Xây dựng hệ thống điều khiển phân loại và đếm sản phẩm theo trọng lượng

1.2.2.Phương pháp cân dịch chuyểnCân đồng hồ lò xo thực tế là một ứng dụng đo khối lượng thong qua sự dịch chuyển dưới tác dụng của trọng lực do vật khối lượng m gây ra. Khối lượng chưa biết đặt lên giá cân treo trên lò xo đã được hiệu chỉnh. Lò xo di động cho đến khi lực đàn hồi của lò xo cân bằng với trọng trường tác động lên khối lượng chưa biết . Ở các cân đồng hồ chỉ thị kim, lượng di động của lò xo sẽ làm cho kim quay thông qua một cơ cấu bánh răng với tỉ lệ hợp lý và góc quay của kim sẽ xác định khối lượng của vật cần cân.Cảm biến thường được dung phổ biến là Loadcell.1.2.3.Giới thiệu cảm biến trọng lượng Loadcell Loadcell hay được gọi là cảm biến trọng lượng .Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán.Tấm điện trở là 1 phương tiện để biến đổi 1 biến dạng bé thành sự thay đổi tương ứng trong điện trở.Có 2 loại điện trở dán dung làm cảm biến lực dịch chuyển: laoij lien kết (bonded) là loại không lien kết (unbounded). Tấm điện trở liên kết dùng để đo độ biến dạng ở 1 vị trí các định trên bề mặt của bộ phận đàn hồi .Điện trở này được dán trực tiếp vào điểm cần đo biến dạng của vật đàn hồi.Biến dạng này được truyền trực tiếp vào tấm điện trở và nó làm thay đổi giá trị điện trở tương ứng. Hoạt động của mạch cầu có hai trường hợp: mạch cầu cân bằng và mạch cầu không cân bằng.Ở mạch cầu cân bằng, điện trở của cảm biến được xác định từ giá trị ba điện trở đã biết trước. Ở cách đo không cân bằng, sự thay đổi điện áp của ngõ ra mạch cầu. Sử dụng bộ khuếch đại sai lệch này lên để dễ dàng xử lý.

Khoá : 7 Khoa : Điện

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Hữu Hải

NỘI DUNG

Xây dựng hệ thống điều khiển phân loại và đếm sản phẩm theo trọng lượng

1

2

3

4

PHẦN VIẾT BÁO CÁO

Ngày giao đề : Ngày hoàn thành :

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

Chương 1 : Cơ sở lý thuyết 5

1.1.Tổng quan hoạt động của hệ thống 5

1.2.Các phương pháp đo trọng lượng 6

1.2.1.Phương pháp cân bằng điểm 0 6

1.2.2.Phương pháp cân dịch chuyển 7

1.2.3.Giới thiệu cảm biến trọng lượng Loadcell 7

1.3.Khếch đại tín hiệu 8

1.3.1 Mạch khuếch đại vi sai 9

1.3.2 Mạch khuếch đại đảo 10

1.3.3 Mạch khuếch đại không đảo 11

1.3.4 Mạch theo điện áp 11

1.3.5 Mạch khuếch đại tổng 12

1.4 Biến đổi ADC 13

1.4.1 Mạch lấy mẫu và giữ (sample anh hold) 13

1.4.2 Mạch đổi dùng điện thế tham chiếu nấc thang 15

1.5.Cơ cấu truyền động trong hệ thống 16

1.5.1.Cơ cấu Xilanh-piston khí nén 16

1.6 Tìm hiểu về loại PLC S7-200: 17

1.6.1 Khái quát về PLC S7 200 17

1.6.2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-200: 18

1.6.3 Cấu trúc bộ nhớ: 21

1.6.4 Ngôn ngữ lập trình 24

1.6.5 Mở rộng cổng vào ra: 30

1.6.6 Kiểu dữ liệu: 30

CHƯƠNG 2: Thiết kế hệ thống điều khiển 31

2.1 Kết cấu hệ thống 31

2.1.1 Sơ đồ thiết bị 31

2.1.2 Tổng quan phần cơ khí 32

2.2 Tính toán chọn thiết bị 32

2.2.1 Tính chọn động cơ băng tải 32

2.2.2 Tính chọn cảm biến Loadcell 34

2.2.3 Khối khuếch đại đo lường 35

2.2.4 Tính chọn Xilanh khí nén 36

2.2.5 Bộ ADC- Module mở rộng 37

2.2.6.Bộ điều khiển trung tâm: 40

2.2.7 THIẾT BỊ LẬP TRÌNH: 41

Chương 3: Chương trình điều khiển 44

3.Sơ đồ thuật toán 44

3.1.Chương trình điều khiển 44

3.1.1.Xây dựng thuật toán PLC S7-200 44

.3.1.2 Xây dựng chương trình 45

3.2.Thiết bị giao tiếp máy tính 50

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 52

4.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết 52 4.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 52 4.3 Hạn chế và giải pháp khắc phục 52

Chương 1 : Cơ sở lý thuyết.

1.1.Tổng quan hoạt động của hệ thống

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống

Hoạt động của hệ thống: Dưới tác dụng trọng lực của sản phẩm lên bề mặtloadcell, loadcell sẽ chuyển hóa thành 1 điện áp nhỏ ở ngõ ra.Tín hiệu điện rất nhỏnày được khuếch đại lên nhiều lần để phù hợp mức cấp cho bộ chuyển đổi tín hiệu

từ tương tự sang tín hiệu sô(Bộ ADC).tín hiệu sau chuyển đổi được đưa vào bộ xử

lý trung tâm của PLC, ở đây tín hiệu xử lý,tính toán theo chương trình của ngườilập trình và đưa ở ngõ ra tín hiệu điều khiển Rơ le,cuộn hút, công tắc tơ.Từ đó cóthể điều khiển động cơ chạy hay dừng, xilanh đẩy ra hay thu về để làm nhiệm vụphân loại sản phẩm đén từng khu vực.Cảm biến trong hệ thống có tác tác dụng gửitín hiệu số cho bộ xử lý để điều khiển các cơ cấu và đếm số lượng sản phẩm đưa ramàn hình

Hệ thống này phù hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa thực tế như hệ thốngphân loại và đếm sản phẩm dây chuyền đóng gói sản phẩm…

Cảm biếnSản Phẩm LoadCell

Xilanh, Pitton,

Động cơ

KhuếchĐại Chuyển đổiADC

Bộ Xử lýPLC

Rơ le,công tắctơ,cuộn hút

Đếm vàhiển thị

Phân

loại sản

phẩm

1.2.Các phương pháp đo trọng lượng

1.2.1.Phương pháp cân bằng điểm 0

Cân bằng đòn cân là 1 ứng dụng của cân bằng điểm 0 vào việc đo khốilượng Một khối lượng chưa biết được đặt lên đĩa cân Các quả cân được hiệuchỉnh chính xác có kích thước khác nhau được đặt lên đĩa bên kia cho đến khi cânbằng khối lượng chưa biết bằng tổng khối lượng các quả cân đặt lên

Hình 1.2: phương pháp cân bằng điểm 0 Cánh tay cân bằng còn được dung trong việc đo khối lượng và được chế tạođể ít chịu sự thay đổi nhiệt độ ở hai đầu của tay đòn

Thay đổi chiều dài l1 đến khi hệ thống cân bằng Theo định luật moment hệthống sẽ cân bằng khi P1.l1=P2l2

Suy ra m1.g.l1=m2.g.l2

Với g không đổi thì ml=m2l2

Hình 1.3 Định luật momen lực

Theo biểu thức trên, nếu các khoảng cách chiều dài và một khối lượng chuẩn đãbiết sẽ suy ra khối lượng cần tìm.

1.2.2.Phương pháp cân dịch chuyển

Cân đồng hồ lò xo thực tế là một ứng dụng đo khối lượng thong qua sự dịchchuyển dưới tác dụng của trọng lực do vật khối lượng m gây ra

Khối lượng chưa biết đặt lên giá cân treo trên lò xo đã được hiệu chỉnh Lò

xo di động cho đến khi lực đàn hồi của lò xo cân bằng với trọng trường tác độnglên khối lượng chưa biết Ở các cân đồng hồ chỉ thị kim, lượng di động của lò xo

sẽ làm cho kim quay thông qua một cơ cấu bánh răng với tỉ lệ hợp lý và góc quaycủa kim sẽ xác định khối lượng của vật cần cân.Cảm biến thường được dung phổbiến là Loadcell

1.2.3.Giới thiệu cảm biến trọng lượng Loadcell

Loadcell hay được gọi là cảm biến trọng lượng Bộ phận chính của loadcell

là những tấm điện trở mỏng loại dán.Tấm điện trở là 1 phương tiện để biến đổi 1biến dạng bé thành sự thay đổi tương ứng trong điện trở.Có 2 loại điện trở dándung làm cảm biến lực dịch chuyển: laoij lien kết (bonded) là loại không lien kết(unbounded)

Tấm điện trở liên kết dùng để đo độ biến dạng ở 1 vị trí các định trên bề mặtcủa bộ phận đàn hồi Điện trở này được dán trực tiếp vào điểm cần đo biến dạngcủa vật đàn hồi.Biến dạng này được truyền trực tiếp vào tấm điện trở và nó làmthay đổi giá trị điện trở tương ứng

Hoạt động của mạch cầu có hai trường hợp: mạch cầu cân bằng và mạchcầu không cân bằng.Ở mạch cầu cân bằng, điện trở của cảm biến được xác định từgiá trị ba điện trở đã biết trước Ở cách đo không cân bằng, sự thay đổi điện áp củangõ ra mạch cầu Sử dụng bộ khuếch đại sai lệch này lên để dễ dàng xử lý

Hình 1.4 sơ đồ thay thế loadcellCác trị số điện trở R2, R3, R4 là cố định nên cầu sẽ bằng khi điện trở làm cảmbiến là Rs ở 1 giá trị cơ sở xác định, ta gọi giá trị này là Rbal Liên hệ giữa giá trịR2, R3, R4 và Rbal khi cầu cân bằng là:

thuật mạch tương tự, các mạch tính toán và điều khiển được xây dựng chủ yếu dựa trên bộ khuếch đại thuật toán.

Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT) và các bộ khuếch đại thông thường khác nhau có đặc tính tương tự Cả hai loại đều dùng để khuếch đại điện áp, dòng điện

và công suất.Tính ưu việt của bộ khuếch đại thuật toán là , tác dụng của mạch điện

có bộ KĐTT có thể thay đổi được dễ dàng bằng việc thay đổi các phần tử mạch ngoài Để thực hiện được điều đó , bộ KĐTT phải có đặc tính cơ bản là, hệ số khuếch đại rất lớn , trở kháng cửa vào rất lớn và trở kháng cửa ra rất nhỏ

Trước đây , bộ KĐTT thường được sử dụng trong việc thực hiện các phép toán giải tích ở các máy tính tương tự, nên được gọi là KĐTT (theo tiếng anh là Operational Amplifier viết tắt là OP-AMP) Ngày nay, KĐTT được sử dụng rộng rãi hơn,đặc biệt là trong kĩ thuật đo lường và điều khiển

1.3.1 Mạch khuếch đại vi sai

Hình 1.6 Mạch khuếch đại vi sai

Mạch điện này dùng để tìm ra hiệu số, hoặc sai số giữa 2 điện áp mà mỗi điện

áp có thể được nhân với một vài hằng số nào đó Các hằng số này xác định nhờ cácđiện trở

Thuật ngữ "Mạch khuếch đại vi sai" không được nhầm lẫn với thuật ngữ

"Mạch vi phân" cũng trong bài này

Tổng trở vi sai   (giữa 2 chân đầu vào) = 

Hệ số khuếch đại vi sai :

 và 

1.3.2 Mạch khuếch đại đảo

Hình 1.7 :Mạch khuếch đại đảo

Dùng để đổi dấu và khuếch đại một điện áp (nhân với một số âm)

  (vì   là một điểm đất ảo)

thêm vào giữa đầu vào không đảo và đất mặc dù đôi khi không cầnthiết lắm, nhưng nó sẽ giảm thiểu sai số do dòng định thiên đầu vào

1.3.3 Mạch khuếch đại không đảo

Hình 1.8 :Mạch khuếch đại không đảo

Dùng để khuếch đại một điện áp (nhân với một hằng số lớn hơn 1)

  (thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1

MΩ đến 10 TΩ Trong nhiều trường hợp tổng trở đầu vào có thể đượcxem như cao hơn, do ảnh hưởng của mạch hồi tiếp.)

 Một điện trở thứ ba, có giá trị bằng  , được thêm vào giữa nguồntín hiệu vào   và đầu vào không đảo trong khi thực ra không cần thiết,nhưng nó sẽ làm giảm thiểu những sai số do dòng điện định thiên đầuvào

1.3.4 Mạch theo điện áp

Hình 1.9 :Mạch theo điện áp

Được sử dụng như một bộ khuếch đại đệm, để giới hạn những ảnh hưởng củatải hay để phối hợp tổng trở (nối giữa một linh kiện có tổng trở nguồn lớn với một

linh kiện khác có tổng trở vào thấp) Do có hồi tiếp âm sâu, mạch này có khuynh hướng không ổn định khi tải có tính dung cao Điều này có thể ngăn ngừa bằng cách nối với tải qua 1 điện trở.

  (thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1

MΩ đến 10 TΩ.)

1.3.5 Mạch khuếch đại tổng

Hình 1.10 :Mạch khuếch đại tổng

Mach được sử dụng để làm phép cộng một số tín hiệu điện áp

1.4 Biến đổi ADC

ADC hay Mạch chuyển đổi tương tự ra số hay Analog-to-digital converter, làmột Linh kiện bán dẫn thực hiện chuyển đổi một đại lượng vật lý tương tự liêntục nào đó (thường là điện áp) sang giá trị số biểu diễn độ lớn của đại lượng đó Sự chuyển đổi liên quan đến việc lượng tử hóa tín hiệu ngõ vào, do đó nhấtthiết mắc một lượng lỗi Thay vì làm một chuyển đổi duy nhất, ADC thực hiện việcchuyển đổi theo định kỳ gọi là "mẫu" ngõ vào (sample) Kết quả là một quá trìnhthời gian liên tục (continuous-time) và giá trị liên tục (continuous-amplitude) đượcchuyển đổi sang dãy số rời rạc về cả hai thứ đó. Như vậy nó có hai đặc trưng quantrọng nhất liên quan đến độ phân giải hai chiều:

1.4.1 Mạch lấy mẫu và giữ (sample anh hold)

Để biến đổi một tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, người ta không thể biếnđổi mọi giá trị của tín hiệu tương tự mà chỉ có thể biến đổi một số gía trị cụ thểbằng cách lấy mẫu tín hiệu đó theo một chu kỳ xác định nhờ một tín hiệu có dạngxung Ngoài ra, mạch biến đổi cần một khoảng thời gian cụ thể (khoảng 1μs - 1ms)

do đó cần giữ mức tín hiệu biến đổi trong khoảng thời gian này để mạch có thểthực hiện việc biến đổi chính xác Đó là nhiệm vụ của mạch lấy mẫu và giữ.là dạngmạch lấy mẫu và giữ cơ bản: Điện thế tương tự cần biến đổi được lấy mẫu trongthời gian rất ngắn do tụ nạp điện nhanh qua tổng trở ra thấp của OP-AMP khi cáctransistor dẫn và giữ giá trị này trong khoảng thời gian transistor ngưng (tụ phóngrất chậm qua tổng trở vào rất lớn của OP-AMP)

 Nguyên tắc mạch biến đổi ADC

Mạch biến đổi ADC gồm bộ phận trung tâm là một mạch so sánh Điện thếtương tự chưa biết va áp vào một ngã vào của mạch so sánh, còn ngã vào kia nốiđến một điện thế tham chiếu thay đổi theo thời gian Vr(t) Khi chuyển đổi điện thếtham chiếu tăng theo thời gian cho đến khi bằng hoặc gần bằng với điện thế tươngtự (với một sai số nguyên lượng hóa) Lúc đó mạch tạo mã số ra có giá trị ứng vớiđiện thế vào chưa biết Vậy nhiệm vụ của mạch tạo mã số là thử một bộ số nhị phânsao cho hiệu số giữava và trị nguyên lượng hóa sau cùng nhỏ hơn 1/2 LSB

|Va-(VFS/2n-1)(B2)| < 1/2LSB

1.4.2 Mạch đổi dùng điện thế tham chiếu nấc thang

Hình 1.12 Mạch ADC dùng điện thế tham chiếu nấc thang Một cách đơn giản để tạo điện thế tham chiếu có dạng nấc thang là dùng mộtmạch DAC mà số nhị phân vào được lấy từ mạch đếm lên Khi có xung bắt đầuFlipFlop và mạch đếm được đặt về 0 nên ngã ra Q của FF lên 1, mở cổng AND choxung CKvào mạch đếm Ngã ra mạch đếm tăng dần theo dạng nấc thang (VDAC), đâychính là điện thế tham chiếu, khi Vr còn nhỏ hơn va, ngã ra mạch so sánh còn ởmức thấp và Q vẫn tiếp tục ở mức cao, nhưng khi Vr vùa vượt va ngã ra mạch sosánh lên cao khiến Q xuống thấp, đóng cổng AND không cho xung CK qua và mạchđếm ngưng Đồng thời ngã ra Q lên cao báo kết thúc sự chuyển đổi Số đếm ở mạchđếm chính là số nhị phân tương ứng với điện thế vào

Gọi thời gian chuyển đổi là tc Thời gian chuyển đổi tùy thuộc điện thế cầnchuyển đổi Thời gian lâu nhất ứng với điện thế vào bằng trị toàn giai:

Tc(max)=2n/fCK=2n.TCK

Mạch đổi này có tốc độ chậm Một cách cải tiến là thay mạch đếm lên bởimột mạch đếm lên/xuống Nếu ngã ra mạch so sánh cho thấy Vr nhỏ hơn va, mạchLogic sẽ điều khiển đếm lên và ngược lai thì mạch sẽ đếm xuống Nếu va không đổi

Vr sẽ dao động quanh trị va với hai trị số khác nhau 1 LSB

1.5.Cơ cấu truyền động trong hệ thống

1.5.1.Cơ cấu Xilanh-piston khí nén

Cơ cấu xilanh có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thànhđộng năng.Cụ thể là cung cấp các chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay…

 Xilanh tác dụng đơn

 Nguyên tắc hoạt động:

- Khí nén chỉ được sử dụng để sinh công ở một phía của piston

- Piston lùi về bằng sực đàn hồi của lò xo hay của lực bên ngoài

- Xilanh có một cổng cấp nguồn khí,một lỗ thoát khí

- Điều khiển hoạt động của xi lanh đơn bằng van 3/2

Hình 1.13 Xilanh Đơn

 Nguyên lý cấu tạo,ký hiệu :

 Xilanh tác dụng kép

 Nguyên tắc hoạt động:

- Khí nén được sử dụng để sinh công ở hai phía của piston

- Xilanh có hai cửa cấp nguồn khí

- Điều khiển hoạt động của xilanh kép bằng van 4/2, 5/2 hoặc 5/3

1.6 Tìm hiểu về loại PLC S7-200:

1.6.1 Khái quát về PLC S7 200

PLC, (viết tắt của programable logic controller)là thiết bị điều khiển logic

lập trình được, hay thiếtbị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuậttoán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lậptrình Như vậy với chương trìnhđiều khiển trong PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn có thể dễ dàngthay đổithuật toán điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài ( PLC kháchoặc máy tính ).S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens( CHLB Đức ), có cấu trúc kiểumodule và có các module mở rộng Các module nàyđược sử dụng với những mục đích khác nhau.Toàn bộ nội dung chương trình đượclưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp dung lượng bộnhớ không đủ ta có thể

sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ liệu (Catridge ).Dòng PLC S7-200

có hai họ là 21X ( loại cũ ) và 22X ( loại mới ), trong đó họ 21X không còn sảnxuấtnữa Họ 21X có các đời sau: 210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau:

221, 222, 224,224XP, 226, 226XM

* Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của series 22X :

1.6.2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-200:

a Hình dáng và cấu trúc bên ngoài:

Hình 1.15 Mô hình PLC S7 200 CPU 224XP

- Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu vào số(ON/OFF).

- Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu ra số(ON/OFF)

 Port truyền thông:

- Port truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với PC, PG, TD200, OP, mạngbiến tần…

- Port cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng

 Công tắc chuyển chế độ:

- RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình lỗi hoặc gặp lệnhSTOP thìPLC tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở vị trí RUN( quan sát đèn trạngthái )

- STOP: Dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các đầu ra chuyển về OFF.

- TERM: Cho phép người dùng chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài

ra còn đượcdùng để download chương trình người dùng

 Vít chỉnh tương tự:

Mỗi PLC đều có từ một đến hai vít chỉnh tương tự có thể xoay được 270 độ đểthay đổi giátrị của vùng nhớ biến trong chương trình

b Cấu trúc phần cứng:

Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:

Hình 1.16 :Mô hình tổng quát của một PLC

 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit):

CPU dùng để xử lý, thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp quantrọng của PLC MỗiPLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm.CPUthường được chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị xử lý “từ ngữ”:

- Đơn vị xử lý “một bit”: Chỉ áp dụng cho những ứng dụng nhỏ, đơn giản,chỉ đơn thuần xử lýON/OFF nên kết cấu đơn giản, thời gian xử lý dài

- Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả năng xử lý nhanh các thông tin số, văn bản,phép toán, đolường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiềutuy nhiên thời gian xử lýđược cải thiện nhanh hơn

Khối ngõ vào

Bộ nguồn Đơn vị xử lý

trung tâm

Quản lý ghép nối

Bộ nhớ

Khối ngõ ra

 Bộ nhớ:

Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EEFROM, là nơi lưu trữ các thôngtin cần xử lý trongchương trình của PLC.Bộ nhớ được thiết kế thành dạng moduleđể cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điềukhiển với các kích cỡ khácnhau Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trênmoduleCPU

Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện

 Khối vào/ra:

Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp5/15VDC) với mạch côngsuất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC).Khối ngõ vàothực hiện việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu chuẩn để đưavàobộ xử lý

Khối ngõ ra thực hiện việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệungõ ra và cách lyquang

 Bộ nguồn:

Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC

 Khối quản lý ghép nối:

Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bịlập trình, bảng vậnhành, mạng truyền thông công nghiệp

1.6.3 Cấu trúc bộ nhớ:

a Phân chia bộ nhớ:

Bộ nhớ của PLC S7-200 được chia thành bốn vùng cơ bản và hầu hết có thể đọc ghi được chỉ trừvùng nhớ đặc biệt (SM) chỉ có thể truy cập để đọc

EEFROM Miền nhớ ngoài

Cấu trúc bộ nhớ của PLC.

- Vùng nhớ chương trình: Là miền nhớ được dùng để lưu trữ các lệnh được

dùng trong chươngtrình.Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được

- Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ

trạm… Vùng này thuộckiểu non-volatile có thể đọc và ghi được

- Vùng dữ liệu: Dùng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao gồm kết

quả các phép tính, cáchằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyềnthông…

- Vùng đối tượng: Bao gồm các bộ đếm, bộ định thì, các cổng vào ra tương

tự Vùng này khôngthuộc kiểu non-volatile nhưng có thể đọc và ghi được

Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình.

- SUBROUTIN: Chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có biếnhình thức để traođổi dữ liệu, chương trình con sẽ được thực hiện khi có lệnh gọi từchương trình chính.

- INTERRUPT: Miền chứa chương trình ngắt, được tổ chức thành hàm và cókhả năng trao đổidữ liệu với bất kỳ một khối chương trình nào khác Chương trìnhnày sẽ được thực hiện khi cósự kiện ngắt xảy ra

 Vùng nhớ dữ liệu:

Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit,từng byte, từng từ đơn(word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miềnlưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàmtruyền thông, lập bảng, các hàm dịchchuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ…Vùng dữ liệu được chia thành nhữngvùng nhớ nhỏ để phục vụ cho những mục đích và công dụngkhác nhau, bao gồmcác vùng sau:

- V (Variable memory): Vùng nhớ biến.

- I (Input image register): Vùng đệm đầu vào.

- Q (Output image register): Vùng đệm đầu ra.

- M (Internal memory bits): Vùng nhớ các bit nội.

- SM (Special memory): Vùng nhớ đặc biệt.

Cách thức truy cập địa chỉ của vùng nhớ dữ liệu:

 Truy cập trực tiếp:

- Truy cập theo bit: Tên miền nhớ + địa chỉ byte + • + chỉ số bit.Ví dụ:V10.4

chỉ bit 4 của byte10 thuộc miền nhớ V

- Truy cập theo byte: Tên miền nhớ + B + địa chỉ byte Ví dụ VB15 chỉ byte

15 trong miền nhớV

- Truy cập theo từ: Tên miền nhớ + W + địa chỉ byte cao của từ Ví dụ

VW183 chỉ từ đơn gồmhai byte là VB183 và VB184 trong đó VB183 là byte caotrong từ15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

VB183(byte cao) VB184(byte thấp)VW183

- Truy cập theo từ kép: Tên miền + D + địa chỉ byte cao trong miền.Ví dụ

VD345 chỉ từ kép gồm 4 byte 345, 346, 347, 348 trong miền nhớ V trong đó 345 làbyte cao trong từ kép.31 24 23 16 15 8 7 0

VB183(byte cao) VB184 VB185 VB186(byte thấp)VD183

 Vùng đối tượng:

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trìnhnhư các giá trị tứcthời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay timer Dữ liệu kiểu đốitượng bao gồm các thanh ghi của Timer,Counter, HSC, bộ đệm vào ra tương tự vàcác thanh ghi chỉ mục

1.6.4 Ngôn ngữ lập trình.

Có 3 dạng ngôn ngữ lập trình cơ bản đó là:

- Phương pháp hình thang ( Ladder Logic ) viết tắt là LAD

- Phương pháp liệt kê lệnh ( Statemnt List ) viết tắt là STL

- Phương pháp theo dạng dữ liệu hình khối( Data Block) viết tắt làDB

Nếu chương trình dược viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra mộtchương trình theo kiểu STL tương ứng Nhưng ngược lại không phải một chươngtrình nào được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển được sang LAD

Ở trong đồ án em sử dụng phương pháp hình thang(LAD)

a Các tập lệnh cơ bản trong S7-200.

Lệnh về bit.

Lệnh nạp tiếp điểm thường mở, thường đóng vào thanh nguồn (LD, LDI)

Bảng1 Mô tả lệnh nạp tiếp điểm vào thanh nguồn

N: X, Y, M, S, T, C Tiếp điểm thường mở

N: X, Y, M, S, T, C Tiếp điểm thường đóng

 Lệnh lấy sườn lên, sườn xuống (LDP, LDN)

Bảng 5 Mô tả các lệnh lấy sườn

Không có n: X, Y, M, S, T, C

Không có n: X, Y, M, S, T, C

 Lệnh điều khiển Timer:

Timer là bộ tạo thời gian giữa tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường

được gọi là khâu trễ Nếu ký hiệu tín hiệu (logic) vào là x(t) và thời gian trễ tạo ra

bằng Timer là  thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x(t – ).S7 – 200 có 64 bộ Timer (với CPU 212) hoặc 128 Timer (với CPU 214) được chia làm hai loại khác nhau là:

- Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On-Delay Timer), ký hiệu là TON

- Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive On-Delay Timer), ký hiệu làTONR

Timer TON và TONR gồm 3 loại với ba độ phân giải khác nhau: 1ms, 10ms

và 100ms Thời gian trễ  được tạo ra chính là tích độ phân giải của bộ Timer và giátrị đặt trước cho Timer Ví dụ Timer có độ phân giải 10ms và giá trị đặt trước là 50thì thời gian trễ sẽ là  = 500ms.Timer của S7 – 200 có những tính chất cơ bản sau:

- Giá trị đếm tức thời của Timer được nhớ trong thanh ghi 2 byte (gọilà word) của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ khi Timer được kích.Giá trị đặt trước của các bộ Timer

- Được ký hiệu trong LAD và STL là PT Giá trị đếm tức thời của thanh ghi T-word thường xuyên được so sánh với giá trị đặt trước của Timer