PLC ban hang tu dong

PLC viết tắt của Programmable logic controller là thiết bị điều khiển logic khảtrình, cho phép thực hiện linh hoạt các thật toán điều khiển logic thông qua mộtngôn ngữ lập trình, bộ đIều

Trờng đại học s phạm kỹ thuật Vinh

Khoa Điện

………

Nhiệm vụ đồ án môn học

Giáo viên hớng dẫn : Thái Hữu Nguyên

Sinh viên thực hiện : Trần Bá Bằng

Lớp : ĐH Điện A_ K1

Nội dung các phần thuyết minh:

1 Giới thiệu nội dung chi tiết đề tài

2 Giới thiệu thiết bị điều khiển và áp dụng viết chơng trình cho hệ thống tự

động

3 Lập các sơ đồ mạch động lực và điều khiển cho hệ thống tự động

4 Lập sơ đồ trang bị điện cho hệ thống

5 Kết luận

Các bản vẽ: ( trong thuyết minh )

1 Bản vẽ mô tả hệ thống tự động

2 Bản vẽ lu đồ giải thuật mô tả( bằng lời)

3 Bản vẽ lu đồ giải thuật mã hoá ( bằng logic )

4 Bản vẽ kết nối của thiết bị điều khiển

5 Bản vẽ mạch điều khiển

Nội dung Trang

Lời nói đầu 4

Chơng 1: Giới thiệu chi tiết nội dung đề tài 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Yêu cầu công nghệ 5

1.3 Mô tả hoạt động của hệ thống 6

1.4 Lu đồ giải thuật miêu tả quá trình hoạt động của hệ thống 10

1.5 Lu đồ giải thuật mã hoá 11

Chơng 2: Giới thiệu thiết bị và chơng trình đIều khiển hệ thống 12

2.1 Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình 12

2.2 Tập lệnh cơ bản dùng trong thiết bị điều khiển khả trình PLC S7 – 200

19 Chơng 3: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống máy bán hàng tự động

32 3.1 Chơng trình điều khiển 32

3.2 Sơ đồ kết nối vào ra của thiết bị PLC S7 – 200

40

Chơng 4: Hồ sơ trang bị điện hệ thống của máy bán hàng tự động 41

Nhận xét của giáo viên h ớng dẫn

Nhận xét của giáo viên phản biện

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất( Yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ) Mặt khác với công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một kiểu loại thiết bị, thiết bị này đã đáp ứng đợc yêu cầu điều khiển nói trên, đó là thiết

bị điều khiển khả trình “ PLC ”

Trên thị trờng hiện nay có rất nhiều loại PLC của nhiều hãng sản xuất khácnhau nh: Hãng simens- Đức, Omron- Nhật Bản, Goldstar- Hàn Quốc ,trên thị tr-ờng Việt Nam Nhng chiếm đa số và phổ biến nhất là hãng Simens - Đức,Omron- Nhật Bản Trong mỗi hãng sản xuất cũng có nhiều loại, nhiều thế hệmáy và mỗi thế hệ máy có 1 cách viết chơng trình khác nhau, do vậy để tiếpcận, chiếm lĩnh nó là hết sức khó khăn Tuy nhiên không ai hiểu thấu đáo hết tấtcả các kiểu, loại PLC, mà chỉ biết rõ một loại cụ thể nào đó làm cơ sở tiếp cậntới các thiết bị khác Bởi lẽ giữa chúng có nhiều điểm cơ bản giống nhau, chỉkhác nhau về một số câu lệnh, một số kí hiệu địa chỉ.

Hệ thống điều khiển máy bán nớc giải khát tự động đợc lập trình và điềukhiển nh thế nào? Trong nội dung bài tập này tôi xin sử dụng thiết bị khả trìnhPLC để viết chơng trình cho hệ thống Với đề tài :”Máy bán hàng tự động”, qua

đó tôi hiểu thêm nhiều câu lệnh rất hay đợc sử dụng cho lập trình nhờ sự hớngdẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo Thái Hữu Nguyên

Trong quá trình làm bài tập còn nhiều khó khăn đó là tài liệu tham khảo chovấn đề này còn rất ít Mặc dù có nhiều cố gắng nhng khả năng thời gian có hạn

và kinh nghiệm cha nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót Mong cácthầy cô giáo, cùng các bạn đóng góp ý kiến bổ sung để đồ án của em đợc hoànthiện hơn Em xin chân thành cảm ơn !

2 Yêu cầu công nghệ:

Hình 1: mô hình máy

Khi có khách muốn mua hàng, trớc tiên khách phải chọn nút ấn mua lon nớc haymua chai nớc, khi đó đèn báo chữ lon nớc hay chai nớc sẽ sáng Sau đó nếu mua 2lon hay 2 chai thì ấn “2 ”nếu mua 3 lon hay 3 chai thì ấn “3 “ (nếu mua 1 thìkhông phải ấn) Tiếp theo khách phải bỏ tiền vào trong hộc của máy, khí đó máy sẽkiểm tra tiền đã bỏ vào, nếu sau 3giây mà khách không bỏ tiền nữa thì máy sẽ

đóng cửa bỏ tiền và bắt đầu đẩy lon ra hoặc chai ra , bằng cơ cấu đa sản phẩm( hình 5) , nếu nh số tiền bỏ vào là đúng với mức quy định

Chú ý: Nếu khách mua 1 sản phẩm mà bỏ tiền vào không đủ thì máy sẽ không bán

và tiền cũng không đợc trả lại Nếu khách hàng đã ấn nút chọn mua 2 ly mà tiềnchỉ đủ để mua 1 ly thì máy chỉ bán 1 ly nhng sau đó máy cũng sẽ không trả lại tiền,cũng với số tiền đó nếu không ấn thì máy sẽ trả lại tiền cho khách Cũng tơng tự

h ng à được chọn…

Dựa trên các thông tin ban đầu v thông tin tà ừ khách h ng, máy sà ẽ tiến

h nh xà ử lý v thà ực hiện thao tác đưa sản phẩm ra v trà ả lại tiền thừa cho

khách h ng.à

Ngo i các chà ức năng cơ bản trên, dựa v o các thông tin là ưu trữ v các thông sà ố

trạng thái, máy cũng có khả năng xử lý các tình huống như: số lượng h ng yêu àcầu quá khả năng đáp ứng, yêu cầu của khách h ng không hà ợp lệ (tổng tiền phải

trả lớn hơn số tiền đưa v o, tià ền giả, lượng h ng dà ự trữ sắp hết, lượng tiền để trả lại cho khách h ng sà ắp hết)…

Khi khách h ng à đưa tiền v o, bà ộ phận xử lý nhận dạng từng loại tiền sẽ nhận

dạng chính xác từng loại mệnh giá, sau đó tiền sẽ được lưu trữ ở các ô chứa khỏc nhau v qua à đó sẽ biết được tổng số tiền đưa v o Thông qua các thià ết bị giao tiếp l b n phím, m n hình LCD, máy sà à à ẽ hiển thị các thông tin giao tiếp với khách h ng v tià à ến h nh xà ử lý, nếu thõa mãn các yêu cầu thì cơ cấu đưa sản phẩm sẽ hoạt động v sà ẽ xuất sản phẩm, đồng thời trả lại tiền thừa (nếu có) cho khách h ng.à

Một số thông số của máy:

- Động cơ đua sản phẩm dựng động cơ gạt nước: 12V, 1A

- Động cơ bước: 4 pha, 12V, 150mA,

- Nam châm điện: 24VDC, 1A

Hình 2 : sơ đồ khối của máyMáy đợc thiết kế theo cấu trúc mô đun trúc mô đun (hình 2), với thiêt kế này sẽ thuận lợi cho việc chế tạo, lắp ráp và bảo dỡng Các mô đun chính của máy bao gồm: Khung máy, mô đun nhận dạng tiền, mô đun lu trữ tiền, mô đun trả tiền thừa,mô đun đa sản phẩm, mô đun giao tiếp,mô đun xử lý

Mô đun nhận dạng tiền

Khối động lựcKhối cảm biến

Khối xử

lý trung tâmCPU 214Khối hiển thị

Khối bàn phím

Việc nhận dạng có thể theo kích thước, màu sắc, hình ảnh và trọng lợng.Mỗi phơng pháp có u nhợc điểm riêng Tuy nhiên, để nhận dạng một cách chính xác cácloại tiền cũng như tính hợp lệ của các loại mệnh giá cần phối hợp tất cả các phơngpháp pháp trên.

Vì điều kiện không cho phép nên đề tài này thực hiện việc nhận dạng theo kích

th-ớc Các loại đồng xu sẽ đợc nhận dạng theo theo đờng kính cảm biến

Tiền thừa (nếu có) sẽ đợc trả lại khách hàng bằng cơ cấu đẩy kết hợp nam châm

điện, với cơ cấu này thì thời gian thi hành nhanh chóng [ hình 3]

Nam châm điện sử dụng là loại nam châm điện một chiều, Lực hút của nam châm

đợc tính toán để đảm bảo đẩy được theo yêu cầu

ống dự trữ tiền

Nam châm điện Cơ cấu đẩy

Hình 3: Cơ cấu trả tiền thừa kêt hợp ống dự trữ tiền

Mô đun đa sản phẩm

Sản phẩm sẽ đơc trả cho khách hàng bằng cách sử dụng động cơ điện một chiều kếthợp với tay gạt sản phẩm [hình 4]

Lon nớc

Chai nớc tay gạt kho chứa sản phẩm

Hình 4: Cơ cấu đa sản phẩm

Mô đun giao tiếp

Màn hình LCD 20x4 cho phép hiển thị đầy đủ các thông tin cần thiết cho khách hàng

[hình 5a] bàn phím là ma trận phím, có 12 phím và đợc quy định ở hình 5

Hình 5 : Màn hình LCD cùng bàn phím

Mô đun xử lý

Mô đun xử lý là bộ phận quan trọng nhất của máy,mô đun này chịu trách nhiệm

điều khiển toàn bộ hoạt động của máy.Bộ não của máy là CPU 214

4 Lu đồ giải thuật miêu tả quá trình hoạt động của hệ thống

Bỏ tiền vào máy

Không bán

Trả lại tiền thừa

Hình 6: Sơ đồ miêu tả quá trình bán hàng của

máy

5 Lu đồ giải thuật mã hoá

ĐS

ĐS

Hình 7: Lu đồ giải thuật mã hoá

HỆ THỐNG BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG TRấN PLC S7_200

2.1 Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình

2.1.1 Giới thiệu phần cứng của bộ điều khiển khả trình PLC

Trả lại tiềnthừa

đẩy lon hoặc

chai nớc ra

t

Reset lại hệthống

I1.2

=1S2 =1

PLC viết tắt của Programmable logic controller là thiết bị điều khiển logic khảtrình, cho phép thực hiện linh hoạt các thật toán điều khiển logic thông qua mộtngôn ngữ lập trình, bộ đIều khiển thoả mãn các yêu cầu:

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

- Gọn nhẹ, dễ dàng tu sửa, bảo quản

- Dung lợng bộ nhớ lớn để có thể chứa đợc những chơng trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trờng công nghiệp

- Giao tiếp với các thiết bị thông tin, máy tính, nối mạng các modul mở rộng

- Giá cả phù hợp

Bộ điều khiển lập trình PLC đợc thiết kế nhằm thay thế phơng pháp điều khiểntruyền thông dùng rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiểnthiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản PLCcòn thực hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiệnlogic đợc lập trong chơng trình và đa ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài t-

ơng ứng

Cơ sở của việc sử dụng PLC:

Trong công nghiệp trớc đây, các hệ thống điều khiển số thờng đợc cấu tạo trêncơ sở các rơle và các mạch logic điện tử kết nối với nhau theo nguyên lý làm việccủa hệ thống Điều đó nghĩa là: Quan hệ giữa các biến vào và các biến ra tuân theomột hàm số, mà hàm số này chính đợc xác định bởi luật kết nối giữa các phần tửlogic

( y1, y2, yn) = f (x1, x2,…Xn)

Nh vậy đối với mục đích điều khiển xác định thì hàm f là cố định Đối với các

hệ thống làm việc đơn giản và làm việc độc lập thì việc sử dụng các phần tử có sẵnliên kết cứng với nhau có nhiều u điểm về giá thành Tuy nhiên trong các hệ thống

điều khiển phức tạp nhiều choc năng thì những cấu trúc theo kiểu cứng có nhiềunhợc điểm nh :

- Hệ thống cồng kềnh, đấu nối phức tạp dẫn đến độ tin cậy kém

- Trờng hợp cần thay đổi chức năng của hệ thống hoặc sửa chữa các h hỏng thì phảidừng cả hệ thống để đấu nối

Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử đã cho phép chế tạocác hệ vi xử lý liên tiếp, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ điều khiển logic cókhả năng lập trình đợc (PLC) đã ra đời, cho phép khắc phục đợc rất nhiều nhữngnhợc điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng trớc đây, việc dùng PLC đã trở nênrất phổ biến trong công nghiệp tự động hoá Có thể liệt kê các u điểm chính củaviệc sử dụng PLC gồm:

- Giảm bớt việc đấu nối dây khi thiết kế hệ thống, giá trị logic của nhiệm vụ điềukhiển đợc thực hiện trong chơng trình thay cho việc đấu nối dây

- Tính mềm dẻo cao trong hệ thống.

- Bộ nhớ

- Bộ vào ra

Hình 2.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của bộ PLC

Trạng thái tín hiệu voà đợc nhận biết và chứa trong bộ nhớ, nơi PLC thực hiệncác lệnh logic đợc lập trình để xử lý các tín hiệu vào máy và tạo ra các tín hiệu ra

để điều khiển các thiết bị liên quan

Cấu trúc PLC bao gồm:

Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thờng đợc kết hợp thành một khối Cũng cómột số hạng thiết kế PLC thành từng môđun để ngời sử dụng có thể lựa chọn cấuhình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng đợc yêu cầu ứngdụng Một bộ phận PLC có thể có nhiều môđun nhng thành phần cơ bản nhất củaphần cứng trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối nh sau:

Tín hiệu vào [ [ ― ―

Bộ đệm vào/ra

Khối vi xử lý trung tâm

+ Hệ điều hành

Bộ định thời

Bộ đếm Bit cờ

Cổng vào ra onboard

Cổng ngắt và

đếm tốc độ

Bus của PLC Quản lý ghép nối

Nguồn Central Môđun Môđun xuất cung cấp Prosecrtor nhập dữ liệu dữ liệu

Cơ cấu chấp hành

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của bộ lập trình PLC

Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm 4 khối chính đó là: Khối nguồn, khối vi xử

lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra Thông thờng các tín hiệu xuất nhập đều ởdạng số (1- 0) còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ởdạng liên tục (Analog)

2.1.1.1 Mô đun nguồn ( Moudule)

Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC hoạt

động Trong công nghiệp ngời ta thờng dùng điện áp 24V một chiều, tuy nhiêncũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều

2.1.1.2 Môđun CPU (Centronl rocessor Unit Module)

Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ:

* Bộ vi xử lý (CPU): CPU là một bộ não của PLC Nó điều khiển và kiểm soát tất

cả mọi hoạt động bên trong của PLC Nó thực hiện những lệnh đã đợc chơng trìnhhoá lu trữ bên trong bộ nhớ, một hệ thống BUS mang thông tin đến và kết nối từCPU, bộ nhớ và bộ xuất nhập cũng chịu sự điều khiển của CPU CPU đợc cung cấpbởi một tần số đồng bộ do tinh thể thạch anh bên ngoài hay một bộ dao động RC.Mạch giao động này có nhiệm vụ tạo ra tần số dao động từ 18MHZ Tuỳ thuộc vào

bộ vi xử lý đã đợc sử dụng và phạm vi sử dụng Một CPU bao gồm 3 thành phầnriêng biệt sau:

Bộ điều khiển (CU- Control Unit) gồm khối soạn lệnh và ngăn xếp có nhiệm vụlấy lệnh ra từ bộ nhớ và xác định kiểu lệnh

Bộ lý luận và số học (AIU) để thực hiện các phép toán số học và logic nh :cộng trừ, AND, OR, NOT…

Bộ nhớ có tốc độ cao, kích thớc nhỏ để lu các kết quả tạm thời và các thông tin

điều khiển

Để thực hiện một lệnh nào đó CPU phải tuân thủ các bớc lệnh sau:

- Lấy lệnh từ bộ nhớ và tham ghi lệnh

- Thay đổi bộ đếm chơng trình để chỉ đến lệnh kế tiếp

- Xác định kiểu lệnh vừa lấy

- Xác định dữ liệu mà lệnh yêu cầu và xác định vị trí dữ liệu trong bộ nhớ

- Nếu lệnh cần dữ liệu trong bộ nhớ thì nạp nó vào thanh ghi của CPU

- Thực hiện lệnh.

- Lu trữ kết quả ở nơi thích hợp

- Trở về bớc một để thực hiện lệnh kế tiếp

* Bộ nhớ: Bao gồm bộ nhớ chứa chơng trình và bộ nhớ dữ liệu… Đơn vị nhỏ nhất

của bộ nhớ là bít có giá trị “1” ( hoặc “0”) Nhiều bít hợp theo hàng và cột tạothành một khối bộ nhớ Nội dung bộ nhớ có thể đọc ra hoặc ghi vào Mỗi bít đợc

định nghĩa một địa chỉ riêng để bộ nhớ dễ quản lý

Có hai loại bộ nhớ nh sau:

- Bộ nhớ RAM ( Random Access Memory): Ram là bộ nhớ chính trong mọi máy

tính, kể cả PLC Bộ nhớ Ram có lợi là dung lợng lớn nhng giá rẻ, Ram là loại bộnhớ có thể đọc ghi chơng trình một cách dễ dàng Tuy nhiên dữ liệu trong Ram sẽ

bị xoá sạch khi có sự cố về điện, vì vậy muốn lu trữ chơng trình điều khiển trong

bộ nhớ Ram thì ngời ta dùng phơng pháp nuôi bộ nhớ Ram bằng một nguồn Pin.Nếu cần lu trữ dài thì ngời ta ding loại pin có chất lợng cao…

- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): Rom là bộ nhớ chỉ đọc Bộ nhớ này có đặc

tính trái ngợc với bộ nhớ Ram là rất khó xoá, nên khi có sự cố về điện thì nội dungchơng trình vẫn còn trong bộ nhớ Nhng hiện nay ngời ta có thể thay đổi nội dungcủa nó Tuỳ thuộc vào cách tạo nội dung, cách xoá nội dung, cách nạp nội dungmới vào nó mà ta có các loại bộ nhớ Rom khác nhau nh: PROM, EPROM, vàEEPROM

Điển hình ở đây ta xét 2 loại bộ nhớ ROM đợc dùng rộng rãi trong các PLC làEPROM và EEPROM

+ EPROM (Erasable Programmble Read – Only Memory): Bộ nhớ Rom có thểxoá nội dung chơng trình Nó đợc xoá bằng tia cực tím, sau khi nội dung cũ đã xoáthì ngời ta dùng thiết bị đặc biệt để ghi nội dung chơng trình mới vào trong Rom.Loại này rất phức tạp vì phải dùng thiết bị đắt tiền

+ EEPROM ( Electrically Erasable Programmble Read – Only Memory): Bộnhớ loại này cũng giống nh bộ nhớ EPROM nhng phơng thức xoá nội dung chơngtrình đơn giản hơn Tức là nó đợc xoá bằng điện và việc nạp một chơng trình mớicho nó cũng đơn giản Ngoài hai loại trên trong các PLC ngời ta còn thờng dùngFLASH EROM Đối với những bộ điều khiển logic theo chơng trình thuộc loại lớn

có thể có nhiều Module CPU nhằm tăng tốc độ xử lý

2.1.1.3 Môđun nhập (Input Module)

Các cảm biến (Sensors) đợc nối với Module ngõ vào của PLC Thông thờng mộtModule nhập 8 ngõ vào hoặc 16 ngõ vào hoặc có thể hơn nữa tuỳ thựôc vào yêucầu của ngời sử dụng mà chọn cho phù hợp Đối với những ứng dụng nhỏ thì cầnkhoảng 16 ngõ vào, ứng dụng trung bình thì cần khoảng 80 ngõ vào, ứng dụng cỡdùng các cuộn dây Rơle cho ngõ vào Điện áp hoạt động dựa vào các cuộn dây nàythờng vào khoảng 24 VDC với dòng vào vài mA (6mA), rất bé so với dòng tiêu thụqua cuộn dây trong Rơle thực tế Cũng có PLC hoạt động với điện áp 220 VAC

Mặc dù điện áp cao nh vậy những vẫn đảm bảo an toàn cho mạch điện tử của PLCvì ngời ta sử dụng các linh kiện cách ly (Optocoupler) Theo tiêu chuẩn côngnghiệp với điện áp 24 VDC, ngời ta quy định:

- Điện áp từ 0 ữ 5 VDC thể hiện logic 0 ở ngõ vào

- Điện áp từ 11 ữ 30 VDC thể hiện logic 1 ở ngõ vào

2.1.1.4 Mô đun xuất (Outpht Module)

Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém Module nhập

Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy ngời sử dụng cóthể kết nối nhiều Module lại với nhau để đợc số ngõ ra phù hợp Đối với những ứngdụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256ngõ ra Cũng giống nh Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp

điểm của rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A Nếu muốn khống chế phụ tải cócông suất lớn thì thông qua các thiết bị trung gian nh: CTT, Aptomat, Triac…

Ngoài ra còn có PLC với ngõ ra là tín hiệu điện: logic 0 ứng với điện áp từ 0 ữ0.8 V và logic 1 ứng với điện áp từ 12 ữ 28 V với dòng ra có khi lên tới 300mA.Dải điện áp cấp nguồn từ 12V ữ 28 V

2.1.1.5 Đáp ứng của ngõ vào ra của thiết bị lập trình

Ngõ vào của PLC tiếp nhận các tín hiệu từ các Sensors, từ sự đóng ngắt các tiếp

điểm của nút bấm Start, Stop, Emergency Stop Từ cảm biến hành trình…Để chốngrung ở ngõ vào PLC có một mạch lọc ở ngõ vào do đó làm chậm thời gian đápứng của nó ( từ 100 ms đến 25,5 ms) Nếu cần PLC cũng có những ngõ vào chuyêndùng với tốc độ đáp ứng nhanh Đáp ứng ở ngõ ra đủ nhanh ( cỡ ms) Đạt yêu cầu

đối với ứng dụng điều khiển các cơ cấu chấp hành trong thiết bị tự động hoá côngnghiệp Đáp ứng ngõ vào: ( Bằng đi ốt quang – Mạch chuyển đổi)

Công tắc chọn chế độ làm việc của PLC:

Có 3 vị trí cho phép chon các chế độ làm việc khác nhau trên PLC

- RUN cho phép thực hiện chơng trình trong bộ nhớ PLC S7-200 sẽ chuyển khỏi

chế độ RUN sang chế đọ STOP nếu trong máy có sự cố, hoặc trong chơng trìnhgặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN Nên quan sát trạngthái thực tại của PLC theo đèn báo

- STOP vị trí cỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chơng trình đang chạy và

chuyển sang chế độ STOP, ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chơng trìnhhoặc nạp một chơng trình mới

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

hoặc ở RUN hoặc ở STOP

Cấu trúc bộ nhớ PLC:

Bộ điều khiển lập trình S7-200 đợc chia thành 4 vùng nhớ Với một tụ có nhiệm

vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định, khi mất nguồn bộ nhớ S7-200 có tính

Vùng chơng trình

Vùng tham số

Vùng dữ liệu

Vùng đối tợng

năng dao động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt

SM ( Special Memory) chỉ có thể truy cập để đọc

Hình 2.3: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

* Vùng chơng trình: Là vùng bộ nhớ đợc sử dụng để lu trữ các lệnh chơng trình,

vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi đợc

* Vùng tham số: Là vùng lu trữ các tham số nh: từ khoá, địa chỉ trạm… cũng

giống nh vùng chơng trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi đợc

* Vùng dữ liệu: Là vùng nhớ động đợc sử dụng cất các dữ liệu của chơng trình

bao gồm các kết quả các phép tính nó đợc truy cập theo từng bit từng byte, vùngnày đợc chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau

Vùng I ( Input image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte I (đọc/ghi): I.O ữ I.15Vùng Q ( Output image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte Q (đọc/ghi): Q.O ữQ.15

Vùng M (Internal memory bits): Là vùng nhớ gồm có 32 byte M (đọc/ghi): M.O ữM.31

Vùng V (Variable memory): Là vùng nhớ gồm có 10240 byte V (đọc/ghi): V.O ữV.10239

Vùng SM ( Special memory): Là vùng nhớ gồm:

- 191 byte của CPU chia làm hai phần: SM0 – SM 29 chỉ đọc và SM30 – SM194 đọc/ghi

- SM200 – SM549 đọc/ghi của các module mở rộng

* Vùng đối tợng: là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao và các cổng

vào/ra tơng tự đợc đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc kiểu volatile nhng đọc ghi đợc

non Timer (bộ định thì): đọc/ghi T0 ữ T255

- Counter ( bộ đếm): đọc/ghi C0 ữ C255

- Bộ đệm vào analog (đọc): AIW0 ữ AIW30

Chơng trình Tham số Dữ liệu

Chơng trình Tham số Dữ liệu

- Bộ đệm vào analog (ghi): AQW0 ữ AQW30

- Accumulator (thanh ghi): AC0 ữ AC3

- Bộ đếm tốc độ cao: HSC0 ữ HSC5

Tất cả các miền này đều có thể truy nhập đợc theo từng bit, từng byte, từng từ

đơn (Word – 2byte), từ kép (Double word)

PLC thực hiện chơng trình:

PLC thực hiện chơng trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp đợc gọi là vòng quét(Scan) Bắt đầu mỗi vòng quét là việc quét các tín hiệu vào Trong quá trình quétnày trạng thái hiện thời của mỗi tín hiệu vào đợc chứa trong bảng ảnh Việc quétcác đầu vào này rất nhanh, việc quét phụ thuộc vào các modull vào, xung nhịpcũng nh các đặc tính riêng của mỗi loại CPU Tiếp theo CPU thực hiện chơng trình

sử dụng Công việc này thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng của chơngtrình (Lệnh MEND) Nh vậy thời gian thực hiện chơng trình sẽ phụ thuộc vào độdài chơng trình, độ phức tạp của các lệnh, và đặc tính kỹ thuật của từng loại CPU

Chuyển dữ liệu

từ đầu ra Q tới cổng ra Chuyển dữ liệu từ cổng

vào tới đầu vào 1

thực hiện chơng trình Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này.Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừnghoạt động bình thờng của chơng trình để cập nhật modull ra, sau đó sẽ quay lạithực hiện chơng trình Thời gian cần thiết để PLC thực hiện đợc một vòng quét gọi

là thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức làkhông phải vòng quét nào cũng đợc thực hiện trong một khoảng thời gian nh nhau

Có vòng quét đợc thực hiện lâu, có vòng quét đợc thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào sốlệnh trong chơng trình đợc thực hiện, vào khối lợng dữ liệu đợc truyền thông trongvòng quét đó Một vòng quét chiếm thời gian quét ngắn thì chơng trình điều khiển

đợc thực hiện càng nhanh

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thờng lệnh không làm việc trực tiếpvới cổng vào ra 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 CPUquản lý Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việckhác, ngay cả chơng trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một các trực tiếp vớicổng vào/ra

Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chơng trình còn tơng ứng với từng tín hiệu ngắt

đ-ợc soạn thảo và cài đặt nh một bộ phận của chơng trình Chơng trình xử lý ngắt chỉ

đợc thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xẩy ra ởbất cứ thời điểm nào trong vòng quét

2.2 Tập lệnh cơ bản dùng trong thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-200 2.2.1 Cấu trúc chơng trình

Chơng trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chơng trình chính (Mainprogram) sau đó đến các chơng trình con và các chơng trình xử lý ngắt

Các chơng trình con đợc nhóm lại thành một nhóm ngay sau chơng trình chính, sau

đó đén ngay các chơng trình xử lý ngắt bằng cách bằng cách viết nh vậy cấu trúcchơng trình đợc rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chơng trình có thể trộn lẫncác chơng trình con và chơng trình xử lý ngắt đằng sau chơng trình chính

Thực hiện trong một vòng quét

2.2.2 Phơng pháp lập trình PLC với phần mềm STEP7- Micro/ Win32

- Cách lập trình cho S7-200 dựa trên hai phơng pháp cơ bản: phơng pháp hìnhthang (ladder logic – viết tắt là LAD) và phơng pháp liệt kê lệnh (Statement Listviết tắt là STL) và phơng pháp thứ 3 mà không đợc dùng thông dụng là phơng phápsơ đồ khối chức năng (Funtion Block Diagram viết tắt là FBD)

- Chơng trình đợc viết theo kiểu STL tơng ứng Nhng ngợc lại không phải tất cả cácchơng trình theo kiểu STL đều có thể chuyển sang dạng LAD

* Phơng pháp LAD: LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ những thành phần cơ bản

dùng trong LAD tơng ứng với các thành phần cơ bản dùng để biêu diễn lệnh logic

T37 CO ADD_I

IN TON CU CTU - EN ENO

+100-AC2- IN2 - R AC1- IN1 OUT

- Mạng LAD: là đờng nối cavs phần tử thành mộtmạch hoàn thiện, đi từ đờngnguồn bên trái sang nguồn bên phải dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến cáccuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.

* Phơng pháp liệt kê lệnh STL: Phơng pháp liệt kê (STL) là phơng pháp thực hiện

chơng trình dới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chơng trình kể cảnhững lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC

Để tạo một chơng trình dạng STL ngời lập trình cần phải hiểu rõ phơng thức sửdụng của ngăn xếp logic của S7-200 (S 0 ữ S 8)

Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau Tất cả các thuật toánliên quan đến ngăn xếp, đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứhai của ngăn xếp (S 0 ữ S1) giá trị logic mới đều có thể đợc gửi vào ngăn xếp

* Phơng pháp FBD: Dùng các phân tử logic để viết chơng trình ví dụ các mạch

AND, OR, NOT…

2.2.3 Cú pháp lệnh cơ bản trong PLC S7- 200

Hệ lệnh của S7-200 đợc chia làm 3 nhóm:

- Nhóm lệnh không điều kiện: Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập

không phụ thuộc vào giá trịn logic của ngăn xếp

- Nhóm lệnh có điều kiện: Các lệnh chỉ thực hiện đợc khi bit đầu tiên của ngăn xếp

có giá trị logic bằng 1

- Nhóm lệnh đặt nhãn: Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong lệnh tệp

Trong các bảng lệnh còn mô tả sự thay đổi tơng ứng của nội dung ngăn xếp khilệnh đợc thực hiện Cả hai phơng pháp LAD và STL đều sử dung ký hiệu I để chỉthực hiện tức thời (Immediateli) tức là giá trị đợc chỉ dẫn trong lệnh vừa đợcchuyển vào thanh ghi ảo vừa đồng thời đợc chuyển đến tiếp điểm chỉ dẫn tronglệnh ngay khi lệnh đợc thực hiện chứ không phải chờ đến giai đoạn trao đổi vớingoại vi của vòng quét Điều đó khác với lệnh không tức thời là giá trị đợc chỉ địnhtrong lệnh chỉ đợc chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh

Bảng2-1: Một số lệnh của S7-200 thuộc nhóm lệnh thực hiện vô điều kiện: