Giáo trình giảng dạy Siemens S7 Tạ Văn Phương

Tổng hợp các tính năng cơ bản, nâng cao, bộ đếm xung, cách kết nối phần cứng, kết nối mạng SIEMENT S7 Bài viết đi từ những tính năng cơ bản, đến nâng cao, giúp các bạn hình dung một cách chi tiết hơn về PLC S7

Power Supply: 24V, 48V, 120V, 240V

Central Processing Unit: Được xem như một máy tính,

ở đây chương trình ladder logic được lưu và xử lý.

Input and Output: Mỗi PLC phải có module giao tiếp

ngõ vào,ngõ ra để PLC có thể giám sát và điều khiển hệ thống

Indicator light: Báo trạng thái của PLC

Digital Inputs: Kết nối với Contacts, encoder, sensors

có ngõ ra số encoder etc

 Digital Outputs: Kết nối với Motors,lights, servo

motors, solenoid valves, step motor etc

Analog Inputs: Kết nối với những cảm biến nhiệt độ,

áp suất, siêu âm, loadcell…… etc

Continuous Outputs: Kết nối để điều khiển: Inverter, Flow valves, servo motor…etc

Mạch điện ngõ vào số của PLC Siemens

Mạch điện ngõ vào số của PLC Rockwell

Mạch điện ngõ vào số của PLC Panasonic

Tất cả các ngõ vào của PLC đều cách ly

Dòng ngõ vào khoảng 10 đến 20mA

Các loại PLC khác nhau có thể sử dụng dãy

điện áp ngõ vào khác nhau.

Các ngõ vào thực tế của PLC thường được nối chung một đường tín hiệu.

Có thể kết nối ngõ vào của PLC theo kiểu

Sinking hay Sourcing

Những PLC cở lớn: Ngõ ra thường được thiết kế dưới dạng

module hoặc card

Có nhiều cấp điện áp khác nhau cho các ngõ ra cho các Module

Large PLCs: Outputs are purchased as module or card

Typical range for voltage output of output modules are listed

below

Ngõ ra số của PLC siemens.

Ngõ ra số của PLC rockwell

Ngõ ra số của PLC Panasonic

Có 3 loại ngõ ra: DC, AC và RL

Tất cả các ngõ ra của PLC đều cách ly

Dòng ngõ ra khác nhau với các loại ngõ ra khác nhau.

Các ngõ ra thực tế của PLC thường được nối

chung một đường tín hiệu.

người sử dụng chọn loại ngõ ra nào cho phù hợp.

 Động cơ DC(Vcc = 12V, I = 2A) hoạt động

Power Supply: 24V, 48V, 120V, 240V

Central Processing Unit: Được xem như một máy tính,

ở đây chương trình ladder logic được lưu và xử lý.

Input and Output: Mỗi PLC phải có module giao tiếp

ngõ vào,ngõ ra để PLC có thể giám sát và điều khiển hệ thống

Indicator light: Báo trạng thái của PLC

Digital Inputs: Kết nối với Contacts, encoder, sensors

có ngõ ra số encoder etc

 Digital Outputs: Kết nối với Motors,lights, servo

motors, solenoid valves, step motor etc

Analog Inputs: Kết nối với những cảm biến nhiệt độ,

áp suất, siêu âm, loadcell…… etc

Continuous Outputs: Kết nối để điều khiển: Inverter, Flow valves, servo motor…etc

Mạch điện ngõ vào số của PLC Siemens

Mạch điện ngõ vào số của PLC Rockwell

Mạch điện ngõ vào số của PLC Panasonic

Tất cả các ngõ vào của PLC đều cách ly

Dòng ngõ vào khoảng 10 đến 20mA

Các loại PLC khác nhau có thể sử dụng dãy

điện áp ngõ vào khác nhau.

Các ngõ vào thực tế của PLC thường được nối chung một đường tín hiệu.

Có thể kết nối ngõ vào của PLC theo kiểu

Sinking hay Sourcing

Những PLC cở lớn: Ngõ ra thường được thiết kế dưới dạng

module hoặc card

Có nhiều cấp điện áp khác nhau cho các ngõ ra cho các Module

Large PLCs: Outputs are purchased as module or card

Typical range for voltage output of output modules are listed

below

Ngõ ra số của PLC siemens.

Ngõ ra số của PLC Panasonic

Có 3 loại ngõ ra: DC, AC và RL

Tất cả các ngõ ra của PLC đều cách ly

Dòng ngõ ra khác nhau với các loại ngõ ra khác nhau.

Các ngõ ra thực tế của PLC thường được nối

chung một đường tín hiệu.

người sử dụng chọn loại ngõ ra nào cho phù hợp.

 Động cơ DC(Vcc = 12V, I = 2A) hoạt động

Bộ điều khiển lập trình S7-200

Thông số kỹ thuật của PLC S7200

Kết nối PLC với PC

Cách xác định địa chỉ các modue mở rộng

Vùng nhớ và toán hạng trong PLC

Truy cập theo bit: Tên miền(+) địa chỉ byte (+)  (+) chỉ số bit

Truy cập theo từ kép: Tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của

từ trong miền

VD:VD0, QD2, MD4, ID0

Một chu kỳ quét của PLC

các ngõ vào và chứa vào bộ đệm ngõ vào.

Execute Program (Thực thi chương trình): PLC dựa vào các

trạng thái ngõ vào để thực thi theo chương trình đã được lưu

trong bộ nhớ đệm ngõ ra

Diagnostics Communications (Chẩn đoán và truyền thông): PLC tiến hành chẩn đoán lỗi và kiểm tra quá trình truyền

thông

Update Outputs (Xuất kết quả): PLC xuất kết quả trong vùng

nhớ đệm ngõ ra để điều khiển thiết bị ngoại vi

Phycical input

Phycical Output

ladder khác nhau thì việc thực thi logic không

đúng.

Khi hai network sử dụng chung một ngõ ra thì network đứng trước xem như không được thực

hiện.

Nhóm lệnh tăng, giảm dữ liệu

Lệnh vào ra.

Lệnh SET, RESET: Đặt giá trị ngõ ra lên 1 hoặc xóa ngõ ra về 0 khi lệnh thực hiện Số bit được SET hoặc RESET từ 0 đến 255.

Vùng nhớ sử dụng được với lệnh SET và

RESET: Q,V,M,L

Lệnh SET, RESET.

Một số tiếp điểm đặc biệt.

Lệnh so sánh lấy giá trị IN1, so sánh với giá trị IN2 Nếu thỏa mãn phép toán so sánh thì tiếp điểm so sánh đóng lại.

Lưu ý: IN1 và IN2 phải cùng kiểu dữ liệu

Timer Độ phân giải Giá trị cực đại Số hiệu Timer TON, TOF

1 ms 32,767 s T32 và T96

10 ms 327,67 s T33 ÷ T36, T97 ÷ T100

100 ms 3276,7 s T37 ÷ T63, T101 ÷ T127 TONR

Thông số của Timer:

T_Word : Lưu giá trị đếm của Timer

T_bit : Tác động khi T_Word >= PT

Nhấn Start:Q0.0 chạy như H1, Q0.1

chạy nhu H2

Nhấn Stop: Q0.0 = Q0.1 = 0

2,5s 2,5s 2,5s 2s

1 chu kỳ

Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ1 chạy, sau 5s cho phép vận hành Đ2.

Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ2 chạy đồng thời lúc này động cơ Đ1 ngừng, sau

10s thì cho phép vận hành động cơ Đ3.

Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ3

chạy đồng thời động cơ Đ2 ngừng.

Nhấn nút dừng thì bất kỳ động cơ nào

Có 3 loại bộ đếm CTU: Đếm lên

CTD: Đếm xuống CTUD: Đếm lên/ xuống

Thông số Counter

C_Word : Lưu giá trị đếm của Counter

C_bit : Tác động khi C_Word >= PV

CTU: Đếm lên khi có xung cạnh lên

Để xóa Couter: Tác động chân R hoặc

CTD: Đếm xuống khi có xung cạnh lên

Để nạp giá trị cho Couter: Tác động chân

Nhấn Start: Q0.0 chạy như H3, thực

hiện 5 chu kỳ rồi dừng Q0.1 chạy như

H4, thực hiện 10 chu kỳ rồi dừng

2,5s 2,5s 2,5s 2s

1 chu kỳ

Nhóm lệnh tăng, giảm dữ liệu

Lệnh vào ra.

Lệnh SET, RESET: Đặt giá trị ngõ ra lên 1 hoặc xóa ngõ ra về 0 khi lệnh thực hiện Số bit được SET hoặc RESET từ 0 đến 255.

Vùng nhớ sử dụng được với lệnh SET và

RESET: Q,V,M,L

Lệnh SET, RESET.

Một số tiếp điểm đặc biệt.

Lện so sánh lấy giá trị IN1, so sánh với giá trị IN2 Nếu thỏa mãn phép toán so sánh thì tiếp điểm so sánh đóng lại.

Timer Độ phân giải Giá trị cực đại Số hiệu Timer TON, TOF

1 ms 32,767 s T32 và T96

10 ms 327,67 s T33 ÷ T36, T97 ÷ T100

100 ms 3276,7 s T37 ÷ T63, T101 ÷ T127 TONR

Thông số của Timer:

T_Word : Lưu giá trị đếm của Timer

T_bit : Tác động khi T_Word >= PT

Nhấn Start:Q0.0 chạy như H1, Q0.1

chạy nhu H2

Nhấn Stop: Q0.0 = Q0.1 = 0

2,5s 2,5s 2,5s 2s

1 chu kỳ

Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ1 chạy, sau 5s cho phép vận hành Đ2.

Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ2 chạy đồng thời lúc này động cơ Đ1 ngừng, sau

10s thì cho phép vận hành động cơ Đ3.

Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ3

chạy đồng thời động cơ Đ2 ngừng.

Nhấn nút dừng thì bất kỳ động cơ nào

chạy cũng phải ngừng.

Có 3 loại bộ đếm CTU: Đếm lên

CTD: Đếm xuống CTUD: Đếm lên/ xuống

Thông số Counter

C_Word : Lưu giá trị đếm của Counter

C_bit : Tác động khi C_Word >= PV

CTU: Đếm lên khi có xung cạnh lên

Để xóa Couter: Tác động chân R hoặc

CTD: Đếm xuống khi có xung cạnh lên

Để nạp giá trị cho Couter: Tác động chân

Nhấn Start: Q0.0 chạy như H3, thực

hiện 5 chu kỳ rồi dừng Q0.1 chạy như

H4, thực hiện 10 chu kỳ rồi dừng

2,5s 2,5s 2,5s 2s

1 chu kỳ

SBR0

SBR1 Instruction1

Thực hiện những công việc có tính chất lặp

SBR chỉ thực hiện chương trình viết trong nó khi được gọi.

Có thể gọi SBR từ Main hay từ một SBR khác.

Khi không được gọi thì các giá trị trong SBR

được giữ nguyên.

Chương trình con sử dụng biến toàn cục: I,Q,V,M,SM,T,C,ACC

Chương trình con sử dụng biến cục bộ: L

Cách thực hiện:

Tạo chương trình con, đặt tên theo chức năng

Khai báo biến

Viết chương trình con theo yêu cầu

Kiểm tra điều kiện để gọi chương trình khi cần thiết.

Đặt tên

Cách thực hiện:

Tạo chương trình con, đặt tên theo chức năng

Khai báo biến cục bộ.

Viết chương con trình theo yêu cầu

Khai báo biến và viết chương trình trong

MAIN

Đặt tên

trong SBR

Ngắt là việc dừng chương trình đang thực thi để thực hiện một chương trình khác gọi là trình

phục vụ ngắt hay chương trình ngắt.

Khi nhiều ngắt xãy ra cùng lúc thì chương trình sẽ thực hiện theo thứ tự ưu tiên.

Khi một ngắt đang hoạt động thì không bị ngắt bởi ngắt khác dù ngắt đó có mức ưu tiên cao hơn.

Chương trình ngắt nên lập trình càng đơn giản, càng ngắn gọn càng tốt.

Đáp ứng yêu cầu một cách kịp thời, nhanh chóng và bộ xử lý làm việc hiệu quả hơn.

Khi nhiều ngắt xãy ra cùng lúc thì chương trình sẽ thực hiện theo thứ tự ưu tiên.

Khi một ngắt đang hoạt động thì không bị ngắt bởi ngắt khác dù ngắt đó có mức ưu tiên cao hơn.

Chương trình ngắt nên lập trình càng đơn giản, càng ngắn gọn càng tốt.

Đáp ứng yêu cầu một cách kịp thời, nhanh

Ngắt vào ra: Ngắt vào ra gồm có các trường

Ngắt Thời gian: Ngắt xãy ra sau những khoảng

thời gian định trước bao gồm:

Ngắt định thời: Ngắt xãy ra theo thời gian định

trước.

Ngắt của Timer: Ngắt xãy ra khi giá trị đếm

của Timer bằng giá trị đặt.

Ngắt truyền thông: Ngắt xãy ra khi có sự

truyền thông giữa PLC và đối tượng điều khiển khác.

Ví dụ: Ngắt xãy ra khi kết thúc quá trình truyền

hoặc nhận dữ liệu qua cổng truyền thông của PLC.

Số lượng ngắt: Số lượng ngắt phụ thuộc vào

loại CPU, tùy thuộc vào dòng sản phẩm cũng như loại CPU mà số lượng ngắt được hỗ trợ nhiều hay ít.

33

33

33

Event occurs

End INT

End INT

ứng dụng ngắt định thời

ứng dụng ngắt timer

từ ngõ vào AIW0, lưu vào MW0

Đồng xuân hiếu

Khi tín hiệu vào đầy thang thì giá trị chuyển đổi có giá trị

Tín hiệu đơn cực : Giá trị số từ 0 đến +32000 Tín hiệu lưỡng cực: Giá trị số từ -32000 đến +32000

Tùy thuộc vào tín hiệu ngõ vào được nối vào kênh nào mà giá trị chuyển đổi sẽ được lưu vào địa chỉ tương ứng

Tùy thuộc vào tín hiệu ngõ ra được nối đến kênh nào mà giá trị chuyển số sẽ được nạp vào địa chỉ tương ứng

Ví dụ: Kênh A: AQW0; Kênh B: AQW2

Kênh C: AQW4; Kênh D: AQW6….

………

Xác định các đường tín hiệu vào/ra của các kênh tương ứng

Xác định các Switch được sử dụng để chọn loại tín hiệu vào và

tầm đo module analog ( Chọn tín hiệu vào là áp)

Kết nối biến trở để lấy tín hiệu áp ngõ vào tại kênh A, viết dònglệnh đọc tín hiệu analog ngõ vào, download xuống PLC S7200

Thay đổi tầm đo để thấy sự khác biệt của giá trị số chuyển đổi

Viết chương trình để tín ra giá trị điện áp ngõ vào theo volt và lưukết quả vào vùng nhớ MW0

Xác định các đường tín hiệu vào/ra của các kênh tương ứng

Xác định các Switch được sử dụng để chọn loại tín hiệu vào và

tầm đo module analog ( Chọn tín hiệu vào là dòng)

Kết nối cảm biến siêu âm (xem datasheet) để lấy tín hiệu ngõ

vào tại kênh A, viết dòng lệnh đọc tín hiệu analog ngõ vào,

Xác định các đường tín hiệu vào/ra của các kênh tương ứng

Xác định các Switch được sử dụng để chọn loại tín hiệu vào và

tầm đo module analog ( Chọn tín hiệu vào là dòng)

Kết nối cảm biến siêu âm (xem datasheet) để lấy tín hiệu ngõ

vào tại kênh A, viết dòng lệnh đọc tín hiệu analog ngõ vào,

download xuống S7200

Viết chương trình tính khoảng cách đo được theo cm, lưu kết quảvào vùng nhớ VW100

Vd: Động cơ quay 1200R/M, encoder có số xung 1000P/R

Tần số = 1200*1000/60 = 200Khz, chu kỳ = 50 micro giây

Timer độ phân giải nhỏ nhất 1mskhông dùng để đếm được

STT Vùng nhớ khai báo Chú thích

1 SMB36,46,56,136,146,156 Byte trạng thái

2 SMB37,47,57,137,147,157 Byte điều khiển

3 SMD38,48,58,138,148,158 Lưu giá trị ban đầu

4 SMD42,52,62,142,152,162 Lưu giá trị đặt

HC2

SM56.5 Chiều đang đếm, 1:Đếm lên, 0:Đếm xuống.

SM56.6 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV  PV, 1:Nếu

CV = PV SM56.7 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV  PV, 1:Nếu

SM57.0 Kiểu reset cho tín hiệu xóa tại cổng I1.0

SM57.1 Kiểu start cho tín hiệu kích tại cổng I1.1

SM57.2 Tần số đếm của HSC2

SM57.3 Chiều đếm: 0 đếm lùi, 1 : đếm lên

SM57.4 Cho phép đổi chiều đếm, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM57.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước, 0: không cho phép,

1: cho phép SM57.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời, 0: không cho phép,

1: cho phép

HSC1 HSC2 Ghi chú

SM47.0 SM57.0 0: Reset mức cao 1: Reset mức thấp

SM47.1 SM57.1 0: Start mức cao 1: Start mức thấp

SM47.2 SM57.2 0: 4X giá trị đếm 1: 1X giá trị đếm

Lưu ý: Chế độ 4X chỉ có tác dụng khi sử dụng mode 9,10,11

Bộ đếm Giá trị ban đầu Giá trị đặt Ghi chú

Sử dụng kiểu dữ liệu HC + chỉ số của bộ đếm.

Giá trị tức thời này là giá trị chỉ đọc và ở dạng Double

Word.

Dùng chu kỳ quét đầu tiên(SM0.1) để gọi chương trình con khởi tạo Trong chương trình con khởi tạo thực hiện các

công việc sau đây.

Nạp giá trị cho byte điều khiển.

Gán bộ đếm với Mode đếm tương ứng dùng lệnh HDEF

Dùng chu kỳ quét đầu tiên(SM0.1) để gọi chương trình con khởi tạo Trong chương trình con khởi tạo thực hiện các

công việc sau đây.

Nạp giá trị cho byte điều khiển.

Gán bộ đếm với Mode đếm tương ứng dùng lệnh HDEF

Gọi chương trình con khởi tạo HSC

Nạp giá trị cho byte điều khiển Chọn mode đếm cho bộ đếm Nạp giá trị đếm ban đầu

Nạp giá đặt Gán ngắt INT_0 với sự kiện ngắt

SM37.0 Kiểu reset

SM37.1 Kiểu start

SM37.2 Tần số đếm của HSC0

SM37.3 Chiều đếm: 0 đếm lùi, 1 : đếm lên

SM37.4 Cho phép đổi chiều đếm, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM37.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước, 0: không cho phép,

1: cho phép SM37.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời, 0: không cho phép,

1: cho phép

Đọc giá trị của bộ đếm

Nạp lại giá trị cho byte điều khiển

Cho phép HSC bắt đầu đếm

HC0 tăng thêm 1 mỗi lần có xung tại

ngõ vào I0.0

của byte điều khiển, giá trị ban đầu, giá trị đặt, mode đếm được cập nhật lại.

 Hoạt động ở mode 0,1 và 2.

 Hoạt động ở mode 3,4, và 5.

 Hoạt động ở mode 6,7, và 8.

 Hoạt động ở mode 9,10, và 11 và chế độ x1.

Dùng chu kỳ quét đầu tiên(SM0.1) để gọi chương trình con khởi tạo Trong chương trình con khởi tạo thực hiện các

công việc sau đây.

Cho phép bộ đếm.

1 Viết giá trị đặt trước mới

2 Viết giá trị đếm tức thời mới.

3 Thiết đặt ban đầu là đếm lên.

4 Ngõ vào start và reset kích hoạt mức cao.

SM47.0 Kiểu reset

SM47.1 Kiểu start

SM47.2 Tần số đếm của HSC1

SM47.3 Chiều đếm: 0 đếm lùi, 1 : đếm lên

SM47.4 Cho phép đổi chiều đếm, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM47.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước, 0: không cho phép,

1: cho phép SM47.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời, 0: không cho phép,

1: cho phép

Gọi chương trình con khởi tạo HSC

PWM(Pulse Wide Modulation): Phát xung PWM tần số , được sử

dụng để điều khiển tốc độ động cơ DC hay biến tần

PTO

Chu kỳ thay đổi từ 50uS đến 65535uS hay 2mS đến 65535mS.

Độ rộng xung 0 đến 65535uS hay từ 0 đến 65535mS

Sử dụng chu kỳ quét đầu tiên để gọi chương trình con

khởi tạo PLS Trong chương trình con khởi tạo thực

hiện các công việc sau.

Nạp giá trị cho byte điều khiển để chọn chế độ phát

theo yêu cầu.

Nạp giá trị thời gian để chọn chu kỳ.

Nạp giá trị để chọn số lượng xung phát.

Gán chương trình ngắt với sự kiện ngắt tương ứng.

Cho phép ngắt.

Thực hiện lệnh PLS để phát xung.

Sử dụng chu kỳ quét đầu tiên để gọi chương trình con

khởi tạo PLS Trong chương trình con khởi tạo thực

hiện các công việc sau.

Nạp giá trị cho byte điều khiển để chọn chế độ phát

theo yêu cầu.

Nạp giá trị thời gian để chọn chu kỳ.

Nạp giá trị để chọn số lượng xung phát.

Gán chương trình ngắt với sự kiện ngắt tương ứng.

Cho phép ngắt.

Thực hiện lệnh PLS để phát xung.