Luận văn nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn bê tông

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
 -

NGUYỄN VĂN YÊN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ

HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: ðiện khí hóa SX Nông nghiệp và Nông thôn

Mã số: 60.52.54

Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Mạnh Tường

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các

số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa công bố trong công trình khoa học nào trước ñó

Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong bản luận văn của tôi ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Văn Yên

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường ðại học Nông nghiệp

Hà Nội Tôi ñã hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật với ñề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế hệ thống ñiều khiển trạm trộn bê tông”

Tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tường ñã tận tình hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cám ơn Bộ môn ðiện kỹ thuật – Khoa cơ ñiện, Viện sau ðại học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã ñọc và ñóng góp nhiều ý kiến quý báu ñể luận văn của tôi ñược hoàn chỉnh hơn

Tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến Ban giám hiệu và lãnh ñạo Trường Cao ñẳng nghề Cơ ñiện Tây Bắc nơi tôi công tác ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi nhất ñể tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu

Tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến bạn bè ñồng nghiệp và gia ñình ñã ñộng viên khích lệ ñể tôi hoàn thành luận văn này

Hoà Bình, ngày 10 tháng 10 năm 2011

Tác giả

Nguyễn Văn Yên

2.3.2 Bộ chương trình Step7 chuẩn (STEP7 Standard Package) 19

4.4 Thiết kế sơ ñồ khối và sơ ñồ nguyên lý hệ thống ñiện 42

4.5.1 Mô tả nhiệm vụ từng khu vực của quá trình ñiều khiển 55

4.5.5 Chương trình ñiều khiển trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7-300 60

4.6.1 Giao diện ñiều khiển, giám sát trạm trộn bê tông tự ñộng 604.6.2 Giao diện ñiều khiển, giám sát trạm trộn bê tông bằng tay 61

5.3 Thuyết minh nguyên lý hoạt ñộng của trạm trộn bê tông 64

3.6 Giao diện giám sát và ñiều khiển 37

4.8 Sơ ñồ nối dây của ñộng cơ băng tải, ñộng cơ rung xả cốt liệu,

ñộng cơ vít tải xi măng, ñộng cơ rung xả xi măng 49 4.9 Sơ ñồ nối dây của ñộng cơ bơm nước, ñộng cơ bơm phụ gia,

MỞ ðẦU

1 Cơ sở lựa chọn ñề tài

Ngày nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và ñiều khiển

tự ñộng nói riêng ñã ñạt ñược những thành tựu rực rỡ và ñã làm thay ñổi bộ mặt của thế giới Trong ñó công nghệ ñiều khiển tự ñộng ñã phát triển vượt bậc và ñã ñóng góp, phục vụ cho nhiều ngành, ñặc biệt là những ñóng góp cho công nghiệp Hệ thống ñiều khiển tự ñộng trong các qui trình công nghệ ñóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng của sản phẩm, nâng cao năng suất lao ñộng và giảm chi phí sản xuất

Công nghệ chế tạo thiết bị ñiều khiển tự ñộng phát triển mạnh và tạo ra ñược nhiều thiết bị hiện ñại thuận tiện cho người sử dụng Thiết bị ñiều khiển khả trình PLC là một trong những thiết bị ñấy ñang ñược ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp Các công trình xây dựng ñang ñòi hỏi rất nhiều loại bê tông có chất lượng cần thiết Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng PLC trong hệ thống ñiều khiển các trạm trộn bê tông là rất cần thiết

Xuất phát từ yêu cầu ñó, ñược sự ñịnh hướng, chỉ dẫn của PGS.TS

Nguyễn Mạnh Tường - Bộ môn ðiều khiển tự ñộng - Trường ðại học Bách

Khoa Hà Nội và các thầy, cô Bộ môn Kỹ thuật ñiện thuộc Khoa Cơ ðiện Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội, em ñã lựa chọn ñề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế hệ thống ñiều khiển trạm trộn bê tông”

2 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc trạm trộn và hệ thống ñiều khiển trạm trộn

bê tông

- Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống trạm trộn bê tông

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

Về khoa học: Luận văn góp phần tổng hợp và mô phỏng hệ thống ñiều khiển

trạm trộn bê tông phổ biến hiện nay

Về thực tiễn: Với kết quả thu ñược của ñề tài ñã góp phần: Tổng hợp, mô

phỏng ñiều khiển, giám sát hệ thống trạm trộn bê tông

4 Phạm vi và nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu chính của luận văn ñề cập ñến những vấn ñề sau:

- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống trạm trộn bê tông, PLC và Win CC

- Thiết kế hệ thống ñiều khiển, giám sát trạm trộn bê tông

- Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống ñiều khiển trạm trộn bê tông

5 Tóm tắt nội dung luận văn

Chương 1: “Tổng quan hệ thống trạm trộn bê tông ” Chương này tập

trung nghiên cứu về: Quy trình công nghệ, trang thiết bị của hệ thống trạm trộn bê tông

Chương 2: “PLC S7 – 300 của hãng Siemens” Chương này tập trung

nghiên cứu về cấu trúc PLC S7 – 300; Phần mềm Step 7; kỹ thuật lập trình

Chương 3: “Cơ bản về Win CC” Chương này tập trung nghiên cứu về các

chức năng cơ bản, truyền trông trong môi trường Win CC

Chương 4: “ Hệ thống ñiều khiển và giám sát” Chương này tập trung

nghiên cứu về hệ thống ñiều khiển và hệ thống giám sát của trạm trộn bê tông

Chương 5: “Mô phỏng trạm trộn bê tông” Chương này tập trung mô

phỏng hệ thống trạm trộn bê tông

Phần kết luận và kiến nghị: Tóm tắt nội dung chính luận văn ñã giải quyết

Chương I TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

1.1 Giới thiệu chung về trạm trộn bê tông

1.1.1 Bê tông

So với các loại vật liệu khác như gạch, ñá, gỗ thì bê tông có tuổi ñời tương ñối trẻ, lịch sử hình thành bê tông chỉ khoảng 150 năm Tuy nhiên, ngay từ khi ra ñời bê tông ñã trở thành loại vật liệu cơ bản và ñược sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp xây dựng

Bê tông là loại vật liệu ñá nhân tạo ñược tạo thành bằng cách ñổ khuôn

và làm rắn chắc một hỗn hợp hợp lý các chất kết dính: Nước, xi măng, cốt liệu (ñá, sỏi hoặc ñá dăm, cát, phụ gia) Cốt liệu ñóng vai trò là bộ khung chịu lực trong hỗn hợp bê tông Chất kết dính và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu ñóng vai trò chất bôi trơn, ñồng thời lấp ñầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu Sau khi cứng hoá, hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối dạng ñá và ñược gọi là bê tông

Chất kết dính có thể là xi măng các loại, thạch cao, vôi hoặc chất kết dính hữu cơ (polyme) Trong bê tông, cốt liệu thường chiếm 80 – 85%, còn xi măng chiếm 8 – 15% khối lượng ðộ bền của mối liên kết giữa cốt liệu và ñá

xi măng phụ thuộc vào bản chất của cốt liệu, ñộ rỗng, ñộ nháp rám bề mặt, ñộ sạch của mặt cốt liệu cũng như phụ thuộc vào loại xi măng và ñộ hoạt tính của nó

Phân loại bê tông dựa vào các ñặc ñiểm:

+ Dạng chất kết dính (bê tông xi măng, bê tông silicat, bê tông thạch cao, bê tông polyme…)

+ Dạng cốt liệu (bê tông cốt liệu ñặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu ñặc biệt chịu nhiệt, axit, chống phóng xạ…)

+ Khối lượng thể tích: Bê tông ñặc biệt rặng ( γ0 > 2500 kg/m3), bê tông nặng (2200 ÷ 2500 kg/m3), bê tông nhẹ…

+ Công dụng: Bê tông thường, bê tông thủy công, bê tông có công dụng ñặc biệt…

Bê tông ñược sử dụng rộng rãi trong xây dựng hiện ñại bởi những ưu ñiểm nổi trội: Cường ñộ chịu lực cao, có khả năng chống cháy, tạo ra các kết cấu có tĩnh mĩ quan hay những loại bê tông có hình dạng, tính chất, cường ñộ khác nhau, giá thành rẻ, bền vững, ổn ñịnh ñối với mưa, nắng, nhiệt ñộ, ñộ

ẩm Tuy vậy, bê tông cũng có một số nhược ñiểm như nặng (2200 ÷ 2400 kg/m3), cách âm, cách nhiệt kém, chịu kéo kém

Với vai trò quan trọng như vậy, bê tông là loại vật liệu xây dựng cần ñược quan tâm nghiên cứu từ lý thuyết cơ bản, lý thuyết tính toán thiết kế và ñầu tư kỹ thuật cho việc hiện ñại hoá công tác chế tạo ra bê tông mà cụ thể là các nhà máy và các trạm trộn

1.1.2 Trạm trộn bê tông

1.1.2.1 Khái niệm và phân loại

Trong công nghiệp xây dựng cơ bản, máy móc và thiết bị sản xuất bê tông là yếu tố quan trọng quyết ñịnh ñến chất lượng của bê tông thành phẩm

ðộ chính xác về tỷ lệ cấp phối liệu, tính ñồng ñều của sản phẩm cũng như năng suất Trạm trộn bê tông xi măng là sự kết hợp của nhiều thiết bị và cụm thiết bị mà mỗi cụm thiết bị ñều phối hợp nhịp nhàng với nhau ñể trộn các hạt cát, ñá, xi măng, phụ gia, nước theo tỷ lệ quy ñịnh ñể tạo thành sản phẩm là

bê tông tươi Tác dụng của việc trộn bê tông ñược coi là hiệu quả nếu cốt liệu ñược trộn ñều và hàm lượng không khí trong hỗn hợp chiếm tỷ lệ nhỏ

Máy phục vụ công tác bê tông có nhiều loại: Máy trộn hoặc trạm trộn, vận hành bằng tay, bán tự ñộng hoặc tự ñồng hoàn toàn Có thể phân loại như

* Căn cứ vào chế ñộ làm việc của máy có:

+ Trạm trộn liên tục: Sử dụng cho các công trường lớn, ñòi hỏi sự ñồng

bộ về thời gian, thiết bị và công nghệ hiện ñại Quá trình nạp liệu, phối liệu, trộn rồi xả bê tông diễn ra liên tục Năng suất ñược tính theo m3/h

+ Trạm trộn theo mẻ: Nguyên liệu ñược cấp phối và trộn theo tỉ lệ quy ñịnh cho một mẻ bê tông Trạm trộn loại này rất phổ biến, tuy năng suất không cao nhưng thiết bị và công nghệ rẻ tiền hơn trạm trộn liên tục

* Căn cứ vào phương pháp trộn:

+ Nhóm máy trộn tự do: Các cánh trộn gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các cánh trộn sẽ quay theo và nâng một phần cốt liệu lên cao, sau ñó ñể chúng rơi tự do xuống phía dưới thùng trộn ñều với nhau tạo thành hỗn hợp bê tông

+ Nhóm máy trộn cưỡng bức: Loại này có thùng trộn cố ñịnh còn trên trục trộn có gắn các cánh trộn Khi trục quay, các cánh trộn khuấy ñều hỗn hợp bê tông Loại máy này cho phép trộn nhanh, chất lượng ñồng ñều và tốt hơn máy trộn tự do Nhược ñiểm của nó là kết cấu phức tạp hơn, năng lượng ñiện tiêu hao nhiều hơn Nhóm máy này thường ñược sử dụng ñể trộn các hỗn hợp bê tông khô, mác cao hoặc các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao

* Căn cứ vào khả năng di chuyển của máy:

+ Trạm cố ñịnh: Thường là các trạm trộn ở nhà máy

+ Trạm di ñộng: Máy trộn ñộc lập

Hiện nay, trong xây dựng hay sử dụng các loại máy trộn bê tông có dung tích hữu ích 100 lít, 150 lít, 200 lít, 250 lít, 425 lít, 750 lít, 1200 lít…

* Căn cư vào năng suất:

+ Trạm trộn bê tông năng suất nhỏ (10 ÷ 30m3/h)

+ Trạm trộn bê tông năng suất trung bình (30 ÷ 60m3/h)

+ Nhà máy sản xuất bê tông năng suất lớn (60 ÷ 120m3/h)

1.1.2.2 Cấu tạo và hoạt ñộng

Phạm vi luận văn chỉ giới hạn tìm hiểu trạm trộn bê tông xi măng sản xuất theo mẻ, có thể tháo lắp di chuyển ñược, sử dụng máy trộn cưỡng chế, thể tích thùng trộn 1,5m3 Thời gian trộn phụ thuộc vào lượng nước và xi măng, ñộ lớn của cốt liệu, ñộ lưu ñộng của hỗn hợp và thể tích của mẻ trộn Công suất ñộng cơ trộn 37 KW, năng suất trung bình 24 – 30m3/h

+ Cơ cấu chấp hành: Các van, ñộng cơ

+ Cơ cấu vận chuyển: Hệ thống băng tải, vít tải

2/ Hệ thống cân

Hệ thống cân có tầm quan trọng ñặc biệt ñối với trạm trộn bê tông Nếu ñảm bảo ñược phối liệu chính xác, hệ thống sẽ cho ra sản phẩm có chất lượng cao Hệ thống ñịnh lượng theo khối lượng gồm 4 loadcell ñể cân cốt liệu, xi măng, nước và phụ gia Trong ñó, cốt liệu ñược cân theo kiểu cộng dồn Khối lượng liệu ñược loadcell gắn tại thùng cân cốt liệu truyền về PLC ñể chuẩn

3/ Hệ thống trộn

Hệ thống trộn sử dụng thiết bị trộn cưỡng bức Nhiệm vụ của thiết bị trộn là trộn ñều tất cả các thành phần vật liệu gồm cát, ñá, xi măng, nước, phụ gia thành một hỗn hợp ñồng nhất Việc trộn trong các máy trộn cưỡng bức ñược tiến hành nhờ các xẻng hay các quả ñấm quay ñược gắn trên trục dẫn thẳng ñứng Vật liệu ñược nhào trộn theo quỹ ñạo phức tạp hơn, do ñó nâng cao cường ñộ bê tông và cho phép giảm lượng xi măng Loại máy trộn này thường dùng cho loại bê tông ít dẻo, khô và bê tông hạt nhỏ cũng như bê tông nhẹ cốt liệu xốp

4/ Cơ cấu chấp hành

Do ñặc thù sản xuất, ñặc biệt là các tải (cát, ñá) không cố ñịnh mà thay ñổi ngẫu nhiên nên ñể ñiều khiển ñộng cơ, người ta sử dụng phương pháp ñiều khiển rơle (ñiều khiển ñóng ngắt) Phương pháp này có ưu ñiểm tác ñộng nhanh, ít chịu tác ñộng của nhiễu mặc dù có nhược ñiểm là chế ñộ trượt sẽ gây sai số Chính vì xử lý nhiễu phức tạp nên không dùng phương pháp ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ

Như vậy, tín hiệu ñiều khiển của PLC ñược nối với các mạch lực ñể ñiều khiển ñóng ngắt các van và ñộng cơ Có hai loại van ñược sử dụng là loại ñóng mở bằng ñộng cơ và bằng khí nén Van khí nén có ưu ñiểm là ñáp ứng nhanh và cấu tạo ñơn giản hơn so với các van ñóng mở bằng ñộng cơ Van khí nén dùng cho cấp cát, ñá, xả bê tông , xả xi măng, xả nước, xả phụ gia ðộng cơ vít tải dùng ñể cấp xi măng, bơm ñể cấp nước và cấp phụ gia Các ñộng cơ sử dụng trong trạm trộn này là ñộng cơ xoay chiều ba pha Ngoài ra,

hệ thống còn ñược trang bị các máy rung giúp cho việc xả liệu ñược dễ dàng hơn, giảm khả năng gây tắc, kẹt liệu ở van xả

5/ Cơ cấu vận chuyển

Băng tải dùng ñể vận chuyển cốt liệu tới thùng trộn Xi măng ñược vận chuyển bằng hệ thống khí nén tới silo chứa và theo vít tải xi măng ñược ñưa

tiếp lên thiết bị cân xi măng

Băng tải:

Băng tải ñược sử dụng rộng rãi ñể vận chuyển liên tục vật liệu theo phương pháp ngang hoặc phương nghiêng Chúng cho năng suất cao (tới vài nghìn t/h) và có thể vận chuyển ñi xa tới hàng cây số

Băng tải vừa là bộ phận mang vật liệu vừa là bộ phận kéo Hay dùng nhất là loại băng vải cao su hay dệt bằng sợi tổng hợp Lớp vải bền là loại chuyên dùng làm ñai Lớp cao su phía trên dày hơn phía dưới vì chịu mài mòn nhiều hơn Số lớp và chiều rộng băng tải là những số liệu ñã ñược tiêu chuẩn hoá B = 0,4 ÷ 0,5m

Con lăn ở nhánh có tải có thể dùng loại con lăn thẳng hoặc con lăn ñỡ hình lòng máng, còn ở nhánh không tải thường dùng loại con lăn ñỡ thẳng Nhánh có tải thường dùng loại máng vì chứa ñược nhiều vật liệu làm tăng năng suất của băng tải Con lăn ñỡ hình lòng máng thường là tổ hợp của hai hoặc ba con lăn ñỡ thẳng Góc nghiêng băng tải vận chuyển cốt liệu không quá 180 ÷ 200 Vật liệu có mặt cắt là hình tam giác cân Năng suất băng tải là

6/ Hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén dùng ñể ñóng mở các van cấp cát, cấp ñá, ñóng mở cửa xả xi măng, xả nước, xả phụ gia và xả bê tông ở ñáy thùng trộn Trong hệ thống này có các van ñiện từ khí nén làm nhiệm vụ ñóng mở cửa cấp, xả khí nén cho các xi lanh công tác

Việc ñiều khiển van - xi lanh ñược thực hiện từ PLC và tác ñộng bằng dòng ñiện qua cuộn dây của van, nhờ ñó mà có thể tiến hành tự ñộng hoá quá trình cân - trộn - xả ở trạm bê tông

7/ Hệ thống ñiện ñộng lực và ñiều khiển tự ñộng

Hệ thống ñiện ñộng lực có chức năng cung cấp ñiện cho toàn bộ hệ thống

Hệ thống ñiều khiển tự ñộng cho phép vận hành ở hai chế ñộ:

Bán tự ñộng: ðiều khiển bằng tay theo từng cụm thiết bị

Tự ñộng hoàn toàn: Hệ thống hoạt ñộng theo chương trình cài ñặt và cho phép thay ñổi các mác bê tông theo ý muốn mà vẫn giữ ñược chất lượng

bê tông ổn ñịnh

Hình 1.1 Mô hình trạm trộn bê tông thực tế

So sánh các phương pháp ựiều khiển: Hệ rơle, vi xử lý, PLC

+ Hệ thống rơle: Cũng như PLC, nhiệm vụ chắnh của hệ thống là thực hiện ựóng ngắt, thiết kế cho chế ựộ bán tự ựộng, ựược sử dụng nhiều trong thập kỷ 80, 90 Nhược ựiểm là rất cồng kềnh, mạch ựộng lực lớn nên nguồn cung cấp ựiện phải lớn Không hỗ trợ lập trình trong trường hợp muốn ựặt thời gian trễ, phải lắp thêm rơle thời gian Tủ ựiều khiển to, không linh hoạt khi sửa chữa hay sự cố Không thể mở rộng, nâng cấp lên thành hệ SCADA

+ Hệ vi xử lý: Lập trình vào vi xử lý theo nguyên lý nhúng Thay ựổi chương trình phức tạp, có tắnh chuyên dụng

+ PLC: Bộ ựiều khiển lôgic khả trình có ưu ựiểm rất linh hoạt, cho phép xây dựng thuật toán, có thể thay ựổi dễ dàng các ựầu vào, ra, nối mạng,

có cách ly bằng quang giữa mạch ựộng lực và mạch ựiều khiển nên tránh ựược các xung ựột, làm việc tin cậy, chịu ựược ựiều kiện khắc nghiệt của môi trường sản xuất, tuy nhiên giá thành cao PLC ựảm bảo cho hệ thống có thể hoạt ựộng ở chế ựộ tự ựộng hoàn toàn

1.1.2.2.2 Hoạt ựộng

Bộ phận ựịnh lượng của trạm trộn gồm có 4 loadell: Cân cốt liệu (ựá 1, cát, ựá 2), cân xi măng, cân nước và cân phụ gia đá 1, cát, ựá 2 ựược tập trung trong cùng một băng tải vì chúng cùng ựược xếp vào loại vật liệu thô, cốt liệu lần lượt cấp vào thùng cân qua các van khắ nén Sau ựó cốt liệu ựược ựưa lên thùng trộn thông qua băng tải Thời gian ựóng hay mở các van cấp liệu hoàn toàn phụ thuộc vào tỷ lệ cốt liệu cho từng loại mác bê tông Sau khi cân cộng dồn sẽ ựược khối lượng cốt liệu theo ựúng yêu cầu kỹ thuật Song song với quá trình trên là quá trình cấp xi măng Sau khi cấp xong xi măng thì tiến hành cấp nước và phụ gia Việc cấp hai loại nguyên liệu này cũng qua các van đối với xi măng là các vắt tải, ựối với nước và phụ gia là hệ thống bơm

vào hỗn hợp ựể tăng ựộ kết dắnh của bê tông

Sau khi kết thúc quá trình nạp liệu, toàn bộ khối lượng cốt liệu qua băng tải, nước và phụ gia cũng ựược xả bằng các van khắ nén và theo ựường ống dẫn xả vào thùng trộn Thùng trộn ựược thiết kế với những cánh khuấy quay với vận tốc cố ựịnh, thời gian trộn của một mẻ bê tông tuỳ thuộc vào tắnh chất của loại hỗn hợp bê tông Cuối cùng, bê tông ựược xả qua van xả vào xe chở bê tông ựể vận chuyển tới các công trình

1.2 Thành phần vật liệu của bê tông

Thành phần vật liệu của bê tông ựóng vai trò quyết ựịnh ựến chất lượng hay quyết ựịnh ựến cường ựộ chịu lực cũng như mác của bê tông Từ thực nghiệm người ta ựã xác ựịnh ựược mác của bê tông ứng với từng loại vật liệu nhất ựịnh với một tỉ lệ xác ựịnh, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng tra ựược tỉ lệ thành phần trong bê tông

Bảng 1.1: Bảng thành phần cấp phối bê tông

TT Mác

bê tông đá 1 Cát đá 2

Xi măng Nước Phụ gia

+ ðể bảo ñảm chất lượng làm việc của trạm trộn bê tông cần phải xây dựng một hệ thống ñiều khiển hiện ñại bao gồm: Hệ thống cân ñịnh lượng liệu và ñiều khiển quá trình vận chuyển liệu và trộn bê tông ðồng thời phải xây dựng hệ thống ñiều khiển giám sát toàn bộ quá trình của trạm trộn bê tông ðể ñáp ứng yêu cầu này tốt nhất sử dụng thiết bị ñiều khiển khả trình PLC với máy tính giám sát trên cơ sở ứng dụng phần mềm Win CC

Chương II PLC S7 – 300 CỦA HÃNG SIEMENS

2.1 Thiết bị ñiều khiển khả trình (PLC)

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của lý thuyết ñiều khiển, các thiết bị

ñiều khiển hiện ñại, “ thông minh” ñã ñược ra ñời ñể giải quyết các bài toán

ñiều khiển lớn cho những HTðK phức tạp Hệ ñiều khiển này ñã xử lý hàng

ngàn thông tin lấy từ cảm biến ñể ñiều khiển hàng trăm cơ cấu chấp hành:

Van, cấp nhiệt, bơm v.v…ñể cho ra sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính

năng kỹ thuật

Ngày nay các HTðK tự ñộng sử dụng thiết bị ñiều khiển khả trình

(programable Logic Controller- PLC) ngày càng phổ biến Với những tính

năng ưu việt như: Cấu trúc nhỏ gọn, tốc ñộ xử lý thời gian thực cao, nhiều

chức năng ñiều khiển, có ñộ mềm dẻo sử dụng rất cao, cộng với khả năng kết

nối với các TBðK, theo dõi giám sát…ñã tạo cho PLC một khả năng làm việc

linh hoạt và hiệu quả Có thể nói, PLC như một máy tính số cho kỹ thuật ñiều

khiển hiện ñại Ở nước ta chủ yếu ñang sử dụng PLC của các hãng sản xuất

như: SIEMENS, MITSHUBISHI, LG, SCHNEIDER…Các PLC hiện ñại

ñược chế tạo ngày càng tối ưu và ñược module hóa tiện lợi cho việc sử dụng

Hiện nay, PLC của hãng SIEMENS là một trong những loại PLC ñược sử

dụng phổ biến tại Việt Nam Các PLC của hãng Siemens bao gồm các dạng:

Simatic 505; simatic S5, simatic S7, C7 Trong ñó dòng simatic S7 ñược sử

dụng nhiều nhất trong các nhà máy, xí nghiệp trong nước Các họ PLC của

dòng simatic S7 bao gồm: S7- 200, S7- 300, S7- 400 Simatic S7-300 là một

hệ thống module PLC (Modular PLC Platform) ñã ñược tối ưu hóa ñể ñạt chất

lượng cao trong các quá trình tự ñộng hóa, tiết kiệm giải pháp hệ thống trong

kiến trúc ñiều khiển tập trung và phân tán Hệ thống ñiều khiển sử dụng hệ

SIMATIC S7-300 cung cấp HTðK tự ñộng trọn gói, bao gồm: Thiết bị ñiều khiển PLC S7, phần mềm lập trình Step 7, hệ thống giám sát HMI trên máy

tính PC sử dụng phần mềm giám sát WinCC [Nguyễn Văn Hoà (2001), Lý thuyết ñiều khiển tự ñộng, NXB Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội]

2.2 Cấu trúc PLC S7-300

2.2.1 Khái niệm PLC

PLC ( Programable Logic Controller ) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán ñiều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện thuật toán ñó bằng mạch số Như vậy, với chương trình ñiều khiển trong mình, PLC trở thành một bộ ñiều khiển số nhỏ gọn dễ thay ñổi thuật toán và ñặc biệt dễ thay ñổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộ chương trình ñiều khiển ñược lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và ñược thực hiện lặp lại theo chu kỳ của vòng quét

2.2.2 Nguyên lý chung và cấu trúc bộ PLC

Hiện nay có khá nhiều hãng sản xuất PLC, nhưng nhìn chung trong cấu trúc ñược mô tả dưới ñây

Hình 2.1: Cấu trúc của một PLC

Cấu trúc BðK lập trình ñược rất gần gũi với máy tính PC Thành phần của PLC bao gồm: CPU, RAM, các bộ xử lý vào/ra, các bộ xử lý toán học và các thành phần khác tương tự như PC nhưng ñược chế tạo ñặc thù thích nghi với sử dụng vận hành trong môi trường công nghiệp Cổng vào của PLC bao gồm các thiết bị nhập logic (S/W contact, sensor digital, sensor analog, contac, bộ nhập panel số, HMI) ñưa ra ñồng thời một loạt các tác vụ ra lệnh cho PLC thi hành, có thể là một ñoạn chương trình thông qua ñường truyền thông và ñược lưu giữ trong bộ nhớ nội của PLC, các lệnh logic ñược lập trình sẽ xử lý và thực thi từ các cổng vào sau ñó kết quả xử lý trả về qua ñường cổng ra có thể là các Relay, Tranzitor, Triac, kiểu ñiện áp thay ñổi ñược hay vòng dòng ñiện ( 4-20 mA), một nhóm bit ñơn hoặc thậm chí là cả một loạt các dòng lệnh có dung lượng lớn xuất ra một cổng truyền thông khác

Bộ ñệm vào/ra

Timer Counter Bit cờ

Cổng vào ra onboard Cổng ngắt và

Bus của PLC

Khối vi xử lý trung tâm +

Hệ ñiều hành

Một hệ thống có thể có 1 PLC hoặc gồm nhiều PLC kết nối qua MPI bus

Tải chương trình

2.2.3 Hệ PLC S7 - 300

Hình 2.4: Simatic S7- 300 của Siemens

SIMATIC S7-300 là một PLC ñã ñược tối ưu hóa ñể ñạt ñược chất lượng cao trong các quá trình tự ñộng hóa, tiết kiệm giải pháp hệ thống trong kiến trúc ñiều khiển tập chung và phân tán

2.2.4 Các module của PLC S7-300

ðể tăng tính sử dụng mềm dẻo trong ứng dụng thực tế, hệ SIMATIC

S7-300 ñược chia nhỏ thành các module Do vậy số module ñược sử dụng nhiều hay ít tùy thuộc vào bài toán ñiều khiển Song bao giờ cũng phải có một module chính là module CPU, còn lại là các module nhận và truyền tín hiệu với các ñối tượng ñiều khiển, các module chuyên dụng như PID, ñiều khiển ñộng cơ bước.v.v…chúng ñược gọi là các module mở rộng Tất cả các module ñược gắn trên các thay ray (rack)

Ngoài ra còn các loại module CPU với hai cổng truyền thông trong ñó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng trong

hệ ñiều khiển phân tán

- Module mở rộng

Các module mở rộng ñược chia làm 5 loại chính:

1) Module nguồn PS (Power Supply): Module nguồn nuôi Có 3 loại 2A,

5A và 10A

2) Module mở rộng cổng tín hiệu vào, ra SM (Signal Module): Module

mở rộng cổng tín hiệu vào, ra bao gồm :

- DI (Digital Input): Module mở rộng các cổng vào số Số các cổng

vào số mở rộng có thể là 8, 16, hoặc 32 tùy thuộc vào loại module

- DO (Digital Output): Module mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra

số mở rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào loại module

- DI/DO (Digital Input/Digital Output): Module mở rộng các cổng vào

ra số Số các cổng vào ra số mở rộng có thể là 8 vào/ 8 ra hoặc 16 vào/ 16 ra tùy thuộc vào loại module

- AI (Analog Input): Module mở rộng các cổng vào tương tự, số các

cổng vào tương tự có thể là 2, 4, 8 tùy thuộc vào loại module

- AO (Analog Output): Module mở rộng các cổng ra tương tự, số các

cổng ra tương tự có thể là 2 hoặc 4 tùy thuộc vào loại module

- AI/AO (Analog Input/Analog Output): Module mở rộng các cổng vào

ra tương tự, số các cổng vào ra tương tự có thể là 4 vào/ 2 ra, hoặc 4 vào/

4 ra tùy thuộc vào từng loại module

3) Module ghép nối IM (Interface Module): Là loại module có

nhiệm vụ kết nối các module mở rộng lại với nhau thành một khối và ñược quản lý chung bởi module CPU

cơ bước, module ñiều khiển ñộng cơ Servo, module ñiều khiển vòng kín

5) Module CP (Communication Module): Là module phục vụ truyền

thông trong mạng giữa PLC với nhau hoặc PLC với máy tính

Hình 2.5: Sơ ñồ kết nối các module của S7-300 trên rack

2.3 Phần mềm STEP-7

2.3.1 Step -7 ñịnh nghĩa và chức năng

STEP7 là một chương trình phần mềm chuẩn sử dụng ñể ñặt cấu hình

và lập trình cho SIMATIC PLC Nó là một phần mềm công nghiệp có các version STEP7 Micro/DOS, STEP7 Micro/Win cho S7-200; STEP7 cho S7-300

Một số chức năng của STEP7 ñược liệt kê dưới ñây:

- Có thể ñược mở rộng như là một phần mềm trong công nghiệp phần mềm SIMATIC

- Có thể chỉnh sửa tham số cho Function Module và quá trình truyền thông

- Dữ liệu truyền thông toàn cầu

- ðịnh cấu hình kết nối

2.3.2 Bộ chương trình Step7 chuẩn (STEP7 Standard Package)

Ngôn ngữ lập trình SIMATIC là ngôn ngữ biểu diễn thống nhất trong STEP7 chuẩn tuân theo chuẩn EN 61131-3 hay IEC1131-3 Bộ chương trình

chuẩn chạy trên Windows 95/98/2000/Me/XP

Chức năng: Bộ chương trình STEP7 chuẩn hỗ trợ nhiều chức năng trong toàn bộ các mặt của một quá trình tạo một nhiệm vụ ñiều khiển tự ñộng

- Thiết lập và quản lý Project

- ðịnh cấu hình và chỉnh sửa tham số phần cứng và truyền thơng

- Quản lý biểu tượng

- Tạo một chương trình

- Download một chương trình cho bộ điều khiển

- Chuẩn đốn lỗi chương trình

Ngồi ra STEP7 cịn cĩ thư viện với nhiều hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp online mạnh, ứng dụng trong STEP7 : Bộ chương trình STEP7 chuẩn cung cấp rất nhiều ứng dụng, ta khơng cần thiết phải mở từng ứng dụng riêng

mà chúng tự khởi động khi ta chọn hàm thích hợp hay mở một đối tượng

Dưới đây ta nghiên cứu một số chức năng thường sử dụng

Quản lý( SIMATIC Manager)

Simatic Manager quản lý tồn bộ dữ liệu thuộc về một dự án điều khiển

tự động, bất kể dữ liệu đĩ được thiết kế cho hệ thống điều khiển lập trình nào.Những cơng cụ cần thiết để hiệu chỉnh dữ liệu được tự khởi động bởi SIMATIC Manager.Với Symbol Editor ta cĩ thể quản lý tất cả các tên biến hình thức Những chức năng được hỗ trợ trong Symbol Editor:

Sắp xếp biểu tượng( Symbol Editor)

- ðặt tên ký hiệu và những lời giải thích cho những biến quá trình (vào/ra), bit nhớ và các khối

- Sắp xếp chức năng

- Nhập/ xuất dữ liệu từ những chương trình khác của Window

Bảng biểu tượng ( Symbol table) được tạo, với cơng cụ này sẽ cĩ thể sử

dụng cho tất cả các cơng cụ khác Bất kỳ sự thay đổi nào về thuộc tính của

một tên hình thức (Symbol) được tự động chấp nhận bởi tất cả các cơng cụ

trong SIMATIC Manager

Chuẩn đốn lỗi phần cứng

Chức năng này cung cấp cho ta tồn cục về tình trạng của bộ điều khiển

lập trình Qua đĩ sẽ giúp chúng ta phát hiện ra các Module cĩ lỗi hay khơng

ðể hiện thị chi tiết lỗi trong module ta nhấp chuột kép vào nĩ Phạm vi

của những thơng tin này phụ thuộc vào từng module

+ Hiển thị thơng tin chung về module: Vesion, tên…và trạng thái của

module lỗi

+ Hiển thị lỗi module cho I/O trung tâm và DP slaves

+ Hiển thị thơng điệp từ bộ đệm chuẩn đốn (diagnostic buffer) Với

module CPU cịn hiển thị thêm:

- Nguyên nhân của lỗi trong quá trình hoạt động của chương trình đang sử

dụng

- Hiển thị trạng thái kết nối MPI và tải

- Hiển thị đặc trưng dữ liệu

+ Ngôn ngữ lập trình dạng “ hình thang” ký hiệu là LAD

+ Ngôn ngữ lập trình dạng “ hình khối” ký hiệu là FBD

ðặt cấu hình phần cứng( Hardware Configuration)

Công cụ này dùng ñể ñặt cấu hình và chỉnh sửa cho tham số phần cứng của một dự án tự ñộng (project)

+ ðể ñặt cấu hình cho một bộ ñiều khiển lập trình ta chọn rack từ một catalog và sắp xếp cho module trong những slot yêu cầu trong rack

+ Trong quá trình gán tham số cho CPU ta có thể thiết lập thuộc tính khởi ñộng và giám sát chu kỳ vòng quét

+ Trong quá trình gán tham số cho module, tất cả các tham số cần thiết lập có thể ñược thiết lập sử dụng hộp thoại Trong quá trình gán tham số cho module ñược thực hiện tự ñộng trong quá trình khởi ñộng CPU

+ Chỉnh ñịnh tham số cho Function module (FM) và communication Processors (CP) cũng ñược thực hiện trong hộp thoại Hardware Configuration với một cách tương ứng như với module Hộp thoại module Specific tồn tại cho mỗi FM và CP Hệ thống sẽ ngăn chặn những lối vào không ñúng bằng cách chỉ ñưa ra những hộp thoại làm việc

và những khối DB ñược OB1 sử dụng, hình 2.7 mô tả quy trình thực hiện chương trình ñiều khiển tuyến tính

Hình 2.7: Thực hiện một chương trình tuyến tính

Local block của OB1

Khi thực hiện khối OB1, hệ ñiều hành luôn luôn cấp một local block có kích thước mặc ñịnh 20 bytes trong Work memory ñể OB1 có thể lấy ñược những dữ liệu từ hệ ñiều hành (phụ lục 2.1)

Mặc dù kích thước chỉ là 20 bytes mặc ñịnh, nhưng người sử dụng có thể mở rộng local block ñể sử dụng thêm các biến nhớ cho chương trình Tuy nhiên phải ñể ý rằng local block ñược giải phóng ở cuối mỗi vòng quét và ñược cấp lại ở vòng quét sau nên các giá trị có trong local block của vòng quét trước cũng bị mất khi bắt ñầu vòng quét mới Do ñó, tốt nhất chỉ nên sử dụng local block cho việc lưu giữ biến nháp tạm thời trong tính toán của một vòng quét

Còn lại cách sử dụng local block cũng không khác gì như sử dụng miền biến cờ M (bit memory) Chẳng hạn, ñể ñọc khoảng thời gian thực hiện vòng quét trước ñã ñược hệ ñiều hành chuyển vào ô nhớ 2 bytes gồm byte 6 và byte

7 trong local block dưới dạng số nguyên 16 bits, ta dùng lệnh:

Chuyển OB1 từ Local memory vào Work memory và cấp phát local block cho nó

Xoá OB1 và giải phóng Local memory trong Work memory

Hệ

ñiều

hành

Thực hiện OB1 trong Work memory

System memory Share

DB Instance

DB

Vòng quét

L LW6 // ðọc nội dung 2 bytes kể từ ñịa chỉ 6 của local block

Bên cạnh việc truy nhập theo ñịa chỉ ô nhớ như ñã làm, ta còn có thể sử dụng tên biến hình thức OB1_PREV_CYCLE ñã có của ô nhớ LW6 như sau:

L #OB1_PREV_CYCLE

2.4.2 Lập trình có cấu trúc

Lập trình có cấu trúc (structure programming) là kỹ thuật cài ñặt thuật toán ñiều khiển bằng cách chia nhỏ các khối chương trình con FC hay FB với mỗi khối thực hiện một nhiệm vụ cụ thể của bài toán ñiều khiển chung và toàn bộ các khối chương trình này ñược quản lý một cách thống nhất bởi OB1 Trong OB1 có các lệnh gọi những khối chương trình con theo thứ tự phù hợp với bài toán ñiều khiển ñặt ra

Hoàn toàn tương tự, một nhiệm vụ ñiều khiển còn có thể ñược chia nhỏ thành nhiều nhiệm vụ nhỏ cụ thể hơn nữa, do ñó một khối chương trình con cũng có thể ñược gọi từ một khối chương trình con khác

ðể ñơn giản trong trình bày, khi một khối chương trình con này gọi một khối chương trình con khác, ta sẽ ký hiệu khối chứa lệnh là khối mẹ và khối ñược gọi là khối con Hình 2.8 mô tả quy trình thực hiện việc gọi một khối con FC10 từ khối mẹ BO1

Giữa khối mẹ và khối con có sự liên kết thể hiện qua việc trao ñổi các giá trị Khi gọi khối con, khối mẹ cần cho những sơ kiện thông qua các tham trị ñầu vào ñể khối con thực hiện nhiệm vụ Sau khi thực hiện xong nhiệm vụ, khối con phải trả lại cho khối mẹ kết quả bằng những tham trị ñầu ra Hệ ñiều hành của CPU tổ chức việc truyền tham trị thông qua local block của từng khối con

Hình 2.8: Thực hiện gọi khối FC10

Như vậy thực hiện lệnh gọi một khối con, hệ ñiều hành sẽ:

1) Chuyển khối con ñược gọi từ vùng Local memory vào vùng Work Memory

2) Cấp phát cho khối con một phần bộ nhớ trong Work memory ñể làm local block Cấu trúc local block ñược quy ñịnh khi soạn thảo các khối 3) Truyền các tham trị từ khối mẹ cho biến hình thức IN, IN - OUT của local block

4) Sau khi khối con thực hiện xong nhiệm vụ và ghi kết quả dưới dạng tham trị ñầu ra cho biến OUT, IN - OUT của khối local block, hệ ñiều hành sẽ chuyển các tham trị này cho khối mẹ và giải phóng khối con cùng local block

ra khỏi vùng Work memory

2.4.2.1 Khai báo local block cho FC

Local của khối con ñược chia thành hai phần:

- Phần các biến hình thức ñể khối con nhận và truyền tham trị với khối

mẹ Biến hình thức trong local block của khối FC có ba loại như bảng sau:

Trả tham trị về OB1, xoá FC10 và local block trong Work memory

FC10

BE

Loại biến

IN Biến hình thức nhận tham trị từ khối mẹ làm sơ kiện cho

chương trình trong khối con OUT Biến hình thức truyền tham trị từ khối con về khối mẹ

IN - OUT Biến hình thức vừa có khả năng nhận vừa có khả năng

truyền tham trị giữa khối con với khối mẹ

- Phần chứa các biến tạm thời ñược ký hiệu là TEMP (viết tắt của Temporary) chứa các giá trị tính toán tức thời Do local block sẽ ñược giải phóng khi kết thúc chương trình, giá trị các biến tạm thời này cũng sẽ bị mất theo ngay sau khi chương trình trong khối con ñược thực hiện xong

Việc khai báo local block ñồng nghĩa với việc ñặt tên biến, ñịnh nghĩa loại biến (biến hình thức hay biến tạm thời) và kiểu dữ liệu (nguyên, thực, ký tự ) cho từng biến, trong ñó tên biến là những dãy ký tự hoặc số và không thuộc nhóm ký tự khoá (ñã ñược dùng bởi hệ ñiều hành)

Chương trình truy nhập local block thông qua các tên biến dưới dạng toán hạng của lệnh theo cấu trúc:

2.4.2.2 Gọi khối FC và thủ tục chuyển tham trị

Lệnh gọi một khối con và truyền tham trị cho nó từ khối mẹ có dạng:

Cú pháp CALL FCx

Trong ñó FCx là tên khối con ñược gọi

Ngay khi gặp lệnh gọi một khối con, chương trình soạn thảo Step7 sẽ căn cứ và cấu trúc local block, cụ thể là những biến hình thức của khối con (biến IN, OUT, IN - OUT), mà cho hiện lại những biến này chờ người sử dụng khai báo tham trị ñó giải phóng local block cùng khối FB ra khỏi Word memory

Kiểu tham trị truyền từ khối mẹ vào khối con thông qua biến hình thức IN hay IN - OUT phụ thuộc vào kiểu ñã gán Cụ thể là:

- Nếu biến ñược khai báo một trong các kiểu BOOL, CHAR, INT, DINT, TIME, BOOL, DATE, TOD, S5TIME thì tham trị truyền có thể là một giá trị cụ thể hoặc là nội dung của một ô nhớ có kích thước tương ứng

- Nếu biến ñược khai báo kiểu BYTE, WORD, DWORD, DINT thì bắt buộc tham trị phải là nội dung của ô nhớ có kích thước phù hợp

Riêng ñối với tham trị ñược khối con trả về cho khối mẹ qua biến hình thức OUT hay IN - OUT thì luôn phải là một ô nhớ có cùng kích thước với biến

2.4.2.3 Local block của khối FB

Nhược ñiểm của kiểu khối FC là nội dung các biến tạm thời kiểu TEMP không ñược lưu lại cho những vòng quét sau ðiều này bắt buộc những khối FC có sử dụng biến kiểu TEMP trong local block phải ñược thực hiện xong một vòng quét và do ñó hạn chế miền sử dụng của chúng

Khắc phục nhược ñiểm trên, S7-300/400 cung cấp một loại khối có tính năng tương tự như khối FC nhưng lại có khả năng lưu giữ lại ñược nội dung các biến tạm thời cho các vòng quét kế tiếp, ñược gọi là khối hàm FB Loại biến tạm thời có nội dung ñược lưu giữ này có tên là STAT (viết tắt của static)

Phương thức lưu lại nội dung các biến STAT ñược hệ ñiều hành thực

hiện nhờ một khối dữ liệu như sau (hình 2.9)

Khi thực hiện lệnh gọi, hệ ñiều hành chuyển khối FB ñược gọi vào Word memory, cấp phát cho nó trong Word memory một local block như yêu cầu Ghi các tham trị từ khối mẹ vào các tham trị biến hình thức loại IN, IN-OUT và nội dung các ô nhớ tương ứng trong DB kèm theo vào biến loại STAT trong local block Khi chương trình trong khối FB kết thúc, hệ ñiều hành chuyển nội dung của biến hình thức loại IN, IN-OUT về cho khối mẹ và ghi lại giá trị của biến thuộc loại STAT trong local block vào khối dữ liệu kèm theo Sau ñó giải phóng local block cùng khối FB ra khỏi Word memory

Hình 2.9: Thực hiện gọi khối FB1 cùng với DB2 từ OB1

Về cơ bản, local block của khối FB cũng giống như khối FC, nhưng có thêm biến loại STAT Các loại biến của khối FB (phụ lục 2.3)

từ OB1 và cho biến loại STAT từ DB2

Trả tham trị về OB1, ghi lại biến loại STAT vào DB2 xoá FB1 và local block ra khỏi Work memory

FC10

BE

DB2

DB2

Việc khai báo local block cho FB cũng hoàn toàn tương tự như cho FC gồm: ðặt tên biến, xác ñịnh loại biến, (biến hình thức, STAT hay TEMP) và kiểu dữ liệu (nguyên, thực, ký tự ) cho từng biến

Tên biến phải là những dãy ký tự hoặc số và không thuộc nhóm ký tự khoá (ñã ñược dùng bời hệ ñiều hành)

2.4.2.4 Instance block và thủ tục gọi khối FB

Khác với khối FC khối FB bao giờ cũng làm việc cùng với một khối dữ liệu DB dùng ñể lưu giữ nội dung các biến STAT của local block (hình 2.9) Khối DB này có tên là khối instance Lý do là khi thực hiện lệnh gọi khối hàm

FB, hệ ñiều hành cũng mở luôn khối dữ liệu này bằng lệnh (OPN DI)

Như vậy kèm với lệnh gọi khối FB ta phải chỉ thị luôn cả tên khối dữ liệu DB tương ứng Lệnh gọi khối hàm FB có cấu trúc như sau:

Cú pháp CALL FBx , DBy

Trong ñó FBx là tên khối hàm ñược gọi và DBy là tên khối dữ liệu kèm theo Khối dữ liệu DBy phải có cấu trúc phù hợp với local block của khối hàm FB ñược soạn thảo

Phần mềm Step7 hỗ trợ người soạn thảo việc tạo lập khối dữ liệu DB

có cấu trúc phù hợp với local block của khối FB ñược gọi Ngay sau khi viết lệnh gọi một khối hàm FB và nếu khối DB kèm theo chưa ñược soạn thảo trước, Step7 sẽ tạo lập một khối DB mới có cấu trúc phù hợp với locak block của khối hàm FB ñó Chẳng hạn nếu trong khối OB1 ta viết lệnh gọi khối hàm FB1 ñã soạn thảo (như mục 2.4.2.3) cùng khối dữ liệu có tên là DB2

CALL FB1 , DB2

Nếu khối DB2 chưa có thì Step7 sẽ cho hiện thông báo yêu cầu chèn thêm khối DB2 ấn phím Yes ñể chấp nhận tạo DB này

Khi ấn phím Yes ñể chấp nhận tạo DB2, chương trình soạn thảo Step7

sẽ tạo DB2 theo cấu trúc của local block của FB1 và dựa vào ñó ñể cho hiện lại những biến hình thức IN, IN-OUT chờ người sử dụng khai báo tham trị

CALL FB 1 , DB2

Cong : = Ket_qua : =

ðể sử dụng FB1 nhằm lọc nhiễu tín hiệu tương tự tại cổng PIW304 và chuyển kết quả vào ô nhớ kiểu TEMP trong local block của khối mẹ OB1 có tên analog_value, với việc lọc nhiễu ñược thực hiện bằng cách tính giá trị trung bình của 50 dữ liệu gần nhất, ta khai báo local block cho OB1 và soạn thảo chương trình như sau:

Chương trình:

Cong : =PIW304 Ket_qua : =#analog_value

Khối DB2 vừa ñược tạo lập theo cấu trúc local block của FB1

Như vậy tất cả các biến kiểu TEMP không ñược chuyển vào DB2 Các tham biến hình thức thuộc loại IN, OUT, IN - OUT xuất hiện trong DB2, song thực chất chỉ là ñịa chỉ và không ñược lưu giữ tham trị Chỉ riêng giá trị của các biến kiểu STAT là ñược chuyển vào DB2

Phần có sẵn

và chỉ ñược sử dụng không ñược sửa ñổi

Người sử dụng khai báo thêm

có thề ñược sử dụng như một khối dữ liệu thông thường, tức là ta có thể dùng các lệnh mở khối ñể mở chúng, truy nhập vào các ô nhớ của chúng

2.4.2.5 Ngăn xếp B và ngăn xếp L (B-Stack, L-Stack)

Chương trình trong OB1, tuỳ theo thiết kế của chương trình ñiều khiển,

có thể gọi nhiều khối FC và FB khác nhau Bản thân các khối FC con này của OB1 cũng có thể gọi tiếp các khối FC, FB khác, tức là chúng có thể là khối

mẹ của các khối FB, FC con khác ðộ dài tối ña cho phép của xâu quan hệ này giữa các khối chương trình phụ thuộc vào chủng loại module CPU ñang

sử dụng, chẳng hạn với CPU314 thì ñộ dài cho phép là 8 khối

Khi gọi một khối con, ngoài việc tổ chức cấp phát local block, chuyển khối con vào Word memory hệ ñiều hành còn cần phải ghi nhớ lại vị trí lệnh cũng như dữ liệu của công việc ñang thực hiện dở dang trong khối mẹ vào ngăn xếp B và ngăn xếp L ñể sau ñó còn biết chỗ quay về khi kết thúc chương trình trong khối con và tiếp tục thực hiện ñược công việc bị ngắt nửa chừng của khối mẹ hình 2.10

Như vậy ñể ghi lại vị trí quay về và công việc phải làm tiếp, hệ ñiều hành sẽ:

- Cất nội dung các ô nhớ của local block của khối mẹ vào L - Stack

- Cất vào B - Stack nội dung các thanh ghi DB, DI, tên khối mẹ, ñịa chỉ câu lệnh tiếp ngay sau lệnh gọi trong khối mẹ và con trỏ chỉ vùng dữ liệu trong L - Stack

Hình 2.10: Giới thiệu B - Stack và L - Stack

Nội dung thanh ghi DI, DB

Con trỏ chỉ vào L-Stack

Tên khối mẹ

ðịa chỉ quay về

Nội dung thanh ghi DI, DB

Con trỏ chỉ vào L-Stack

Tên khối mẹ

ðịa chỉ quay về

Nội dung thanh ghi DI, DB

Con trỏ chỉ vào L-Stack