Mô hình thí nghiệm plc băng chuyền phân loại sản phẩm giao tiếp PLC với wincc

Tiếp theo là trong quá trình phân công lao động đã đẩy ngành Điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng của ngành Điều khiển tự động vào la

Trang 1

Điều khiển tự động không còn mới mẻ trên thế giới Nó đã có mặt từ rất sớm từ

khi nền khoa học công nghệ của con người có những tiến bộ đầu tiên Bắt đầu từ việc

con người không thỏa mãn những nhu cầu trong sinh hoạt và lao động sản xuất, những

ứng dụng điều khiển tự động đầu tiên đã ra đời để thỏa mãn những nhu cầu đó Tiếp

theo là trong quá trình phân công lao động đã đẩy ngành Điều khiển tự động đã trở

thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng của ngành Điều

khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt của con người,kết hợp với

sinh hoạt………

PLC ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp nhờ vào các

tính năng ưu việc mà nó có được: PLC có khả năng thay thế hoàn toàn các phương

pháp điều khiển trước đây,khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào

việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn

đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm

mục đích kiểm soát sự kích hoạt, đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây

chuyền công nghiệp… Để hiểu rõ về bộ điều khiển lập trình PLC này nhóm em đã

chọn đề tài “MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN

PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC”

Trong quá trìnhnh tìm hiểu và hoàn thành đề tài, nhóm đã có nhiều cố gắng tìm

hiểu và học hỏi những kiến thức cần thiết để hoàn thành tốt đề tài Tuy nhiên, do thời

gian nghiên cứu có hạn và kiến thức chúng em còn co nhiều hạn chế,co nhiều sai sót,

mong được sự thông cảm của quý thầy cô

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành đề tài, nhóm đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn Nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Công nghệ Điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm có thời gian và điều kiện mọi mặt để nghiên cứu Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn – Ths.Trần Văn Trinh đã truyền đạt những kiến thức về chuyên ngành rất bổ ích và cần thiết để nhóm hoàn thành tốt đề tài này

Trang 3

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Trang 4

Nhận xét của giáo viên phản biện:

Trang 5

Giới thiệu sơ lượt về PLC 1

Lời cảm ơn 2

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3

Nhận xét của giáo viên phản biện 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC 6

1/ KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 6

2/CẤU HÌNH HỆ THỐNG 11

3/CẤU TRÚC BỘ NHỚ 16

4/ LẬP TRÌNH PLC 22

5/ CÁC MODULE MỞ RỘNG 37

CHƯƠNG 2 : MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44

1/ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44

2/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 45

3/ SƠ ĐỒ CHI TIẾC 46

4/ CÁC CẢM BIẾN……….50

CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM STEP7- MICROWIN32 51

1/GIAO DIỆN PHẦN MỀM 51

2/ LẬP TRÌNH TUYẾN TÍNH VÀ CẤU TRÚC 56

3/CÁC BƯỐC ĐỂ LẬP TRÌNNH CHO MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7-200………57

4/ TẬP LỆNH TRONG S7-200 59

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH WINCC VỚI S7 – 200 89

1/ DÙNG WINCC TẠO GIAO DIỆN GỒM 2 NÚT NHẤN ON VÀ OFF ĐỂ BẬT ĐÈN 89

2/ THIẾT LẬP GIAO DIỆNVÀ VẼ ĐỒ THỊ ĐÁP ỨNG 100

CHƯƠNG 5:MỘT SỐ BÀI TẬP ƯNG DỤNG CỦA PLC………106

Trang 6

CHƯƠNG I

SƠ LƯỢC VỀ PLC

Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử Nó được dùng

để vận hành một quá trình hoặc một hoạt động chế tạo một cách ổn định, chính xác và thông suốt Nó hoạt động dưới bất kỳ những thức nào và khác nhau trong phạm vi của thiết bị, từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn

Ngày nay việc tăng nhanh công nghệ cũng như nhu cầu tự động hoá rất cao, đặc biệt là trong công nghiệp, công việc điều khiển rắc rối phức tạp được hoàn thành với một hệ tự động hóa cao Thiết bị mà có thể phục vụ cho việc điều khiển này một cách thông minh, chính xác thì phải cần nói đến là PLC - PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm

PLC là thiết bị dieu khien lập trình được, được thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp la một hệ thống tự động, ngoài các tín hiệu nối kết đến các đường thiết bị ( như là các bảng điều khiển, motor, sensor, ….) PLC còn có khả năng chuyển giao mạng, nghĩa là các PLC sẽ nối lại với nhau theo chuẩn giao tiếp của từng loại PLC và vì vậy có thể cho phép xử lý một hệ thống lớn và xử lý kết hợp

1.1 PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ):

PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành

Trang 7

một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công

điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc như hình sau :

vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao Khi ở trang thái OFF thì ngõ vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp

để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu…

nhấn, cảm biến

1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC :PLC là bộ điều khiển mà tùy thuộc vào

người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là cổng vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trể như thời gian định thời hay các sự kiện được đếm : CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

Một khi một sự kiện được kích hoạt, thật sự là nó bật ON hay OFF thiết bị bên ngoài hay còn gọi là thiết bị vật lý ( các thiết bị này gắn vào cổng ra của nó ) Như vậy chúng ta có thể hiểu rằng PLC là một bộ “điều khiển logic theo chương trình “ Ta chỉ cần thay đổi chương trình cài đặt trong PLC là PLC có thể thực hiện được các chức năng khác nhau, điều khiển trong những môi trường khác nhau

Cấu trúc PLC có thể được phân thành các thành phần như hình vẽ:

Trang 8

- Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ

xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ

tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

- Hệ thống Bus: Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm

nhiều đường tín hiệu song song:

+ Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau

+ Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu

+ Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC

- Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

- Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu

ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế

- Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung này quyết

Power Supply

Input Interface

Central Processing Unit

( CPU) Memory

Output Interface

Trang 9

định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

- Bộ nhớ:

+ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

+ Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ vi

xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi

là quá trình đọc Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

+ RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM

+ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn

Trang 10

Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

Kích thước bộ nhớ :

+ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo

+ Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 -

16000 dòng lệnh Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM ,

EPROM

-Các ngõ vào ra I/O: trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản Bộ Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module ( các đầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra ( các đầu ra của PLC ) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

1.3 THIẾT BỊ I/O ( Input/Output devices)

Thiết bị nhập ( Input devices ) : Sự “thông minh” của một hệ thống tự động hoá phụ thuộc vào khả năng của PLC: đọc các tín hiệu từ các kiểu khác nhau như : Nút ấn, phím, cầu dao, hoặc các thiết bị cảm ứng tự động đặc biệt như proximity switch, limit switch, photoelectric sensor, level sensor….kiểu của các tín hiệu nhập đến PLC sẽ là logic ON/OFF hoặc tín hiệu tương tự

Thiết bị xuất ( Output devices ): Hệ thống tự động là chưa đầy đủ và hệ thống PLC gần như tê liệt khi không có sự giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất Một vài của phần lớn chung các thiết bị được điều khiển là motor, solenoids, relay indicators, buzzer… Xuyên suốt các hoạt động của motors và solenoids, PLC có thể điều khiển từ một chọn đơn lẻ và nơi hệ thống đến nhiều hệ thống servo phức tạp Đây

Trang 11

là kiểu của thiết bị xuất là cơ cấu của một hệ thống tự động hoá và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình của hệ thống

1.4 THỜI GIAN QUÉT ( Scan Time)

Quá trình của việc đọc tín hiệu nhập, thi hành chương trình và cập nhật xuất được biết như là “quét “ Thời gian quét thông thường là quá trình liên tục và thi hành một chuỗi nối tiếp nhau của việc đọc trạng thái trạng thái nhập, xác định mức điều khiển logic và cập nhật lại việc xuất ra tín hiệu điều khiển Sự chỉ ra rõ thời gian quét làm thế nào để cho bộ điều khiển có thể đáp ứng nhanh đến trường nhập và sự giải đáp chính xác cho logic điều khiển

PLC bản chất là bộ điều khiển lập trình và được xem như là máy tính công nghiệp,

do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng nhất là bộ xử lý trung tâm ( CPU ), sự thay đổi này theo các cách nhằm làm cải thiện một số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu I/O, tốc

độ quét … Vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC

S7-200 là thiết bị điều khiển logic loại nhỏ của hãng Siemens (Đức) có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU

I/O Update

Program Scan

Trang 12

Trong phạm vi giáo trình này ta chỉ chú ý phân tích S7-200 với CPU 224 bao gồm:

(vùng nhớ có giao diện với EEROM)

miền non-volatile

ms, và 108 timer 100ms

lùi

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

Trang 13

Mô tả các đèn báo trên S7-200, CPU 224:

hóc

chương trình được nạp vào trong máy

 Stop: đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng Dừng

chương trình đang thực hiện lại

2.2 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY :

CPU 224 có hai loại thông dụng dựa vào ký hiệu trên nắp máy bao gồm:CPU 224 DC / DC / DC, CPU 224 AC / DC / RLY

Cổng giao tiếp máy tính

 Giao tiếp vào điều khiển

 Đầu vào Sensor

Trang 14

*Loại CPU 224 AC / DC / RLY:

Cần được cấp nguồn điện xoay chiều một pha 220ACV, các đầu vào cần được cấp nguồn điện DC 24 V và các đầu ra là các rơ le Sơ đồ đấu dây :

Trang 15

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 đến 38.400

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với

bộ chuyển đổi RS232/RS485

*CÔNG TẮC CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CHO PLC :

Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC nằm ở phía trên, bên cạnh các cổng ra của S7-200, có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC

Trang 16

RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC S7-200 sẽ rời

khỏi chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố, hoặc 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 công việc thực hiện chương trình đang chạy và

chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương 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

*CHỈNH ĐỊNH TƯƠNG TỰ:

Điều chỉnh tương tự ( 2 bộ trong CPU 224) cho phép điều chỉnh các biến tần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình Núm chỉnh Analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra Thiết bị chỉnh định có thể quay 270 độ

*PIN VÀ NGUỒN NUÔI BỘ NHỚ:

Nguồn nuôi dùng để nuôi chương trình hoặc nạp một chương trình mới

Nguồn pin có thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu trữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ Nguồn pin tự động chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng

tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi

3.CẤU TRÚC BỘ NHỚ :

3.1 Phân chia bộ nhớ:

Bộ nhớ của S7-200 được chia thành bốn 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 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bit nhớ đặc biệt được ký hiệu bởi SM ( special memory ) chỉ có thể truy nhập để đọc

Trang 17

 Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương

trình, vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ ghi được

giống như vùng chương trình vùng tham số thộc kiểu non-volatile đọc/ ghi được

kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền

thông … một phần của vùng nhớ này ( 1KB đầu tiên đối với CPU 224 ) thuộc kiểu

non-volatile đọc/ ghi được

tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng, vùng này không thuộc kiểu non-volatile

nhưng đọc/ghi được

Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọngtrong việc thực hiện một chương trình,

do vậy sẽ được trình bày chi tiết ở mục tiếp theo

*Vùng dữ liệu :

Vùng dữ liệu là một miền nhớ động Nó có thể được truy nhập theo từng bit,

từng byte, từng từ đơn( word ) hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu

Dữ liệu

Tham số

Chương trình Tham số

Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

Trang 18

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

Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảng thường chỉ được sử dụng theo những mục đích nhất định

Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:

I : Input image register

M : Internal memory bits

SM : Special memory bits

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

3.2.THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH:

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét ( scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc ( MEND) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra

Trang 19

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với 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 CPU quản lý Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra

Nếu sử dụng các chế độ ngắt Chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy

ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét

3.3.CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH CỦA S7-200:

Có thể lập trình cho S7-200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau : STEP 7 - Micro/DOS

Truyền thông

và tự kiểm tra lỗi

Chuyển dữ liệu

từ bộ đệm ảo ra ngọai vi

Nhập dữ liệu

từ ngoại vi vào bộ đệm

ảo

thực hiện chương trình Vòng quét ( scan) trong S7-200

Trang 20

 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 con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đó là lệnh MEND

sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chưong trình chính MEND

Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt Bằng cách viết như vậy, cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn cho việc đọc chương trình sau này Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính

Trang 21

Main Program

MEND

Thực hiện trong một vòng quét

SBR 0 chương trình con 1

RET

Thực hiện khi được chương trình chính gọi

SBR n Chương trình con thứ n+1

RET

INT 0 Chương trình xử lý ngắt thứ 1

RETI

Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt

INT n : Chương trình xử lý ngắt thứ n+1

RETI

Trang 22

Định nghĩa về LAD : LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa Những thành

phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trong chương 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 đóng hoặc thường mở

cấp cho rơle

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

Mạng LAD : là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường

nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về nguồn cung cấp (Đường nguồn bên phải thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEP 7-Micro/DOS hoặc STEP 7-Micro/WIN) Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

Các toán hạng và giới hạn cho phép :

Trang 23

Phương pháp truy nhập Giới hạn cho phép của toán hạng

AC : từ 0 đến 3 Hằng số

AC : từ 0 đến 3 AIW : từ 0 đến 30 AQW : từ 0 đến 30 Hằng số

AC : từ 0 đến 3

HC : từ 0 đến 2 Hằng số

Trang 24

Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng nếu giá trị bit

=1

bit : I,Q,M,SM,T,C,V Tiếp điểm thường đóng sẽ

được mở khi giá trị bit =

1 và ngược lại

Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng tức thời trong một chu kỳ máy khi giá

Tiếp điểm thường đóng sẽ được mở tức thời trong một chu kỳ máy khi giá trị bit=1

Lệnh xuất :

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua

bit : I,Q,M,SM,T,C,V

Cuộn dây đầu ra được kích thích tức thời khi có dòng điều khiển đi qua

bit : Q

*Lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm:

Lệnh dùng để đóng và ngắt các tiếp điểm gián đoạn đã được thiết kế

Trong dạng LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu

ra Khi dòng điều khiển tới các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm( hoặc một dãy các tiếp điểm)

Trang 25

LAD Mô tả Toán hạng

Đóng một mảng gồm

N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước

bit : I, Q, M, SM, T,

C, V

N : IB, QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng

số

Ngắt một mảng gồm N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước

Nếu bit đặt trước lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer hoặc Counter đó

Đóng tức thời một mảng gồm N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước

bit : Q

N : IB, QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng

số

Ngắt tức thời một mảng gồm N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước

* Lệnh tiếp điểm đặc biệt:

Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp Nếu dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì

Không có

Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển

từ 1 xuống 0

Không có

Trang 26

Tiếp điểm sử dụng bit bộ nhớ đặc biệt tạo dạng sóng vuông tuần hoàn với chu kỳ là 1s ( 0.5s có xung, 0.5s không có xung )

Không có

* Lệnh điều khiển Timer:

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường được gọi là khâu trễ Có ba kiểu Timer của S7-200 phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào ( TON, TOF và TONR )

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word nhỏ hơn giá trị đặt trước PT , T-bit có giá trị logic là 0

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT, T-bit

- Txxx: Khai báo xxx kiểu TON định

độ phân giải có giá trị tra theo bảng

- IN : đầu vào cho phép lệnh đếm

thời gian hoạt động

- PT : Giá trị đặt trước

Trang 27

Bảng định độ phân giải lệnh TON:

- IN : Đầu vào cho phép lệnh đếm thời gian hoạt động

- PT : Giá trị đặt trước

Sau khoảng thời gian 30 ms kể từ

khi I2.0 ở mức logic 1, T-bit

chuyển trạng thái từ mức logic 0

lên 1

Trang 28

 Khi đầu vào IN ở mức logic 1 cho phép lệnh TONR hoạt động, giá trị đếm tức thời trong T-word được cập nhật và so sánh với giá trị đặt trước PT đồng thời tăng dần cho đến khi nó đạt giá trị cực đại ( 32.767 )

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT, T-bit

có giá trị logic 1

 Khác với lệnh TON khi đầu vào IN ở mức logic 0, giá trị đếm tức thời T-word

sẽ được ghi nhớ và khi đầu vào IN ở mức logic 1 giá trị đếm tức thời T-word sẽ tiếp tục tăng cho đến khi đạt giá trị cực đại hoặc dùng lệnh Reset xoá giá trị đếm tức thời T-word về 0

Bảng định độ phân giải lệnh TONR:

Ví dụ minh hoạ :

Lệnh TOF :

Ký hiệu :

T-bit có giá trị mức logic 1 khi

đầu vào I2.1 ở mức logic 1 đủ

100 ms

Trang 29

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word bằng giá trị đặt trước PT, T-bit có giá trị logic

- Txxx: Khai báo xxx kiểu TOF định độ

phân giải có giá trị tra theo bảng

- IN : đầu vào cho phép lệnh đếm thời gian

Trang 30

* Lệnh điều khiển Counter :

Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-200 Các bộ đếm thường được chia làm 3 loại : bộ đếm lên ( CTU ), bộ đếm xuống ( CTD ) và bộ đếm lên xuống (CTUD)

Lệnh CTU :

Ký hiệu :

Hoạt động :

Bên trong bộ đếm Cxxx có hai thanh ghi là: thanh ghi số đếm và thanh ghi bit

 Đầu vào CU tác động một xung theo sườn lên thì giá trị thanh ghi số đếm tăng một đơn vị từ giá trị hiện hữu

 Đầu vào R khi ở mức logic 1 sẽ xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0

 Đầu vào giá trị đặt trước PV do người sử dụng đặt vào

 Giá trị thanh ghi số đếm luôn được so sánh với gía trị đặt trước PV :

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm nhỏ hơn giá trị đặt trước : Thanh ghi bit có mức logic là 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước : Thanh ghi bit có mức logic là 1 Khi đó sẽ đảo trạng thái các tiếp điểm có địa chỉ Cxxx tương ứng

Các toán hạng :

- CTU : Lệnh đếm lên tác động sườn lên

- Cxxx : Khai báo địa chỉ lệnh,

với xxx là số nguyên có giá trị từ 0 đến 255

- CU ( Count Up) : Đầu vào tác động lệnh đếm

lên

- R ( Reset ) : Xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0

- PV ( Preset Value ) : Giá trị đặt trước, là số

nguyên có giá trị đến +32.767

Trang 31

Lệnh CTUD :

Ký hiệu :

 Đầu vào CU tác động một xung theo sườn lên thì giá trị thanh ghi số đếm tăng một đơn vị từ giá trị hiện hữu

 Đầu vào CD tác động một xung theo sườn lên thì giá trị thanh ghi số đếm giảm một đơn vị từ giá trị hiện hữu

 Đầu vào R khi ở mức logic 1 sẽ xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm nhỏ hơn giá trị đặt trước : Thanh ghi bit có mức logic là 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước : Thanh ghi bit có mức logic là 1 Khi đó sẽ đảo trạng thái các tiếp điểm có địa chỉ Cxxx tương ứng

Các toán hạng :

- CTUD : Lệnh đếm lên xuống tác động sườn

lên

- CU ( Count Up) : Đầu vào tác động lệnh đếm

lên

- CD ( Count Down) : Đầu vào tác động lệnh

đếm xuống

- R ( Reset ) : Xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0

- PV ( Preset Value ) : Giá trị đặt trước, là số

nguyên có giá trị từ -32.768 đến +32.767

Trang 32

Ví dụ minh hoạ

Lệnh CTD :

Ký hiệu :

 Đầu vào CD tác động một xung theo sườn lên thì giá trị thanh ghi số đếm giảm một đơn vị từ giá trị hiện hữu

 Đầu vào LD khi ở mức logic 1 sẽ nạp giá trị PV vào thanh ghi số đếm

Các toán hạng :

- CTD : Lệnh đếm xuống tác động sườn lên

- CD ( Count Down) : Đầu vào tác động lệnh

 Tác động đầu vào I4.0 một xung làm

thanh ghi số đếm tăng 1 đơn vị

 Tác động đầu vào I3.0 một xung làm

thanh ghi số đếm giảm1 đơn vị

 Khi thanh ghi số đếm bằng hoặc lớn hơn

giá trị PV=4, thanh ghi bit bằng 1

 Tác động đầu vào I2.0 mức logic 1 sẽ xoá

thanh ghi số đếm về 0

Trang 33

 Nếu còn giá trị trong thanh ghi số đếm: Thanh ghi bit có mức logic là 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm giảm về 0 và không giảm nữa: Thanh ghi bit

Khi so sánh giá trị của byte thì không cần phải để ý đến dấu của toán hạng, ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng

là bit cao nhất trong từ hoặc từ kép Ví dụ : 7FFF>8000 và 7FFFFFFF>80000000 Biểu diễn các lệnh so sánh trong LAD

- Tác động đầu vào I1.0 mức logic 1 sẽ nạp

giá trị PV=3 vào thanh ghi số đếm, lúc này

thanh ghi bit sẽ xuống mức logic 0

- Tác động đầu vào I3.0 một xung sẽ làm

giảm giá trị thanh ghi số đếm một đơn vị,

khi thanh ghi giá trị số đếm bằng 0, thanh

ghi bit ở mức logic 1

Trang 34

LAD Mô tả Toán hạng

kiểu Byte ( từ ) được dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2

theo kiểu Byte bao gồm : IN1==IN2, IN1 >=IN2, IN1<=IN2, IN1 <IN2, IN1>IN2, IN1 <>IN2

phép so sánh là đúng

Byte được so sánh dạng không dấu

Toán hạng đầu vào : IB,

theo kiểu số nguyên bao gồm : IN1==IN2, IN1

>=IN2, IN1<=IN2, IN1

<IN2, IN1>IN2, IN1

<>IN2

Số được so sánh dạng có dấu

Toán hạng đầu vào : IW,

theo kiểu số nguyên bao gồm : IN1==IN2, IN1

>=IN2, IN1<=IN2, IN1

<IN2, IN1>IN2, IN1

<>IN2

Số được so sánh dạng có dấu

Toán hạng đầu vào : ID

QD, MD, SMD, VD, SD,

LD, AC, hằng số

Trang 35

* Lệnh MOVE:

Trong S7_200 có các hàm Move sau:

Move_B: Di chuyển các giá trị cho nhau trong giới hạn 1 Byte

Move_W: Di chuyển các giá trị nguyên cho nhau trong giới hạn 1

OUT Ngõ ra VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC

Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép, lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong

(IN) sang ô nhớ trong OUT

Trang 36

OUT Ngõ ra: VW, T, C, IW, QW, SW, MW,SMW, LW, AC, AQW, *VD,

*AC, *LD

Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong

(IN) sang ô nhớ trong OUT

* MOVE_DW

EN: ngõ vào cho phép

IN Ngõ vào: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD,

HC, &VB, &IB, &QB, &MB, &SB, &T,

&C, &SMB, &AIW, &AQW AC, Constant,

*VD, *LD, AC

OUT Ngõ ra: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC

Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong

OUT Ngõ ra: VD, ID, QD, MD, SD,SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC, *LD

khi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong

Các tín hiệu ngõ vào cũng như ngõ ra của các lệnh Move phải được chọn đúng loại

Trang 37

Nếu chọn sai định dạng sai thì chương trình biên dịch cũng bị sai

*Lệnh xoay vòng bit và dịch chuyển dữ liệu :

Trong lập trình nếu cần ta có thể dùng các lệnh điều khiển dữ liệu nhằm mục đích điều khiển chương trình linh hoạt hơn, đáp ứng được yêu cầu thực tế tự động điều khiển

ghi theo kiểu BIT :

 Khi đầu vào EN có một xung sẽ cho phép nhập dữ liệu từ đầu vào DATA vào thanh ghi dịch S_BIT

 N số Bit trong thanh ghi dịch sẽ được nhập vào bit nhớ đặc biệt SM1.1

MOV-B

 Lệnh dịch chuyển dữ liệu theo kiểu Byte :

logic 1 dữ liệu từ đầu vào IN sẽ được xuất ra đầu ra OUT theo kiểu Byte

Trang 38

Các modul mở rộng số hay rời rạc đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương ứng với

số đầu vào / ra của modul

Sau đây là một ví dụ cách đặt địa chỉ trong các modul mở rộng trên CPU 224:

5.1MODUL MỞ RỘNG VÀO / RA SỐ :

Modul số mở rộng EM 223 loại 8 đầu vào / 8 đầu ra: Ở loại này cũng có hai loại cấp nguồn vào / ra :

-Loại EM 223 DI8 / DO8 X DC 24V :

 8 đầu vào được cấp nguồn 24 VDC ( tối đa 30 VDC ) mức logic 1 điện áp vào phải đạt tối thiểu 15 VDC, mức logic 0 điện áp vào tối đa là 5VDC

 8 đầu ra khi ở mức logic 1 điện áp ra tối thiểu là 20VDC, khi ở mức logic 0 điện áp ra tối đa là 0.1 VDC

 Sơ đồ nối dây :

Trang 39

-Loại EM 223 DI8 / DO8 X DC 24V / RLY : 8 đầu vào được cấp nguồn 24 VDC (

tối đa 30 VDC ) mức logic 1 điện áp vào phải đạt tối thiểu 15 VDC, mức logic 0 điện

áp vào tối đa là 5VDC

 8 đầu ra dùng rơ le với các tiếp điểm chịu được điện áp DC từ 5 đến 30V, điện áp AC từ 5 đến 250V

 Sơ đồ nối dây :

Trang 40

5.2 MODUL MỞ RỘNG VÀO / RA TƯƠNG TỰ :

EM 235 AI4 / AQ1 X 12 Bit : với 4 đầu vào Analog và một đầu ra Analog

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	2,51 MB