Benötigtes Material

Für die Intergration des EnergyMeters werden eine ET200SP, das EnergyMeter (in diesem Fall das EnergyMeter 400V AC), ein Stromwandler (in diesem Fall den 7KT1200) und Kabelmaterial benötigt. Die Bauteile können bei Siemens bestellt werden. Die Bauteile müssen fachgerecht eingebaut werden um eine Funktion zu gewährleisten. Weitere Hinweise zum Anschluss kann man dem E-Plan und den Datenblättern entnehmen, die sich am Ende dieser Seite befinden.

Im E-Plan ist eine Messung der kompletten Anlage vorgesehen. Deshalb ist die Integration direkt hinter dem RCD vorgesehen. Je nach Anwendungsgebiet ist eine abweichende Integration möglich!

Wenn du es fertig eingebaut hast, sollte es ungefähr so aussehen. Damit kann nun die Programmierung beginnen.


Alle folgenden Beispiele beziehen sich auf die Integration mit dem TIA Portal V13 SP1. In TIA Portal V12 oder V14 sind unter Umständen andere Vorgehensweisen nötig. Hier hilft eventuell eine Beispielprojektierung von Siemens.

Für das Verständnis der Integration ist es notwendig die Grundlagen über die Handhabung des TIA Portals zu verstehen, zum Beispiel wie man Datenbausteine anlegt oder Hardware konfiguriert. Auch ist es hilfreich wenn man die Verbindungen zwischen Variablen, Datentypen, FCs und FBs versteht.


Hardware Konfiguration

Zur Integration des EnergyMeters ist eine Hardware Konfiguration nötig. Hier ist das Vorgehen analog zu einer normalen Hardwarekonfiguration. Dabei wird also ein Bauteil im Katalog gesucht und eingefügt. Ist das Bauteil nicht auffindbar, kann man mit einem Update der Biliothek die noch fehlenden Bauteile integrieren. Sofern alles funktioniert hat, sollte das Ergebnis ähnlich zu folgender Abblidung aussehen.

Allerding sind jetzt noch weitere Einstellungen nötig. Da wir einen Stromwandler einsetzen, muss das Wandlungsverhältnis bzw. die Wandlung bekannt sein. Auch muss eine untere Messgrenze festgelegt werden. Dabei ist es wichtig, den ungefähren Stromverbrauch zu kennen. Ein gutes Vorgehen ist hierbei, die Untergrenze so niedrig wie möglich zu setzen. Von da kann man bei Bedarf (Fehlmessung) diese Untergrenze variieren. Jetzt erst ist eine korrekte Messung und Aufnahme des Stroms möglich! Hierzu geht man in die Hardware Konfiguration, klickt auf das Bauteil und kommt in die Eigenschaften. Diese werden typischerweise unterhalb der Hardware Konfiguration angezeigt. In dem Reiter "Baugruppenparameter" kann man die Untergrenze des Stroms einstellen. Die folgende Abblidung zeigt das.

In dem Bereich Messung kann man nicht nur die Untergrenze des Stroms festlegen sondern auch die Messart. Standartmäßig ist hier "3P4W 3 Phasen, 4 Leiter" eingstellt. Damit kann eine Messung eines nicht symetrisch belasteten Drehstromnetzes ermöglicht werden. Alternative Anschluss und Messarten entnimmt man bitte dem Datenblatt am Ende dieser Seite.

Die Einstellung des Wandlungsverhältnis ist in dem Reiter "AI 3" durchzuführen.

Hier muss man für jeden Außenleiter das Wandlungsverhältnis im Beiech "Messung" einstellen. Falls man negative Ströme erwartet ist das hier auch anzugeben.

Damit ist die Hardwarekonfiguration abgeschlossen. Systemabhängig müssen noch weitere Einstellungen in der CPU Baugruppe vorgenommen werden (Zugriffsschutz etc.). In den Einstellungen der CPU kann man auch noch die Webserveransicht aktivieren. Sofern das aktiviert ist, kann man sich beispielhaft auch die Messdaten im Webserver anzeigen lassen. Das wird jedoch hier nicht weiter erklärt, ist aber integrierbar.


SPS Programm

Datenbausteine, Variablen, Funktionsbausteine

Für dieses Beispiel nehmen wir einfach den vorgefertigeten Datensatz 142, denn er enthält die aufgenommen Messwerte. Dieser ist im Datenblatt näher beschrieben. Für die Auslesung wird ein RDREC Baustein benötigt. RDREC steht für Read Record - also auslesen und abspeichern. Um das Abspeichern aber überhaupt möglich zu machen ist ein Datenbaustein für das Abspeichern der Daten notwendig. Allerding muss dafür auch eine entsprechende Variable entsprechned des Datensatz 142 angelegt werden. Für die Verwendung des RDREC ist ebenfalls ein Datenbaustein notwendig. Aber keine Sorge, das gehen wir jetzt langsam durch.

Beginnen wir mal mit dem Anlegen der Vaiablen. Am einfachsten entnimmt man die Reihenfolge der Messwerte dem Datenblatt oder dem folgenden Bild.

Sofern man das nun eingegeben hat kann man mit dem Datenbaustein der diese Variable enthält nun erstellen. Wichtig für das Verständnis ist, dass wir hier eine Variable erzeugt haben mit dem Namen "Speicher_Datensatz_142". Wir können damit also nun so umgehen, als wäre es ein Datentyp. 

Der Datenbaustein um die Messwerte jetzt abzuspeichern wird angelegt indem wir einfach einen DB erzeugen diesen benennen und mit dem neuen Datentyp "Speicher_Datensatz_142" füllen. Das Ergebnis sieht also wie folgt aus.

Wie man sehen kann ist vorher auch eine ID zu finden. Das hat auf unser Projekt spezifizierte Bedeutung, da es sich hier um die ID der Überhabe an den Raspberry Pi bzw. IOT handelt. So können diese Daten auch in Apps nutzbar gemacht werden. Die Bedeutung der Vernetzung wurde auf der vorherigen Seite erklärt. Diese ist also nicht zwingend notwendig.

Nun haben wir die Grundlage geschaffen um die Auslesung der Energiedaten zu ermöglichen. Vielleicht ist es manchen aufgefallen in der PLC Variablen Tabelle sind die Haken für Erreichbarkeit und Sichtbarkeit gesetzt. Sofern das nicht automatisch eingestellt war und man diese Daten weiterverarbeiten mag, sollte man nun diese Einstellung noch nachtragen. Nur so sind Visualisierungen möglich.

Jetzt können wir uns also um den RDREC Baustein kümmern. Dafür legen wir einen Funktionsbaustein wie gewohnt an. Dieser ist dann für die Auslesung der Daten bestimmt. Es ist am leichtesten, dass Du erstmal die Netzwerke abschreibst wie man sie auf den nächsten Bildern sieht. Es ist möglich, dass du gefragt wirst ob Datenbausteine automatisch eingefügt werden sollen. Bestätige das. Den RDREC findet man ggf. unter SFB52.

Wie du siehst, ist das nicht so ganz einfach. Deshalb gehen wir das jetzt mal gemeinsam durch.

Der RDREC hat die verschiedene verarbeitbare Variablen. Da wir hier keine eindeutige Varible haben wählen wir Variant (früher Any). Es ist möglich, dass es bereits eingestellt ist. Der Verweiß auf den Datenbaustein des RDREC (#RDREC_Instance) sollte sich auch automatisch erstellt haben. Wenn beides nicht der Fall ist, beheben wir diesen Fehler gleich. Gehen wir erstmal die weiteren Netzwerke und Eingänge durch.

Der Eingang REQ (Required) wird mit der Frequenz, in der der Datensatz ausgelesen werden soll, besetzt. Hier wurde dafür 2 Hz gewählt. ID, INDEX, MLEN sind Vorgaben. Die ID entnimmst Du bitte der HWCN von STEP 7. Die erste Eingangsadresse entspricht der ID. Die ID muss hexadezimal angegeben werden. INDEX beschreibt, dass es sich um den Datensatz 142 handelt. MLEN bedeutet die maximal speicherbare Länge. Der größtmögliche Wert ist 210. Der RECORD ist für die Speicherung der Daten notwendig. Hier wird ein Zeiger auf den Datenbereich in der CPU angelgegt. Das entspricht auch unserem DB den wir mit dem Datentyp des Datensatzes 142 gefüllt haben.

Die weiteren Eingänge sind lediglich für Speicherung des Zustandes während des Auslesens zuständig. Sofern die Erkennung solcher Zustände gewünscht ist, leg die weiteren Ausgänge und Netzwerke wie oben dargestellt an. Es ist empfehlenswert für die Fuktion der Anlage, diese Netzwerke und Ausgänge noch wie dargestellt anzulegen.

Sofern Du nun alles anglegt hast, sollte Dein FB so aussehen wie oben. Dazu gucken wir uns nun die DBs noch an. Hier kannst du nun auch sehen wie diese auszusehen haben, sofern das automatische Anlegen nicht funktioniert hat. Diese kannst du dann händisch anlegen.

Für das Auslesen ist nun alles getan. Jedoch wird es so bisher nicht funktionieren, da wir noch eine Datentypkonvertierung durchführen müssen.

Datentypkonvertierung

Ein Verständnis der Konvertierung ist leider nicht so leicht. Deshalb ist in Ordnung hier einfach die unten dargestellte Lösung abzuschreiben. Hier wird ein LREAL zu einem DINT konvertiert. Am Seitenende kannst Du eine PDF mit dem Inhalt runterladen.


Beispielprojektierung und Beispielvisualisierung

Siemens hat für die verschiedenen Versionen des TIA Portals bzw. Step7 Beispielprojektierung. Diese kann man auf der Siemens Seite finden. Eine der Beispielprojektierungen findest Du hier.

Solltest du das EnergyMeter 480V AC haben, kannst du die Projektierung hier finden.

Eine Möglichkeit der Beispielvisualisierung findest du hier. Oder eine webbasierte Visualisierung.

Wie Du nun selbst eine Visualisierung erstellen kannst, kannst du im Condition Monitoring nachlesen.


Datenblätter und Dateien zum nachlesen

Alle Dokumente sind als PDF hinterlegt!

Hier ein Bild des beispielhaften Hautstromkreises.

Hier das Datenblatt des EnergyMeters.

Hier das Datenblatt des Stromwandlers.

Hier die Datentypkonvertierung.

Hier die PLC Variablentabelle.

Hier der Funktionsbaustein zur Auslesung der Daten.

Hier der zugehörige Datenbaustein.

Hier der Datenbaustein des RDREC.

Zuletzt geändert: Mittwoch, 31. Mai 2017, 07:49