Trong một sự kiện mà CPU không thể hoàn tất chu trình quét trong khoảng thòi gian chu trình tối thiểu được xác định, CPU sẽ hoàn tất chu trình quét một cách bình thường (bao gồm cả việ[r]
Trang 11/ Tổng quan về thiết bị
1.1/ Giới thiệu về PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết họp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích họp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo ỉogic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức họp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác
1.2/ Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:
• Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU
• Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485
Trang 2Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau
Trang 3Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để
hỗ trợ các giao thức truyền thông khác
Trang 4Module tín hiệu
1.4/ Các module truyền thông
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào
hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485
• CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
• Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)
Module tín hiệu
1.5/ STEP 7 Basic
Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp một môi trường thân thiện cho người dùng nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều khiển ứng dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị trong đề án, như các thiết
bị PLC hay HMI STEP 7 Basic cung cấp hai ngôn ngữ lập hình (LAD và FBD) để thuận tiện và có hiệu quả trong việc phát triển chương trình điều khiển đối với ứng dụng, và còn cung cấp các công cụ để tạo ra và cấu hình các thiết bị HMI trong đề án của người dùng
Đổ giúp người dùng tìm ra thông tin cần thiết, STEP 7 Basic cung cấp một hệ thống trợ giúp trực tuyến
Trang 5Để cài đặt STEP 7 Basic, người dùng cần đưa đĩa CD vào ữong ổ CD-ROM của máy tính Trình thuật sĩ cài đặt sẽ khải động một cách tự động và nhắc người dùng trong suốt quá trình cài đặt
Lưu ý: Để cài đặt STEP 7 Basic trên một máy tính cá nhân dùng hệ điều hành Windows 2000,
Windows XP hay Windows Vista, người dùng cần phải đăng nhập với quyền hạn Administrator
1.5.1/ Các kiểu xem khác nhau giúp công việc dễ dàng hơn
Nhằm giúp gia tăng hiệu suất công việc, phần Totally Intergrated Automation Portal cung cấp hai kiểu xem thiết lập công cụ khác nhau: một là thiết lập được định hướng theo công việc, thiết lập này được tổ chức trong chức năng của các công cụ (kiểu xem Portal), hai là kiểu xem được định hướng theo đề án gồm các phần tử bên trong đề án (kiểu xem Project) Người dùng cần chọn kiểu xem nào giúp làm việc với hiệu quả tốt nhất Với một
cú nhấp chuột, người dùng có thể chuyển đổi giữa kiểu xem Portal và kiểu xem Project
Kiểu xem Portal
Kiểu xem Portal cung cấp một kiểu xem theo chức năng đối với các nhiệm vụ và tổ chức chức năng của các công cụ theo nhiệm vụ để được hoàn thành, như là tạo ra việc cấu hình các thành phần và các mạng phần cứng
Người dùng có thể dễ dàng xác định cách thức để tiến hành và nhiệm vụ để chọn
Kiểu xem Project
Trang 6Kiểu xem Project cung cấp việc truy xuất đến tất cả các thành phần nằm trong một đề án Với tất cả các thành phần này nằm trong một vị trí, người dùng có một truy xuất dễ dàng đến mỗi phương diện của đề án Đe án chứa tất cả các các phần tử đã vừa được tạo ra hay hoàn thành
1.5.2/ Trợ giúp người dùng khỉ cần
+ Nhanh chóng tìm kiếm tìm ra câu trả lời đến người dùng
Để giúp người dùng giải quyết những phát sinh một cách nhanh chóng và có hiệu quả, STEP 7 Basic cung cấp phần trợ giúp thông minh đến từng yêu cầu:
• Một trường nhập vào cung cấp trợ giúp kiểu “mở ra” để hỗ trợ người dùng nhập vào thông tin chính xác (các phạm vi và kiểu dữ liệu) đối với trường đó Ví dụ, nếu người dùng đã nhập một giá trị không hợp lệ, một hộp văn bản thông điệp sẽ
mở ra nhằm cung cấp phạm vị các giá trị hợp lệ
• Một số thủ thuật về công cụ trong giao diện (ví dụ đối với các lệnh) “xếp tầng” nhằm cung cấp thông tin bổ sung Các thủ thuật về công cụ này sẽ liên kết đến các chủ đề xác định trong hệ thống thông tin trực tuyến (trợ giúp trực tuyến)
Thêm vào đó STEP 7 Basic có một hệ thống thông tin toàn diện miêu tả một cách đầy đủ chức năng của các công cụ SIMATIC
+ Trợ giúp kiểu mở ra và các thủ thuật về công cụ xếp tầng
Các trường nhập vào gồm nhiều hộp thoại khác nhau và các thẻ nhiệm vụ sẽ cung cấp phản hồi dưới dạng một hộp thông điệp, hộp này mở ra và cho người dùng biết về phạm
vi hay các kiểu của dữ liệu được yêu cầu
Hộp thoại Network devices
Các phần tử trong giao diện phần mềm cung cấp các thủ thuật về công cụ để giải thích chức năng của phần tử đó Một vài phần tử, ví dụ các biểu tượng “Open” hay “Save”, không yêu cầu các thông tin bổ sung Tuy nhiên, một số phần tử cung cấp cơ chế để hiển thị phần miêu tả bổ sung về phần tử đó Thông tin bổ sung này “xếp tầng” trong một hộp
từ thủ thuật về công cụ (Một mũi tên màu đen kế bên thủ thuật công cụ cho thấy rằng các thông tin thêm là có sẵn.)
Trang 7Ở xung quanh một phần tử trong giao diện phần mềm hiển thị thủ thuật công cụ Cách đơn giản để hiển thị thông tin bổ sung là di chuyển con trỏ xung quanh phần thủ thuật công cụ Một số các thủ thuật công cụ còn cung cấp các kiên kết đến những chủ đề có liên quan trong hệ thống thông tin Việc nhấp chuột vào liên kết sẽ hiển thị chủ đề xác định
+ Hệ thống thông tin
Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp các thông tin trực tuyến toàn diện và hệ thống trợ giúp miêu tả tất cả các sản phầm SIMATIC mà người dùng đã cài đặt Hệ thống thông tin còn bao gồm các thông tin tham khảo và các ví dụ Để hiển thị hệ thống thông tin, người dùng chọn từ các điểm truy xuất sau:
• Từ kiểu xem Portal, lựa chọn cổng Start và nhấp chuột vào lệnh “Help”
• Từ kiểu xem Project, lựa chọn lệnh “Show help” trong trình đơn “Help”
• Từ một thủ thuật công cụ xếp tầng, nhấp vào liên kết để hiển thị thông tin bổ sung
về chủ đề đó
Hệ thống thông tin sẽ mở ra trong một cửa sổ mà không che khuất vùng làm việc Nhấp vào nút “Show/hide contents” trên hệ thống thông tin để hiển thị nội dung và tách khỏi cửa sổ trợ giúp Người dùng có thể thay đổi kích thước của cửa sổ Sử dụng các thẻ
“Contents” hay “Index” để tìm kiếm xuyên suốt hệ thống thông tin theo chủ đề hay từ khóa
Trang 8Tìm kiếm xuyên suốt hệ thống thông tin
Lưu ý: Nếu chương trình STEP 7 Basic được phóng lớn tối đa, việc nhấp vào nút “Show/hide
contents” sẽ không làm tách rời khỏi cửa sổ trợ giúp Nhấp vào nút “Restore down” để thực hiện việc tách rời Sau đó người dùng có thể di chuyển và thay đổi kích thước cửa sổ này
+ Việc in ấn các chủ đề từ hệ thống thông tin
Để in từ hệ thống thông tin, nhấp vào nút “Print” trên cửa sổ trợ giúp
Trang 9Hộp thoại “Print” cho phép người dùng lựa chọn các chủ đề để in Hãy chắc chắn rằng bảng này hiển thị một chủ đề Người dùng sau đó có thể lựa chọn bất kỳ chủ đề nào khác
để in Nhấp vào nút “Print” để gửi các chủ đề được chọn đến máy in
1.6/ Các bảng hiển thị
Do sự trực quan hóa trở thành một thành phần tiêu chuẩn đối với hầu hết các thiết kế máy móc, SIMATIC HMI Basic Panels cung cấp các thiết bị kiểu chạm màn hình dành cho việc điều khiển thuật toán cơ bản và việc giám sát các nhiệm vụ Tất cả các bảng đều
có cấp độ bảo vệ IP65 và chứng nhận CE, UL, cULus và NEMA 4x
Trang 102/ Các khái niệm về PLC
2.1/ Sự thực thi chương trình người dùng
CPU hỗ trợ các kiểu khối mã sau đây, cho phép ta tạo ra một cấu trúc hiệu quả cho chưorng trình người dùng:
Trang 11• Khối tổ chức (OB) xác định cấu trúc chương trình Một vài OB có trạng thái và các
sự kiện khởi động được thiết lập trước, nhưng ta cũng có thể tạo ra các OB với các
sự kiện khởi động tùy chỉnh
• Hàm (FC) và khối hàm (FB) chứa mã chương trình tương ứng với các nhiệm vụ riêng biệt hay với sự kết họp các thông số Mỗi FC và FB cung cấp một tổ họp các thông số ngõ vào và ngõ ra dành cho việc chia sẻ dữ liệu với khối đang gọi FB cũng sử dụng một khối dữ liệu (đã gọi một DB tức thòi) có liên quan để duy trì trạng thái của các giá trị giữa sự thực thi mà có thể được sử dụng bởi các khối khác trong chương trình
• Khối dữ liệu (DB) lưu trữ dữ liệu mà có thể được sử dụng bởi các khối chương trình
Sự thực thi chương trình người dùng bắt đầu với một hay nhiều hơn các khối tổ chức (OB) khởi động tùy chọn, được thực thi một lần trong lúc đi vào chế độ RUN, và được theo sau bởi một hay nhiều hơn các OB chu kỳ chương trình được thực thi một cách tuần hoàn OB cũng có thể kết hợp vói một sự kiện ngắt, có thể là một sự kiện ngắt tiêu chuẩn hay một sự kiện lỗi, và thực thi khi nào mà sự kiện tiêu chuẩn hay sự kiện lỗi tương ứng xuất hiện
Hàm (FC) hay khối hàm (FB) là một khối mã chương trình mà có thể được gọi từ một OB hay từ một FC hay FB khác, xuống đến các cấp độ sau đây:
• 16 từ OB chu kỳ chương trình hay OB khởi động
• 4 từ OB ngắt trì hoãn thời gian, OB ngắt theo chu trình, OB ngắt phần cứng, OB ngắt lỗi thời gian, hay OB ngắt lỗi chẩn đoán
FC không liên kết với bất kỳ phần nào của khối dữ liệu (DB), trong khi FB được gắn kết một cách trực tiếp đến một DB và sử dụng DB để chuyển tiếp các thông số và lưu trữ các giá trị và các kết quả tạm thời
Kích thước của chương trình người dùng, của dữ liệu và của sự cấu hình được giới hạn bởi bộ nhớ nạp có sẵn và bộ nhớ làm việc trong CPU Không có giới hạn nào đối với số lượng các khối được hỗ trợ bên trong lượng bộ nhớ làm việc có sẵn
Mỗi chu kỳ bao gồm việc ghi các ngõ ra, việc đọc các ngõ vào, việc thực thi các lệnh của chương trình người dùng, và việc thực hiện bảo tri hệ thống hay tiến trình xử lý nền sau Chu kỳ được nói đến như là một chu kỳ quét hay một lần quét
Bảng tín hiệu, các module tín hiệu và các module truyền thông được nhận biết và được ghi lại chỉ trong khi nguồn được bật
Lưu ý:
Trang 12Việc lắp vào và tháo ra một bảng tín hiệu, các module tín hiệu và moduỉe truyền thông khi có nguồn (thao tác nóng) thì không được hỗ trợ Chỉ một ngoại lệ là thẻ nhớ SIMATIC,
có thể được lắp vào hay lấy ra trong khi CPU đang được cấp nguồn
Dưới cấu hĩnh mặc định, tất cả các điểm I/O kiểu số và kiểu tương tự được cập nhật một cách đồng bộ với chu kỳ quét bằng cách sử dụng một vùng nhớ bên trong được gọi là ảnh tiến trình Anh tiến trình chứa một sự chụp nhanh các ngõ vào và ngõ ra vật lý (các điểm I/O trên CPU, trên bảng tín hiệu và trên các module tín hiệu)
2.2/ CPU thực hiện các tác vụ sau đây
• CPU ghi các ngõ ra từ vùng ngõ ra ảnh tiến trình đến các ngõ ra vật lý
Chu trình này cung cấp logic nhất quán xuyên suốt sự thực thi của các lệnh người dùng đối với trong một chu kỳ đã cho và ngăn chặn sự chập chờn của các điểm ngõ ra, điều
mà có thể thay đổi trạng thái nhiều lần trong vùng ngõ ra ảnh tiến trình
Ta có thể chỉ định khi nào các điểm I/O kiểu số và kiểu tương tự được lưu trữ trong ảnh tiến trình Nếu ta chèn vào một module trong kiểu xem thiết bị, dữ liệu của nó được đặt trong ảnh tiến trình của CPU S7-1200 (mặc định) CPU thực thi sự thay đổi dữ liệu giữa module và vùng ảnh tiến trình một cách tự động trong suốt việc cập nhật của ảnh tiến trình Để gỡ bỏ các điểm kiểu số hay kiểu tương tự ra khỏi sự cập nhật tự động ảnh tiến trình, ta lựa chọn thiết bị tương ứng trong Device conííguration, xem thẻ Properties, mở rộng nếu cần để đặt các điểm I/O mong muốn, và sau đó lựa chọn ‘TO addresses/HW identiíĩer” Sau đó thay đổi mục nhập cho “Process image:” từ “Cyclic PI” sang “—” Để thêm các điểm trở lại sự cập nhật tự động ảnh tiến trình, thay đổi mục lựa chọn này trở
về “Cyclic PI”
Ta có thể đọc các giá trị ngõ vào và ghi các giá trị ngõ ra ngay lập tức khi một lệnh thực thi Một lần đọc tức thời sẽ truy xuất đến trạng thái hiện thời của ngõ vào vật lý và không cập nhật vùng ngõ vào ảnh tiến trình, bất chấp dù cho một điểm được cấu hình để được lưu trữ trong ảnh tiến trình Một lần ghi tức thời đến ngõ ra vật lý sẽ cập nhật cả vùng ngõ ra ảnh tiến trình (nếu một điểm được cấu hình để được lưu trữ trong ảnh tiến trình)
và điểm ngõ ra vật lý Ta nối thêm hậu tố “:P” vào địa chỉ I/O nếu muốn chương trình truy xuất ngay lập tức dữ liệu I/O một cách trực tiếp từ điểm vật lý thay vĩ sử dụng ảnh tiến trình
2.3/ Cấu hình các thông số khởi động
Ta sử dụng các thuộc tính của CPU để cấu hình cách thức CPU khởi động sau một chu
kỳ cấp nguồn
Trang 13Lựa chọn khi nào CPU khởi động trong chế độ STOP, chế độ RUN, hay trong chế độ trước đó (ưu tiên chu kỳ cấp nguồn)
CPU thực hiện một sự khởi động lại nóng trước khi đi vào chế độ RUN Sự khởi động lại nóng sẽ đặt lại toàn bộ các bộ nhớ giữ lại về các giá trị khởi động mặc định, nhưng vẫn giữ nguyên các giá trị hiện thời được lưu trữ trong bộ nhớ giữ lại
Lưu ý:
CPU luôn luôn thực hiện một sự khởi động lại sau một việc tải xuống
Khi ta tải xuống một phần tử của đề án (như một khối chương tình, một khói dữ liệu hay cấu hình phần cứng), CPU thực hiện một sự khỏi động lại trong lần chuyển tiếp kế tiếp sang chế độ RUN Ngoài việc xóa đi các ngõ vào, khởi chạy các ngõ ra và khởi chạy bộ nhớ không có khả năng giữ lại, sự khởi động lại còn khởi kích hoạt các vùng nhớ có khả năng giữ lại
Sau một khởi động lại theo sau sự tải xuống, tất cả các chuyển đổi STOP sang RUN tuần
tự cũng sẽ thực hiện một sự khải động lại nóng (mà không kích hoạt bộ nhớ có khả năng giữ)
2.4/ Các chế độ hoạt động của CPU
CPU có 3 chế độ hoạt động: chế độ STOP, chế độ STARTUP và chế độ RUN Các LED trạng thái trên mặt trước của CPU biểu thị chế độ hiện thời của sự vận hành
• Trong chế độ STOP, CPU không thực thi chương trình nào, và ta có thể tải xuống một đề án
• Trong chế độ STARTUP, các OB khởi động (nếu có) được thực thi một lần Các sự kiện ngắt không được xử lý cho đến pha khởi động của chế độ RUN
• Trong chế độ RUN, chu kỳ quét được thực thi một cách lặp lại Các sự kiện ngắt
có thể xuất hiện và được thực thi tại bất kỳ điểm nào nằm trong pha chu kỳ chương trình
Ta không thể tải xuống một đề án trong khi đang ở chế độ RUN
CPU hỗ trợ một sự khởi động lại nóng để đi vào chế độ RUN Khởi động lại nóng không bao gồm một sự đặt lại bộ nhớ Tất cả các hệ thống không có khả năng giữ và dữ liệu người dùng đều được khởi chạy tại một sự khởi động lại nóng Dữ liệu người dùng có khả năng giữ vẫn được giữ nguyên
Trang 14Một bộ nhớ đặt lại sẽ xóa tất cả các bộ nhớ làm việc, xóa các vùng nhớ có khả năng giữ
và không có khả năng giữ, và sao chép bộ nhớ nạp đến bộ nhớ làm việc Một sự đặt lại
bộ nhớ không xóa đi bộ đệm chẩn đoán hay các giá trị được lưu vĩnh viễn của địa chỉ IP
Ta có thể chỉ định chế độ bật nguồn của CPU hoàn thảnh với phương pháp khởi động lại bằng cách sử dụng phần mềm lập trình Biểu tượng cấu hình này xuất hiện trong mục Device Coníìguration đối với CPU đang trong khởi động Khi nguồn được bật, CPU thực hiện một tuần tự các kiểm tra chẩn đoán bật nguồn và khởi chạy hệ thống CPU sau đó
sẽ đi vào chế độ bật nguồn tương ứng Tất nhiên các lỗi được phát hiện sẽ ngăn không cho CPU đi vào chế độ RUN CPU hỗ trợ các chế độ bật nguồn sau đây:
• Chế độ STOP
• Chuyển sang chế độ RUN sau một sự khởi động lại nóng
• Chuyển sang chế độ trước đó sau một sự khởi động lại nóng
Ta có thể thay đổi chế độ vận hành hiện thời bằng cách sử dụng các lệnh “STOP” hay
“RUN” từ các công cụ trực tuyến của phần mềm lập trình Ta cũng có thể bao gồm một lệnh STP trong chương trình để chuyển CPU về chế độ STOP Điều này cho phép ta dừng
sự thực thi chương trình dựa trên logic lập trình
Trong chế độ STOP, CPU không thực thi chương trình người dùng, và các cập nhật tự động của ảnh tiến trình sẽ không xuất hiện
Ta có thể tải xuống đề án chỉ khi CPU ở trong chế độ STOP
2.4.1/ Chế độ RUN
Trong chế độ RUN, CPU thực hiện các tác vụ được thể hiện như trong hình sau đây: