Thiết kế giao diện cho mô hình đo lường độ ôxy hòa tan (DO) sử dụng phần mềm TIA portal và bộ điều khiển PLC s7 1200 (sử dụng khối hàm FC)

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập-Tự do-Hạnh Phúc BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC : SCADA,DCS VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Chương 1- Tìm hiểu

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập-Tự do-Hạnh Phúc

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC : SCADA,DCS VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Chương 1- Tìm hiểu các cảm biến đo độ Ôxy hòa tan (DO)

Chương 2- Giới thiệu tổng quan về phần mềm TIA-Portal và bộ điều khiển

PLC S7-1200

Chương 3- Lập trình cho bộ điều khiển và thiết kế giao diện giám sát cho hệ

thống

Chương 4- Kết quả mô phỏng

Ngày giao đề : 12/9/2016 Ngày hoàn thành : 12/11/2016

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hoàng Quốc Xuyên

LỜI MỞ ĐẦU

Cũng như các loài sinh vật sống trên cạn, các thủy sinh vật cũng cần có oxy đểduy trì sự sống.Đa phần thủy sinh vật điều sử dụng oxy hòa tan trong nước.Lượng oxyhòa tan trong nước gọi tắt là DO ( Dessolved Oxygen )

Ngày nay trong công nghiệp nuôi trồng thủy sản cũng như công nghệ xử lý nướcrất chú trọng tới việc đánh giá lượng DO nhằm giúp thủy hải sản phát triển tốt cũngnhư việc đánh giá mức độ ô nhiễm nước.Bên cạnh đó giúp cho chúng ta có thể pháthiện ra các biến cố để kịp thời xử lý (Như thiếu oxy hòa tan trong nước khiến thủy sảnchết hàng loạt hoặc tăng trưởng chậm).Do vậy oxy hòa tan là một yếu tố quan trọngkhông thể thiếu ở các thủy vực

Vì vậy với đề tài này chúng em xin đưa ra mô hình điều khiển giám sát mức độ DOtrong nước tan sử dụng phần mềm TIA-Portal và bộ điều khiển PLC S7-1200 (Sửdụng khối hàm FC) giúp sinh vật phát triển

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG 1 : 4

TÌM HIỂU CÁC CẢM BIẾN ĐO ĐỘ OXY HÒA TAN (DO) 4

1.1.Sơ lược về DO 4

1.2.Phương pháp xác định DO 5

1.2.1.Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau 5

1.2.2.Kỹ thuật phân tích 5

1.2.2.1.Phương pháp Winkler 5

1.2.2.2.Phương pháp điện cực oxy hoà tan- máy đo oxy 5

1.3.Lựa chọn cảm biến: 6

1.3.1.Giới thiệu cảm biến 7

1.3.2 Thông số kỹ thuật 8

CHƯƠNG 2 : 9

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TIA PORTAL & PLC 1200 9

2.1.Tổng quan về TIA PORTAL 9

2.2.Tổng quan về PLC S7-1200 12

2.2.1 Cấu trúc và phân vùng bộ nhớ S7-1200 12

2.2.2 Khái niệm và Cấu trúc S7-1200 12

2.2.3.Cấu trúc bên trong 15

2.2.4.Sơ đồ đấudây của S7-1200: 16

2.3 Làm việc với phần mềm Tia Portal 17

2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI 17

2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 17

2.3.3 Cách tạo một Project 17

2.3.4 TAG của PLC / TAG local 20

2.4 Làm việc với một trạm PLC 21

2.4.1 Quy định địa chỉ IP cho module CPU 21

2.4.2 Đổ chương trình xuống CPU 22

2.4.3 Giám sát và thực hiện chương trình 22

2.5 Kỹ thuật lập trình 22

2.5.1 Vòng quét chương trình 22

2.5.2 Cấu trúc lập trình 22

2.5.2.1 Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS 22

2.5.2.2 Hàm chức năng – FUNCTION 23

2.6 Tập lệnh S7-1200 24

2.6.1 Lệnh xử lý bit 24

2.6.2 Lệnh Timer, Counter 26

2.6.2.1.Timer 26

2.6.2.2 Counter 27

CHƯƠNG 3: 29

LẬP TRÌNH CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG 29

3.1 Lập trình khối hàm FC 29

3.2 Lập trình cho bộ điều khiển 30

3.2.1.Cấu hình phần cứng trong Tia Portal 30

3.2.2.Viết chương trình cho khối hàm FC 30

3.2.3.Chương trình chính OB1 gọi chương trình con 32

3.3.Thiết kế giao diện giám sát hệ thống 32

CHƯƠNG 4- KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 33

4.1.Kết quả mô phỏng 33

4.2 Nhận xét: 33

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU CÁC CẢM BIẾN ĐO ĐỘ OXY HÒA TAN (DO)1.1.Sơ lược về DO

-Oxy hòa tan là lượng oxy có trong nước được tính bằng mg/l hay % bão hòa dựa vàonhiệt độ Phần trăm bão hòa là phần trăm tìm tàng của nước để giữ oxi có mặt trongnước Oxy trong nước mặt dao động từ 0 mg/l ở nguồn nước có điều kiện quá tệ chotới 15 mg/l trong nước đóng băng

-Oxy hoà tan trong nước đóng vai trò rất quan trọng đối với động vật thuỷ sinh nóichung và động vật thuỷ sản nói riêng, oxy hoà tan của thuỷ vực có hai nguồn chính:khuyếch tán từ không khí (nhờ gió, sóng) và do tảo quang hợp tạo ra, oxy bị tiêu haobởi các quá trình: thoát vào không khí, hô hấp của tảo và động vật, phân huỷ chất hữu

cơ do vi sinh vật, do các chất sa lắng trong lớp bùn Đảm bảo lượng oxy hoà tan cầnthiết cho thuỷ vực là đảm bảo năng suất nuôi trồng thủy sản, chất lượng sản phẩmthuỷ sản

-Nhằm mục đích theo dõi đánh giá nồng độ oxy tan trong nước để đảm bảo sự sốngcho sinh vật thủy sinh ta sử dụng cảm biến oxy hòa tan DO

1.2.Phương pháp xác định DO

1.2.1.Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau

- Phương pháp Winkler (hóa học)

- Phương pháp điện cực oxy hòa tan - máy đo oxy

1.2.2.2.Phương pháp điện cực oxy hoà tan- máy đo oxy

- Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay Máy đo DO được dùng đểxác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường Điện cực của máy đo DO hoạtđộng theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tantrong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán quamàng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan Đo cường độ dòng điện xuất hiện này chophép xác định được DO

- Các cảm biến đo hàm lượng oxy hòa tan thông dụng hoạt động dựa trên nguyên lý

do Macbeth đề xuất, trong đó, cảm biến hoạt động giống như một pin điện hóa

- Nguyên lý về cấu tạo và hoạt động của cảm biến này được trình bày trên sơ đồ

Hình 1

Cảm biến đo hàm lượng oxy hòa tan

Trong cảm biến chứa dung dịch KCl và 2 điện cực, anốt bằng kẽm hay chì và catốtbằng bạc Một màng chắn xốp ngăn cách phần trong cảm biến và dung dịch cần đonhưng cho phép oxy di chuyển vào trong cảm biến

Tại anốt xẩy ra sự oxy hóa : Zn → Zn2 + + 2 e

-Tại catốt xẩy ra sự khử oxy : 2 e -+ ½ O2 + H2O → 2 OH

-Do các phản ứng oxy hóa khử trên mà cảm biến hoạt động giống như một pin điệnhóa và tạo ra dòng điện Cường độ dòng điện này phụ thuộc vào hàm lượng oxy hòatan trong dung dịch đo Khi đo được cường độ dòng điện ta xác định được hàm lượngoxy hòa tan

Cấu tạo thực tế của cảm biến được trình bày trong Hình 1b, trong đó catốt là một lõi ởgiữa, anốt là một ống bọc ngoài catốt Tất cả đặt trong một thân.

1.3.Lựa chọn cảm biến:

Nhằm đáp ứng nhu cầu công nghệ nhóm chúng em xin đưa ra cảm biến

GLI5500 –một loại cảm biến đo DO rất hay được sử dụng trên thị trường hiện

nay

1.3.1.Giới thiệu cảm biến

Hình2 Cảm biến GLI5500

GLI5500 sử dụng công nghệ tế bào polarographic Clark, hệ thống cảm biến bao

gồm ba bộđo một anot bạc, một catot vàngvà một điện cực bạctham

chiếu Cảm biến tham chiếu bạccho ra tín hiệu rõ nhờsử dụng một hằng số

phép đo điện áp phân cực đóng vai trò ổn định, để tránh sự gián đoạn của hệ

thống cảm biến Với việc sử dụng bộ ba cảm biến tế bào kết hợp với việc điện

cực oxy hòa tan GLI 5500 cho phép ta xác đinh DO với độ chính xác và ổn định

cao

Tính năng :

- Màng chống bám bẩn và bền

Màng thẩm thấu có tính năng kị nước dày 50 micron đảm bảo sensor không bị

đóng bám cặn và hoạt động được trong môi trường khắc nghiệt như trong các

nhà máy xử lý nước thải

- Bao bọc toàn bộ

Cấu trúc thiết kế bao bọc toàn bộ để bảo vệ các bộ phận điện tử bên trong

sensor tránh khỏi các vấn đề về độ ẩm, kéo dài tuổi thọ của sensor

- Kiểu gắn đa dạng

Có thể lắp sensor vào các khung gắn kiểu trục, kẹp hay lắp vào ống đứng, khớp

quay hay quả cầu nổi để định vị trí sensor cũng như lấy sensor ra khỏi hệ thống

dễ dàng Kiểu lắp với quả cầu nổi giúp sensor nhấp nhô lên xuống để màng điện

cực va chạm nhẹ nhàng với dòng mẫu Kiểu gắn nhúng ngập giúp cố định vị trí

ở độ sâu cần đo đạc trong bể

1.3.2 Thông số kỹ thuật

Đầu ra Analog :4-20mA

Dải đo oxy hòa tan: 0-20 mg/L

Giao thức truyền thông RS-232 & 485, Profibus DPV1 RS-232 N / A

Lớp bảo vệ NEMA4X (IP66), 1 / 2DIN NEMA4X (IP65), 1 / 4DIN (panel)

NEMA4X

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TIA PORTAL & PLC 12002.1.Tổng quan về TIA PORTAL

- Siemens giới thiệu TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả phần mềm lập

trình điều khiển cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện tại ViệtNam

- Vào ngày 21 tháng 6 năm 2011, tại thành phồ Hồ Chí Minh, bộ phận Tự động

hóa Công nghiệp thuộc công ty Siemens Việt Nam ra mắt thị trường Việt Namphần mềm lập trình đầu tiên trong công nghiệp sử dụng chung một môi trường,một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong tự động hóa, với tên gọi Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) Đây là phần mềm lậptrình điều khiển trực quan, hiệu quả và xác thực giúp khách hàng thiết kế toàn

bộ chương trình tự động hóa một cách tối ưu chỉ trong một giao diện phần mềmduy nhất, từ đó mang đến cho các nhà tích hợp hệ thống và các doanh nghiệpsản xuất cơ hội nâng cao năng suất và lợi thế cạnh tranh hữu hiệu

- Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho

cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tựđộng hóa Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình,tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA)của Siemens Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 V11 để lập trình các

bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI vàchạy Scada trên máy tính

- Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng

dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhucầu của khách hàng trên toàn thế giới Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phầnmềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềmnày chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện vàtính toàn vẹn cho ứng dụng Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thông bâygiờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ Hướng ứng dụng, các kháiniệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năngonline là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở

dữ liệu TIA Portal

- Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens

đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal Việc này giúp giảm thời gian,công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này Ví dụ người sử

dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trìnhđiều khiển PLC vào một màn hình của chương trình HMI Biến này sẽ đượcgán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự độngthiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.

- Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho

S7-1200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC.Simatic Step 7 V11 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầucủa người sử dụng Simatic Step 7 V11 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổichương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal

- Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng

để cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũngnhư để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA)

- Việc thiết lập cấu hình cho các Sinamics biến tần cũng sẽ được tích hợp vào

TIA Portal trong các phiên bản sau

- Ban công nghiệp của Siemens (Erlangen, Đức) là một trong những nhà cung

cấp hàng đầu thế giời về các công nghệ sản xuất, vận chuyển, xây dựng vàchiếu sáng thân thiện môi trường Với các công nghệ tích hợp tự động hóa vàcác giải pháp công nghiệp đặc thù, Siemens tăng cường năng xuất, hiệu quả vàtính linh động cho khách hàng trong các lãnh vực công nghiệp và hạ tầng cơ

sở Ban công nghiệp bao gồm 6 bộ phận: Công nghệ Tòa nhà, Công nghệtruyền động, Tự động hóa Công nghiệp, Giải pháp công nghiệp, Vận chuyển vàOsram Với hơn 207,000 nhân viên trên toàn thế giới, Ban công nghiệpSiemens đạt doanh số khoảng 35 tỉ EUR trong năm 2009

- Bộ phận công nghiệp Tự động hóa của Siemens (Nuremberg, Đức) dẫn đầu

toàn cầu trong các lãnh vực về hệ thống tự động, điều khiển công nghiệp và cácphần mềm công nghiệp Dãi danh mục rộng lớn từ các sản phẩm tiêu chuẩn chocác ngành công nghiệp sản xuất và chế biến tới các giải pháp cho toàn ngànhcông nghiệp bao gồm cơ sở

- Siemens Việt Nam chính thức hiện diện tại Việt Nam vào năm 1993 khi hai văn

phòng đại diện của chúng tôi được thành lập tại Thành phố Hồ Chí Minh và HàNội Kể từ đó cho đến nay, Siemens đã tham gia thực hiện một loạt các dự án

cơ sở hạ tầng tại Việt Nam trong các lĩnh vực then chốt của nền kinh tế nhưnăng lượng, công nghiệp, y tế và giao thông vận tải Nhằm tạo dựng một cơ sởkinh doanh vững chắc để thúc đẩy sự hợp tác với các đối tác trong nước, công

ty TNHH Siemens đã được thành lập vào tháng 9 năm 2002, cung cấp các giảipháp và dịch vụ liên quan đến các hệ thống và sản phẩm của Siemens Sự pháttriển nhanh chóng trong quan hệ hợp tác kinh doanh với Việt Nam thúc đẩy sựthành lập Nhà máy Tự động hóa Siemens vào năm 2005 chuyên sản xuất hệ

thống thanh cái dẫn điện Siemens luôn phấn đấu trở thành một bộ phận hữu cơcủa nền kinh tế Việt Nam với cam kết vì sự phát triển kinh tế và xã hội bềnvững

- 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 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

Hình 3

- Kiểu xem Project cung cấp việctruy xuất đến tất cả các thành phần nằmtrong một đề án Với tất cả các thành phần này nằm trong một vị trí, ngườidùng có một truy xuất dễ dàng đến mỗi phương diện của đề án Đề án chứa tất

cả các các phần tử đã vừa được tạo ra hay hoàn thành

Hình 4

2.2.Tổng quan về PLC S7-1200

2.2.1 Cấu trúc và phân vùng bộ nhớ S7-1200

2.2.2 Khái niệm và Cấu trúc S7-1200

-S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiềuứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm chochúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200

-S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, cácđầu vào/ra (DI/DO)

-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trìnhđiều khiển:

+Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

+Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

-S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài rabạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232.-Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngônngữ lập trình là FBD, LAD và SCL.Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11của Siemens

-Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớchương trình khác nhau PLC S7-1200 có các loại sau:

Tính năng CPU1211C CPU1212C CPU1214C CPU1215CKích thước vật lý (mm) 90x100x75 90x100x75 110x100x75 130x100x75

Bộ nhớ

người dùng

Work 30 Kbytes 50 Kbytes 75 Kbytes 100 KbytesLoad 1 Mbytes 1 Mbytes 4 Mbytes 4 MbytesRetentive 10 Kytes 10 Kytes 10 Kytes 10 KytesI/O tích hợp

14 inputs/10outputs

14 inputs/10outputs

Kiểu tươngtự

2 inputs 2 inputs 2 inputs 2 inputs/

2outputsKích thước

bộ đệm

Inputs 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytesOutputs 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytesBit nhớ (M) 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes

Module mở rộng vào ra

(SM)

Board tín hiệu (SB),

board pin (BB) hoặc

board truyền thông (CB)

4 built-inI/O, 6 withSB

Singe phase 3at100kHz

SB:2 at 30kHz

3at100kHz

1 at 30kHzSB:2at30kHz

3at80kHzSB:2 at20kHz

3at100kHz

1 at 20kHzSB:2 at20kHz

3at80kHz

3 at 20kHz

3at80kHz

3 at 20kHz

Ngõ ra xung 4 4 4 4

Card nhớ SIMATIC Memory card (optional)

Lưu trữ thời gian đồng hồ

thực 2.3µs/lệnh

Tốc đọ thực thi logic

Boolean 0.08µs/lệnh

Hình dạng bên ngoài của các đèn báo:

1-Chế độ hoạt động của các ngõ I/O 2-Chế độ hoạt động của PLC

3-Cổng kết nối 4-Khe cắm thẻ nhớ 5-Nơi gắn dây nối

Hình 5: Hình dạng bên ngoài của S7-1200 (CPU1212C)

CPU 1212C gồm 10 ngõ vào và 6 ngõ ra, có khả năng mở rộng thêm 2 module tín hiệu (SM), 1 mạch tín hiệu(SB) và 3 module giao tiếp (CM).

Các đèn báo trên CPU 1212C:

• STOP / RUN (cam / xanh): CPU ngừng / đang thực hiện chương trình đã nạpvào bộ nhớ

• ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực hiện chương trình đãxảy ra lỗi

• MAINT (Maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ được gắn vào haykhông.

• LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với tính thành công

• Rx / Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu được truyền Đèn cổng vào ra:

• Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổngIx.x đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của công tắc

• Qx.x(đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổngQx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

2.2.3.Cấu trúc bên trong

Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ xử

lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất / nhập

- Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biêndịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình đượclưu trong bộ nhớ của PLC Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đếncác thiết bị xuất

- Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cầnthiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạtđộng

- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiểndưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý

- Các thành phần nhập và xuất (input / output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từcác thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển Tín hiệu nhập cóthể từ các công tắc, các bộ cảm biến,… Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của

bộ khởi động động cơ, các van solenoid,…

- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trìnhhay bằng máy vi tính

Hình 6: cấu trúc bên trong

Phân vùng bộ nhớ S7-1200

Có 3 loại bộ nhớ sử dụng là: Load memory, word memory và system memory

- Load memory chứa bộ nhớ của trương trình khi bạn down xuống.

- Word memory là bộ nhớ lúc làm việc

- System memory thì có thể setup vùng này trong Hardware config, chỉ cần chứacác dữ liệu cần lưu vào đây

Bộ nhớ CPU1211C CPU1212C CPU1214C

2.2.4.Sơ đồ đấudây của S7-1200:

Ở đây ta chọn CPU 1212C, để trình bày đấu dây.

Chúng ta có thể cung cấp nguồn 24VDC hay 100 – 230VAC cho PLC:

Hình 7 Sơ đồ đấu dây S7 -1200 / CPU 1214Nguồn cung cấp cho PLC là 100 – 230VAC với tần số từ 47Hz – 63Hz Điện áp cóthể thay đổi trong khoảng từ 85V – 264V Ở 264V dòng điện tiêu thụ là20A

Nguồn cung cấp là 24VDC.Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20.4V

- 28.8V Ở 28.8V dòng điện tiêu thụ là 12A

Các ngõ vào được tác động ở mức điện thế tiêu biểu là 24VDC Các ngõ ra củaPLC ở mức 0 khi công tắc hở hay điện áp <= 5VDC Ngõ vào ở mức 1 khi công tắcđóng hay điện áp =>15VDC Thời gian đổi trạng thái từ “0” lên “1” và từ “1” xuống

“0” tối thiểu là 0.1us để PLC nhận biết được

Các ngõ ra có thể là 5VDC – 30VDC hay 5VAC – 250VAC Tùy theo yêu cầu thực

tế mà ta có thể nối nguồn khác nhau để phù hợp với ứng dụng của nó

2.3 Làm việc với phần mềm Tia Portal

2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI

Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo

Một hệ thống kỹ thuật mới

Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa

Lợi ích với người dùng:

-Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động

-Hiệu quả : tốc độ về kỹ thuật

-Chức năng bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai

2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP

-Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP

-Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

2.3.3 Cách tạo một Project

Bước 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V13

Bước 2 : Click chuột vào Create new project để tạo dự án

Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create