Thiết kế và thi công phần cứng

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC KY THUAT CONG NGHE

KHOA DIEN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

- Đề tài:

MAY CAT TOLE DIEU KHIEN BANG PLC

DUNG GIAO DIEN MAY TINH

Trang 2

GIỚI THIỆU CHUNG

: GIGI THIEU TONG QUAT VE PLC KHAO SAT PLC CUA SIEMEN

DIEU KHIEN

DAC DIEM KY THUAT VA CẤU TRÚC BC

NHỚ CỦA PLC Chương IV:

Chương V:_ GIAO DIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

Chương VI: BỘ LỆNH CỦA HÃNG SIEMEN

PHAN III: THIET KE VA THI CONG

Chương VH: MÔ se VÀ CHƯƠNG TRINH DIEU KHIỂN |

PHAN IV:

Trang 3

LOI NOI DAU

Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa để từng bước

bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế |

| và xã hội Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong việc |

| | phat triển kinh tế Việc tự động hóa là sự lựa chọn không tránh khỏi trong mọi |

| nâng cao năng suất lao động một cách đáng kể Đặc biệt là các bộ điều khiển |

| chương trình xuất hiện đã đáp ứng hầu hết các yêu câu đề ra của nên sản xuất |

công nghiệp hiện đại: Tốc độ sản xuất phải nhanh, chất lượng cao và ít phế |

phẩm, giá nhân công hạ, thời gian chết của máy móc là tối thiểu

Ngày nay trên thị trường có nhiều sản phẫn và rất đa dạng dùng trong

ngành xây dựng Tole là một trong những sản phẫm đó, nó đêm lại sự tiện ích

trong ngành xây dựng cũng như đêm lại mỹ quan cho đô thị, chính vì thế mà trên |

thị trường đòi hỏi có nhiều loại tole ra đời để đáp ứng,đòi hỏi chuẩn loại phải

tuân thủ ISO, nên em kết hợp với nên kỹ thuật tiên tiến chế tạo ra loại máy cắt

| :ole có đặc điểm kỹ thuật cao

Trang 4

GVHD:Ths Nguyén Hang Luận Văn Tốt Nghiệp

chuyển đổi nhịp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất Nó thực

hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lựơng đến một thiết bị

bán dẫn Với thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc

điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều

khiển tự động hóa hoàn toàn, đó là PLC, nó được sử dụng kết hợp với máy tính

chủ Ngoài ra, nó còn giao điện để kết nối với các thiết bị khác (như là: bảng

điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây, ) Khả năng chuyển giao mạng của

PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điểu khiển những hệ thống lớn

Ngoài ra, nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống

điều khiển Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng một vai trò rất

quan trọng Từ hình 1.1 ta thấy: PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu nó

không được kết nối với các thiết bị cắm ứng Nó cũng không cho phép bất kỳ

các máy móc nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với động

cơ Và tất nhiên, vùng máy chủ phải là nơi liên kết các hoạt động của một vùng

sản xuất riêng biệt

Trang 5

1.2 VAITRO CUA PLC

Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là trái tỉm của

hệ thống điều khiển Với một chương trình ứng dụng (đã được lưu trữ bên trong

bộ nhớ của PLC) thì PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống, bao gồm:

kiểm tra tín hiệu phản hôi từ các thiết bị nhập, dựa vào chuơng trình logic để xử

lý tín hiệu và mang các tín hiệu điểu khiển ra thiết bị xuất

PLC được dùng để điều khiển những hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Hoặc ta có thể kết hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức hợp

13 _ CÁC THIẾT BI NHAP VA XUAT DUNG TRONG PLC:

1.3.1 Các thiết bỉ nhập

Sự thông minh của một hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả năng đọc

các tín hiệu từ các cảm biến tự động của PLC

Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC và các thiết bị nhập là: nút ấn, cầu

đao, phím, Ngoài ra, PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bị nhận dạng tự

động như: công tắc trạng thái, công tắc giới hạn, cảm biến quang điện, cảm biến

cấp độ , Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải là trạng logic ON/OFF hoặc tín

hiệu Analog Những tín hiệu ngõ vào này được giao tiếp với PLC qua các modul nhập

Hinh1.2: Input Devices

1.3.2 Thiết bị xuất

Trong một hệ thống tự động hóa, thiết bị xuất cũng là một yếu tố rất

quan trọng Nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với thiết bị xuất thì hầu như

hệ thống sẽ bị tê liệt hòan toàn Các thiết bị xuất thông thường là: động cơ,

Trang 6

cuộn dây nam châm, relay, chuông báo , Thông qua hoạt động của motor,

các cuộn dây, PLC có thể điều khiển một hệ thống từ đơn giản đến phức tạp

Các loại thiết bị xuất là một phần kết cấu của hệ thống tự động hóa và vì thế

nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống

Tuy nhiên, các thiết bị xuất khác như là : đèn pilot, còi và các báo động chỉ

cho biết các mục đích như: báo cho chúng ta biết giao diện tín hiệu ngõ vào,

các thiết bị ngõ ra được giao tiếp với PLC qua miền rộng của modul ngõ ra PLC

Hình 1.3: Output devices

1.4_ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRINH (PLC)

PLC là bộ điều khiển logic theo chương trình bao gồm: bộ xử lý trung tâm

gọi là CPU (Central Processing Unit) chứa chương trình ứng dụng và các modul

giao diện nhập xuất Nó được nối trực tiếp đến các thiết bị LO Vì thế, khi tin

hiệu nhập, CPU sẽ xử lý tín hiệu và gởi tín hiệu đến thiết bị xuất

Trang 7

GVHD:Ths Nguyễn Hùng Luận Văn Tốt Nghiệp

15 SO SÁNH PLC VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN THÔNG

THƯỜNG KHÁC

Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho

các hệ thống điều khiển bằng relay, contactor thông thường Ta hãy thử so sánh

ưu, khuyết điểm của hai hệ thống trên:

e Hệ thống điều khiển thông thường:

Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn và relay trên bản điều khiển

Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt

Tốc độ hoạt động chậm

Công suất tiêu thụ lớn

Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại tòan bộ, tốn nhiều

thời gian

Khó bảo quản và sữa chữa

+ Hệ thống điều khiển bằng PILC:

Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn

Công suất tiêu thụ ít hơn

Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điêu khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn

nhờ phần mềm điều khiển bằng máy tính hay trên Console

Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn

Bảo trì và sữa chữa dễ dàng

Độ bền và tin cậy vận hành cao

Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng

Có thiết bị chống nhiễu

Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu

Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực

hiện các lệnh tuân tự của nó

Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết

Do những lý do trên PLC thể hiện rõ ưu điểm của nó so với các thiết bị

điều khiển thông thường khác PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các

lệnh tuỳ theo yêu càu của công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình

của nó, điểu này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC

Trang 8

1 Giới thiêu chung:

- Programable Logic Controller là ý tưởng của một nhóm kỹ sư hãng

Ganeral Motors vào năm 1968 Sự phát triển của công nghiệp chế tạo bộ điều

khiến khả trình (PLC — Programable Logic Controller) cũng giống như sự phát

triển của công nghệ chế tạo máy tính cá nhân (PC) Đầu thập niên 70 như một

thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho các mạch logic cứng, các

PLC đã phát triển rất nhanh chóng cả về phần cứng và phần mềm Về phần

cứng, các bộ vi xử lý mạnh và bộ nhớ lớn đã thay thế cho các bộ vi xử lý đơn

giản và bộ nhớ khoảng 1KB Về phần mềm, tập lệnh của các PLC ngày nay

không chỉ giới hạn ở các lệnh logic đơn giản mà đã trở nên rất phong phú với

các lệnh toán học, truyền thông, bộ đếm,bộ định thời Hiện nay, trên thế giới,

có nhiều hãng khác

nhau cùng chế tạo PLC như : Siemens ( với S5 90U, 95U; S5 115U; S5 135U;S5

155U;S7200;S57300;S7400;LOGO ),Omron(vớiC200;CQM1;CPMI1A;CPM2A;C

$1D;CJ1), Allen Bradley (với Micrologic 1000;SLC 500;PLC 5), Mitsubishi

-Các PLC đều có cấu trúc gồm : bộ nguồn, CPU, các Port I/O, cfc modul /O

đặc biệt Để có được một bộ PLC hoàn chỉnh thì ta phải lắp ráp các modul

này lại với nhau Việc kết nối này thực hiện khá đơn giản và cho phép thay thế

Trang 9

GVHD:Ths Nguyén Hing Luận Văn Tốt Nghiệp

Trang 10

- Các ngõ vào : để liên kết CPU với các thiết bị ngõ vào

- Các ngõ ra : để liên kết CPU với các thiết bị ngõ ra

- Các đèn báo chế độ làm việc của CPU : các đèn báo này cho chúng ta biết

chế độ làm việc hiện hành của PLC

Các đèn báo trên S7-300

SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng

® RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy

®© STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng

chương trình và đang thực hiện lại

wa `

s* Cổng vào ra

® Ixx (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của

cổng Ix.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc

@ Qx.x (dén xanh): Dén xanh 6 céng ra bdo hiéu trạng thái tức thời của cổng

Qx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

> Lưu ý: Khi ta sử dụng bộ đếm tốc độ cao thì các đèn báo ngõ vào sẽ không

sáng nếu tần số xung sáng quá nhanh

- Cổng điều khiển tín hiệu Analog: được sử dụng khi tín hiệu vào hoặc ra là

tín hiệu Analog, được lưu giữ vào vùng nhớ IR250 và IR251

- Cổng giao tiếp với thiết bị ngoại vi : liên kết PLC với thiết bị lập trình: máy tính chủ, thiết bị lập trình cầm tay

- Céng giao tiép RS232: lién két PLC với thiết bị lập trình (ngoại trừ thiết bị lập trình cầm tay và máy tính chủ)

- Communication Switch : là công tắc , chọn để sử dụng một trong hai cổng

Peripheral hoấc cổng RS232 để liên kết với thiết bị lập trình

Trang 11

3 Các thành phần khác của khối mở rông

Hình 2.2: Các thành phần của khối mở rộng

4 Các thành phần của Modul nhập xuất Analog

Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5V DC và 15V

DC (dién 4p cho TTL va CMOS) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều thường là từ 24V DC đến 240V DC với dòng rất lớn

Khối nhập, xuất đóng vai trò là mạch chuyển tiếp giữa vi mạch PLC với các

mạch công suất bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động : nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly Tuy nhiên, khối vào/ra cho

phép PLC kết nối với các mạch công suất nhỏ không cần khâu rơ-le trung gian

" Ngõ ra dùng rơ-le

Có thể nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC lẫn DC

Cách ly dạng rơ-le nên có đáp ứng chậm

Tuổi thọ rơ-le phụ thuộc vào dòng tải mạch công suất và tân số đóng

ngắt tiếp điểm rơ-le

" Ngõ radùng transistor

Chỉ nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp DC từ 5V DC đến 30V

DC

Tuổi thọ cao, tần số đóng ngắt nhanh

Lưu ý : Có hai dạng kết nối ngõ ra loại transistor là dạng sink và dạng source, do đó phải mắc đúng cực tính khi kết nối ngõ ra với cơ cấu tác động

Trang 12

= Ngo ra ding triac

Kết nối được với cơ cấu tác động làm việc với điện áp DC hoặc AC từ 5

đến 240V

Chịu được dòng nhỏ hơn loại rơ-le nhưng tuổi thọ cao, tần số đóng ngắt

nhanh

Tất cả các khối vào/ra đều được cách ly với các tín hiệu điều khiển bên ngoài

bằng mạch cách ly quang trên các khối vào ra Mạch cách ly quang dùng một

diode phat quang và một transistor quang gọi là bộ Opto-coupler Mạch này cho

phép các tín hiệu nhỏ đi qua, và ghim cdc tin hiệu điện áp cao xuống mức tín

hiệu chuẩn Mạch này có tác dụng chống nhiễu và bảo vệ quá áp

Đối với các PLC loại nhỏ, các ngơ vào/ra vật lý được bố trí cùng với

CPU Đối với các PLC loại lớn hơn, các ngõ vào/ra được bố trí theo dạng modul

vì vậy ta có thể mở rộng các khối vào/ra

Các modul vào/ra được thiết kế nhằm đơn giản việc kết nối với các cơ

cấu chấp hành và cảm biến vào PLC Tất cả ngõ vào/ra của PLC đều được thiết

kế có các đầu nối cho phép mở rộng và thay thế modul

Ứng với mỗi modul đặt trên PLC có một địa chỉ xác định dùng để nhận

đạng các ngõ vào/ra khi lập trình cũng như khi thực hiện chức năng giám sát

Trạng thái vào/ra từng ngõ được hiển thị bằng Led nằm trên PLC hoặc trên

modul Các đèn Led này có tác dụng kiểm tra tình trạng hoạt động của các cảm

biến và các cơ cấu chấp hành

PLC có thể chế tạo đưới dạng compact với các khối nguồn xử lý, bộ nhớ,

khối nhập, xuất cùng chung trong một vỏ nhựa hoậc theo dạng module gồm

module nguồn,module CPU và các module nhập xuất

PLC có thể nhận tínhiệu vào dạng ON-OFF hay dạng tương tự Tín hiệu

ra có dạng ON-OFF hay tương tự, với các module phù hợp có thể cho PLC phát

ra tiếng nói cảnh báo hay huớng dẫn

Quá trình điều khiển có thể hiển thị lên màn hình kèm với cácthông số

trạng thái Màn hình thường kết hợp với các bàn phím (touch screen) để điều

khiển và quan sát thông số quá trình

PLC được thiết kế để làm việc trong môi trường công nghiệp do đó múc

tín hiệu logic vào là 24V, đối với tín hiệu analog nhỏ từ cặp nhiêt hay nhiệt điện

trở có sẩn khối khuyếch đại chống nhiễu và không trôi đi kèm Do PLC làm

việc theo chu kỳ quét nên nó không đáp ứng với tín hiệu quá nhanh, điểu này

hạn chế dùng PLC điều khiển vòng kín các đối tượng có thời nhỏ nhưng lại gia

PLC thực hiện chương trình chứa trong bộ nhớ theo chu kỳ quét Một chu

kỳ quét vắt đầu từ lệnh đầu tiên và kết thúc ở lệnh cuối cùng Ở mỗi chu kỳ,

PLC đọc trạng thái ngõ vào, thực hiện chương trình, cập nhật hoá ngõ ra

Trang 13

Thới gian thực hiện chu kỳ quét tử 0,1ms đến hàng chục ms tuỳ theo

vậntốc xử lý của CPU và độ dài của chương trình Thời gianthực hiện một lệnh

cơ bản nhất khoảng dưới 1 / s

Hình 2.3: Các thành phần của modul Analog I/O

1 Các đầu nối của khối Analog LO : kết nối với các thiết bị tương tự nhập

hoặc xuất „

2 Cáp kết nối của phần mở rộng : kết nối Analog I/O Unit với cổng mở

rộng của CPU hoặc của khối mở rộng khác

3 Cổng mở rộng : Kết nối cổng mở rộng I/O Unit với khối mở rộng khác

(Analog ƯO Unit, Temperature Senson Unit hoặc Compo Bus/S V/O Link

Unit) Một CPU chỉ có thể kết nối tối đa 3 khối mở rộng

Trang 14

1.Cấu trúc phần cứng của S7 — 300 CPU 314

PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic

lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua

một ngôn ngữ lập trình

S7 — 300 là thiết bị điều khiển khả trình của hãng Siemens, có cấu trúc

theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này sử dụng cho nhiều

ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7 — 300 là khối vi xử lý

Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của các loại CPU nhận biết được nhờ số

đầu vào/ra và nguồn cung cấp

CPU 314 bao gồm:

- 2048 từ đơn (8K byte) thuộc miển nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu

chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM)

- 2048 từ đơn (8K byte) kiểu đọc/ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu

thuộc miền nhé non-volatile

~ 256 cổng vào ra logic

- Có 7 modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm luôn cả modul

analog

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

- 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer Ims,

16 Timer 10ms va 108 Timer 100ms

- 64 b6 đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- Các chế độ ngắt và xử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo

sườn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và

ngắt truyền xung

Trang 15

- _ 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7KHz¿

- _2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM

- _2 bộ điều chỉnh tương tự

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

khi PLC bị mất nguồn nuôi

Hình 1 Bộ điều khiển lập trình được S7 - 300, CPU 314

1.1 Cổng truyền thông

S7 — 300 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9-chân để

phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác

Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp

của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38.400

Trang 16

Ghép nối S7 — 300 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI

với bộ chuyển đổi RS232/RS485

1.2 Công tắc chọn chế độ làm việc của PLC

Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, bên cạnh các cổng ra của

S7 — 300 có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC

- RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC S7 — 300 sẽ

rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nế trong máy có sự cố

hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở

chế độ RUN Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo

- STOP cu@ng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chuyển

sang chế độ STOP Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương

trình hoặc nạp một chương trình mới

- - TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ làm

việc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP

1.3 Chỉnh định tương tự

định có thể quay 270°

1.4 Pin và nguồn nuôi bộ nhớ

Điều chỉnh tương tự (1 bộ trong CPU 312 và 2 trong CPU 314) cho phép

điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình Núm

chỉnh analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra Thiết bị chỉnh

Nguồn nuôi dùng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các đữ liệu có trong

bộ nhớ Nguồn pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như

dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu

trong bộ nhớ không bị mất đi

Trang 17

2 Cấu trúc bộ nhớ

a Phân chia bộ nhớ:

Bộ nhớ của S7 —- 300 được chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì

dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ của S7 —

300 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phan bit

nhớ đặc biệt được kí hiệu SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc

Vàng chương trình; là miền nhớ được sử dụng để lưu các lệnh chương trình

Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được

Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm

cũng như vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được

Vàng đữ liệu: dùng để cất các đữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả

các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông

một phần của vùng nhớ này thuộc kiểu non-volatile

Vàng đổi tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương

tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng này không kiểu non-volatile nhưng

Vv

bử, từng byfe, từng từ đơn hoặc từng z£ừ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ

liệu cho các thuật toán các hàm truyền thông, lập bảng các hàm dịch chuyển,

xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ

Trang 18

GVHD:Ths Nguyễn Hàng Luận Văn Tốt Nghiệp

Vùng dữ liệu lại được chia thành các miền nhớ nhỏ với các công dụng

khác nhau Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc

trưng cho từng công dụng của chúng như sau:

V ` - Variable memory

I - Input image regigter

O - Outputimage regigter

M_ - Internal memory bits

SM_- Speacial memory bits

- _ Truy nhập theo byíe: Tên miễn (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền Ví

dụ VB150 chỉ 150 thuộc miền V

- - Truy nhập theo từ: Tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong

miền Ví dụ VW150 chỉ từ đơn gồm 2 byte150 và 151 1 thuộc miễn V,

trong đó byte 150 có vai trò byte cao trong từ |

l5 14 13 12 111098 7 6 5 4 3 2 1 0

VB150 VB150 (byte cao) VBI151 (byte thấp)

- _ Truy nhập theo từ kép: Tên miễn (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong

miền Ví dụ VD150 chỉ từ kép gồm 4 byte150, 151, 152 và 153 thuộc

miễn V, trong đó byte 150 có vai trò byte cao và byte 153 là thấp trong

o Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đêu có thể truy nhập được bằng

con trỏ Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi

ACI, AC2 và AC3 Mỗi con trỏ địa chỉ chỉ gồm 4 byte (từ kép)

c Vùng đối tượng:

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ đữ liệu cho các đối tượng lập

trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer Dữ liệu

Trang 19

kiểu đối tượng bao gồm của thanh ghi của Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao,

bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator (AC)

Kiểu được đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các đữ liệu kiểu đối tượng

chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng của đối tượng đó

d Mở rộng ngõ vàoíra:

Có thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các

modul mở rộng về phía bên phải của CPU (CPU 314 nhiều nhất 7 modul), làm

thành một móc xích, bao gồm các modul có cùng kiểu

Các modul mở rộng số hay rời rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tương

ứng với số đầu vào/ra của các modul

Sau đây là một ví dụ về cách đặt địa chỉ cho các modu] mở rộng trên

CPU 314:

CPU314 ¡ MODULO0 | MODUL 1 | MODUL2 | MODUL 3 | MODUL 4

(4vào/4ra) (8 vào) (3vào (8 ra) (3vào

analog /lra analog /lra analog) analog) 10.0 Q0.0 12.0 13.0 AIWO Q3.0 AIW8

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là

một vòng quét (scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng gian đoạn đọc dữ liệu

từ các cổng vào vùng đệm ảo, tiếp theo là gian đoạn thực hiện chương trình

Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết

thúc bằng lệnh kết thúc (MEND) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là gian

Trang 20

đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai

đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra

4 Chuyển dữ liệu từ a N 1 Nhập đữ liệu từ ngoại

bộ đệm ảo ra ngoại vi vi vào bộ đệm ảo

3 Truyền thông và tự 2 Thực hiện chương trình

kiểm tra lỗi `

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không

làm việc mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc

truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU

quản lý Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công

việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực

tiếp với cổng vào/ra _ l

Nếu sử dụng các chế độ xử lý ngắt, chương trình con tương ứng với từng

tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình

Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín

hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét

2.2 Cấu trúc chương trình của S7 —300

Có thể lập trình cho S7 — 300 bằng cách sử dụng một trong những phân

xử lý ngắt được chỉ ra sau đây:

- Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình

(MEND)

- Chương trình con là một bộ phận của chương trình Các chương trình

con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đó là lệnh MEND

Trang 21

- - Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình Nếu cần

sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính

MEND

Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương

trình chính Sau đó đến các chương trình xử lý ngắt Bằng cách viết như vậy, cấu

trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình sau

này Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng

sau chương trình chính

Trang 22

GVHD:Ths Nguyén Hùng Luận Văn Tốt Nghiệp

4.1GIỚI THIÊU VỀ SYMATIC:

SYMATTIC là một phần mềm lập trình cho PLC của SIEMEN chạy trong hệ điều

hành Windows với những tính năng linh hoạt, đồ họa trực quan và dễ sử dụng

Chương trình này cho phép lập trình cho PLC bằng ngôn yn ngữ:

- Giản đồ thang (Ladder Logic LAD)

- Hinh khéi ( Function Block Diagram FBD)

CÀI DAT SYMATIC

Dé cài đặt SYMATIC, cần bảo đảm đã có hệ điểu hành Windows 95/98 OR |

Win XP và cấu hình máy CPU P3 trở lên.Tối thiểu400MB trong bộ nhớ ,

Trang 23

GVHD:Ths Nguyén Hang Luận Văn Tố! Nghiệp

4.2 LAP TRINH VỚI SYMATIC

1 Click vào biểu tượng

Re! SIMATIC Manager - [Manual - Biiouilliilibillàbilililuilhaibiiniuii

Bl SIMATIC 300 Station

STEP ? Wizard: “Now Aidan

ụ vik CPU ae yuma nur Poet

cử ÍcPpuae-2pe 6ES7 318-24J00-DABO

Trên màn hình sẽ hiện ra một cửa số “ SIMATIC Manager” để thiết lập cấu

hình hệ thống với các mục như sau:

Trang 24

- Click vào OBI ta sẽ vào chương trình thiết kế :

| EX LAD/STLAFED - [OBT1 S7_ProT\SIMATIC 300 Station\CPU2315:2DP(1)]

oF EW Tee PG plead, Sorters eines Ee

IEEmnnim 1; Enor Xr _2ldo Á 3 Grossteferences <A 4: Address nfo —

[Press F1 to get Help [© loffine labs <5.2 Nw lnk o> | Insert |

-Click vao option chon symbol table :ta sé c6 bang khai bdo cdc dia chỉ ngõ

| vào ra Tuỳ vào người lập trình mà ta có thể đặt các địa chỉ với tên khác nhau

.Các địa chỉ được khai báo sẽ được máy tính lưu vào bộ nhớ

Trang 25

5.1 GIAO DIEN GIỚI ¡ THIẾU CHƯƠNG TRÌNH T DUOC DIEU KHIEN

BANG PROTOOL-PRO

CON TROL a PLO AND COMPUTER

Direct Teacher I2) 1: 2- Performance Student: Le Mink Viet Class ; NIUTDH

Trang 26

GVHD:Ths Nguyễn Hàng Luận Văn Tối Nghiệp 5.2 GIAO DIÊN CHÍNH:

lu NA nu

LPkGOUCT NiÊER

oe

Màn hình gồm các thông số chính sau đây:

Màn hình này cho ta biết cần đặt chiều dài tole với kích thước bao nhiêu

cm, có thể giảm kích thước được khi ta nhấn nút DEC và tăng khi nhấn nút INC

Cách tạo giao diện này như sau:

Dau tién ta chon TEXT FIELD A dé ghi chit SET DIMENSION, muén

nhập kích thước thi ta chọn INPUT FIELD 7 xuất hiện hộp thoại

Trang 27

Ta đặt biến đầu vào là MDI0 a

Để tăng kích thước, ta chọn BUTTON “Số

Cx

Ta đặt tên là INC và đặt biến là M4.4

Để giảm kích thước, ta chọn BUTTON, đặt tên là DEC và biến và M4.5

Tương tự với ô SET SHEET OF TOLE NUMBER, trong đó biến đầu vào

làMD20, DEC là M4.3 và INC là M4.2

Tiếp đến là màn hình làm việc ở chế độ AƯTO

GO man hình này, khi ta nhấn vào nút màu xám thì đèn hồng sẽ bật lên,

báo cho ta biết là đã chọn chế độ hoạt động tự động (auto)

Cách tạo giao này cũng như ở trên, chỉ khác biến ta đặt cho từng nút

Ở nút màu xám, ta chọn BUTTON và đặt biến là M6.1

Nút START là biến M4.0

Trang 28

GVHD:Ths Nguyén Hing Luận Văn Tố! Nghiệp

Nút STOP là biến M5.6

Nút RESET là biến M5.2

Màn hình làm việc ở chế độ MANUAL,

Ở màn hình này, nếu ta nhấn chọn nút màu xám thì đèn màu hồng ở bên

trong nút sẽ sáng lên, đồng thời sé tắt đèn hồng ở chế độ AUTO để chuyển sang

làm việc ở chế độ MANUAL

Cách tạo màn hình này đều giống như cách tạo các màn hình ở trên

Trong đó nút BACK được gán với biến là M9.3

Nút FORWARD được gán với biến là M9.2

Nút CUT được gán với biến là M9.0

Ngoài ra còn có màn ở phía trên góc trái, cho ta biết trạng thái của các cơ

SET PULSE là số xung đặt, sau khi ta đặt chiều dài tole thì máy sẽ tự

tính ra số xung tương ứng cho ta biết

PRESENT PULSE là số xung hiện tại , số xung này sẽ tăng lên khi tole

được kéo, khi 2 số xung này bằng nhau thì ta sẽ biết được chiều dài tole đã đạt

đúng như yêu cầu

FORWARD MOTOR khi bằng 1 sẽ cho ta biết là động cơ đang chạy

thuận ( kéo tole về phía trước)

BACK MOTOR khi bằng 1 sẽ cho ta a biét là động cơ đang chạy nghịch (

kéo tole về phía sau)

PISTON DOWN bing | cho ta biết piston đang đi xuống, PISTON UP

bằng 1 cho ta biết piston đang đi lên

Trang 29

6.1.3 Lenh AND, AND NOT

e Lệnh AND dùng để nối tiếp một công tắc thường hở với một công tắc đứng

Trang 30

e Lénh OR ding để nối một công tắc thường hở với một đường dây điện bên

trái song song với một hoặc nhiều công tắc đứng trong cùng một nhánh

e Lệnh ORNOT : Giống như lệnh OR nhưng công tắc nối vào là công tắc |

6.1.5 Lenh ANDLD (AND LOAD) va ORLD (OR LOAD):

Lệnh ANDLD: Là lệnh dùng để liên kết hai khối công tắc liên tiếp với

Trang 31

GVHD:Ths Nguyễn Hùng Luận Văn Tối Nghiệp

Viết chương trình cho so dé hinh thang trén: -

Dia chi Lénh Dữ liệu

Trang 32

6.2 LENH DIEU KHIEN BIT:

6.2.1 Lệnh QUT (OUTPUT) va OUT NOT ( OUTPUT NOT)

Ky hiéu hinh thang:

Lệnh OUT va OUT NOT dùng để điều khiển trạng thái của Bit đã chỉ

định theo điều kiện thực hiện ngõ vào là ON thì Bit OUT sẽ ON, con Bit OUT -

NOT sẽ OFF và nguược lại

Lénh SET dùng để ON bít toán tử khi điểu kiện thực hiện ngõ vào là ON

và không ảnh hưởng trạng thái bit toán tử khi điều kiện thực biện ngõ vào là

OFF

Lệnh RESET dùng để OFF bit toán tử khi điều kiện thực hiện là ON và

không ảnh hưởng trạng thái của toán tử khi điều kiện thực hiện là OFF

6.2.3 Lệnh KEEP (11):

Trang 33

Lệnh KEEP (11) dùng để duy trì trạng thái bịt đã định theo hai điều kiện

thực hiện ngõ vào là S và R S là ngõ vào SET; R là ngõ vào RESET Lệnh

KEEP (11) hoạt động giống như một Relay chốt mà được Set bởi S và Reset bởi

R

Minh hoạ bằng sóng:

e Điều kiện thực hiện S

e Điều kiện thực hiện R

Trang 34

ON, DIFU (13) sẽ bat ON bit đã định Nếu điều kiện thực hiện trước đó là ON

và điều kiện thực hiện hiện tại là ON hay OFF lệnh DIFU (13) sẽ OFF bít đã

định

Còn đối với lệnh DIFD (14) khi thực hiện sẽ so sánh điều kiện thực hiện

ngõ vào hiện tại với điều kiện trước đó Nếu điểu kiện trước đó là ON và hiện | tại là OFF thì lệnh DIFD (14) sẽ bật ON bit đã định Nếu điều kiện thực hiện tại

'ngõ vào là ON bat chấp điều kiện trước đó là ON hay OFF, lénh DIFD (14) sé | OFF bit da dinh

Hai lệnh này không ảnh hưởng đến cờ trạng thái

Trang 35

6.3 LÊNH ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH:

6.3.1 Lệnh IL (02) (Interlock) va ILC (03) (Interlock clear):L

Lệnh IL (02) luôn được dùng kết hợp với ILC (03) để tạo thành một khối

khoá trong Nếu điều kiện thực hiện ngõ vào cho IL (02) là OFF thì tất cả các

ngõ ra và tất cả các giá trị hiện tại của TIMER ở trong IL (02) và ILC (03) được

OFF hay Reset Một số lệnh khác thi không hoạt động Giá trị hiện tại của | COUNTER được duy trì Nếu điều kiện thực hiện ngõ vào là ON thì sự thực

hiện của lệnh IL (02) va ILC (03) không ảnh hưởng, chương trình tiếp tục bình

thường

6.3.2 Lénh JMP (04) (JUMP) va JME (05) (JUMP END):

Ky hiéu hinh thang:

JMP (04) N

JMP (04) luôn luôn được dùng kết hợp với JME (05) để tạo thành lệnh nhảy,

để nhảy từ một điểm trong sơ đồ hình thang đến một điểm khác JMP (04)

được định nghĩa là điểm mà tại đó lệnh nhảy được tạo JME (05) được định

nghĩa là điểm đích của lệnh nhảy Khi điều kiện thực hiện ngõ vào cho JMP

(04) là ON thì bước nhảy không được tạo và chương trình được thực hiện Hên

Trang 36

tục như đã lập trình Khi điều kiện thực hiện ngõ vào cho JMP (04) 14 OFF

thì một bước nhảy được thi hành, khi đó chương trình tiếp tục thực hiện tại

JME (05)

Khi số nhảy N của JMP (04) từ 01đến 99 thì con trỏ lập tức chuyển đến

JME(05) với cùng số nhảy N tương ứng Tất cá các lệnh ở giữa JMP (04) và

JME(05) không thực hiện Trạng thái của những Timer, Counter, Bit Out, Out

Not va tất cả trạng thái của bịt điều khiển khác sẽ không thay đổi Số nhảy

này chỉ định nghĩa cho một lần nhảy

Khi số nhảy N cho JMP (04) là ON, CPU sẽ tìm đến JME (05) kế có sốn

nhảy N = 00 Để thực hiện nó kiểm tra toàn bộ chương trình tất cả những lệnh

va bit điều khiển nằm ở giữa IMP (04) 00 và TME (05) 00 được giữ nguyên Số

nhảy 00 có thể được suử dụng nhiều lần đối với JMP (04) mà chỉ cần một đích

nhảy đến IME (05)

Trang 37

Giải thích lược đồ trên: khi IR 00000 = ON thì chương trình thực hiện từ

lệnh 1 đến lệnh 2 Khi IR00000 = OFF thì lệnh 1 và lệnh 2 không thực hiện

6.3.3 Lénh STEP(08) (Step define) va SNXT(09) (Step start)

Ky hiéu hinh thang

STEP (08) B

_ điểm đừng giữa những phân trong một chương trình lớn vì vậy những phần có

thể thực hiện như những khối và được đặt lại lúc hoàn thành Step (08) dùng

một Bit điều khiển trong vùng IR hay HR để định nghĩa cho phần bắt đầu của

đầu chương trình gọi là bước Step (08) không cần điều kiện thực hiện, tức là sự

thực hiện của nó được điều khiển thông qua bit điều khiển B đặt trong SNXT

(09) SNXT (09) là lệnh bắt đầu bước cho phép STEP (08) thực hiện Nếu điều

kiện thực hiện ngõ vào của SNXT (09) (có dùng bit điều khiển B trong STEP

(08) là ON Thì bước sẽ được thực hiện Nếu điều kiện thực hiện ngõ vào của

SNXT (09) là OFE thì bước định nghĩa sẽ không được thực hiện lệnh SNXT (09)

phải được con trỏ đọc trước khi bắt đầu bước Bất kỳ một bước nào trong chương

trình mà không được bắt đầu với SNXT (09) thì bước đó sẽ không thực hiện

Một SNXT (09) được dùng trong chương trình thì sẽ thực hiện bước sẽ

tiếp diễn cho đến khi STEP (08) được thực hiện mà không có bit điều khiển

STEP (08) STEP (08) không có bit điều khiển được đứng trước bởi SNXT (09)

với một bit điều khiển giả, bit điểu khiển giả có thể là những bit bất kỳ không

sử dụng trong IR hay HR Vì vậy nó không thể là bit điều khiển dùng cho STEP

(08)

Sư thực hiện của một bước được hoàn thành khi có sự xuất hiện của

SNXT(09) ké hay bit điều khiển cho bước được Reset Khi bước được hoàn

thành tất cả những bit của IR và HR trong bước được bật trở về OFF và tất cả

các Timer trong bước được Reset về giá trị đặt của nó Các Counter, thanh ghi

dịch những bit dùng KEEP giữ nguyên trạng thái

Trang 38

6.4 NHUNG LENH VE TIMER / COUNTER

SV : là giá trị đặt cho Timer được đặt từ 000,0đến 999,9 với đơn vị là 0,1

giây Một Timer được kích là điều kiện thực hiện ngõ vào của nó được chuyển

sang ON và nó được Reset về giá trị đặt khi điểu kiện thực hiện chuyển sang

OFF Nếu điều kiện cho Timer duy trì trong một khoảng thời gian dài thì giá trị

đặt của Timer sẽ giảm về 0, cờ hoàn thành cho số TC dùng được bật ON và duy

trì trạng thái cho đến khi Timer được Reset (đến khi điều kiện thực hiện ngõ

vào chuyển sang OFF)

Sau đây minh họa dạng sóng liên hệ giữ điều kiện thực hiện cho Timer

N 1a chi s6 TC của CNT chạy từ 000 tới 51 1

CNT dùng để đếm xuống từ giá trị đặt SV khi điều kiện thực hiện xung

đếm chuyển từ trạng thái OFF sang ON, giá trị hiện tại (PV) sẽ được giảm

xuống bằng một lần CNT thực hiện một xung đếm CP từ OFF sang ON Nếu

điều kiện xung đếm thay đổi hay chuyển từ trạng thái ON sang OFF thi gia tri

Trang 39

PV của CNT không thay đổi, cờ hoàn thành cho một Counter được bật ON khi

giá trị hiện tại PV bằng 0 và ở trạng thái ON cho đến khi Counter được Reset

Counter được Reset với một ngõ vào RESET R khi R chuyển từ OFF sang

ON, và PV được Reset về SV Giá trị hiện tại PV sẽ Không giảm khi R đang ON

và chỉ đếm xuống khi R chuyển sang OFF Gia tri hién tai PV cia CNT sẽ

không Reset trong phần chương trình khác trong hay bởi sự ngắt nguồn

6.4.3 Lệnh đếm lip lai CNTR (12) — Reversible Counter

Ki hiéu hinh thang

SV: là giá trị đặt 6 trong IR, SR, AR, DM, HR, LR, #

CNTR là một bộ đếm theo hai chiểu Nó được dùng để đếm giữa giá trị

đặt SV và 0 theo sự chuyển đổi một trong hai điểu kiện đó là ngõ vào tăng II và

ngõ vào giảm DI

Giá tri hién tai (PV) sé tang nếu điều kiện đếm được đưa vào ngõ II và

sẽ giảm nếu điều kiện đếm được đưa vào ngõ DI Nếu điều kiện đếm được đưa

vào ca hai ngõ II và DI thì giá trị hiện tại PV của CNTR (12) sẽ giữ nguyên

không thay đổi

Khi giá trị hiện tại PV giảm tới 00 thì PV được đặt về giá trị đặt SV và cờ

hoàn thành được bật ON cho đến khi giá trị PV giảm trở lại Khi giá trị hiện tại

PV tăng lên tới SV thì giá trị PV được đặt về 0 và cờ hoàn thành được bật sang

ON cho đến khi giá trị PV tăng trở lại

R là ngõ vào Reset của CNTR (12) khi R chuyển từ OFF sang ON, giá trị

PV được Reset về 0 Giá trị PV sẽ không tăng không giảm khi R đang ON

Counter sẽ đếm trở lại khi R là OFF

6.4.3 Lénh TIMH (15) — High Speed Timer

Ki hiéu hinh thang

Trang 40

GVHD:Ths Nguyén Hing Luận Văn Tố! Nghiệp

N: 14 chỉ số Timer

SV: 1a gid tri (word, BCD) 6 trong IR, SR, AR, DM, HR, LR, #

Gi4 tri SV dat tog TIMH (15) chay ti 00,00 dén 99,99 giây Hoạt động

của TIMH (15) giống như TIM

6.4.4 Lệnh PRYV (62) - Hiph Speed Counter Pyread

Kí hiệu hình thang

P: là port riêng 000,001,002

C: dữ liệu điều khiến: 000,001,002

D: word đích đầu tiên: IR, SR, AR, DM, HR, #

Khi điều kiện thực hiện ngõ vào là ON, lệnh PRV (62) đọc đữ liệu đã

định ở P và C rồi ghi nó vào D hay D+I

Port riêng (P) xác định Counter tốc độ cao hay xuất xung

000 Chỉ định Counter tốc độ cao 0 hay xuất xung từ một Bit

001 Chỉ định Counter tốc độ cao 1 hay xuất xung từ port 1

002 Chỉ định Counter tốc độ cao 2 hay xuất xung từ port 2

000 Giá trị hiện tại PV của Counter tốc độ cao D va D+1

001 Trạng thái của Counter t6c d6 cao hay xuat xung_ |D

Tiêu đề	Thiết Kế Và Thi Công Phần Cứng
Trường học	University of Technology
Chuyên ngành	Engineering
Thể loại	Luận Văn
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hanoi

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	4,25 MB