LUẬN VĂN ĐIỆN TỬ TÌM HIỂU WINCC KẾT NỐI PLC ĐẾM SẢN PHẨM KÍNH

“MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC’’ điều quan trọng cần rút ra được sau quá trình thực hiện là cách thức tự giải quyết một vấn đề được đặt ra trước bằng phương pháp lập trình

KHOA ĐIỆN TỬ -CÔNG NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Lời nói đầu em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo chuyên ngành Công nghệ điện tử, cảm ơn thầy Trần Văn Trinh đã hướng dẫn tận tình cho em trong quá trình thực hiện đồ án này.

Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang ngày một đổi thay, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và của công nghệ điện tử nói riêng đã tạo

ra hàng loạt các thiết bị có những đặc tính nổi bật nhưng có độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần vào hoạt động lao động sản xuất đạt kết quả cao hơn mong đợi.

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa năng Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi từ những lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, ngư nghiệp… cho đến những nhu cầu hoạt động cần thiết hàng ngày.

Một trong những ứng dụng rất quan trọng trong công nghiệp đó là khi sản phẩn làm ra trên giây chuyền với số lượng lớn Khả năng bao quát của con người lại hạn chế, nên trong đề tài này em thiết kế hệ thống đếm sản phẩm trên giây chuyền công nghiệp

TP.Hồ Chí Minh: ngày 01 tháng01 năm2010

SVTH:Lê Quý Đông

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

CHỮ KÝ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh: ngày tháng năm 2010

Th S: Trần Văn Trinh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

CHỮ KÝ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh: Ngày tháng năm 2009

3.4 Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU 224

3.5 Truy cập dữ liệu tại các vùng nhớ của S7-200

4 Phân chia vùng nhớ trong S7-200

4.10 Vùng nhớ trạng thái điều khiển tuần tự (S).

4.11 Vùng nhớ đầu vào tương tự (AI)

4.12 Vùng nhớ đầu ra tương tự (AQ)

5 Ngôn ngữ lập trình của S7-200 CPU 22x

5.1 Ngôn ngữ LADDER (LAD)

4 Chương trình điều khiển.

Trang 48

5 Kết quả thực hiện và chạy chương trình.

Trang 49 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN

Trang 50

- Đơn giản, dễ dàng thay đổi, lập trình.

- Tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Cạnh tranh được giá thành với các bộ điều khiển khác

Cuối thập niên 1960 xuất hiện các khái niệm về PLC và đã được phát triển rất nhanh

Giới hạn đề tài:

Do hạn chế về thời gian, tài liệu tham khảo và nhiều điều kiện khách quan khác nên đề tài chỉ nghiên cứu những nội dung sau

- Chương I: CƠ SỞ LÝ LUẬN

- Chương II: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC S7

- Chương III: MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC’’

Nội dung trọng tâm vẫn là phần lập trình và thiết kế giao diện trên WinCC

2 Mục đích nguyên cứu:

Qua thời gian nguyên cứu lý thuyết về PLC cũng như tập lệnh Của SIMATIC S7-200, bản thân nhận thấy cần học hỏi nhiều hơn nữa về phương pháp lập trình cũng như kinh nghiệm khắc phụ sự cố khi chạy chương trình Với

đồ án này là điều kiện tốt nhất sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình học hỏi đó Mục đích nguyên cứu chỉ để làm quen với thực tế, thấy được mối quan hệ giữa lý

thuyết với thực tiễn “MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC’’ điều quan trọng cần rút ra được sau quá trình thực hiện là cách thức tự

giải quyết một vấn đề được đặt ra trước bằng phương pháp lập trình và thấy được khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp

- Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục

“lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

- Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

+ Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

+ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa

+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các

mô Module mở rộng

+ Giá cả cạnh tranh được

- Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối

và các Logic thời gian Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả… Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch… sau đó là các chức năng làm toán trên các máy tính… Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn.

- Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện

sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay

2 Bộ điều khiển PLC S7- 200:

2.1 Cấu tạo của PLC - S7-200:

PLC Step 7 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất Đây là loại PLC hỗn hợp vừa đơn khối vừa đa khối

Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản sau đó có thể ghép thêm các Module mở rộng về phía bên phải, có các Module mở rộng tiêu chuẩn

+ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC sẽ tự

chuyển về trạng thái STOP khi máy có sự cố, hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, do đó khi chạy nên quan sát trạng thái thực của PLC theo đèn báo

+ STOP: Cưỡng bức PLC dừng công việc đang thực hiện, chuyển về

trạng thái nghỉ ở chế độ này PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới

+ TERM: Cho phép PLC tự quyết định một chế độ làm việc (hoặc RUN

hoặc STOP)

 Chỉnh định tương tự: Núm điều chỉnh tương tự đặt dưới nắp đậy cạnh cổng

ra, núm điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh tín hiệu tương tự, góc quay được 2700

 Pin và nguồn nuôi bộ nhớ: Nguồn pin được tự động chuyển sang trạng thái

tích cực khi dung lượng nhớ bị cạn kiệt và nó thay thế để dữ liệu không bị mất

 Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng trong truyền thông nối tiếp RS 485 với

phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 boud

2.4 Các chân của cổng truyền thông là:

42.6 Một số thông số kĩ thuật của S7-200 CPU22x:

2.7 Các module vào ra mở rộng:

 CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Module Các module mở rộng tương tự và có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào các module mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích Địa chỉ của các vị trí của các module được xác định cùng kiểu

 Sau đây là địa chỉ của một số module mở rộng trên CPU214

2.8 Hình ảnh của Module mở rộng CPU 222

3 Cấu trúc bộ nhớ:

 Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ với 1 tụ điện có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ S7-

200 có tính năng động cao, ghi được trong t

oàn vùng, loại trừ các bít nhớ đặt biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy cập

thuộc vùng không đổi đọc / ghi được.

3.3 Vùng dữ liệu:

Vùng dữ liệu để cất các dữ liệu của chương trình gồm kết quả của các phép tính, các hằng số trong chương trình vùng dữ liệu là miền nhớ động, có thể truy nhập theo từng bit, byte, từ (word) hoặc từ kép

 Vùng dữ liệu được chia thành các vùng nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặt trưng cho công cụ riêng của chúng như sau:

I : Input image register

O : Output image regiter

3.4 Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU 224:

I2.0→I2.7

- Vùng nhớ thanh ghi tổng: AC0→AC3

- Khả năng quản lý chương trình con: 0→63

- Khả năng mở rộng chương trình ngắt: 0→127

3.5 Truy cập dữ liệu tại các vùng nhớ của S7-200:

3.5.1 Truy cập theo bit:

3.5.2 Truy cập theo byte:

3.5.3 Truy cập theo word (từ):

3.5.4 Truy cập theo Double word ( Từ kép):

4 Phân chia vùng nhớ trong S7-200:

4.1Vùng đệm ảo đầu vào (I; I0.0-I15.7):

CPU sẽ truy cập các đầu vào vật lý tại đầu mỗi chu kỳ quét và ghi dữ liệu tương ứng vào bộ đệm ảo

Vùng nhớ này thường để lưu các kết quả trung gian của một thao tác hoặc các thông tin điều khiển khác Trạng thái nguồn cung cấp không ảnh hưởng tới vùng nhớ này

Định dạng truy cập:

4.5Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao (HC; HC0-HC5):

Bộ đếm tốc độ cao hoạt động độc lập với chu kỳ quét của PLC Current value là một giá trị đếm 32 bit có dấu, là giá trị chỉ đọc và được gán địa chỉ dưới dạng double word

Định dạng truy cập:

4.6Vùng nhớ thời gian (T; T0-T255):

Vùng nhớ này dùng cho các bộ thời gian của S7-200 Đối với một bộ timer có hai hình thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo timer bit hoặc current value

Định dạng truy cập:

4.7 Vùng nhớ bộ đếm (C; C0-C255):

Vùng nhớ này dùng cho các bộ đếm của S7-200 Đối với một bộ counter

có hai hình thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo counter bit hoặc current value

Định dạng truy cập:

4.8 Vùng nhớ thanh ghi tổng (AC; AC0-AC3):

Thanh ghi tổng thường được dùng để truyền tham số vào và ra cho các thủ tục, lưu trữ các kết quả trung gian của một phép tính

Định dạng truy cập:

4.9 Vùng nhớ đặc biệt (SM):

Vùng nhớ này cung cấp các bit truyền thông giữa CPU và chương trình Các bít này được dùng để lựa chọn và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU S7-200

Định dạng truy cập:

4.10 Vùng nhớ trạng thái điều khiển tuần tự (S):

Vùng nhớ này được dùng khi cần lập chương trình theo logic điều khiển tuần tự

Định dạng truy cập:

4.11 Vùng nhớ đầu vào tương tự (AI):

S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành một giá trị số có độ lớn 16 bít

Do độ lớn dữ liệu truy cập là một từ, mặt khác khi truy cập đầu vào tương tự luôn

sử dụng định dạng theo từ do vậy địa chỉ byte cao luôn là số chẵn.Ví dụ AIW0, AIW2, AIW4 Giá trị đầu vào analog dưới dạng chỉ đọc

Định dạng truy cập:

4.12 Vùng nhớ đầu ra tương tự (AQ):

S7-200 chuyển một giá trị số có độ lớn 16 bít thành một giá trị tương tự dưới dạng dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ với giá trị số đó Do độ lớn dữ liệu chuyển đổi là một từ, nên địa chỉ byte cao luôn là số chẵn Ví dụ AQW0, AQW2, AQW4 Giá trị đầu ra analog dưới dạng chỉ ghi

Định dạng truy cập:

6 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU22U

 Trong S7-200 cho phép lựa chọn 3 ngôn ngữ lập trình:

- Ngôn ngữ LADDER (LAD)

- Ngôn ngữ STL

- Ngôn ngữ FBD

 3 ngôn ngữ này về mặt hình thức có thể chuyển đổi lẫn cho nhau Việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình là tuỳ theo thói quen, sở thích cũng như kinh nghiệm của người sử dụng

 Là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ dựa trên cơ sở sơ đồ trang bị điện, việc kết nối lập trình đồ hoạ giống với việc thiết lập các sơ đồ relay-contactor Một chương trình nguồn viết bằng LAD được tổ chức thành các network, mỗi network thực hiện một công việc nhỏ.

 S7-200 đọc chương trình từ trên xuống dưới, từ trái qua phải, sau đó lặp lại ở vòng quét tiếp theo

Ví dụ ngôn ngữ LADDER

 Là ngôn ngữ lập trình dưới dạng Text gần giống với lập trình hợp ngữ trong vi điều khiển và vi xử lý, là một ngôn ngữ mạnh cho phép tạo ra một chương trình mà LAD hoặc FBD rất khó tạo ra Một chương trình viết dưới dạng STL được tổ chức thành các network, mỗi network thực hiện một công việc nhỏ

 S7-200 đọc chương trình từ trên xuống dưới, sau đó lặp lại ở vòng quét tiếp theo

Ví dụ ngôn ngữ STL

5.3 Ngôn ngữ FBD

 Là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ dựa trên cơ sở kết nối các khối hàm, sử dụng các ký hiệu logic giống với đại số boolean Các hàm toán học phức tạp cũng được thể hiện dưới dạng khối với các đầu

6 MỘT SỐ LỆNH CƠ BẢN TRONG S7-200:

6.1 Lệnh về bit:

6.2 Timer: TON, TOF, TONR.

TON: Delay On

TOF: Delay Off

TONR: Delay On có nhớ

6.2.1 TON:

IN: BOOL: cho phép Timer

PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW,LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) Txxx: số hiệu Timer

Trong S7_200 có 256 Timer, ký hiệu từ T0-T255

 Các số hiệu Timer trong S7_200 như sau:

6.2.2

IN: BOOL: cho phép Timer

PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW,

SW, SMW,LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD,

*AC)

7.2.3 TONR:

IN: BOOL: cho phép Timer

PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T,

C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC)

6.3 Counter:

6.3.1 Counter Up(đếm lên):

CU: kích đếm lên Bool R:reset BoolPV:giá trị đặt cho counter INT

PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C,

Constant, *VD, *AC, *LD, SW

Mô tả: Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 Word) được

tăng lên 1 Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV(Preset value), ngõ

ra sẽ được bật lên ON

Khi chân Reset được kích (xung lên) giá trị hiện tại bộ đếm và ngõ ra được trả về 0

Bộ đếm ngưng đếm khi giá trị bộ đếm đạt giá trị tối đa là 32767 (216 – 1)

6.3.2 Counter Down(đếm xuống):

CU: kích đếm lên Bool

R:reset Bool PV:giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C,

Mô tả: Khi chân LD được kích (xung lên) giá trị PV được nạp cho bộ

đếm Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm (1 Word) được giảm xuống 1 Khi giá trị hiện

tại của bộ đếm bằng 0, ngõ ra sẽ được bật lên ON và bộ đếm sẽ ngưng đếm

6.3.3 Counter Up/Down (đếm lên/xuống):

Mô tả: Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 Word)

được tăng lên 1 Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm được giảm xuống 1 Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV(Preset value), ngõ ra sẽ được bật lên ON Khi chân R được kích (xung lên) giá trị bộ đếm và ngõ Out được trả về 0

- Giá trị cao nhất của bộ đếm là 32767 và thấp nhất là –32768 Khi giá trị

bộ đếm đạt ngưỡng.

6.4 Lệnh MOVE:

Trong S7_200 có các hàm Move sau:

- Move_B: Di chuyển các giá trị cho nhau trong giới hạn 1 Byte

- Move_W: Di chuyển các giá trị nguyên cho nhau trong giới hạn Word

- Move_DW: Di chuyển các giá trị nguyên cho nhau trong giới hạn 1

OUT Ngõ ra: VW, T, C, IW, QW, SW,

MW,SMW, LW, AC, AQW, *VD,*AC, *LDKhi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong(IN) sang ô nhớ trong OUT

6.4.3 MOVE_DW

EN: ngõ vào cho phép

IN Ngõ vào: VD, ID, QD, MD, SD,

SMD, LD, HC, &VB, &IB, &QB, &MB,

&SB, &T, &C, &SMB, &AIW, &AQW

AC, Constant,*VD, *LD,*AC

OUT Ngõ ra: VD, ID, QD, MD, SD, SMD,

LD, AC, *VD, *LD, *ACKhi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong(IN) sang ô nhớ trong OUT

Tương tự các hàm so sánh cho Byte, ta cũng có các lệnh so sánh cho số Int, Dint, Real

7 CÁCH KẾT NỐI PLC VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH.

Để có thể giao tiếp giữa máy tính và PLC trong quá trình Download hoặc Upload cho PLC, trước tiên ta phải chọn cổng giao tiếp:

1 Trường hợp cáp giao tiếp là cáp USB thì cổng giao tiếp phải chọn USB

2 Trường hợp cáp giao tiếp là cáp COM thì phải chọn đúng cổng giao tiếp của máy tính

- Để chọn cổng giao tiếp, vào mục Communication, chọn Set PG/PC Interface.

Hình 1.23 Liên kết PLC với máy tính.

Sau đó chọn Properties của PC/PPI cable (PPI)

Trong Tab PPI: chọn đúng tốc độ Bauds ở phần Transmission Rate:

Tốc độ để mặc định là 9600, tốc độ Baud mặc định ở cáp cũng là 9600 ( tốc độ Baud này chỉ áp dụng đối cáp cổng COM), trên cáp COM, cho phép ta chọn nhiều mức tốc độ Baud khác nhau