SIMATIC automatizacijskisustavi Kontroleri, programi, programiranje, komunikacije, upravljanje i nadzor procesa

Hans Berger

5. obnovljeno i prošireno njemačko izdanje, 2012.1. hrvatsko izdanje, 2013.

Urednik:

doc. dr. sc. Damir Sumina

Prevoditelji:

doc. dr. sc. Damir Suminadoc. dr. sc. Igor ErcegMartina Kutija, dipl. ing.

Recenzenti:

Dalibor Marković, ing.Marko Bunić, dipl. ing.

Lektorica:

dr. sc. Milica Mihaljević

Priprema:

Graphis d.o.o.

Za nakladnika:

Elizabeta Šunde, dipl. ing.

Zahvala:

Ova je knjiga tiskana uz pomoć tvrtke SIEMENS d.d. Hrvatska, Heinzelova 70a, Zagreb te SIEMENS Solution partnera: ATO, Brodarski institut, Duplico, D.V.V., Energocontrol, Montelektro, Nev-el, Novatec.

Autor, prevoditelji i nakladnik veliku su pažnju posvetili tekstu i ilustracijama u ovoj knjizi. Nažalost, pogreške se nikada ne mogu potpuno izbjeći. Nakladnik, autor i prevoditelji u tim slučajevima ne smatraju se pravno odgovornim, bez obzira na pravne temelje. Oznake korištene u ovoj knjizi mogu biti zaštićene oznake čije nedopušteno korištenje krši autorska prava vlasnika.

Nakladnik hrvatskog izdanja: Graphis d.o.o., Zagreb© 2013. Graphis d.o.o., Maksimirska 88, Zagreb, graphis1@inet.hr, www.graphis.hr

CIP zapis dostupan u računalnom katalogu Nacionalne i sveučilišne knjižnice u Zagrebu pod brojem 855693

ISBN: 978-953-279-031-3

5. njemačko izdanje, 2012., 1. hrvatsko izdanje, 2013.

Licensed edition ofAutomatisieren mit SIMATICby Hans Berger5th edition, 2012ISBN 978-3-89578-386-9© 2012 by Publicis Erlangen, Zweigniederlassung der PWW GmbH

with the permission ofPublicis Publishing, Naegelsbachstr. 33, 91052 Erlangen, Germany, www.publicis.de/books, Tel: +49 9131 9192 510

Ova knjiga i svi njezini dijelovi podliježu Zakonu o zaštiti autorskih prava. Svaka uporaba izvan odredbi Zakona o autorskom pravu bez suglasnosti nakladnika strogo je zabranjena i podliježe zakonskim sankcijama. To se posebno odnosi na neovlašteno kopiranje, prevođenje, mikrofilmiranje ili druge obrade i pohrane u elektroničkim sustavima. To se također odnosi na korištenje ilustracija, dijela ilustracija ili izvadaka iz teksta.

Tiskano u Hrvatskoj

Predgovor

5

Predgovor

Automatizacija industrijskih postrojenja dovodi do rastuće potražnje za kom-ponentama koje su sve različitije i složenije. Stoga, novi izazov nije daljnji razvojvisokospecijaliziranih uređaja, nego optimiranje njihovog međudjelovanja.

Koncept potpuno integrirane automatizacije omogućava jedinstveno upravlja-nje svim automatizacijskim komponentama s pomoću jedne platforme i alata s je-dinstvenim korisničkim sučeljem. Taj je zahtjev ispunjen u novom SIMATIC-u, kojiosigurava jednolikost pri konfiguriranju, programiranju, upravljanju podacima ikomunikaciji.

STEP 7 inženjerski alat koristi se za kompletno konfiguriranje i programiranjesvih komponenti. Dodatne opcije za proširenje funkcionalnosti mogu se jedno-stavno uključiti u STEP 7 ako imaju isto načelo rada. SIMATIC Manager u STEP 7V5.5 i u TIA Portalu Step 7 V11 koordinira radom svih alata i središnje upravlja au-tomatizacijskim podacima. Svi alati imaju pristup središnjem upravljanju podaci-ma tako da su spriječeni dvostruki unosi i koordinacijski problemi od samog po-četka.

Integrirana komunikacija među svim automatizacijskim komponentama pre-duvjet je za distribuiranu automatizaciju. Međusobno podešeni komunikacijskimehanizmi omogućavaju besprijekorno međudjelovanje kontrolera, vizualizacij-skih sustava i distribuiranih I/O bez dodatnih troškova. To omogućava da je plodo-nosni koncept "distribuirana inteligencija" nadohvat ruke. Komunikacija sa SIMA-TIC-om nije samo jedinstvena unutar sebe, nego je i otvorena prema van. To značida SIMATIC primjenjuje općenito korištene standarde kao što je PROFIBUS za ure-đaje u polju, industrijski ethernet i TCP/IP protokol za najbolju moguću vezu pre-ma uredima i razini upravljanja.

Peto izdanje ove knjige daje pregled struktura i načina rada modernih automa-tizacijskih sustava s modernim kontrolerima i HMI uređajima te opisuje proširenemogućnosti distribuiranja s PROFIBUS-om i PROFINET-om. Korištenjem SIMATICS7 programabilnih kontrolera kao primjera ova knjiga daje uvid u hardver i sof-tversko konfiguriranje kontrolera, predstavlja razine programiranja s različitimprogramskim jezicima, objašnjava izmjenu podataka preko mreža i opisuje brojnemogućnosti za operatorsko upravljanje i nadzor procesa.

Erlangen, srpnja 2012. Hans Berger

Riječ urednika

7

Rije� urednika

Kao prevoditelj i urednik ove knjige nadam se da će knjiga poslužiti stručnjaci-ma iz prakse na području industrijske automatizacije i čitateljima koji se tek spre-maju ući u ovo područje. Knjiga će sigurno poslužiti i kao priručnik studentimaFakulteta elektrotehnike i računarstva u Zagrebu i ostalih fakulteta u Hrvatskojkoji se bave industrijskom automatizacijom.

Rad na knjizi bio mi je veliki izazov i velika odgovornost. S jedne strane odgo-vornost postoji prema struci, pa je knjigu trebalo pisati uzimajući u obzir sve izra-ze koji su prihvaćeni kod stručnjaka, pa i one izraze koji su anglizmi ili nisu pot-puno točni. Poneki izrazi prevedeni na hrvatski jezik mogu trenutačno kod struč-njaka izazvati i čuđenje (na primjer "toplo" i "vruće" pokretanje), no vjerujem da ćebiti prihvaćeni. Kao urednik knjige vodio sam računa o tome da se ipak ublaži uči-nak prevođenja svih izraza te da se prihvate anglizmi koji nemaju kvalitetnu za-mjenu, a već su dugo uobičajeni na području industrijske automatizacije. S drugestrane velika je odgovornost i prema čitateljima koji ulaze u svijet industrijske au-tomatizacije, pa je bilo potrebno uvoditi hrvatske izraze za anglizme i ispravljatinepravilne, ali u struci uobičajene izraze. Vodio sam računa i o tome da se izrazikorišteni na kolegijima Fakulteta elektrotehnike i računarstva u Zagrebu primje-njuju u ovoj knjizi. Često sam kao urednik morao "suditi" o izrazima i donositi od-luke koje nisu jednostavne. Switch ili mrežni preklopnik, ladder-logika ili ljestviča-sti dijagrami, sistemski ili sustavski funkcijski blokovi, token ili žeton, treba li smi-šljati prijevod za offline ili online, download ili upload, to su samo neke od brojnihdvojbi. Uz veliku pomoć prof. dr. sc. Zvonka Benčića i stručnu pomoć kolega iztvrtke Siemens Dalibora Markovića, ing. i Marka Bunića, dipl. ing. vjerujem da su uknjizi donesene dobre "presude" na korist postojećim i budućim stručnjacima napodručju industrijske automatizacije.

Također, potrebno je napomenuti da su svi navedeni podaci (programski pake-ti, računala, oprema) bili aktualni 2011. godine jer je te godine tiskan izvornik.Budući da je u životu stalna samo promjena, neki podaci nisu aktualni s trenutnopostojećim inačicama.

Pored svega želio bih se zahvaliti kolegici Martini Kutiji, dipl. ing. i doc. dr. sc.Igoru Ercegu koji su sudjelovali u prijevodu ove knjige. Zavaljujem lektorici dr. sc.Milici Mihaljević na jezičnim savjetima. Zahvaljujem nakladniku tvrtki Graphisd.o.o. i tvrtki Siemens d.d. Hrvatska koja je omogućila prevođenje i novčano podu-prla objavljivanje knjige.

Zagreb, rujna 2013.

Damir Sumina

Sadr�aj

1. Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.1. Komponente SIMATIC automatizacijskih sustava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.2. Od zadatka automatizacije do gotovog programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.3. Kako radi programabilni logički kontroler? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.4. Put binarnog signala od senzora do programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.5. Upravljanje podacima u SIMATIC automatizacijskom sustavu . . . . . . . . . 21

2. SIMATIC kontroleri – hardverska platforma . . . . . . . . . . 23

2.1. Komponente SIMATIC jedinice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2. Mikro PLC SIMATIC S7-200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.3. SIMATIC S7-1200 modularni mikrokontroler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.4. SIMATIC S7-300 modularni minikontroler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.5. Tehnološke funkcije kontrolera CPU 300C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.6. SIMATIC S7-400 za zahtjevne zadatke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.7. Visoka raspoloživost sa SIMATIC-om . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.8. Integrirana sigurnost sa SIMATIC S7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.9. Korištenje u teškim uvjetima: SIPLUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.10. Veze procesa s digitalnim modulima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.11. Veze procesa s analognim modulima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2.12. FM moduli pomažu CPU-u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.13. Sabirnička veza s komunikacijskim modulima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.14. SIMATIC PC temeljena automatizacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.15. ET 200 distribuirani I/O sustav . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

2.16. SIMATIC uređaj za programiranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3. STEP 7: In�enjerski alat za SIMATIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.1. Pregled varijanti STEP 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.2. Automatizacija s pomoću programa STEP 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.3. Uređivanje projekata u STEP 7 V5.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.4. Uređivanje projekata u STEP 7 unutar TIA Portala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

3.5. Konfiguriranje SIMATIC jedinice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.6. Alati za programiranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

3.7. Davanje imena adresama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

3.8. Programiranje logičkog bloka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

3.9. Programiranje podatkovnog bloka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

3.10. Programiranje korisnički definiranog tipa podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

3.11. Rad s izvornim programskim datotekama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Sadržaj

10

3.12. Pomoć s kreiranjem programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 983.13. Prijenos korisničkog programa u CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

3.14. Online procesiranje korisničkog programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3.15. Upravljanje korisničkim programom s pomoću online alata . . . . . . . . . . 1063.16. Pronalaženje hardverskih pogrešaka korištenjem

dijagnostičkih funkcija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.17. Testiranja s pomoću tablica za nadzor stanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.18. Testiranje programa s pomoću statusa programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

3.19. Testiranje korisničkih programa offline s pomoću programa S7-PLCSIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

3.20. Dokumentiranje u formatu priručnika s pomoću programa DOCPRO . . 120

4. Programski jezici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

4.1. Ladder-logika, LAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1254.2. Funkcijski blokovski dijagram FBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

4.3. Lista naredbi STL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

4.4. Strukturirani upravljački jezik SCL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1374.5. S7-GRAPH slijedno upravljanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

4.6. Funkcijska biblioteka LAD-a, FBD-a i STL-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1424.7. Funkcijska biblioteka SCL-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

4.8. Globalna adresna područja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

4.9. Apsolutno i simboličko adresiranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1534.10. Indirektno adresiranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

4.11. Elementarni tipovi podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

4.12. Složeni tipovi podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1604.13. Tipovi podataka za parametre bloka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

4.14. Ostali tipovi podataka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

5. Korisni�ki program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

5.1. Izvođenje SIMATIC programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1655.2. Startna rutina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

5.3. Glavni program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1695.4. Procesne slike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

5.5. Vrijeme ciklusa, vrijeme reakcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

5.6. Programske funkcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1765.7. Prekidi u zadano vrijeme dana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

5.8. Prekidi s vremenskom odgodom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

5.9. Ciklički prekidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1845.10. Hardverski prekidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

5.11. Višeprocesorski prekid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

5.12. Sinkrone pogreške na CPU 300/400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1885.13. Asinkrone pogreške na CPU 300/400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

5.14. Obrada pogreške na CPU 1200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

Sadržaj

11

5.15. Dijagnostičke funkcije na CPU 300/400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1955.16. Pregled korisničkih blokova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1975.17. Svojstva bloka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1985.18. Know-how zaštita, zaštita od kopiranja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015.19. Sučelje bloka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2035.20. Pozivi blokova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

6. Komunikacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

6.1. Konfiguriranje mreže . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2096.2. MPI mreža . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2146.3. S7 osnovna vanjska komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2156.4. Komunikacija globalnim podacima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2176.5. Industrijski ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2186.6. Korisniku otvorena komunikacija, IE komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . 2206.7. S7 komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2216.8. PROFIBUS komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2246.9. Interna S7 osnovna komunikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2256.10. AS sučelje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2276.11. Direktna komunikacija (engl. point-to-point) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2286.12. Distribuirane IO jedinice s PROFINET IO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2296.13. Posebne funkcije za PROFINET IO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2366.14. Program izokronog moda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2426.15. Distribuirane I/O jedinice s PROFIBUS DP-om . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2466.16. Posebne funkcije za PROFIBUS DP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2526.17. DPV1 prekidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

7. Operatorsko upravljanje i nadzor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

7.1. Paneli s tipkama KP8, PP7 i PP17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2577.2. Osnovni paneli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2597.3. Napredni paneli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2607.4. Mobilni paneli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2627.5. Mikropaneli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2637.6. SIMATIC paneli – serija 70 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2647.7. SIMATIC paneli – serija 170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2657.8. SIMATIC paneli – serija 270 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2667.9. Višefunkcionalni paneli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2677.10. SIMATIC PC paneli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2687.11. Konfiguriranje SIMATIC HMI jedinica – SIMATIC WinCC . . . . . . . . . . . . . 2707.12. Procesna dijagnostika u korisničkom programu s pomoću S7-PDIAG . . 2787.13. Procesna dijagnostika s pomoću SIMATIC ProAgenta . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.14. Telefonska mrežna veza s teleservisom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

Kazalo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

Kratice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

1. Uvod

13

1. Uvod

1.1. Komponente SIMATIC automatizacijskih sustava

SIMATIC automatizacijski sustavi sastoje se od mnogo komponenti međusobnopovezanih konceptom "potpuno integrirane automatizacije" (engl. Totally Integra-

ted Automation, TIA). Potpuno integrirana automatizacija (TIA) predstavlja auto-matizaciju s integriranom konfiguracijom, programiranjem, spremanjem i prije-nosom podataka.

Kao programabilni logički kontroleri (engl. programmable logic controller, PLC),SIMATIC S7 kontroleri čine osnovu automatizacijskih sustava. SIMATIC S7-200 iS7-1200 mikrosustavi su s najnižim rasponom mogućnosti koji se koriste kao sa-mostalno rješenje ili u sabirničkoj mreži. SIMATIC S7-300 sa standardnom central-nom procesorskom jedinicom (engl. central processing unit, CPU) i dodatnim mo-dulima klasično je rješenje kod proizvodnih linija u industriji. Najbolji je uređaj snajviše mogućnosti od svih SIMATIC kontrolera SIMATIC S7-400 koji omogućujesustavska rješenja za proizvodnju i industrijske procese.

SIMATIC WinAC – Windows automatizacijski centar (engl. windows automation

center) kombinira funkcije upravljanja u otvorenoj petlji, tehnologiju, obradu po-dataka, vizualizaciju i komunikaciju na jednom osobnom računalu (PC). Uzima sekao prvi izbor ako je potrebno upravljati sustavom preko PC aplikacija uz klasičnirad PLC-a.

SIMATIC WinCC – Windows upravljački centar (engl. windows control center)inženjerski je i runtime

1 softver za uređaje utemeljene na radu PC-a. HMI uređajikonfiguriraju se WinCC inženjerskim softverom, dok WinCC runtime softver pre-tvara osobna računala u HMI uređaje za industrijska postrojenja i procese.

SIMATIC HMI označava sučelje čovjek – stroj (engl. human machine interface) ipredstavlja sučelje između operatera i stroja. Od najjednostavnijih tekstnih prika-za do operatorskih jedinica s grafikom, sučelje čovjek – stroj omogućava sadržajepotrebne za upravljanje i nadzor nad strojem ili postrojenjem. HMI prikazuje sta-nje postrojenja s događajima i porukama o pogreškama, upravlja receptima i ar-hivama mjerenih vrijednosti te pomaže operaterima postrojenja pri rješavanjuproblema, servisiranju i održavanju.

SIMATIC NET povezuje sve SIMATIC jedinice i osigurava nesmetanu podatkov-nu komunikaciju. Različiti sabirnički sustavi sa stupnjevitom izvedbom omoguću-ju povezivanje uređaja neovisno o proizvođaču ako su uređaji ili procesna osobna

1 runtime – izvođenje u stvarnom vremenu

1. Uvod

14

računala spojeni na upravljačkoj razini. Podatkovni promet može se odvijati iizvan granica različitih podmreža, npr. prijenos podataka automatizacije kao štosu mjerene vrijednosti, alarmi ili rješavanje problema središnjeg mjesta u mrež-noj grupi.

SIMATIC DP predstavlja distribuirane ulaze/izlaze (I/O). Proširuje sučelje izme-đu središnjeg kontrolera i stroja ili postrojenja s I/O modulima smještenim izrav-no na postrojenju. Distribuirani I/O, koji su prostorno odvojeni od kontrolera, spo-jeni su na središnje upravljanje preko PROFIBUS DP i PROFINET IO sabirničkog su-stava, čime se smanjuje ožičavanje. SIMATIC kontroleri, ET 200 I/O moduli i uređa-ji neovisnih proizvođača mogu se koristiti kao distribuirani I/O.

STEP 7 inženjerski je softver koji se koristi za konfiguriranje, parametriranje iprogramiranje SIMATIC komponenti. SIMATIC Manager u "klasičnoj" STEP 7 verzijii u novoj verziji TIA Portala glavni je alat za upravljanje podacima automatizacije ipovezanih uređivača softvera u obliku hijerarhijski organiziranog projekta.

Sl. 1.1. Komponente SIMATIC automatizacijskih sustava

S

S

S

SIMATIC HMI uređajSIMATIC S7 uređaj SIMATIC PC uređaj

S

S

S

SIMATIC NET

SIMATIC DP STEP 7

S

SIMATIC automatizacijski sustav

S

u različitim izvedbama s klasificiranim sposobnostima rada

sa softverom za kontrolerSIMATIC WinAC i HMI softverSIMATIC WinCC

od glavnog panela dovizualizacijskog PC-a

Umrežavanje omogućujerazmjenu podataka i središnji online pristup.

Distribuirani ulazi/izlaziobuhvaćaju od sučelja do stroja/postrojenja.

STEP 7 je inženjerski softver za konfiguriranje, projektiranje i programiranje

2. SIMATIC kontroleri – hardverska platforma

23

2. SIMATIC kontroleri –

hardverska platforma

SIMATIC kontroleri, koji su jezgra automatizacijskog sustava, upravljaju proi-zvodnim strojevima, proizvodnjom u postrojenjima ili industrijskim procesima. Unastavku će uglavnom biti opisani programabilni logički kontroleri (PLC). Sie-mens također nudi i PC temeljene SIMATIC kontrolere.

SIMATIC S7 programabilni su logički kontroleri (PLC) koji su dostupni u četiriizvedbe:

– SIMATIC S7-200, kompaktni mikro PLC

– SIMATIC S7-1200, modularni mikro PLC

– SIMATIC S7-300, modularni PLC srednjih radnih značajki

– SIMATIC S7-400, modularni PLC visokih radnih značajki.

S7-200 jedinica sastoji se od osnovne jedinice i može se proširiti dodatnim mo-dulima. Kod S7-300/400 jedinica, jedinica napajanja, CPU modul i I/O moduli ugra-đeni su u isti montažni okvir. Takva središnja konfiguracija može se proširiti okvi-rom za proširenje kako bi se mogli ugraditi dodatni I/O moduli. Okvir za prošire-nje može biti izdvojeni uređaj te može biti postavljen odvojeno od glavnog okvira.Za programiranje SIMATIC S7-200 kontrolera koristi se STEP 7 Micro programskijezik, dok je STEP 7 s različitim programskim jezicima predviđen za programira-nje kontrolera serije SIMATIC S7-300/400.

PC temeljena automatizacija opći je izraz za PLC-ove temeljene na osobnomračunalu (PC):

– Industrijsko računalo dostupno je kao Rack PC ili Box PC.

– SIMATIC PC panel kombinacija je HMI uređaja i kontrolera.

– SIMATIC WinAC generički je izraz za programske pakete SIMATIC PC teme-ljene automatizacije. WinAC izvodi se na standardnom PC-u koji ima operacij-ski sustav Windows. Distribuirani I/O moduli predstavljaju vezu prema procesu.

Kod SIMATIC PC temeljene automatizacije kontroler može biti potpuno soft-versko rješenje (software PLC) ili utaknuta kartica (slot PLC).

SIMATIC DP (engl. distributed ports, distributed I/O) moduli ugrađeni na mjestuna kojem se nalazi stroj ili u postrojenju povezani su s master jedinicom prekoPROFIBUS DP-a i/ili PROFINET IO-a. Većina SIMATIC CPU-ova ima integrirano PRO-FIBUS ili PROFINET sučelje, što uvelike olakšava povezivanje distribuiranih I/O.Budući da je funkcioniranje PROFIBUS-a i PROFINET-a standardizirano bez obzirana dobavljača, moguće je sa SIMATIC kontrolerom povezati i uređaje neovisnihproizvođača.

2. SIMATIC kontroleri – hardverska platforma

24

2.1. Komponente SIMATIC jedinice

Kompletan programabilni kontroler zajedno sa svim I/O modulima naziva se je-dinicom. Jezgru čini CPU, koji se, ako je potrebno, može proširiti s I/O modulima.

Sljedeća lista prikazuje komponente od kojih se može sastojati SIMATIC jedini-ca:

– okviriOkviri služe za smještaj modula i čine temelj za glavne jedinice i jedinice zaproširenje. Kod S7-1200 i S7-300 koriste se jednostavne montažne šine čija seduljina određuje prema broju i širini modula koji će biti ugrađeni. KodS7-400 koristi se metalni okvir koji ima definiran broj slotova sa stražnjomsabirnicom i konektorima.

– napajanje (engl. power supply, PS)Njime se osigurava unutarnji napon napajanja; ulazni napon iznosi 120/230 VAC ili 24 V DC.

– centralna procesorska jedinica (engl. central processor unit, CPU)CPU sprema i procesira korisnički program; komunicira s uređajem za pro-gramiranje i svim drugim jedinicama preko MPI sabirnice; upravlja glavnim idistribuiranim I/O modulima; može biti i DP slave na PROFIBUS DP ili I/O ure-đaj na PROFINET IO.

– moduli sučelja (engl. interface modules, IM)Moduli sučelja međusobno povezuju okvire.

– signalni moduli (engl. signal modules, SM)Signalni moduli prilagođavaju signale dobivene iz upravljanog postrojenjana unutarnju razinu signala ili upravljaju sklopnicima, aktuatorima, svjetli-ma itd. Signalni moduli dostupni su kao ulazni i izlazni moduli za digitalne ianalogne signale te se mogu koristiti za spajanje senzora i aktuatora koji senalaze u zonama opasnosti 1 i 2.

– funkcijski moduli (engl. function modules, FM)Funkcijski moduli izvode kompleksne ili vremenski kritične procese neovisnoo CPU-u, npr. brojenje, upravljanje položajem ili upravljanje u zatvorenojpetlji.

– komunikacijski procesori (engl. communications processors, CP)Komunikacijski procesori povezuju SIMATIC jedinicu s podmrežama kao štosu industrijski ethernet, PROFIBUS FMS, AS sučelje ili serijska direktna komu-nikacija.

Distribuirani I/O moduli spojeni na jedinicu dio su te jedinice. Ako je distribui-rani I/O sustav spojen preko PROFIBUS DP-a, DP master upravlja "svojim" DP slave-

ovima, a time i uređajima u polju. Ako je veza preko PROFINET IO-a, I/O kontrolerupravlja I/O uređajima. DP slaveovi ili I/O uređaji integrirani su u adresno područjeglavnog I/O sustava te su načelno identični kao i I/O moduli instalirani lokalno uglavnom okviru i okvirima za proširenje.

3. STEP 7: Inženjerski alat za SIMATIC

66

3. STEP 7: In�enjerski alat za SIMATIC

STEP 7 inženjerski je alat za SIMATIC koji za rad zahtijeva standardan PC sMicrosoft Windows operacijskim sustavom. Dostupne su različite verzije STEP-a 7.

Trenutačno je u tijeku smjena generacija. Osim standardnih V5.x verzija STEP 7("STEP 7 sa SIMATIC Managerom") tu je sada i nova verzija STEP 7 V1x ("STEP 7unutar TIA Portala"). Najvažnije su značajke nove verzije poboljšano korisničkosučelje i integracija STEP-a 7 u TIA Portal u kombinaciji s drugim alatima za auto-matizaciju kao što je WinCC, inženjerski alat za HMI uređaje, pri čemu je ostvare-no zajedničko upravljanje podacima različitih aplikacija.

3.1. Pregled varijanti STEP 7

STEP 7 V5.5

STEP 7 osnovni je softver za SIMATIC S7-300/400, SIMATIC ET 200 CPU i SIMA-TIC WinAC programabilne logičke kontrolere. Kao središnji alat, SIMATIC Manager

upravlja svim podacima automatizacijskog sustava i svim alatima koji se koriste zaobradu tih podataka. S pomoću alata STEP 7 korisnik može konfigurirati hardverSIMATIC kontrolera, parametrirati module i postaviti njihove adrese te konfiguri-rati komunikacijske veze. STEP 7 također omogućava korisniku da s pomoću pro-gramskih jezika ladder-logika (LAD), funkcijski blokovski dijagram (FBD) i lista na-redbi (STL) napiše korisnički program za kontroler.

STEP 7 isporučuje se s podrškom za pet jezika (engleski, njemački, francuski,talijanski i španjolski). Također su dostupne i verzije na japanskom i kineskom je-ziku. U verziji V5.5 sa SP1, STEP 7 zahtijeva MS Windows XP Professional sa SP2 iliSP3 operacijskim sustavom, MS Windows Server 2003 SP2 Standard Edition kaoradnu stanicu, MS Windows 7 32/64-bit Ultimate, Professional i Enterprise (stan-dardna instalacija, ne s XP modom), ili MS Windows Server 2008 R2 64-bitni.STEP 7 zahtijeva do 2 GB memorije na tvrdom disku ovisno o opsegu instalacije i ooperacijskom sustavu koji se koristi. Potrebna je također i zamjenska datoteka(engl. swap file) veličine barem dva puta veće od glavne memorije.

Za korištenje alata STEP 7 potrebna je licenca (autorizacija korisnika). Licencase isporučuje na USB disku. Ako nakon instalacije alata STEP 7 ne postoji autoriza-cijski ključ na tvrdom disku, od korisnika će biti zatraženo da napravi autorizaci-ju. Autorizaciju je moguće napraviti i kasnije. U slučaju izgubljene autorizacije,npr. zbog neispravnoga tvrdog diska, može se koristiti probna licenca isporučenasa STEP 7, koja vrijedi određeno vrijeme dok se ne dobije nova licenca.

3.1. Pregled varijanti STEP 7

67

STEP 7 Professional

STEP 7 Professional obuhvaća STEP 7 i dodatne pakete S7-GRAPH, S7-SCL i S7--PLCSIM. Osim PLC programskih jezika koji se koriste u STEP 7, ladder-logika(LAD), funkcijski blokovski dijagram (FBD) i lista naredbi (STL), STEP 7 Professio-nal podržava i preostale IEC jezike: GRAPH i strukturirani upravljački jezik (SCL).S7-PLCSIM omogućava offline simulaciju korisničkog programa.

Zahtjevi za instalaciju i rad inženjerskog alata STEP 7 Professional isti su kao iza STEP 7.

STEP 7 Lite

STEP 7 Lite jeftina je alternativa za jednostavne i samostalne aplikacije sa SIMA-TIC S7-300, ET 200S i ET 200x. S pomoću STEP 7 Lite konfigurira se hardver za SI-MATIC S7-300 uključujući i distribuirane U/I jedinice. U potpunosti su podržaniprogramski jezici ladder-logika (LAD), funkcijski blokovski dijagram (FBD) i lista na-redbi (STL). Korisnički programi kreirani sa STEP 7 Lite mogu se dalje procesiratisa STEP 7. U kombinaciji sa STEP 7 Lite mogu se koristiti dodatni paketi S7-PLCSIMi TeleService. U verziji 3.0 sa SP4, STEP 7 Lite radi s operacijskim sustavima MSWindows XP Home SP2 i SP3 i sa MS Windows XP Professional sa SP2 i SP3 te s MSInternet Explorer 6.0 ili novijom inačicom.

STEP 7 Micro/Win

STEP 7 Micro/WIN inženjerski je softver za SIMATIC S7-200. Omogućuje kreira-nje korisničkog programa, optimiziran je za procesiranje u S7-200 CPU u oblikupopisa naredbi ili grafički kao LAD ili FBD prikaz. Korisnički program sastoji se odjednog bloka koji može sadržavati potprograme. Između ostalog S7-200 funkcio-nalno sadržava binarne operacije, timer i funkcije brojača, fiksnu i plutajuću arit-metičku točku, funkcije usporedbe, PID regulaciju i prijenos podataka. STEP 7 Mi-kro/Win V4.0 sa SP4 radi s operacijskim sustavima MS Windows 2000 sa SP3 i MSWindows XP Home/Professional.

STEP 7 V11 (TIA Portal)

STEP 7 Basic/Professional unutar TIA Portala podržava pet jezika: engleski, fran-cuski, njemački, talijanski i španjolski. Za korištenje alata STEP 7 potrebna je li-cenca (korisnička autorizacija). Licenca se isporučuje na USB disku. Ako nakon in-stalacije alata STEP 7 ne postoji autorizacijski ključ na tvrdom disku, od korisnikaće biti zatraženo da napravi autorizaciju. Autorizaciju je moguće napraviti i kasni-je. U slučaju izgubljene autorizacije, npr. zbog neispravnog tvrdog diska, može sekoristiti probna licenca isporučena sa STEP 7, koja vrijedi određeno vrijeme dok sene dobije nova licenca.

Preporučuje se dual-core procesor s 2,2 GHz ili procesor sličnih karakteristika.Zahtjevi za RAM memoriju računala su 2 GB DDR2. STEP 7 Basic zahtijeva oko 2 GBmjesta na tvrdom disku.

3. STEP 7: Inženjerski alat za SIMATIC

68

STEP 7 Basic V11 (TIA Portal)

STEP 7 Basic (TIA Portal) alat je za programiranje SIMATIC S7-1200 programa-bilnog kontrolera. Sa STEP 7 Basic može se konfigurirati hardver S7-1200 kontro-lera, parametrirati moduli i konfigurirati komunikacija između S7 jedinica i HMIuređaja.

Korisnički se program piše u programskim jezicima: ladder-logika (LAD), funk-cijski blokovski dijagram (FBD) i strukturirani upravljački jezik (SCL). STEP 7 Basictakođer podržava testiranje, puštanje u pogon, servis te konfiguriraciju tehnološ-kih funkcionalnosti i funkcionalnosti vezanih uz upravljanje brzinom i pozicijomintegriranih na CPU 1200. Nadalje, STEP 7 Basic sadržava inženjerski alat WinCCBasic za konfiguraciju SIMATIC HMI osnovnih panela (engl. basic panels) koji po-državaju PROFINET komunikaciju.

Verzija V11 sa SP 2, STEP 7 Basic zahtijeva operacijski sustav MS Windows XP(Home sa SP3 ili Professional sa SP3) ili MS Windows 7 (Home Premium, Professio-nal, Enterprise ili Ultimate) 32 i 64-bitni.

STEP 7 Professional V11 (TIA Portal)

STEP 7 Professional (TIA Portal) alat je za programiranje automatizacijskih su-stava SIMATIC S7-300/400, SIMATIC S7-1200, SIMATIC ET 200 CPU i SIMATIC PC su-stava (SIMATIC WinAC). S pomoću STEP 7 Professional može se konfigurirati hard-ver SIMATIC kontrolera, parametrirati moduli i konfigurirati komunikacija izme-đu S7 jedinica i HMI uređaja.

Korisnički se program piše u programskim jezicima: ladder-logika (LAD), funk-cijski blokovski dijagram (FBD) i lista naredbi (STL). Osim toga, dostupni su i stru-kovni upravljački jezik (SCL) i GRAPH slijedno upravljanje (ne za S7-1200). U STEP7 Professional integriran je simulacijski softver PLCSIM koji služi za testiranje ko-risničkog programa u offline načinu rada. STEP 7 Professional također podržavatestiranje, puštanje u pogon, servis te konfiguraciju tehnoloških funkcionalnosti ifunkcionalnosti vezanih uz upravljanje brzinom i pozicijom integriranih u CPU-u.Nadalje, STEP 7 Professional sadržava inženjerski alat WinCC Basic za konfiguraci-ju SIMATIC HMI osnovnih panela (engl. basic panels) koji podržavaju PROFINETkomunikaciju.

STEP 7 Professional V11 sa SP 2 zahtijeva operacijski sustav MS Windows XP(Professional sa SP3), MS Windows 2003 Server R2 (SP2 standardno izdanje), MSWindows 7 (Ultimate, Professional ili Enterprise) 32-bitni i 64-bitni ili MS Win-dows 2008 Server (SP2 standardno izdanje).

3.2. Automatizacija s pomoću programa STEP 7

STEP 7 osnovni je automatizacijski alat za SIMATIC kontrolere. Sadržava sve po-trebne uređivače za kreiranje i upravljanje podacima automatizacijskog sustava .Svi podaci automatizacijskog sustava nalaze se u tzv. "projektu" u kojem su do-stupni u hijerarhijskoj strukturi i mogu se dalje procesirati. U procesiranju poda-taka automatizacijskog sustava primjenjuje se sljedeći osnovni postupak:

4. Programski jezici

123

4. Programski jezici

Programski jezici koriste se za pisanje korisničkog programa. Korisniku je naraspolaganju nekoliko programskih jezika i metoda programiranja koje bira ovi-sno o svojim potrebama i željama. STEP 7 V5.5 podržava programske jezike LAD,FBD i STL. SCL i GRAPH dostupni su kao dodatne opcije. STEP 7 Professional V11unutar TIA Portala podržava LAD, FBD, STL, SCL i GRAPH (sl. 4.1.).

Svaki programski jezik ima određenu funkcijsku domenu koja ovisi o tipu CPU-aza koji je korisnički program namijenjen. Na primjer, postoje funkcije za logičkeoperacije nad stanjima binarnih signala, za aritmetičke operacije i za upravljanjeizvođenjem programa.

Vrijednosti koje upotrebljava korisnički program nalaze se u posebnim dijelovi-ma memorije koji se zovu adresna područja. Postoji razlika između globalnih adre-sa koje su dostupne u cijelom korisničkom programu i varijabli pridruženih poje-dinom bloku koje su dostupne samo u tom bloku. Da bi se adresirao podatak, po-trebno mu je dodijeliti adresu. Kod apsolutnog adresiranja koristi se oznaka me-morijskog područja, dok se kod simboličkog adresiranja koristi niz znakova (ime).Tipovi podataka specificiraju raspon vrijednosti i unutarnju strukturu (spremanjepodataka) varijable. Postoje osnovni tipovi podataka, koji se mogu uređivati kori-štenjem "jednostavnih" naredbi programskog jezika, i složeni tipovi podataka, kojise sastoje od pojedinačnih komponenti i čine jednu cjelinu.

Sl. 4.1. Programski jezici u STEP 7

STEP 7 V5.5

LAD LAD

FBD FBD

SCL

STL STL

GRAPHS7-SCL

S7-GRAPH

Programski jezici u STEP 7

STEP 7 V11

SIMATIC Manager TIA portala

ladder-logika(Ladder Logic)

funkcijski blokovski dijagram(Function Block Diagram)

Lista naredbi (Statement List)

strukturirani upravljački jezik(Structured Control Language)

slijedno upravljanje(Sequence Control)

ladder-logika(Ladder Logic)

funkcijski blokovski dijagram(Function Block Diagram)

lista naredbi(Statement List)

strukturirani upravljački jezik(Structured Control Language)

slijedno upravljanje (Sequence Control)

Dodatne opcije

4. Programski jezici

124

Pregled programskih jezika

LAD (ladder-logika) je po izgledu sličan električnim shemama. Povezivanje bi-narnih signala ostvaruje se s pomoću serijskog i paralelnog spajanja kontakata.Timeri, brojači i digitalne funkcije umeću se u shemu kao blokovi. Stanja binarnihsignala mogu se vrlo jasno prikazati kao "tokovi struje".

FBD (funkcijski blokovski dijagram) prikazuje sve veze s pomoću blokova, slič-no prikazu elektroničkih strujnih krugova. Ulazi blokova pridruženi su varijabla-ma čija se stanja i vrijednosti koriste u daljnjem povezivanju signala. Rezultat po-vezivanja na izlazu bloka pridružuje se nekoj varijabli ili se povezuje s ulazomdrugog bloka.

STL (lista naredbi) sastoji se od pojedinačnih naredbi navedenih redak po re-dak. U STL-u su implementirane logičke operacije koje obrađuju stanja signala ivrijednosti adresa i varijabli. Osim povezivanja binarnih i digitalnih varijabli kori-štenjem STL-a mogu se mijenjati sadržaji kompleksnih varijabli, a adrese i varija-ble mogu se indirektno adresirati.

SCL (struktuirani upravljački jezik) tekstualni je programski jezik za programi-ranje složenih algoritama i upravljanje velikom količinom strukturiranih podata-ka. Skup dostupnih naredbi obuhvaća različite vrste izraza s pomoću kojih se pre-nose, uspoređuju i računaju vrijednosti varijabli. Upravljačke naredbe upravljajuredoslijedom izvršavanja naredbi u SCL programu.

GRAPH je metoda programiranja koja se koristi za upravljanje slijednim proce-sima, odnosno za upravljanje automatima stanja. Program se izvodi korak po ko-rak. U svakom koraku izvodi se određen broj naredbi. Korisnik može odabrati dase uvjeti za prelazak na sljedeći korak prikažu u LAD-u ili FBD-u. Alternativno iliparalelno grananje proširuje mogućnosti linearnog izvršavanja uzastopnih kora-ka.

Korisnički program sastoji se od zasebnih dijelova poznatih pod nazivom bloko-

vi. U poglavlju 5. Korisni�ki program na stranici 165. opisana je struktura korisnič-kog programa. Svaki blok može se programirati u programskom jeziku po vlasti-tom izboru. LAD ili FBD osobito su pogodni ako se u bloku koriste u prvome redubinarni signali, STL je pogodan za rad s kompleksnim varijablama s indirektnimadresiranjem, a SCL omogućava jednostavno programiranje blokova korištenjemprogramskih grananja i programskih petlji.

Kod slijednog upravljanja programiranog s GRAPH-om u jednom funkcijskombloku implementirani su svi koraci procesa i uvjeti prelaska s jednog koraka nadrugi. Korisnički program može sadržavati više automata stanja smještenih u raz-ličitim funkcijskim blokovima. Ostatak korisničkog programa može se nalaziti udodatnim blokovima programiranim u drugim programskim jezicima.

Korisnički program CPU-a 1200 može se pisati u programskim jezicima LAD,FBD ili SCL. Korisnički program CPU-a 300 i CPU-a 400 može se pisati u bilo kojemprogramskom jeziku.

5. Korisnički program

165

5. Korisni�ki program

Tek isporučeni SIMATIC kontroler s ulazno-izlaznim modulima ne može odmahupravljati strojem ili postrojenjem. CPU zahtijeva program koji će se izvoditi ko-rak po korak te izvršavajući naredbe zapisane u programu riješiti upravljački za-datak. Budući da taj program piše korisnik, on se naziva "korisnički program". Zapisanje programa koriste se programski jezici dostupni u STEP 7 programskompaketu.

Korisnički program izvodi se na različite načine. Nakon uključenja napajanjaCPU izvodi startnu rutinu iza koje slijedi cikličko (tj. ponavljajuće) izvođenje glav-nog programa koje se može prekinuti programom za obradu prekida ili pogreške.Prioritetne kategorije upravljaju mogućnostima međusobnih prekida.

Korisnički program obično je podijeljen u pojedine dijelove koji predstavljajusamostalne tehnološke ili funkcionalne cjeline. Ti dijelovi programa smještaju seu blokove. Da bi se blok izvršio, najprije se mora pozvati. Nakon toga mogu sepozvati drugi blokovi, tzv. potprogrami, u bloku i na taj način strukturirati kori-snički program. Kada je program dobro organiziran, redoslijed pozivanja u glav-nom programu (u organizacijskom bloku OB1) predstavlja tehnološku ili funkcio-nalnu strukturu pogona ili postrojenja kojim se upravlja.

5.1. Izvo�enje SIMATIC programa

Na�ini izvo�enja SIMATIC korisni�kog programa

Kompletan program CPU-a sadržava operacijski sustav i korisnički program (up-ravljački program).

Operacijski sustav skup je svih naredbi i deklaracija internih operacijskih funk-cija (npr. spremanje podataka u slučaju gubitka napajanja, aktivacija prioritetnihkategorija itd.). Operacijski sustav fiksni je dio CPU-a koji korisnik ne može mije-njati. Međutim, korisnik može ponovno učitati operacijski sustav, npr. zbog aktua-lizacije programa.

Korisnički program skup je svih naredbi i deklaracija koje je korisnik programi-rao za obradu signala s pomoću kojih se, u skladu s upravljačkim zadatkom, utječena postrojenje (proces) kojim se upravlja.

Organizacijski blokovi sučelje su između operacijskog sustava i korisničkogprograma. Organizacijski blokovi dio su korisničkog programa koje poziva i izvrša-va operacijski sustav kada se pojavi određeni događaj. Organizacijski su blokovipodijeljeni u prioritetne kategorije koje određuju redoslijed izvršavanja programa(mogućnost međusobnog prekida) kada se pojavi nekoliko događaja.

5. Korisnički program

166

Primjer: I/O modul detektira hardverski prekid i šalje rezultat CPU-u. CPU tadaprekida izvođenje glavnog programa i poziva organizacijski blok koji je pridružentom događaju. Taj blok sadržava program za obradu hardverskog prekida. U sva-kom organizacijskom bloku programski kôd može se strukturirati korištenjem do-datnih blokova.

Sl. 5.1. prikazuje grubi pregled tipova programa SIMATIC CPU-a: startnu rutinu,glavni program, program za obradu prekida i program za obradu pogreške. Izvr-šavanje programa u CPU-u počinje startnom rutinom. Startna rutina nije obvezna.Nakon izvođenja startne rutine CPU započinje izvođenje glavnog programa. Ako jeCPU završio izvođenje glavnog programa, počinje ga opet izvoditi od početka. Tocikličko izvođenje programa tipično je za programabilne logičke kontrolere.

Glavni program ima najniži prioritet izvođenja. Svaki događaj može prekinutiglavni program nakon svake naredbe; CPU tada izvodi pridruženi program zaobradu prekida ili program za obradu pogreške, a potom se vraća na izvođenje glav-nog programa.

Pregled organizacijskih blokova

Tablica 5.1. prikazuje pregled dostupnih organizacijskih blokova CPU-a 300/400(maksimalna konfiguracija). Koji su organizacijski blokovi stvarno dostupni, ovisio tipu CPU-a. Organizacijski blokovi CPU-a 1200 prikazani su u tablici 5.5 nastranici 172.

Sl. 5.1. Načini izvođenja SIMATIC korisničkog programa

početak ciklusa

uključenje

<prekid> prekid

<pogreška>

startna rutina

program za obradu prekida

program za obradu pogreške

glavni program

Načini izvođenja korisničkog programa

način radaSTARTUP

RUN način rada

prekid

korisnički programoperacijski sustav

6. Komunikacije

209

6. Komunikacije

SIMATIC S7 jedinice imaju mogućnost međusobnog izmjenjivanja podataka.Jednostavnu izmjenu podataka općenito samostalno obavlja CPU. Izmjenu podata-ka komunikacijskim protokolima, koje ne podržava CPU, obavljaju komunikacijskimoduli.

Komunikacijsku mrežu predstavlja grupa jedinica koje međusobno komunici-raju. Komunikacijska mreža sastoji se od jedne ili više međusobno povezanih ko-munikacijskih podmreža. Podmreža uključuje sve komunikacijske čvorove koji supovezani sklopovskim sučeljem s jedinstvenim karakteristikama i parametrimakao što je brzina prijenosa i koji izmjenjuju podatke zajedničkim načinom prije-nosa.

Ovisno o zahtjevima mogu se odabrati razne podmreže:

– MPI (Multi Point Interface) razvijen je za jednostavnu razmjenu podataka iz-među S7-300/400 jedinica.

– Industrijski ethernet omogućava brzu razmjenu velikih količina podataka iz-među S7 jedinica i uređaja drugih proizvođača. PROFINET IO standard je te-meljen na industrijskom ethernetu za povezivanje distribuiranih I/O jedinica.

– PROFIBUS je standard za izmjenu podataka, za procesnu i sabirničku komu-nikaciju. PROFIBUS DP omogućava brzu izmjenu podataka s distribuiranimI/O jedinicama.

– AS sučelje (AS-i) koristi se za komunikaciju sa senzorima i aktuatorima na sa-birničkoj razini.

– Direktna komunikacija (point-to-point, PtP) koristi se fizičkim sučeljem RS232ili RS485 za povezivanje SIMATIC jedinice i I/O jedinice serijskom vezom.

Izmjena podataka konfigurira se s pomoću programa STEP 7. Networking pove-zuje S7 jedinice uključene u izmjeni podataka na podmreži. Protokol za prijenospodataka definiran je s connection.

U korisničkom programu izmjenu podataka omogućavaju komunikacijskefunkcije. Komunikacijske funkcije integrirane su kao sustavski blokovi u operacij-skom sustavu CPU-a ili su omogućene kao standardni blokovi u katalogu Program

Elements, odnosno u bibliotekama.

6.1. Konfiguriranje mre�e

Konfiguriranje mreže određeno je grafičkim prikazom i dokumentacijomkonfiguriranih mreža i jedinica (čvorova). Konfiguriranje mreže nije potrebno

6. Komunikacije

210

ako PLC jedinica radi samostalno bez HMI jedinice i bez podatkovne komunikaci-je s drugim PLC jedinicama. Priključenje uređaja za programiranje za prijenoskorisničkog programa i za testiranje programa ne zahtijeva konfiguriranje mre-že.

Općeniti postupak

U projektu se koristi HW Config za konfiguriranje komunikacijske mreže s po-moću CPU i CP modula. Također, ovdje se mogu dodati podmreže u projektu, spo-jiti jedinice s podmrežama i postaviti adrese čvorova.

Pri konfiguriranju mreže potrebno je konfigurirati i veze. Veze su potrebne zaS7 komunikacije (događajem vođena komunikacijska usluga za razmjenu velikekoličine podataka) ili ako komunikacijski partner nije SIMATIC PLC jedinica. Brojmogućih veza karakterističan je za pojedine CPU-ove. STEP 7 određuje identifika-cijski broj ID za svaku vezu i partnera. Te su informacije potrebne pri korištenjukomunikacijskih funkcija u korisničkom programu.

U slučaju jednostranog podatkovnog prometa s jednim partnerom komunika-cijske funkcije u korisničkom programu upravljaju podatkovnim prometom. Ope-racijski sustav preuzima podatkovni promet prema daljinskom partneru. U sluča-ju dvostrane veze (dvostrani promet podataka), komunikacijske funkcije prisutnesu u oba partnera i mogu inicirati izmjenu podataka iz korisničkog programa.

Za razmjenu podataka između dviju jedinica, koje pripadaju različitim projekti-ma, potrebno je odabrati nespecificiranu jedinicu "unspecified" (u lokalnoj jediniciu oba projekta) kao komunikacijskog partnera u tablici veza. Potrebno je osiguratidosljednost podataka u oba projekta.

Pri konfiguriranju mreže moguće je dodati i preostale mrežne jedinice i pod-mreže. Ako je konfiguriranje mreže završeno, može se pokrenuti kompajliranje zageneriranje konfiguracijskih podataka za umrežene jedinice.

Konfiguriranje mre�e kori�tenjem STEP 7 V5.5

Za konfiguriranje mreže potrebno je otvoriti projekt koristeći SIMATIC Manageri iz glavnog izbornika odabrati Options > Configure network. Drugi je način da se uSIMATIC Manager dvaput klikne na ikonu postojeće podmreže u projektnoj mapiili na ikonu tablice veza u CPU mapi.

Postavljena konfiguracija mreže prikazuje se u zasebnom prozoru u kojemu suvidljive postojeće jedinice i podmreže (sl. 6.1.). Jedinice se u radno područje po-stavljaju iz kataloga mrežnih objekata. Ako katalog mrežnih objekata nije vidljiv,moguće ga je prikazati odabirom View > Katalog. Podmreže se dodaju na isti načinkao i mrežni objekti.

Za opremanje novododane jedinice s modulom za komunikaciju potrebno jedvaput kliknuti na jedinicu i otvoriti program HW Config, odabrati okvir te dodatiCPU ili CP modul. Potrebno je spremiti promjene i vratiti se na konfiguriranjemreže.

7. Operatorsko upravljanje i nadzor

256

7. Operatorsko upravljanje i nadzor

Pregled ure�aja i alata za konfiguriranje

Upravljanje strojem ili postrojenjem znači nadziranje procesa proizvodnje i in-tervencije u procesu kada je to potrebno. SIMATIC HMI (engl. human machine in-

terface, sučelje čovjek stroj) osigurava potrebne uređaje i alate.

Simatic HMI uređaji zadovoljavaju sve zahtjeve koji se postavljaju na HMI ure-đaje, od jednostavnih panela s tipkama i HMI uređaja s ekranima osjetljivim nadodir u različitim veličinama za operatorsko upravljanje i nadzor na razini strojasve do SCADA sustava (engl. Supervisory Control And Data Acquisition) za upravlja-nje i nadzor procesa u distribuiranim višekorisničkim sustavima s redundantnimserverima i rješenjima za mrežne klijente na raznim mjestima (sl. 7.1.).

Ovisno o dizajnu HMI uređaji komunikacijski su povezani s PLC-om preko MPIkomunikacije, PROFIBUS-a ili industrijskog etherneta.

WinCC unutar TIA Portala, WinCC flexible i WinCC SCADA sustav jesu HMI inže-njerski alati za konfiguriranje HMI uređaja. HMI uređaji kao što je npr. PC panelprikazuju aplikaciju koja omogućava operatorsko upravljanje i nadzor procesa.Brojni dodatni paketi proširuju osnovne funkcionalnosti softvera za inženjering ivizualizaciju.

Ovo poglavlje opisuje dostupne određene HMI uređaje.

Sl. 7.1. Pregled SIMATIC HMI uređaja

PC paneli

Osnovni paneliPaneli s tipkama Napredni paneli Mobilni paneli

Višefunkcionalni paneli

PaneliMikro paneli

7.1. Paneli s tipkama KP8, PP7 i PP17

257

7.1. Paneli s tipkama KP8, PP7 i PP17

Paneli s tipkama (engl. key panels, KP; push button panels, PP) inovativna su za-mjena konvencionalno ožičenim panelima s tipkama. Sklopljeni i spremni za in-stalaciju, komunikacijski kompatibilni paneli s tipkama omogućavaju znatno sma-njenje vremena ožičavanja u usporedbi s konvencionalnim metodama. Slika 7.2.grafički prikazuje panele s tipkama KP8 te PP7 i PP17.

Paneli s tipkama KP

Paneli s tipkama unaprijed su montirani paneli za jednostavno upravljanjestrojevima. Obilježavaju ih velike osvijetljene tipke s dobrom taktilnom povrat-nom informacijom kojima se može raditi i u rukavicama pa su stoga pogodni zateške industrijske uvjete. Tipke imaju LED pozadinsko osvjetljenje uz mogućnostpodešavanja svjetline i boje (crvena, žuta, zelena, plava, bijela). Sve tipke mogupojedinačno biti označene s pomoću kliznih oznaka.

Veza s upravljanjem implementirana je preko PROFINET-a i omogućena prekodviju RJ45 utičnica koje su međusobno povezane preko integriranog mrežnog pre-klopnika i koje dopuštaju gradnju linearne strukture bez dodatnih modula.

Za instalaciju je potreban samo pravokutni izrez. Stupanj je zaštite IP 65 s pred-nje strane kada je panel instaliran i IP 20 sa stražnje strane. Digitalni ulazi/izlazidostupni su na stražnjem dijelu panela. F izvedba panela omogućava spajanje si-gurnosnog tipkala za trenutno zaustavljanje prema SIL 3 ili SIL 2.

Key Panel KP8 PN: karakterizira ih 8 velikih osvijetljenih tipkala, 8 slobodnokonfigurirajućih digitalnih ulaza/izlaza za povezivanje ostalih operatorskih ele-menata, npr. preklopka s ključem.

Sl. 7.2. Paneli s tipkama KP8/KP8F, PP7 i PP17-II

SIMATIC PP7SSIMATIC HMIS SIMATIC PP17S

Paneli s tipkama

panel s tipkama KP8 panel s tipkama PP7 panel s tipkama PP17-II