dem TP177A.

➢ Einarbeitung in die vorhandene Haussteuerung

● 2. Woche 25.02. und 27.02.2008 (Montag in der Schule und Mittwoch bei Purplan)

➢ Einarbeitung in die vorhandene Jalousiensteuerung.

➢ Symboltabelle der vorhandenen Steuerung umgeschrieben und erweitert.

➢ Änderung in der Haussteuerung: Neues Panel, anstatt des TP177A ist es jetzt

ein OP77B.

➢ Besichtigung des neuen Panels und Beginn der Programmierung dafür.

➢ Erweiterung der Haussteuerung: Die Jalousien im älteren Teil des Gebäudes

sollen auch über die SPS gesteuert werden.


➢ Programmierung und Visualisierung der Jalousiensteuerung.

➢ Einarbeitung in die Steuerung für die Beleuchtung.

➢ Einarbeitung in die Analogwertverarbeitung.

➢ Aufgenommen wo im älteren Teil des Gebäudes überall Jalousien sind die

gesteuert werden können.



● 1. Woche in den Ferien 10.03. und 12.03.2008 (Montag in der Schule und

Mittwoch bei Purplan)

➢ Aufbau einer Teststeuerung mit einer SPS (S7-300 mit Analog-Ein-

Ausgabebaugruppe) und einer regelbaren Spannungsquelle.

➢ Schreiben eines Testprogramms mit dem Skalierbaustein FC 105 aus der

Simatic Bausteinbibliothek

➢ Testprogramm mit der vorher aufgebauten Steuerung getestet

➢ Programme für alle zu verarbeitenden Analogwerte geschrieben.

➢ Versucht das Programm auf die SPS zu übertragen, die Steuerung hat

danach nicht mehr funktioniert da die Hardwarekonfiguration nicht korrekt

war.

● 2. Woche in den Ferien 19.03. (Bei Purplan)

➢ Hardwarekonfiguration überarbeitet.

➢ Im Internet über das Thema Uhrzeitsynchronisation zwischen SPS und

Visualisierungsgerät informiert.

➢ Mit dem zuständigen Meister die Belegung der Digitalen Ein- und Ausgänge

und die der Analogeingänge besprochen.

➢ Versucht das Visualisierungs-Programm auf das OP 77B zu laden, dies

scheiterte zuerst an einem defekten Stecker, der aber schnell ausgetauscht

werden konnte.

● 3. Woche in den Ferien 26.03. (Bei Purplan)

➢ Neues Visualisierungs-Programm aufs OP77B geladen, es hatte viele

Fehler.

➢ Neue Hardwarekonfiguration auf die SPS übertragen.

➢ Fehler im Visualisierungs-Programm behoben.

➢ Versucht den von der Profibusbaugruppe angezeigten Busfehler zu

beheben, keine Fehler gefunden und eine Nachricht zum Siemens-Support

gesendet.

➢ Programm zur Einteilung der Windgeschwindigkeit, nach der Beaufortskala

geschrieben




➢ Der Busfehler hing mit den Fehlenden Send- und Receive-Bausteinen in

unserem Programm zusammen. Die S7-300 benötigt diese Bausteine um mit

der dezentralen Baugruppe kommunizieren zu können.

➢ Erweiterung der Haussteuerung: Der Ölstand im Heizöltank soll auch über die

Steuerung erfasst werden, die Haussteuerung soll auch über den Panel PC

577B 19'' bedient werden können.

➢ Programm für die Erfassung des Ölstandes geschrieben und ein Bild für das

Visualisierungsgerät erstellt.

➢ Bild „Hauptmenü“ für den Panel PC erstellt.

➢ Absprache mit dem zuständigen Meister über die Änderungen in der

Jalousiensteuerung für den älteren Teil des Gebäudes.

➢ Programme entsprechend den Änderungen angepasst.

➢ Programm in die SPS geladen und nichts hat funktioniert: Jalousien ließen sich

nicht mehr fahren, die Beleuchtungen hat Teilweise geblinkt, die

Analogwertverarbeitung die eigentlich getestet werden sollte funktionierte auch

nicht.

➢ Programm in der SPS auf den alten Stand zurückgesetzt.

● 5. Woche 07.04. und 09.04.2008 (Beide Tage bei der Firma Purplan)

➢ Beheben der Fehler im Programm und testen mit PLC-Sim (Fehler war das wir

Merkerwörter bei der Analogwertverarbeitung vergeben hatten, die mit den

vorher vergebenen Merkerbits kollidierten. Denn, ein Merkerwort besteht aus 16

Merkerbits, wenn man also ein Merkerwort MW1 vergibt, sind damit die

Merkerbits M1.0 bis M2.7 belegt. Da diese Merkerbits aber schon im Programm

benutzt wurden funktionierte die gesamte Schaltung nicht mehr.)

➢ Programme eingespielt und getestet. Analogwertverarbeitung für die

Windgeschwindigkeit und für die Temperatur funktioniert., der Helligkeits- und

der Ölstandssensor müssen nochmal überprüft werden.

➢ Jalousien- und Beleuchtungssteuerung getestet und kleinere Fehler beseitigt.

➢ Programm erweitert: Die Beschriftung der Knöpfe für die Jalousiensteuerung,

blinkt jetzt, sobald die Jalousie hoch oder runter fährt.

➢ Bilder vom Grundriss des Hauses für den Panel PC erstellt.



➢ Bedienelemente in die Bilder eingefügt und verknüpft.


➢ Informationen über das Auslesen und Übertragen der Uhrzeit von der SPS zum

Panel und über das stellen der Uhrzeit über das Panel eingeholt.

➢ Programm für die Uhrzeitübertragung geschrieben und überspielt. Die Uhrzeit

konnte ausgelesen werden. Versucht die Uhrzeit über das Panel zu stellen, es

hat nicht funktioniert und die Uhrzeit wurde auch nicht mehr ausgelesen.

➢ Eingabefenster für das Eingeben bestimmte Parameter über das Panel erstellt

und die notwendigen Änderungen im Programm vorgenommen.

➢ Programm für die Außenbeleuchtung um zwei Netzwerke für neue

Halogenstrahler erweitert.

➢ Programm für die Jalousiensteuerung überarbeitet: Die Jalousien können jetzt

auch beim fahren über das Panel wieder angehalten werden.

➢ Bilder für die Visualisierung der Ölstandsanzeige, der Temperaturanzeige und

der Windgeschwindigkeitsanzeige erstellt und mit den Variablen verknüpft.


➢ Programm zwischenzeitlich mit Simatic reorganisieren lassen um ein

schnelleres übertragen zu erreichen. Beim reorganisieren hat aber Simatic den

Knotenpunkt zwischen SPS und Panel irgendwie gelöscht, somit funktionierte

das Programm dann nicht mehr. Diesen Fehler behoben und das überarbeitete

Programm eingespielt und getestet.

➢ Funktionsbaustein für die Simulation der Jalousienstellung erstellt.

➢ Balkenanzeigen in den WinCC-flexible Programmen eingefügt und mit den neu

erstellten Variablen verknüpft.

➢ Die verschiedenen Fahrzeiten der Jalousien und der Dachfenster mit einer

Stoppuhr gestoppt und in das Programm eingebunden.

➢ Programm zum täglichen rücksetzen der simulierten Werte für die

Jalousienstellungsanzeige geschrieben.

➢ Programm für die Dachfensterstellungsanzeige auf dem Panel PC erstellt.

➢ Trendanzeigen auf dem Panel PC für die Temperatur, die Windgeschwindigkeit

und für den Ölstand erstellt.




➢ Meldefenster für die Visualisierungsgeräte erstellt, Problem: Die Software vom

Panel liest die Bits vom festgelegten Fehlermerkerwort falsch aus. Durch testen

haben wir herausgefunden welche Bits man am Panel eintragen muss damit es

funktioniert.

➢ Kommentare ins SPS-Programm geschrieben.

➢ Programm erstellt bei dem das Signal der Alarmanlage ausgewertet wird und bei

dem ein Summer aktiviert wird wenn der Ölstand niedrig oder der Alarm

ausgelöst hat.

➢ Funktion des Programms getestet und Fehler behoben.

➢ Meldefenster optimiert.

➢ Netzwerk für die Umrechnung der Windstärke von m/s in km/h erstellt.

● 9. Woche 05.05. und 07.05.2008 (Bei der Firma Purplan)

➢ Auslesen und stellen der Uhrzeit über das Panel realisiert (der Fehler vorher war

die falsche Eingabe über das Panel).

➢ Bild erstellt, bei dem man eingeben kann wann alle Jalousien morgens

auffahren und abends zufahren.

➢ Programm für das auslesen und vergleichen der Uhrzeit geschrieben.

➢ Kommentare ins SPS-Programm geschrieben.

● 10. Woche 14.05.2008 (Bei der Firma Purplan)

➢ Das Panel PC Programm mit dem SPS-Programm und dem Programm für das

OP 77b zusammengefügt. Problem: Das Panel PC Programm hat alle Variablen

der Steuerung verloren, sodass diese neu vergebenen werden mussten.

➢ Übersicht über die einzelnen Bilder des OP 77B erstellt und ausgedruckt.

➢ Anfang der Dokumentation.



11 Quellenverzeichnis

11.1 Fachliteratur

Steuerungstechnik mit SPS Wellenreuter/Zastrow

Speicherprogrammierbare Steuerungen Braun, Werner

SPS-Grundkurs mit SIMATIC S7 Kaftan, Jürgen

Siemens Step7 Dokumentation PDF-Dateien (Installations-CD)

11.2 Internet

https://support.automation.siemens.com

http://www.sps-forum.de

http://www.wikipedia.org

http://www.kleissler-online.de



12 AbbildungsverzeichnisAbbildung 1: Zentralbaugruppe............................................................................................11

Abbildung 2: Dezentral Baugruppe......................................................................................11

Abbildung 3: OP 77B Front und Seitenansicht....................................................................12

Abbildung 4: OP 77B Anschlüsse........................................................................................12

Abbildung 5: Panel PC 577B 19".........................................................................................13

Abbildung 6: Panel PC 577B 19" -Anschlüsse....................................................................13

Abbildung 7: Windsensor.....................................................................................................14

Abbildung 8: Ultrschallsensor..............................................................................................14

Abbildung 9: OP 77B Startbild.............................................................................................22

Abbildung 10: Passwortabfrage...........................................................................................22

Abbildung 11: Jalousiensteureung Beispiel.........................................................................22

Abbildung 12: Beispiel Innenbeleuchtung............................................................................23

Abbildung 13: Beispiel Außenbeleuchtung..........................................................................23

Abbildung 14: Ölstandsübersicht.........................................................................................23

Abbildung 15: Parametereinstellung....................................................................................23

Abbildung 16: Alarrmbildschirm...........................................................................................23

Abbildung 17: Jalousien Schaltzeiteinstellung.....................................................................24

Abbildung 18: Uhrzeitsteuerung...........................................................................................24

Abbildung 19: Windanzeige.................................................................................................24

Abbildung 20: Temperaturanzeige.......................................................................................24

Abbildung 21: Lichtintensitätsanzeige.................................................................................24

Abbildung 22: Ölstandswarnung..........................................................................................25

Abbildung 23: Hilfetext zur Ölstandswarnung......................................................................25

Abbildung 24: Panel PC - Anmeldebildschirm.....................................................................26

Abbildung 25: Panel PC - Hauptmenü.................................................................................27

Abbildung 26: Panel PC - Servicemenü..............................................................................28

Abbildung 27: Panel PC - Histogramm................................................................................29

Abbildung 28: Panel PC - Neubau erstes Stockwerk (Licht)...............................................30

Abbildung 29: Panel PC - Neubau Erdgeschoss (Dachfenster)..........................................31

Abbildung 30: Sicherheitsabfrage Licht...............................................................................32

Abbildung 31: Sicherheitsabfrage Jalousien........................................................................32



Abbildung 32: Komponentenübersicht.................................................................................33

Abbildung 33: Netzkonfiguration..........................................................................................33

Abbildung 34: HMI - Stationsauswahl..................................................................................34

Abbildung 35: Hardwarekonfiguration..................................................................................35

Abbildung 36: Harswarekonfiguration ET 200M..................................................................35

Abbildung 37: DP - Slave Parametrierung...........................................................................36

Abbildung 38: Hardwarkonfiguration Projekt Haussteuerung..............................................37

Abbildung 39: Komponentenansicht....................................................................................38

Abbildung 40: Ausschnitt Symboltabelle..............................................................................38

Abbildung 41: Komponentenansicht Bausteine...................................................................39

Abbildung 42: Organisationsbaustein..................................................................................42

Abbildung 43: FB 10.............................................................................................................43

Abbildung 44: Temporärvariablen des FB10........................................................................43

Abbildung 45: FB 10 Vergleicher Zaehlwert........................................................................44

Abbildung 46: FB 10 Vergleicher auf "0"..............................................................................44

Abbildung 47: FB 10 Addierschaltung..................................................................................44

Abbildung 48: FB 10 Subtrahierschaltung...........................................................................44

Abbildung 49: Zählwertreset................................................................................................44

Abbildung 50: SEND - Baustein...........................................................................................45

Abbildung 51: RECEIVE -Baustein......................................................................................45

Abbildung 52: Lampensteuerungsbeispiel...........................................................................46

Abbildung 53: Sperrschaltung..............................................................................................46

Abbildung 54: Beispielsteuerung für den FC31...................................................................47

Abbildung 55: Vergleicher Dachfenster Grafiksteuerung.....................................................48

Abbildung 56: Beleuchtungssteuerung................................................................................48

Abbildung 57: Werbeleuchten..............................................................................................49

Abbildung 58: Quecksilberdampflampen.............................................................................49

Abbildung 59: Analog Skalierbaustein.................................................................................50

Abbildung 60: Vergleicher für Windstärke............................................................................51

Abbildung 61: Vergleicher Sturmwarnung...........................................................................51

Abbildung 62: Windgeschwindigkeit "km/h".........................................................................51

Abbildung 63: Zeitwert verschieben.....................................................................................52



Abbildung 64: Zählwert verschieben....................................................................................52

Abbildung 65: Subtrahierer Lichtsteuerung.........................................................................52

Abbildung 66: Schwellwertvergleich Licht............................................................................53

Abbildung 67: Schwellwertvergleich Licht -120...................................................................53

Abbildung 68: Alarmmerker..................................................................................................54

Abbildung 69: Alarmsummer................................................................................................54

Abbildung 70: Wandlung Uhrzeitwerte.................................................................................54

Abbildung 71: Uhr - Schaltzeit – Vergleich morgens...........................................................54

Abbildung 72: Uhr - Schaltzeit - Vergleich abends..............................................................55

Abbildung 73: DB1 Jalousien...............................................................................................55

Abbildung 74: DB2 Empfangsbaustein................................................................................56

Abbildung 75: DB4 Analogwerte..........................................................................................56

Abbildung 76: DB5 Parameter.............................................................................................57

Abbildung 77: DB6 Uhrzeit...................................................................................................57

Abbildung 78: DB7 Zeitwerte Jalousien...............................................................................57

Abbildung 79: SFC0 SET_CLK............................................................................................58

Abbildung 80: SFC1 READ_CLK.........................................................................................58

Abbildung 81: Konfigurationsübersicht mit HMI-Station......................................................60

Abbildung 82: HMI-Stationsauswahl (Projekt).....................................................................60

Abbildung 83: WinCC flexible Projektassistent....................................................................61

Abbildung 84: Verbindungseinstellungen.............................................................................62

Abbildung 85: Bitmeldungen................................................................................................62

Abbildung 86: Variablenarchive...........................................................................................63

Abbildung 87: Variablenarchive...........................................................................................63



13 Anhang

1. SIMATIC Step7 Programm „Haussteuerung“

2. Datenblätter „GIRA“ - Wetterstation

3. OP 77B Flußdiagramm


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