plc s7-300 vietnam pro1_08e_digitalop

Việc chỉ định các hằng số trong dạng biểu diễn nhị phân không chỉ được dùng để chỉ các giá trị Integer mà còn để chỉ các kiểu bit bit pattern ví dụ như trong các phép toán logic digital.

Trang 1

Contents Page

Objectives 2

Acquisition, Processing and Ouputting Data 3

Integer (INT, 16-Bit Integer) Data Type 4

Double Integer (DINT, 32-Bit Integer) Data Type 5

REAL (Floating-point Number, 32 Bit) Data Type 6

The BCD Code for Inputting and Outputting Integers 7

"Monitor / Modify Variables": Display Formats 8

Loading and Transferring Data (1) … 9

S5 Counters in STEP 7 12

Counters: Function Diagram 13

Counters: Bit Instructions 14

Exercise: Counting the Transported Parts (FC 18, C 18) 15

Timers: ON Delay (SD) ……… 16

Timers: Time Formats for S5 Timers in STEP 7 17

Timers: Stored ON Delay (SS) ……… 18

Timers: Pulse (SP) 19

Timers: Extended Pulse (SE) 20

Timers: OFF Delay (SF) ……… 21

Timers: Bit Instructions 22

Exercise: Monitoring of Transport Functions (FC 17) ……… 23

Conversion Operations BCD <-> Integer 24

Comparison Operations 25

Basic Mathematical Functions ……… 26

Exercise: Counting the Transported Parts (FC 18, MW 20) 27

Conversion Operations I -> DI -> REAL 28

Digital Logic Operations 29

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.1

SIMATIC®

S7

SITRAINTraining for Automation and Drives

Digital Operations

CMP ==I

IN1 IN2

IW0

IW2

T4 S_ODT

TV

BCD

BI R

I 0.7

I 0.5 S5T#35s

Q8.5 MW0 QW12

Trang 2

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.2

SIMATIC®

S7

Objectives

Sau khi hoàn thành chương này người học sẽ:

quen với kiểu dữ liệu INT, DINT, REAL và hiển thị BCD display

có thể áp dụng các định dạng hiển thị dữ liệu (display formats) vào

công cụ kiểm tra "Monitor / Modify Variable"

hiểu được lệnh "Load" và "Transfer"

có thể áp dụng và lập trình chức năng đếm S5 (S5 counter function)

để giải quyết vấn đề có thể áp dụng và lập trình chức năng định thời S5 (S5 timer function)

để giải quyết vấn đề có thể áp dụng và lập trình phép toán chuyển đổi dữ liệu INT <-> BCD

để giải quyết vấn đề có thể áp dụng và lập trình phép so sánh để giải quyết vấn đề

có thể áp dụng và lập trình những chức năng toán học cơ bản để giải

quyết vấn đề

Trang 3

Binary/Digital Có thể nhận biết những hệ thống điều khiển logic bằng việc chúng chỉ xử lý dữ

Processing liệu nhị phân

Ngày nay các máy tính với hiệu năng mạnh đã giúp cải thiện cho việc xử lý dữliệu số của PLC

Các biến dữ liệu digital có trong tất cả lĩnh vực của điều khiển vòng hở, ví dụ như các thiết bị được kết nối cho việc vận hành và giám sát hoặc trong điều khiển các thiết bị trường

Operating and Mục tiêu của việc giám sát quá trình là cung cấp cho người vận hành những

Monitoring thông tin mới, được cập nhật từng phút về máy móc hoặc hệ thống một cách

nhanh chóng, ngắn gọn súc tích và rõ ràng cũng như cơ hội để can thiệp, điều khiển và tác động đến quá trình

Trong quá khứ, các đầu vào/ra hầu như rất đơn giản, "ngớ ngẩn" (dumb) như hiển thị led 7 đoạn và thumbwheel buttons được dùng để hiển thị và nhập các giá trị digital Ngày nay các thiết bị vận hành và giám sát "thông minh" thường được kết nối với PLC

Field Devices Ngày này các thiết bị trường (field device) thu thập dữ liệu quá trình hoặc điều

khiển quá trình được cung cấp các biến dữ liệu digital nhờ các hệ thống bus trường (field bus system) Việc kết nối các thiết bị trường, chẳng hạn trong các

hệ thống lái hoặc cân định lượng (drives or weighing systems), sử dụng các module đầu vào và đầu ra tương tự đang dần trở thành chuyện của quá khứ

Formats Tùy thuộc loại thiết bị kết nối mà có nhiều định dạng mã hóa dữ liệu khác nhau

được dùng để truyền dữ liệu giữa các thiết bị và PLC, cũng như để lưu trữ và

xử lý dữ liệu trong PLC

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.3

SIMATIC®

S7

Operator Panel

Acquisition, Processing and Outputting Data

Thumbwheel buttons, Potentiometer, 7-segment displays

Field devices

Trang 4

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.4

SIMATIC®

S7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Sign negative numbers

without sign

Integer Data Type Một giá trị dữ liệu Integer (số nguyên) là một giá trị chỉ gồm các con số mà(16-Bit Integer) không có dấu thập phân

SIMATIC® S7 lưu trữ các giá trị dữ liệu Integer có dấu bằng một số16 bit Phạm vi biểu diễn được thể hiện trên hình SIMATIC®S7 cũng cung cấp các phép toán để xử lý các giá trị số Integer

Decimal STEP7 sử dụng dạng biểu diễn Decimal (không phải BCD!) để chỉ (specify)

những hằng số của kiểu dữ liệu Integer Nghĩa là số có dấu và không cần các

mô tả rõ ràng về định dạng số Về nguyên tắc có thể sử dụng các giá trị hằng

số Integer trong dạng biểu diễn Binary (nhị phân) và Hexadecimal (thập lục phân) Nhưng vì không rõ ràng, không dễ đọc nên việc này không thích hợp

Vì lý do này mà cú pháp của STEP7 chỉ cung cấp các thông số chi tiết của giátrị Integer ở dạng biểu diễn thập phân

Binary Trong một hệ thống máy vi tính số, tất cả các giá trị được lưu trữ ở dạng mã

hóa nhị phân Trong hệ nhị phân chỉ có các số 0 và 1 Vì vậy hệ này dùng cơ

số 2 Giá trị của mỗi vị trí của một con số nhị phân phụ thuộc vào lũy thừa của

cơ số 2 Số nhị phân cũng được biểu diễn ở dạng 2#

Số âm được biểu diễn bằng số nhị phân bù 2: Bit có trọng số lớn nhất (bit số

15 trong kiểu dữ liệu Integer ) có giá trị - 215 Vì giá trị này lớn hơn tổng tất cảcác giá trị còn lại nên bit này cũng mang thông tin về dấu Nếu bit này = 0, thìgiá trị là dương; bit này = 1, giá trị là âm Sự chuyển đổi từ số nhị phân sang

số thập phân được thực hiện bằng cách cộng các giá trị của những vị trí có số

1 (xem hình)

Việc chỉ định các hằng số trong dạng biểu diễn nhị phân không chỉ được dùng

để chỉ các giá trị Integer mà còn để chỉ các kiểu bit (bit pattern) (ví dụ như trong các phép toán logic digital) Ở đó ta không cần quan tâm đến việc giá trị integer được biểu diễn bởi kiểu bit như thế nào Số lượng các bit có thể chỉ định là một con số nằm trong khoảng 1 đến 32 Các bit thiếu được điền số 0

Trang 5

Double Integer SIMATIC®S7 lưu trữ giá trị dữ liệu Double Integer (số nguyên kép hoặc số(32-Bit Integer) nguyên dài) có dấu bằng một số 32 bit Phạm vi biểu diễn được thể hiện trên

hình SIMATIC®S7 cũng cung cấp các phép toán để xử lý các giá trị số DINT

Decimal STEP7 sử dụng dạng biểu diễn Decimal (không phải BCD!) để chỉ (specify)

những hằng số của kiểu dữ liệu Double Integer Nghĩa là số có dấu và có dạng

L# , với L là "long" (dài, là một double word, 32 bit)

Khi chỉ một giá trị nhỏ hơn -32768 hoặc lớn hơn 32767 thì sẽ tự động dùng

định dạng L# Đối với những số âm nhỏ hơn -32768, người sử dụng phải chỉ định dạng biểu diễn L# - (ví dụ: L# -32769) Việc này có tính bắt buộc để sau

đó giá trị được xử lý số học như một số DINT Nếu không thì bạn sẽ làm việc với các giá trị sai (giá trị + dấu!)!

Hexadecimal Hệ thập lục phân (hexadecimal) cung cấp 16 con số khác nhau (0 đến 9 và A

đến F) Vì vậy hệ này dùng cơ số 16 Giá trị của mỗi vị trí của một con số thập lục phân phụ thuộc vào lũy thừa của cơ số 16

Số thập lục phân được chỉ định ở dạng biểu diễn W# (W = word = 16 bit) hoặc

DW# (DW = double word = 32 bit) để chỉ độ dài và ở dạng 16# để chỉ cơ số

Số lượng các bit có thể chỉ định là một con số nằm trong khoảng 1 đến 8 Các bit thiếu được điền số 0

Các con số từ A đến F tương ứng với giá trị thập phân từ 10 đến 15 Giá trị 15

là giá trị cuối cùng có thể biểu diễn được bằng mã nhị phân không dấu 4 bit

Vì thế việc chuyển đổi từ số nhị phân sang số thập lục phân và ngược lại rất đơn giản 4 bit nhị phân làm thành 1 con số thập lục phân

Các hằng số ở dạng thập lục phân không dùng để chỉ các giá trị số nguyên integer Chúng được dùng thay cho các số nhị phân để chỉ các kiểu bit mà ta không cần quan tâm đến việc giá trị integer được biểu diễn bởi kiểu bit như thế nào

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.5

SIMATIC®

S7

Sign positive numbers

Double Integer (DINT, 32-Bit Integer) Data Type

(without sign: 0 to 4294967295)

Display Formats:

Arithmetic Operations: such as + D, * D, <D, ==D

1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1

BIN.: 2#

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0

BIN.: 2#

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Sign negative numbers

Trang 6

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.6

SIMATIC®

S7

REAL (Floating-point Number, 32 Bit) Data Type

Real Kiểu dữ liệu INT và DINT mô tả ở trên được dùng để lưu trữ các giá trị số

nguyên có dấu Chỉ những phép toán hỗ trợ kết quả số nguyên thì mới có thểthực hiện đối với những kiểu dữ liệu này

Trong trường hợp phải xử lý các giá trị analog như điện áp, dòng điện và nhiệt

độ thì ta cần dùng giá trị Real (thực) (các số thực, "số thập phân") Để có thể

biểu diễn các giá trị như vậy thì các con số nhị phân phải được định nghĩa đểbiểu diễn được các giá trị nhỏ hơn 1 (lũy thừa cơ số 2 với số mũ âm)

Real Format Để có phạm vi biểu diễn rộng nhất có thể với độ dài bit đã định (đối với

SIMATIC®

S7: double word, 32 bit) (xem hình), bạn phải chọn vị trí của dấu phẩy thập phân Trước đó, IEEE đã định nghĩa kiểu số dấu phẩy động Kiểu định dạng này được đưa vào trong tập lệnh IEC 61131 và trong STEP 7 Định dạng này giúp cho việc xử lý vị trị dấu phẩy động của biến trở nên dễ dàng.Trong các số dấu phẩy động mã hóa nhị phân, một phần các số nhị phân chứa phần định trị và phần còn lại chứa số mũ và dấu của số dấu phẩy động này.Khi bạn biểu diễn một giá trị thực, bạn chỉ giá trị mà không cần chỉ rõ định dạng Sau khi bạn nhập một hằng số thực (ví dụ : 0.75), trình biên tập tự động chuyển đổi (ví dụ : 7.5000e-001)

Application Các số dấu phẩy động được dùng cho việc "xử lý các giá trị analog" và nhiều

ứng dụng khác

Một ưu điểm của số dấu phẩy động là có nhiều phép toán hỗ trợ Bên cạnh các phép toán chuẩn như +, -, * , / còn có các lệnh như sin, cos, exp, ln, v.v , được dùng chủ yếu trong các thuật toán điều khiển vòng kín

Trang 7

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.7

SIMATIC®

S7

The BCD Code for Inputting and Outputting Integers

6 9 2 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x x x

0 0 0

Origin Trong quá khứ, việc hiển thị các số nguyên được thực hiện bởi các nút ấn cơ

khí dạng thumbwheel và các thiết bị hiển thị digital Những nút ấn và thiết bịhiển thị này được nối vào các module đầu vào và đầu ra digital của PLC bằng cách nối dây song song Cấu trúc có thể được phân tầng (cascaded) màkhông cần thay đổi mã hóa cơ khí của con số (mechanical coding of a digit)

BCD Code Mỗi con số của hệ thập phân được mã hóa bởi 4 bit vì số lớn nhất trong hệ nhị

Negative Numbers Để các số âm cũng được chỉ thị bằng nút ấn thumbwheel BCD,STEP 7 mã

hóa phần dấu bằng bit có trọng số lớn nhất của số có trọng số lớn nhất (xem hình) Bit dấu = 0 chỉ ra đó là số dương và bit dấu = 1 chỉ ra đó là số âm.STEP 7 nhận diện được số BCD mã hóa 16 bit (dấu + 3 số) và 32 bit (dấu + 7 số)

Data Formats Trong STEP 7 không có định dạng dữ liệu dành cho các giá trị mã hóa Tuy

nhiên bạn có thể chỉ định số thập phân mà mã BCD của nó đã cho sẵn thành một số HEX Mã nhị phân của số HEX và của số thập phân mã hóa BCD làgiống nhau

Như bạn thấy ở trong hình, định dạng dữ liệu thập phân (DEC) không phù hợp

để chỉ những số mã hóa BCD!

Trang 8

Display Formats Bạn có thể chọn các định dạng hiển thị khác nhau trong công cụ kiểm tra

"Monitor / Modify Variables" và "Monitor (Block)" khi hiển thị các biến hoặc nội dung của thanh ghi register trong STL

Mỗi biến có thể được giám sát với nhiều tùy chọn dạng hiển thị khác nhau Tùy vào kiểu dữ liệu của biến mà bạn chọn kiểu hiển thị tương ứng đễ giám sát rõ ràng, trực quan hơn

BOOL: Hiển thị chỉ một bit

(chỉ dùng được cho biến thuộc kiểu dữ liệu BOOL)

BIN: Hiển thị từng bit của một biến

(hiển thị rõ ràng, trực quan đối với các biến thuộc các kiểu dữliệu BYTE, WORD, DWORD)

HEX: Hiển thị nội dung của một biến ở dạng số thập lục phân (BCD)

(hiển thị rõ ràng, trực quan đối với các biến thuộc các kiểu dữliệu BYTE, WORD, DWORD)

DEC: Hiển thị nội dung của một biến ở dạng số thập phân (không phải

BCD!) có dấu (hiển thị rõ ràng, trực quan đối với các biến thuộc các kiểu dữ liệu INT, DINT)

FLOATING_ Hiển thị nội dung của một biến ở dạng số dấu phẩy động

POINT (hiển thị rõ ràng, trực quan đối với các biến thuộc các kiểu dữ

liệu số thực REAL)

Addressing Bộ nhớ của bộ điều khiển S7 được chia theo byte (byte-oriented) Kết quả là

từ nhớ MW 20 chứa các byte nhớ MB 20 (byte cao) và MB 21 (byte thấp) Từkép MD 22 chứa các byte nhớ MB 22, 23, 24 và 25 (xem ví dụ trong hình).Khi có một sự truy cập đến các biến (ví dụ "L MW 20"), bạn phải chắc chắn rằng kích thước của lệnh truy cập (MB , MW hoặc MD ) cũng như địa chỉ(luôn luôn là địa chỉ byte cao) là đúng Nếu bạn truy cập mà không có chủ định

rõ ràng về 2 yếu tố này thì bạn sẽ thu được giá trị không hợp lệ

Ví dụ trong hình trên khi đọc MW 21 thì một phần của biến "MW_Parts" (MW 20) và một phần của biến "Mean" (MD 22) được đọc ra Các lỗi như vậy có thểtránh được bằng cách định địa chỉ theo ký hiệu tượng trưng cho các biến

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.8

SIMATIC®

S7

"Monitor / Modify Variables": Display Formats

Trang 9

MOVE (LAD/FBD) Nếu đầu vào EN (enable - cho phép) được kích hoạt thì giá trị của đầu vào

"IN" được copy đến địa chỉ ở đầu ra "OUT"

"ENO" có trạng thái tín hiệu giống như của "EN"

L and T (STL) Lệnh Load và transfer được thực hiện bất chấp kết quả của RLO Dữ liệu

được trao đổi thông qua accumulator

Lệnh load ghi giá trị từ địa chỉ nguồn bên phải vào accumulator 1 và ghi giá trị

"0" vào các bit còn lại (tất cả 32 bit)

Lệnh transfer copy một phần hoặc toàn bộ nội dung của accumulator 1 đến địa chỉ định trước (xem trang kế tiếp)

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.9

SIMATIC®

S7

Examples

of Load

Loading and Transferring Data (1)

L L#523123 // 32-bit constant (Double

Integer)

L B#16#EF // byte in hexadecimal form

L 2#0010 0110 1110 0011 // 16-bit binary value

MOVEEN

Trang 10

ACCU1 ACCU 1 là thanh ghi quan trọng nhất của CPU Khi một lệnh load được thực

hiện, giá trị nạp (load) được ghi vào ACCU 1 Khi một lệnh transfer được thực hiện giá trị cần truyền (transfer) được đọc từ ACCU 1 Kết quả của các hàm toán học, ví dụ như phép dịch chuyển (shift) và phép quay (rotate), cũng được đưa vào trong ACCU 1

ACCU2 Khi một lệnh load được thực hiện, trước tiên nội dung cũ của ACCU 1 được

chuyển sang ACCU 2 và ACCU 1 bị xóa (reset về "0") trước khi giá trị mới được ghi vào ACCU 1

ACCU 2 cũng được dùng trong các phép so sánh, phép toán logic digital, phép toán học và các lệnh dịch chuyển Những phép toán này sẽ được đề cập chi tiết ở phần sau

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.10

SIMATIC®

S7

Trang 11

General Accumulator là bộ nhớ phụ trong CPU để trao đổi dữ liệu giữa các địa chỉ

khác nhau, được dùng trong các phép so sánh, toán học

S7-300™ có 2 accumulator, mỗi bộ 32 bit và S7-400™ có 4 accumulator, mỗi

bộ 32 bit

Load Lệnh load nạp nội dung của byte, word hoặc double word vào trong ACCU 1

Transfer Khi một lệnh transfer được thực hiện, nội dung của ACCU 1 vẫn giữ nguyên

Vì thế các thông tin giống nhau có thể truyền đi đến các địa chỉ khác nhau Nếy chỉ một byte được truyền đi thì 8 bit thấp nhất bên phải được sử dụng (xem hình)

RLO Trong lập trình LAD và FBD, bạn có thể dùng đầu vào Enable (EN) của lệnh

MOVE để tạo ra các lệnh load và transfer phụ thuộc vào RLO

Trong STL, lệnh load và transfer luôn được thực hiện bất chấp trạng thái của RLO Bạn có thể thực hiện lệnh load và transfer phụ thuộc vào RLO bằng cách dùng các lệnh nhảy có điều kiện

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.11

SIMATIC®

S7

Trang 12

Counter Value Mỗi bộ đếm chiếm một word 16-bit trong vùng nhớ dữ liệu của hệ thống, dùng

để lưu giá trị đếm (0 đến 999) bằng mã nhị phân

Count Up Đếm lên: Khi RLO tại đầu vào "CU" thay đổi từ "0" đến "1", giá trị đếm hiện tại

sẽ được tăng lên 1 đơn vị (tối đa = 999)

Count Down Đếm xuống: Khi RLO tại đầu vào "CD" thay đổi từ "1" đến "0", giá trị đếm hiện

tại sẽ được giảm xuống 1 đơn vị (tối thiểu = 0)

Set Counter Khi RLO tại đầu vào "S" thay đổi từ "0" đến "1", bộ đếm sẽ được set với giá trị

tại đầu vào "PV"

Reset Counter Khi RLO tại đầu vào Reset thay đổi từ "0" đến "1", giá trị đếm sẽ được reset về

0 Nếu điều kiện reset được thỏa mãn (vẫn giữ ở mức cao) thì bộ đếm không thể set và cũng không thể đếm lên hay đếm xuống

PV Giá trị đặt trước (0 đến 999) được xác định tại đầu vào "PV" bằng dạng BCD:

• là một hằng số (C# )

• là một dạng số BCD thông qua giao tiếp dữ liệu

CV / CV_BCD Giá trị đếm có thể được nạp vào ACCU 1 như một số nhị phân (CV) hoặc số

BCD (CV_BCD) và được truyền đến các địa chỉ khác

Q Trạng thái tín hiệu của counter có thể được kiểm tra tại đầu ra "Q":

• Giá trị đếm = 0 -> đầu ra Q = 0

• Giá trị đếm >< 0 -> đầu ra Q = 1

Types of Counters • S_CU = Up counter (Bộ đếm chỉ đếm lên)

• S_CD = Down counter (Bộ đếm chỉ đếm xuốngcounts down only)

• S_CUD = Up/Down counter (Bộ đếm lên/đếm xuống)

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.12

SIMATIC®

S7

MW 4

QW 12C5

=Q

Q

Trang 13

Notes Khi bộ đếm đạt đến giá trị cực đại (999) thì sẽ không đếm nữa dù tiếp tục có

tín hiệu đếm Cũng tương tự như vậy, Khi bộ đếm đạt đến giá trị cực tiểu (0) thì sẽ không đếm nữa dù tiếp tục có tín hiệu đếm Bộ đếm không đếm được giá trị lớn hơn 999 hoặc thấp hơn 0

Nếu một tín hiệu đếm lên và một tín hiệu đếm xuống xuất hiện cùng lúc thì giátrị đếm không thay đổi

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.13

SIMATIC®

S7

Counters: Function Diagram

Trang 14

Bit Instructions Tất cả các chức năng của counter có thể hoạt động với những lệnh bit đơn

giản Sự giống nhau và khác nhau giữa phương pháp này và chức năng đếm được trình bày cụ thể như sau:

• Giống nhau:

- Điều kiện Set ở đầu vào "SC" (setting condition)

- Đặc điểm của giá trị đếm

- RLO thay đổi tại đầu vào "CU"

- RLO thay đổi tại đầu vào "CD"

• Khác nhau:

- Không có khả năng kiểm tra giá trị đếm hiện hành vì không có đầu ra nhị phân (CV) hoặc BCD (CV_BCD)

- Ngõ ra nhị phân Q không thể hiện được bằng biểu đồ

Note Các counter theo chuẩn IEC cũng có trong STEP 7

Việc dùng những khối chức năng hệ thống (system function block) để thực hiện các counter theo chuẩn IEC được đề cập trong giáo trình nâng cao

Date: 25.07.2008 File: PRO1_08E.14

SIMATIC®

S7

Counters: Bit Instructions

Tiêu đề	PLC S7-300 Vietnam Pro1_08E_DigitalOp
Trường học	Siemens AG
Chuyên ngành	Automation and Drives
Thể loại	training material
Năm xuất bản	2008
Thành phố	Munich

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	3,15 MB