Đồ án chuông điện trong trường học sử dụng S7 200

* Timer tạo thời gian trễ có nhớ Timer on delay retentive, ký hiệu là TONR.Hai kiểu Timer của S7-200 TON và TONR phân biệt với nhau ở phản ứngcủa nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào,

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thôngtin, ngành kỹ thuật điều khiển, ngành tự động hóa đã và đang đạt được nhiềutiến bộ mới Tự động hóa không những làm giảm nhẹ sức lao động cho conngười mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cảithiện chất lượng sản phẩm Chính vì thế tự động hóa ngày càng khẳng địnhđược vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đangđược phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung

và ở Việt Nam nói riêng

Không chỉ dừng lại ở đó, sự phát triển của tự động hóa còn đem lạinhiều tiện ích phục vụ đời sống hàng ngày cho con người Một minh chứng rõnét chính là sự ra đời của chuông báo tự động với nhiều tiện ích hơn, đa nănghơn Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngàycàng hiện đại và phát triển hiện nay, vẫn luôn đòi hỏi cải tiến hơn nữa côngnghệ cùng những tính năng tiện ích cho chuông tự động báo Việc ứng dụngthành công các thành tựu của lý thuyết điều khiển tối ưu, công nghệ thông tin,công nghệ máy tính, công nghệ điện điện tử và các lĩnh vực khoa học kỹ thuậtkhác trong những năm gần đây đã dẫn đến sự ra đời và phát triển thiết bị điềukhiển logic có khả năng lập trình ( PLC ) Cũng từ đây đã tạo ra một cuộccách mạng trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển

Ngày nay ai cũng biết rõ rằng công nghệ PLC đóng vai trò quan trọngtrong năng lượng cơ và làm bộ não cho các bộ phận cần tự động hoá và cơgiới hoá Do đó điều khiển logic khả lập trình ( PLC ) rất cần thiết đối với các

kỹ sư cơ khí cũng như các kỹ sư điện , điện tử, từ đó giúp họ nắm được phạm

vi ứng dụng rộng rãi và kiến thức về PLC cũng như cách sử dụng thôngthường

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em được giao nhiệm vụ và nghiên cứu

với đề tài: "Lập trình thiết kế hệ thống chuông báo tại trường học"

Đây là một đề tài không hoàn toàn là mới nhưng nó rất phù hợp với

thực tế ở các trường trung cấp, cao đẳng và đại học hiện nay, càng đi sâunghiên cứu càng thấy nó hấp dẫn và thấy được vai trò của nó trong việc điềukhiển tự động

Xác định rõ nhiệm vụ của mình em đã cố gắng hết sức, tập trung tìmhiểu Kết quả thu được chƣa nhiều do còn bị hạn chế về kiến thức, thời gian

và kinh nghiệm nhưng nó giúp em có thêm kiến thức mới để sau khi ra trường

có nền tảng tiếp cận được với công nghệ mới

Trong quá trình làm đồ án do trình độ hiểu biết của em có hạn, nên nộidung đồ án không tránh khỏi những sai sót Vì vậy em rất mong được sự chỉbảo góp ý của các thầy cô cũng như mọi người quan tâm đến vấn đề này

Qua bài đồ án này cho em xin đuợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới côgiáo Bùi Thị Khánh Hòa, người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ chỉbảo cho em, cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa và nhà trường đã giúp

đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em để hôm nay em hoàn thành đồ ánmột cách đầy đủ

CHƯƠNG 1 : Tổng quan về PLC

1.1 Cấu trúc phần cứng

PLC-S7-200 là loại thiết bị điều khiển lập trình, loại nhỏ của hãngSiemens, có cấu trúc dạng môđun mở rộng Các môđun này được sử dụng chonhiều những ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7-200 làkhối vi xử lý CPU 212 hoặc CPU 214 Về hình thức bên ngoài, sự khác nhaucủa hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp

- CPU 212: Có 8 cổng vào và 6 cổng ra, có khả năng mở rộng thêm 2 môđun

- 512 từ đơn (Word) =1 Kbyte dùng để lưu dữ liệu, có 100 từ nhớ đọc/ghithuộc vùng nhớ Non-Valatile

- 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic

- Có thể ghép thêm 2 modul để mở rộng tổng số cổng vào/ra, bao gồm cảmodul tương tự

- Tổng số cổng Logic vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra

- Có 64 bộ timer, trong đó có:

+ 2 bộ timer có độ phân giải 1ms

+ 8 bộ timer có độ phân giải 10 ms

+ 54 bộ timer có độ phân giải 100 ms

- Có 64 bộ counter, trong đó có hai loại counter:

+ Loại chỉ đếm tiến

+ Loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- Có 368 bit nhớ đăc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt cácchế độ làm việc.

- Có các chế độ ngắt vá xử lý tín hiệu ngắt khác nhau: Ngắt truyền thông; ngắttheo sườn lên hay sườn xuống; ngắt theo thời gian và ngắt theo bộ đếm tốc

- 2048 từ đơn (Word) =4 Kbyte, Có 15 từ nhớ đọc/ghi thuộc vùng nhớ Valatile

Non 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic

- Có thể ghép thêm 7 modul để mở rộng tổng số cổng vào/ra, bao gồm cảmodul tương tự

- Tổng số cổng Logic vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra

- Có 128 bộ timer, trong đó có:

+ 4 bộ timer có độ phân giải 1ms

+ 16 bộ timer có độ phân giải 10 ms

+ 108 bộ timer có độ phân giải 100 ms

- Có 128 bộ counter, trong đó có hai loại counter:

+ Loại chỉ đếm tiến

+ Loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- Có 688 bit nhớ đặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt cácchế độ làm việc

- Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác nhau: Ngắt truyền thông; ngắttheo sườn lên hay sườn xuống; ngắt theo thời gian và ngắt theo bộ đếm tốc độcao và ngắt truyền xung

- 3 Bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7 KHz

- 2 Bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM

-Vùng chương trình: lă miền bộ nhớ dùng để lưu giữ câc lệnh trong chươngtrình Vùng năy thuộc vùng nhớ đọc/ghi được (Vùng Non-Valatile).

-Vùng tham số: lă miền lưu giữ câc thông số như: từ khóa, địa chỉ,…Vùngnăy thuộc vùng Non-Valatile

- Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất câc dữ liệu của chương trình bao gồmcâc phĩp tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyềnthông

Tu

Tham số Dữ liệu

Tham số Dữ liệu

Tham số Dữ liệu Vùng đối tượng

Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

- Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao vă câc cổng văo/ratương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng năy không thuộc kiểu nonvolatile nhưng đọc/ghi được

1.1.2.Câc tập lệnh

a Câc lệnh điều khiển Timer

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điềukhiển vẫn thường gọi là khâu trễ Nếu ký hiệu tín hiệu (logic) vào là x (t) vàthời gian trễ được tạo ra bằng Timer là r thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là

x (t-r)

S7-200 có 128 Timer (CPU-214) được chia làm 2 loại khác nhau, đó là:

* Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (Timer on delay), ký hiệu là TON

* Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Timer on delay retentive), ký hiệu là TONR.Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứngcủa nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyểntrạng thái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và khôngtính khoảng thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệuđược đặt trước

Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động reset còn TONR thì không

tự reset Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thờigian (miền liên thông), còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo trong nhiềukhoảng thời gian khác nhau

Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 độ phân giải khác nhau, độ phângiải 1ms, 10 ms, 100 ms Thời gian trễ r được tạo ra chính là tích của độ phângiải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer Ví dụ một bộTimer có độ phân giải bằng 10 ms và giá trị đặt trước 10 ms thì thời gian trễ

sẽ là r = 500 ms

Timer của S7-200 có những tính chất cơ bản sau:

Các bộ Timer được điều khiển bởi một cổng vào và giá trị đếm tức thời Giátrị đếm tức thời của Timer được nhớ trong thanh ghi 2 byte (gọi là T-word)của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ khi Timer được kích Giá trịđặt trước của các bộ Timer được ký hiệu trong LAD và STL là PT Giá trịđếm tức thời của thanh ghi T-word thường xuyên được so sánh với giá trị đặttrước của Timer

Mỗi bộ Timer, ngoài thanh ghi 02 byte T-word lưu giá trị đếm tức thời, còn

có 1 bít, ký hiệu bằng T-bít, chỉ trạnh thái logic đầu ra Giá trị logic của bít

này phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời với giá trị đặttrước.

Trong khoảng thời gian tín hiệu x (t) có giá trị logic 1, giá trị đếm tức thờitrong T-word luôn được cập nhật và thay đổi tăng dần cho đến khi nó đạt giátrị cực đại Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước, T-bít

có giá trị logic 1

Các loại Timer của S7-200 (đối với CPU 214) chia theo TON, TONR và độphân giải bao gồm:

Cú pháp khai báo sử dụng Timer trong LAD như sau:

Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON

để tạo thời gian trễ tính từ khi đầuvào IN được kích Nếu như giá trịđếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giátrị đặt trước PT thì T-bít có giá trịlogic bằng 1 Có thể reset Timer kiểuTON bằng lệnh R hoặc bằng giá trịlogic 0 tại đầu vào IN

Txx : 3263 96127

PT : VW, T, C,IW,QW, MW,SMW,AC, AIW,

Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 214

1 ms T32 ; T96

10 ms T33T36; T97 100

100 ms T37T63; T101 T127

VD,*AC, Hằngsố

Khai báo Timer số hiệu xx kiểuTONR để tạo thời gian trễ tính từ khiđầu vào IN được kích Nếu như giá trịđếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giátrị đặt trước PT thì T-bít có giá trịlogic bằng 1 Chỉ có thể reset kiểuTONR bằng lệnh R cho T-bít

1 ms T0 ; T64

10 ms T1  T4 ; T65  T68

100 ms T5  T31; T69  T95

Txx : 0 31 6495

PT: VW, T, C,IW,QW, AIW,SMW, AC, AIW,

VD, *AC, Hằngsố

Cú pháp khai báo sử dụng Timer trong STL như sau: TON, TONR : Khai báo sử dụng Timer của S7-200, lệnh khai báo sử dụng Timer là lệnh có điều kiện Tại thời điểm khai báo tín hiệu đầu vào có giá trị logic bằng giá trị logic của bít đầu tiên trong ngăn xếp.

1 ms T96

10 ms T97T100

100 ms T101T127

Txx: 32 63 96127

n (word) :

VW, T, C,IW,QW, MW,SMW,AC, AIW,VD,*AC, Hằng số

Txx n trong ngăn xếp có giá trị logic 1 Nếu như

giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giátrị đặt trước n thì T-bit có giá trị logicbằng 1 Chỉ có thể reset Timer kiểu TONRbằng lệnh R cho T-bit

Khi sử dụng Timer kiểu TONR, giá trị đếm tức thời được lưu lại vàkhông bị thay đổi trong khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0 Giátrị của T-bít không được nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào kết quả so sánhgiữa giá trị đếm tức thời và giá trị đặt trước

Các Timer được đánh số từ 0 đến 127 (đối với CPU 214) Một Timerđược đặt tên là Txx, trong đó xx là số hiệu của Timer Txx đồng thời cũng làđịa chỉ hình thức của T-word và T-bít vẫn được phân biệt với nhau nhờ kiểulệnh sử dụng với Txx Khi dùng lệnh làm việc với từ, Txx được hiểu là địa chỉcủa T-word, ngược lại khi sử dụng lệnh làm việc với tiếp điểm, Txx đượchiểu là địa chỉ của T-bít

Một Timer đang làm việc có thể được đưa lại về trạng thái khởi độngban đầu Công việc đưa một Timer về trạng thái ban đầu được gọi là resetTimer đó

Khi reset một bộ Timer, T-word và T-bít của nó đồng thời được xóa và

có giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức thời được đặt về 0 và tín hiệu đầu racũng có trạng thái logic bằng 0 Có thể reset bất cứ bộ Timer của S7-200 bằnglệnh R (reset) Điều đó nói rằng khi dùng lệnh R cho T-bít của một Timer,Timer đó sẽ được đưa về trạng thái ban đầu và lệnh R cho một Txx vừa xóaT-word vừa xóa T-bít của Timer đó

Có hai phương pháp để reset một Timer kiểu TON:

- Xóa tín hiệu đầu vào

- Dùng lệnh R (reset)

Dùng lệnh R là phương pháp duy nhất để reset các bộ Timer kiểu TONR Đặtgiá trị 0 cho giá trị đếm tức thời của một Timer cũng không thể xóa T-bít củaTimer đó Cũng như vậy, khi đặt một giá trị logic 0 cho T-bít của một Timerkhông thể xóa giá trị đếm tức thời của Timer đó Cú pháp reset một timer Txxbằng lệnh R là :

R Txx K1 Chú ý rằng lệnh R thuộc nhóm lệnh có điều kiện

Hình 1 : Timer của S7-200

b Các lệnh điều khiển Counter

Counter là bộ đếm hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-2000 Các

bộ đếm của S7-2000 được chia ra làm 2 loại: bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếmtiến/lùi (CTUD)

Bộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào, tức làđếm số lần thay đổi trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu Số sườn xung đếmđược, được ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ đếm, gọi là thanh ghi C-word

Nội dung của C-word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luôn được

so sánh với giá trị đặt trước của bộ đếm được ký hiệu là PV Khi giá trị đếmtức thời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước này thì bộ đếm báo ra ngoài bằngcách đặt giá trị logic 1 vào một bít đặc biệt của nó, được gọi là C-bít Trườnghợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trước thì C-bít có giá trị logic là 0

Khác với các bộ Counter, các bộ đếm CTU đều có chân nối với tín hiệuđiều khiển xóa để thực hiện việc đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (reset) cho

bộ đếm, được ký hiệu bằng chữ cái R trong LAD hay được qui định là trạngthái logic của bít đầu tiên của ngăn xếp trong STL Bộ đếm được reset khi tín

x(t) T-Bit

Giá trị đặt trước T-word Giá trị đếm tức thời

hiệu xóa này có mức logic là 1 hoặc khi lệnh R (reset) được thực hiện với bít Khi bộ đếm được reset, cả C-word và C-bít đều nhận giá trị 0.

Hình 2 : Bộ đếm CTU của S7-200 :

Bộ đếm tiến / lùi CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổngđếm, ký hiệu là CU trong LAD hoặc bít thứ 3 của ngăn xếp trong STL, vàđếm lùi khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm lùi, được ký hiệu là CDtrong LAD hoặc bít thứ 2 của ngăn xếp trong STL Giống như bộ đếm CTU,

bộ đếm CTUD cũng được đưa về trạng thái khởi phát ban đầu bằng 2 cách

Khi đầu vào logic của chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bítthứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị logic là 1 hoặc, Bằng lệnh R(reset) với C-bít của bộ đếm

CTUD có giá trị đếm tức thời đúng bằng giá trị đang đếm và được lưutrong thanh ghi 2 byte C-word của bộ đếm Giá trị đếm tức thời luôn được sosánh với giá trị đặt trước PV của bộ đếm Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơnbằng bằng giá trị đặt trước thì C-bít có giá trị logic bằng 1 Còn các trườnghợp khác C-bít có giá trị logic bằng 0

R C-wordGiá trị đếm tức thời

CU C-Bit PV

CD

R

C-word Giá trị đếm tức thời

Các bộ đếm được đánh số từ 0 đến 127 (đới với CPU 214) và ký hiệubằng Cxx, trong đó xx là số thứ tự của bộ đếm Ký hiệu Cxx đồng thời cũng

là địa chỉ hình thức của C-word và của C-bít Mặc dù dùng địa chỉ hình thức,song C-word và C-bít vẫn được phân biệt với nhau nhờ kiểu lệnh sử dụng làmviệc với từ hay với tiếp điểm (bít)

Lệnh khai báo sử dụng bộ đếm trong LAD như sau:

Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lêncủa CU Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trịđặt trước PV, C-bít (cxx) có giá trịlogic bằng 1 Bộ đếm được reset khiđầu vào R có giá trị logic bằng 1 Bộđếm ngừng đếm khi C-word Cxx đạtgiá trị cực đại 32.767

*VD, *ACKhi báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến

theo sườn lên của CU và đếm lùi theosườn lên của CD Khi giá trị đếm tứcthời C-word Cxx lớn hơn hoặc bằnggiá trị đặt trước PV, C-bít (cxx) cógiá trị logic bằng 1 Bộ đếm ngừngđếm tiến khi C-word đạt giá trị cựcđại 32.767 và ngừg đếm lùi khi C-word đạt giá trị cực tiểu 32.767CTUD reset khi đầu vào R có giá trịlogic bằng 1

Cxx : 48 79

PV (word):

VW,T , C , IW,

QW, MW, SMW,AC,A IW, Hằng

số, *VD, *AC

Lệnh khai báo sử dụng bộ đếm trong STL như sau:

CTU Cxx n

Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên cùa

CU Khi giá trị đếm tức thời C-word lớn

hơn hoặc bằng giá trị đặt trước n, C-bít cógiá trị logic bằng 1 Bộ đếm được reset khiđầu ngăn xếp có giá trị logic bằng 1 Bộđếm ngừng đếm khi C-word đạt giá trị cựcđại 32.767.

c Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ

Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ thực hiện việc di chuyển hoặc sao

chép số liệu từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ

Trong LAD hay trong STL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển haysao chép nội dung của một byte, một từ đơn, một từ kép hoặc một giá trị thực

từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ

Lệnh trao đổi nội dung của 2 byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nộidung của byte thấp sang byte cao và ngược lại nội dung của byte cao sangbyte thấp của từ đó

+ Lệnh MOV_B

Là lệnh sao chép nội dung của byte IN sang byte OUT

Cú pháp dùng lệnh MOV_B trong LAD hay MOVB trong STL như sau:

LAD STL

+ Lệnh MOV_W

Là lệnh sao chép nội dung của từ đơn IN sang từ đơn OUT

Cú pháp dùng lệnh MOVW trong STL hay MOV_W trong LAD như sau:

+ Lệnh MOV_DW

Là lệnh sao chép nội dung của từ kép IN sang từ kép OUT

Cú pháp dùng lệnh MOVD trong STL hay MOV_DW trong LAD như sau:

+ Lệnh MOV_R

Là lệnh sao chép một số thực từ IN (4 byte) sang OUT (4 byte)

Cú pháp dùng lệnh MOV_R trong LAD hay MOVR trong STL:

MOV B EN

IN OUT

MOV W EN

IN OUT

MOV DW EN

IN OUT

MOVR IN OUT

+ Lệnh SWAP

Là lệnh trao đổi nội dung của Byte thấp và Byte cao trong nội dung từ đơn IN

Cú pháp dùng lệnh SWAP trong LAD hay trong STL như sau:

d Đồng hồ thời gian thực

Đồng hồ thời gian thực chỉ có ở CPU 214 Để có thể làm việc với đồng

hồ thời gian thực CPU 214 cung cấp hai lệnh đọc và ghi giá trị cho đồng hồ.Những giá trị đọc được hoặc ghi được với đồng hồ thời gian thực là các giátrị về ngày, thánh, năm, và các giá trị giờ, phút, giây Các dữ liệu đọc, ghi vớiđồng hồ thời gian thực trong LAD và trong STL có độ dài một byte và phảiđược mã hóa theo kiểu số nhị phân BCD

Byte 0 Năm ( 0 99)Byte 1 Tháng(0 12)Byte 2 Ngày (0 31)Byte 3 Giờ (0 23)Byte 4 Phúc (0  59)Byte 5 Giây (0 59)

IN OUT

SWAP EN

IN OUT

(yy) (mm) (dd) (hh) (mm) (ss)

0  99 1  12 1  31 0  23 0  59 0  59Riêng giá trị về ngày trong tuần là một số tương ứng với nội dung củanibble(4 bit) thấp trong byte theo kiểu :

Chủ

nhật Thứ hai Thứ ba Thứ tư

Thứnăm Thứ sáu Thứ bảy

Tuyệt đối không sử dụng lệnh TODR và lệnh TODW đồng thời vừatrong chương trình chính, vừa trong chương trình xử lý ngắt Khi một lệnhTODR hay TODW đã được thực hiện, thì khi gọi chương trình xử lý ngắt, các

SET RTC EN

T

READ RTC EN

T

lệnh làm việc với đồng hồ thời gian thực trong chương trình xử lý ngắt sẽkhông được thực hiện nữa Bit SM4.5 sẽ có logic 1 trong những trường hợpnhư vậy.

CHƯƠNG 2: Phân tích công nghệ và xây dựng mô hình hệ thống

2.1 Khái quát về hệ thống tự động hóa trong trường học

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tựđộng hóa, kết hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và côngnghệ thông tin, đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnhvực Có thể nói tự động hóa đã trở thành xu hướng tất yếu cho mọi lĩnh vực,cho bất kì quốc gia và vùng lãnh thổ nào

Ngôn ngữ lập trình PLC được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực côngnghiệp như : chế biến thực phẩm , sản xuất xi măng, gạch, các hệ thống tựđộng từ đơn giản đến phức tạp…gắn liền với các tên tuổi hàng đầu trong việcchế tạo các thiêt bị tự động hóa như CNC…và các hãng như Siemens,Honeywell, Alen Bradley, ABB…và các hệ thống mạng kèm theo là : Hệthống sản xuất linh hoạt (FMS), Hệ thống điều khiển phân tán (DSC) đã tạonên bước phát triển nhảy vọt trong nền sản xuất công nghiệp.

Hiện nay ở nước ta, PLC đã được đưa vào sử dụng trong nhiều nhàmáy, xí nghiệp, trường học…để giám sát các quy trình công nghệ, kĩ thuạt từđơn giản đến phức tạp, nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống, đáp ứng yêu cầungày càng cao của xã hội

Từ những phân tích đã nêu ra ở trên, ta thấy rằng tự động hóa đã xâm

nhập vào cuộc sống hàng ngày của hầu hết tất cả mọi người, tất cả những lĩnhvực trong cuộc sống Và các trường học trong hệ thống giáo dục nói chung vàtrường đại học nói riêng cũng không nằm ngoài quy luật đó Trong trường học

có rất nhiều vấn đề có thể áp dụng thành tựu trong cuộc cách mạng KH-KT về

tự động hóa Ở đây chúng ta sẽ xét những vấn đề cơ bản sau :

2.1.1 Hệ thống chuông báo giờ tự động

Ta đã biết, tất cả các trường học, hệ thống báo giờ là vô cùng quan trọng vì có

như vậy, chúng ta mới có thể biết được giờ vào học, giờ giải lao giữa các tiết

Ở đây ta ứng dụng lĩnh vực tự động hóa vào thiết kế để thỏa mãn các yêu cầu

7h00’ : kêu 2 hồi, mỗi hồi 5s, báo hiệu giờ vào học tiết đầu tiên của 1 ngày 7h45’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 1,

7h50’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 2.

8h35’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 2,

8h40’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 3.

9h25’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 3,

9h30’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 4.

10h15’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 4,

10h20’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 5 11h5’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 5,

11h10’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 6 11h55’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 6,

12h30’ : kêu 2 hồi, mỗi hồi 5s, báo hiệu giờ vào học tiết đầu tiên của buổi

chiều.

13h15’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 7,

13h20’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 8 14h5’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 8,

14h10’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 9 14h55’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 9,

15h : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 10.

15h45’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 10,

15h50’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 11 16h35’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 11,

16h40’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 12 17h25’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 12,

18h: kêu 2 hồi, mỗi hồi 5s, báo hiệu giờ vào học tiết đầu tiên buổi tối

18h45’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 13,

18h50’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 14 19h35’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 14,

19h40’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 15 19h45’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 15,

20h30’ : kêu 1 hồi dài 10s, báo vào lớp sau khi giải lao 5’,bắt đầu tiết 16 20h35’ : kêu 1 hồi 5s, báo hết tiết 16,

Sau đó chuông sẽ ngừng kêu cho đến 7h00’ sáng ngày hôm sau (trừ ngày Chủnhật) Quá trính đó đươc lặp đi lặp lại và không cần sự can thiệp của conngười.

2.1.2 PHÂN BỐ VÀO RA

Dựa vào quy trình công nghệ như trên,ta có thể lập bảng Phân Bố Vào Ra nhưsau Như vậy,quy trình gồm 18 đầu vào và 20 đầu ra (8 đầu ra để hiển thịLED)

+ Thời gian kéo dài chuông vào tiết và nghỉ giải lao là khác nhau

+ Hệ thống chuông được dùng đi dây điện đồng bộ 220V

2.2.2 Yêu cầu:

+ Hệ thống làm việc ổn định

+ Có khả năng đưa mô hình vào ứng dụng trong thực tế

2.2.3 Phương thức thực hiện chương trình trong PLC

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi làvòng quét ( scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từcác cổng vào số tới từng bộ nhớ đệm ảo ngõ vào (I), tiếp theo là giai đoạn thựchiện chương trình Trong từng dòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnhđầu tiên đến lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chu trình là giai đoạn chuyểncác nội dung của bộ đệm ảo ra (Q) tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúcbằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thờigian vòng quét ( Scan time ) Thời gian vòng quét không cố định, tức làkhông phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian

như nhau Có vòng quét thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộcvào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyềnthống trong vòng quét đó

Hình 4 Chu kỳ quét trong PLC

Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng xử lý, tính toán và việc gửitín hiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thờigian vòng quét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gianthực của chương trình điều khiển trong PLC Thời gian quét càng ngắn, tínhthời gian thực hiện của chương trình càng cao

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việctrực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùngnhớ tham số Việc nhớ việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi do hệđiều hành CPU quản lý Ở một số modul CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập

tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lýngắt để thực hiện lệnh trực tiếp cổng vào/ra

CHƯƠNG 3: Thực hiện thì công và mô phỏng hệ thống

3.1 Lựa chọn các thiết bị

3 1.1 Yêu cầu về mô hình

+ Kích thước gọn gàng

+ Hệ thống cơ hoạt động tốt

+ Hoạt động theo đúng thiết kế

+ Hệ thống chuông tự động đáp ứng mọi yêu cầu đặt ra

3.1.2 Mục đích của việc chế tạo mô hình

Tạo ra một mô hình chuông báo tiết học tự động ở trường đại học có thểhoạt động tốt, từ đó có thể thiết kế được hệ thống chuông báo tiết học tự độnghoàn chỉnh cho các trường học

Việc chế tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có

cơ hội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là một cơ hội rất tốtgiúp sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế

Nghiên cứu chế tạo ra mô hình chuông báo tại trường học này sinh viêncũng phải tham khảo thực tế nhiều lĩnh vực và tham khảo bằng nhiều tài liệukhác nhau Điều đó mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên không chỉtrong một lĩnh vực tự động hóa mà còn nhiều lĩnh vực, nghành nghề khác nhưđiện , điện tử, cơ khí,

3.2 Lựa chọn thiết bị cho mô hình

Bảng 1 So sánh các thông số và đặc điểm kỹ thuật của series 22x

Ta chọn loại CPU 226 Đây là bộ PLC gồm 24 đầu vào và 16 đầu ra.Loại CPU 226 này có thể kết nối tối đa 7 module mở rộng để mở rộng cổngvào ra Thiết bị điều khiển chính của toàn bộ mô hình thiết bị này dùng nguồnxoay chiều 220V Chức năng điều khiển theo chương trình lập trình sẵn theochương trình cho trướcTrong hệ thống này yêu cầu 20 đầu ra nên ta dùngthêm 1 module mở rộng,cách ghép nối thể hiện như hình vẽ,

CPU 226 XP

Kết nối Module mở rộng

Hình ảnh Mô Phỏng CPU 226

3.2.2 Chuông điện

Hình 3.1: Chuông điện

Chuông điện sử dụng nguồn điện xoay chiều 220VAC Chế tạo dựa trên

nguyên lý điện từ trường Dùng lại búa gõ Chuông điện kêu Reng-Reng phù