Điều khiển máy hút bụi bằng PLC s-7 200

Điều khiển máy hút bụi bằng PLC s-7 200

DẪN NHẬP

1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và trong côngnghiệp Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến bộ của líthuyết điều khiển tự động ,của các ngành điện, điện tử tin học,… Nhiều hệ thống điềukhiển đã ra đời, và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC (ProgammableLogic Controller) Sỡ dỉ như thế là do PLC có ưu điểm nổi bật so với những bộ điềukhiển khác:

- Đơn giản, dễ dàng thay đổi, lập trình

- Tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Cạnh tranh được giá thành với các bộ điều khiển khác

Cuối thập niên 60 xuất hiện khái niệm về PLC và được phát triển rất nhanh Năm

1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ xử lí như: Mạch định thời, bộ đếm dung lượng bộ nhớtới 12KB vá có 1024 điểm xuất nhập Năm 1976 đã giới thiệu hệ thống đưa tín hiệuvào ra từ xa Năm 1977 PLC đã dùng tới vi xử lí Năm 1980 phát triển các khối xuấtnhập thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao việc pháttriển phần mềm dùng máy tính cá nhân lập trình Đến năm 1985 đã thành lập mạngPLC

Riêng ở nước ta sắp tới đây hàng rào thuế quan khu vực được loại bỏ kinh tế mởvới hợp tác khu vực và quốc tế Trước tình hình đó, nền công nghiệp sẽ gặp nhiều khókhăn do nhiều dây chuyền công nghiệp lạc hậu để có chỗ đứng và thế mạnh trênthương trường, nhà nước đã đặc biệt chú trọng đến ứng dụng và phát triển tự độngtrong sản xuất, nhằm nâng cao năng suất chất lượng và hạ giá thành thay thế những hệthống đó bằng PLC Để phát triển mạnh hơn nữa đáp ứng nhu cầu đặt ra hàng đầu làđào tạo những chuyên gia về tự động điều khiển nói chung và về PLC nói riêng

Là một sinh viên ngành điện tự động, công việc sau này sẽ gắn liền với điềukhiển, vận hành hệ thống sản xuất Như vậy, những hiểu biết về PLC sẽ là kiến thứcnền tản và có điều kiện thuận lợi để làm việc tốt hơn Khi còn ngồi trên ghế nhàtrường, việc tìm hiểu,nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình trên bộ PLC rất

có ý nghĩa và là điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm

2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.

Do hạn chế về thời gian, tài liệu tham khảo và nhiều điều khiện khách quan khácnhau, nên đề tài chỉ nghiên cứu những nội dung sau:

- Thiết lập lưu đồ điều khiển

- Lập trình điều khiển trên bộ PLC của SIMATIC S7- 200 CPU 224

- Xây dựng mô hình điều khiển

- Kết nối PLC với mô hình

Nhưng nội dung trọng tâm là lập trình

Trang 1

3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

Qua thời gian nghiên cứu lí thuyết về PLC cũng như tập lệnh của SIMATIC

S7-200, bản thân nhận thấy cần học hỏi nhiều hơn nửa về phương pháp lập trình cũng nhưphát hiện lỗi, sai sót khi chạy chương trình Với đề tài tốt nghiệp này là điêu kiện tốtnhất sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình học hỏi đó Mục đích nghiên cứu chỉ để làmquen với thực tế thấy được mối liên hệ giữa lí thuyết và thực tiển, lập trình PLC điềukhiển máy hút bụi tự động điều quan trọng cần rút ra được sau quá trình thực hiện làcách thức và trình tự giải quyết vấn đề được đặt ra trước bằng phương pháp lập trình

và thấy được khả năng ứng dụng PLC trong công nghiệp

Trang 2

MỤC LỤC

D ẪN NHẬP 1

1 Đặt vấn đề 1

2.Giới hạn đề tài 1

3.Mục đích nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: Tổng quan về robot 3

1.1.Sơ lược về quá trình phát triển 3

1.2.Một số định nghĩa về robot 3

1.3.Phân loại robot 4

1.4 Ứng dụng của robot 8

CHƯƠNG 2 : T ổng quan về PLC 10

2.1.Giới thiệu chung 10

2.2.Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình PLC SIMACTIC S7-200 12

CHƯƠNG 3: Ngôn ngữ lập trình điều khiển 24

3.1.Ngôn ngữ lập trình của S7-200 24

CHƯƠNG 4 : Thi ết kế, tính chọn các phần tử trong robot 33

4.1.Tính chọn robot 33

4.2.Tính chọn các phần tử trong mạch điều khiển 34

CHƯƠNG 5: Lập trình điều khiển 38

KẾT LUẬN Trang 3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN

Thông thường, khi nghe qua từ robot thì người ta thường hình dung kiểu robotR2D2 được giới thiệu trong bộ phim “Chiến tranh giữa các vì sao” Điều này cũng thật

tự nhiên vì thuật ngữ robot được sinh ra từ trên sân khấu, không phải trong phânxưởng sản xuất Nhưng robot xuất hiện lần đầu tiên ở NewYork vào ngày 9/10/1922trong vở “Rossum’s Universal Robot” của nhà soạn kịch người Tiệp Karen Kapek viếtnăm 1921, còn từ robot là cách gọi tắt của từ robota- theo tiếng Tiệp có nghĩa là côngviệc lao dịch

Tuy nhiên những robot thật sự có ích được nghiên cứu để đưa vào những ứngdụng trong công nghiệp thực sự lại là những tay máy.Vào năm 1948, tại phòng thínghiệm quốc gia Argonne, nhà nghiên cứu Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máyđôi điều khiển từ xa đầu tiên, và cùng năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gầntương tự sử dụng cơ cấu tác động là những động cơ điện kết hợp với các cử chỉ hànhtrình Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo một dạng tay máy đôi sử dụng động cơservo và có thể nhận biết lực tác động lên khâu cuối Sử dụng những thành quả đó, vàonăm 1956 hãng General Mills cho ra đời tay máy hoạt động trong công việc khảo sátđáy biển

Những robot đầu tiên có thể lập trình để đáp ứng theo những tín hiệu thu nhậnđược từ các cảm biến phản ánh các thông tin từ môi trường hoạt động mà không có sựcan thiệp trực tiếp của con người đã được nghiên cứu vào cuối năm 1940 ở các phòngthí nghiệm về trí tuệ nhân tạo Trường chuột máy tìm đường đi trong mê cung củaClaude Shannon hay con rùa máy của Grey Walte (1953) là những ví dụ điểnhình.Viện nghiên cứu thuộc Trường Đại Học Stanford vào năm 1969 đã thiết kế robotShakey di động tinh vi hơn để thực hiện những thí nghiệm về điều khiển sử dụng hệthống thu nhận hình ảnh để nhận dạng đối tượng Robot này được lập trình trước đểnhận dạng đối tượng bằng camer, xác định đường đi đến đối tượng và thực hiện một sốtác động trên đối tượng

1.2 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VỀ ROBOT.

Về kỹ thuật, robot được định nghĩa một cách tổng quát là “cơ cấu chấp hành đachức năng tái lập trình, được thiết kế để chuyển tải vật tư, công cụ, hoặc các thiết bịchuyên biệt, thông qua các chuyển động được lập trình để thực hiện các tác vụ khácnhau” Định nghĩa này bao gồm các cơ cấu chấp hành, các máy điều khiển số, các máy

di chuyển, và người máy của khoa học viển tưởng Mặc dù nhiều người coi robot làngười máy nhưng robot công nghiệp ngày nay có hình thức rất đa dạng

Trang 4

Viện nghiên cứu robot Hoa Kỳ đưa ra một định nghĩa về robot: “robot là một taymáy nhiều chức năng, thay đổi được chương trình hoạt động, được dùng để di chuyểnvật liệu, chi tiết máy dụng cụ hoặc dùng cho những công việc đặc biệt thông quanhững chuyển động khác nhau đã được lập trình nhằm mục đích hoàn thành nhữngnhiệm vụ đa dạng” (Schlussel,1985).

Định nghĩa về robot còn được Mikell P.Groover, một nhà nghiên cứu hàng đầutrong lĩnh vực robot mở rộng hơn: “Robot công nghiệp là những máy, thiết bị tổnghợp hoạt động theo chương trình có những đặc điểm tương tự như ở con người”

Sự thống nhất trong tất cả các định nghĩa nói trên ở đặc điểm “điều khiển theochương trình” Đặc điểm này của robot được thực hiện nhờ sự ra đời của bộ vi xử lý vàcác vi mạch tích hợp chuyên dùng được gọi là “chíp” trong những năm 70

Không lâu sau khi xuất hiện robot được điều khiển theo chương trình, người ta đãthực hiện được những robot tự hành Hơn nữa, với những bước phát triển nhanh chóngcủa kỹ thuật vi điện tử và tin học, hiện nay người ta đã sáng tạo nhiều robot có cảmxúc và có khả năng xử lý thông tin Do đó định nghĩa robot cũng có những thay đổi bổsung

P.J.McKerrow, một nhà nghiên cứu về robot của Úc đã đưa ra một định nghĩa ởmột góc độ khác: “Robot là một loại máy có thể lập trình để thực hiện những côngviệc đa dạng tương tự như một máy tính, là một mạch điện tử có thể lập trình để thựchiện những công việc đa dạng”

Các robot đóng góp vào sự phát triển công nghiệp dưới nhiều dạng khác nhau:tiết kiệm sức người, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm và an toànlao động, giải phóng con người thoát khỏi những công việc cực nhọc và tẻ nhạt.Tấtnhiên trong tương lai còn nhiều vấn đề nảy sinh khi robot ngày càng thay thế các hoạtđộng của con người, như trong việc đem lại lợi ích cho con người, khám phá vũ trụ, vàkhái thác các nguồn lợi đại dương, robot đã thực sự làm cho cuộc sống của chúng tatốt đẹp hơn

1.3 PHÂN LOẠI ROBOT

Có 4 yếu tố chính để phân loại robot như sau:

1.3.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động:

a.Robot toạ độ vuông góc(cartesian robot):

Robot loại này có 3 bậc chuyển động cơ bản gồm 3 chuyển động tịnh tiến dọc

theo 3 trục vuông góc

(Hình a)

b.Robot toạ độ trụ (cylindrical robot):

Ba bậc chuyển động cơ bản gồm hai trục chuyển động tịnh tiến và một trụcquay

Trang 5

(Hình b)

c.Robot toạ độ cầu (spherical robot):

Ba bậc chuyển động cơ bản gồm một trục tịnh tiến và hai trục quay

(Hình c)

d.Robot khớp bản lề (articular robot):

Ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba trục quay

(Hình d)

1.3.2 Phân loại theo thế hệ :

Theo quá trình phát triển của robot ta có thể chia ra các mức độ sau đây:

a.Robot thế hệ thứ nhất:

Bao gồm các dạng robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi(playback robots), theo chương trình định trước.Chương trình ở đây cũng có 2 dạng:chương trình “cứng” không thay đổi được như điều khiển bằng hệ thống cam và điềukhiển với chương trình có thể thay đổi theo yêu cầu công nghệ của môi trường sử dụngnhờ các panel điều khiển hoặc máy tính

b.Robot thế hệ thứ hai:

Trang 6

Hình 1

Trong trường hợp này được trang bị các bộ cảm biến (sensors) cho phép cungcấp tín hiệu phản hồi trở lại hệ thống điều khiển về trạng thái, vị trí không gian củarobot cũng như những thông tin về môi trường bên ngoài như trạng thái, vị trí của đốitượng thao tác, của các máy công nghệ mà robot phối hợp, nhiệt độ của môitrường, ,giúp cho bộ điều khiển có thể lựa chọn những thuật toán thích hợp để điềukhiển robot thực hiện những thao tác xử lý phù hợp Nói cách khác, đây cũng là robotvới điều khiển theo chương trình nhưng có thể tự điều chỉnh hoạt động thích hợp vớinhững thay đổi của môi trường thao tác Dạng robot với trình độ điều khiển này cònđược gọi là robot được điều khiển thích nghi cấp thấp.

Robot thế hệ này bao gồm các robot sử dụng cảm biến trong điều khiển(sensor – controlled robots) cho phép tạo được những vòng điều khiển kín kiểu servo

c Robot thế hệ thứ ba:

Đây là dạng phát triển cao nhất của robot tự cảm nhận Các robot ở đây được

trang bị những thuật toán xử lý các phản xạ logic thích nghi theo những thông tin vàtác động của môi trường lên chúng, nhờ đó robot tự biết phải làm gì để hoàn thànhđược công việc đã được đặt ra cho chúng Hiện nay đã có nhiều công bố về nhữngthành tựu trong lĩnh vực điều khiển này trong các phòng thí nghiệm và được đưa ra thịtrường dưới dạng những robot giải trí có hình dạng của các động vật máy

Robot thế hệ này gồm các robot được trang bị hệ thống thu nhận hình ảnhtrong điều khiển cho phép nhìn thấy và nhận dạng các đối tượng thao tác

b.Robot đường dẫn liên tục:

Robot loại này sử dụng bộ điều khiển servo thực hiện điều khiển vòng kín Hệthống điều khiển liên tục là hệ thống trong đó robot được lập trình theo một đườngchính xác Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn được biểu diển bằng một loạt

Trang 7

các điểm rời rạc gần nhau và được lưu vào bộ nhớ robot, sau đó robot sẽ thực hiện lạichính xác đường dẫn đó.

1.3.4Phân loại robot theo nguồn dẫn động:

a Robot dùng nguồn cấp điện:

Nguồn điện cấp cho robot thường là DC để điều khiển động cơ DC Hệ thốngdùng nguồn AC cũng được chuyển đổi sang DC Các động cơ sử dụng thường là động

cơ bước, động cơ DC servo, động cơ AC servo Robot loại này có thiết kế gọn, chạy

êm, định vị rất chính xác.Các ứng dụng phổ biến là robot sơn, hàn

b Robot dùng nguồn khí nén:

Hệ thống cần được trang bị máy nén, bình chứa khí là động cơ kéo máy nén.Robot loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng nhỏ có tay máy làcác xy-lanh khí nén thực hiện chuyển động thẳng và chuyển động quay Do khí nén làlưu chất nén được nên robot loại này thường sử dụng trong các thao tác gắp đặt khôngcần độ chính xác cao

c Robot dùng nguồn thuỷ lực:

Nguồn thuỷ lực sử dụng lưu chất không nén được là dầu ép Hệ thống cầntrang bị bơm để tạo áp lực dầu Tay máy là các xy-lanh thuỷ lực chuyển động thẳng vàquay và động cơ dầu Robot loại này được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng lớn

Ngoài những cách phân loại nêu trên, bảng sau cung cấp thêm thông tin đểphân loại tay máy và robot một cách chi tiết hơn

Dấu hiệu phân loại Tên gọi của tay máy

Theo số bậc chuyển động (kể cả bậc chuyển độngchuyển dời của cả taymáy)

-Có hai,ba hoặc nhiều hơn ởdạng:

*Không tự di chuyển

*Tự chuyển dời

Theo số lượng tay máy

Một,hai hoặc nhiều tay máyđược điều khiển đồng thời:

*Có nguồn dẫn động và điềukhiển riêng

*Có nguồn dẫn động riêng vàđược điều khiển chung

*Có chung nguồn dẫn động

*Tự di chuyểnTheo tải trọng nâng của

tay máy

*loại siêu nhẹ

*loại nhẹ

Trang 8

Với điều khiển chương trình:

*Theo chu kỳ

*Theo vị trí

*Theo chu vi

*Hỗn hợpTheo robot được điều

khiển đồng thời *Điều khiển riêng rẽ*Điều khiển theo nhómTheo độ chính xác *Gồm các mức chính xác:

0,1,2,3

Theo kiểu bảo hiểm

*Kiểu thông thường

1.4.1Ứng dụng Robot trong công nghiệp:

Robot được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.Những ứng dụngban đầu bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm và phun sơn Những ứng dụng của robottrong công nghiệp đạt hiệu quả cao có thể kể đến như robot hàn đường, robot lắp ráp

và trong những nhà máy tự động hoá hoàn toàn sử dụng robot như ngành công nghiệpôtô

Trang 9

1.4.2Ứng dụng robot trong phòng thí nghiệm:

Ngày nay robot càng được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm.Chúng đượcdùng để thực hiện tự động các công việc thủ công, ví dụ chuẩn bị mẩu thử, cân, phachế, ly tâm

1.4.3 Ứng dụng robot trong các thao tác cần khuyếch đại lực:

Ứng dụng này được dùng nhiều trong công nghiệp hạt nhân với sự phát triểncủa điều khiển qua màn hình để xử lý vật liệu phóng xạ

1.4.4 Ứng dụng robot trong nông nghiệp:

Các robot sẽ tham gia gieo hạt hay vun trồng, một trong số các dự án thànhcông nhất cho đến nay là sự phát triển của robot cắt lông cừu ở Úc

1.4.5 Ứng dụng robot trong không gian:

Thám hiểm không gian là một lĩnh vực chuyên dùng ứng dụng robot Các ứngdụng thường gặp là xe tự hành trang bị tay máy linh hoạt, các robot công dụng trongcác trạm không gian, các robot bảo trì vệ tinh

1.4.6 Ứng dụng robot trong tàu lặn:

Công việc thường gặp là dò tìm dưới đáy biển, kiểm tra và bảo trì các giànkhoan ngoài khơi, lắp đặt và kiểm tra cáp truyền xuyên đại dương, khảo sát địa chấtcủa thềm đại dương

1.4.7 Ứng dụng robot trong giáo dục:

Các chương trình giáo dục sẽ dùng robot làm phương tiện giảng dạy.Robot rùaTasman được sử dụng kết hợp với ngôn ngữ LOGO để giảng dạy về sự nhận thức vềmáy tính Ngoài ra chúng ta có thể tạo ra phòng học robot trong đó phối hợp các máysản xuất khác nhau như băng tải máy gia công CNC, kho hàng tự động

1.4.8 Ứng dụng robot trong hỗ trợ người tàn tật:

Một số người bị bại liệt hay mất tay chân sẽ được cấy một vi mạch dưới da vàmột kết cấu cơ khí sẽ giúp cho người tàn tật có khả năng đi lại, cầm nắm đồ vật và laođộng bình thường Trong tương lai không xa robot sẽ phục vụ cho người tàn tật ngàycàng hoàn hảo hơn

1.4.9 Ứng dụng robot trong sinh hoạt và giải trí:

Một loại robot mà trẻ em có thể chơi với chúng, có thể giúp chúng ta trongcác công việc hàng ngày, nó chạy được khi ta vỗ tay Một số loại robot với các bộ cảmbiến có thể nhận biết được giọng nói của người, đo nhiệt độ cơ thể và thực hiện nhiềucông việc phức tạp khác nhau, các robot này không chỉ là các đồ chơi hấp dẫn cho trẻ

em mà còn là các mô hình của các thiết bị thực tiễn phục vụ trong sinh hoạt hàng ngày

1.5 ROBOT DÒ ĐƯỜNG VÀ ỨNG DỤNG

Trang 10

Trong những năm gần đây ở Việt Nam với sự phát triển mạnh mẽ của truyền

động, cảm biến và cơn lốc công nghệ thông tin thì vấn đề tự động hoá được đặt lênhàng đầu Tự động hoá gắn liền với nền công nghiệp hiện đại, là một khái niệm baotrùm trong nhiều lĩnh vực trong đó có cả thuật ngữ “Robot”

Trong những điều kiện môi trường làm việc khắc nghiệt, không an toàn chongười lao động mà năng suất lao động vẫn được đảm bảo thì việc đưa robot vào là mộtnhu cầu khách quan

Trong đó robot dò đường cũng là một công cụ lao động thiết thực được kháithác trong những năm gần đây Chính vì sự mới lạ cũng như tính non yếu về côngnghệ nên em muốn chọn đề tài: “Robot dò đường” nhằm khái thác và muốn áp dụngrộng rãi trong thực tế

- Quét bụi trong phòng

- Nếu có điều kiện thực tế em sẽ mở rộng đề tài và ứng dụng rộng rãi nó vàothực tế tại Việt Nam

Trang 11

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ PLC2.1 GIỚI THIỆU CHUNG:

Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy móccông nghiệp … người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời (rơle, timer,contactor …) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điềukhiển Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa bảo trì do đó giá thànhcao Khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đó

Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn được điều khiển cho mộtmáy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chấtlượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình đượcPLC (Programable Logic Control) ra đời đã giải quyết được vấn đề trên

Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm

1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản vàcồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậycác nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưngviệc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trìnhngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình

Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969 Trong giai đoạnnày các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thốngRelay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhàthiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là:dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Trong những năm đầu thập niên 1970, những

hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hổ trợ(arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation) Do sự phát triển

Trang 12

của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếpgiữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn Ngoài racác nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệthống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ Tốc độ xử lý của hệ thốngđược cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt vớinhững chức năng phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn.

Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi(register) và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau.Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôncập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra

- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ

Do các đặc điểm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời giannối dây phức tạp khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần lập chương trìnhmới thay cho chương trình cũ

Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thôngdụng, để đáp ứngyêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đưa ra hàng loạt các dạng PLC vớinhiều mức độ thực hiện đủ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của người sử dụng,ngoài ra PLC còn có thể được lập trình điều khiển từ xa

2.2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

PLC SIMATIC S7-200:

2.2.1 Cấu trúc phần cứng của S7 – 200 CPU 224.

PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lậptrình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua một ngônngữ lập trình

Trang 13

EM 241 S7-200 PLC

Kết nối với PLC từ xa qua đường line.

S7 – 200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúctheo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này sử dụng cho nhiều ứngdụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý chẳng hạnCPU 212 hoặc CPU 224 Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU nàynhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.

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

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 1ms, 16 Timer10ms và 108 Timer 100ms

128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi

688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc

Các chế độ ngắt và xử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lênhoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung

các cổng vào

cổng truyền thông

Các cổng ra

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7

I1.0 I.11 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7

SF RUN STOP

SIEMENS

SIMATIC

S7 - 200

Q1.0 Q1.1

Mô tả các đèn báo trên S7 – 200, CPU 224

SF (đèn đỏ) Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng Đèn SF sáng lên khi PLC bị

hỏng hóc

RUN (đèn xanh) Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực

hiện chương trình được nạp trong máy

STOP (đèn vàng) Đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng Dừng

chương trình đang thực hiện lại

Ix.x (đèn xanh) Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x

(x.x = 0.0 ÷ 1.5) Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic củacổng

Qy.y (đèn xanh)Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y

(y.y = 0.0 ÷ 1.1) Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic củacổng

2 24 VDC 7 24 VDC (120mA tối đa)

3 Truyền và nhận dữ liệu 8 Truyền và nhận dữ liệu

4 Không sử dụng 9 Không sử dụng

5 Đất

Để ghép nối S7 – 200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trìnhthuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng MPI Cáp đó đi kèm theo máylập trình

Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPIvới bộ chuyển đổi RS232/RS485

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

Trang 15

Sơ đồ chân cổng truyền thông

1

5 4 3 2

9 8 7 6

S7 – 200 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 – 200

sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cốhoặc 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 cưỡng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chuyểnsang chế độ STOP Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trìnhhoặc nạp một chương trình mới

- TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ làmviệc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP

Pin và nguồn nuôi bộ nhớ :

Nguồn nuôi dùng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộnhớ Nguồn pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dunglượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộnhớ không bị mất đi

Trang 16

Các LED chỉ trạng

thái của CPU

Sơ đồ bố trí các bộ phận của S7-200 CPU

2.2.2Cấu trúc bộ nhớ :

a.Phân chia bộ nhớ :

Bộ nhớ của S7 – 200 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 – 200 cótính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệtđược kí hiệu SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc

Vùng 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

Vùng dữ liệu: dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quảcác phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông …một phần của vùng nhớ này thuộc kiểu non-volatile

Vùng đối 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 thuộc kiểu non-volatile nhưngđọc/ghi được

b.Vùng dữ liệu :

Trang 17

Chương trìnhTham số

Dữ liệuVùng đối tượng

Chương trìnhTham số

Dữ liệu

Chương trìnhTham số

Dữ liệuTụ

Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy nhập theo từngbit, từng byte, từng từ đơn hoặc từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ

dữ liệu cho các thuật toán các hàm truyền thông, lập bảng các hàm dịchchuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ …

Vùng dữ liệu lại được chia thành các miền nhớ nhỏ với các công dụng khácnhau Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trưngcho từng công dụng của chúng như sau:

V - Variable memory

I - Input image regigter

O - Output image regigter

M - Internal memory bits

SM - Speacial memory bits

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

từ đơn (word-2byte) hoặc từ kép (2 word)

Mô tả vùng dữ liệu của CPU 224

M0.x (x=0÷7)

M31.x (x=0÷7)

Q0.x (x=0÷7)

Q7.x (x=0÷7)

SM0.x (x=0÷7)

SM29.x (x=0÷7)

SM30.x (x=0÷7)

SM85.x (x=0÷7)

V0

V4095

I0.x (x=0÷7)

I7.x (x=0÷7)

VD150

- Truy nhập theo bit: Tên miền (+) địa chỉ byte (+)•(+) chỉ số bit Ví dụ

V150.4 chỉ bit 4 của byte 150 thuộc miền V

- Truy nhập theo byte: Tên miền (+) 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 thuộc miền V, trong đó byte

150 có vai trò byte cao trong từ

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

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

miền Ví dụ VD150 chỉ từ kép gồm 4 byte150, 151, 152 và 153 thuộc miền V,trong đó byte 150 có vai trò byte cao và byte 153 là thấp trong từ kép

Bit: 63 32 31 16 15 8 7 0

byte thuộcvùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con trỏ Con trỏ được định nghĩa trongmiền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2 và AC3 Mỗi con trỏ địa chỉ chỉ gồm 4 byte (từkép)

- c.Truy nhập theo từ kép: Tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong

miền Ví dụ VD150 chỉ từ kép gồm 4 byte150, 151, 152 và 153 thuộc miền V,trong đó byte 150 có vai trò byte cao và byte 153 là thấp trong từ kép

Bit: 63 32 31 16 15 8 7 0

Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con trỏ.Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2 và AC3 Mỗi contrỏ địa chỉ chỉ gồm 4 byte (từ kép)

c.Vùng đối tượng :

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lậptrình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer Dữ liệu kiểu đối

Trang 19

tượng bao gồm của thanh ghi của Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ratương tự và các thanh ghi Accumulator (AC).

Kiểu được đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉđược ghi theo mục đích cần sử dụng của đối tượng đó

Vùng nhớ đối tượng được phân chia như sau:

T0

T127

T0

T127

C0

C127

C0

C27

AQW0

AQW30

AW0

AW30

AC0 (không có khả năng làm con trỏ)

AC1AC2AC3

HSC0HSC1 (chỉ có trong CPU 224)HSC2 (chỉ có trong CPU 224)

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

224 :

(4 vào/4 ra)

MODUL 1(8 vào)

MODUL 2(3vàoanalog /1raanalog)

MODUL 3(8 ra)

MODUL4

(3 vàoanalog/1raanalog)I0.0 Q0.0

Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3

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

AIW0AIW2AIW4

AQW0

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

AIW8AIW10AIW12

HSC0HSC1 (chỉ có trong CPU 224)HSC2 (chỉ có trong CPU 224)

cổng vào vùng đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vịngquét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh (MEND).Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thơng nội bộ và kiểm tra lỗi.Vịng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới cáccổng ra.

Chương trình thực hiện theo vịng quét (scan) trong S7 – 200.

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thơng thường lệnh khơnglàm việc mà chỉ thơng qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyềnthơng giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý Khi gặplệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi cơng việc khác, ngay cả chươngtrình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra

Nếu sử dụng các chế độ xử lý ngắt, chương trình con tương ứng với từng tínhiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình Chương trình

xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vịng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và cĩ thểxảy ra ở bất cứ điểm nào trong vịng quét

2.2.4 Cấu trúc chương trình của S7 – 200:

Cĩ thể lập trình cho S7 – 200 bằng cách sử dụng một trong những phầnmềm sau đây:

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 conphải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đĩ là lệnh MEND

Trang 22

4 Chuyển dữ liệu từ bộ

đệm ảo ra ngoại vi

3 Truyền thông và

tự kiểm tra lỗi

1 Nhập dữ liệu từ ngoại

vi vào bộ đệm ảo

2 Thực hiện chương trình

- Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình Nếu cần sửdụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chínhMEND.

Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chươngtrình 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 chươngtrình sau này Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lýngắt đằng sau chương trình chính

Trang 23

Main Program



MEND

Thực hiện trong một vòng quét

Cấu trúc chương trình của S7 – 200

Một vòng (scan cycle) quét được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầuvào, và sau đó thực hiện chương trình Scan cycle kết thúc bằng việc thay đổi trạngthái đầu ra Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7 – 200 thực thi các nhiệm vụbên trong và nhiệm vụ truyền thông Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp

Cách lập trình cho S7 – 200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nóichung dựa trên hai phương pháp lập trình cơ bản: Phương pháp hình thang (LadderLogic viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL)

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

Trang 24

Định nghĩa về LAD:

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa Những thành phần cơ bảndừng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trongchương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

Tiếp điểm:

Là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle Các tiếp điểm đó có

thể là thường mở (┤├) hoặc thường đóng (┤/├)

Cuộn dây (coil):

Là biểu tượng (─( )) mô tả các rơle được mắc theo chiều dòng điện cungcấp cho rơle

Hộp (box):

Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy

đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ định thời gian(Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải được mắcđúng chiều dòng điện

Mạng LAD:

Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bêntrái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bênphải là dây trung hòa hay là đường trở về nguồn cung cấp (đường nguồn bên phảithường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEP7-Micro/DOS hoặcSTEP7-Micro/WIN) Dòng điện chạy từ bên trái qua các tiếp điểm đến các cuộn dâyhoặc các hộp trở về bên phải nguồn

a.Các toán hạng giới hạn cho phép của CPU 224:

Truy nhập theo bit

(địa chỉ byte, chỉ số bit)

Truy nhập theo byte

Truy nhập theo từ đơn (word)

(địa chỉ byte cao)

Truy nhập theo từ đơn (word)

(địa chỉ byte cao)

Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp

b Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm:

SET (S), RESET (R): Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đãđược thiết kế Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hay ngắt các cuộn dây đầu

ra Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuôn dây đóng hoặc mở các tiếpđiểm Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết

kế Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S hoặc R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc mộtdãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255) Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổibởi các lệnh này

Trang 27

C0C1C2C3C4C5C6C7C8

mC0C1C2C3C4C5C6C7

Trước LDN SauC0

Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD:

S bit n

──( S )

Đóng một mảng gồm n các tiếpđiểm kể từ địa chỉ S-bit

S-bit: I, Q, M,SM,T, C,V(bit)

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

*VD, *AC

S bit n

──( R )

Ngắt một mảng gồm n các tiếpđiểm kể từ S-bit Nếu S-bit lạichỉ vào Timer hoặc Counter thìlệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer/

Counter đó

S bit n

──( SI )

Đóng tức thời một mảng gồm ncác tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit S-bit: Q (bit)n(byte):IB,QB, MB,

c Các lệnh logic đại số Boolean:

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập các mạch logic (không cónhớ) Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếphay song song các tiếp điểm thường đóng hay các tiếp điểm thường mở Trong STL cóthể sử dụng lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And Not), ON(Or Not) cho các hàm kín Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7 – 200 còn có 5 lệnh đặc biệtbiểu diễn cho các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi làlệnh stack logic) Đó là các lệnh ALD (And Load), OLD (Or Load), LPS (Logic Push),LRD (Logic Read) và LPP (Logic Pop) Lệnh stack logic được dùng để tổ hợp, saochụp hoặc xoá các mệnh đề logic LAD không có bộ đếm dành cho Stack logic STL

sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thứccon

ALD

Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên vàthứ hai của ngăn xếp bằng phép tínhlogic AND Kết quả ghi lại vào bit đầutiên Giá trị còn lại của ngăn xếp đượckéo lên một bit

Không có

Trang 28

Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên vàthứ hai của ngăn xếp bằng phép tínhlogic OR Kết quả ghi lại vào bit đầutiên Giá trị còn lại của ngăn xếp đượckéo lên một bit

Không có

LPS

Lệnh Logic Push (LPS) sao chụp giátrị của bit đầu tiên vào bit thứ hai trongngăn xếp Giá trị còn lại bị đẩy xuốngmột bit Bit cuối cùng bị đẩy ra khỏingăn xếp

Không có

LRD

Lệnh sao chép giá trị của bit thứ haivào bit đầu tiên trong ngăn xếp.Các giátrị còn lại của ngăn xếp giữ nguyên vịtrí

Không có

LPP Lệnh kéo ngăn xếp lên một bit Giá trịcủa bit sau được chuyển cho bit trước. Không có

AND (A) Lệnh A và O phối hợp giá trị logic của một tiếp điểm

n với

OR (O) giá trị bit đầu tiên của ngăn xếp Kết quả phép tínhđược đặt lại vào bit đầu tiên trongngăn xếp Giá trị của các bit còn lại trong ngăn xếp không bị thayđổi

d Các lệnh tiếp điểm đặc biệt:

Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạngthái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị đỉnh củangăn xếp) LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt này để tác động vào dòng cung cấp.Các tiếp điểm đặc biệt không có toán hạng riêng của chính chúng vì thế phải đặt chúngphía trước cuộn dây hoặc hộp đầu ra

Tiếp điểm chuyển tiếp dương/âm (các lệnh sườn trước và sườn sau) cónhu cầu về bộ nhớ bởi vậy đối với CPU 224 có thể sử dụng nhiều nhất là 256 lệnh

e Các lệnh so sánh:

Khi lập trình, nếu các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kếtquả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh theo byte, Word hay Dword củaS7 – 200

LAD sử dụng lệnh so sánh để so sánh các giá trị của byte, word hayDword (giá trị thực hoặc nguyên) Những lệnh so sánh thường là: so sánh nhỏ hơnhoặc bằng (<=); so sánh bằng (==) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (>=)

Trang 29

Khi so sánh giá trị của byte thí không cần phải để ý đến dấu của toánhạng, ngược lại khi so sánh các từ hay từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toánhạng là bit cao nhất trong từ hoặc từ kép Ví dụ 7FFF > 8000 và 7FFFFFFF >80000000.

Trang 30

f Các lệnh điều khiển Timer:

CPU 224 có 128 Timer được chia làm hai loại khác nhau là:

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

- Timer tạo thời gián trể có nhớ (Retentive On-Delay Timer), ký hiệu làTONR

Hai kiểu Timer của S7 – 200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ởphản ứng của nó đối với trạng thái đầu vào

Cả hai Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gián trể tín hiệu kể

từ thời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạngthái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời gián Timer được kích, và không tính khoảng thờigián khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gián trể tín hiệu đặt trước

Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động reset còn TONR thì không

tự động reset Timer TON được dùng để tạo thời giai trể trong một khoảng thời giai(miền liên thông), còn với TONR thời giai trể sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thờigian khác nhau

Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với ba độ phân giải khác nhau, độphân giải 1ms, 10ms và 100ms Thời gian trể ( được tạo ra chính là tích của độ phângiải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer Ví dụ Timer có độ phângiải 10ms và giá trị đặt trước là 50 thì thời gian trể sẽ là ( = 500ms

Độ phân giải các loại Timer của S7 – 200, CPU 224:

Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 224

Trang 31

g Các lệnh di chuyển nội dung ô nhớ:

Các lệnh di chuyển thực hiện việc di chuyển hoặc sao chép số liệu từ vùngnày sang vùng khác trong bộ nhớ

Trong LAD và STL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sao chépnội dung một byte, một từ đơn, hoặc một từ kép từ vùng này sang vùng khác trong bộnhớ Lệnh trao đổi nội dung của hai byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nộidung của byte thấp sang byte cao và ngược lại chuyển nội dung của byte cao sang bytethấp của từ đó

MOV_B (LAD) Lệnh sao chép nội dung của byte IN sang byte OUT  MOV_W (LAD) Lệnh sao chép nội dung của từ đơn IN sang OUT  MOV_DW (LAD) Lệnh sao chép nội dung của từ kép IN sang OUT  MOV_R (LAD) Lệnh sao chép một số thực từ IN (4byte) sangOUT(4byte)

Trang 32

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ ,TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG ROBOT.

4.1 TÍNH CHỌN ROBOT

4.1.1 Khung robot:

Được ghép từ những thanh sắt,nhôm, nhựa, các thanh được liên kết cơ khí

và tạo thành hình bán cầu với các kích thước như sau:

mặt đáy : 400 mmchiều cao: 190mm

4.1.2 Phương pháp điều khiển sự chuyển động của robot:

Có nhiều phương pháp điều khiển sự chuyển động của robot, ở đây ta sửdụng phương pháp điều khiển robot chuyển hướng theo hai bánh đằng sau Hai bánhsau vừa là hai bánh đẩy vừa là bộ chuyển đổi hướng đi của robot

Giả sử muốn điều khiển cho robot chạy thẳng thì ta phải cấp điện đồng thời cho hai động cơ ở hai bánh sau, điều kiệnđộng cơ Đ1 và động cơ Đ2 phải cùng tốcđộ

Trang 33

Sự sai khác tốc độ của hai động cơ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồncấp, bộ giảm tốc, bộ phận cơ khí ( vòng bi )

Khi robot đang chạy thẳng, muốn rẽ qua phải ta chỉ cần dừng động cơ 2, lúcnày động cơ 1 đang giữ nguyên tốc độ, động cơ 2 dừng Do vậy robot sẽ cua qua phải,còn nếu muốn rẽ qua trái thì ta giữ nguyên tốc độ động cơ 2 đồng thời dừng, lúc nàyđộng cơ 1 bị giảm tốc và như vậy robot sẽ chuyển hướng qua trái

Phương pháp này có ưu điểm là tránh dùng các bộ giảm tốc, các tiếp điểmphụ mắc phức tạp, có thể thay đổi tốc độ một cách linh hoạt và robot sẽ cua đượcnhững góc cua lớn mà chỉ cần đứng tại chỗ, robot chuyển động theo đường lượn sóng

và tương đối ổn định Tốc độ chuyển động của robot sẽ được tăng lên, điều khiển robotđược chuyển sang điều khiển động cơ điện

4.2 TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Tính toán chọn các phần tử trong mạch điều khiển robot là một khâu rất quantrọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động cũng như sự ổn định của robot Sơ đồkhối của mạch điều khiển robot gồm có các khâu cơ bản như sau:

Hình 8: Sơ đồ khối của mạch điều khiển

Các công tắc hành trình sẽ xác định vị trí, trạng thái làm việc của robot, tín hiệuđầu ra của cảm biến và công tắc hành trình được đưa vào PLC để điều khiển động cơchạy theo chương trình đã được lập trình trong PLC

Khi robot ở trong sàn nhà ánh sáng từ led phát được phản xạ qua sàn nhàtới quang trở thu, điều này sẽ làm giảm điện trở của quang trở Khi robot chạy ra khỏisàn nhà gặp lổ hổng thì ánh sáng không được phản xạ (hoặc phản xạ một lượng nhỏ)như vậy điện trở của quang trở giảm không đáng kể Sự chênh lệch áp ở hai trườnghợp này sẽ được đưa vào mạch khuyếch đại và so sánh, đầu ra của mạch này có thểđược dùng để đóng cắt rơle đưa hoặc ngắt nguồn tới đầu vào của PLC.

Mạch cảm biến gồm hai phần: phần phát và phần thu, phần phát có thể lànguồn phát nhấp nháy hoặc liên tục, phần thu dùng quang trở Ở đây ta dùng nguồnphát là led phát tia hồng ngoại có cường độ sáng liên tục, phần thu là quang trở đượcmắc vào mạch so sánh

Sơ đồ mạch phần thu được bố trí như sau:

Sơ đồ mạch phần thu của mạch quang trở

Trang 35

Sơ đồ mạch phần thu của mạch hồng ngoại

IC LM339 bao gồm 4 bộ khuyếch đại thuật toán dùng để so sánh tín hiệu vào,LM339 có 14 chân trong đó có 2 chân nguồn nuôi, điện áp cấp 12V DC

* Nguyên lý hoạt động của phần thu :

Dựa trên nguyên lý làm việc của bộ so sánh thường dùng khuyếch đại thuậttoán

Ta có Ud = Vr – V1 nên :

Khi V1 < Vr thì Ud > 0  V2 = Vsat ( mức logic cao) Khi V1 > Vr thì Ud < 0  V2 = –Vsat ( mức logic thấp)

Trang 36

Khi quang trở chưa nhận được ánh sáng ( chưa thông mạch) thì điện áp ở đầu vàokhông đảo nhỏ hơn điện áp ở đầu vào đảo nên bộ so sánh đưa ra mức logic thấp hay làđiện áp âm, điện áp này phân cực ngược cho tranzitor D468 làm cho tranzitor này bịkhoá vì vậy không có dòng từ cực C đổ xuống cực E Rơle không tác động.

Khi quang trở nhận được ánh sáng từ phần phát, lúc này quang trở thông mạch vìvậy áp ở đầu vào không đảo tăng lên, ta chỉnh biến trở ở đầu vào đảo cho đến khi điện

áp ở đầu vào không đảo lớn hơn điện áp ở đầu vào đảo bộ khuyếch đại thuật toán đưa

ra mức logic dương, điện áp dương này phân cực thuận cho tranzitor D468 làm chotranzitor này dẫn  có dòng đổ từ dương nguồn qua rơle, qua tranzitor tới mass làmđóng rơle, như vậy sẽ đóng mở các tiếp điểm đưa hoặc ngắt nguồn vào đầu vào củaPLC

* Khoảng chỉnh của biến trở 100k ở đầu vào đảo.

Nếu để biến trở Rb ở giá trị cực đại là 100K thì áp ở các đầu vào của bộkhuyếch đại được tính như sau:

Điện áp ở đầu vào đảo Uđảo = Unguồn – UR1

1

.R

R R

=10v

Như vậy ở trường hợp này Ukđảo < Uđảo nên đầu ra của bộ khuyếch đạithuật toán ở mức logic thấp cho nên tranzitor bị khoá dẫn đến rơle không làmviệc được

Khi quang trở nhận tín hiệu, để đầu ra của bộ so sánh ở mức logic cao thì ta phảiđiều chỉnh biến trở Rb sao cho Ukđảo > Uđảo hay Uđảo < 10V như vậy biến trở phảiđược điều chỉnh trong khoảng giá trị 11K  0

Cầu điện trở R2, R3, R4 dùng để phân áp và hạn dòng cho D468, giúp cho D468tránh được hư hỏng do dòng hoặc áp lớn

4.2.2.Tính chọn rơle điện tử: ( ante coil DC 24v)