ứng dụng PLC đo, cảnh báo và điều khiển nhiệt độ trong lò” với dải đo (0-1200oC)

PHỤ LỤC MỞI ĐẦU. 2 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 3 I. Giới thiệu đề tài. 3 II. Phương pháp đo. 3 III. Khái quát về PLC. 4 IV. PLC SIMATIC S7-200 CPU. 7 V. SỬ DỤNG MODULE ANALOG. 14 I. Giới thiệu chung về module analog. 14 II. Giới thiệu về module analog EM 235. 15 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG . 27 I. Chọn thiết bị . 27 II- Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán. 30 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN. 38 MỞ ĐẦU Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở ON/OFF thông thường cho đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm : Hoá học và dầu khí : định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hoá… Chế tạo máy và sản xuất : tự động hoá trong chế tạo máy, cân đong, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại… Bột giấy, giấy, xử lý giấy : Điều khiển máy băm, quá trình ủ bọt, quá trình cán,gia nhiệt… Thuỷ tinh và phim ảnh : quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy. Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá : đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…) cân đong, đóng gói, hoà trộn… Kim loại : Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng. Năng lượng : điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin, …) các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ). Sau đây chúng em xin trình bày về đề tài“ ứng dụng PLC đo, cảnh báo và điều khiển nhiệt độ trong lò” với dải đo (0-1200oC). CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. Giới thiệu đề tài Nhiệt độ là một trong những đại lượng vật lý, nó có mặt ở khắp mọi nơi và trong nhiều lĩnh vực, trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Nhiệt độ trở nên là mối quan tâm hàng đầu cho các nhà thiết kế, điều khiển nhiệt độ trở thành một trong những mục tiêu hàng đầu của ngành Điều Khiển Tự Động. Việc đo và kiểm soát nhiệt độ tốt quyết định rất nhiều đến chất lượng của sản phẩm trong các ngành công nghiệp thực phẩm, luyện kim, xi măng, gốm sứ, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong. Nhiệm vụ của đề tài: - Sử dụng PLC SIEMENS S7-200 đo, điều khiển và cảnh báo nhiệt độ trong lò với giải đo 0 ÷ 12000C. - Giới thiệu sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây, thuật toán điều chỉnh. - Giới thiệt, lựa chọn thiết bị có trong đề tài. - Giói thiệu các phương pháp đo nhiệt độ. II. Phương pháp đo. Ta có thể chia quá trình đi nhiệt độ ra làm 3 khâu chính: 1) Khâu chuyển đổi: Khâu chuyển đổi nhiệt độ thường dựa trên những biến đổi mang tính chất đặc trưng của vật liệu khi chịu sự tác động của nhiệt độ. Có các đặc trưng như sau: + Sự biến đổi điện trở. + Sức điện động sinh ra do sự chênh lệch nhiệt độ ở các mối nối của các kim loại khác nhau. + Sự biến đổi thể tích, áp suất. + Sự thay đổi cường độ bức xạ của vật thể khi bị đốt nóng. Đối với chuyển đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất đầu tiên để chế tạo ra các cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở kim loại hay bán dẫn, các cảm biến nhiệt độ dưới dạng các linh kiện bán dẫn như: Diode, transitor, các IC chuyên dụng. 2) Khâu xứ lý: Các thông số về điện sau khi được chuyển đổi từ nhiệt sẽ được xử lý trước khi đưa đến khâu chỉ thị. Các bộ phận ở khâu xử lý gồm có: phần hiệu chỉnh, khuếch đại, biến đổi ADC (analog – digital – converter)… Ngoài ra còn có thể có các mạch điện trở bổ sung như: mạch bù sai số, mạch phối hợp tổng trở… 3) Khâu chỉ thị: Sử dụng IC giải mã, IC số chuyên dùng trong biến đổi. Vì vậy cho phép ta sử dụng khâu chỉ thị số dễ dàng trên màn hình LCD, Led 7 thanh hay TD200 của PLC S7-200. III. Khái quát về PLC. 1) PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị điều khiển lập trình được hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện, các sự kiện này được đưa vào PLC (ngõ vào). PLC sử dụng bộ nhớ lập trình để lưu trữ các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán đi điều khiển máy và quá trình. Sơ đồ khối PLC: Chương trình Tín hiệu Tín hiệu Ngõ vào Ngõ ra 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 những yêu cầu sau: + Sử dụng một thiết bị điều khiển cơ bản cho 1 hệ thống điều khiển. + Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển với ngôn ngữ lập trình dễ học. + Gọn nhẹ, dễ bảo quản sửa chữa, tạo được hệ thông linh hoạt, hiệu quả. + Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp. + Giao tiếp với các thiết bị thông minh khác: máy tính, nối mạng, các Modul mở rộng. + Giá thành rẻ, đặc biệt với hệ thống điều khiển phức tạp. 2) Phần cứng - Sơ đồ khối: Các bộ phận chủ yếu cà chức năng của chúng: + Bộ xử lý (CPU): • Khối CPU là loại khối có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông… và có thể còn có một vài cổng ra số. Các cổng vào ra số có trên CPU được gọi là cổng vào/ra on board • Khối CPU điều hành hoạt động của toàn bộ hệ thống • Bộ số học và logic(ALLL): xử lý số học và logic. Các thanh ghi: lưu trữ số liệu trong các quá trình thực hiện chương trình. • Bộ điều khiển tuần tự và định thời gian:  Biên dịch các tín hiệu.  Thực hiện các hành động điều khiển theo chương trình.  Truyền các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị xuất. + Các kênh truyền (các bus) • Hệ thống bus dùng để truyền các tín hiệu hệ thống gồm nhiều tín hiệu song song • Date Bus:  Thường là 8 bit, mỗi dây truyền 1 bit dạng số nhị phân.  Dùng để truyền tải dữ liệu. • Address Bus:  Tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ rôgnj 8 bit hoặc 16 bit.  Dùng để truyền tải địa chỉ đến các Modul khác nhau. • Control Bus: truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến các bộ phận. • Bus hệ thống: trao đổi thông tin giữa các cổng nhập/xuất và thiết bị nhập/xuất. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế. Hệ thống Bus sẽ có nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa các CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạnh đó CPU được cung cấp một xung clock có tần số từ 1 ÷ 8 MHz. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. + Bộ nhớ: • Bộ nhớ chỉ đọc (ROM): dùng để nạp hệ điều hành riêng cho từng loại PLC • Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM): dành cho chương trình người sử dụng và dành cho dữ liệu. • Bộ nhớ chỉ đọc, có thể xóa và lập trình được (EPROM): cho chương trình người sử dụng. + Bộ nguồn: cung cấp nguồn 1 chiều ổn định 5V cho CPU. + Các hoạt động xử lý bên trong PLC: Xử lý chương trình: khi một chương trình được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được trọn một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ. PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, và các chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một thực hiện theo 3 giai đoạn: • Giai đoạn 1: bộ xử lý đọc đầu vào trạng thái phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC được gọi là hệ điều hành. • Giai đoạn 2: bộ xử lý sẽ đọc xử lý tuần tự từng lệnh một trong chương trình. Bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiều các đầu vào. Thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạnh thái của các đầu ra. • Giai đoạn 3: bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mở cho các đầu ra tại các Modul đầu ra. Xử lý xuất nhập: xử lý I/O trong PLC.

PHỤ LỤC

MỞI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

I Giới thiệu đề tài 3

II Phương pháp đo 3

III Khái quát về PLC 4

IV PLC SIMATIC S7-200 CPU 7

V SỬ DỤNG MODULE ANALOG 14

I Giới thiệu chung về module analog 14

II Giới thiệu về module analog EM 235 15

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 27

I Chọn thiết bị 27

II- Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán 30

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 38

MỞ ĐẦU

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất

cả trong công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thốngđơn giản, chỉ có chức năng đóng mở ON/OFF thông thường cho đến các ứng dụngcho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trongquá trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm :

Hoá học và dầu khí : định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ốngdẫn, cân đong trong ngành hoá…

Chế tạo máy và sản xuất : tự động hoá trong chế tạo máy, cân đong, quátrình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…

Bột giấy, giấy, xử ly giấy : Điều khiển máy băm, quá trình ủ bọt, quá trìnhcán,gia nhiệt…

Thuỷ tinh và phim ảnh : quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong,các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy

Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá : đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểmsoát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…) cân đong, đóng gói, hoà trộn…

Kim loại : Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm trachất lượng

Năng lượng : điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử ly trong cácturbin, …) các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động(than, gỗ, dầu mỏ)

Sau đây chúng em xin trình bày về đề tài“ ứng dụng PLC đo, cảnh báo và điềukhiển nhiệt độ trong lò” với dải đo (0-1200oC)

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I. Giới thiệu đề tài

Nhiệt độ là một trong những đại lượng vật ly, nó có mặt ở khắp mọi nơi vàtrong nhiều lĩnh vực, trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt Nhiệt độ trở nênlà mối quan tâm hàng đầu cho các nhà thiết kế, điều khiển nhiệt độ trở thành mộttrong những mục tiêu hàng đầu của ngành Điều Khiển Tự Động Việc đo và kiểmsoát nhiệt độ tốt quyết định rất nhiều đến chất lượng của sản phẩm trong các ngànhcông nghiệp thực phẩm, luyện kim, xi măng, gốm sứ, công nghệ chế tạo động cơđốt trong

Nhiệm vụ của đề tài:

- Sử dụng PLC SIEMENS S7-200 đo, điều khiển và cảnh báo nhiệt độ trong

lò với giải đo 0 ÷ 12000C

- Giới thiệu sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây, thuật toán điều chỉnh

- Giới thiệt, lựa chọn thiết bị có trong đề tài

- Giói thiệu các phương pháp đo nhiệt độ

II. Phương pháp đo.

Ta có thể chia quá trình đi nhiệt độ ra làm 3 khâu chính:

1) Khâu chuyển đổi:

Khâu chuyển đổi nhiệt độ thường dựa trên những biến đổi mang tínhchất đặc trưng của vật liệu khi chịu sự tác động của nhiệt độ

Có các đặc trưng như sau:

+ Sự biến đổi điện trở

+ Sức điện động sinh ra do sự chênh lệch nhiệt độ ở các mối nối của cáckim loại khác nhau

+ Sự biến đổi thể tích, áp suất

+ Sự thay đổi cường độ bức xạ của vật thể khi bị đốt nóng

Đối với chuyển đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất đầutiên để chế tạo ra các cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở kim loại hay bán dẫn, cáccảm biến nhiệt độ dưới dạng các linh kiện bán dẫn như: Diode, transitor, các

IC chuyên dụng

Khâu xứ ly:

Các thông số về điện sau khi được chuyển đổi từ nhiệt sẽ được xử lytrước khi đưa đến khâu chỉ thị Các bộ phận ở khâu xử ly gồm có: phần hiệuchỉnh, khuếch đại, biến đổi ADC (analog – digital – converter)… Ngoài racòn có thể có các mạch điện trở bổ sung như: mạch bù sai số, mạch phối hợptổng trở…

3) Khâu chỉ thị:

Sử dụng IC giải mã, IC số chuyên dùng trong biến đổi Vì vậy chophép ta sử dụng khâu chỉ thị số dễ dàng trên màn hình LCD, Led 7 thanhhay TD200 của PLC S7-200

III. Khái quát về PLC.

1) PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị điều khiển lập trình được haykhả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thôngqua một ngôn ngữ lập trình

Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện, các

sự kiện này được đưa vào PLC (ngõ vào) PLC sử dụng bộ nhớ lập trình đểlưu trữ các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán đi điều khiển máy vàquá trình

Sơ đồ khối PLC:

Chương trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điềukhiển bằng relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn những yêucầu sau:

+ Sử dụng một thiết bị điều khiển cơ bản cho 1 hệ thống điều khiển

+ Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển với ngôn ngữ lập trình dễhọc

+ Gọn nhẹ, dễ bảo quản sửa chữa, tạo được hệ thông linh hoạt, hiệu quả

+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phứctạp

PLC

+ Giao tiếp với các thiết bị thông minh khác: máy tính, nối mạng, cácModul mở rộng.

+ Giá thành rẻ, đặc biệt với hệ thống điều khiển phức tạp

• Khối CPU điều hành hoạt động của toàn bộ hệ thống

• Bộ số học và logic(ALLL): xử ly số học và logic Các thanhghi: lưu trữ số liệu trong các quá trình thực hiện chương trình

• Bộ điều khiển tuần tự và định thời gian:

 Biên dịch các tín hiệu

 Thực hiện các hành động điều khiển theo chương trình

 Truyền các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị xuất.

+ Các kênh truyền (các bus)

• Hệ thống bus dùng để truyền các tín hiệu hệ thống gồm nhiềutín hiệu song song

• Date Bus:

 Thường là 8 bit, mỗi dây truyền 1 bit dạng số nhị phân

 Dùng để truyền tải dữ liệu

• Address Bus:

 Tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ rôgnj 8 bit hoặc 16 bit

 Dùng để truyền tải địa chỉ đến các Modul khác nhau

• Control Bus: truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến các bộphận

• Bus hệ thống: trao đổi thông tin giữa các cổng nhập/xuất vàthiết bị nhập/xuất

Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong mộtthời gian hạn chế Hệ thống Bus sẽ có nhiệm vụ trao đổi thông tingiữa các CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạnh đó CPU được cung cấp mộtxung clock có tần số từ 1 ÷ 8 MHz Xung này quyết định tốc độ hoạtđộng của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệthống

+ Bộ nguồn: cung cấp nguồn 1 chiều ổn định 5V cho CPU

+ Các hoạt động xử ly bên trong PLC:

Xử ly chương trình: khi một chương trình được nạp vào bộ nhớ củaPLC, các lệnh sẽ được trọn một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử ly, và các chương trình ở bêntrong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử ly thực hiện một cách tuần tự từng lệnhmột thực hiện theo 3 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: bộ xử ly đọc đầu vào trạng thái phần chương trìnhphục vụ công việc này có sẵn trong PLC được gọi là hệ điềuhành.

• Giai đoạn 2: bộ xử ly sẽ đọc xử ly tuần tự từng lệnh một trongchương trình Bộ vi xử ly sẽ đọc tín hiều các đầu vào Thựchiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạnhthái của các đầu ra

• Giai đoạn 3: bộ vi xử ly sẽ gán các trạng thái mở cho các đầu ratại các Modul đầu ra

Xử ly xuất nhập: xử ly I/O trong PLC

1) Cấu trúc chung

- Do hãng Simatic (CHLB Đức) chế tạo

- Cấu hình kiểu Modul: Modul cơ bản và Modul mở rộng

- Là PLC cỡ nhỏ, với các CPU: 212, 214, 222, 224, 226 Khác nhau về sốlượng đầu vào/ra và kích thước

Thành phần cơ bản là khối vi xử ly loại:

- Bộ nhớ chương trình: 4096 Words

- Bộ nhớ dữ liệu: 2560 Words

- Cổng logic vào: 14

- Cổng logic ra: 10

- Modul mở rộng: 7

- Digital I/O cực đại: 128/128

- Analog I/O cực đại: 32IN/32OUT

- Bộ đếm ( Counter ): 256

- Bộ định thời gian ( Timer ): 256

- Tốc độ thực thi lệnh: 0,37 µs

b) Các CPU

- Đặc điểm ngõ vào:

+ Mức logic 1: 24 VDC/ 7mA

+ Mức logic 0: 5 VDC/ 1mA

+ Đáp ứng thời gian: 0,2 mS

+ Cách ly ngang : 500ACV ( Opto, cách ly các khối chênh lệch về điện công suất,…)

+ Địa chỉ ngõ vào: Ix.x

- Đặc điểm ngõ ra:

+ Điện áp tác động: 24-28 VDC /2A

+ Chịu quá dòng đến: 7A

+ Điện trỏ cách ly nhỏ nhất: 100µΩ

+ Điện trở công tắc: 200 µΩ

+ Thời gian chuyển mạnh tối đa: 10µs

+ Địa chỉ ngõ ra: Qx.x

+ Không có chế độ bảo vệ ngắn mạch

- Cổng vào ra:

+ Ix.x ( đèn xanh) báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Ix.x Đèn nàybáo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của công tắc

+ Qx.x ( đèn xanh) ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic củacổng

- Cổng truyền thông

+ Dung cổng nối tiếp RS 489, có 90 chân

+ Dùng MPI card nối thẳng

+ Qua cổng RS 232 cần có bộ chuyển đổi PC/PPI là RS232/RS485

+ Vùng dữ liệu: Lưu giữ kết quả của phép tính, hằng số, tạo các bộ đệm

Có thể truy cập vào theo từng byte, từng từ đơn( W- word ) …, vùng

dữ liệu được chia thành những ,miền nhớ nhỏ với các công dụng khácnhau Được kí hiệu:

• V- vùng nhớ cho các biến ( đọc/ ghi )

• I-vùng đệm cổng vào( đọc/ ghi )

• O-vùng đệm cổng ra( đọc/ ghi )

• M-vùng nhớ nội( đọc/ ghi )

• SM-vùng nhớ đặc biệt theo bit

+ Vùng đối tượng: bao gồm các thanh ghi timer, bộ đếm tốc độ cao, bộđém vào ra, thanh ghi AC Vùng không thuộc kiểu non-volatile nhưngđọc ghi được, khi mất điện thì mất dữ liệu

3) Thực hiện chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu kì lặp Mỗi vòng lặp được gọi làvòng quét (Scan).Mỗi vong quét được bắt đầu bằng giai đoạn thực hiệnchương trình.Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnhđầu tiện và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND Sau giai đoạn thực hiệnchương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm nỗi vòng quét đượckết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đếm ảo đến cổng ra

+ Chương trình phục vụ ngắt: Thực hiện khi có yêu cầu ngắt

- Lập trình tuyến tính: Các bộ phận của chương trình được sắp xếp theothứ tự thực hiện lien tục trong 1 chương trình chính

c) Ngôn ngữ lập trình

- Có 3 phương pháp cơ bản:

+ Ngôn ngữ lập trình hình thang( LAD )

+ Ngôn ngữ liệt kê STL

+ Ngôn ngữ hình khối FBD

- Ngôn ngữ lập trình hình thang ( LAD ): Là ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa Những thành phần cơ bản dung trong Lap tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng Rơle

- Đó là các phần tử cơ bản để biểu diễn lệnh logic

- Tiếp điểm: biểu tượng mô tả tiếp điểm rơle

- Tiếp điểm thường đóng:

- Tiếp điểm thường mở:

- Cuộn dây mô tả rơle:

- Hộp chức năng:

+ Thực hiện một chức năng nào đó

+ Biểu tượng mô tả các hàm khác nhau: bộ định thời( timer) , bộ

đếm( couter), các hàm toán học

+ Mạng Lap:

• là đường nối các phần tử thành mạch

• đi từ nguồn bên trái sang nguồn bên phải

• đường nguồn bên trái là dây nóng

• đường nguồn bên phải là dây không

- Ngôn ngữ liệt kê( STL ): Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC

5) Khái quát về bộ lệnh của S7-200

S7-200 có hơn 100 lệnh Các lệnh này được chia làm 3 nhóm

- Các lệnh khi thực hiện làm việc độc lập, không phụ thuộc vào giá trị logic của ngăn xếp

- Các lệnh chỉ thực hiện được khi, bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic

1 Các lệnh đánh nhãn vị trí trong tập lệnh Các lệnh trong S7-200 được chia theo chức năng:

- Nhóm lệnh logic với toán hạng 1 bit, nhiều bit

- Nhóm lệnh so sánh, dịch chuyển nội dung ô nhớ

- Nhóm lệnh di chuyển nội dung thanh ghi

- Nhóm lệnh điều khiển chương trình, làm việc với bảng

- Nhóm lệnh làm việc với timer, counter

- Nhóm lệnh truyền thông

6) Cú pháp lệnh của S7-200

- S7-200 có nhiều lệnh xử ly logic khác nhau Nhưng vẫn có thể chia theo nhóm gần nhau Các mục dưới đây được mô tả chi tiết về cách sử dụng , chức năng, tác động lệnh đến nội dung ngăn xếp

- Một số kí hiệu sử dụng trong mô tả:

+ Giá trị ‘cũ ‘ trong ngăn xếp: từ c0 đến c8

+ Giá trị ‘ mới ‘ trong ngăn xếp: từ m0 đén m8

+ Toán tử logic phép AND: ^

+ Toán tử phép OR: v

+ Toán tử phép NOT:

+ Hàm( phép toán hoặc tiếp điểm) thực hiện tức thời: I;

Kết cấu lệnh: “tên lệnh” : toán hạng 1, toán hạng 2, toán hạng 3

- Có lệnh không có toán hạng

- Có lệnh có toán hạng

- Toán hạng và giới hạn cho phép:

Vùng dữ liệu CPU221 CPU222 CPU224

Analog output cũng là một phần của module analog Thực chất nó là một

bộ biến đổi số - tương tự (D/A) Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thànhtín hiệu tương tự ở đầu ra Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đotương tự Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hayđiều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz

d) Nguyên ly hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩntrong công nghiệp

- Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặcdòng điện Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử ly lại thường là các tínhiệu không điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng Vìvậy người ta cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu nàyvề tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu

đo hay cảm biến

- Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tínhiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của côngnghiệp.Có 2 loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện

+ Điện áp : 0 – 10V, 0-5V, ±

5V…

Analog Input ( A/D) Các con số

Analog Output ( D/A) Các con số

- Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đổi này thành một bộ cảmbiến hoàn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay đúng hơn là thiết

đo và chuyển đổi đo ( bộ transducer)

2) Giới thiệu về module analog EM 235

- EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các

bộ chuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong)

a) Các thành phần của module analog EM235.

4 đầu vào tương tự

được kí hiệu bởi

các chữ cái

A,B,C,D

A+ , A- , RA Các đầu nối của đầu vào AB+ , B- , RB Các đầu nối của đầu vào BC+ , C- , RC Các đầu nối của đầu vào CD+ , D- , RD Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO) Các đầu nối của đầu ra

Switch cấu hình Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân

giải

Sơ đồ khối đầu vào Analog.

Sơ đồ khối đầu ra Analog

b) Định dạng dữ liệu

+ Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)

- Dữ liệu đầu ra:

+ Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)

10V

RA A+

+ -

c) Cách nối dây

- Đầu vào tương tự:

+ Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:

+ Với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện:

A+

A-4-20 mA

PS PS M

RA

A+

A-4-20 mA

Hoặc :

- Đầu ra tương tự:

- Cấp nguồn cho module:

+

Tổng quát cách nối dây:

d) Cài đặt dải tín hiệu vào

Module EM 235 cho phép cài đặt dải tín hiệu và độ phân giải của đầu vàobằng switch:

Sau đây là bảng cấu hình :

đơn cực

Độ phân giải

lưỡng cực

Độ phân giải

e) Trình tự thiết lập và căn chỉnh cho module analog.

 Căn chỉnh đầu vào cho module analog

- Hãy tắt nguồn cung cấp cho module

- Gạt switch để chọn dải đo đầu vào

- Bật nguồn cho CPU và module để module ổn định trong vòng 15 phút

- Sử dụng các bộ truyền, nguồn áp, hoặc nguồn dòng, cấp giá trị o đến một trong những đầu vào

- Đọc giá trị nhận trong CPU

- Căn cứ vào giá trị hãy chỉnh OFFSET để đưa giá trị về 0(căn chỉnh đến 0) hoặc giá trị cần thiết kế

- Sau đó nối một trong những đầu vào với giá trị lớn nhất của dải đo

- Đọc giá trị nhận được trong CPU

- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh GAIN để được giá trị là 32760 hoặc giá trị số cần thiết kế

- Lặp lại các bước chỉnh OFFSET và GAIN nếu cần thiết

 Chú y

- Phải chắc chắn nguồn cung cấp cho cảm biến phải được loại bỏ nhiễu và phải ổn định

- Dây dẫn tín hiệu phải có lớp bảo vệ chống nhiễu

- Các đầu vào analog không sử dụng phải được nối ngắn mạch(ví dụ A+ nối với A-)

3) Một số ứng dụng

Viết chương trình con tính toán giá trị điện áp đo từ chiết áp