SIMATIC Target 1500S - support.industry.siemens.com · 1 Einführung SIMATIC Target 1500S...

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109482830

Anwendungsbeispiel 12/2016

SIMATIC Target 1500S: Aufruf von Simulink®-Modellen STEP 7, S7-1500 Software Controller , SIMATIC S7 1500 ODK


Gewährleistung und Haftung

SIMATIC Target 1500S Beitrags-ID: 109482830, V1.0, 12/2016 2

S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Gewährleistung und Haftung

Hinweis Die Anwendungsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Anwendungsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Anwendungsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Anwendungs-beispiele erkennen Sie an, dass wir über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden können. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Anwendungsbeispiele jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesem Anwendungsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z. B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang.

Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Anwendungsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z. B. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der groben Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadens-ersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden.

Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Anwendungsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von der Siemens AG zugestanden.

Security-hinweise

Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen.

Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts.

Der Kunde ist dafür verantwortlich, unbefugten Zugriff auf seine Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke zu verhindern. Systeme, Maschinen und Komponenten sollten nur mit dem Unternehmensnetzwerk oder dem Internet verbunden werden, wenn und soweit dies notwendig ist und entsprechende Schutzmaßnahmen (z.B. Nutzung von Firewalls und Netzwerksegmentierung) ergriffen wurden.

Zusätzlich sollten die Empfehlungen von Siemens zu entsprechenden Schutzmaßnahmen beachtet werden. Weiterführende Informationen über Industrial Security finden Sie unter http://www.siemens.com/industrialsecurity.

Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Aktualisierungen durchzuführen, sobald die entsprechenden Updates zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-Bedrohungen erhöhen.

Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, abonnieren Sie den Siemens Industrial Security RSS Feed unter http://www.siemens.com/industrialsecurity.

http://www.siemens.com/industrialsecurity

http://www.siemens.com/industrialsecurity

Inhaltsverzeichnis


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Inhaltsverzeichnis Gewährleistung und Haftung ...................................................................................... 2

1 Einführung .......................................................................................................... 4

1.1 Überblick............................................................................................... 4 1.2 Funktionsweise ..................................................................................... 6 1.2.1 Codierung mit SIMATIC Target 1500S ................................................ 6 1.2.2 Ablauf der Gesamtlösung ..................................................................... 7 1.2.3 Simulink External Mode ........................................................................ 9 1.2.4 Modellparameter mit STEP 7 manipulieren ....................................... 10 1.3 Verwendete Komponenten ................................................................. 11

2 Engineering ...................................................................................................... 12

2.1 Modellsimulation mit Simulink ............................................................ 12 2.1.1 Temperaturprozess ............................................................................ 12 2.1.2 PID-Regler .......................................................................................... 13 2.1.3 Kompletter Regelkreis (PID-Regler und Temperaturprozess) ........... 16 2.1.4 Simulation des kompletten Regelkreises ........................................... 20 2.1.5 Vorbereitung für External Mode ......................................................... 21 2.2 Codegenerierung mit SIMATIC Target 1500S ................................... 22 2.2.1 Einstellungen für Codegenerierung .................................................... 22 2.2.2 Codierung mit SIMATIC Target 1500S .............................................. 26 2.3 Hardwareaufbau ................................................................................. 28 2.3.1 Übersicht ............................................................................................ 28 2.3.2 Hardwarekonfiguration mit STEP 7 .................................................... 29 2.4 Programm erstellen und in CPU laden ............................................... 34 2.4.1 Übersicht ............................................................................................ 34 2.4.2 Beschreibung der generierten Funktionsbausteine ........................... 35 2.4.3 Simulink Modell in S7-Programm integrieren ..................................... 36 2.5 SO-Datei auf Webserver laden .......................................................... 43 2.6 Inbetriebnahme mit STEP 7 ............................................................... 46 2.7 External Mode .................................................................................... 49 2.7.1 Beobachten ........................................................................................ 49 2.7.2 Modellparameter ändern .................................................................... 51 2.8 Modellparameter ändern mit STEP 7 ................................................. 53 2.8.1 Baustein zur Änderung der Modellparameter .................................... 53 2.8.2 Modellparameter mit Beobachtungstabelle in STEP 7 ändern .......... 54 2.8.3 Modellparameter dauerhaft mit Datenbaustein ändern ...................... 57

3 Wissenswertes ................................................................................................. 61

4 Anhang.............................................................................................................. 63

4.1 Service und Support ........................................................................... 63 4.2 Links und Literatur .............................................................................. 64 4.3 Änderungsdokumentation .................................................................. 64

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

1 Einführung

1.1 Überblick

Anforderung

Die Software MATLAB/Simulink von MathWorks wird in der Automatisierungs- und Regelungstechnik häufig zur Simulation von Prozessen und zur Erstellung von Algorithmen verwendet. Die Anforderung besteht darin, in wenigen Schritten das Modell, den Algorithmus oder die Funktion auf einer ODK-fähigen CPU (SIMATIC S7-1500 Software Controller oder CPU 1518 ODK) ablaufen zu lassen.

Mit den Add-on-Paketen MATLAB Coder und Simulink Coder werden die Simulink-Modelle in „C/C++“-Code übersetzt.

Über die Open Development Kit (ODK) Schnittstelle kann dieser Code in die CPU eingebunden werden.

In der Realtime-Umgebung der CPU kann der Code aus dem S7-Programm aufgerufen und ausgeführt werden.

Allgemeine Aufgabenstellung

Abbildung 1-1: Ablauf des Simulink-Modells auf einem S7-1500 Software Controller

2

1

1. Das Simulink-Modell codieren Sie mit dem Add-on SIMATIC Target 1500S und bringen es mit dem SIMATIC S7-1500 Software Controller zum Ablauf.

2. Mit dem External Mode von Simulink beobachten Sie das Modell und verändern im Betrieb die Parameter.

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Automatisierungsaufgabe

In diesem Anwendungsbeispiel wird Ihnen gezeigt, wie Sie ein Simulink-Modell auf dem SIMATIC S7-1500 Software Controller in Betrieb nehmen können. Bei der Automatisierungsaufgabe handelt es sich um eine Temperaturregelung mit einer simulierten Regelstrecke (Temperaturprozess).

Abbildung 1-2: Automatisierungsaufgabe Temperaturregelung

SIMATIC IPC / Open Controller

SIMATIC S7-1500 Software Controller

Simulierter

Temperaturprozess

Sollwert

IstwertStellwert

PID-Regler

Für das Anwendungsbeispiel wird der PID-Regler mit Simulink erstellt und auf den S7-1500 Software Controller portiert. Der Temperaturprozess wird mit dem Funktionsbaustein „LSim_PT3“ aus der Bibliothek „LSim“ im S7-Programm simuliert.

Hinweis Die Bibliothek „LSim“ finden Sie unter folgenden Beitrag: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/79047707

Hinweis Das Anwendungsbeispiel wird bewusst einfach gehalten, um vordergründig die Anwendung von SIMATIC Target 1500S darzustellen.

Lerninhalte dieses Anwendungsbeispiels

Folgende Lerninhalte bietet Ihnen das Anwendungsbeispiel:

Mit Simulink einen exemplarischen Prozess simulieren und Regler erstellen.

Funktionsweise von SIMATIC Target 1500S erlernen.

Simulink-Model codieren und auf einem SIMATIC S7-1500 Software Controller portieren.

Funktionsweise des External Mode mit Simulink erlernen.


1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

1.2 Funktionsweise

1.2.1 Codierung mit SIMATIC Target 1500S

In der folgenden Abbildung ist der Ablauf dargestellt, von der Erstellung eines Modells in Simulink bis hin zur Inbetriebnahme auf einem S7-1500 Software Controller. In Tabelle 1-1 sind die Schritte detailliert erläutert.

Abbildung 1-3: Codierung mit SIMATIC Target 1500S

SIMATIC Target 1500S STEP 7MATLAB/Simulink

1 2

3

4

5

Webserver

S7-1500

Software ControllerSO-Datei

SCL-Quelle

Tabelle 1-1: Einzelschritte

Schritt Aktion Anmerkung

1. Modell in Simulink erstellen.

Hier wird der PID-Regler erstellt.

2. Modell mit SIMATIC Target 1500S übersetzen.

SCL-Bausteine (Quellen) und SO-Datei (Shared Object Datei / Real Time Funktion) wird erstellt.

3. SCL-Quelle in STEP 7 (TIA Portal) hinzufügen.

Integration der SCL-Bausteine (Quellen) in S7-Programm über die Funktion „Externe Quellen“ („External source files“) in der „Projektnavigation“ („Project tree“).

4. S7-Programm in S7-1500 Software Controller laden.

-

5. SO-Datei auf Webserver laden.

Upload der SO-Datei auf den Webserver der CPU über die Funktion „Filebrowser“.

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Bei der Codegenerierung mit dem SIMATIC Target 1500S werden die ursprünglichen Schnittstellen des Modells übernommen. Der SCL-Baustein besitzt die gleichen Schnittstellen wie das Simulink-Modell.

Der Baustein erhält zusätzliche Parameter (EN, ENO und STATUS). Über EN und ENO wird der Baustein aufgerufen. Der Ausgang STATUS gibt Diagnoseinformationen aus.

Abbildung 1-4: Simulink-Baustein und SCL-Baustein

Simulink-Baustein SCL-Baustein

1.2.2 Ablauf der Gesamtlösung

In diesem Anwendungsbeispiel ist eine Temperaturregelung mit folgendem Aufbau beschrieben:

Als Ablaufsystem wird ein SIMATIC ET 200SP Open Controller verwendet.

Die SO-Datei wird im Startup OB initialisiert. Die SO-Datei wird in den Arbeitsspeicher geladen.

Der Temperaturprozess wird mit dem Funktionsbaustein „LSIM_PT3“ im S7-Programm simuliert.

Der in Simulink erstellte PID-Regler wird mit SIMATIC Target 1500S in eine SO-Datei codiert. Das S7-Programm ruft die SO-Datei auf.

Die gesamte Temperaturregelung (PID-Regler und simulierter Prozess) wird im zyklischen OB mit einer Interrupt-Zeit von 0,1 Sekunden aufgerufen.

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Abbildung 1-5: Übersicht der Gesamtlösung

SIMATIC ET 200SP Open Controller


S7-Programm

Startup

FB (SCL-Quelle)

Initialisierung

PID-Regler

Cyclic

Interrupt

ModelPIDOneStep

(PID-Regler)

Lsim_PT3

(simulierter

Prozess)

Arbeits-

speicher

Webserverinitialisieren

aufrufen

SO-Datei

SO-Datei

laden

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

1.2.3 Simulink External Mode

Mit dem External Mode von Simulink können Sie das auf die CPU übertragene Modell im laufenden Betrieb beobachten und Parameter online ändern.

Um den External Mode zu verwenden, müssen Sie vor der Generierung des Codes das Interface „External Mode“ in den Einstellungen der Codegenerierung aktivieren und konfigurieren.

Abbildung 1-6: Ablauf des Simulink-Modells auf S7-1500 Software Controller

2

1

1. Parameter beobachten

Mit dem Scope-Baustein in Simulink können Sie Signale grafisch anzeigen lassen. In diesem Fall sind es die folgenden drei Signale:

„setpoint“ (Sollwert) in gelb

„processValue“ (Prozesswert) in rot

„outPID“ (Stellwert) in blau

2. Parameter ändern

In Simulink gibt es Bausteine (hier „PIDController“), die interne Parameter haben, z. B. P, I, D. Sie können die Maske des Bausteins öffnen und im laufenden Betrieb die Parameterwerte abändern. Die Parameteränderung wirkt sich auf die Simulation aus und Sie erhalten ein verändertes Ergebnis.

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

1.2.4 Modellparameter mit STEP 7 manipulieren

Wenn Sie im laufenden Betrieb die Parameter an den Prozess anpassen möchten, können Sie auf die internen Parameter im Simulink-Model zugreifen.

Optional können Sie einen globalen Datenbaustein mit den erforderlichen Parametern des Simulink-Modells erstellen. Im S7-Programm können Sie über den globalen Datenbaustein die Modellparameter manipulieren.

Hinweis Wenn Sie die Parameter des Modells mit STEP 7 manipulieren möchten, müssen Sie vor der Codegenerierung den „Parameter access with STEP 7“ aktivieren (siehe Kapitel 2.8 Modellparameter ändern mit STEP 7).

In der folgenden Abbildung sind die internen Parameter des „PIDController“-Blocks aus Simulink und der entsprechenden Variablen in STEP 7 dargestellt.

Abbildung 1-7: Modelparameter in Simulink und STEP 7

Simulink

STEP 7

1 Einführung


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

1.3 Verwendete Komponenten

Mit den folgenden Software-Komponenten wurde das Anwendungsbeispiel erstellt:

Tabelle 1-2: Software-Komponenten

Komponente Artikelnummer / Hinweis / Link

(R2016a)

MATLAB V9.0

MATLAB Coder V3.1

Simulink V8.7

Simulink Coder V8.10

MathWorks Online Dokumentation:

http://de.mathworks.com/help/

STEP 7 V14 Professional

6ES7822-1..04-..

Handbuch: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109742272

SIMATIC S7-1500 ODK 1500S V2.0

6ES7806-2CD02-0YA0

Handbuch: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/13914/man

SIMATIC Target 1500S for Simulink V1.0

6ES7823-1BE00-0YA5

Handbuch: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/24443/man

Mit den folgenden Hardware-Komponenten wurde das Anwendungsbeispiel erstellt:

Tabelle 1-3: Hardware-Komponente

Komponente Anzahl Artikelnummer Hinweis

SIMATIC ET 200SP Open Controller

CPU 1515SP PC 4GB (WES7-P, 64-bit)

1 6ES7677-2AA41-0FB0

-

Handbuch SIMATIC S7-1500 CPU 150xS


Handbuch: SIMATIC S7-1500 Software Controller Ergänzungen zu CPU 1505S/CPU 1507S


Handbuch: SIMATIC ET 200SP Open Controller CPU 1515SP PC


Dokumentation und Beispielprojekt

Die folgende Tabelle enthält alle Dateien und Projekte, die in diesem Anwendungsbeispiel verwendet werden.

Tabelle 1-4: Beispieldateien und Projekte

Komponente Hinweis

109482830_Target_1500S_DOC_V10_de.pdf

Dieses Dokument

109482830_Target_1500S_PROJ_V10.zip

Diese gepackte Datei enthält das Beispielprojekt:

Simulink-Modell

Codierte Target 1500S Dateien

S7-Programm



https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/13914/man





2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2 Engineering

2.1 Modellsimulation mit Simulink

Dieses Kapitel beschreibt, wie Sie das zu simulierende Modell mit Simulink erstellen.

Alternativ öffnen Sie das Simulink-Modell aus dem Beispielprojekt mit der Bezeichnung „ModelProcessPID.slx“.

2.1.1 Temperaturprozess

In diesem Anwendungsbeispiel wird ein Temperaturprozess simuliert. Als Reaktion auf einen Sprung von 0 °C auf 50 °C nähert sich der Prozess aperiodisch dem Wert 50 °C an (siehe Abbildung 2-1).

In der folgenden Abbildung ist die Sprungantwort des Prozesses in Abhängigkeit der Zeit (s) abgebildet. Die Y-Achse entspricht der Temperatur (°C).

Abbildung 2-1: Sprungantwort des Temperaturprozesses

Als mathematisches Modell liegt eine kontinuierliche PT3-Regelstrecke mit folgender Formel vor:

15

1

110

1

110

1)(

ssssG

In Simulink wird der Prozess in Form von drei in Reihe geschalteten PT1-Funktionen simuliert.

Abbildung 2-2: Simulink-Modell: Temperaturprozess

tmLag1 = 10 tmLag2 = 10 tmLag3 = 5

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.1.2 PID-Regler

Modell mit PID-Regler in Simulink erstellen

Tabelle 2-1: Erstellung des Simulink-Modells

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie „MATLAB“.

2. Legen Sie eine Variable für die Zykluszeit im „Workspace“ an:

Geben Sie „ts = 0.1“ für 100 ms im „Command Window“ ein und bestätigen Sie mit „Enter“.

3. Erstellen Sie ein neues Modell (“Blank Model“) mit Simulink und speichern Sie dieses unter dem Namen „ModelPID“.

4. Öffnen Sie den „Simulink Library Browser“ in der Funktionsleiste.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

5. Fügen Sie folgende Bausteine aus der Simulink Library in das Subsystem ein:

Input ln1: „Simulink > Sources >In1“

Input In2: „Simulink > Sources > In2“

Output Out1: „Sink > Sources > Out1“

Addierblock: „Simulink > Math Operations > Sum“

PID-Regler: „Simulink > Discrete > Discrete PID Controller“

6. Doppelklicken Sie auf die Blockparameter von „Sum“ und ändern Sie den Wert des Parameters „List of signs“ auf „ |+- “.

7. Schließen Sie anschließend die Parametriermaske.

8. Öffnen Sie die Blockparameter von „Discrete PID controller“ und übernehmen Sie Werte in folgender Abbildung.

Hinweis

Bei „Sample time“ wird die Variable „ts“ (0.1 für 100 ms) eingetragen. Der Regler und der Prozess wird später in der CPU im OB „CyclicInterrupt“ (Zyklus 100 ms) aufgerufen.

Die PID-Werte wurden für dieses Anwendungsbeispiel empirisch ermittelt. Mit dieser Parametrierung wird ein gutes Führungsverhalten mit wenig Überschwingen erreicht.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

9. Stellen Sie unter dem Register „PID Advanced“ eine Begrenzung von 0.0 bis 100.0 für den PID Output ein.

10. Schließen Sie die Parametriermaske.

11. Verbinden Sie die Blöcke und benennen Sie sie wie in der folgender Abbildung.

12. Speichern und schließen Sie das Modell.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.1.3 Kompletter Regelkreis (PID-Regler und Temperaturprozess)

Tabelle 2-2: Kompletten Regelkreises erstellen

Schritt Anweisung

1. Erstellen Sie ein neues Modell (“Blank Model“) mit Simulink und speichern Sie dieses unter dem Namen „ModelProcessPID“.

2. Öffnen Sie den „Model Explorer“ in der Funktionsleiste.

3. Erstellen Sie drei Variablen mit „Add MATLAB Variable“ wie in folgender Abbildung.

4. Schließen Sie den „Model Explorer“.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung


6. Fügen Sie ein „Model“ aus der Kategorie „Simulink > Ports & Subsysteme“ in das Modell ein.

Vergeben Sie den Namen „ModelPID“.

Das bereits erstellte Model wird von Simulink an Hand des Modellnamens referenziert.

7. Fügen Sie drei Bausteine vom folgenden Typ aus der Simulink Library in das Simulink Modell ein:

„Simulink > Continuous > Transfer Fcn“

8. Öffnen Sie nacheinander die „Transfer Fcn“-Blöcke.

9. Parametrieren Sie drei „Transfer Fcn“-Blöcke wie in der folgenden Abbildung.

10. Schließen Sie die Parametriermasken.

11. Fügen Sie folgende Bausteine ein:

„Simulink > Sources > Constant“ für den Setpoint

„Simulink > Sinks > Scope“ zum Visualisieren des Regelkreises

„Simulink > Signal Routing > Mux“ zum Zusammenführen der Signale

12. Doppelklicken Sie auf den Baustein „Mux“ und ändern Sie den Wert des Parameters „number of inputs“ auf 3.

Schließen Sie die Parametriermaske.

13. Doppelklicken Sie auf den Baustein „Constant“ und ändern Sie den Wert „Constant Value“ auf 50.


2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

14. Verbinden Sie den kompletten Regelkreis und benennen Sie die Blöcke wie in der folgenden Abbildung.

Wählen 150 für die „Simulation stop time“.

15. Doppelklicken Sie auf den Block „Scope“.

Navigieren Sie in der Menüleiste über „View > Configuration Properties …“ und nehmen Sie die folgenden Einstellungen vor.

16. Automatisches Öffnen des Scope bei Simulationsstart.

17. Angezeigte Zeitspanne der Y-Achse „Time span“

Darstellung „Wrap“

Skalierung der X-Achse auf Zeit „Show time-axis label“

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

18. Diagrammtitel

Anzeige von Legende und Gitternetz

Skalierung der Y-Achse für „Temperaturwert“

19. Schließen Sie das Modell.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.1.4 Simulation des kompletten Regelkreises

Tabelle 2-3: Simulation des kompletten Regelkreises

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie das Simulink-Modell aus dem Beispielprojekt mit der Bezeichnung „ModelProcessPID.slx“.

2. Starten Sie die Simulation mit der Schaltfläche „Run“ in der Funktionsleiste des Simulink-Modells.

3. Die Simulation startet. Sie erhalten als Ergebnis den zeitlichen Temperaturverlauf des kompletten Regelkreises.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.1.5 Vorbereitung für External Mode

Damit Sie den auf der CPU ablaufenden PID-Regler beobachten können, stellt Simulink den External Mode zur Verfügung. Um die Signale des PID-Reglers grafisch darzustellen, müssen Sie noch einen „Scope“-Block einfügen.

Im Beispielprojekt sind diese Anpassungen bereits umgesetzt.

Tabelle 2-4: Vorbereitungen für External Mode

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie das Modell „ModelPID“.


3. Fügen Sie folgende Bausteine aus der Simulink Library in das Modell „ModelPID“ ein:

„Simulink > Signal Attributes > Signal Conversion“

„Simulink > Sinks > „Scope“

„Simulink > Signal Routing > Mux“

4. Doppelklicken Sie auf den Baustein „Mux“ und ändern Sie den Wert des Parameters „number of inputs“ auf 3.


5. Verbinden Sie das Modell und benennen Sie die Blöcke wie in der folgenden Abbildung.

Die schwarz-weißen Blöcke des Modells „ModelPID“ sind ausschließlich für für die grafische Anzeige der Signale und haben auf die Gesamtsimulation keinen Einfluss.

6. Jetzt kann das Modell für den S7-1500 Software Controller codiert und zum Ablauf gebracht werden (siehe Kapitel 2.2 Codegenerierung mit SIMATIC Target 1500S).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.2 Codegenerierung mit SIMATIC Target 1500S

2.2.1 Einstellungen für Codegenerierung

Tabelle 2-5: Einstellungen für Codegenerierung

Schritt Anweisung


2. Klicken Sie in der Menüleiste auf „Code > C/C++ Code > Code Generation Options…“.

3. Navigieren Sie zu „Code Generation“.

1. Öffnen Sie über die Schaltfläche „Browse…“ das Target-Auswahlfenster.

2. Wählen Sie „Target_1500S_V1_0_grt.tlc“ aus

3. Bestätigen Sie die Einstellung mit „Apply“.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

4. Navigieren Sie zu „Interface“.

1. Wählen Sie unter „Interface“ die Einstellung „External Mode“. Mit dieser Einstellung wird der External Mode aktiviert.

2. Geben Sie bei „MEX-file arguments“ die IP-Adresse des Ablaufsystems (hier Windowsschnittstelle) ein. Für das Anwendungsbeispiel geben Sie '192.168.1.1' ein.

Hinweis

Beachten Sie, dass die IP-Adresse mit den Hochkommata '192.168.1.1‘ angegeben werden muss.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

5. Navigieren Sie zu „Solver“.

1. „Start time“ belassen Sie bei „0“.

2. „Stop time“ ändern Sie auf „inf“.

Damit ist sichergestellt, dass der External Mode ohne definiertes Ende verwendet wird.

3. „Solver“ belassen Sie defaultmäßig auf „auto (Automatic solver selection)“.

4. Navigieren Sie zu „Optimization > Signals and Parameters“.

Setzen Sie den Parameter „Default parameter behaviour:“ auf „Tunable“.

Mit dieser Einstellung haben Sie nach der Codegenerierung Zugriff mit STEP 7 (TIA Portal) auf alle internen Parameter des Modells.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

6. Navigieren Sie zu „Target 1500S Options“.

1. Setzen Sie optional den Haken bei „Copy all referenced files (MATLAB or C files) to ODK project”.

Mit dieser Einstellung erzeugt das SIMATIC Target 1500S ein ODK Projekt, das Sie mit Eclipse bearbeiten und auch ohne Simulink übersetzen können.

2. Setzen Sie den Hacken bei „Parameter access with STEP 7“.

Mit dieser Einstellung wird der Parameterzugriff auf die Modellparameter über das S7-Programm aktiviert.

3. Überprüfen Sie die „Hardware Interface ID (HW-Identifier)“.

Dieser Wert muss mit der im STEP 7 Projekt gesetzten HW-Kennung (hier 59 Windows-Schnittstelle des Open Controllers) übereinstimmen.

4. Bestätigen Sie mit „Apply“.

1

2

3

Hinweis

Die Parameter „Heap size for dynamic memory allocation in kByte“ und „Max block size for dynamic memory allocation in Byte“ müssen nur bei Problemen mit der Code-Generierung angepasst werden.

Weitere Informationen finden Sie dazu im Handbuch Target 1500S https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/24443/man

und im Handbuch SIMATIC S7-1500 ODK 1500S https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/13914/man.

7. Schließen Sie den Dialog mit „OK“.



2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.2.2 Codierung mit SIMATIC Target 1500S

Tabelle 2-6: Codegenerierung mit dem Target 1500S

Schritt Anweisung


2. Klicken Sie in der Menüleiste auf „Code > C/C++ Code > Build Model“.

Alternativ können Sie auch die Schaltfläche „Build Model“ betätigen.

3. Während der Codegenerierung ist Simulink nicht bedienbar.

SIMATIC Target 1500S übersetzt den Baustein „PIDController“ mit seinen In- und Output-Variablen in „C/C++“-Code.

Aus diesem Quellcode wird anschließend mit dem ODK Compiler des SIMATIC ODK 1500S die SO-Datei und SCL-Quelle generiert.

4. Sobald die Codegenerierung durchgeführt wird, können Sie im Simulink-Fenster auf den Link „View…“ in der Statuszeile klicken.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

5. Der „Diagnostic Viewer“ öffnet sich.

Klicken Sie auf den Link „outputs“. Sie gelangen direkt in das Speicherverzeichnis der SO-Datei und SCL-Quelle.

6. Im Verzeichnis des Simulink-Modells „…\ModelPID_Target_1500S_V1_0_grt_Output\outputs“ befinden sich die generierten Dateien.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.3 Hardwareaufbau

2.3.1 Übersicht

Auf dem ET 200SP Open Controller ist standardmäßig der S7-1500 Software Controller vorinstalliert. Nachfolgende Abbildung zeigt Ihnen den Hardwareaufbau der Anwendung.

Abbildung 2-3: Hardware- und Netzwerkaufbau

SIMATIC ET 200SP

Open Controller

IP: 192.168.1.100

IP: 192.168.0.1IP: 192.168.1.1

PG/PC

Sie müssen mit einem Ethernet-Kabel das Programmiergerät (PG/PC) und das Ablaufsystem (SIMATIC ET 200SP Open Controller) miteinander verbinden.

Nehmen Sie folgende Einstellungen vor:

PG/PC Schnittstelle:

– Ethernet (IP: 192.168.1.100)

ET 200SP Open Controller:

– Windows-Schnittstelle X2P1 (IP: 192.168.1.1)

– CPU PROFINET-Schnittstelle X1 (IP: 192.168.0.1)

Die Subnetzmaske ist bei allen Schnittstellen 255.255.255.0.

Hinweis Für den External Mode muss die richtige HW-Kennung in den Target 1500S Options und im S7-Programm (Aufruf FB „ModelPIDCallExtMode“) parametriert werden. Jede Schnittstelle hat eine eigene HW-Kennung:

Schnittstelle HW Kennung (HW-Identifier) Windows-Schnittstelle X2P1 59 CPU PROFINET-Schnittstelle X1 64

Die HW-Kennung können Sie im TIA Portal in jeder CPU unter „PLC-Variablen > Alle Variablen anzeigen > Systemkonstanten“ auslesen.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.3.2 Hardwarekonfiguration mit STEP 7

Folgende Schritte beschreiben, wie die Hardware auf Basis des SIMATIC ET 200SP Open Controllers konfiguriert wird. Alternativ können Sie auch das Beispielprojekt öffnen.

Tabelle 2-7: Hardwarekonfiguration mit STEP 7

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie das TIA Portal und erstellen Sie ein neues Projekt an.

2. Klicken Sie in der Projektnavigation auf „Neues Gerät hinzufügen“ (“Add new device“).

Wählen Sie im Dialog einen ET 200SP Open Controller aus.

Klicken Sie auf „OK“.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

3. Aktivieren Sie den Webserver für das PC-System.

Quittieren Sie den Security-Dialog.

4. Klicken Sie auf die „CPU 1505SP“ und aktivieren Sie „Webserver auf dieser Baugruppe aktivieren“ („Activate web server on this module“).

Quittieren Sie den Security Dialog.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

5. Navigieren Sie zu „Webserver > Benutzerverwaltung“ (“Web server > User management“).

Aktivieren Sie unter „Zugriffsstufe“ („Access level“) alle Optionskästchen für vollen Zugriff.

Erstellen Sie bei Bedarf ein Passwort.

Hinweis

Um die SO-Datei in den Webserver zu laden oder zu löschen, müssen die Parameter „…Dateien zu lesen“ (“read files“) und „…Dateien zu schreiben/löschen“ (“write/delete files“)aktiviert sein. Alle weiteren Parameter sind optional.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

6. Laden Sie die Hardwarekonfiguration auf den ET 200SP Open Controller.

Selektieren Sie „PC-System_1“ in der Projektnavigation.

Klicken Sie auf die Schaltfläche „Laden in Gerät“ (“Download to Device“).

7. Wählen Sie „PN/IE“ aus.

Wählen Sie die Ethernet-Schnittstelle ihres PG/PCs.

Wählen Sie „Direkt an Steckplatz ‘2 X2‘“ (“Direct at Slot ‘2 X2‘“) aus.

Klicken Sie auf „Suche starten“ (“Start search“).

Klicken Sie auf „Laden“ (“Load“).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

8. Bestätigen Sie alle folgenden Dialoge bis der Download abgeschlossen ist.

Hinweis Wenn Sie die Hardwarekonfiguration des SIMATIC ET 200SP Open Controllers das erste Mal laden, müssen Sie die Windows-Schnittstelle (hier IP: 192.168.1.1) verwenden.

Achten Sie darauf, dass die IP-Adresse der Windows-Schnittstelle der Parametrierung im TIA Portal entspricht.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.4 Programm erstellen und in CPU laden

2.4.1 Übersicht

Folgende Abbildung zeigt alle Funktionsbausteine und PLC-Datentypen, die aus der vom Target 1500S erstellten SCL-Quelle generiert werden. Einige Bausteine sind optional, je nach Einstellung der Codegenerierung.

External Mode

Parameterzugriff mit STEP 7

Die OBs (Startup und CyclicInterrupt) werden manuell erstellt. Der Aufruf der FBs wird, wie in folgender Abbildung dargestellt, empfohlen.

Abbildung 2-4: Simulink-Modell im S7-Programm

MATLAB

SimulinkS7-Programm

Startup

CyclicInterrupt

ModelPID_Unload

ModelPIDOneStep

SO-Datei

Target 1500S

ModelPIDCallExtMode*

ModelPIDExtModeInternal*

ModelPIDReadWriteParameters*

ModelPID_Load

ModelPIDExtModeStatus*ModelPIDParams*

SCL-Quelle

* Optionale Bausteine (abhängig von Parameter in Target 1500S)

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.4.2 Beschreibung der generierten Funktionsbausteine

Folgende Tabelle beschreibt alle Bausteine, die aus der SCL-Quelle generiert werden.

Tabelle 2-8: Bausteinerklärung

Generierter Baustein / PLC-Datentyp

Funktionsbeschreibung

FB ModelPID_Unload

Baustein löscht die SO-Datei aus dem Arbeitsspeicher der CPU.

FB ModelPID_Load

Baustein lädt die SO-Datei vom Webserver in den Arbeitsspeicher der CPU.

FB ModelPIDOneStep

Baustein ruft die SO-Datei auf. Die Schnittstellen entsprechen dem ursprünglichen Simulink-Modell.

FB ModelPIDCallExtMode

(optional)

Baustein wird für die Verwendung des External Modes von Simulink aufgerufen.

PLC-Datentyp ModelPIDExtModeStatus (optional)

PLC-Datentyp des Ausgangs „STATUS“ von FB ModelPIDCallExtMode

FB ModelPIDExtModeInternal

(optional)

Baustein beinhaltet interne Funktionen für die Verwendung des External Modes. Dieser Baustein wird im FB ModelPIDCallExtMode aufgerufen und darf nicht anderweitig im S7-Programm aufgerufen werden.

FB ModelPIDReadWriteParameters

(optional)

Baustein wird zum Lesen oder Schreiben der zu manipulierenden Modelparameter aufgerufen.

PLC-Datentyp ModelPIDParams

(optional)

PLC-Datentyp des Durchgansparameter „inOutParams“ von FB „ModelPIDReadWriteParameters“

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.4.3 Simulink Modell in S7-Programm integrieren

SCL-Quelle importieren

Tabelle 2-9: SCL-Quelle importieren

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie mit dem TIA Portal das bereits erstellte S7-Programm mit der Hardwarekonfiguration.

2. Navigieren Sie in der „Projektnavigation („Project tree“) zu „Externe Quelle“ („External source files“).

3. Klicken Sie auf „Neue externe Datei hinzufügen“ („Add new external file“).

4. Wählen Sie die generierte SCL-Quelle „ModelPID_ODK.scl“ aus und importieren Sie die Datei in das S7-Programm.

5. 1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Datei „ModelPID_ODK.scl“.

2. Klicken Sie auf „Bausteine aus Quelle generieren“ („Generate blocks from source“) und bestätigen Sie den Dialog.

Das TIA Portal generiert aus der SCL-Quelle die von Target 1500S erstellten Bausteine.

6. Unter „Programmbausteine“ („Program blocks“) finden Sie die generierten Bausteine.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

7. Unter „PLC-Datentypen“ (“PLC data types“) finden Sie die generierten PLC-Datentypen.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

OBs und Global DB erstellen

Tabelle 2-10: OBs und Global DB erstellen

Schritt Anweisung

1. Fügen Sie Ihrem S7-Programm folgende Organisationsbausteine hinzu:

OB: „Startup“

OB: „CyclicInterrupt“ (mit einer Weckalarm-Zeit von 100 ms)

DB: „GlobalParmeters“

Hinweis

Der Zyklus des OB „CyclicInterrupt“ muss dem Zyklus des „PIDController“ im Simulink-Modell entsprechen (hier 0.1 bzw 100 ms) entsprechen.

2. Öffnen Sie den DB „GlobalParameter“.

Fügen Sie folgende Variablen und Strukturen hinzu:

setpoint [LReal]

process [LReal]

outPID [LReal]

statusModelPID [Word]

statusExternalMode [ModelPIDExtModeStatus]

paramAccess [Bool]

writeActive [Bool]

paramters [ModelPIDParams]

statusParameters [Word]

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

OB „Startup“

Tabelle 2-11: OB „Startup“

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie den OB „Startup“.

2. Rufen Sie den FB „ModelPID_Unload“ im Netzwerk 1 auf.

Verschalten Sie den Eingang „REQ“ mit „TRUE“.

3. Rufen Sie den FB „ModelPID_Load“ im Netzwerk 2 auf.

Verschalten Sie den Eingang „REQ“ mit „TRUE“.

4. Schließen Sie den OB.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

OB „CyclicInterrupt“

Tabelle 2-12: OB „CyclicInterrupt“

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie die Task Card „Bibliotheken“ („Libraries“).

Klicken Sie auf die Schaltfläche „Globale Bibliothek öffnen“ („Open global library“.

Wählen Sie die entpackte LSim-Bibliothek aus und öffnen Sie diese.

(Akzeptieren Sie das Hochrüsten, falls Sie eine TIA Portal Version verwenden, die aktueller ist als die zur Verfügung gestellte Bibliothek.)

Sie finden in der Bibliothek „LSIM_V1x“ unter „Kopiervorlagen“ („Master copies“) den PT3-Baustein „LSim_PT3“.

Hinweis

Die Bibliothek „LSim“ finden Sie unter folgendem Beitrag: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/79047707

2. Öffnen Sie den OB „CyclicInterrupt“.


2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

3. Ziehen Sie den FB „LSim_PT3“ aus der integrierten Bibliothek in Ihr Projekt.

Rufen Sie den Baustein „LSim_PT3“ im Netzwerk 1 auf.

Verschalten Sie den FB mit den Variablen wie in folgender Abbildung.

Der Baustein entspricht dem Temperaturprozess aus dem Simulink-Modell.

Hinweis

Der Parameter „cycle“ muss dem Zyklus des OB „CyclicInterrupt“ und des „PIDController“ im Simulink-Modell entsprechen (hier 0.1 bzw 100 ms).

4. Rufen Sie den FB „ModelPIDOneStep“ im Netzwerk 2 auf.

Verschalten Sie den FB mit den Variablen wie in folgender Abbildung.

5. Rufen Sie den FB „ModelPIDCallExtMode“ im Netzwerk 3 auf.

Verschalten Sie den Eingang „EnableExtMode“ mit TRUE.

Verschalten Sie den Eingang „HW-Identifier“ mit 59.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

6. Rufen Sie den Baustein „ModelPIDReadWriteParameters“ im Netzwerk 4 auf.

Verschalten Sie die Variablen wie in folgender Abbildung.

Setzen Sie die Variablen “GlobalParameters“.paramAccess und “GlobalParameter“.writeActive nach dem Aufruf des Bausteins zurück.

7. Bevor Sie das S7-Programm laden, laden Sie die SO-Datei in den Webserver des SIMATIC S7-1500 Software Controller (siehe folgendes Kapitel).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.5 SO-Datei auf Webserver laden

Voraussetzung

Sie haben die Hardwarekonfiguration mit aktivierten Webserver auf den SIMATIC S7-1500 Software Controller geladen (siehe Kapitel 2.3 Hardwareaufbau).

Sie haben in der „Windows-Firewall“-Einstellung des Open Controllers den Zugriff über den Port 81 unter „Eingehende Regeln“ erlaubt.

Webserver-Port

In diesem Beispiel wird über die Windows-Schnittstelle des Open Controllers geladen. Um den Webserver der CPU über die Windows-Schnittstelle aufzurufen, benötigen Sie den korrekten Port (standardmäßig 81).

Tabelle 2-13: Webserver Port prüfen

Schritt Anweisung

1. Stellen Sie eine Remoteverbindung zum Open Controller her

(in diesem Anwendungsbeispiel lautet die IP 192.168.1.1).

2. Öffnen Sie das CPU-Display der CPU 1500S (Icon auf dem Desktop).

3. Doppelklicken Sie auf die Schaltfläche „Einstellungen“ (“Settings“).

4. Doppelklicken Sie auf den Unterpunkt „Webserver“ (“Web server“).

5. Prüfen Sie den Wert von „HTTP port“ (standardmäßig 81).

6. Schließen Sie die Remoteverbindung.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Hinweis Weitere Informationen finden Sie im Handbuch „SIMATIC S7-1500 CPU 150xS“ im Kapitel „Webserver konfigurieren“ und „Virenscanner und Firewall“.


SO-Datei auf Webserver laden

Tabelle 2-14: Webserver-Port der Windows-Schnittstelle

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie einen beliebigen Browser (Internet Explorer, Firefox usw.).

2. Öffnen Sie die Webseite http://192.168.1.1:81.

Die Startseite des CPU-Webservers öffnet sich.

3. Klicken Sie auf „Weiter“ (“Enter“).

4. Navigieren Sie zu „Filebrowser“.

5. Klicken Sie auf den Ordner „ODK1500S“.


http://192.168.1.1:81/

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

6. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Durchsuchen“ (“Browse“).

7. Navigieren Sie zu der Datei „ModelPID_ODK.so“, die von Target 1500S erstellt wurde.

Die Datei befindet sich im Ordner „outputs“ des generierten Target 1500S Codes.

8. Markieren Sie die Datei und klicken auf „Öffnen“ (“Open“).

9. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Datei laden“ (“Upload file“).

10. Schließen Sie den Browser.

Hinweis Nachdem Sie die SO-Datei in den Webserver geladen haben, müssen Sie die CPU neu starten.

Erst durch den Aufruf des Bausteins „ModelPIDLoad“ im OB „Startup“ wird die SO-Datei in den Arbeitsspeicher der CPU geladen.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.6 Inbetriebnahme mit STEP 7

Voraussetzung

Sie haben die Hardwarekonfiguration mit aktivierten Webserver auf den SIMATIC S7-1500 Software Controller geladen (siehe Kapitel 2.3 Hardwareaufbau).

Sie haben das S7-Programm fertig programmiert (siehe Kapitel 2.4 Programm erstellen und in CPU laden).

Sie haben die SO-Datei auf den Webserver der CPU geladen (siehe Kapitel 2.5 SO-Datei auf Webserver laden).

S7-Programm Download

Tabelle 2-15: S7-Programm Download

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie das TIA Portal.

2. Öffnen Sie Ihr Projekt oder das Beispielprojekt.

3. Selektieren Sie „Software PLC_1“ und klicken Sie auf die Schaltfläche „Laden in Gerät“ (“Download to device“).

4. Bestätigen Sie den Dialog mit „Laden“ (“Load“).

5. Bestätigen Sie den Dialog mit „Fertig stellen“ (“Finish“).

6. Setzen Sie den Haken bei „Alle starten“ (“Start all“).

7. Bestätigen Sie den Dialog mit „Fertig stellen“ (“Finish“).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Inbetriebnahme mit Beobachtungstabelle

Tabelle 2-16 Inbetriebnahme mit Beobachtungstabelle

Schritt Anweisung

1. Navigieren Sie zum Ordner „Beobachtungs- und Forcetabellen“ (“Watch and force tables“).

2. Erstellen Sie die Beobachtungstabelle „WatchTableModelPID“ wie in folgender Abbildung.

3. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Alle beobachten“ (“Monitor“).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

4. 1. Geben Sie für den „Sollwert“ („setpoint“) in der Spalte „Steuerwert“ („Modify value“) den Wert 50.0 ein.

2. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Steuert alle aktivierten Werte einmalig und sofort“ (“Modify all selected values once and now“).

Durch die Vorgabe des Sollwerts regelt der Baustein „ModelPIDOneStep“ mit der aufgerufenen SO-Datei den Prozess auf den eingestellten Wert.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.7 External Mode

Mit dem External Mode von Simulink haben Sie die Möglichkeit das Modell im laufenden Betrieb der CPU zu beobachten und Parameter des Modells online zu ändern.

Hinweis Beachten Sie die Hinweise im Handbuch Target 1500S, wenn Sie den External Mode verwenden. https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/24443/man

Voraussetzung

Sie haben vor der Generierung den External Mode konfiguriert (siehe Kapitel 2.2.1 Einstellungen für Codegenerierung).

Sie haben beim Aufruf des FBs "ModelPIDCallExtMode" den Eingang "EnableExtMode" mit "TRUE" verschaltet.


Sie haben das S7-Programm in die CPU geladen (siehe Kapitel 2.6 Inbetriebnahme mit STEP 7).

Sie haben die CPU in den Betriebszustand „RUN“ gesetzt.

Sie haben ihr PG/PC (MATLAB/Simulink) per Ethernet mit der CPU verbunden (in diesem Anwendungsbeispiel: OpenController – Windows-Schnittstelle).

Sie haben in der „Windows-Firewall“-Einstellung des Open Controllers den Zugriff über den Port 17725 unter „Eingehende Regeln“ erlaubt.

2.7.1 Beobachten

Tabelle 2-17: Beobachten mit External Mode

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie MATLAB.

2. Öffnen Sie das Model „ModelPID.slx“.

3. Stellen Sie folgende Werte ein:

1. „Simulation stop time“: Wert „Inf“.

2. „Simulation Mode“: Wert „External“.

1 2


2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

4. Klicken Sie auf „Connect to target“.

5. Um das „Scope“-Fenster zu öffnen, doppelklicken Sie auf das „Scope“-Symbol im Simulink-Modell.

Sie können den Sollwert „setpoint“ über die Beobachtungstabelle „WatchTableModelPID“ in STEP 7 ändern und den Verlauf im „Scope“-Fenster beobachten.

Wenn Sie den Sollwert von 0.0 auf 50.0 ändern, erhalten Sie folgenden Signalverlauf.

6. Klicken Sie auf „Disconnect from target“, um die Verbindung zu trennen.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.7.2 Modellparameter ändern

Tabelle 2-18: Modellparameter ändern mit External Mode

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie MATLAB.

2. Öffnen Sie das Model „ModelPID.slx“.

3. Verbinden Sie sich mit dem External Mode mit der CPU.

4. Doppelklicken Sie den Baustein „PIDController“, um die Parameter zu öffnen.

5. 1. Navigieren Sie zu „PID Advanced“ und ändern Sie „Upper saturation limit“ exemplarisch auf den Wert 20.

2. Klicken Sie auf „Apply“.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

6. Das Scope zeigt, dass „outPID“ auf 20 begrenzt wird. Der Prozesswert „process Value“ nähert sich dem Wert aperiodisch an.

7. Setzen Sie „Upper saturation limit“ wieder auf den Wert 100 zurück und bestätigen Sie mit „Apply“.

Anschließend wird wieder auf den Wert 50 geregelt.

8. Mit dieser Vorgehensweise können Sie jeden beliebigen Wert im Modell ändern.

Hinweis Wenn Sie Parameterwerte über den External Mode ändern, sind diese Änderungen nur bis zu einem Neustart der CPU gültig. Nach dem Neustart sind wieder die ursprünglichen Werte aktuell.

Wenn Sie die Werte dauerhaft ändern möchten, generieren Sie die Bausteine mit Target 1500S neu. Laden Sie die SO-Datei erneut in den Webserver. Führen Sie einen Neustart der CPU durch.

Wenn Sie nicht nur Parameter anpassen, sondern das Modell verändern und die Schnittstellen des Bausteins (hier „PIDController“) ändern, müssen Sie die SCL-Quelle erneut in das S7-Programm integrieren.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.8 Modellparameter ändern mit STEP 7

Voraussetzung

Sie haben vor der Generierung den Parameterzugriff mit STEP 7 aktiviert (siehe Kapitel 2.2.1 Einstellungen für Codegenerierung).


Sie haben das S7-Programm in die CPU geladen (siehe Kapitel 2.6 Inbetriebnahme mit STEP 7).

Sie haben die CPU in den Betriebszustand „RUN“ gesetzt.

Sie haben ihr PG/PC (MATLAB/Simulink) per Ethernet mit der Hardware verbunden (in diesem Anwendungsbeispiel: OpenController – Windows-Schnittstelle).

2.8.1 Baustein zur Änderung der Modellparameter

Die Modellparameter können über den Baustein „ModePIDReadWriteParameters“ im laufenden Betrieb geändert werden.

Die Parameter werden über den Durchgangsparameter „inOutParams“ übergeben.

Bei jedem Aufruf liest oder schreibt der Baustein die Modellparameter in Abhängigkeit vom Eingang „write“.

Der Baustein wird im OB „CyclicInterrupt“ aufgerufen.

Der Baustein wird mit der Variablen „paramAccess“ des DBs „GlobalParameter“ aufgerufen.

Nach jedem Aufruf des Bausteins werden die Variablen „paramAccess“ und „writeActivate“ im DB „GlobalParameter“ zurückgesetzt.

Abbildung 2-5: Baustein „ModePIDReadWriteParameters“

Eingangsparameter

Tabelle 2-19: Eingangsparameter

Parameter Datentyp Beschreibung

write BOOL Um die Parameter aus dem S7-Programm in das Simulink-Modell zu schreiben, setzen Sie diesen Wert auf TRUE. Die am Parameter "inOutParams" übergebenen Werte werden in das Simulink-Modell geschrieben.

Um die Parameter aus dem Simulink-Modell zu lesen, setzen Sie diesen Wert auf FALSE. Die aktuellen Werte der Simulink-Modell Parameter werden in die an "inOutParams" verschaltete Variable geschrieben.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d


inOutParams PLC Datentyp ModelPIDParams

Mit dem Durchgangsparameter „inOutParams“ können Sie die Parameter des Simulink-Modells zum Lesen oder Schreiben übergeben.

Ausgangsparameter

Tabelle 2-20: Ausgangsparameter


STATUS WORD Dieser Rückgabewert wird automatisch von ODK generiert. Bei einer erfolgreichen Ausführung ist der Rückgabewert 0.

2.8.2 Modellparameter mit Beobachtungstabelle in STEP 7 ändern

Tabelle 2-21: Modellparameter mit Beobachtungstabelle in STEP 7 ändern

Schritt Anweisung

1. Navigieren Sie zum Ordner „Beobachtungs- und Forcetabellen“ (“Watch and force tables“).

2. Öffnen Sie „WatchTableModelPID“.

3. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Alle beobachten“ (“Monitor“).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

4. Fügen Sie in der Spalte „Steuerwert“ (“Modify value“) folgende Werte ein:

1. “GlobalParameters“.paramAccess = TRUE

2. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Steuert alle aktivierten Werte einmalig und sofort" ("Modify all selected values once and now").

Die Modellparameter werden aus der SO-Datei gelesen.

Die Variable “GlobalParameters“.paramAccess setzt sich automatisch wieder zurück.

5. Fügen Sie in der Spalte „Steuerwert“ (“Modify value“) folgende Werte ein:

1. “GlobalParameters“.paramAccess = TRUE

2. “GlobalParameters“.writeParameters = TRUE

3. “GlobalParameters“.parameters.PIDController_Upper… = 20.0

4. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Steuert alle aktivierten Werte einmalig und sofort" ("Modify all selected values once and now").

2

Der Wert des Parameters “GlobalParameters”.outPID wird auf den Wert 20.0 reduziert.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

6. Um den ursprüngliche Zustand zu erhalten, ändern Sie den Wert des Parameters “GlobalParameters“.parameters.PIDController_Upper… wieder auf 100.0.

Klicken Sie auf die Schaltfläche „Steuert alle aktivierten Werte einmalig und sofort" ("Modify all selected values once and now").

Hinweis Wenn Sie Werte von Parametern über die Beobachtungstabelle ändern, sind diese Änderungen nur bis zu einem Neustart der CPU gültig. Nach dem Neustart sind wieder die ursprünglichen Werte aktuell.

Wenn Sie die Werte dauerhaft vom S7-Programm aus ändern wollen, müssen Sie die Werte der Parameter direkt im Datenbaustein ändern (siehe nächstes Kapitel).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

2.8.3 Modellparameter dauerhaft mit Datenbaustein ändern

Um die Modell-Parameter dauerhaft (auch nach CPU-Neustart) beizubehalten, müssen Sie die Variablen “Global“.paramAccess und “Global“.wirteActive des DBs „GlobalParameters“ im OB „Startup“ setzen.

Programm im OB „Startup“ anpassen

Tabelle 2-22: Vorbereitung im OB „Startup“

Schritt Anweisung

1. Öffnen Sie den OB „Startup“.

2. Setzen Sie in Netzwerk 3 die Parameter “Global“.paramAccess und “Global“.wirteActive.

3. Markieren Sie den OB „Startup“ und klicken Sie auf die Schaltfläche „Laden in Gerät“ (“Download to Device“).

Variablen im DB „GlobalParameters“ anpassen

Tabelle 2-23: Modellparameter dauerhaft im Datenbaustein ändern

Schritt Anweisung

1. Navigieren Sie zu „Programmbausteine“ (“Program blocks“) und öffnen Sie den DB „GlobalParameters“.

2. Klappen Sie die Variable „parameters“ auf.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

3. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Monitor all“.

4. Lesen Sie die aktuellen Modellparameter aus.

1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „Beobachtungswert“ (“Monitor value“) der Variable „paramAccess“.

2. Klicken Sie auf „Operand steuern…“ (“Modify operand…“).

5. Geben Sie im Dialog 1 ein und bestätigen mit „OK“.

6. Ändern Sie den Beobachtungswert von „PIDController_Upp..“ auf 20.0.

7. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Momentaufnahme der Aktualwerte“ (“Snapshot of the actual values“).

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Schritt Anweisung

8. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Alle Werte“ (“All values“) und bestätigen Sie den Dialog, um die Momentwerte in die Starwerte zu kopieren.

Alle Momentanwerte sind jetzt als Startwerte im DB gespeichert.

9. Nur die Startwerte für die Modellparameter „parameters“ sollen gespeichert werden.

Löschen Sie die Startwerte in allen anderen Variablen.

10. Markieren Sie den DB „GlobalParameters“ und klicken Sie auf die Schaltfläche „Laden in Gerät“ (“Download to Device“).

11. Führen Sie einen Neustart der CPU durch.

2 Engineering


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Ergebnis:

Der Baustein „ModelPIDReadWriteParameters“ wird bei jedem Neustart der CPU einmalig aufgerufen.

– Die Variablen “GlobalParameters“.paramAccess und “GlobalParameters“.writeActive werden im OB „Startup“ gesetzt.

– Nach dem Aufruf des FBs „ModelPIDReadWriteParameters“ im OB „CylicInterrrupt“ werden die Variablen wieder zurückgesetzt.

Alle Modellparameter werden mit den gespeicherten Werten aus der Variable “GlobalParameters“.parameters bei jedem Neustart gesetzt.

3 Wissenswertes


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

3 Wissenswertes

SIEMENS

STEP 7 (TIA Portal)

STEP 7 ist die Entwicklungsumgebung zur Programmierung und Inbetriebnahme von SIMATIC speicherprogrammierbaren Steuerungen.

http://w3.siemens.com/mcms/simatic-controller-software/de/Seiten/programmiersoftware.aspx


Der SIMATIC S7-1500 Software Controller ist eine CPU für PC-basierte Automatisierungslösungen auf SIMATIC IPCs.

http://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/de/software-controller/Seiten/Default.aspx

SIMATIC 1500S ODK

Das Add-on SIMATIC 1500S Open Development Kit (ODK) erlaubt es, die CPU-Funktionalität mit anwenderspezifischen C/C++ Programmen als Windows- oder Echtzeitfunktion zu erweitern.

http://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/de/software-controller/s7-1500-software-controller-odk/Seiten/Default.aspx

SIMATIC Target 1500S

Mit SIMATIC Target 1500S können Simulink-Modell in codiert und in SIMATIC CPUs (SIMATIC S7-1500 Software Controller und S7-1518 ODK) zu Ablauf gebracht werden.

http://www.industry.siemens.com/topics/global/de/tia-portal/controller-sw-tia-portal/simatic-step7-tia-portal-optionen/target-1500s-for-simulink/Seiten/Default.aspx

MathWorks

MATLAB und Simulink sind eingetragene Warenzeichen von MathWorks, Inc.

MATLAB

Programm zur Lösung von mathematischen Aufgaben und zur grafischen Darstellung der Ergebnisse. In MATLAB wird in einer proprietären Programmiersprache programmiert.

http://de.mathworks.com/products/matlab/index.html

MATLAB Coder

Add-on für MATLAB zur Erstellung von „C/C++“-Code aus der proprietären MATLAB Programmiersprache. MATLAB Coder setzt voraus, dass das Basispaket MATLAB installiert ist.

http://de.mathworks.com/products/matlab-coder/index.html










http://de.mathworks.com/products/matlab/index.html

http://de.mathworks.com/products/matlab-coder/index.html

3 Wissenswertes


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

Simulink

Add-on für MATLAB zur grafischen Programmierung und Simulation von Modellen. Simulink bietet eine umfangreiche Bibliothek mit Funktionen, z. B. zum Aufbau von regelungstechnischen Anwendungen. Simulink setzt voraus, dass das Basispaket MATLAB installiert ist.

http://de.mathworks.com/products/simulink/index.html

Simulink Coder

Add-on für Simulink zur Erstellung von „C/C++“-Code aus Simulink Modellen. Simulink Coder setzt voraus, dass MATLAB, MATLAB Coder und Simulink installiert sind.

http://de.mathworks.com/products/simulink-coder/index.html

http://de.mathworks.com/products/simulink/index.html

http://de.mathworks.com/products/simulink-coder/index.html

4 Anhang


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

4 Anhang

4.1 Service und Support

Industry Online Support

Sie haben Fragen oder brauchen Unterstützung?

Über den Industry Online Support greifen Sie rund um die Uhr auf das gesamte Service und Support Know-how sowie auf unsere Dienstleistungen zu.

Der Industry Online Support ist die zentrale Adresse für Informationen zu unseren Produkten, Lösungen und Services.

Produktinformationen, Handbücher, Downloads, FAQs und Anwendungsbeispiele – alle Informationen sind mit wenigen Mausklicks erreichbar: https://support.industry.siemens.com/ .

Technical Support

Der Technical Support von Siemens Industry unterstützt Sie schnell und kompetent bei allen technischen Anfragen mit einer Vielzahl maßgeschneiderter Angebote – von der Basisunterstützung bis hin zu individuellen Supportverträgen.

Anfragen an den Technical Support stellen Sie per Web-Formular: www.siemens.de/industry/supportrequest .

Serviceangebot

Unser Serviceangebot umfasst u. a. folgende Services:

Produkttrainings

Plant Data Services

Ersatzteilservices

Reparaturservices

Vor-Ort und Instandhaltungsservices

Retrofit- und Modernisierungsservices

Serviceprogramme und Verträge

Ausführliche Informationen zu unserem Serviceangebot finden Sie im Servicekatalog: https://support.industry.siemens.com/cs/sc

Industry Online Support App

Mit der App "Siemens Industry Online Support" erhalten Sie auch unterwegs die optimale Unterstützung. Die App ist für Apple iOS, Android und Windows Phone verfügbar. https://support.industry.siemens.com/cs/de/de/sc/2067

https://support.industry.siemens.com/

http://www.siemens.de/industry/supportrequest

https://support.industry.siemens.com/cs/sc

https://support.industry.siemens.com/cs/de/de/sc/2067

4 Anhang


S

iem

en

s A

G 2

01

6 A

ll ri

gh

ts r

ese

rve

d

4.2 Links und Literatur

Tabelle 4-1: Links

Nr. Thema

\1\ Siemens Industry Online Support

https://support.industry.siemens.com

\2\ Dieser Beitrag https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109482830

\3\ Handbuch: STEP 7 V14 Professional https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109742272

\4\ Handbuch: SIMATIC S7-1500 ODK 1500S


\5\ Handbuch Target 1500S https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/24443/man

\6\ Handbuch SIMATIC S7-1500 CPU 150xS


\7\ Handbuch: SIMATIC S7-1500 Software Controller Ergänzungen zu CPU 1505S/CPU 1507S


\8\ Handbuch: SIMATIC ET 200SP Open Controller CPU 1515SP PC


\9\ Anwendungsbeispiel: Regeln von simulierten Regelstrecken in der S7-1500


\10\ MathWorks Online Dokumentation:


4.3 Änderungsdokumentation

Tabelle 4-2: Änderungsdokumentation

Version Datum Änderung

V1.0 12/2016 Erste Ausgabe

https://support.industry.siemens.com/










SIMATIC Target 1500S - support.industry.siemens.com · 1 Einführung SIMATIC Target 1500S...

Documents

Transcript of SIMATIC Target 1500S - support.industry.siemens.com · 1 Einführung SIMATIC Target 1500S...