Siemens SIMATIC S5-115U User manual

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SIMATIC S5
S5-115U
Programmable Controller
Manual
CPU 941-7UB11
CPU 942-7UB11
CPU 943-7UB11 and CPU 943-7UB21
CPU 944-7UB11 and CPU 944-7UB21
EWA 4NEB 811 6130-02b
Edition 04

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©Siemens AG 1991
EWA 4NEB 812 6130-02b

Reliability, Availability and Safety of Electronic Control Equipment
Introduction to STEP 5
Addressing/Address Assignments
Preface
Introduction
System Overview
Installation Guidelines
PLC System Start-Up and Program Test
Error Diagnostics
STEP 5 Operations
Interrupt Processing
Analog Value Processing
Communications Capabilities
Technical Specifications
Technical Description
Integral Blocks
Integral Real-Time Clock
Appendices
List of abbreviations
Index
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
14
13
15
A/B/C/
D/E
EWA 4NEB 811 6130-02b

EWA 4NEB 811 6130-02b

S5-115U Manual Contents
Contents
Page
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xv
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xvii
1 System Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 1
1.1 Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 1
1.2 System Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 2
1.2.1 Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 2
1.2.2 Central Processing Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 3
1.2.3 Input and Output Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 3
1.2.4 Intelligent Input/Output Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 4
1.2.5 Communications Processors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 4
1.3 Expansion Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 4
1.3.1 Centralized Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 5
1.3.2 Distributed Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 5
1.4 Communications Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 5
1.5 Operator-Process Communication, Monitoring,
and Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 5
1.6 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1- 6
2 Technical Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 1
2.1 Modular Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 1
2.2 Functional Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 3
2.3 Power Supply Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 6
2.4 Central Processing Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 7
2.5 Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 14
2.5.1 STOP Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 14
2.5.2 Restart Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 14
2.5.3 RUN Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 17
2.5.4 Restart Characteristics and Cyclic Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 17
2.6 Measuring and Estimating the Scan Time and Setting the
Scan Monitoring Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 21
2.6.1 Measuring the Scan Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 21
2.6.2 Estimating the Scan Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 22
2.6.3 Setting the Scan Monitoring Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 27
EWA 4NEB 811 6130-02b v

Contents S5-115U Manual
Page
2.7 Accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 27
2.7.1 Backup Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 28
2.7.2 Memory Submodules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 28
2.7.3 Programmers (PG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 29
2.7.4 Operator Panels (OP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 29
2.7.5 Printers (PT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2- 29
3 Installation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 1
3.1 Mounting Rack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 1
3.1.1 Central Controller (CC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 1
3.1.2 Expansion Unit (EU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 8
3.2 Mechanical Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 13
3.2.1 Installing the Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 13
3.2.2 Installing Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 16
3.2.3 Dimension Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 17
3.2.4 Cabinet Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 18
3.2.5 Centralized Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 19
3.2.6 Distributed Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 20
3.2.7 Other Possible Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 28
3.3 Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 29
3.3.1 Connecting the PS 951 Power Supply Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 29
3.3.2 Connecting Digital Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 30
3.3.3 Front Connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 31
3.3.4 Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 32
3.3.5 Connecting the Fan Subassembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 33
3.4 General Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 33
3.4.1 Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 33
3.4.2 Electrical Installation with Field Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 35
3.4.3 Connecting Nonfloating and Floating Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 40
3.5 Wiring Arrangement, Shielding and Measures
against Electromagnetic Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 42
3.5.1 Running Cables Inside and Outside a Cabinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 42
3.5.2 Running Cables Outside Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 43
3.5.3 Equipotential Bonding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 44
3.5.4 Shielding Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 45
3.5.5 Special Measures for Interference-Free Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3- 46
vi EWA 4NEB 811 6130-02b

S5-115U Manual Contents
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Page
4 PLC System Start-Up and Program Test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 1
4.1 Prerequisites for Starting Up a PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 1
4.2 Steps for System Start-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 1
4.2.1 Overall Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 1
4.2.2 Transferring the Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 3
4.2.3 Determining the Retentive Feature of Timers, Counters and
Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 5
4.3 Testing the Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 7
4.3.1 Starting the Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 7
4.3.2 Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 8
4.3.3 "Program Check" Test Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 8
4.3.4 STATUS/STATUS VAR Test Function. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 9
4.3.5 FORCE Outputs and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 11
4.4 Special Features of the CPUs with Two Serial Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . 4- 12
4.5 Notes on the Use of Input/Output Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 13
4.6 System Start-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 14
4.6.1 Notes on Configuring and Installing a System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 14
4.6.2 System Start-Up Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4- 15
5 Error Diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 1
5.1 Interrupt Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 2
5.1.1 "ISTACK" Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 2
5.1.2 Meaning of the ISTACK Displays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 6
5.1.3 LED Error Signalling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 9
5.1.4 Error Messages When Using Memory Submodules
(only in the case of CPU 943/944) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 10
5.2 Program Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 11
5.2.1 Determining an Error Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 12
5.2.2 Program Trace with the Block Stack ("BSTACK") Function
(not possible on the PG 605U programmer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 15
5.3 Other Causes of Malfunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 16
5.4 System Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5- 16
EWA 4NEB 811 6130-02b vii

Contents S5-115U Manual
Page
6 Addressing/Address Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 1
6.1 Address Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 1
6.1.1 Digital Module Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 1
6.1.2 Analog Module Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 1
6.2 Slot Address Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 1
6.2.1 Fixed Slot Address Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 2
6.2.2 Variable Slot Address Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 3
6.3 Handling Process Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 7
6.3.1 Accessing the PII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 8
6.3.2 Accessing the PIQ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 9
6.3.3 Direct Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 10
6.4 Address Allocation on the Central Processing Units . . . . . . . . . . . . . . . . . .6- 11
7 Introduction to STEP 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 1
7.1 Writing a Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 1
7.1.1 Methods of Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 1
7.1.2 Operand Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 3
7.1.3 Circuit Diagram Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 3
7.2 Program Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 4
7.2.1 Linear Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 4
7.2.2 Structured Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 5
7.3 Block Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 7
7.3.1 Organization Blocks (OBs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 8
7.3.2 Program Blocks (PBs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 11
7.3.3 Sequence Blocks (SBs). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 11
7.3.4 Function Blocks (FBs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 11
7.3.5 Data blocks (DBs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 16
7.4 Program Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 18
7.4.1 RESTART Program Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 18
7.4.2 Cyclic Program Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 20
7.4.3 Time-Controlled Program Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 20
7.4.4 Interrupt-Driven Programming Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 22
7.4.5 Handling Programming Errors and PLC Malfunctions . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 23
7.5 Processing Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 25
7.5.1 Modifying the Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 25
7.5.2 Modifying Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 25
7.5.3 Compressing the Program Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 25
7.6 Number Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 26
viii EWA 4NEB 811 6130-02b