Chức năng điều khiển của PLC có thể thay thế cả một mảng rơle, hơn thế nữa, PLC giống như một máy tính nên có thể lập trình được.. Các thế hệ PLC mới, các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS
Trang 1• Lưu trữ một Project
Để lưu trữ một Project mới tạo ra, ta lựa chọn lệnh trên thanh thực đơn
Project Save All hoặc kích vào biểu trượng trên thanh công cụ hoặc nhấn tổ hợp phím Ctrl+S
2.2.4.3 Soạn thảo chương trình
Step7 - Micro/Win32 cho phép tạo một chương trình mà có thể sử dụng một trong 2 cửa sổ là: LAD hoặc STL
• Soạn thảo chương trình trong LAD
Cửa sổ để soạn thảo chương trình LAD có dạng như sau:
Để soạn thảo chương trình, ta tiến hành theo những bước sau:
+ Nhập tiêu đề cho vùng soạn thảo bằng cách kích đúp vào dòng chữ xanh các
Network
+ Để soạn thảo các phần tử thang, ta kích vào biểu tượng tương ứng trên thanh chỉ dẫn hoặc lựa chọn trên dang sách chỉ dẫn
Hình 2.4: Cửa sổ soạn thảo chương trình LAD
Trang 2Hình 2.5: Cửa sổ soạn thảo chương trình STL
+ Nhập vào địa chỉ hoặc tham số trong mỗi vùng chữ và ấn ENTER
+ Nhập tên, địa chỉ và giải thích cho từng địa chỉ bằng cách vào
Viewsymbol Table
• Soạn thảo chương trình trong STL
Thông thường quá trình soạn thảo được viết bằng chương trình LAD, sau đó chuyển sang dạng STL, cửa sổ giao diện của STL được minh họa như sau:
-
Các bước để soạn thảo một chương trình trong STL:
- Trước hết chia các đoạn chương trình này thành từng mảng, và mỗi mảng phải có từ khóa NETWORK
- Trước mỗi lời chú thích phải có một đường song đôi (//) Khi thêm mỗi dòng cú thích cũng phải bắt đầu bởi đường song đôi
- Các lệnh, toán hạng địa chỉ của lệnh và lời chú thích phải được ngăn cách bởi một khoảng trống hoặc một Tab
- Giữa các toán hạng và địa chỉ không được có khoảng cách
- Mỗi toán hạng riêng biệt được tách rời bởi một dấu phẩy, một khoảng trống
Trang 3Hình 2.6: Cài đặt truyền thông giữa máy tính và CPU
Cài đặt truyền thông
Chọn cáp truyền thông
hoặc một Tab
- Sử dụng các lời trích dẫn để thay cho việc soạn thảo tên ký hiệu
2.2.4.4 Chạy chương trình
Sau khi viết chương trình và lưu trữ vào bộ nhớ ta tiến hành kết nối và chạy chương trình theo các bước như sau:
• Cài đặt truyền thông
Quá trình cài đặt truyền thông để chọn cáp, cấu hình CPU, các địa chỉ truyền thông Ta tiến hành như sau:
+ Từ thanh thực đơn ViewCommunications như hình vẽ:
+ Sau khi hộp thoại Communications Setup xuất hiện nháy đúp vào biểu tượng
trên cùng bên phải Hộp thoại Setting the PG/PC xuất hiện Trong hộp thoại có nhiều ứng dụng khác nhau như là STEP 7 và Win CC, vì thế ta cần phải lựa chọn ứng dụng
cần đặt tham số Khi đã lựa chọn “Micro/WIN” và đã cài đặt trong phần cứng, ta cần
đặt thuộc tính thực sự của việc kết nối phần cứng Đầu tiên cần phải xác định giao thức
định sử dụng trong mạng Nên sử dụng loại PPI Sau khi đã lựa chọn giao thức sử dụng phải lựa chọn tham số giao diện chính xác trong hộp thoại Trong đó chứa sẵn các giao
diện đă cài đặt cùng với loại giao thức trong ngoặc đơn Chẳng hạn chọn “PC/PPI cable(PPI)” Sau đó ta phải lựa chọn các tham số liên quan với cấu hình hiện có Kích vào nút “Properties ” trong hộp thoại để lựa chọn
Trang 4Hình2.7: Hộp thoại Set PG/PC Interface
• Nạp chương trình vào CPU
Sau khi cài đặt truyền thông ta nạp chương trình vào CPU bằng việc
Download chương trình
2.2.4.5 Cách Download một chương trình
Nếu đã thiết lập thành công liên kết giữa PC và PLC ta có thể Download chương trình tới PLC đó
• Chú ý: Khi Download chương trình tới PLC nội dung của nó sẽ được ghi đè
lên nội dung hiện thời của PLC Vì vậy phải chắc chắn là muốn ghi đè lên trước khi bắt đầu Download
Các bước tiến hành:
+ Trước khi Download ta phải chắc chắn PLC ở chế độ STOP Kiểm tra đèn báo hiệu của PLC, nếu chưa ở trạng thái đó phải kích nut “STOP” trên thanh công
cụ hoặc chọn PLCSTOP
+ Kích nút trên thanh công cụ hay chọn PLC Download
+ Theo mặc định, hộp kiểm “Program Code Block”, “Data Block”, “CPU conguartion” đã được đánh dấu Nếu không muốn Download khối nào có thể xoá
bỏ đánh dấu
- Kích vào “OK” để bắt đầu
- Nếu Download thành công hộp thoại “Download Successful” xuất hiện
- Chuyển trạng thái của PLC từ STOP sang RUN trước khi chạy chương trình trên PLC
Trang 5- Nếu Download không thành công ta phải thiết lập lại truyền thông giữa PLC và PC và thực hiện lại các bước như trên
2.3 nghiên cứu Phần cứng Simatic S7 - 200
2.3.1 Khái quát chung về PLC
Thiết bị điều khiển logic lập trình được (PLC) hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi Chức năng điều khiển của PLC có thể thay thế cả một mảng rơle, hơn thế nữa, PLC giống như một máy tính nên có thể lập trình được Chương trình của PLC có thể thay thế rất dễ dàng, các chương trình con cũng có thể được sửa đổi nhanh chóng Vì vậy không chỉ có các chuyên gia phần mềm mà ngay cả các kỹ thuật viên hay người vận hành cũng có thể lập trình được cho PLC
Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả của nền sản xuất nói chung là chìa khoá của thành công Hiệu quả của nền sản xuất bao trùm những lĩnh vực như:
- Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây chuyền phải nhanh
- Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ
- Chất lượng cao và ít phế phẩm
- Thời gian chết của máy móc là tối thiểu
- Máy sản xuất có giá rẻ
Các bộ điều khiển chương trình đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trên và như là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suất cao Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác nhau với số lượng không lớn, để nâng cao năng suất, chất lượng và nhằm cực tiểu hoá vốn đầu tư cho xí nghiệp Các thế hệ PLC mới, các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) bao gồm các thiết bị như máy điều khiển số, robot công nghiệp, dây truyền tự động, máy tính hoá công nghiệp đã đáp ứng rất tốt các yêu cầu này
2.3.2 Sự phát triển của PLC
Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật, trước đây người ta chỉ phân biệt hai phạm trù kỹ thuật điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng điện tử
Từ cuối thế kỷ XX người ta đã dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân biệt các
Trang 6loại kỹ thuật điều khiển, vì trong thực tế sản xuất còn đòi hỏi tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC được sáng tạo từ những ý tưởng ban
đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng general motors vào những năm 1968-1970 Nó phát triển trên cơ sở máy tính và đã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cầu của công nghệ Quy trình lập trình lúc ban đầu được chuẩn bị để sử dụng trong các
xí nghiệp điện tử mà rơle điện từ ở đó không đáp ứng được những yêu cầu điều khiển cao
Ngày nay, do yêu cầu của nền sản xuất là cần phải một lúc có thể điều khiển
được nhiều quy trình công nghệ Do đó PLC đã phát triển rất mạnh về số lượng đầu vào/ra và các bộ nhớ chương trình của nó
Loại PLC cỡ vừa mã hiệu CQM1H có tối đa 512 đầu vào/ra, bộ nhớ chương trình 15,2 kword, lớn hơn nhiều so với các bộ điều khiển PLC trước kia chỉ có vài chục đầu vào/ra và bộ nhớ chương trình chỉ tối đa là 1kword đến 2 kword
Để cho phép người sử dụng trao đổi thông tin giữa các môi trường làm việc, người ta con trang bị thêm cho PLC hệ thống thông tin, các bộ điều khiển khả trình loại nhỏ PLC S7-200 của siemens hiện được thiết lập các chức năng công nghệ thông tin Các chức năng này được cung cấp bởi bộ xử lý truyền thông công nghiệp mạng ethernet Các chức năng thông tin đặc biệt sẽ rất hữu ích trong các ứng dụng như: tự động hoá trong toà nhà, các trạm thuỷ điện, các trạm phát điện nhờ sức gió hay các hệ thống giao thông vận tải
Ngoài ra PLC hiện đại còn được trang bị hại loại CS1 và CJ1 hội tụ những tiến bộ của ngành công nghệ tự động hoá CJ1 chỉ có kích thước rất khiêm tốn chưa cao bằng chiếc card visit nhưng có thể quản lý tới 2560 đầu vào/ra Khi số đầu vào
ra tăng lên, chương trình điều khiển cũng sẽ dài ra và phức tạp hơn, vì vậy dẫn tới thời gian quét thực thi chương trình sẽ chậm đi CJ1 có thể xử lý nhanh hơn tới 30 lần so với thế hệ PLC trước, nó có thể thực thi 30.000 lệnh chỉ trong thời gian 1ms
Trang 7Loại PLC mới này mang lại những lợi ích đó là tính năng hỗ trợ nhiều người lập trình, thậm trí là cùng một lúc Những ứng dụng đòi hỏi thời gian đáp ứng cao cũng thường là những ứng dụng phức tạp, yêu cầu nhiều công sức
Tính hiệu quả của PLC này còn được thể hiện khả năng phân tán các đầu vào
ra trên nhiều khu vực khác nhau nhưng vẫn được quản lý tập trung Ngoài khả năng giảm đáng kể dây dẫn kết nối, tăng độ tin cậy và giảm thời gian sửa lỗi, PLC còn
có tính năng vào ra thông minh Ví dụ: một đầu ra rơle có thể tự ghi lại số lần đóng
mở tiếp điểm cpu của PLC chính có thể đọc thông tin này và thông báo cho nhân viên bảo dưỡng cần kiểm tra hay thay thế tiếp điểm khi tuổi thọ làm việc đến hạn
Loại CS1D là một loại PLC mới có tính năng dự phòng ở nhiều cấp độ:
- Dự phòng nguồn
- Dự phòng cpu
- Dự phòng bus
Khi bất kỳ một thành phần nào của hệ thống có dự phòng bị sự cố, người vận hành có thể thay thế nó bằng một module mới mà không cần tắt nguồn
Sự phát triển của công nghệ đã giúp PLC ngày một mạnh hơn, thông minh hơn, nhỏ hơn, trong khi đó sự cạnh tranh của thị trường lai làm cho giá thành của
nó ngay càng giảm đi dẫn đến khả năng ứng dụng của nó ngày càng cao và mang lại muôn vàn lợi ích cho nhân loại
2.3.3 Vai trò của PLC
Trong một hệ thống thiết bị điều khiển tự động, bộ điều khiển PLC được coi như bộ não có khả năng điều hành toàn bộ hệ thống Với một chương trình ứng dụng điều khiển ( lưu giữ trong bộ nhớ PLC ) trong khâu chấp hành, PLC giám sát chặt chẽ, ổn định chính xác trạng thái của hệ thống thông qua tín hiệu của các thiết
bị đầu vào Sau đó nó sẽ căn cứ trên chương trình logic để xác định tiến trình hoạt
động đồng thời truyền tín hiệu tới thiết bị đầu ra
PLC có thể được sử dụng để điều khiển những thao tác ứng dụng đơn giản, lặp đi lặp lại hoặc một vài thiết bị trong số chúng có thể được nối mạng cùng với hệ
Trang 8thống điều khiển trung tâm hoặc những máy tính trung tâm thông qua một phần của mạng truyền dẫn Với mục đích để tổ hợp việc điều khiển một quá trình xử lý phức tạp
Ngày nay, với những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ siêu nhỏ đem lại hiệu năng cao và tối thiểu hoá kích thước, chúng đã mở ra thị trường mới cho PLC Các phần cứng điều khiển hoặc các điều khiển dựa trên máy tính PC (Personal Computer ) được mở rộng với các tính năng thực, nay đã có thể điều khiển các quá trình tự động hoá phức tạp
Nhiều loại PLC khác nhau bao trùm nhiều chức năng, từ các máy tính mạng nhỏ và các khối phân tán cho tới các PLC hiệu năng cao, ít lỗi, có tính modul Chúng khác nhau về tốc độ xử lý, khả năng nối mạng hoặc các modul vào ra Các PC hiện đại
đã cho phép phát triển công cụ lập trình PLC nhanh chóng trong vòng 10 năm qua Các phương pháp lập trình PLC truyền thống như danh sách lệnh, logic bước hoặc sơ
đồ hàm hệ thống điều khiển, cho tới nay đang được áp dụng mạnh mẽ và đang trên con đường đạt tới đỉnh cao của nó
2.3.4 Ưu điểm của PLC
Với khả năng lập trình đơn giản, cùng với sự phát triển của công nghệ máy tính Đến nay bộ điều khiển PLC đạt được những ưu thế cơ bản trong việc ứng dụng
điều khiển các dây truyền công nghệ:
• Chuẩn bị vào tác động nhanh
• Độ tin cậy cao và ngày càng tăng
• Dễ dàng thay đổi hoặc soạn thảo chương trình
• Sự đánh giá các nhu cầu là đơn giản
• Xử lý tư liệu tự động
• Khả năng tái tạo
• Tiết kiệm không gian
• Sự cải biến thuận tiện
• Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt
• Có thể tính toán được giá thành
Trang 9• ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng
+ So sánh với hệ thống điều khiển logic thông thường (dạng kinh điển) thì hệ thống điều khiển dùng PLC có những chỉ tiêu ưu việt hơn hẳn:
Chỉ tiêu Điều khiển Logic
kinh điển
Điều khiển Logic khả trình
Phần tử điều khiển (Phần cứng) Mục đích đặc biệt Mục đích chung Phạm vi điều khiển Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn
Độ tin cậy Phụ thuộc vào thiết kế
Hiệu quả kinh tế Ưu điểm ở vùng hoạt
động công suất nhỏ
Ưu điểm với mọi vùng hoạt động
2.3.5 Hiệu quả kinh tế của PLC
Khi sử dụng một phương án nào trong điều khiển tự động thì ngoài yếu tố kỹ thuật chúng ta cũng phải xét đến tính kinh tế của phương án đó để xem phương án
có thể khả thi hay không? Nếu phương án đó khả thi thì cả hai yếu tố kinh tế kỹ thuật đều phải đảm bảo
Do PLC ra đời thay thế cho hệ rơle nên việc so sánh PLC và hệ rơle đã được các nhà đầu tư tính toán và đưa ra kết quả dưới đây:
Trang 10Từ hình 2.3.5 có thể thấy rằng: Về mặt kinh tế, việc sử dụng PLC kinh tế
hơn hệ Rơle rất nhiều ở quy mô sản xuất lớn, vì tổng chi phí của một hệ PLC thấp hơn so với tổng chi phí cho một hệ Rơle
Về mặt kỹ thuật, thì việc sử dụng bộ PLC có một hạn chế là phải dùng đội ngũ nhân viên kỹ thuật trình độ cao thì mới có thể thiết kế lập trình và thao tác bộ PLC Tuy nhiên với tính năng hơn hẳn hệ rơle, người ta đã sử dụng PLC thay thế cho hệ rơle Dưới đây chúng tôi đưa ra một số ưu, nhược điểm về mặt kỹ thuật của hai hệ điều khiển này:
Điều khiển bằng Rơ Le Điều khiển bằng PLC
Ưu điểm
+ Nắm biết được và độ tin cậy
trong một thời gian dài
Ưu điểm
+ Độ tin cậy cao nhờ sử dụng các phần
tử tiếp xúc
Hình 2.8: So sánh kinh tế Rơle và PLC
