Ứng dụng PLC trong băng chuyền lúa tại công ty TNHH bột mì đại phong

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứuCHƯƠNG I TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC 1.1 Giới thiệu PLC PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị ñiều kh

Trang 1

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC

ỨNG DỤNG PLC TRONG BĂNG CHUYỀN LÚA TẠI CÔNG TY TNHH BỘT MÌ ðẠI PHONG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

ðỗ Nguyễn Duy Phương Ngành Kỹ Thuật ðiện – Khóa 30

Tháng 12/2008

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp là một bước ngoặc quan trọng nhất trong giai đoạn học tập của mỗi sinh viên Hơn nữa đây còn là chiếc cầu nối kiểm chứng lý thuyết và thực tế

Sau hơn 12 tuần thực hiện, đến nay luận văn của em cũng đã cơ bản hoàn thành Nhân đây em xin gởi đến thầy Phan Trọng Nghĩa lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn chu đáo và nhiệt tình của thầy

Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy trong bộ môn Kỹ Thuật Điện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này

Em xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình từ phía công ty TNHH Đại Phong và công ty TNHH Dương Quang

Nhân đây em cũng xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình làm luận văn

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện luận văn chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Vì thời gian và kiến thức còn hạn chế, cũng như sự thiếu thốn thiết bị Từ đó em rất mong được sự đóng góp quý báu của quí thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Trang 3

Trong thời ñại công nghiệp hóa, hiện ñại hóa ñất nước ngày nay thì nhu cầu

về sản xuất ngày càng cao và kéo theo ñó là sự ñòi hỏi về một công nghệ sản xuất ngày càng hiện ñại mang tính tự ñộng hóa và ñộ chính xác cao Với sự hiện diện của những kỹ thuật tự ñộng thì những công việc ñòi hỏi nhiều thời gian và công sức

sẽ ñược thay thế bằng dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự ñộng nhằm mang lại hiệu quả công việc cao hơn và tốn ít nhân công hơn

Từ những yêu cầu thự tiễn ñó ñã dẫn ñến sự ra ñời của bộ ñiều khiển khả lập trình PLC (Programable Logic Contronler) PLC dần dần thay thế cho các hệ thống ñiều khiển bằng tiếp ñiểm ñóng ngắt cơ khí Việc ñiều khiển trở nên dễ dàng thuận tiện và mang lại ñộ chính xác cao Do ñó PLC ñược sử dụng rất nhiều ở các nước tiên tiến và ngày nay PLC ñã phát triển mạnh mẽ và trở thành một phần không thể thiếu trong các hệ thống ñiều khiển tự ñộng ở các nhà máy lớn

Từ xu thế phát triển em ñã chọn ñề tài “ứng dụng PLC trong hệ thống băng chuyến lúa tại công ty TNHH bột mì ðại Phong”

ðề tài gồm các phần chính sau:

• Khảo sát PLC

• Chương trình PLC ñiều khiển hệ thống băng tải và mô hình ngõ ra

Trang 4

Phần I: Trình bày lý thuyết

PHẦN 1 TRÌNH BÀY LÝ THUYẾT

Trang 5

CHƯƠNG I TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC

1.1 Giới thiệu PLC

PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị ñiều khiển lập trình ñược (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán ñiều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình ñể thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này ñược kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác ñộng vào PLC hoặc qua các hoạt ñộng có trễ như thời gian ñịnh thì hay các sự kiện ñược ñếm Một khi sự kiện ñược kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị ñiều khiển bên ngoài ñược gọi là thiết bị vật lý Một bộ ñiều 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 ñiểm ñã lập trình

ðể khắc phục những nhược ñiểm của bộ ñiều khiển dùng dây nối (bộ ñiều khiển bằng relay) người ta ñã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Lập trình dễ dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản , sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn có thể chứa ñược những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp ñược với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các modul mở rộng

- Giá cả có thể cạnh tranh ñược

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là ñơn vị cơ bản cho quá trình ñiều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ ñiều khiển cần thực hiện sẽ ñược xác ñịnh bởi một chương trình, chương trình này ñược nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc ñiều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay ñổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay ñổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay ñổi hay mở rộng chức năng sẽ ñược thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay relay

1 2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt ñộng của PLC

Trang 6

Chương I: Tìm hiểu chung về PLC

1.2.1 Cấu trúc

Tất cả các PLC ñều có thành phần chính là :

- Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM )

- Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC

- Các modul vào /ra

ðối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, ñọc và kiểm tra chương trình Các ñơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

1.2.2 Nguyên lý hoạt ñộng của PLC

1.2.2.1 ðơn vị xử lý trung tâm

CPU ñiều khiển các hoạt ñộng bên trong PLC Bộ xử lý sẽ ñọc và kiểm tra chương trình ñược chứa trong bộ nhớ, sau ñó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ ñóng hay ngắt các ñầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy ñược phát tới các thiết bị liên kết ñể thực thi và toàn bộ các hoạt ñộng thực thi ñó ñều phụ thuộc vào chương trình ñiều khiển ñược giữ trong bộ nhớ

1.2.2.2 Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :

• Làm bộ ñịnh thời cho các kênh trạng thái I/O

• Làm bộ ñệm trạng thái các chức năng trong PLC như ñịnh thời, ñếm, ghi

Trang 7

Các ñường tín hiệu từ bộ cảm biến ñược nối vào các modul ( các ñầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành ñược nối với các modul ra ( các ñầu ra của PLC )

Hầu hết các PLC có ñiện áp hoạt ñộng bên trong là 5V, tín hiêu xử lý là 12/24 VDC hoặc 100/240 VAC

Mỗi ñơn vị I/O có duy nhất một ñịa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O ñược cung cấp bỡi các ñèn led trên PLC, ñiều này làm cho việc kiểm tra hoạt ñộng nhập xuất trở nên dễ dàng và ñơn giản

Bộ xử lý ñọc và xác ñịnh các trạng thái ñầu vào (ON/OFF) ñể thực hiện việc ñóng hay ngắt mạch ở ñầu ra

1.2.3 Các hoạt ñộng xử lý bên trong PLC

Khi một chương trình ñã ñược nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ ñược lưu trong một vùng ñịa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ

PLC có bộ ñếm ñịa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong

bộ nhớ sẽ ñược bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ ñầu cho ñến cuối chương trình Mỗi lần thực hiện chương trình từ ñầu ñến cuối ñược gọi là một chu kỳ thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc ñộ xử lý của PLC và ñộ lớn của chương trình Một chu kỳ thực hiện bao gồm ba giai ñoạn nối tiếp nhau :

• ðầu tiên, bộ xử lý ñọc trạng thái của tất cả ñầu vào Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC ñược gọi là hệ ñiều hành

• Tiếp theo, bộ xử lý sẽ ñọc và xử lý tuần tự từng lệnh một trong chương trình Trong ghi, ñọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ ñọc tín hiệu các ñầu vào và thực hiện các phép toán logic và kết quả sau ñó sẽ xác ñịnh trạng thái của các ñầu

Trang 8

Chương I: Tìm hiểu chung về PLC

Hình 1.1: So sánh PLC với các hệ thống ñiều khiển khác

Thay ñổi ñược

ROM EPROM

RAM EPROM

PLC xử lý 1 bit PLC xử lý từ ngữ

Trang 9

CHƯƠNG II THIẾT BỊ ðIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 200

Thiết bị ñiều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thao tác ñiều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán ñó bằng mạch số Như vậy với chương trình ñiều khiển trong mình, PLC trở thành bộ ñiều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay ñổi thuật toán ñặc biệt dễ dàng trao ñổi thông tin với môi trường xung quanh ( với các PLC hoặc máy tính)

Hình 2.1: SIMATIC S7 của Siemen

Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý CPU 212 hoặc CPU 214

Về hình thức bên ngoài sự khác nhau của 2 loại CPU nhận biết ñược nhờ số ñầu vào/ra và nguồn cung cấp

- CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 2 modul mở rộng

- CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 7 modul mở rộng

2.1 Cấu trúc phần cứng của CPU 214

Trang 10

Chương II: Thiết bị ñiều khiển lập trình S7-200

S7-200 là thiết bị ñiều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này ñược sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi

xử lý CPU-214

Hình 2.2: Cấu trúc PLC CPU 214

2.1.1 Các thông số của CPU 214

• CPU - 214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul

• Tổng số ngõ vào/ra cực ñại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra

• 128 timer chia làm 3 loại theo ñộ phân giải khác nhau: 4 timer 1ms, 16 timer 10ms và 108 timer 100ms

• 128 bộ ñếm chia làm 2 loại: Chỉ ñếm tiến và vừa ñếm tiến vừa ñếm lùi

• 688 bít nhớ ñặc biệt dùng ñể thông báo trạng thái và ñặt chế ñộ làm việc

• Các chế ñộ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ ñếm tốc ñộ cao và ngắt truyền xung

• 3 bộ ñếm tốc ñộ cao với nhịp 2khz và 7 khz

• 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM

• 2 bộ ñiều chỉnh tương tự

• Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể

từ khi PLC bị mất nguồn cung cấp

Trang 11

2.1.2 Các ựèn báo trên s7-200 CPU 214

Ớ SF (ựèn ựỏ): ựèn ựỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng

Ớ Run (ựèn xanh): ựèn xanh run chỉ ựịnh PLC ựang ở chế ựộ làm việc và thực hiện chương trình ựược nạp vào trong máy

Ớ Stop (ựèn vàng): ựèn vàng stop chỉ ựịnh rằng PLC ựang ở chế ựộ dừng

chương trình và ựang thực hiện lại

Ớ Ix.x (ựèn xanh): ựèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng đèn này báo hiệu trạng thái của tắn hiệu theo giá trị logic của công tắc

Ớ Qx.x (ựèn xanh): ựèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng đèn này báo hiệu trạng thái của tắn hiệu theo giá trị logic của cổng

2.1.3 Chế ựộ làm việc

PLC có 3 chế ựộ làm việc:

Ớ Run: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển

từ run sang stop nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh stop

Ớ Stop: cưỡng bức PLC dừng chương trình ựang chạy và chuyển sang chế

Trang 12

Hình 2.3: Cổng truyền thông

Hình 2.4: Sơ ñồ kết nối truyền thông cho PLC S7-200

2.1.5 Cáp truyền thông cho PLC S7-200

Do PLC thông qua liên kết RS485 nhưng máy tính chỉ có RS232 nên phải dùng cáp chuyển ñổi Quá trình chuyển ñổi ñược thực hiện qua các bước:

- ðặt tốc ñộ truyền cho cáp PC/PCI, có hai tốc ñộ truyền là 9600 baud và

ðất

5 VDC (ñiện trở trong 100Ω)

24 VDC (120 mA tối ña) Truyền và nhận dữ liệu Không sử dụng

chân giải thích

Trang 13

- Nối ñầu cáp phía PC (RS232) vào cổng COM1 hoặc COM2 của máy tính

- Nối ñầu còn lại của cáp PC/PCI (RS485) vào cổng giao tiếp của CPU

Chương trình Chương trình Chương trình

Tham số Tham số Tham số

Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu

Là miền nhớ ñộng ñược sử dụng ñể cất giữ các dữ liệu của chương trình Nó

có thể ñược truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ ñơn (w-word) hoặc theo từ

Trang 14

kép (dw_ double word), vùng dữ liệu ñược chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Chúng ñược ký hiệu bằng chữ cái ñầu theo từ tiếng anh, ñặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:

V : Variable memory

I : Input image register

O : Output image regiter

M : Internal memory bits

SM : Special memory bits

Tất cả các miền này ñều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ (word) hoặc từ kép (double word)

• Vùng ñối tượng

Bao gồm các thanh ghi timer, bộ ñếm tốc ñộ cao, bộ ñệm vào ra, thanh ghi

AC Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nên ñọc/ghi ñược

2.3 Mở rộng cổng vào ra

CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 modul (bao gồm modul số và modul tương tự) Có thể mở rộng cổng vào, ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích ðịa chỉ của các vị trí của các modul ñược xác ñịnh cùng kiểu Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán ñịa chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có ñịa chỉ như một modul số và ngược lại

Các modul mở rộng số hay tương tự ñều chiếm chổ trong bộ ñệm, tương tự với số ñầu vào/ra của modul

Hình 2.6: Kết nối modul với PLC

Caple kết nối

Trang 15

Sau ñây là ñịa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU 214

Bảng 2.1: ðịa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU 214

2.4 Cấu trúc chương trình của S7-200

Có thể ñược lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần mềm :

Step 7 – micro / dos Step 7 – micro / win 2.4.1 Thực hiện chương trình của S7-200

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp ñược gọi là vòng quét (scan) Mỗi vòng quét ñược bắt ñầu bằng giai ñoạn ñọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ ñệm ảo, tiếp theo là giai ñoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình ñược thực hiện bằng lệnh ñầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc

CPU 214 Modul 0

4vào/4a

Modul 1 8 vào

Modul 2 3vào/1a analog

Modul 3

8 ra

Modul 4 3vào/1ra I0.0 Q0.0

I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7

AIW 0 AIW 2 AIW 4

AQW 0

Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7

AIW8 AIW12 AQW 4

Trang 16

MEND Sau giai ñoạn thực hiện chương trình là giai ñoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi Vòng quét ñược kết thúc bằng giai ñoạn chuyển các nội dung của bộ ñệm

ảo tới các cổng ra

Hình 2.7: Vòng quét trong S7-200

Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt ñể thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào và ra

Nếu sử dụng các chế ñộ ngắt chương trình tương ứng với từng tín hiệu ngắt ñược soạn thảo và cài ñặt như một bộ phận của chương trình Chương trình xử lý ngắt chỉ ñược thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ ñiểm nào trong vòng quét

Tất cả các phần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hoặc OFF (1 hoặc 0)

2.5 Ngôn ngữ lập trình của S7-200 CPU 214

2.5.1 Phương pháp lập trình

4 Chuyển dữ liệu từ bộ ñệm ảo ra ngoại vi

3 Truyền thông và

tự kiểm tra lỗi

2.Thực hiện chương trình

1 Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào

Trang 17

S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt ñầu từ lệnh lập trình ñầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên ba phương pháp cơ bản

- Phương pháp hình thang (ladder, viết tắt là LAD)

- Phương pháp liệt kê lệnh (statement list, viết tắt là STL)

- Phương pháp lập trình theo biểu ñồ khối FBD (Function block diagram):

Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự ñộng tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL ñều có thể chuyển sang ñược dạng LAD

Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng ñồ

họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng ñiều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng ñể biểu diễn lệnh logic như sau:

• Tiếp ñiểm: Là biểu tượng mô tả các tiếp ñiểm của rơle

Tiếp ñiểm thường mở:

Tiếp ñiểm thường ñóng:

• Cuộn dây (coil): ( ) mô tả rơle ñược mắc theo chiều dòng ñiện cung cấp cho rơ le

• Hộp (box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng ñiện chạy ñến hộp Những dạng hàm thường ñược biểu diễn bằng hộp là các bộ thời

gian (timer), bộ ñếm (counter) và các hàm toán học

Ví dụ:

Hình 2.8: Ví dụ phương pháp lập trình LAD

• Phương pháp liệt kê lệnh (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

Trang 18

Ví dụ:

ðể tạo ra một chương trình dạng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit ngăn xếp logic của CPU S7-200 Ngăn xếp là một khối 9 bit chồng lên nhau, tất cả các thuật toán liên quan ñến ngăn xếp ñều chỉ làm việc với bit ñầu tiên hoặc với bit thứ 2 của ngăn xếp Giá trị logic mới ñều có thể ñược gửi (hoặc có thể ñược nối thêm ) vào ngăn xếp khi có yêu cầu phối hợp hai bit ñầu của ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ ñược kéo lên một bit

Hình 2.9: Cấu trúc của một ngăn xếp

• Phương pháp lập trình theo biểu ñồ khối FBD:

STEP7 Micro/Win32 cho phép tạo ra các lệnh như các hộp logic giống với các biểu ñồ cổng chung Trong FBD không có tiếp ñiểm và cuộn dây như của dạng LAD, nhưng có các lệnh tương ñương xuất phát như các hộp lệnh Logic của chương trình nhận ñược từ sự liên kết giữa các hộp lệnh

S0 S1 S2 S3 S4 S5

S7 S6

LD I0.0

A I0.1 LDN I0.2

A I0.3 OLD

= Q0.0

Trang 19

Ví dụ:

Hình 2.10: Ví dụ phương pháp lập trình FBD

2.5.2 Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 214

Phương pháp truy nhập Giới hạn cho phép của các toán hạng Truy nhập bit (ñịa chỉ byte,

IB (0 ÷7)

MB (0 ÷31)

SMB (0 ÷85)

AC (0 ÷3) hằng số Truy nhập từ ñơn VW (0 ÷4094)

AC (0 ÷3)

Trang 20

AIW (0 ÷30) AQW (0 ÷30) hằng số Truy nhập từ kép VD (0 ÷4092)

ID (0 ÷ 4)

QD (0 ÷ 4)

MD (0 ÷ 28) SMD (0 ÷ 82)

AC (0 ÷ 3)

HC (0 ÷ 2) hằng số

Bảng 2.2: Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 214

2.6 Một số lệnh cơ bản dùng trong lập trình

2.6.1 Các lệnh vào, ra

• Lệnh LD, LDN trong LAD như sau:

Bảng 2.3: Mô tả lệnh LD, LDN trong LAD

LAD Mô tả Toán hạng

LD N Tiếp ñiểm thường mở sẽ ñược

tức thời khi n = 1

N: I

Trang 21

Ớ Lệnh Output

n ( )

Cuộn dây ựầu ra ở trạng thái kắch thắch khi có dòng ựiều khiển ựi qua

N: I, Q, M, SM, T, C, V (bắt)

n ( )

Cuộn dây ựầu ra ựược kắch thắch tức thời khi có dòng ựiều khiển ựi qua

N: Q (bắt)

Bảng 2.4: Mô tả lệnh Output bằng LAD

2.6.2 Lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp ựiểm

Ớ Set (S) và Reset (R):

Lệnh dùng ựể ựóng và ngắt các ựiểm gián ựoạn ựã ựược thiết kế Trong LAD, lệnh ựiều khiển dòng ựiện ựóng hoặc ngắt các cuộn dây ựầu ra Khi dòng ựiều khiển ựến các cuộc dây thì các cuộn dây ựóng hoặc mở các tiếp ựiểm (hoặc một dãy các tiếp ựiểm)

LAD Mô tả Toán hạng đóng một mảng gồm N các

tiếp ựiểm kể từ S bit

đóng một mảng gồm n các tiếp ựiểm kể từ S bit Nếu S bit lại chỉ vào timer hoặc counter thì lệnh sẽ xóa bắt ựầu

ra của timer / counter ựó

S bit: I, Q, M, SM, T, C,

V

N (byte): IB, QB, MB, SMB, VB,AC, hằng số,

N ( R )

N ( SI )

N ( S )

Trang 22

Ngắt tức thời một mảng gồm

N các tiếp ñiểm kể từ ñịa chỉ

S bit

*VD, *AC

Bảng 2.5: Mô tả bằng lệnh Set và Reset trong LAD

2.6.3 Các lệnh tiếp ñiểm ñặc biệt:

Có thể dùng các lệnh tiếp ñiểm ñặc biệt ñể phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) và ñảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của ñỉnh ngăn xếp) LAD sử dụng các tiếp ñiểm ñặc biệt ñể tác ñộng vào dòng cung cấp Các tiếp ñiểm ñặc biệt không có toán hạng riêng của chính chúng và vì thế phải ñặt chúng vào vị trí phía trước của cuộn dây hoặc hộp ñầu ra Tiếp ñiểm chuyển tiếp dương/âm có nhu cầu về bộ nhớ, nên ñối với CPU 214 là 256 lệnh

Tiếp ñiểm ñảo trạng thái của dòng cung cấp Nếu dòng cung cấp có tiếp ñiểm ñảo thì nó bị ngắt mạch, nếu không có tiếp ñiểm ñảo thì nó thông mạch

Không có

Tiếp ñiểm chuyển ñổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung ñiều khiển chuyển từ 0 lên 1

Không có

Tiếp ñiểm chuyển ñổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung ñiều khiển chuyển từ 1 xuống 0

Trang 23

Khi lập trình, nếu có các quyết ñịnh về ñiều khiển ñược thực hiện dựa trên kết quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh cho byte, từ hay từ kép của S7-200

LAD sử dụng lệnh so sánh ñể so sánh các giá trị của byte, từ và từ kép (giá trị thực hoặc nguyên) Những lệnh so sánh thường là so sánh nhỏ hơn hoặc bằng (<=);

so sánh bằng (=) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (> =)

Khi so sánh giá trị của byte thì không cần phải ñể ý ñến dấu của toán hạng Ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải ñể ý ñến dấu của toán hạng, ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải ñể ý ñến dấu của toán hạng là bít cao nhất trong từ hoặc từ kép

LAD Mô tả Toán hạng Tiếp ñiểm ñóng khi

Trang 24

Tiếp ñiểm ñóng khi n1 < n2

Bảng 2.7: Biểu diễn các lệnh so sánh trong LAD:

2.6.5 Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con:

Các lệnh của chương trình, nếu không có những lệnh ñiều khiển riêng thì sẽ ñược thực hiện theo thứ tự từ trên xuống dưới trong một vòng quét Lệnh ñiều khiển chương trình cho phép thay ñổi thứ tự thực hiện lệnh Chúng cho phép chuyển thứ

tự thực hiện, ñáng lẽ ra là lệnh tiếp theo nhưng tới một lệnh bất cứ nào khác của chương trình, trong ñó nơi ñiều khiển chuyển ñến phải ñược ñánh dấu trước bằng một nhãn chỉ ñích thuộc nhóm lệnh ñiều khiển chương trình gồm: lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con, nhãn chỉ ñích, hay gọi ñơn giản là nhãn, phải ñược ñánh dấu trước khi thực hiện lệnh nhảy hay lệnh gọi chương trình con

Việc ñặt nhãn cho lệnh nhảy phải nằm trong chương trình Nhãn của chương trình con, hoặc của chương trình xử lý ngắt ñược khai báo ở ñầu chương trình Không thể dùng lệnh nhảy JMP ñể chuyển ñiều khiển từ chương trình chính vào một nhãn bất kỳ trong chương trình con hoặc trong chương trình xử lý ngắt Tương

tự như vậy cũng không thể từ một chương trình con hay chương trình xử lý ngắt nhảy vào bất cứ một nhãn nào nằm ngoài các chương trình ñó

Lệnh gọi chương trình con là lệnh chuyển ñiều khiển ñến chương trình con Khi chương trình con thực hiện xong các phép tính của mình thì việc ñiều khiển lại ñược chuyển trở về lệnh tiếp theo trong chương trình chính nằm ngay sau lệnh gọi chương trình con Từ một chương trình con có thể gọi ñược một chương trình con khác trong nó, có thể gọi như vậy nhiều nhất là 8 lần trong S7-200 Nói chung (trong một chương trình con có lệnh gọi ñến chính nó) về nguyên tắc không bị cấm song phải ñể ý ñến giới hạn trên

Trang 25

Lệnh nhảy JMP và lệnh gọi chương trình con SBR cho phép chuyển ñiều khiển từ vị trí này ñến vị trí khác trong chương trình Cú pháp của lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con trong LAD và STL ñều có toán hạng là nhãn chỉ ñích (nơi nhảy ñến, nơi chứa chương trình con)

Lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con, lệnh khai báo nhãn và lệnh thoát khỏi chương trình con ñược biểu diễn trong LAD:

Lệnh nhảy thực hiện việc chuyển ñiều khiển ñến nhãn n trong một chương trình

Lệnh khai báo nhãn n trong một chương trình

n: 0 ÷ 255

Lệnh gọi chương trình con,

thực hiện phép chuyển ñiều khiển ñến chương trình con

có nhãn là n

Lệnh gán nhãn n cho một chương trình con

n: 0 ÷ 255

Lệnh trở về chương trình ñã gọi chương trình con có ñiều kiện (bít ñầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1)

Lệnh trở về chương trình ñã gọi chương trình con không ñiều kiện

Không có

Bảng 2.8: Mô tả lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con

2.6.6 Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét:

Lệnh MEND, END, STOP, NOP, WDR

LBL:n

n ( JMP )

n ( CALL )

n ( CRET )

n ( RET ) SBR:n

Trang 26

Các lệnh này ñược dùng ñể kết thúc chương trình ñang thực hiện, và kéo dài trong khoảng thời của một vòng quét

Trong LAD và STL chương trình chính phải ñược kết bằng lệnh kết thúc không ñiều kiện MEND Có thể sử dụng lệnh kết thúc có ñiều kiện END trước lệnh kết thúc không ñiều kiện

Lệnh STOP kết thúc chương trình, nó chuyển ñiều khiển chương trình ñến chế ñộ STOP Nếu gặp lệnh STOP trong chương trình chính hoặc trong chương trình con thì chương trình ñang thực hiện sẽ ñược kết thúc ngay lập tức

Lệnh rỗng NOP không có tác dụng gì trong việc thực hiện chương trình Lệnh NOP này phải ñược ñặt trong chương trình chính, hoặc chương trình ngắt, hoặc chương trình con

Lệnh WDR sẽ khởi ñộng lại ñồng hồ quan sát (watchdog timer) và chương trình tiếp tục ñược thực hiện trong vòng quét ở chế ñộ quan sát

2.6.7 Các lệnh ñiều khiển Timer:

Timer là bộ tạo tời thời gian trễ giữ tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong ñiều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ S7-200 có 128 Timer ñược chia làm 2 loại khác nhau, ñó là :

• Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (timer ON delay), ký hiệu là TON

Hình 2.11: Lệnh TON trong LAD

IN: cho phép timer hoạt ñộng Txxx : số hiệu timer

PT: giá trị ñặt cho timer

Trang 27

Hình 2.12: Giản ñồ thời gian của TON

• Timer tạo thời gian trễ có nhớ (timer on delay retentive), ký hiệu là TONR Timer TON ñược dùng ñể tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian nhất ñịnh, còn với TONR thời gian trễ sẽ ñược tạo trong nhều khoảng thời gian khác nhau

Hình 2.14: Giản ñồ thời gian của TONR

IN: cho phép Timer hoạt ñộng Txxx: số hiệu Timer

PT: Giá trị ñặt cho Timer

Trang 28

• Timer tạo thời gian trễ khi mất xung kích (TOF)

Hình 2.16: Giản ñồ thời gian của TOFF Timer TON, TOF và TONR với 3 ñộ phân giải khác nhau, ñộ phân giải 1ms, 10ms, 100ms Thời gian trễ ñược tạo ra chính là tích của ñộ phân giải của bộ timer ñược chọn và giá trị ñặt trước cho timer

Các loại timer của S7-200 chia theo TON, TOF, TONR và ñộ phân giải bao gồm :

Lệnh ðộ phân giải Giá trị cực ñại CPU 224

1 ms 32,767s T32÷T96

10 ms 327,67s T33÷T36; T97÷ T100

TON TOFF

Trang 29

Bảng 2.9: ðộ phân giải của các timer

Chú ý: khi sử dụng timer kiểu TOR, giá trị ñếm tức thời ñược lưu lại và

không bị thay ñổi trong khoảng thời gian khi tín hiệu ñầu vào có logic 0 Giá trị của t-bít không ñược nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị ñếm tức thời và giá trị ñặt trước

Một timer ñang làm việc có thể ñược ñưa lại về trạng thái khởi ñộng ban ñầu Công việc ñưa một timer về trạng thái ban ñầu ñược gọi là reset timer ñó

Có hai phương pháp ñể reset một timer kiểu TON:

• Xóa tín hiệu ñầu vào

• Dùng lệnh R (Reset)

3.6.9 Các lệnh ñiều khiển Counter:

- Counter là bộ ñiếm hiện chức năng ñếm sườn xung trong S7-200 Các bộ ñếm của S7-200 ñược chia ra làm 2 loại: bộ ñếm lên (CTU) và bộ ñếm lên/xuống (CTUD)

- Bộ ñếm lên CTU ñếm số sườn lên của tín hiệu logic ñầu vào, tức là ñếm số lần thay ñổi trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu

- Khác với bộ ñếm counter, các bộ ñếm CTU ñều có chân nối với tín hiệu ñiều khiển xóa ñể thực hiện ñặt lại chế ñộ khởi phát ban ñầu (reset) cho bộ ñếm, ñược ký hiệu là chử R trong LAD

1 ms 32,767s T0 ÷T64

10 ms 327,67s T1÷T4; T65÷T68 TONR

100 ms 3276,7s T5÷T31; T69÷T95

Trang 30

Cxxx : Số hiệu counter (0-255) R: Reset bộ ñếm

PV: Giá trị ñặt cho bộ ñếm

Cxxx : Số hiệu counter (0-255)

R : Reset bộ ñếm

PV : Giá trị ñặt cho bộ ñếm

Trang 31

Hình 2.20: Giản ñồ thời gian của hàm CTD

• Bộ ñếm lên / xuống CTUD :

ðếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng ñếm, ký hiệu là CU trong LAD, và ñếm xuống khi gặp sườn của xung vào cổng ñếm lùi ñược ký hiệu là CD trong LAD

Giống như bộ ñếm CTU, bộ ñếm CTUD cũng ñược ñưa về trạng thái khởi phát ban ñầu bằng 2 cách

Khi ñầu vào logic chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD có giá trị là 1 hoặc bằng lệnh R (reset)

Hình 2.21: Bộ ñếm lên xuống

Cxxx : số hiệu counter (0-255) CD: ñếm lên

CD: ñếm xuống

R : reset bộ ñếm

PV : Giá trị ñặt cho bộ ñếm

Trang 32

Hình 2.22: Giản ñồ xung của hàm CTUD

- Bộ ñếm tiến CTU và bộ ñếm lên/xuống CTUD có miền giá trị tức thời từ 0 ñến 32.767

- Giống như bộ ñếm CTU, bộ ñếm CTUD cũng ñược ñưa về trạng thái khởi phát ban ñầu bằng 2 cách:

Khi ñầu vào logic của chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bít thứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị logic là 1

Bằng lệnh R (reset) với C-bít của bộ ñếm

3.6.10 ðồng hồ thời gian thực

ðồng hồ tời gian thực chỉ có ở CPU 214 ðể có thể làm việc với ñồng hồ thời gian thực CPU 214 cung cấp hai lệnh ñọc và ghi giá trị cho ñồng hồ Những giá trị ñọc ñược hoặc ghi ñược với ñồng hồ thời gian thực là các giá trị về ngày, tháng, năm, và các giá trị giờ, phút, giây Các dữ liệu ñọc, ghi với ñồng hồ thời gian thực trong LAD và trong STL có ñộ dài một byte Khi cài ñặt ñồng hồ thời gian thực cho PLC có hai cách:

- Trực tiếp từ PC và gián tiếp từ người lập trình Với phương pháp gián tiếp từ người lập trình các thông số nhập cho ñồng hồ thời gian thực phải ở dạng số BCD

Trang 33

Bảng 2.10: cấu trúc của bộ ñếm 8 byte

• Lệnh READ_RTC (LAD)

Hình 2.23: Lệnh ñọc nội dung ñồng hồ thời gian thực Lệnh ñọc nội dung của ñồng hồ thời gian thực với bộ ñệm 8 byte ñược chỉ thị trong lệnh bằng toán hạng T

• SET_RTC (LAD)

Hình 2.24: Lệnh ñọc nội dung ñồng hồ thời gian thực

Lệnh ghi nội của bộ ñệm 8 byte ñược chỉ thị trong lệnh bằng toán hạng t vào ñồng hồ thời gian thực

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) Byte 6 0

Byte 7 0 Ngày trong tuần

Trang 34

Bảng 2.11: Cú pháp sử dụng lệnh ñọc, ghi dữ liệu với ñồng hồ thời gian

LAD Toán hạng

T(byte) : VB ,

IB , QB , MB , SMB , *VD , *AC

Trang 35

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO PLC S7 200

3.1 Phần mềm

• Phần mềm hổ trợ lập trình STEP 7/Micro/WIN 32 phiêm bản 3.1

• Cáp nối với cổng truyền thông PC/PPI

• STEP 7/Micro/WIN 32 tạo trợ giúp trực tuyến

• Hộp thoại công cụ STEP 7-/Micro/WIN 32 cũng có phần hổ trợ ñịnh dạng TP070 cho màn hình cảm ứng

3.2 Những vấn ñề thường gặp khi kết nối giữa PLC và máy tính

- Các lỗi thường hay xảy ra

• Sai tốc ñộ truyền thông

• Sai ñịa chỉ trạm

• Ðặt cáp PC/PP sai: kiểm tra cáp chuyển mạch DIP ñặt trên cáp

• Sai cổng truyền thông trên PC: kiểm tra cổng COM

• PLC ñang ở chế ñiều khiển: ñặt PLC trở về chế ñộ STOP

• Xung ñột với các phần khác tháo dây ra CPU khỏi mạng

3.3 Chọn các tham số mặc ñịnh cho giao diện truyền thông

• ðặt chuyển mạch DIP trên cáp PC/PPI chọn tốc ñộ bằng với tốc ñộ của PC

• Nhấn vào biểu tượng cho cáp nối PC/PPI trong hộp thoại này Chọn nút View Properties hộp thoại sẽ xuất hiện giao diện Kiểm tra thuộc tính tốc ñộ truyền chuẩn là 9.6 kbps

Trang 36

Chương III: Giới thiều phần mềm lập trình cho PLC S7-200

Hình 3.1: Truyền thông với 1 PLC trong chế ñộ PPI

3.4 Thay ñổi các tham số truyền thông

- Khi chúng ta truyền thông với PLC S7-200 có thể thay ñổi các tham số theo các bước sau

• Chọn nút View Component System Block từ menu

• Nhấn Port (0,1) mặc ñinh ñịa chỉ trạm là 2, tốc ñộ truyền là 9.6kbps

• Nhấn OK ñể lưu tham số này nếu có thay ñổi

• Nhấn vào Download trên thanh công cụ ñể tải sự thay ñổi ñó tới CPU của PLC Các tham số này sẽ ñược chấp nhận

Hình 3.2: ðiều chỉnh các tham số truyền thông

Trang 37

3.5 Nạp chương trình từ máy tắnh vào PLC

Sau khi ựã lập xong chương trình từ phần mềm STEP7 Micro/WIN 32, tiếp theo là tải chương trình này vào PLC thực hiện các bước sau

Ớ Save dữ liệu lập trình vào ựĩa

Ớ Compile ựể chương trình biên dịch

Ớ Trước khi Download chúng ta ựưa PLC về chế ựộ STOP

Ớ Nhấn Download trên thanh công cụ hoặc PLC STOP

Ớ Nhấn OK thực hiện quá trình Download

Chú ý: Trước ựó trên PLC ựã có sẳn chương trình thì khi Download lên chương trình này sẽ ghi chồng lên chương trình trước

3.6 Tải một chương trình từ PLC về máy tắnh

Ớ Có thể upload khối chương trình, khối hệ thống, khối dữ liệu

Ớ Mở một file mới sau ựó nhấn File Upload

Ớ Hộp thoại upload hiển thị có thể lựa chọn các khối chương trình, các khối dữ liệu, khối hệ thống hoặc loại bỏ bất cứ khối nào mà bạn không muốn upload

Ớ Nhấn OK ựể thực hiện lệnh và cance hủy bỏ (không thực hiện)

Hình 3.3: Biên dịch chương trình và truyền tải dữ liệu ựến PLC hay ngược lại

3.7 Chọn chế ựộ làm việc cho CPU:

- Chế ựộ Stop: CPU không thực hiện chương trình Chúng ta có thể download một chương trình, hay ựịnh dạng CPU đèn led vàng bao ở chế ựộ Stop

- Chế ựộ Run CPU ựang thực hiện chương trình đèn led xanh sáng chỉ sự hoạt ựộng của CPU

Trang 38

- Có 3 cách ñể thay ñổi trạng thái CPU

• Dùng công tắc chuyển mạch bằng tay

• Dùng phần mền ñiều khiển

• Dùng câu lệnh Stop trong chương trình

* Thay ñổi chế ñộ của công tắc chuyển mạch

ðặt công ở chế ñộ Stop CPU dừng việc thực hiện chương trình

ðặt ở chế ñộ Run CPU bắt ñầu thực hiện chương trình

ðặt công tắc ở chế ñộ Term không thay ñổi chế ñộ làm việc của CPU (ở chế ñộ Stop hay Run khi nguồn có trở lại)

3.8 Chương trình quản lý Step S7 MRO/WIN

Trình quản lý Step7 Micro/Win32 là giao diện ñồ hoạ với người dùng bằng trình soạn thảo trực tiếp bạn có thể: Tác ñộng lên thanh công cụ của chương trình, truy cập trực tuyến với PLC

Khởi ñộng trình quản lý Micro/Win32: Star - Step s7-MicroWin Bấm chuột

mở chương trình công cụ soạn thảo

Hình 3.4: Giao diện soạn thảo chương trình

Thanh menu Thanh công tác

Công cụ hỗ trợ lập trình

Phần soạn thảo chương trình

Trang 39

• Thanh menu gồm: các lệnh trong từng cửa sổ

• Thanh công cụ: gồm các thao tác các lệnh thường hay sử dụng ở dạng các ký hiệu

• Thanh trạng thái hiển thị nhiều trạng thái hiện tại và nhiều thông tin khác

• Thanh công tác: chứa các ứng dụng ñang mở và cửa sổ dưới dạng các nút

Bấm F1 chúng ta sẽ nhận ñược sự trợ giúp, hoặc bấm trực tiếp chuột phải vào biểu tượng soạn lệnh lập trình chúng ta sẽ nhận ñược hướng dẫn cụ thể của từng lệnh

- Trợ giúp phổ biến là tác ñộng thực ñơn tuỳ chọn Help -> Contents

- Trợ giúp ngữ cảnh tác ñộng bằng F1

• Contents : Hiển thị danh sách tuỳ theo những tiêu ñề phổ biến

• Index: Cho phép truy cập thông tin trợ giúp bằng cách hiển thị những thuật ngữ theo thứ tự mẫu tự

Hình 3.5: Cửa sổ trợ giúp

Trang 40

3.9 Soạn thảo chương trình

• Vào Menu file chọn lệnh New sẽ thấy xuất hiện một cửa sổ ñể chúng ta lập trình

• Tuỳ thuộc vào các lệnh ứng dụng ñể giải quyết tình huống cụ thể

• Nhấp mouse vào biểu tượng lệnh hoặc ñưa mouse vào biều tượng lệnh bấm kéo ñến Netword cần gắng biểu tượng lệnh sao ñó nhả mouse ra

• Làm tương tự liện kết các lệnh cần thiết cho ñến khi hết lệnh cần lập trình

• Sau ñó lưu file và ñặt tên

• Thực hiện biên dịch chương trình ñê PLC hiểu ñược lệnh

• Download chương trình

• Bấm nút RUN ñể PLC hoạt ñộng

Hình 3.6: Soạn thảo chương trình PLC

Định dạng
Số trang	137
Dung lượng	4,05 MB

Ứng dụng PLC trong băng chuyền lúa tại công ty TNHH bột mì đại phong

Các lệnh điều khiển Timer

Các lệnh điều khiển Counter: