phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng plc và giám sát bằng wincc

Nguyên lý hoạt động của PLC PLC là bộ điều khiển mà tùy thuộc vào người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kíc

Trang 1

Sau cùng là gửi lời cảm ơn tới gia đình và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm em trong quá trình thực hiện

1

Trang 2

Đồ Án 2 2012

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012.

Giáo viên hướng dẫn Trần Quang Vinh

2

Trang 3

Đồ Án 2 2012

3

Trang 4

Đồ Án 2 2012

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

4

Trang 5

Đồ Án 2 2012

Mục Lục

Lời mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan về plc 2

1.1 PLC S7-200 2

1.1.1 Chức năng PLC 2

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC 2

1.1.3 Thiết bị I/O 6

1.1.4 Thời gian quét 7

1.1.5 Cấu hình phần cứng 8

1.1.6 Các vùng nhớ 11

1.1.7 Kết nối với máy tính 15

1.2 Phần mềm Step 7 Micro/win 17

1.2.1 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 17

1.2.2 Những tập lệnh cơ bản của Step7 Micro/Win 21

Chương 2: Phần mềm Wincc và phương pháp kết nối với PLC 41

2.1 giới thiệu phần mềm giao diện người máy Wincc (Siemens) 41

2.2 Cấu hình Wincc 43

2.2.1 Các loại project 43

2.2.2 Chức năng Wincc Exphower 44

2.2.3 Chức năng Graphics Designer 49

2.2.4 tag logging 51

2.2.5 Cấu trúc Alarm logging 56

2.3 Phần mềm PC access kết nối PLC và Wincc 60

Chương 3: Mô hình phân loại sản phẩm 68

3.1 Phần cứng 68

3.2 Chức năng của từng nút trên mô hình 69

5

Trang 6

Đồ Án 2 2012

3.3 Nguyên lý hoạt đông 70

3.4 Cảm biến 71

3.5 Ưu khuyết điểm của mô hình 76

3.5.1 Ưu điểm 76

3.5.2 Khuyết điểm 76

Chương 4: Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây chuyền phân loại sản 77

4.1 chương trình cho PLC 77

4.2 Lưu đồ thuật toán 78

4.3 Code PLC 80

4.4 Lập giao diện mô phỏng trên Wincc 91

4.5 Kết luận 91

Tài liệu tham khảo 92

6

Trang 7

Lời Mở Đầu

Ngày nay hệ thống điều khiển tự động không còn quá xa lạ với chúng ta Nó được ra đời từ rất sớm, nhằm đáp ứng được nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người Và đặc biệt trong sản xuất, công nghệ tự động rất phát triển và nó đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà một người bình thường khó có thể làm được Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất

về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội Vì vậy điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng của ngành điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt của con người

Bên cạnh đó PLC được ra đời và nó ngày càng phát triển vì những tính năng

ưu việt mà nó có được Từ khi PLC ra đời nó đã thay thế một số phương pháp cũ, nhờ khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình dựa trên những tập lênh logic cơ bản Để tìm hiểu rõ hơn về PLC nhóm chúng em xin

chọn đề tài “ Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC và giám

sát bằng wincc ”.

Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng em đã cố gắng tìm hiểu và học hỏi Nhưng do khả năng còn hạn chế nên có những sai xót mong nhận được sự thông cảm từ quý thầy cô

Trang 8

+ Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF Khi ở trạng thái ON thì ngõ vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao Khi ở trang thái OFF thì ngõ vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp.

+ Ngõ ra số: gồm hai trạng thái ON và OFF Các ngõ ra này thường được nối

ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu…

+ Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thương là nút nhấn, cảm biến

1.1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC

PLC là bộ điều khiển mà tùy thuộc vào người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là cổng vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trể như thời gian định thời hay các sự kiện được đếm : 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

Trang 9

Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến 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.

Một khi một sự kiện được kích hoạt, thật sự là nó bật ON hay OFF thiết bị bên ngoài hay còn gọi là thiết bị vật lý ( các thiết bị này gắn vào cổng ra của nó ) Như vậy chúng ta có thể hiểu rằng PLC là một bộ “điều khiển logic theo chương trình “

Ta chỉ cần thay đổi chương trình cài đặt trong PLC là PLC có thể thực hiện được các chức năng khác nhau, điều khiển trong những môi trường khác nhau

Cấu trúc PLC có thể được phân thành các thành phần như hình vẽ:

Power Supply Input Interface Central Processing Unit

( CPU) Memory Output Interface

- 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 đến 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

Trang 10

-Hệ thống Bus: Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống

gồm nhiều đường tín hiệu song song:

+ Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau

+ Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu

+ Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC

- Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

- Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu

từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế

- Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời,

- Bộ nhớ:

+ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

Trang 11

+ Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại

vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

+ RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi

bị mất Để tránh tình trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực

tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn

mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM

+ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của

nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn

Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong

Trang 12

máy lập trình Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng

để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

Kích thước bộ nhớ :

+ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo

+ Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 -

16000 dòng lệnh Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM

-Các ngõ vào ra I/O: trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản Bộ Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module ( các đầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra ( các đầu ra của PLC ) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong

là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

1.1.3. Thiết bị I/O

Thiết bị nhập ( Input devices ) : Sự “thông minh” của một hệ thống tự động hoá phụ thuộc vào khả năng của PLC: đọc các tín hiệu từ các kiểu khác nhau như : Nút ấn, phím, cầu dao, hoặc các thiết bị cảm ứng tự động đặc biệt như proximity switch, limit switch, photoelectric sensor, level sensor….kiểu của các tín hiệu nhập đến PLC sẽ là logic ON/OFF hoặc tín hiệu tương tự

Thiết bị xuất ( Output devices ): Hệ thống tự động là chưa đầy đủ và hệ thống PLC gần như tê liệt khi không có sự giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất Một vài của phần lớn chung các thiết bị được điều khiển là motor, solenoids, relay

Trang 13

indicators, buzzer… Xuyên suốt các hoạt động của motors và solenoids, PLC có thể điều khiển từ một chọn đơn lẻ và nơi hệ thống đến nhiều hệ thống servo phức tạp Đây là kiểu của thiết bị xuất là cơ cấu của một hệ thống tự động hoá và vì thế

nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình của hệ thống

1.1.4. Thời gian quét

Quá trình của việc đọc tín hiệu nhập, thi hành chương trình và cập nhật xuất được biết như là “quét “ Thời gian quét thông thường là quá trình liên tục và thi hành một chuỗi nối tiếp nhau của việc đọc trạng thái trạng thái nhập, xác định mức điều khiển logic và cập nhật lại việc xuất ra tín hiệu điều khiển Sự chỉ ra rõ thời gian quét làm thế nào để cho bộ điều khiển có thể đáp ứng nhanh đến trường nhập và sự giải đáp chính xác cho logic điều khiển

I/O Update Program Scan

Những yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét : Thời gian đòi hỏi để làm scan đơn có giá trị thay đổi từ 0.1 ms đến vài chục ms được xác định trên tốc độ truy xuất CPU của nó và độ dài chương trình của người sử dụng

1.1.5. Cấu hình phần cứng

Trang 14

SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi Đèn SF sáng lên khi PLC

Trang 15

Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y = 0.0-1.10 ) Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

Một số loại CPU 22x:

Trang 16

- Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud Các chân của cổng truyền thông là:

- Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222)

Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi bộ nhớ RAM sau khi bị mất nguồn điện cung cấp Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ có thể kéo dài nhiều ngày Chẳng hạn CPU 224 là khoảng 100h

Card nhớ: được sử dụng để lưu trữ chương trình Chương trình chứa trong card nhớ bao gồm : program block , data block , system block , công thức , dữ liệu

đo và các giá trị cưỡng bức

Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu có trong bộ nhớ Nguồn pin được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn pin có thể sử dụng đến 200 ngày

Trang 17

Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và nguồn pin để nuôi đồng hồ và lưu giữ liệu Thời gian sử dụng đến 200 ngày.

- Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này được sử dụng như hai ngõ vào analog cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình

1.1.6. Các vùng nhớ.

- Vùng nhớ đệm ngõ vào số I:

CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword

Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ ra vào đây Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép nội dung vùng nhớ đệm này và chuyển ra các ngõ ra vật lý Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword

Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian có được do các

xử lý logic của chương trình Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword

Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ trạng thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword

- Vùng nhớ bộ định thời T:

Trang 18

S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các bộ định thời được sử dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian Giá trị thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms.

Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống Các bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao

Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với vòng quét của CPU Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có dấu Để truy xuất giá trị đếm của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0 Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word

- Các thanh ghi AC:

Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ Chẳng hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình con và lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán Các CPU s7-

200 có 4 thanh ghi là AC0 , AC1 , AC2 và AC3 Chúng ta có thể truy xuất dữ liệu trong các thanh ghi này theo Byte , Word và Doubleword

Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thông tin giữa CPU và chương trình người dùng Có thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU , chẳng hạn như bit lên mức 1 trong vòng quét đầu tiên , các bit phát ra các xung có tần số 1Hz… Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit , Byte , Word và Doubleword

Trang 19

- Vùng nhớ cục bộ L:

Vùng nhớ này có độ lớn 64 Byte , trong đó 60 Byte có thể được dùng như vùng nhớ cục bộ hay chuyển các thông số tới các chương trình con , 4 Byte cuối cùng dùng cho hệ thống Vùng nhớ này tương tự như vùng nhớ biến V chỉ khác ở chỗ các biến vùng nhớ V cho phép sử dụng tất cả các khối chương trình còn vùng nhớ

L chỉ có tác dụng trong phạm vi soạn thảo của một khối chương trình mà thôi Vị trí biến thuộc vùng nhớ L trong chương trình chính thì không thể sử dụng ở chương trình con và ngược lại

- Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI:

Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào một vùng nhớ 16 bit Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một vùng nhớ word nên chúng luôn luôn có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như AIW0 , AIW2 , AIW4… và là các giá trị chỉ đọc

Trang 21

1.1.7. Kết nối với máy tính

Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì

có thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp Tuy nhiên đối với máy tính

cá nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master

- Cáp RS232/PPI Multi-Master.

Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:

Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở

vị trí thích hợp Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud ( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )

Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11 bit ( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )

Trang 22

Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở vị trí 0) Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI được đặt ở vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).

Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp PC/PPI hoặc hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở

vị trí 0) Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2 SP4 hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1)

Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ truyền 9,6 kbaud:

- Cáp USB/PPI Multi-Master.

Hình dáng của cáp:

Trang 23

Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master cũng tương tự như cáp RS232/PPI Multi-Master Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP 7 - Micro/WIN 3.2 Service Pack 4 ( hoặc cao hơn ) Cáp chỉ có thể được sử dụng với loại CPU 22x hoặc sau này Cáp USB không được hỗ trợ truyền thông Freeport và download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer.

1.2. Phần mềm Step 7 Micro/win

1.2.1. Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200

Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7- 200 là:

1. Chương trình chính (main program)

2. Chương trình con (subroutine)

3. Chương trinh ngắt (interupt rountine)

4. Khối hệ thống ( system block)

5. Khối dữ liệu (data block)

• Chương trình OB1 (main program)

Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng Với 1

số chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tắt các lệnh trong khối này Chương trình ứng dụng được bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử lý lần lượt từ trên xuống dưới và chỉ 1 lần ở mỗi vòng quét Trong S7-200 chương trính được chứa trong khối OB1

Trang 24

• Chương trình con SUB (subroutine)

Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ

1 chương trình ngắt Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm

vụ điều khiển Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có nhiệm vụ điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương trình chính

Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:

+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình

+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình CPU không phải liên tục xử lý các lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương ứng

+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương trình con giống nhau

• Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)

Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước Bất cứ khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt

Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy ra Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra

• Khối hệ thống (system block)

Trang 25

System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho S7-200.

• Khối dữ liệu (data block)

Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được

sử dụng trong chương trình Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu

3 Phần ngôn ngữ lập trình.

Để có thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương trình Step 7 Micro Win Và cũng giống như PLC của các hãng khác chúng ta có 3 dạng soạn thảo thông dụng là LAD FBD, STL Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào

để viết chương trình là tuỳ vào người sử dụng

• Dạng hình thang LAD (Ladder logic)

Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiên thị gần giống sơ đồ nối dây một mạch trang bị điện gồm các thiết bị Rơle, Contactor Chúng ta xem như 1 dòngđiện từ 1 nguồn điện chảy qua các chuỗi tiếp điểm lôgic ngõ vào từ trái qua phải rồi đến ngõ ra Chương trình cơ bản được chia ra làm nhiều Network, mỗi Network thực hiện 1 nhiệm vụ nhỏ cụ thể Các Network thực hiện từ trái qua phải

và từ trên xuống dưới

Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:

+ Tiếp điểm không đảo -|

|-+ Tiếp điểm đảo

-|\|-+ Ngõ ra –(

)-+ Các hộp chức năng các hộp biểu diễn các phép toán số học định thời , bộ đếm

Trang 26

Dạng soạn thảo này có 1 số ưu điểm:

+ Dễ sử dụng cho người mới học lập trình

+ Biểu diễn đồ hoạ dễ hiểu và thông dụng

+ Luôn có thể chuyển sang STL từ dạng LAD

• Dạng khối chức năng: FBD (Funtion Block Diagram)

Dạng FBD hiện thị chương trình soạn thảo ở dạng đồ hoạ tương tự như sơ

đồ các cổng lôgic FBD không khái niệm đường nguồn phải trái do đó khái niệm dòng điện không được sử dụng Thay vào đó là các Logic 1 Không có tiếp điểm và cuộn dây như ở dạng LAD, nhưng có các cổng Logic và cổng chức năng Các cổng lôgic AND, OR, XOR… tương ứng với các tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song…

Đầu ra của các cổng Lôgic hay hộp chức năng có thể được sử dụng để nối tiếp với đầu vào của các cổng lôgic hay các hộp chức năng khác Với dạng soạn thảo này có 1 số ưu điểm sau:

+ Biểu diễn ở dạng đồ hoạ các cổng chức năng giúp ta có thể dễ đọc hiểu theo trình

tự điều khiển

+ Luôn có thể chuyển từ dạng FBD sang STL

• Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)

Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh Người dùng phải nhập các câu lênh từ bàn phím, giữa lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và mỗi lệnh chiếm 1 hàng Ở dạng soạn thảo này sẽ có 1 số chức năng mà dạng soạn thảo STL và FBD không có

Dạng soạn thảo này có 1 số điểm chính:

Trang 27

+ Là dạng soạn thảo phù hợp cho những người có kinh nghiệm lập trình PLC.

+ STL cho phép khắc phục 1 số khó khăn khi lập trình STL và FBD

+ Luôn luôn có thể chuyển được từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì có 1số phản ứng không chuyển được

1.2.2. Những tập lệnh cơ bản của Step7 Micro/Win

*Lệnh Nhập/ Xuất giá trị cho tiếp điểm:

Lệnh nhập :

Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng nếu giá trị bit =1

bit : I,Q,M,SM,T,C,V

Tiếp điểm thường đóng sẽ được

mở khi giá trị bit = 1 và ngược lại.

Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng tức thời trong một chu kỳ máy khi giá trị bit = 1

bit: I

Tiếp điểm thường đóng sẽ được

mở tức thời trong một chu kỳ máy khi giá trị bit=1

Trang 28

Lệnh xuất :

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua.

bit : I,Q,M,SM,T,C,V

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

bit : Q

*Lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm:

Lệnh dùng để đóng và ngắt các tiếp điểm gián đoạn đã được thiết kế

Trong dạng LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra Khi dòng điều khiển tới các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm( hoặc một dãy các tiếp điểm)

Đóng một mảng gồm N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước.

bit : I, Q, M, SM, T, C, V

N : IB, QB, MB, SMB, VB,

AC, Hằng số

Ngắt một mảng gồm N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước.

Nếu bit đặt trước lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh

sẽ xoá bit đầu ra của Timer hoặc Counter đó.

Trang 29

Ngắt tức thời một mảng gồm

N các tiếp điểm kể từ bit đặt trước.

* Lệnh tiếp điểm đặc biệt:

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

Không có

Trang 30

Tiếp điểm sử dụng bit

bộ nhớ đặc biệt tạo dạng sóng vuông tuần hoàn với chu kỳ là 1s ( 0.5s

có xung, 0.5s không có xung )

Không có

* Lệnh điều khiển Timer:

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường được gọi là khâu trễ Có ba kiểu Timer của S7-200 phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào ( TON, TOF và TONR )

Lệnh TON:

Ký hiệu :

Các toán hạng :

- TON : lệnh đếm thời gian tác động đóng trể không nhớ.

- Txxx: Khai báo xxx kiểu TON định độ phân giải có giá trị tra theo bảng.

- IN : đầu vào cho phép lệnh đếm thời gian hoạt động.

- PT : Giá trị đặt trước.

Hoạt động :

Trang 31

Lệnh TON gồm có giá trị đếm tức thời được nhớ trong thanh ghi 2 byte của Timer (gọi là T-word ) và 1 bit chỉ thị trạng thái logic đầu ra ( gọi là T-bit ).

 Khi đầu vào IN ở mức logic 1 cho phép lệnh TON hoạt động, giá trị đếm tức thời trong T-word được cập nhật và so sánh với giá trị đặt trước PT đồng thời tăng dần cho đến khi nó đạt giá trị cực đại ( 32.767 )

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word nhỏ hơn giá trị đặt trước PT , T-bit có giá trị logic là 0

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT, T-bit

Trang 32

Lệnh TONR:

Ký hiệu : Các toán hạng :

- TONR : lệnh đếm thời gian tác động đóng trể có nhớ.

- Txxx : Khai báo xxx kiểu TONR định độ phân giải có giá trị tra theo bảng

- IN : Đầu vào cho phép lệnh đếm thời gian hoạt động.

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT, T-bit

có giá trị logic 1

 Khác với lệnh TON khi đầu vào IN ở mức logic 0, giá trị đếm tức thời word sẽ được ghi nhớ và khi đầu vào IN ở mức logic 1 giá trị đếm tức thời T-word sẽ tiếp tục tăng cho đến khi đạt giá trị cực đại hoặc dùng lệnh Reset xoá giá trị đếm tức thời T-word về 0

Trang 33

T-Bảng định độ phân giải lệnh TONR:

- TOF : Lệnh đếm thời gian tác động mở trể không nhớ.

- Txxx: Khai báo xxx kiểu TOF định độ phân giải có giá trị tra theo bảng.

- IN : đầu vào cho phép lệnh đếm thời gian hoạt động.

- PT : Giá trị đặt trước.

Lệnh TOF gồm có giá trị đếm tức thời được nhớ trong thanh ghi 2 byte của Timer( gọi là T-word và 1 bit chỉ thị trạng thái logic đầu ra( gọi là T-bit )

Trang 34

 Khi đầu vào IN ở mức logic 1, T-bit có giá trị logic 1 cho đến khi đầu vào

IN xuống mức logic 0, khi đó cho phép lệnh TOF hoạt động, giá trị đếm tức thời trong T-word được cập nhật và so sánh với giá trị đặt trước PT đồng thời tăng dần cho đến khi nó đạt giá trị bằng giá trị đặt trước PT

 Nếu giá trị đếm tức thời T-word bằng giá trị đặt trước PT, T-bit có giá trị logic 0

Ví dụ minh hoạ :

Khi đầu vào I0.0 xuống mức logic 0, sau thời gian định trước là 30 ms T-bit sẽ chuyển trạng thái sang mức logic 0.

* Lệnh điều khiển Counter :

Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-200 Các

bộ đếm thường được chia làm 3 loại : bộ đếm lên ( CTU ), bộ đếm xuống ( CTD )

và bộ đếm lên xuống (CTUD)

Trang 35

Lệnh CTU :

Ký hiệu :

Các toán hạng :

- CTU : Lệnh đếm lên tác động sườn lên.

- Cxxx : Khai báo địa chỉ lệnh,

với xxx là số nguyên có giá trị từ 0 đến 255.

- CU ( Count Up) : Đầu vào tác động lệnh đếm lên.

- R ( Reset ) : Xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0.

- PV ( Preset Value ) : Giá trị đặt trước, là số nguyên có giá trị đến +32.767.

Bên trong bộ đếm Cxxx có hai thanh ghi là: thanh ghi số đếm và thanh ghi bit.

 Đầu vào CU tác động một xung theo sườn lên thì giá trị thanh ghi số đếm tăng một đơn vị từ giá trị hiện hữu

 Đầu vào R khi ở mức logic 1 sẽ xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0

 Đầu vào giá trị đặt trước PV do người sử dụng đặt vào

 Giá trị thanh ghi số đếm luôn được so sánh với gía trị đặt trước PV :

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm nhỏ hơn giá trị đặt trước : Thanh ghi bit

có mức logic là 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước : Thanh ghi bit có mức logic là 1 Khi đó sẽ đảo trạng thái các tiếp điểm có địa chỉ Cxxx tương ứng

Trang 36

Lệnh CTUD :

Ký hiệu :

Các toán hạng :

- CTUD : Lệnh đếm lên xuống tác động sườn lên.

- CU ( Count Up) : Đầu vào tác động lệnh đếm lên.

- CD ( Count Down) : Đầu vào tác động lệnh đếm xuống.

- R ( Reset ) : Xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0.

- PV ( Preset Value ) : Giá trị đặt trước, là số nguyên có giá trị từ -32.768 đến +32.767.

 Đầu vào R khi ở mức logic 1 sẽ xoá giá trị thanh ghi số đếm về 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm nhỏ hơn giá trị đặt trước : Thanh ghi bit

có mức logic là 0

Trang 37

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước : Thanh ghi bit có mức logic là 1 Khi đó sẽ đảo trạng thái các tiếp điểm có địa chỉ Cxxx tương ứng.

Ví dụ minh hoạ

 Tác động đầu vào I4.0 một xung làm thanh ghi số đếm tăng 1 đơn vị.

 Tác động đầu vào I3.0 một xung làm thanh ghi số đếm giảm1 đơn vị.

 Khi thanh ghi số đếm bằng hoặc lớn hơn giá trị PV=4, thanh ghi bit bằng 1.

 Tác động đầu vào I2.0 mức logic 1 sẽ xoá thanh ghi số đếm về 0.

Lệnh CTD :

Ký hiệu :

Các toán hạng :

- CTD : Lệnh đếm xuống tác động sườn lên.

- CD ( Count Down) : Đầu vào tác động lệnh đếm xuống.

- LD ( Load ) : Nạp giá trị PV vào thanh ghi số đếm.

- PV ( Preset Value ) : Giá trị đặt trước, là số nguyên.

Trang 38

Bên trong bộ đếm Cxxx có hai thanh ghi là: thanh ghi số đếm và thanh ghi bit.

 Đầu vào CD tác động một xung theo sườn lên thì giá trị thanh ghi số đếm giảm một đơn vị từ giá trị hiện hữu

 Đầu vào LD khi ở mức logic 1 sẽ nạp giá trị PV vào thanh ghi số đếm

 Nếu còn giá trị trong thanh ghi số đếm: Thanh ghi bit có mức logic là 0

 Nếu giá trị trong thanh ghi số đếm giảm về 0 và không giảm nữa: Thanh ghi bit có mức logic là 1

Trang 39

*Lệnh so sánh :

Khi lập trình nếu 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 theo 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 là bit cao nhất trong từ hoặc từ kép Ví dụ : 7FFF>8000 và 7FFFFFFF>80000000

Biểu diễn các lệnh so sánh trong LAD.

Trang 40

LAD Mô tả Toán hạng

Lệnh so sánh theo kiểu Byte ( từ ) được dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2.

Trong lệnh so sánh theo kiểu Byte bao gồm : IN1==IN2, IN1

>=IN2, IN1<=IN2, IN1 <IN2, IN1>IN2, IN1 <>IN2.

Tiếp điểm đóng nếu phép so sánh

Lệnh so sánh theo kiểu số nguyên được dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2.

Trong lệnh so sánh theo kiểu số nguyên bao gồm : IN1==IN2, IN1 >=IN2, IN1<=IN2, IN1

<IN2, IN1>IN2, IN1 <>IN2.

Trong lệnh so sánh theo kiểu số nguyên bao gồm : IN1==IN2, IN1 >=IN2, IN1<=IN2, IN1

<IN2, IN1>IN2, IN1 <>IN2.