Thực hành với module HSC và PTO

BỘ THỰC HÀNH ỨNG DỤNG HSC VÀ PTO TRÊN PLC S7200 1 Giới thiệu bộ thực hành Bộ thực hành được sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001:2008, tiêu chuẩn môi trường ISO 14001:2004. Bộ thực hành được thiết kế để phục vụ việc nghiên cứu và học tập cho học sinh khoa điện, điện tử và tự động hóa trong các trường dạy nghề. Bộ thực hành được chia thành 4 module: 01 module nguồn 24VDC 01 module CPU 01 module thí nghiệm bộ đếm tốc độ cao HSC 01 module thí nghiệm bộ phát xung tốc độ cao PTO

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

BỘ THỰC HÀNH ỨNG DỤNG HSC VÀ PTO TRÊN PLC S7-200

AT.A002

Hà Nội, tháng 08-2011

BỘ THỰC HÀNH ỨNG DỤNG HSC VÀ PTO TRÊN PLC S7-200

AT.A002

CÁC NỘI DUNG ĐƯỢC TRÌNH BÀY

☺ Giới thiệu bộ thực hành

☺ Lý thuyết về bộ đếm HSC và bộ phát xung PTO

☺ Hướng dẫn cài đặt Step7 Microwin V4.0

☺ Thực hành với module HSC và PTO

MỤC LỤC

1 Giới thiệu bộ thực hành 4

1.1 Module nguồn 24VDC 4

1.2 Module CPU 5

1.3 Module thí nghiệm bộ đếm HSC 6

1.4 Module thí nghiệm bộ phát xung PTO 7

1.5 Cáp PPI dùng cho kết nối máy tính 8

2 Lý thuyết về bộ đếm HSC và bộ phát xung PTO 9

2.1 Bộ đếm tốc độ cao 9

2.1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ đếm tốc độ cao 9

2.1.2 Thủ tục khai báo sử dụng bộ đếm tốc độ cao 12

2.1.3 Chương trình đọc tốc độ cao 13

2.2 Hàm phát xung tốc độ cao 16

2.2.1 Hàm phát xung PTO 16

2.2.2 Chương trình phát xung PTO 18

2.2.3 Chương trình phát xung PWM 24

3 Hướng dẫn cài đặt Step7 Microwin V4.0 30

4 Thực hành với module HSC và PTO 34

4.1 Sơ đồ đấu nối thực hành 34

4.1.1 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC 34

4.1.2 Sơ đồ đấu nối thực hành module PTO 35

4.1.3 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC và PTO 36

4.2 Nạp chương trình vào PLC 37

4.3 Thao tác thực hành 39

4.3.1 Thao tác thực hành với các biến nhớ M trong PLC 40

4.3.2 Thao tác thực hành với các đầu vào Input trong PLC 42

1 Giới thiệu bộ thực hành

Bộ thực hành được sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001:2008,tiêu chuẩn môi trường ISO 14001:2004 Bộ thực hành được thiết kế để phục vụviệc nghiên cứu và học tập cho học sinh khoa điện, điện tử và tự động hóa trongcác trường dạy nghề

Bộ thực hành được chia thành 4 module:

- 01 module nguồn 24VDC

- 01 module CPU

- 01 module thí nghiệm bộ đếm tốc độ cao HSC

- 01 module thí nghiệm bộ phát xung tốc độ cao PTO

1.1 Module nguồn 24VDC

Hình 1.1 – Mặt trước module nguồn 24VDC

- Khả năng mở rộng truyền thông ProfibusDP: Có

- Số cổng vào bộ đếm tốc độ cao: 6 cổng, tần số tối đa 30kHz

- Loại Jack cắm: 4mm chống giật tiêu chuẩn EC

- Chất liệu bề mặt module: Nhựa ABS chuyên dụng cho thiết bị thí nghiệmđảm bảo độ cứng cũng như độ cách điện

- Chất liệu hộp gá sau mặt module: Nhựa PVC

- Mô hình được thiết kế cho phép nguời sử dụng kết nối với các thiết bị bênngoài như tín hiệu cảm biến, nút bấm, contactor, role … qua các jack cắm 4mmchống giật

 Các đầu vào ra trên module:

- POWER: Nguồn cung cấp 24VDC

- INPUTS: Zắc lấy tín hiệu đầu vào từ 12 ~ 24VDC/4mA

+ I0.0 ~ I0.3 là 4 đầu vào sử dụng công tắc gạt nhả lấy tín hiệu từ COM + I0.4 ~ I1.1 là 6 đầu vào sử dụng công tắc gạt giữ lấy tín hiệu từ COM + I1.2 ~ I1.5 là 4 đầu vào trực tiếp 24VDC

- OUTPUTS: Zắc lấy tín hiệu đầu ra 24VDC/0.3A

Có 10 zắc từ Q0.0 ~ Q1.1

- Có 3 cáp kết nối:

+ INPUTS: Cáp kết nối tín hiệu vào

+ OUTPUTS: Cáp kết nối tín hiệu ra

+ EMC: Cáp kết nối module vào ra tương tự

- Loại logic đầu ra: PNP

- Tần số đầu ra: Điều chỉnh được 0 ~ 30kHz

- Hiển thị tần số: Led 7 thanh

- Kiểu điều chỉnh: Sử dụng chiết áp xoay trên mặt thiết bị hoặc tín hiệu0~10VDC từ bên ngoài

 Các đầu vào ra trên module:

- Power: Nguồn cung cấp 24VDC

- PULSE GENERATOR: Bộ phát xung

- SPEED SETPOINT: Điều chỉnh tốc độ sử dụng công tắc logic để lựachọn tín hiệu:

+ Khi công tắc gạt sang VI: Tín hiệu điều chỉnh tốc độ từ 0 ~ 10V đượclấy từ bên ngoài thông qua zắc cắm VI

+ Khi công tắc gạt sang ADJ: Tín hiệu 0~10 V được lấy từ nguồn trongmodule thông qua biến trở ADJ

- FREQUENCY OUTPUT: Hiển thị tần số đầu ra từ 0  20 Khz

1.4 Module thí nghiệm bộ phát xung PTO

Hình 1.4 – Mặt trước module thí nghiệm PTO

 Thông số kĩ thuật:

- Điện áp hoạt động: 24VDC

- Số cổng nhận xung: 01 cổng

- Loại logic đầu vào: PNP

- Tấn số đầu vào: Tối đa 30kHz

- Hiển thị tần số: Led 7 thanh

- Hiền thị độ rộng xung: Led 7 thanh

- Cổng ra tương tự: 01 cổng, tín hiệu dạng điện áp 0 ~ 10VDC

 Các đầu vào ra trên module:

- Power: Nguồn cung cấp 24VDC

- PULSE INPUT: Đầu vào xung từ 0 ~ 30Hz

- PULSE WIDTH: Hiển thị độ rộng xung

- FREQUENCY: Hiển thị tần số

- ANALOG OUTPUT: Đầu ra tương tự từ 0  10 VDC

1.5 Cáp PPI dùng cho kết nối máy tính

 Thông số kĩ thuật:

- Tốc độ truyền thông: 9600bps tới 34800 bps

- Tương thích phần cứng: PLC s7- 200

- Tương thích phần mềm: MincroWin

- Chiều dài cáp nối: 3m

- Chuẩn kết nối máy tính: RS232- cổng COM

2 Lý thuyết về bộ đếm HSC và bộ phát xung PTO

2.1 Bộ đếm tốc độ cao

- Bộ đếm tốc độ cao cũng được sử dụng như các bộ đếm thông thường khác.Khi CV= PV thì bộ đếm phát ra 1 tín hiệu báo ngắt( CV và PV là số nguyên32bit)

- Các tín hiệu ngắt được phát ra trong chế độ ngắt vào ra với HSC

+ PV=CV ( HSCO,HSC1, HSC2)

+ Ngắt khi có tín hiệu báo thay đổi hướng đếm từ cổng ( HSC1, HSC2)

+ Ngắt có tín hiệu xoá từ cổng vào ( HSC1, HSC2)

2.1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ đếm tốc độ cao

a.) HSC0

- Có 1 cổng vào duy nhất nên chỉ có duy nhất chế độ làm việc là đếm tiếnhoặc đếm lùi theo sườn của tín hiệu đầu vào

- Tần số đếm cực đại của HSC0 : 2KHz

- Giá trị tức thời CV được lưu vào từ kép SMD38 (38 đến 41)

- Giá trị đặt trước PV được lưu vào từ kép SMD42 (42 đến 45)

- SMB37 được sử dụng để xác định kiểu hoạt động của HSC0

SM37.0 đến SM37.2: không sử dụng

SM37.3 : xác định chiều đếm 0: down 1: up

SM37.4 : cho phép đổi chiều đếm: 0 không cho phép 1 : cho phép

SM37.5 : sửa PV: 0: không cho phép 1: cho phép

SM37.6 : sửa CV 0: không cho phép 1: cho phép

0: không cho phép kích HSC0

 Các bước sử dụng HSC0

- Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB47

- Xác định chế độ làm việc cho bộ đếm bằng lệnh HDEF

- Nạp giá trị tức thời ban đầu và giá trị đặt trước vào SMD48 và SMD52

- Khai báo và kích chế độ ngắt vào ra bằng lệnh ATCH

- Kích bộ đếm bằng lệnh HSC

* Byte SM46 sử dụng để thông báo trạng thái của HSC1

- SM46.0 đến SMB46.4: không sử dụng

- SM46.5 chiều đang đếm 1: tiến 0: lùi

- SM46.6 kết quả so sánh tức thời 0: CV#PV 1 nếu CV=PV

- SM46.7 kết quả so sánh tức thời 0: CV<= PV 1 nếu CV>PV

b.) HSC1

- 4 đầu vào I0.6 đến I1.1

- CV lưu trong SMD48 ; PV lưu trong SMD52

- Các chế độ làm việc của HSC1

+ tiến hành sườn lên của I0.6 và lùi theo sườn lên của I0.7 (6 đến 8)

+Tiến hoặc lùi theo sai lệch gi đến a giá trị cổng vào I0.6 và I0.7 (I0.6 or I0.7) (9đến 11)

- Trong các chế độ của HSC1: 0 đến 8 tấn số bằng tần số biến đổi đầu vào nên

- Trong các chế độ 9 đến 11 tần số phụ thuộc vào cách khai báo, có thể bằng

cho phép của HSC1= 28KHz

- Chức năng của các bit Sm47.x trong việc đặt cấu hình cho HSC1

tần số đếm = tần số thay đổi của phép X0.6 xor I0.7

+ Trong các chế độ 1, 2, 4, 5, 7, 8 và 11 HSC11 lấy tín hiệu reset ngoài làchân I1.0

SM47.0 1: I4.0= 0 thì reset 0: I1.0= 1 thì reset

+ Các chế độ 2, 5, 8, 11 lấy I1.1 làm tín hiệu kích

CM47.1 1: I1.1= 0 thì reset 0: I1.1= 1 thì reset

SM47

SM47.2 : tần số đếm cho HSC1

SM47.3 : chiều đếm 0: lùi 1: tiến

SM47.4 : cho phép đổi chiều đếm 0: không cho phép 1: cho phép

SM47.5 : cho phép sửa giá trị đặt trước 0: không cho phép 1: cho phépSM47.6 : cho phép sửa giá trị CV 0: không cho phép 1: cho phépSM47.7 : 1: Kích HSC1 0: huỷ kích HSC1

 Các bước sử dụng HSC1

- Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB37 ( MOVB K, SMB37)

- Xác định chế độ làm việc cho bộ đếm Với HSCO: HDEF K,K

- Nạp giá trị tức thời ban đầu và giá trị đặt trước vào SMD38 và SMD42

- Khai báo và kích chế độ ngắt vào ra bằng lệnh ATCH

- Kích bộ đếm bằng lệnh HSC1

Khi sử dụng HSC1 cùng với chế độ ngắt vào/ra, các tín hiệu báo nhắt sau đây

sẽ được phát:

- Báo ngắt khi CV=PV nấu tín hiệu báo ngắt 13 được khai báo

ngắt 14 được khai báo

báo

* Byte SMB46 sử dụng để thông báo trạng thái của HSC1

- SM46.0 đến SMB46.4: không sử dụng

- SM46.5 chiều đang đếm 1: tiến 0: lùi

- SM46.6 kết quả so sánh tức thời 0: CV#PV 1 nếu CV=PV

- SM36.7 kết quả so sánh tức thời 0: CV<= PV 1 nếu CV>PV

c.) HSC2

HSC2 có nguyên lý giống HSC1 Cả hai bộ đều làm việc độc lập Các đầuvào I0.6, I0.7, I1.0, I1.1 của HSC1 được thay thế bởi I1.2, I1.3, I1.4, I1.5 của HSC2

- Các chế độ làm việc của HSC2

+ Đếm số lần lệch trạng thái logic của hai cổng vào I1.2 và I1.3 (9 đến 11)

- Chức năng của các bit SM57.x trong việc đặt cấu hình cho HSC2

SM57.2 : tần số đếm cho HSC2

SM57.3 : chiều đếm 0: lùi 1: tiến

SM57.4 : cho phép đổi chiều đếm 0: không cho phép 1: cho phép

SM57.5 : cho phép sửa giá trị đặt trước 0: không cho phép 1: cho phépSM57.6 : cho phép sửa giá trị CV 0: không cho phép 1: cho phépSM57.7 : 1: Kích HSC2 0: huỷ kích HSC2

Khi sử dụng HSC2 cùng với chế độ ngắt vào/ra, các tín hiệu báo nhắt sau đây

sẽ được phát:

- Báo ngắt khi CV=PV nấu tín hiệu báo ngắt 16 được khai báo

ngắt 17 được khai báo

báo

* Byte SMB56 sử dụng để thông báo trạng thái của HSC2

- SM46.0 đến SMB46.4: không sử dụng

- SM46.5 chiều đang đếm 1: tiến 0: lùi

- SM46.6 kết quả so sánh tức thời 0: CV#PV 1 nếu CV=PV

- SM36.7 kết quả so sánh tức thời 0: CV<= PV 1 nếu CV>PV

Các chệ độ hoạt động của HSC:

điều khiển trực tiếp bên

ngoài

Clock

hiệuClock

2.1.2 Thủ tục khai báo sử dụng bộ đếm tốc độ cao

Khai báo sử dụng bộ đếm nên được thự hiện tại vòng quét đầu tiên Thủ tụckhái báo tốt nhất là được tổ chức thành một chương trình con và chương trìnhcon đó được gọi bằng lệnh CALL trong vòng quét đầu

Các công việc của chương trình con khai báo sử dụng bộ đếm tốc độ cao baogồm:

- Nạp giá trị về kiểu hoạt động phù hợp cho byte điều khiển

- Xác định chế độ làm việc cho bộ đếm bằng lệnh HDEF

- Nạp giá trị đếm tức thời ban đầu và giá trị đặt trước

- Khái báo sử dụng chế độ ngắt vào ra và kích tín hiệu báo ngắt.

- Kích bộ đếm với kiểu làm việc đã ghi trong byte điều khiển bằng lênh HSC.2.1.3 Chương trình đọc tốc độ cao

CPU 226 cung cấp 6 bộ đếm tốc độ cao từ HSC0  HSC5 Mỗi bộ đếm bao gồm 12 chế độ đếm từ mode0 đến mode11

Chương trình mẫu dưới đây viết cho bộ đếm HSC1, mode9

Network1: Khởi tạo giá trị 0 cho một số biến nhớ và gọi đến chương trìnhcon “HSC_encorder”

Network2: Tín hiệu đầu vào I0.0 kích hoạt Timer T37, tạo chu kỳ 1s đọc

về tốc độ động cơ (vòng/phút)

Network3: Lấy sườn xuống của tín hiệu I0.0 để xóa các biến lưu giá trị vềtốc độ động cơ

Network4: Thực hiện đọc về số xung từ encorder được lưu trong thanhghi con trỏ AC0 Giá trị xung đọc về sau đó chuyển đổi ra tốc độ quay của động

cơ lưu trong biến MD26

Chương trình con “HSC_encorder” thực hiện cấu hình chế độ đọc HSCcho CPU.

PWM là một dãy xung tuần hoàn có chu kỳ là một số nguyên trongkhoảng 2ms ~ 65ms Khác với PTO độ rộng xung tropng mỗi chu kỳ có thể quy

định được và là một số nguyên trong khoảng 0ms ~ 65ms Nếu độ rộng xungquy định lớn hơn chu kỳ của PWM thì dãy xung sẽ là một tín hiệu đều có giá trịlogic bằng 1, ngược lại khi quy định độ rộng xung bằng 0 thì dãy xung sẽ là mộttín hiệu đều có giá trị logic bằng 0.

PTO và PWM được hệ thống phát ra theo cổng Q0.0 hoặc Q0.1 Cácnguồn phát PTO và PWM sử dụng:

+ Một byte kiểu 8 bít+ Một từ đơn ghi chu kỳ xung+ một từ kép ghi số xung của dãy

Địa chỉ của những ô nhớ sử dụng như sau:

khiển (byte)

Chu kỳ (từđơn)

Độ rộng xung(từ đơn)

Số xung (từkép)

Các ô nhớ này phải được nạp những giá trị thích hợp trước khi thực hiệnlệnh xung PLS Lênh PLS sẽ tạo ra một dãy xung có kiểu được quy định trongbyte điều khiển với chu kỳ, độ rộng xung và số xung đã được đặt trước

Mỗi khi thay đổi nội dung các ô nhớ trên, bắt buộc phải thực hiện lại lệnhPLS

+ LPS: Lệnh phát dãy xung tại cổng Q0.0 và Q0.1 theo cấu trúc đượcnghĩa trong byte điều khiển và các ô nhớ về chu kỳ, độ rộng Cổng xung phát rađược chỉ định trong toán hạng x (0 cho Q0.0 và 1 cho Q0.1) của lệnh

Lệnh PLS sử dụng các byte điều khiển SMB67 (cho cổng Q0.0) vàSMB77 (cho cổng Q0.1) theo cấu trúc như sau:

SMB67.0 SMB77.0 Đổi chu kỳ: 1 – cho phép, 0 – không cho phép

SMB67.1 SMB77.1 Đổi độ rộng xung PWM: 1 – cho phép, 0 – không cho

phépSMB67.2 SMB77.2 Đổi số đếm xung cho PTO: 1 – cho phép, 0 – không cho

phépSMB67.3 SMB77.3 Đơn vị thời gian: 0 – PTO, 1 - PWM

SMB67.4 SMB77.4 Không sử dụng

SMB67.5 SMB77.5 Không sử dụng

SMB67.6 SMB77.6 Chọn kiểu xung: 0 – PTO, 1 - PWM

SMB67.7 SMB77.7 Khai báo: 1 – kích, 0 – hủy

Muốn tạo những xung có nhiều dạng khác nhau thì sử dụng chương trìnhngắt tương ứng để khai báo dạng xung mới

Thủ tục khai báo sử dụng hàm phát xung tốc độ cao tốt nhất là nên đượcthực hiện trong vòng quét đầu và bao gồm các bước sau:

+ Ghi giá trị cho byte điều khiển

+ Nạp các giá trị về chu kỳ (độ rộng xung) và số xung của dãy vào những

ô nhớ tương ứng

+ Khai báo sử dụng chế độ ngắt (nếu cẩn sử dụng)

+ Thực hiện lệnh PLS

Xung sẽ được phát ngay bằng sườn lên của xung đầu tiên sau khi thực hiện lệnh PLS

2.2.2 Chương trình phát xung PTO

PLC 226 DC/DC/DC cung cấp 2 đầu ra phát xung Q0.0 và Q0.1 Chương trình dưới đây thực hiện phát xung cho đầu ra Q0.1

Network1: Thực hiện gọi chương trình con SBR_PTO và nạp các giá trịkhởi tạo cho các biến nhớ cấu hình chế độ phát xung PTO

Thời gian cơ bản (time base): được tính bằng mS hoặc µS, để lựa chọnthời gian cơ bản cho chu kỳ phát xung tại đầu ra Q0.1 ta cấu hình cho biến nhớSMB77 (PLS_ctrl) Trong ví dụ này cấu hình cho biến nhớ SMB77 giá trị 16#85(lựa chọn thời gian cơ bản là µS)

PLS1_Cycle ( SMW78): Giá trị chu kỳ thời gian, từ 2 giá trị SMB77 và

Network2: Tín hiệu I0.1 kích hoạt chế độ phát xung, trong network nàySMW78 = 200, tần số phát xung PTO theo công thức sẽ bằng 5 KHz Số xungcần phát được đưa vào biến nhớ SMD82 (PTO1_PC)

Network3: Sườn xuống của tín hiệu I0.1 sẽ thực hiện dừng chế độ phátxung PTO, SMD82 = 0.

Network4 : Sử dụng tín hiệu ngắt để thay đổi tần số phát xung Sau mỗilần sự kiện ngắt xảy ra, thực hiện nạp lại giá trị SMB78 và SMD82.

Chương trình con thực hiện phát xung tại đầu ra Q0.1

Chương trình con ngắt sử dụng sự kiện ngắt số 20 khi số xung phát rabằng số xung đặt Chương trình ngắt trong ví dụ này thực hiện công việc thayđổi tần số và số xung phát ra mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra

2.2.3 Chương trình phát xung PWM

Tương tự như chế độ phát xung PTO, chế độ phát xung PWM cũng chophép người dùng cấu hình chế độ phát xung PWM tại 2 đầu ra Q0.0 và Q0.1,tần

Trong chế độ phát xung PTO độ rộng xung là 50%, phát xung PWM chochép cấu hình độ rộng xung một cách linh động

Network1: Gọi đến chương trình con phát xung SBR_PWM

Network2: Sườn xuống của tín hiệu đầu vào I0.2 thực hiện dừng chế độ phát xung PWM.

Network3: Sử dụng tín hiệu I0.2 để kích hoạt timer T38

Trong chế độ phát xung tốc độ cao:

- PTO: Cung cấp 2 sự kiện ngắt 19, 20 xảy ra khi số xung phát ra bằng sốxung đặt Sự kiện ngắt số 19 cho đầu ra phát xung PTO 0, sự kiện ngắt số 20 chođầu ra phát xung PTO 1

- PWM: Không cung cấp sự kiện ngắt nên trong ví dụ này sử dụng tín hiệu I0.2 để kích hoạt timer T38 với chu kỳ 50S, chu kỳ này sẽ được phân ra cáckhoảng thời gian để phát xung PWM với các tần số và độ rộng xung khác nhau

Network 4, ,9 là các điều kiện của timer để phát ra các tần số và độ rộngxung khác nhau.

Chương tình con thực hiện phát xung tại đầu ra Q0.1

3 Hướng dẫn cài đặt Step7 Microwin V4.0

Bước 1: Vào bộ cài Step7 Microwin V4.0 trong đĩa mềm đi kèm Chọn file

setup.exeđể cài đặt

Bước 2: Chọn ngôn ngữ English