Tài liệu PLC s7 1500

( Page 81 ) MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 1500 1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1500 1 Phân loại hiệu suất 1 CÁC MODULES NGOẠI VI 3 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT S7 1500CPU 1511 1 PN 15 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA.

MỤC LỤC

CH ƯƠ NG 1: TỔ NG QUAN V Ề PLC S7-1500 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1500 1

1.2 P

1

1.3 CÁC MODULES NGOẠI VI 3

CH ƯƠ NG 2: CƠ SỞ LÝ THUY Ế T S7-1500/CPU 1511-1 PN 15

2.1 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA S7-1500 /CPU1511-1 PN 15

2.2 KẾT NỐI 17

2.3 N

,

,

19

2.4 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 23

2.5 CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 24

CH ƯƠ NG 3: GIỚ I THI Ệ U V Ề CH ƯƠ NG TRÌNH TIA PO RTAL 27

2.1 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH SIMATIC TIA PORTAL STEP7 BASIC 27

3.2 GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM SIMATIC TIA PORTAL STEP7 BASIC 28

3.3 NẠP CHƯƠNG TRÌNH XUỐNG PLC 33

3.4 GIAO TIẾP GIỮA MÁY TÍNH VÀ PLC 33

3.5 TẬP LỆNH CỦA PLC S7-1500 35

CH ƯƠ NG 4: GIỚ I THI Ệ U V Ề HMI 64

4.1 TỔNG QUAN VỀ HMI 64

4.2 HƯỚNG DẪN LẬP TRÌNH HMI TRÊN WINCC 66

KẾ T LU Ậ N 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

DANH MỤC CÁC HÌNH

HÌNH 1.1: SƠ ĐỒ KẾT NỐI NGUỒN VỚI CPUS VÀ

MODULES NGOẠI VI

MODULES CH Ứ NĂNG C 13

HÌNH 2.4: M Ặ DƯỚI B NG ĐI T Ả ỀU KHIỂN CỦA CPU

1511-1 PN

17 HÌNH 2.5: MẶT SAU CỦA CPU 1511-1 PN 16

HÌNH 2.6: KẾT NỐI NGUỒN CHO CPU 17

HÌNH 2.7: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA CPU 19

HÌNH 2.8: LED HIỂN THỊ CỦA CPU

1511-1 PN (KHÔNG CÓ B Ả NG ĐIỀU

KHIỂN) 20

HÌNH 2.9: PH ƯƠ NG PHÁP L P Ậ TRÌNH ĐIỀU

KHIỂN 23

HÌNH 2.10: CH ƯƠ NG TRÌNH LAD 24

HÌNH 2.11: VÍ DỤ VỀ NGÔN NG Ữ FDB 26

HÌNH 3.1: SƠ ĐỒ THIẾT KỂ M T Ộ CH ƯƠ NG

TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 27

HÌNH 3.2: GIAO DIỆN CHÍNH CỦA PHẦN MỀM

28

HÌNH 3.3: GIAO DIỆN SOẠN THẢO CHÍNH 29

HÌNH 4.3: GIAO DIỆN LẬP TRÌNH LAD 68

HÌNH 4.4: DOWNLOAD CHƯƠNG TRÌNH

XUỐNG PLC

HÌNH 4.5: GIAO DIỆN KẾT NỐI MÁY TÍNH

VỚI PLC HÌNH 4.6: LỰA CHỌN MÀN HÌNH HMI

HÌNH 4.7: KẾT NỐI GIỮA PLC VỚI MÀN HÌNH

NGÕ VÀO/RA

HÌNH 4.14: LOAD CHƯƠNG TRÌNH CHO HMI.

HÌNH 4.15: CHỌN CHẾ ĐỘ GO ONLINE

HÌNH 4.16: GIÁM SAT HMI TRÊN MÁY TÍNH

HÌNH 4.17: GIAO DIỆN HMI

CH ƯƠ NG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1500

1.1

TỔNG QUAN V Ề PLC S7 – 1500

Các dòng CPU của dòng điều khiển SIMATIC

S7-1500 là bộ điều khiển thế hệ mới của

SIEMENS và là 1 cốt mốc quan trọng trong tự động

hóa S7-1500 với nhiều tính năng cải tiến cho sự tối

ưu hóa hoạt động, dễ dàng sử dụng trong hoạt động.

S7-1500 là dòng PLC hoàn hảo cho hệ thống tự

động như:

 Mạnh mẽ h n:ơ

- Hiệu suất của hệ thống cao do thời gian đáp ứng ngắn và

chất lượng điều khiển cao nhất.

- Tích hợp công nghệ điều khiển vị trí.

- Tích hợp chức năng bảo mật cao nhất.

Page 2

PROFIBUSPROFINET

Bộ nhớlàm việc Thời gian xửlý cho mỗi bit

- 3 cổng truyền thông Ethernet với 2 IP.

- Vẽ đồ thị (Trace): giúp việc chuẩn đoán các ứng dụng Motion và biến tần chính xác.

- Chức năng điều khiển trục và tốc độ được tích hợp.

- Chức năng điều khiển PID (version 2.0).

- Nhiều cấp bảo mật cho chương trình.

- Màn hình hiển thị các trạng thái của CPU và module cũng như chuẩn đoán lỗi.

1.2 Phân loại hiệu suất

Các CPUs có thể được sử dụng cho các ứng dụng nhỏ và tầm trung, cũng như đối với các khu vực cao cấp của máy và nhà máy tự động hóa.

Bảng 1.1: Phân loại hiệu suất các dòng PLC S7-1500

CPU

1511F-1 PN

Dòng

CPU

có

độ

tin

c

ậ

y

cao

ỏ

t

ớ

iCPU 1513-1 PN Dòng CPU tiêu chuẩn cho

CPU

cóđộ

CPU

tiêu

chu

ẩ

n

chon

CPU

Phân loại hiệu suất

Giao tiếp PROFIBUS

Gia

o tiếp PROFINET

Bộnhớlàmviệc

Thờ

i gian

xử

lý cho mỗi bit

CPU 1516F-3 PN/DP

Dòng CPU tiêu chuẩn cho những

PN/DP

CPU

1518-4P

inh

ữ

ngn

t

ố

c

led và các modules ngoại vi.

Bảng 1.2: Các modules nguồn cấp cho hệ thống

-

Nguồn cấp cho tải (PM).

Cung cấp cho CPU, các modules ngoại vi, các cơ cấu chấp hành và cảm biến.

Bảng 1.3: Các modules nguồn cấpcho tải

 Các modules ngõ vào, ngõ ra.

Hình 1.2: Hình dáng modules ngõvào/ ra thực tế

Các modules I/O tạo sự kết hợp giữa bộ điều

khiển và các modules I/O Tín hiệu từ cảm biến,

công tắc, nút nhấn sẽ được đưa vào modules ngõ vào

và nó sẽ truyền tới bộ điều khiển để xử lý xuất tín

hiệu ra modules ngõ ra để diều khiển các cơ cấu

chấp hành.

Bảng 1.4: Các loại modules ngõ vào/ra

Các dòng chứ năngc

Tố độ cao (HS)c

Th

ời gia

n chuy

ển đổ

i ng

ắn nh

ất

Nhi

ềuch

ế độđẳ

ngth

ời

dụng phức

tạp

Các tham số

cho mỗikênh Chuẩnđoán cho

mỗi kênh

Nhiều tínhnăng mở

rộng

Dòng CPU trungbình trên tải /modules

Chuẩn đoán trên

tải và modules

Với modules analog

• Độ chính xác cao (<0.1%)C

With analogmodul

es

Cá

c modul

es đặ

c =

đơn giản.

Không tham số.Không chuẩn đoán

- Modules ngõ vào số (DI).

Bảng 1.5: Các loại modules ngõ vào số

DI 32x24VDC

DI 16x24VDC SRC BA

DI 16x230VAC BA

DI 16x24VDC

/ DQ 16x24V/

1BH00-0AB0

6ES7521- 1BL00-0AB

6ES7521- 1BL10- 0AA0

6ES7521- 1BH50- 0AA0

6ES7521- 1FH00- 0AA0

Kích thước

-cao (HF)

Modules ngõ ra số

(DQ)

Page20

kênh

Dãy dòng ngõ ra

Ngắt chuẩn đoán

2 AX

- Modules ngõ ra số

(DQ)

- Modules ngõ ra số

(AC)

Page22

Bảng 1.7: Các loại modules ngõ ra số (AC)

Tên viết tắt DQ

8x230V-AC/5A ST Relais

DQ AC/2A ST Relais

16x230V-DQ AC/2A ST Triac

8x230V-DQ AC/1A ST Triac

16x230V-Số hạng mục 6ES7522-

5HF00- 0AB0

6ES7522- 5HH00- 0AB0

6ES7522- 5FF00- 0AB0

6ES7522- 5FH00- 0AB0

Modules ngõ vào t ngươ tự (Analog modules).

16 bits bao gồm cả

tín hiệu

35 mm8

25 mm4

25 mm4

16 bits bao gồm cả tín 16 bits bao gồm cả tín 16 bits bao gồm cả tín

Tên viết tắt

Số hạng mục

Kiểu đo lường Điện áp, dòng điện Điện áp, dòngĐiện áp, dòngĐiện áp, dòng điện,

điện, điện trở, điệnđiện, điện trở, điệnđiện trở, điện trở nhiệt,

AI 4xU/I/RTD/TC/

AQ 2xU/I ST

7NF10- 0AB0 7KF00- 0AB0 7QD00- 0AB0 7QE00- 0AB0

- Modules ngõ ra t ngươ tự (Analog modules)

Page24

4

16 bits bao gồm cả tín hi u

Điện áp/dòng điện -

- Modules ngõ ra t ngươ tự (Analog modules)

Page 26

Quản lý tập tin và truy cập file qua FTP (File Transfer

Protocol); CP có thể là FTP client và FTP server Truyền thông với S7

Kết nối nối tiếp điểm-điểm

-Trao đổi dữ liệu thông qua điểm-điểm với Freeport, 3964

(R), USS hoặc giao thức Modbus

 Modules truyền thông

Các cổng truyền thông PROFINET đã được tích hợp trong cac CPU S7-1500 (và PROFIBUS trong CPU1516-3PN/DP) Tuy nhiên trong S7-1500 vẫn có các module truyền thông hổ trợ cho nhu cầu mở rộng mạng truyền thông.

Bảng 1.10: Các loại truyền thông

Truyền thông PG để vận hành, kiểm tra và chuẩn đoán X

Trao đổi dữ liệu với TCP/IP, UDP, ISO-on-TCP, ISO protocol X

Web server

X

Trao đổi dữ liệu thông qua HTTP (S), ví dụ như để chuẩn đoán

Đồng bộ hóa thời gian X

Hình 1.3: Sơ đồ kết nối mạng truyền thông

- Modules truyền thông PROFINET và Ethernet công nghiệp.

9600 bit/s to 12 Mbit/s

PROFIBUSRS485

9600 bit/s to 12 Mbit/s

Chức năng và giao thức DPV1 master/slave, truyền thông S7,DPV1 master/slave, truyền thông S7,

truyền thông PG/OP, truyền thông mở truyền thông PG/OP

Ngắt chuẩn đoán

Ngắt phần cứng Chế độ đẳng thời

XX -

XX -

Bảng 1.11: Các loại modules truyền thông PROFINET và Ethernet công nghiệp

Số hạng mục Thông số

6GK7 542-1AX00- 0XE0 6GK7543-1AX00- 0XE0

TCP/IP, ISO, UDP,Truyền thông S7,IP-Broadcast/Multicast, bảo mật, Chuẩn đoán SNMPV1/V3, DHCP, FTP client/server, email, IPV4/IPV6

Modules truy ền thông PROFIBUS.

Bảng 1.12: Các loại modules truyền thông PROFIBUS

- Modules truyền thông nối ti p ế điểm.

điểm-CM PtP RS422/485Tên viết tắt CM PtP RS232 HF CMPtP RS232 BA

X -

Freeport, 3964 (R), Modbus RTU master, Freeport, 3964 (R), Modbus RTU

Cơ bản (BA) Modbus RTU slave Freeport, 3964 (R) master, Modbus RTU slave Freeport, 3964 (R)

Bảng 1.13: Các loại modules truyền thông nối ti pế điểm t iớ điểm

Độ dài tối đa khung truyền

Page 30

 Các modules chứ năng.c

Hình 1.4: Sơ đồ kết nối với các modules ch cứ năng

Module này dành cho các xử lý yêu cầu phần cứng

tốc độ cao như các bộ đếm tốc độ cao, xác định vị

trí Các khối techonology hỗ trợ cho việc lập trình

đơn giản hơn Tốc độ đáp ứng nhanh Có thể kết nối

với CPU hay cả các trạm remote I/O Et200MP.

- Các d ạ ng đi ều khiển PID.

Bảng 1.14: Các d ngạ điều khiển PID

Điền khiển PID Mô tả

PID Compact

PID 3Step PID TempBộ điều khiển PID liên tục

Bộ điều khiển bước để tích hợp các thiết bị truyền động

Bộ điều khiển nhiệt để làm nóng và làm mát với hai thiết bị truyền động riêng biệt

Page 32

- Các modules bộ đếm và bộ điều khiển vị trí.

Bảng 1.16: Các modules bộ đếm và bộ điều khiển vị trí

Tích hợp encoders cho tín hiệu, 24V,

không đồng bộ,Xung encoders cùng/không cùng

đếm cho

• Khởi động

• Dừng

tới RS-422 (5

V Tín hiệukhác biệt),Xung encoders cùng/không cùng

hướng tín hiệu

Xungb

ộđế

mlên/

xu

ố

ngEnco

derstuyệt

đối(SSI) 1MHz

4 MHzcùng 4

lần xung 2 DIs trênkênh

đếm cho

Tốcđộ

k

ỳ

T

ốc

độ

CH ƯƠ NG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

S7-1500/CPU 1511-1 PN

HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA S7-1500 /CPU1511-1 PN

Hình 2.1: Hình dáng thực tế của S7-1500/CPU 1511-1

PN

S7-1500/CPU 1511-1 PN là dòng CPU tiêu chuẩn cho

những ứng dụng nhỏ cho tới trung bình, chỉ có một địa

Page 36

chỉ IP và một cổng giao tiếp PROFINET Bộ nhớ làm

việc của dòng CPU này lên tới

1.15MB với thời gian xử lý trên mỗi bit rất nhanh khoảng 60ns.

① LEDs báo trạng thái

②Các connector

để kết nối với

nguồn và các modules ngoại vi

③Ốc vít để bắt xuống thanh rail

Hình 2.5: Mặt sau của CPU 1511-1 PN

2.2

KẾT NỐI

Ph n ầ này cung c p ấ thông tin về vi c ệ k t ế

n i, ố tr ng ạ thái hi n ể thị và sơ đồ kh i ố c a ủ CPU

1511-1 PN.

 Nguồn cấp 24 VDC (X80)

K t ế n i ố n i ố ngu n ồ 24VDC bên ngoài b ng ằ

đ u ầ n i ố khi CPU chuy n ể về từ nhà máy, khi không

có modules ngu n ồ và thanh rail Sơ đ c p ồ ấ ngu n ồ

như hình bên d i ướ

B ng d i đây cho th y ả ướ ấ s phân chia thi t b đ u ự ế ị ầ

cu i cho giao ti p PROFINET ố ế v i 2 ớ c ng m ng, ổ ạ

t ng ươ ng ứ v i ớ tiêu chu n ẩ Ethernet cho m t ộ đ u ầ

5 GND Ground

6 RD_ Nh n ậ dữ li u ệ

Page 44

cấp ngoài

RUN/STOP LED

sự cố

X1 P1, X1 P2 : LED link Tx/Rx

Hình 2.7: Sơ đồ khối của CPU

2.3 Ngắt, lỗi, chuẩn đoán lỗi và báo động hệ thống

 Trạng thái và hiển thị lỗi của CPU

Page 48

Mất nguồn CPU

Có lỗi xãy raCPU đang ở chế độ RUN

Đang chờ chuẩn đoán

LED xanh sáng LED tắt

Yêu cầu bảo trì Các phần cứng bịảnh hưởng phải được kiểm tra / thay thế PROFINET tạm dừngYêu cầu bảo trì Các phần cứng bị LED vàng nháyảnh hưởng phải được kiểm tra /thay thế Tình trạng xấu

Cập nhật firmware thành côngCPU đang ở chế độ STOP

Lỗi thẻ nhớ SIMATIC

Lỗi CPU

LED vàng nháy LED tắt LED tCPU đang thựắt c hiện dừng các

hoạt động nội bộ trong, ví dụ sau khi khởi động, STOP

Tải về các chương trình từ thẻ nhớ

SIMATIC

④ LINK RX/TX LED cho cổng X1 P1 (LED vàng/xanh)

⑤ LINK RX/TX LED cho cổng X1 P2 (LED vàng/xanh)

Hình 2.8: LED hiển thị của CPU 1511-1 PN (không có bảng điều khiển)

 Ý nghĩa của các đèn led RUN/STOP, ERROR và MAINT

Bảng 2.2: Ý nghĩa của các đèn led RUN/STOP, ERROR và

LED đỏ

nháyLED tắt

LED tắtLED vàng sáng

LED vàng sáng LED tắt LED vàng nháy

Kiểm tra LED nhấp nháy.

LINK TX/RX

LED tắt

Ý nghĩaKhông có kết nối Ethernet giữa giao tiếp PROFINET của thiết bị PROFINET và các modules truyền thông

Không có dữ liệu truyền / nhận qua giao tiếp PROFINET Mất

LED nhấp nháy là đang bắt đầu thực hiệnLED xanh nháy

Có kết nối Ethernet với giao tiếp PROFINET với các modulesLED xanh sáng truyền thông

Dữ liệu đang truyền nhận thông qua giao tiếp PROFINET

LED vàng chớp

 Ý nghĩa của LED LINK RX/TX

Bảng 2.4: Ý nghĩa của LED LINK RX/TX

2.4 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Page 54

Khác v i ớ ph ng ươ pháp đi u khi n c ng, ề ể ứ trong hệ th ng đi u khi n ố ề ể có l p ậ trình,

c u ấ trúc bộ đi u khi n và cách đ u dây đ c l p v i ch ề ể ấ ộ ậ ớ ươ ng trình Ch ươ trình đ nh ng ị nghĩa ho t ạ đ ng ộ đi u ề khi n ể đ c ượ vi t ế nhờ sự giúp đỡ c a ủ m t ộ máy vi tính.

Đ thay đ i ti n trình đi u khi n, ch c n m t thay đ i n i dung b nh đi u khi n, ể ổ ế ề ể ỉ ầ ộ ổ ộ ộ ớ ề ể

ch ứ không c n ầ thay đ i ổ cách n i ố dây bên ngoài Qua đó, ta th y ấ đ c ượ u ư đi m ể c a ủ ph ng ươ pháp đi u khi n l p trình đ c so v i ph ng pháp đi u khi n c ng Do đó, ph ng pháp ề ể ậ ượ ớ ươ ề ể ứ ươ này

đ c ượ sử d ng ụ r t ấ r ng ộ rãi trong lĩnh v c ự đi u ề khi n ể vì nó r t ấ m m ề d o… ẻ

Ph ng ươ pháp đi u ề khi n ể l p ậ trình đ c ượ th c ự hi n ệ theo các b c ướ sau:

Hình 2.9: Phương pháp lập trình điều khiển

2.5 CÁC NGÔN NGỮ LẬP

TRÌNH

 Ngôn ngữ lập trình LAD (ladder Logic):

Hình 2.10: Chương trình LAD

Ch ng ươ trình LAD (Hinh 2.10) bao g m ồ c t ộ d c ọ bi u ể di n ngu n đi n ễ ồ ệ logic cùng

v i các ớ kí hi u ệ công t c ắ logic t o ạ thành m t ộ nhánh m ch ạ đi n ệ logic n m ằ ngang Ở hình bên, logic đi u khi n đ c bi u di n b ng hai công t c th ng h , m t công t c th ng đóng ề ể ượ ể ễ ằ ắ ườ ở ộ ắ ườ

và m t ngõ ộ ra relay logic.

Các kí hi u công t c trên đ c dùng đ xây d ng nên b t kì m ch logic nào: s k t h p ệ ắ ượ ể ự ấ ạ ự ế ợ nhi u ề m ch logic có th ạ ể bi u ể di n ễ m ch ạ đi u ề khi n cho m t ể ộ ng ứ d ng có logic đi u khi n ụ ề ể

ph c ứ

t p Đi u c n ạ ề ầ thi t cho công vi c ế ệ thi t k ế ế ch ng trình ladder là l p tài li u v h th ng và ươ ậ ệ ề ệ ố

mô tả ho t ạ đ ng ộ c a ủ chúng đ ng i ể ườ sử d ng ụ hi u ể đ c ượ m ch ạ ladder m t ộ cách nhanh chóng và chính xác.

Các qui c ướ c a ủ ngôn ngữ l p ậ trình LAD:

Các đ ng d c trên s đ bi u di n đ ng công su t, các m ch đ c n i k t v i đ ng này ườ ọ ơ ồ ể ễ ườ ấ ạ ượ ố ế ớ ườ

M i n c thang (thanh ngang) xác đ nh m t ho t đ ng trong quá trình đi u ỗ ấ ị ộ ạ ộ ề khi n ể

Sơ đ thang ồ đ c ượ đ c ọ t trái sang ph i ừ ả và từ trên xu ng N c đ nh ố ấ ở ỉ thang đ c ượ đ c ọ từ trái sang ph i, ả n c ấ thứ hai tính từ trên xu ng ố cũng đ c ọ t ng ươ t … ự Khi ở chế độ ho t ạ đ ng, ộ PLC sẽ đi t ừ đ u đ n cu i ch ng trình thang sau đó l p đi l p l i nhi u l n Quá trình l n ầ ế ố ươ ặ ặ ạ ề ầ ầ

l t đi qua t t c ượ ấ ả các n c thang g i là chu kỳ quét ấ ọ

M i ỗ n c ấ thang b t ắ đ u ầ v i ớ m t ộ ho c ặ nhi u ề ngõ vào và k t ế thúc v i ớ ít nh t ấ m t ộ ngõ ra.

Các thi t b đi n đ c trình bày đi u ki n chu n c a chúng Vì v y, công t c th ng h đ c ế ị ệ ượ ở ề ệ ẩ ủ ậ ắ ườ ở ượ trình bày s ở ơ đồ thang tr ng thái ở ạ h Công t c ở ắ th ng đóng đ c ườ ượ trình bày tr ng ở ạ thái đóng.

Các ngõ vào và ra đ c ượ nh n ậ bi t ế theo đ a ị chỉ c a ủ chúng, kí

hi u ệ tùy theo nhà s n ả xu t ấ qui đ nh ị

Page 58

 Ngôn ngữ lập trình FDB (Funtion Block Diagram):

Hình 2.11: Ví dụ về ngôn ngữFDB

Ph ng pháp này có cách bi u di n ch ng ươ ể ễ ươ trình nh s đ không ti p đi m dùng các ư ơ ồ ế ể c ng ổ logic

(th ng ườ dùng theo ký tự c a ủ EU) Theo ph ng ươ

pháp này các ti p ế đi m ghép n i ể ố ti p đ c thay ế ượ

th b ng c ng AND, các ti p đi m ghép song song ế ằ ổ ế ể

đ c thay th b ng c ng OR, ượ ế ằ ổ các ti p ế đi m ể th ng ườ

đóng thì có c ng ổ NOT Ph ng ươ pháp này thích h p ợ

cho ngườ i dùng s d ng ử ụ ki n ế th c ứ về đi n ệ tử mà

đ c ặ bi t ệ là m ch ạ s ố