ứng dụng PLC trong điểu khiển hệ thống băng chuyền phức tạp

Luận văn thể hiện chi tiết về việc sử dụng PLC S7200 trong việc điều khiển hệ thống băng chuyền xuất nhập lúa với trên 20 ngõ tín hiệu đầu vào và ra. Bên cạnh đó LV trình bày trình tự quy trình lựa chọn thiết bị, trang bị kiến thức cần thiết trong lĩnh vực điện công nghiệp. Phần chương trình PLC có trình bày lưu đồ điều khiển. VÌ đây là hệ thống điều khiển phức tạp nên việc sử dụng lưu đồ là điều hết sức cần thiết. Mỗi lưu đồ thể hiện chương trình con, mỗi chương trình con là 1 chương trình điều khiển PLC nhỏ. Luận văn được thực hiện trên cở sở thực tế tại công ty TNHH bột mị Đại Phong.

PHẦN 1

TRÌNH BÀY LÝ THUYẾT

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Lập trình dễ dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản , sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các modul mở rộng

- Giá cả có thể cạnh tranh được

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình, chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay relay

1 2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC

1.2.1 Cấu trúc

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :

- Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM )

- Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC

- Các modul vào /ra

Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của PLC

1.2.2.1 Đơn vị xử lý trung tâm

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

1.2.2.2 Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :

và các relay

trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ

Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC )

Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiêu xử lý là 12/24 VDC hoặc 100/240 VAC

I/O được cung cấp bỡi các đèn led trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản

đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

1.2.3 Các hoạt động xử lý bên trong PLC

Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được lưu trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ

PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong

bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình Một chu kỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau :

phục vụ công việc này có sẵn trong PLC được gọi là hệ điều hành

trình Trong ghi, đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào và thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu

ra

modul đầu ra

1.2.4 So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác

Hình 1.1: So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác

ROM EPROM

RAM EPROM

PLC xử lý 1 bit PLC xử lý từ ngữ

CHƯƠNG II

THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 200

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thao tác điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số Như vậy với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh ( với các PLC hoặc máy tính)

Hình 2.1: SIMATIC S7 của Siemen

Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý CPU 212 hoặc CPU 214

Về hình thức bên ngoài sự khác nhau của 2 loại CPU nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp

- CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 2 modul mở rộng

- CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 7 modul mở rộng

2.1 Cấu trúc phần cứng của CPU 214

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

xử lý CPU-214

Hình 2.2: Cấu trúc PLC CPU 214

2.1.1 Các thông số của CPU 214

 CPU - 214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng

 2.048 từ đơn (4 kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EPROM)

 2.048 từ đơn (4 kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền non-volatile

 Tổng số ngõ vào/ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra

 128 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 timer 1ms, 16 timer 10ms và 108 timer 100ms

 128 bộ đếm chia làm 2 loại: Chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi

 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc

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

2.1.2 Các đèn báo trên S7-200 CPU 214

 SF (đèn đỏ): đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng

 Run (đèn xanh): đèn xanh run chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy

 Stop (đèn vàng): đèn vàng stop chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng

chương trình và đang thực hiện lại

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

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

Hình 2.3: Cổng truyền thông

Hình 2.4: Sơ đồ kết nối truyền thông cho PLC S7-200

2.1.5 Cáp truyền thông cho PLC S7-200

Do PLC thông qua liên kết RS485 nhưng máy tính chỉ có RS232 nên phải dùng cáp chuyển đổi Quá trình chuyển đổi được thực hiện qua các bước:

- Đặt tốc độ truyền cho cáp PC/PCI, có hai tốc độ truyền là 9600 baud và

Đất

5 VDC (điện trở trong 100Ω)

24 VDC (120 mA tối đa) Truyền và nhận dữ liệu Không sử dụng

EPROM Miền nhớ ngoài

- Nối đầu còn lại của cáp PC/PCI (RS485) vào cổng giao tiếp của CPU

Chương trình Chương trình Chương trình

Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu

Vùng đối tượng

Hình 2.5: Cấu trúc bộ nhớ bên trong và ngoài của S7-200

Là miền nhớ động được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình Nó

có thể được truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn (w-word) hoặc theo từ kép (dw_ double word), vùng dữ liệu được chia thành những miền nhớ nhỏ với các

công dụng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:

V : Variable memory

I : Input image register

M : Internal memory bits

SM : Special memory bits

Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ (word) hoặc từ kép (double word)

 Vùng đối tượng

Bao gồm các thanh ghi timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi

AC Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nên đọc/ghi được

2.3 Mở rộng cổng vào ra

CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 modul (bao gồm modul số và modul tương tự) Có thể mở rộng cổng vào, ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích Địa chỉ của các vị trí của các modul được xác định cùng kiểu Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán địa chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có địa chỉ như một modul số và ngược lại

Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với số đầu vào/ra của modul

Hình 2.6: Kết nối modul với PLC

Caple kết nối

Sau đây là địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU 214

Bảng 2.1: Địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU 214

2.4 Cấu trúc chương trình của S7-200

mềm :

Step 7 – micro / dos

Step 7 – micro / win

2.4.1 Thực hiện chương trình của S7-200

quét (scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và

4vào/4a

Modul 1 8 vào

Modul 2 3vào/1a analog

Modul 3

8 ra

Modul 4 3vào/1ra I0.0 Q0.0

I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7

AIW 0 AIW 2 AIW 4

AQW 0

Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7

AIW8 AIW12 AQW 4

kiểm lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm

ảo tới các cổng ra

Hình 2.7: Vòng quét trong S7-200

Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào và ra

được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét

Tất cả các phần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hoặc OFF (1 hoặc 0)

2.5 Ngôn ngữ lập trình của S7-200 CPU 214

2.5.1 Phương pháp lập trình

S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét

1 Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên ba phương pháp cơ bản

- Phương pháp hình thang (ladder, viết tắt là LAD)

- Phương pháp liệt kê lệnh (statement list, viết tắt là STL)

- Phương pháp lập trình theo biểu đồ khối FBD (Function block diagram):

Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự động tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD

Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ

họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

 Tiếp điểm: Là biểu tượng mô tả các tiếp điểm của rơle

Tiếp điểm thường mở:

Tiếp điểm thường đóng:

 Cuộn dây (coil):   mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le

 Hộp (box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời

gian (timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học

Ví dụ:

Hình 2.8: Ví dụ phương pháp lập trình LAD

 Phương pháp liệt kê lệnh (STL): Là phương pháp thể hiện chương trình

dưới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC

Ví dụ:

Để tạo ra một chương trình dạng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit ngăn xếp logic của CPU S7-200 Ngăn xếp là một khối 9 bit chồng lên nhau, tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit thứ 2 của ngăn xếp Giá trị logic mới đều có thể được gửi (hoặc có thể được nối thêm ) vào ngăn xếp khi có yêu cầu phối hợp hai bit đầu của ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ được kéo lên một bit

Hình 2.9: Cấu trúc của một ngăn xếp

 Phương pháp lập trình theo biểu đồ khối FBD:

STEP7 Micro/Win32 cho phép tạo ra các lệnh như các hộp logic giống với các biểu đồ cổng chung Trong FBD không có tiếp điểm và cuộn dây như của dạng LAD, nhưng có các lệnh tương đương xuất phát như các hộp lệnh Logic của chương trình nhận được từ sự liên kết giữa các hộp lệnh

Ví dụ:

Hình 2.10: Ví dụ phương pháp lập trình FBD

2.5.2 Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 214

Truy nhập bit (địa chỉ byte,

AC (0 3)

AIW (0 30) AQW (0 30) hằng số

ID (0  4)

QD (0  4)

MD (0  28) SMD (0  82)

AC (0  3)

HC (0  2) hằng số

Bảng 2.2: Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 214

2.6 Một số lệnh cơ bản dùng trong lập trình

2.6.1 Các lệnh vào, ra

 Lệnh LD, LDN trong LAD như sau:

Bảng 2.3: Mô tả lệnh LD, LDN trong LAD

N: I, Q, M, SM, T, C, V (bít)

n

( )

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

N: Q (bít)

Bảng 2.4: Mô tả lệnh Output bằng LAD

2.6.2 Lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm

 Set (S) và Reset (R):

Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế Trong LAD, lệnh điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra Khi dòng điều khiển đến các cuộc dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm (hoặc một dãy các tiếp điểm)

*VD, *AC

Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S bit Nếu S bit lại chỉ vào timer hoặc counter thì lệnh sẽ xóa bít đầu

ra của timer / counter đó

Đóng tức thời một mảng gồm

N các tiếp điểm kể từ S bit

S bit: Q

N (byte): IB, QB, MB, SMB, VB,AC, hằng số,

Ngắt tức thời một mảng gồm

N các tiếp điểm kể từ địa chỉ

S bit

*VD, *AC

Bảng 2.5: Mô tả bằng lệnh Set và Reset trong LAD

2.6.3 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt:

thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của đỉnh ngăn xếp) LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp Các tiếp điểm đặc biệt không có toán hạng riêng của chính chúng và vì thế phải đặt chúng vào vị trí phía trước của cuộn dây hoặc hộp đầu ra Tiếp điểm chuyển tiếp dương/âm có nhu cầu về bộ nhớ, nên đối với CPU 214 là 256 lệnh

Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp Nếu dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó bị ngắt mạch, nếu không có tiếp điểm đảo thì nó thông mạch

Không có

Tiếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 0 lên 1

Không có

Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 1 xuống 0

Khi lập trình, nếu có các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh cho byte, từ hay từ kép của S7-200

LAD sử dụng lệnh so sánh để so sánh các giá trị của byte, từ và từ kép (giá trị thực hoặc nguyên) Những lệnh so sánh thường là so sánh nhỏ hơn hoặc bằng (<=);

so sánh bằng (=) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (> =)

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

Tiếp điểm đóng khi n1 < n2

Bảng 2.7: Biểu diễn các lệnh so sánh trong LAD:

2.6.5 Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con:

Các lệnh của chương trình, nếu không có những lệnh điều khiển riêng thì sẽ được thực hiện theo thứ tự từ trên xuống dưới trong một vòng quét Lệnh điều khiển chương trình cho phép thay đổi thứ tự thực hiện lệnh Chúng cho phép chuyển thứ

tự thực hiện, đáng lẽ ra là lệnh tiếp theo nhưng tới một lệnh bất cứ nào khác của chương trình, trong đó nơi điều khiển chuyển đến phải được đánh dấu trước bằng một nhãn chỉ đích thuộc nhóm lệnh điều khiển chương trình gồm: lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con, nhãn chỉ đích, hay gọi đơn giản là nhãn, phải được đánh dấu trước khi thực hiện lệnh nhảy hay lệnh gọi chương trình con

Việc đặt nhãn cho lệnh nhảy phải nằm trong chương trình Nhãn của chương trình con, hoặc của chương trình xử lý ngắt được khai báo ở đầu chương trình Không thể dùng lệnh nhảy JMP để chuyển điều khiển từ chương trình chính vào một nhãn bất kỳ trong chương trình con hoặc trong chương trình xử lý ngắt Tương

tự như vậy cũng không thể từ một chương trình con hay chương trình xử lý ngắt nhảy vào bất cứ một nhãn nào nằm ngoài các chương trình đó

Lệnh gọi chương trình con là lệnh chuyển điều khiển đến chương trình con Khi chương trình con thực hiện xong các phép tính của mình thì việc điều khiển lại được chuyển trở về lệnh tiếp theo trong chương trình chính nằm ngay sau lệnh gọi chương trình con Từ một chương trình con có thể gọi được một chương trình con khác trong nó, có thể gọi như vậy nhiều nhất là 8 lần trong S7-200 Nói chung (trong một chương trình con có lệnh gọi đến chính nó) về nguyên tắc không bị cấm song phải để ý đến giới hạn trên

Lệnh nhảy JMP và lệnh gọi chương trình con SBR cho phép chuyển điều khiển từ vị trí này đến vị trí khác trong chương trình Cú pháp của lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con trong LAD và STL đều có toán hạng là nhãn chỉ đích (nơi nhảy đến, nơi chứa chương trình con)

Lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con, lệnh khai báo nhãn và lệnh thoát khỏi chương trình con được biểu diễn trong LAD:

Lệnh nhảy thực hiện việc chuyển điều khiển đến nhãn n trong một chương trình

n: 0  255

Lệnh khai báo nhãn n trong một chương trình

thực hiện phép chuyển điều khiển đến chương trình con

có nhãn là n

n: 0  255 Lệnh gán nhãn n cho một

chương trình con

Lệnh trở về chương trình đã gọi chương trình con có điều kiện (bít đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1)

Không có Lệnh trở về chương trình đã

gọi chương trình con không điều kiện

Bảng 2.8: Mô tả lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con

2.6.6 Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét:

Lệnh MEND, END, STOP, NOP, WDR

Các lệnh này được dùng để kết thúc chương trình đang thực hiện, và kéo dài trong khoảng thời của một vòng quét

Trong LAD và STL chương trình chính phải được kết bằng lệnh kết thúc không điều kiện MEND Có thể sử dụng lệnh kết thúc có điều kiện END trước lệnh kết thúc không điều kiện

Lệnh STOP kết thúc chương trình, nó chuyển điều khiển chương trình đến chế độ STOP Nếu gặp lệnh STOP trong chương trình chính hoặc trong chương trình con thì chương trình đang thực hiện sẽ được kết thúc ngay lập tức

Lệnh rỗng NOP không có tác dụng gì trong việc thực hiện chương trình Lệnh NOP này phải được đặt trong chương trình chính, hoặc chương trình ngắt, hoặc chương trình con

Lệnh WDR sẽ khởi động lại đồng hồ quan sát (watchdog timer) và chương trình tiếp tục được thực hiện trong vòng quét ở chế độ quan sát

2.6.7 Các lệnh điều khiển Timer:

Timer là bộ tạo tời thời gian trễ giữ tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ S7-200 có 128 Timer được chia làm 2 loại khác nhau, đó là :

 Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (timer ON delay), ký hiệu là TON

Hình 2.11: Lệnh TON trong LAD

IN: cho phép timer hoạt động Txxx : số hiệu timer

PT: giá trị đặt cho timer

Hình 2.12: Giản đồ thời gian của TON

 Timer tạo thời gian trễ có nhớ (timer on delay retentive), ký hiệu là TONR Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian nhất định, còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo trong nhều khoảng thời gian khác nhau

Hình 2.13: Lệnh TON trong LAD

Hình 2.14: Giản đồ thời gian của TONR

IN: cho phép Timer hoạt động Txxx: số hiệu Timer

PT: Giá trị đặt cho Timer

 Timer tạo thời gian trễ khi mất xung kích (TOF)

Hình 2.15: Lệnh TON trong LAD

Hình 2.16: Giản đồ thời gian của TOFF Timer TON, TOF và TONR với 3 độ phân giải khác nhau, độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms Thời gian trễ được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ timer được chọn và giá trị đặt trước cho timer

Các loại timer của S7-200 chia theo TON, TOF, TONR và độ phân giải bao gồm :

Bảng 2.9: Độ phân giải của các timer

Chú ý: khi sử dụng timer kiểu TOR, giá trị đếm tức thời được lưu lại và

không bị thay đổi trong khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0 Giá trị của t-bít không được nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và giá trị đặt trước

Một timer đang làm việc có thể được đưa lại về trạng thái khởi động ban đầu Công việc đưa một timer về trạng thái ban đầu được gọi là reset timer đó

Có hai phương pháp để reset một timer kiểu TON:

 Xóa tín hiệu đầu vào

 Dùng lệnh R (Reset)

3.6.9 Các lệnh điều khiển Counter:

- Counter là bộ điếm hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-200 Các bộ đếm của S7-200 được chia ra làm 2 loại: bộ đếm lên (CTU) và bộ đếm lên/xuống (CTUD)

- Bộ đếm lên CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào, tức là đếm số lần thay đổi trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu

khiển xóa để thực hiện đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (reset) cho bộ đếm, được ký hiệu là chử R trong LAD

TONR

Hình 2.19: Bộ đếm xuống

Cxxx : Số hiệu counter (0-255) R: Reset bộ đếm

PV: Giá trị đặt cho bộ đếm

Cxxx : Số hiệu counter (0-255)

R : Reset bộ đếm

PV : Giá trị đặt cho bộ đếm

Hình 2.20: Giản đồ thời gian của hàm CTD

 Bộ đếm lên / xuống CTUD :

Đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm, ký hiệu là CU trong LAD, và đếm xuống khi gặp sườn của xung vào cổng đếm lùi được ký hiệu là CD trong LAD

Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng được đưa về trạng thái khởi phát ban đầu bằng 2 cách

Khi đầu vào logic chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD có giá trị là 1 hoặc bằng lệnh R (reset)

Hình 2.21: Bộ đếm lên xuống

Cxxx : số hiệu counter (0-255) CD: đếm lên

CD: đếm xuống

R : reset bộ đếm

PV : Giá trị đặt cho bộ đếm

Hình 2.22: Giản đồ xung của hàm CTUD

- Bộ đếm tiến CTU và bộ đếm lên/xuống CTUD có miền giá trị tức thời từ 0 đến 32.767

- Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng được đưa về trạng thái khởi phát ban đầu bằng 2 cách:

Khi đầu vào logic của chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bít thứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị logic là 1

Bằng lệnh R (reset) với C-bít của bộ đếm

3.6.10 Đồng hồ thời gian thực

Đồng hồ tời gian thực chỉ có ở CPU 214 Để có thể làm việc với đồng hồ thời gian thực CPU 214 cung cấp hai lệnh đọc và ghi giá trị cho đồng hồ Những giá trị đọc được hoặc ghi được với đồng hồ thời gian thực là các giá trị về ngày, tháng, năm, và các giá trị giờ, phút, giây Các dữ liệu đọc, ghi với đồng hồ thời gian thực trong LAD và trong STL có độ dài một byte Khi cài đặt đồng hồ thời gian thực cho PLC có hai cách:

người lập trình các thông số nhập cho đồng hồ thời gian thực phải ở dạng số BCD

Bảng 2.10: Cấu trúc của bộ đếm 8 byte

 Lệnh READ_RTC (LAD)

Hình 2.23: Lệnh đọc nội dung đồng hồ thời gian thực Lệnh đọc nội dung của đồng hồ thời gian thực với bộ đệm 8 byte được chỉ thị trong lệnh bằng toán hạng T

 SET_RTC (LAD)

Hình 2.24: Lệnh đọc nội dung đồng hồ thời gian thực

Lệnh ghi nội của bộ đệm 8 byte được chỉ thị trong lệnh bằng toán hạng t vào đồng hồ thời gian thực

Bảng 2.11: Cú pháp sử dụng lệnh đọc, ghi dữ liệu với đồng hồ thời gian

T(byte) : VB ,

IB , QB , MB , SMB , *VD , *AC

CHƯƠNG III

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO PLC S7 200

3.1 Phần mềm

 Hộp thoại công cụ STEP 7-/Micro/WIN 32 cũng có phần hổ trợ định dạng TP070 cho màn hình cảm ứng

3.2 Những vấn đề thường gặp khi kết nối giữa PLC và máy tính

- Các lỗi thường hay xảy ra

 Sai tốc độ truyền thông

 Sai địa chỉ trạm

 Ðặt cáp PC/PP sai: kiểm tra cáp chuyển mạch DIP đặt trên cáp

 Sai cổng truyền thông trên PC: kiểm tra cổng COM

 PLC đang ở chế điều khiển: đặt PLC trở về chế độ STOP

3.3 Chọn các tham số mặc định cho giao diện truyền thông

 Đặt chuyển mạch DIP trên cáp PC/PPI chọn tốc độ bằng với tốc độ của PC

 Nhấn vào biểu tượng cho cáp nối PC/PPI trong hộp thoại này Chọn nút View Properties hộp thoại sẽ xuất hiện giao diện Kiểm tra thuộc tính tốc độ truyền chuẩn là 9.6 kbps

Hình 3.1: Truyền thông với 1 PLC trong chế độ PPI 3.4 Thay đổi các tham số truyền thông

bước sau

 Chọn nút View Component System Block từ menu

 Nhấn Port (0,1) mặc đinh địa chỉ trạm là 2, tốc độ truyền là 9.6kbps

 Nhấn OK để lưu tham số này nếu có thay đổi

 Nhấn vào Download trên thanh công cụ để tải sự thay đổi đó tới CPU của PLC Các tham số này sẽ được chấp nhận

Hình 3.2: Điều chỉnh các tham số truyền thông

3.5 Nạp chương trình từ máy tính vào PLC

Sau khi đã lập xong chương trình từ phần mềm STEP7 Micro/WIN 32, tiếp theo là tải chương trình này vào PLC thực hiện các bước sau

 Save dữ liệu lập trình vào đĩa

 Compile để chương trình biên dịch

 Trước khi Download chúng ta đưa PLC về chế độ STOP

 Nhấn Download trên thanh công cụ hoặc PLC STOP

 Nhấn OK thực hiện quá trình Download

Chú ý: Trước đó trên PLC đã có sẳn chương trình thì khi Download lên chương trình này sẽ ghi chồng lên chương trình trước

3.6 Tải một chương trình từ PLC về máy tính

 Có thể upload khối chương trình, khối hệ thống, khối dữ liệu

 Mở một file mới sau đó nhấn File Upload

 Hộp thoại upload hiển thị có thể lựa chọn các khối chương trình, các khối dữ liệu, khối hệ thống hoặc loại bỏ bất cứ khối nào mà không muốn upload

 Nhấn OK để thực hiện lệnh và cance hủy bỏ (không thực hiện)

Hình 3.3: Biên dịch chương trình và truyền tải dữ liệu đến PLC hay ngược lại

3.7 Chọn chế độ làm việc cho CPU:

- Chế độ Stop: CPU không thực hiện chương trình Chúng ta có thể download một chương trình, hay định dạng CPU Đèn led vàng bao ở chế độ Stop

- Chế độ Run CPU đang thực hiện chương trình Đèn led xanh sáng chỉ sự hoạt động của CPU

- Có 3 cách để thay đổi trạng thái CPU

 Dùng công tắc chuyển mạch bằng tay

 Dùng phần mền điều khiển

 Dùng câu lệnh Stop trong chương trình

* Thay đổi chế độ của công tắc chuyển mạch

 Đặt công ở chế độ Stop CPU dừng việc thực hiện chương trình

 Đặt ở chế độ Run CPU bắt đầu thực hiện chương trình

 Đặt công tắc ở chế độ Term không thay đổi chế độ làm việc của CPU (ở chế độ Stop hay Run khi nguồn có trở lại)

3.8 Chương trình quản lý Step S7 MRO/WIN

Trình quản lý Step7 Micro/Win32 là giao diện đồ hoạ với người dùng bằng trình soạn thảo trực tiếp bạn có thể: Tác động lên thanh công cụ của chương trình, truy cập trực tuyến với PLC

Khởi động trình quản lý Micro/Win32: Star - Step S7-MicroWin Bấm chuột

mở chương trình công cụ soạn thảo

Hình 3.4: Giao diện soạn thảo chương trình

Thanh menu

Thanh công tác

Công cụ hỗ trợ lập trình

Phần soạn thảo chương trình

 Thanh menu gồm: các lệnh trong từng cửa sổ

hiệu

 Thanh trạng thái hiển thị nhiều trạng thái hiện tại và nhiều thông tin khác

Bấm F1 chúng ta sẽ nhận được sự trợ giúp, hoặc bấm trực tiếp chuột phải vào biểu tượng soạn lệnh lập trình chúng ta sẽ nhận được hướng dẫn cụ thể của từng lệnh

ngữ theo thứ tự mẫu tự

Hình 3.5: Cửa sổ trợ giúp

3.9 Soạn thảo chương trình

trình

kéo đến Netword cần gắng biểu tượng lệnh sao đó nhả mouse ra

 Sau đó lưu file và đặt tên

Hình 3.6: Soạn thảo chương trình PLC

PHẦN 2 ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN

HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN LÚA

CHƯƠNG IV

KHẢO SÁT HỆ THỐNG BĂNG TẢI

4.1 Các ký hiệu dùng trong hệ thống băng tải:

 Nguyên lý hoạt động của cân:

của cân cho đến khi khối lượng đạt như quy định thì cân sẽ xã lúa xuống sàng, đồng thời thì cân sẽ tự động chuyển sang ngăn thứ hai để nhận lúa từ bồ đài M2, khi lúa

từ ngăn thứ hai của cân đã đạt chuẩn quy định thì cân sẽ đưa lúa xuống sàng, đồng thới cân sẽ tự chuyển sang ngăn thứ nhất để nhận lúa, quá trình cứ thế tiếp tục để đảm bảo lúa không bị tồn lại ở bồ đài M2

4.2 Các động cơ sử dụng trong hệ thống băng tải:

Tất cả đều là động cơ xoay chiều 3 pha

Tên thiết bị sử dụng

động cơ

Công suất (Hp)

Số lượng (cái)

Dòng điện dịnh mức (A)

Điện áp định mức (V)

Bảng 4.1: Các động cơ dùng trong hệ thống băng tải

Hình 4.1: Hệ thống silo và băng tải tại cty TNHH bột mì Đại Phong