Tìm hiểu về s7-300 và wincc ứng dụng điều khiển giám sát sản xuất nước tinh khiết

Tìm hiểu về s7-300 và wincc ứng dụng điều khiển giám sát sản xuất nước tinh khiết LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay , khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển cộng với sự phát triển của các ngành công nghiệp .Do đó nhu cầu sản xuất ngày càng tăng,tự động hóa cũng không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu đó.Ứng dụng công nghệ tự động vào sản xuất là xu hướng tất yếu của nước ta.Hiện nay ,hàng loạt các nhà cung cấp công nghệ đã và đang phát triển nhiều thiết bị ,chương trình giám sát .Tuy nhiên ,phổ biến và hay được sử dụng nhiều là chương trình WinCC kết hợp vói các PLC . Trong phần Đồ Án này ,chúng tôi xin trình bày những hiểu biết của mình về hai chương trình này. 1.TÌM HIỂU VỀ S7-30011.1 .Giới thiệu chung về PLC (Programmable Logic Control) : (bộ điều khiển logic khả trình).11.1.2. Phân loại PLC:41.1.3. Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng:41.1.3.1. Máy tính:41.1.3.2 .Vi xử lý:51.1.3.3. PLC51.1.4 Ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC:51.1.5 Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC:61.2. Hệ thống điều khiển PLC S7-300.61.2.1 Các tính năng của PLC S7-300:61.2.2 Các Module của S7-300:61.2.3 Cấu trúc bộ nhớ của CPU S7-300:131.2.4 Các ngôn ngữ lập trình của S7-300:151.2.4.1 Ngôn ngữ lập trình LAD151.2.4.2 Ngôn ngữ lập trình FBD161.2.4.3 Ngôn ngữ lập trình STL161.2.4.4 Ngôn ngữ lập trình SCL171.2.4.5 Ngôn ngữ lập trình S7-Graph:181.2.4.6 Ngôn ngữ lập trình Hi-Graph:181.3. Cài đặt phần mềm S7-300 và chọn chế độ làm việc:191.3.1 Giới thiệu chung:191.3.2 Cài đặt STEP7:191.3.3 Đặt tham số làm việc:231.3.4 Trình tự các bước thiết kế chương trình điều khiển:231.3.5 Soạn thảo một Project:241.3.5.1 Khai báo và mở một Project mới:241.3.5.2 Xây dựng cấu trúc phần cứng cho trạm PLC:261.3.5.2 Cấu trúc PROJECT STEP7:261.3.5.2 Viết chương trình điều khiển:261.3.5.3 Soạn thảo chương trình cho các khối Logic:281.3.6 Nạp chương trình và giám sát việc thực hiện chương trình:321.3.6.1 Nạp chương trình soạn thảo từ PC xuống CPU:321.3.6.2 Xóa chương trình đã có trong CPU:321.3.6.3 Giám sát việc thực hiện chương trình:332.Dự án winCC332.1.1 Bước 1: Khởi động WinCC342.1.2 Bước 2:Tạo dự án (Project) mới342.1.3 Bước 3: Cài đặt bộ điều khiển cho PLC362.1.4 Tags và các nhóm Tag:392.1.4.2 Bước 4a: Tạo nhóm tag402.1.5 Hiệu chỉnh hình ảnh quá trình (Process Pictures)422.1.5.1 Bước 5.1 :Tạo hình ảnh quá trình:422.1.5.2 Cửa sổ Graphics Designer:432.1.5.3 Hình ảnh quá trình.452.1.5.4 Bước 5.2 : Tạo nút nhấn (button) :452.1.5.5 Bước 5.3 : Định dạng hình ảnh quá trình462.1.5.6 Bước 5.4 Kích hoạt chế độ hiển thị Fill Level :482.1.5.7 Bước 5.5: Tạo và thực thi vùng xuất/nhập dữ liệu:512.1.6 Bước 6: Thiết lập thuộc tính chạy thực (Runtime)532.1.7 Bước 7: Kích hoạt Project542.1.8 Bước 8: Dùng bộ mô phỏng (Simulator)552.2 Hiển thị các giá trị của quá trình562.2.1 Bước 1: Mở Tag Loging562.2.2 Bước 2: Cấu hình bộ định thời (timer)572.2.3 Bước 3: Tạo vùng lưu trữ ( Archive):582.2.4 Bước 4: Tạo Trend Window602.2.5 Bước 5: Tạo cửa sổ bảng biểu ( Table)622.2.6 Bước 6: Thiết lập thuộc tính chạy thực :652.2.7 Kích hoạt Project :653.1. Ứng Dụng điều khiển lập trình Lader với S7-300673.1.1 Chương trình của “Day Chuyen San Xuat Nuoc Tinh Khiet”.773.1.2 Giải thích chương trình:803.1.3 Mô Phỏng Chương Trình S7-300813.2 Các bước thực hiện trên WinCC.863.2.1 Khởi động chương trình và tạo biến863.2.2 Tạo màn hình biểu diễn.933.2.3 Đặt điều kiện cho Runtime hoạt động1013.3.3.1 Hiển thị các giá trị xử lý1053.3.3.2 Tạo một Trend Window trong Graphic Designer1103.3.3.3 Tạo một Table Window trong Graphic Designer1163.3.4 Cấu trúc Alarm logging.1233.3.4.2 Cài đặt thông báo màu .1303.3.4.3 Chèn cửa sổ bản tin vào trong bức ảnh.130Tim hieu ve s7-300 vaTim hieu ve wincc ung dung dieu khien giam sat san xuat nuoc tinh khiet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

ĐỒ ÁN 1 TÌM HIỂU VỀ S7-300 VÀ WINCC ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SẢN XUẤT NƯỚC TINH KHIẾT

SVTH : Trịnh Việt Tuấn MSSV 07704741

Vũ Đình Tuân MSSV 07711481 Nguyễn Đình Tú MSSV 07706061 Trương Minh Trị MSSV 07708941

GVHD:Phan Minh Thân

TP HOÀ CHÍ MINH 07-2010

Ngày nay , khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển cộng với sự phát triển của các ngành công nghiệp Do đó nhu cầu sản xuất ngày càng tăng,tự động hóa cũng không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu đó.Ứng dụng công nghệ tự động vào sản xuất là xu hướng tất yếu của nước ta.Hiện nay ,hàng loạt các nhà cung cấp công nghệ đã

và đang phát triển nhiều thiết bị ,chương trình giám sát .Tuy nhiên ,phổ biến và hay được sử dụng nhiều là chương trình WinCC kết hợp vói các PLC

Trong phần Đồ Án này ,chúng tôi xin trình bày những hiểu biết của mình về hai chương trình này

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Phan Minh Thân Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cùng toàn thể thầy cô trong Khoa Điện Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các bạn trong lớp ĐHĐI3B đã đóng góp ý kiến và cung cấp một số tài liệu giúp đỡ chúng tôi.

Dù đã cố gắng rất nhiều ,nhưng do đây là lần đầu tiên làm Đồ

Án cũng như trong quá trình làm còn có những thiếu sót Nên nhóm tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và toàn thể các bạn

(Của giáo viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm Giáo Viên Hướng Dẫn

(Của giáo viên phản biện)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm Giáo Viên Phản Biện

1.TÌM HIỂU VỀ S7-300 1

1.1 Giới thiệu chung về PLC (Programmable Logic Control) : (bộ điều khiển logic khả trình) 1

1.1.2 Phân loại PLC: 4

1.1.3 Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng: 4

1.1.3.1 Máy tính: 4

1.1.3.2 Vi xử lý: 5

1.1.3.3 PLC 5

1.1.4 Ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC: 5

1.1.5 Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC: 6

1.2 Hệ thống điều khiển PLC S7-300 6

1.2.1 Các tính năng của PLC S7-300: 6

1.2.2 Các Module của S7-300: 6

1.2.3 Cấu trúc bộ nhớ của CPU S7-300: 13

1.2.4 Các ngôn ngữ lập trình của S7-300: 15

1.2.4.1 Ngôn ngữ lập trình LAD 15

1.2.4.2 Ngôn ngữ lập trình FBD 16

1.2.4.3 Ngôn ngữ lập trình STL 16

1.2.4.4 Ngôn ngữ lập trình SCL 17

1.2.4.5 Ngôn ngữ lập trình S7-Graph: 18

1.2.4.6 Ngôn ngữ lập trình Hi-Graph: 18

1.3 Cài đặt phần mềm S7-300 và chọn chế độ làm việc: 19

1.3.1 Giới thiệu chung: 19

1.3.2 Cài đặt STEP7: 19

1.3.3 Đặt tham số làm việc: 23

1.3.4 Trình tự các bước thiết kế chương trình điều khiển: 23

1.3.5 Soạn thảo một Project: 24

1.3.5.1 Khai báo và mở một Project mới: 24

1.3.5.2 Cấu trúc PROJECT STEP7: 26

1.3.5.2 Viết chương trình điều khiển: 26

1.3.5.3 Soạn thảo chương trình cho các khối Logic: 28

1.3.6 Nạp chương trình và giám sát việc thực hiện chương trình: 32

1.3.6.1 Nạp chương trình soạn thảo từ PC xuống CPU: 32

1.3.6.2 Xóa chương trình đã có trong CPU: 32

1.3.6.3 Giám sát việc thực hiện chương trình: 33

2.Dự án winCC 33

2.1.1 Bước 1: Khởi động WinCC 34

2.1.2 Bước 2:Tạo dự án (Project) mới 34

2.1.3 Bước 3: Cài đặt bộ điều khiển cho PLC 36

2.1.4 Tags và các nhóm Tag: 39

2.1.4.2 Bước 4a: Tạo nhóm tag 40

2.1.5 Hiệu chỉnh hình ảnh quá trình (Process Pictures) 42

2.1.5.1 Bước 5.1 :Tạo hình ảnh quá trình: 42

2.1.5.2 Cửa sổ Graphics Designer: 43

2.1.5.3 Hình ảnh quá trình 45

2.1.5.4 Bước 5.2 : Tạo nút nhấn (button) : 45

2.1.5.5 Bước 5.3 : Định dạng hình ảnh quá trình 46

2.1.5.6 Bước 5.4 Kích hoạt chế độ hiển thị Fill Level : 48

2.1.5.7 Bước 5.5: Tạo và thực thi vùng xuất/nhập dữ liệu: 51

2.1.6 Bước 6: Thiết lập thuộc tính chạy thực (Runtime) 53

2.1.7 Bước 7: Kích hoạt Project 54

2.1.8 Bước 8: Dùng bộ mô phỏng (Simulator) 55

2.2 Hiển thị các giá trị của quá trình 56

2.2.1 Bước 1: Mở Tag Loging 56

2.2.2 Bước 2: Cấu hình bộ định thời (timer) 57

2.2.3 Bước 3: Tạo vùng lưu trữ ( Archive): 58

2.2.4 Bước 4: Tạo Trend Window 60

2.2.5 Bước 5: Tạo cửa sổ bảng biểu ( Table) 62

2.2.7 Kích hoạt Project : 65

3.1 Ứng Dụng điều khiển lập trình Lader với S7-300 67

3.1.1 Chương trình của “Day Chuyen San Xuat Nuoc Tinh Khiet” 77

3.1.2 Giải thích chương trình: 80

3.1.3 Mô Phỏng Chương Trình S7-300 81

3.2 Các bước thực hiện trên WinCC 86

3.2.1 Khởi động chương trình và tạo biến 86

3.2.2 Tạo màn hình biểu diễn 93

3.2.3 Đặt điều kiện cho Runtime hoạt động 101

3.3.3.1 Hiển thị các giá trị xử lý 105

3.3.3.2 Tạo một Trend Window trong Graphic Designer 110

3.3.3.3 Tạo một Table Window trong Graphic Designer 116

3.3.4 Cấu trúc Alarm logging 123

3.3.4.2 Cài đặt thông báo màu 130

3.3.4.3 Chèn cửa sổ bản tin vào trong bức ảnh 130

- Dễ dàng sửa chữa thay thế.

- Ổn định trong môi trường công nghiệp

- Giá co cạnh tranh

Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) (hình 1.1) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật toán bằng mạch số

Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB,

FC hoặc FB) và thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét

Để thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành,

bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó,nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng

đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thì (Timer)…và những khối chuyên dụng (như hình bên dưới ta có sơ đồ cấu tao của 1 PLC đơn giản)

Hệ thống điều khiển sử dụng PLC:

Hình 1.4: Hệ thống điều khiển dùng PLC

1.1.2 Phân loại PLC:

PLC được phân loại theo 2 cách:

 Hãng sản xuất: gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi,

 Dùng trong những chương trình phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao

 Có giao diện thân thiện

 Giao diện không thân thiện với người sử dụng.

 Tốc độ tính toán không cao

 Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít

1.1.3.3 PLC

 Độ phức tạp và tốc độ xử lý không cao

 Giao diện không thân thiện với người sử dụng

 Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít

 Môi trường làm việc khắc nghiệt

1.1.4 Ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC:

Sự ra đời của hệ thống điều khiển PLC đã thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng như các quan niệm thiết kế về chúng, hệ thống điều khiển dùng PLC có nhiều

ưu điểm sau:

 Giảm 80% số lượng dây nối

 Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp

 Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng

 Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị xuất nhập

 Số lượng Relay và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển

 Số lượng tiếp điểm trong chương trình không hạn chế

 Thời gian hoàn thành một chun trình điều khiển rất nhanh (vài ms) do

đó tăng cao tốc độ sản xuất

 Chi phí lắp đặt thấp

 Độ tin cậy cao

 Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút thuận tiệncho quá trình bảo trì và sửa chữa hệ thống.

1.1.5 Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC:

Từ các ưu điểm trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp: các máy móc công nghiệp (hệ thống nâng vận chuyển, dây chuyền đóng gói, các Robot lắp ráp sản xuất…), máy nông nghiệp (trạm bơm…), thiết bị y tế…

 Các Bus nối tích hợp phía sau các Module

 Có thể nối mạng Multipoint Interface (MPI), Profibus hoặc Industrial Ethernet

 Thiết bị lập trình trung tâm có thể kết nối đến các Module

 Không hạn chế rãnh

 Cài đặt thông số và cấu hình với công cụ trợ giúp “HW-config”

1.2.2 Các Module của S7-300:

 Module CPU:

Module CPU là Module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ định thì,

bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485)…và có thể còn có một vài cổng vào/ra số Các cổng vào/ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào/ra onboard như CPU 314IFM

Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau Nói chung chúng được đặt tên theo bộ xử lý có trong nó như module CPU312, module

CPU314, module CPU315…

Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ, việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function

Module) Ví dụ module CPU 313IFM, module CPU 314IFM…

Ngoài ra, còn có loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán như mạng PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứhai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã được cài đặt sẵn trong hệ điều hành Các loại module CPU này được phân biệt với các loại module CPU khác bằng cách thêm vào 1cụm từ DP (Distributed Port) Ví dụ như module CPU315-2DP Tham khảo hình dưới đây:

Các loại module mở rộng:

 PS (Power Supply): module nguồn nuôi gồm có 3 loại: 2A, 5A và

10A

 SM (Signal Module): Module mở rộng tín hiệu vào/ra gồm:

 DI (Digital Input): module mở rộng các cổng vào số với số

lượng cổng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy từng loại module Gồm 24VDC và 124/230 VAC

 DO (Digital Output): module mở rộng các cổng ra số với số

lượng cổng có thể là 8,16 hoặc 32 tùy từng loại module Gồm 24VDC và ngắt điện từ

 DI/DO (Digital Input/Digital Output): module mở rộng các

cổng vào/ra số với số lượng cổng có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tùy từng loại mdule

 AI (Analog Input): module mở rộng các cổng vào tương tự

Chúng là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức là mỗi tín hiệu tương

tự được chuyển đổi thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 bits Số các cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy từng loại module Tín hiệu vào có thể là áp, dòng, điện trở

 AO (Analog Output): module mở rộng các cổng ra tương tự

Chúng là những bộ chuyển đổi số tương tự 12 bits (DA) Số các cổng ra tương tự cóthể là 2, 4 hoặc 8 tùy theo loại module Tín hiệu ra có thể là áp hoặc dòng

 AI/AO (Analog Input/Analog Output): module mở rộng các

cổng vào/ra tương tự Số các cổng tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tùy theo từng loại module

 IM (Interface Module): Module ghép nối Đây là loại module chuyên

dụng có tác dụng nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành một khối

và được quản lý chung bởi một module CPU Thông thường các module mở rộng

được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack (hình 2.3) Trên mỗi thanh rack

chi có thể gá tối đa 8 module mở rộng (không kể module CPU, nguồn nuôi) Một module CPU S7-300 có thể làm việc với nhiều nhất 4 racks và các rack nay phải được nối với nhau bằng module IM (hình 2.4):

Trang 10

 FM (Function Module): module có chức năng điều khiển riêng, ví dụ

như module điều khiển động cơ servo, module điều khiển động cơ bước, module PID, module điều khiển vòng kín, module đếm, định vị, điều khiển hồi tiếp…

 CP (Communication Module): module phục vụ truyền thông trong

mạng (MPI, profibus, Industrial Ethernet) giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

Hình sau là cấu hình đầy đủ của một thanh Rack và sơ đồ kết nối nhiều Rack:

Hình 2.6: Cấu hình tổng quát của một PLC S7-300 với 4 thanh Rack nối tiếp với

nhau nhờ module IM và cáp nối 368

 Phụ kiện: Bus nối dữ liệu (Bus connector)

 Kiểm tra phần cứng.

Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở bộ nguồn:

Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở CPU của S7-300:

o Trạng thái hiển thị LED:

- SF: lỗi nhóm, chương trình sai hay lỗi từ khối chuẩn đoán.

- BATF: lỗi pin, pin hết hay không có pin.

- DC5V: báo có 5V DC.

- FRCE: sáng lên khi có biến cưỡng bức tác động.

- RUN: sáng lên khi CPU khởi động, ổn định khi ở chế độ RUN.

- STOP: ổn định ở chế độ STOP

Chớp đậm khi có yêu cầu RESET bộ nhớ

Chớp nhanh khi đang RESET bộ nhớ

o Chìa khóa công-tắc: Để đặt bằng tay các trạng thái hoạt động của CPU

- MRES: Reset bộ nhớ (Reset khối)

- STOP: trạng thái dừng STOP, chương trình không thực hiện

- RUN-P: trạng thái RUN, CPU thực hiện chương trình

- RUN: chương trình được thực hiện, tuy nhiên, chỉ đọc thôi không sửa được

chương trình

Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở khối Digital:

Mỗi kênh vào/ra của các module đều được hiển thị bằng LED Chúng có công dụng cho biết vị trí lỗi của chương trình Chúng chỉ trạng thái qui trình hoặc trạng thái bên trong bộ giao tiếp quang điện

1.2.3 Cấu trúc bộ nhớ của CPU S7-300:

Bộ nhớ của S7-300 được chia thành 3 vùng chính:

1) Vùng chứa chương trình ứng dụng: vùng nhớ chương trình được chia làm 3

miền:

a/ OB (Organisation Block) : miền chứa chương trình tổ chức.

b/ FC (Function): miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến

hình thức để trao đổi dữ liệu đã gọi nó

c/ FB (Function Block): miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và

có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Các dữ liệunày phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng gọi là DB (Data Block)

2) Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân

chia thành 7 miền khác nhau:

I (Process image Input): miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số Trước khi bắt

đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất chúng vào dùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào bộ đệm I

Q (Process image Output): miền bộ đệm các dữ liệu các cổng ra số Kết thúc

giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển các giá trị của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình ứng dụng sẽ không trực tiếp gán giá trị tới cổng ra mà chỉ chuyển vào bộ đệm Q

M: miền các biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu

giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit (M), byte (MB), từ MB hay

từ kép (MD)

T: miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời

gian đặt trước (PV-preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV-current value) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ timer

C: miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter) boa gồm việc lưu trữ giá trị đăt trước

(PV-Preset value), giá trị đếm tức thời (CV-current value) cũng như giá trị logic đầu

ra của bộ counter

PI: miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O external Input) Các

giá trị tương tự tại cổng vào của các module tương tự sẽ được module đọc và

chuyển tự động theo những địa chỉ Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo tưng Byte (PIB), từng từ (PIW), hoặc theo từ kép (PID)

PQ: miền địa chỉ cổng ra của các module tương tự (I/O external Output)

Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được module đọc và chuyển tới các cổng tương tự Chương trình ứng dụng có thể truy cập bộ nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ (PQW) hoặc theo từ kép (PQD)

3) Vùng chứa các khối dữ liệu, được chia làm 2 loại:

DB (Data Block): miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành từng khối,

kích thước cũng như số lượng do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từng từ (DBW) hoặc từ kép

(DBD)

L (Local Data Block): miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình

OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối dữ liệu đã gọi nó Nội dung của một số dữ liệu trong

bộ nhơ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng OB, FC, FB Miền này cóthể truy cập từ chương trình theo từng bit (L), byte (LB), từ (LW) hoặc từ kép (LD)

Một số khối OB đặc biệt:

 OB10: Time of day interrupt

 OB20: Time delay interrupt

Phần số: chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác định Nếu ô

nhớ đã được xác định thông qua phần chữ có kích thước 1 bit thì phần số gồm địa chỉ của byte và số thứ tự của bit trong byte cách nhau bởi dấu chấm

(VD: I 1.3: chỉ bit thứ 3 trong byte 1 của miền nhớ bộ đệm cổng vào số)

- Nếu ô nhớ đã được xác định la byte, từ hoặc từ kép thì phần số chỉ địa chỉ byte đầu tiên trong mảng byte của ô nhớ đó

(VD: MB15: chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte (byte thứ 15) trong miền các biến cớ M)

1.2.4.2 Ngôn ngữ lập trình FBD

(Function Block Diagram) (ngôn ngữ hình khối): ngôn ngữ này thích hợp cho người quen sử dụng và thiết kế mạch điều khiển số Chương trình được viết dưới dạng liên kết giữa các hàm logic kỹ thuật số

1.2.4.3 Ngôn ngữ lập trình STL

(Statement List) (ngôn ngữ liệt kê lệnh): đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính Một chương trình được ghép bằng nhiều lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và có trúc chung là: “tên lệnh” +

“toán hạng”

1.2.4.4 Ngôn ngữ lập trình SCL

(Structured Control Language) (ngôn ngữ điều khiển cấu trúc):

Kiểu viết chương trình náy sử dụng ngôn ngữ Pascal Rất phù hợp cho người

đã viết các chương trình bằng ngôn ngữ máy tính

1.2.4.5 Ngôn ngữ lập trình S7-Graph:

đây là dạng ngôn ngữ lập trình cấp cao dạng đồ họa, cấu trúc chương trình rõràng, ngắn gọn Thích hợp cho người trong ngành cơ khí vốn quen với giản đồ Grafcet của khí nén

1.2.4.6 Ngôn ngữ lập trình Hi-Graph:

Đây là ngôn ngữ lập trình phát triển từ ngôn ngữ lập trình Graph

1.3 Cài đặt phần mềm S7-300 và chọn chế độ làm việc:

1.3.1 Giới thiệu chung:

Muốn xây dựng một chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Step7 cần thực hiện các thủ tục sau:

- Khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7-300/400

- Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400 cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng

- Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một trạm hoặc nhiều trạm

- Giám sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và gỡ rối chương trình

Ngoài ra Step7 còn có một thư viện đầy đủ với các hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp online rất mạnh có thể trả lời rất nhiều câu hỏi về các vấn đề khi cài đặt cũng như sử dụng Step7

1.3.2 Cài đặt STEP7:

Cấu hình phần cứng:

 80486 hay cao hơn, đề nghị Pentium

 Đĩa cứng còn trống : tối thiểu 300MB

Phần lớn các dĩa Step7 gốc đều có khả năng tự cài đặt (autorun), vì vậy khi cài đặt chương trình chỉ cần cho dĩa vao và làm theo hướng dẫn, hoặc la click vao

file SETUP.EXE trong dĩa cài đặt Bên cạnh đó đối với Step7 có một số vấn đề ta cần quan tâm khi cài đặt cần được giải thích thêm:

o Khai báo mã hiệu sản phẩm: mã hiệu sản phẩm luôn đi kèm với dĩa

cài đặt Step7 và ghi trên dĩa chứa bộ cài đặt S7 Khi màn hình xuất hiện cửa sổ yêu cầu cho biết mã hiệu sản phẩm ta phải điền đầy đủ

thông tin sau đó click continue để tiếp tục

o Chuyển bản quyền: bản quyền Step7 nằm trên một dĩa mềm riêng

(thường là màu vàng hay đỏ) Trong quá trình cài đặt chương trình sẽ yêu cầu chuyển bản quyền sang ổ dĩa đích (mặc định là C:\) Ta có thểcài đặt bản quyền trong quá trình cài đặt hay sau khi cài đặt chương

trình xong thì chạy file Authors W.exe có trên dĩa CD cài đặt:

o Khai báo thiết bị đốt EPROM: chương trình Step7 có khả năng đốt

chương trình ứng dụng lên thẻ EPROM cho PLC Nếu PC của ta có thiết bị đốt EPROM thì cần phải thông báo cho Step7 biết khi màn hình xuất hiện cửa sổ:

o Chọn giao diện cho PLC: chương trình được cài đặt trên PG/PC để

hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình phần cứng cũng như chương trình cho PLC Ngoài ra, Step7 còn có khả năng quan sát việc thực hiện chươngtrình của PLC Muốn như vậy ta cần tạo bộ giao diện ghép nối giữa

PC và PLC để truyền thông tin, dữ liệu

Ngay sau khi cài đặt Step7 xong, trên màn hình xuất hiện cửa sổ thông báo cho ta chọn bộ giao diện sẽ được sử dụng (hình dưới đây) Sau khi chọn bộ giao diện nào ta nhấp vào nó và nhấn Isntall, ví dụ như:

1.3.3 Đặt tham số làm việc:

Sau khi cài đặt xong step7, trên màn hình desktop sẽ xuất hiện biểu tượng của phần

mềm step7 , đồng thời trong start menu cũng có thư mục Simatic với tất cả những thành phần liên quan, từ các phần mềm trợ giúp đến các phần mềm cài đặt cấu hình, chế độ làm việc của Step7…

1.3.4 Trình tự các bước thiết kế chương trình điều khiển:

Ta có sơ đồ các bước thiết kế một chương trình điều khiển như sau:

1.3.5 Soạn thảo một Project:

Khái niệm Project không đơn thuần chỉ là chương trình ứng dụng mà rộng hơn boa gồm tất cả những gì liên quan đến việc thiết kế phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát một hay nhiều trạm PLC Theo khái niệm như vậy trong một Project sẽ có:

1 Bảng cấu hình cứng về tất cả các module của từng trạm PLC.

2 Bảng tham số xác định chế độ làm việc cho từng module của mỗi trạm

PLC.

3 Các Logic Block chứa chương trình ứng dụng cho từng trạm PLC.

4 Cấu hình ghép nối truyền thông giữa các trạm PLC.

5 Các cửa sổ giao diện phục vụ cho việc giám sát toàn bộ mạng hoặc giám

sát từng trạm PLC của mạng.

Trong đó do thời gian cũng như tên đồ án của nhóm chúng em đã chọn nên chúng

em chỉ đề cập đến các bước cơ bản 1,2,3

1.3.5.1 Khai báo và mở một Project mới:

Đầu tiên là khởi động Step7 bằng 2 cách:

1 Vào StartSIMATICSTEP7SIMATIC Manager

2 Double click vào biểu tượng SIMATIC Manager

Để khai báo một Project, từ màn hình chính của Step7 ta chọn FileNew hoặc click chuột trái vào biểu tượng “NewProject/Library” như hình minh họa

sau:

Sau đó màn hình sẽ xuất hiện một hộp thoại sau:

Ta sẽ gõ tên ProjectOK, như vậy đã tạo xong 1 Project mới.\

Trong trường hợp ta muốn mở một Project đã có, ta chọn FileOpen hoặc clickchuột vào biểu tượng “OpenProject/Library” trên thanh công cụ, sau đó chọn

Project muốn mở  OK để kết thúc

1.3.5.2 Xây dựng cấu trúc phần cứng cho trạm PLC:

1.3.5.2 Cấu trúc PROJECT STEP7:

1.3.5.2 Viết chương trình điều khiển:

Sau khi đã thực hiện việc mở một Project mới như trên, ta sẽ tiếp tục thực hiện việc viết một chương trình điều khiển PLC như sau:

 Đầu tiên ta vao Insert  Station  SIMATIC 300 Station để chèn cấu hình

cho chương trình (Module CPU, Module IM,…) Như hình sau:

 Trong trường hợp không muốn khai báo cấu hình cứng mà đi ngay vào ứng dụng ta có thể chọn thẳng Việc này sẽ hữu ích cho những trường hợp một trạm PLC gồm nhiều phiên bản ưng dụng khác nhau

 Sau khi đã khai báo xong phần cứng, thư mục Project chuyển sang dạng có chứa thư mục con trong nó với tên mặc định là Simatic300, chứa thông tin về cấu hình cưng của trạm:

 Để vào màn hình khai báo này ta nhấp chuột vào biểu tượng Hardware

Trong hộp thoại ta khai báo thanh Ray (Rack) và các module có trên thanh Rack đó

 Muốn đưa module nào vào bảng cấu hình ta chỉ cần đánh dấu vị trí nơi module sẽ được đưa vào rồi nhấp kép chuột vào tên của module đó trong bảng danh mục các module kèm theo

1.3.5.3 Soạn thảo chương trình cho các khối Logic:

Sau khi khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC và quay trở về cửa sổ chính của Step7 ta thấy trong thư mục Simatic300 sẽ có thêm các thư mục con.Tất cả các khối Logic (OB, FC, FB, DB) chứa chương trình ứng dụng sẽ nằmtrong thư mục Block Mặc định trong thư mục này có sẵn khối OB1

a) Soạn thảo chương trình cho khối OB1:

Nhấp chuột vào biểu tượng OB1 nửa bên phải cửa sổ màn hình, màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ soạn thảo chương trình như hình sau:

- Việc soạn thảo chương trình của Step7 cũng giống với những chương trình khác

về cơ bản với những phím tắt, các công cụ chỉnh sửa nhanh…

- Để khai báo và soạn thảo chương trình cho các khối OB khác hoặc cho các khối

FC, FB, DB ta có thể tạo một khối mới ngay trực tiếp từ chương trình soạn thảo như hình dưới: