Analogwertverarbeitung - kleissler-online.de

1 Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 1 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Einf hrung: Anwendung: Eine typische Anwendung f r Analogwertverarbeitung ist eine F llstandsmessung mit Grenzwert berwachung und Anzeige f r einen Beh lter. Im Prozess muss die Messgr e erfasst und als Strom- oder Spannungswert der SIMATIC S7-300 Steuerung zugef hrt werden. F r die interne Verarbeitung im Automatisierungsger t wird das externe analoge Signal auf der Analogeingabebaugruppe in einen digitalen Wert umgewandelt. Mit dem STEP-7-Programm wird dieser Wert eingelesen, die Grenzwertbildung durchgef hrt und der aktuelle Messwert als F llstand angezeigt.

2 Die Analogausgabe wird bei Regelungsaufgaben durchgef hrt. Wenn beispielsweise der Durchfluss mittels eines motorisch verstellbaren Ventils geregelt werden soll. Die Analogausgabebaugruppe formt dabei die internen digitalen Regelgr en in die f r den Motorsteller ben tigten Analogsignale um. Beispiel f r eine prinzipielle Analogwertverarbeitung : Anwenderprogramm Messwerterfassung Analogeingabe - Analogwert einlesen - Grenzwert bilden - F llstand anzeigen Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 2 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Prinzip der Analogbaugruppen: Wandlungszeit bei Analogeingabebaugruppen: Die Wandlungszeit h ngt ab von der Zeit, die der Analog-Digital-Wandler braucht, um einen Analogwert zu digitalisieren und im Speicher abzulegen.

3 Zykluszeit bei Analogeingabebaugruppen: Die Analog-Digital-Wandlung und die bergabe der digitalisierten Messwerte in den Speicher bzw. auf den R ckwandbus der S7-300 erfolgt sequentiell, die Analogeingabekan le werden nacheinander gewandelt. Die Zykluszeit, die Zeit, bis ein Analogeingangswert wieder gewandelt wird, ist die Summe der Wandlungszeiten aller aktivierten Kan le der Analogeingabebaugruppe. Wandlungszeit bei Analogausgabebaugruppen: Die Wandlungszeit der Analogausgabekan le beinhaltet die bernahme der digitalisierten Ausgabewerte aus dem internen Speicher und die Digital-Analog-Umsetzung. Zykluszeit bei Analogausgabebaugruppen: Die Wandlungszeit der Analogausgabekan le erfolgt sequentiell, die Analogausgabekan le werden nacheinander gewandelt.

4 Die Zykluszeit, die Zeit, bis ein Analogwert wieder gewandelt wird, ist die Summe der Wandlungszeiten aller aktivierten Analogausgabekan le der Analogausgabebaugruppe. Folgendes Bild soll die Begriffe Wandlungszeit und Zykluszeit anschaulicher machen. Es gilt f r Analogein- und Ausgabebaugruppen. Wandlungszeit Kanal 1 Wandlungszeit Kanal 2 Zykluszeit Wandlungszeit Kanal n Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 3 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Allgemeines.

5 Wandlung von analogen Gr en (Spannung, Strom ( ber 2 oder 4-Draht-Me umformer), Widerstand) nach den Integrationsverfahren in einen digitalen Wert geschirmte Leitungen verwenden (bei Potentialunterschieden an den Enden - nur ein Ende erden !) es entstehen Wandlungszeiten (Widerstandsmessung, ) Zykluszeit ist die Summe aller Wandlungszeiten Diagnosealarm: Erkennen von Drahtbruch ruft OB82 auf (wenn mit STEP7 parametriert) Proze alarm: verl t das Signal einen definierter Bereich wird OB40 aufgerufen (wenn mit STEP7 parametriert) Eingabebaugruppen: Wandlung von analogen Gr en (Spannung, Strom, Widerstand) nach den Integrationsverfahren in einen digitalen Wert Digitaler Wert wird in der Baugruppe gespeichert und kann von da in den Prozessor bertragen und weiterverarbeitet werden ben tigt meist einen Messumformer wird ber.

6 L PEW 320 in die CPU eingelesen verschiedene Baugruppen: 4 - 20mA , 0 - Ausgabebaugruppen: Wandlung von einem digitalen Wert in eine analoge Gr e (Spannung oder Strom) Digitaler Wert wird in der Baugruppe gespeichert und und dem D/A-Wandler bereitgestellt wird ber : T PAW 320 ausgegeben verschiedene Baugruppen: 4 - 20mA , 0 - Analogwertdarstellung und Aufl sung: Ein und Ausgabewert bei gleichem Nennwert identisch Darstellung in Zweiersystem linkes Bit ( Bit 15 ) ist immer das Vorzeichen bei niedriger Aufl sung der Baugruppen wird der Analogwert linksb ndig in den Akku eingetragen und die nicht besetzten Bits mit 0 ersetzt der Nennbereich betr gt 27648 bis +27648 Dezimal (bipolare Baugruppe) bzw.

7 0 bis 27648 (unipolare Baugruppe) Aufl sung in DIGITs (Bsp.: Nennbereich 27648 : Baugruppenaufl sung 128 dezimal bei 8bit = 216 DIGIT : der Wert wird in 216er Schritten von 0 bis 27648 dargestellt) - Je mehr DIGITs = h here Aufl sung Aufl sung einer 15 bit-Baugruppe Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Wert VZ 2(14) 2(13) 2(12) 2(11) 2(10) 2(9) 2(8) 2(7) 2(6) 2(5) 2(4) 2(3) 2(2) 2(1) 2(0) Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 4 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Aufl sung einer 12 bit-Baugruppe Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Wert VZ 2(11) 2(10) 2(9) 2(8) 2(7) 2(6) 2(5) 2(4) 2(3) 2(2) 2(1) 2(0) 0 0 0 Aufl sung einer 8 bit-Baugruppe Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Wert VZ 2(7) 2(6) 2(5) 2(4) 2(3) 2(2) 2(1) 2(0) 0 0 0 0 0 0 0 Analogwerte skalieren mit dem FC105 (ist in der Systembibliothek hinterlegt) Belegung der Formalopperanten (hier Wert zwichen 0 - 400) : IN: Eingangswert in REAL, der skaliert werden soll HI_LIM: Obergrenze in REAL (Bsp: ) LO_LIM: Untergrenze in REAL (Bsp: ) BIPOLAR.

8 Art der Baugruppe in BOOL ( TRUE = -Nennwert bis +Nennwert ; FALSE = 0 bis +Nennwert) OUT: skalierter Wert in REAL RET_VAL: wird kaum gebraucht (am einfachsten in einen temp-Merker auffangen) Das unskalieren mit dem FC106 erfolgt nach gleichem Prinzip Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 5 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Adressierung der Baugruppen des bungsmodells: Bei der Steckplatzadressierung der SIMATIC S7-300 ergeben sich folgende Adressen: Tabelle 3: _____ RACK 0, SLOT 1, "6ES7 307-1EA00-0AA0", "PS 307 5A" _____ RACK 0, SLOT 2, "6ES7 314-1AE04-0AB0", "CPU 314" MPI_ADDRESS "2" _____ RACK 0, SLOT 4, "6ES7 321-1BL00-0AA0", "DI32xDC24V" LOCAL_IN_ADDRESSES ADDRESS _____ RACK 0, SLOT 5, "6ES7 322-1BL00-0AA0", "DO32xDC24 " LOCAL_OUT_ADDRESSES ADDRESS _____ RACK 0, SLOT 6, "6ES7 323-1BH80-0AA0", "DI8/DO8xDC24 " BEGIN LOCAL_IN_ADDRESSES ADDRESS 8 LOCAL_OUT_ADDRESSES ADDRESS 8 _____ RACK 0, SLOT 7, "6ES7 331-7KB00-0AB0", "AI2x12 Bit" LOCAL_IN_ADDRESSES ADDRESS _____ RACK 0, SLOT 8, "6ES7 332-7ND00-0AB0", "AO4x16 Bit" LOCAL_OUT_ADDRESSES ADDRESS _____ Beispiel.

9 Ein Baugruppentr ger im Rack 0 ist mit einem PS_5A, einer CPU 314, drei Eingabe- bzw. Ausgabebaugruppen und anschlie enden mit zwei Analogbaugruppen best ckt. Laut Tabelle ist die Adresse f r den ersten Analogkanal die 304. Die Adresse 304 ist die sog. Baugruppenanfangsadresse. Die Adresse f r den n chsten Kanal errechnet sich aus Baugruppenanfangsadresse plus Adressoffset. Bei der Baugruppe SM 331 ist der Adressoffset 1 Wort. D. h. die Adresse f r den n chsten Kanal ist die 306. Die jeweiligen Stromeing nge der einzelnen Kan le haben die gleichen Adressen. Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 6 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Analogbaugruppen - Analogeingabe SM 331 bersicht Analoge Eing nge f r die SIMATIC S7-300 Zum Anschluss von Spannungs- und Stromgebern, Thermoelementen, Widerst nden und Widerstandsthermometern Anwendungsbereich Die Analogeingabebaugruppen wandeln analoge Signale aus dem Prozess in digitale Signale f r die interne Verarbeitung innerhalb der S7-300 um.

10 Als Geber k nnen Spannungs- und Stromgeber, Thermoelemente, Widerst nde und Widerstandsthermometer angeschlossen werden. Funktionen Die Baugruppen verf gen ber: Aufl sung 9 bis 15 Bit + Vorzeichen (bei unterschiedlichen Wandlungszeiten), parametrierbar Unterschiedliche Messbereiche; die Grundeinstellung der Strom-/Spannungsbereiche wird mechanisch ber Messbereichsmodule eingestellt, die Feineinstellung erfolgt mit dem STEP 7- Werkzeug Hardware-Konfiguration ber PG Alarmf higkeit; die Baugruppe bermittelt Diagnose- und Grenzwertalarme an die CPU der Steuerung Diagnose; die Baugruppe bermittelt umfangreiche Diagnoseinformationen an die CPU Analogwertverarbeitung Grundlagen Ronald Klei ler Seite 7 C:\Eigene Dateien\SPS Schulung\SPS Schulungsunterlagen\Analogwertverarbeitu ng_Hydraulikdruck Analogbaugruppen - Analogausgabe SM 332 bersicht Analoge Ausg nge f r die SIMATIC S7-300 Zum Anschluss analoger Aktoren Anwendungsbereich Die Analogausgabebaugruppen wandeln digitale Signale aus der S7-300 in analoge Signale f r den Prozess um.