Đề tài Điều khiển lập trình bằng plc cho hệ thống đóng thùng bia tự động

email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 1 Nhiệm vụ đồ án môn học Đề tài: Điều khiển lập trình bằng plc cho hệ thống đóng thùng bia tự động Giáo viên h−ớng dẫn : Sinh viên thực hiện : Nội dung của phần thuyết minh: 1. Giới thiệu chung về “điều khiển lập trình bằng plc” 2. Giới thiệu về PLC - S7-200 của SIEMEN 3. Tìm hiểu tập lệnh PLC của S7-200 4. Viết ch−ơng trình điều khiển đóng thùng bia tự động 5. Chạy thử ch−ơng trình trên phần mềm mô phỏng Simulator của Siemen. Các bản vẽ: (trong thuyết minh) 1. Bản vẽ l−u đồ giải thuật mã hoá (bằng lời) 2. Bản vẽ mạch kết nối của thiết bị điều khiển 3. Bản vẽ mạch động lực. 4. Bản vẽ mạch điều khiển email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 2 Mục lục Lời nói đầu Ch−ơng I. Giới thiệu chung về “điều khiển lập trình bằng plc” Ch−ơng II. Giới thiệu về PLC - S7-200 của SIEMEN 2.1 Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình 2.2 Tệp lệnh cơ bản dùng cụ thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-200 2.3 Sơ đồ kết nối vào ra của thiết bị PLC S7-200 2.4 Ch−ơng trình điều khiển Ch−ơng III. Tìm hiểu tập lệnh PLC của S7-200 3.1 Sơ đồ mạch động lực 3.2 Sơ đồ mạch điều khiển Ch−ơng IV. Viết ch−ơng trình điều khiển cho đóng thùng bia tự động. 4.1 Thiết bị dùng trong hệ thống 4.2 Những chú ý khi vận hành và thay thế, sữa chữa kết luận. Ch−ơng V. Chạy thử ch−ơng trình trên phần mềm mô phỏng Simulator của Siemen. email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 3 Lời nói đầu Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hoá đất n−ớc, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ). Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt đ−ợc số l−ợng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các Công ty, xí nghiệp sản xuất th−ờng sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Qua bài tập của đồ án môn học tôi sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào sản xuất đóng gói sản phẩm bằng hai băng tải của công ty,xí nghiệp sản xuất. Trong thực tế lập trình PLC có thể đ−ợc sử dụng nhiều hãng phần mềm sản xuất nh− là hãng Siemens-Đức, omron-Nhật bản, Goldstar-Hàn Quốc, tuỳ thuộc vào đối tác, tiềm lực của Công ty, xí nghiệp để sử dụng công nghệ của hãng. Trên đây là một phần nhỏ về ch−ơng trình điều khiển viết cho hệ thống điều khiển đóng thùng bia tự động. Trong quá trình thực hiện ch−ơng trình còn gặp nhiều khó khăn đó là tài liệu tham khảo cho vấn đề này đang rất ít,và hạn hẹp, nó liên quan đến nhiều vấn đề nh− phần cơ trong dây chuyền. Mặc dù rất cố gắng nh−ng khả năng, thời gian có hạn và kinh nghiệm ch−a nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót rất mong sự đóng góp ý kiến bổ sung của các thầy cô giáo, các quý bạn đọc cũng nh− các bạn đồng nghiệp để đồ án này đ−ợc hoàn thiện hơn. email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 4 Ch−ơng I: Giới thiệu chung về điều khiển lập trình bằng plc 1. Giới thiệu phần cứng của bộ điều khiển khả trình PLC. PLC viết tắt của Program Mable Logic Controller là thiết bị điều khiển logic khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, bộ điều khiển thoả mãn các yêu cầu: - Lập trình dễ dàng vì ngôn ngữ lập trình dễ học. - Gọn nhẹ, dễ dàng tu sửa, bảo quản. - Dung l−ợng bộ nhớ lớn, có thể chứa đ−ợc những ch−ơng trình phức tạp. - Hoàn toàn tin cậy trong môi tr−ờng công nghiệp. - Giao tiếp với các thiết bị thông tin, máy tính, nối mạng các modul mở rộng. - Giá cả phù hợp. Bộ điều khiển lập trình PLC đ−ợc thiết kế nhằm thay thế ph−ơng pháp điều khiển truyền thống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trển việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. PLC còn thực hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiện logic đ−ợc lập trong ch−ơng trình và đ−a ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài t−ơng ứng. Cơ sở của việc sử dụng PLC: Trong công nghiệp tr−ớc đây, các hệ thống điều khiển số th−ờng đ−ợc cấu tạo trên cơ sở các rơle và các mạch logic điện tử kết nối với nhau theo nguyên lý làm việc của hệ thống. Điều đó có nghĩa là: Quan hệ giữa các biến vào và các biến ra tuân theo một hàm số, mà hàm số này chính đ−ợc xác định bởi luật kết nối giữa các phần tử logic. (y1, y2,... yn ) = f (x1, x2,... xn ) Nh− vậy đối với mục đích điều khiển xác định thì hàm f cố định. Đối với các hệ thống làm việc đơn giản và làm việc độc lập thì việc sử dụng các phần tử có sẵn liên kết cứng với nhau có nhiều −u điểm về giá thành. Tuy nhiên trong các hệ thống điều khiển phức tạp nhiều chức năng thì những cấu trúc theo kiểu cứng có nhiều nh−ợc điểm nh−: - Hệ thống cồng kềnh, đầu nối phức tạp dẫn đến độ tin cậy kém. - Tr−ờng hợp cần thay đổi chức năng của hệ thống hoặc sửa chữa các h− hỏng thì phải dừng cả hệ thống để đấu nối... Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử đã cho phép chế tạo các hệ vi xử lý liên tiếp, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ điêu khiển logic có khả nẳng email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 5 lập trình đ−ợc (PLC) đã ra đời, cho phép khắc phục đ−ợc rất nhiều nh−ợc điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng tr−ớc đây, việc dùng PLC đã trở nên rất phổ biến trong công nghiệp tự động hoá. Có thể liệt kế các −u điểm chính của việc sử dụng PLC gồm: - Giảm bớt việc đấu nối dây khi thiết kế hệ thống, giá trị logic của nhiệm vụ điều khiển đ−ợc thực hiện trong ch−ơng trình thay cho việc đấu nối dây. - Tính mềm dẻo cao trong hệ thống. - Bộ nhớ: - Bộ nhớ vào ra: Hình 2.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của bộ PLC Trạng thái tín hiệu vào đ−ợc nhận biết và chứa trong bộ nhớ, nơi PLC thực hiện các lệnh logic đ−ợc lập trình để xử lý các tín hiệu vào máy và tạo ra các tín hiệu ra để điều khiển các thiết bị liên quan. * Cấu trúc PLC bao gồm: Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận th−ờng đ−ợc kết hợp thành một khối. Cũng có một số hạng thiết kế PLC thành từng mô đun để ng−ời sử dụng có thể lựa chọn cấu hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng đ−ợc yêu cầu ứng dụng. Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun nh−ng thành phần cơ bản nhất của phần cứng trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối sau: Cổng ngắt và đếm tốc độ cao Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành Bộ đếm vào- ra Bộ định thời Bộ đếm Bit cơ Cổng vào ra Onboard Quản lý ghép nối Bus của PLC email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 6 Nguồn cung cấp Nhớ ch−ơng trình Mô đun nhập dữ liệu Mô đun xuất dữ liệu + - Tín hiệu vào Cơ cấu chấp hành Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của bộ lập trình PLC Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có 4 khối chính đó là: Khối nguồn, khối vi xử lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra. Thông th−ờng các tín hiệu xuất nhập đầu ở dạng số (1- 0), còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở dạng liên tục (Analog). a. Mô đun nguồn: (Moudule) Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC hoạt động. Trong công nghiệp ng−ời ta th−ờng dùng điện áp 24V một chiều. Tuy nhiên cũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều. b. Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module): Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ: * Bộ vi xử lý (CPU): CPU là một bộ não của PLC. Nó điều khiển và kiểm soát tất cả mọi hoạt động bên trong của PLC. Nó thực hiện những lệnh đã đ−ợc ch−ơng trình hoá l−u trữ bên trong bộ nhớ. Một hệ thống BUS mang thông tin đến và kết nối CPU, bộ nhớ và bộ xuất nhập cũng chịu sự điều khiển của CPU. CPU đ−ợc cung cấp bởi một tần số email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 7 đồng bộ do tinh thể thạch anh bên ngoài hay một bộ giao động RC. Mạch dao động này có nhiệm vụ tạo ra tần số dao động từ 118 MHZ. Tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý đã đ−ợc sử dụng và phạm vi sử dụng. Một CPU bao gồm 3 thành phần riêng biệt sau: + Bộ điều khiển (CU – Control Unit) gồm khối soạn lệnh và ngăn xếp có nhiệm vụ lấy lệnh ra từ bộ nhớ và xác định kiểu lệnh. + Bộ lý luận và số học (AIU) để thực hiện các phép toán số học và logic nh−: cộng trừ, AND, OR, NOT, + Bộ nhớ có tốc độ cao, kích th−ớc nhỏ để l−u các kết quả tạm thời và các thông tin điều khiển. * Bộ nhớ: Bao gồm bộ nhớ chứa ch−ơng trình và bộ nhớ dữ liệu, .Đơn vị nhỏ nhất của bộ nhớ là bít có giá trị “1” (hoặc “0”). Nhiều bít hợp theo hàng và cột tạo thành một khối bộ nhớ. Nội dung bộ nhớ có thể đọc ra hoặc ghi vào. Mỗi bít đ−ợc định nghĩa một địa chỉ riêng để bộ nhớ dễ quản lý. Có hai loại bộ nhớ nh− sau: - Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): Ram là bộ nhớ chính trong mọi máy tính. Kể cả PLC. Bộ nhớ RAM có lợi là dung l−ợng lớn nh−ng giá rẻ. Ram là loại bộ nhớ có thể đọc ghi ch−ơng trình một cách dễ dàng. Tuy nhiên dữ liệu trong Ram sẽ bị xoá sạch khi có sự cố về điện. Vì vậy muốn l−u trữ ch−ơng trình điều khiển tron bộ nhớ Ram thì ng−ời ta dùng ph−ơng pháp nuôi bộ nhớ Ram bằng 1 nguồn pin. Nếu cần l−u trữd dài thì ta dùng loại pin có chất l−ợng cao... - Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): Rom là bộ nhớ chỉ đọc. Bộ nhớ này có đặc tính trái ng−ợc với bộ nhớ Ram là rất khó xoá, nên khi có sự cố về điện thì nội dung ch−ơng trình vẫn còn trong bộ nhớ. Nh−ng hiện này ng−ời ta có thể thay đổi nội dung của nó. Tuỳ thuộc vào cách tạo nội dung, cách xoá nội dung, cách nập nội dung mới vào nó mà ta có các loại bộ nhớ Rom khác nhau nh−: PROM, EPROM, RPROM, EEPROM, EAROM. Điển hình ở đây ta xét 2 loại bộ nhớ ROM đ−ợc dùng rộng rãi trong các PLC là EPROM và EEPROM. + EPROM (Erasable Programmable Read – Only Memory): Bộ nhớ Rom có thể xoá nội dung ch−ơng trình. Nó đ−ợc xoá bằng tia cực tím, sau khi nội dung cũ đã xoá thì email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 8 ng−ời ta dùng một thiết bị đặc biệt để ghi nội dung ch−ơng trình mới vào trong Rom. Loại này rất phức tạp vì phải dùng thiết bị đắt tiền. + EEPROM (Electrically Erasable Programmble Read – Only Memory): Bộ nhớ loại này cũng giống nh− bộ nhớ EPROM nh−ng ph−ơng thức xoá nội dung ch−ơng trình đơn giản hơn. Tức là nó đ−ợc xoá bằng điện và việc nạp một ch−ơng trình mới cho nó cũng đơn giản. Ngoài hai loại trên trong các PLC ng−ời ta còn th−ờng dùng FLASH EROM. Đối với những bộ điều khiển logic theo ch−ơng trình thuộc loại lớn có thể có nhiều Module CPU nhằm tăng tốc độ xử lý. c. Mô đun nhập: (Input Module) Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên ngoài dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu t−ơng tự. Các tín hiệu Lôgic có thể từ các nút ấn điều khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy trình công nghệ,Các tín hiệu t−ơng tự đ−a vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho mọt lò nào đó hoặc tín hiệu từ máy phát tốc, cảm biến. Các cảm biến (Sensors) đ−ợc nối với Module ngõ vào của PLC. Thông th−ờng một Module nhập có 8 ngõ vào hoặc 16 ngõ vào hoặc có thể hơn nữa tuỳ thuộc vào yêu cầu của ng−ời sử dụng mà chọn cho phù hợp. Đối với những ứng dụng nhỏ thì cần khoảng 16 ngõ vào, ứng dụng trung bình thì cần khoảng 80 ngõ vào, ứng dụng cỡ dùng các cuộn dây Rơle cho ngõ vào. Điện áp hoạt động đ−a vào các cuộn dây này th−ờng vào khoảng 24 VDC với dòng vào vài mA (6mA), rất bé so với dòng tiêu thụ qua cuộn dây trong rơle thực tế. Cũng có PLC hoạt động với điện áp 220V AC. Mặc dù điện áp cao nh− vậy nh−ng vẫn đảm bảo an toàn cho mạch điện tử của PLC vì ng−ời ta sử dụng các linh kiện cách ly (Optocoupler). Theo tiêu chuẩn công nghiệp với điện áp 24 VDC, ng−ời ta quy định: - Điện áp từ 0 ữ 5 VDC thể hiện logic 0 ở ngõ vào - Điện áp từ 11 ữ 30 VDC thể hiện logic 1 ở ngõ vào d. Mô đun xuất (Output Module): Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module nhập. Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy ng−ời sử dụng có thể kết nối nhiều module lại với nhau để đ−ợc số ngõ ra phù hợp. Đối với những ứng dụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra. Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256 ngõ ra. Cũng email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 9 giống nh− Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp điểm của rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A. Nếu muốn khống chế phụ tải công suất lớn thì thông qua các thiết bị trung gian nh−: CTT. Aptomat. Triac Ngoài ra còn có PLC với ngõ ra là tín hiệu điện: Logic 0 ứng với điện áp từ 0 ữ 0,8V và logic 1 ứng với điện áp từ 12 ữ 28V với dòng ra có khi lên tới 300mA. Dải điện áp cấp nguồn từ 12V ữ 28V. PLC thực hiện ch−ơng trình: PLC thực hiện ch−ơng trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp đ−ợc gọi là vòng quét (scan). Bắt đầu mỗi vòng quét là việc quét các tín hiệu vào. Trong quá trình quét này trạng thái hiện thời của mỗi tín hiệu vào đ−ợc chứa trong bảng ảnh. Việc quét các đầu vào này rất nhanh, việc quét phụ thuộc vào các module vào, xung nhịp cũng nh− các đặc tính riêng của mỗi loại CPU thực hiện ch−ơng trình sử dụng. Công việc này thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng của ch−ơng trình (lệnh MEND). Nh− vậy thời gian thực hiện ch−ơng trình sẽ phụ thuộc vào độ dài ch−ơng trình, độ phức tạp của các lệnh, và đặc tính kỹ thuật của từng loại CPU Hình 2.4: Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC Trong quá trình thực hiện ch−ơng trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh ra. Tiếp theo của việc quét ch−ơng trình là truyền thông nội bộ và tự kiểm tra lỗi. Vòng quét đ−ợc kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi. Những tr−ờng hợp cần thiết phải cập nhật module ra ngay trong quá trình thực hiện ch−ơng trình. Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này. Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừng hoạt động bình th−ờng của ch−ơng trình để cập nhật module ra, sau đó sẽ quay lại thực hiện ch−ơng trình. Thời gian cần thiết để Chuyển dữ liệu từ đầu ra Q tới cổng ra Chuyển dữ liệu từ đầu cổng vào tới đầu vào I Truyền thông và kiểm tra bộ nhớ Thực hiện ch−ơng trình email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 10 PLC thực hiện đ−ợc một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng đ−ợc thực hiện trong một khoảng thời gian nh− nhau. Có vòng quét đ−ợc thực hiện lâu, có vòng quét đ−ợc thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong ch−ơng trình đ−ợc thực hiện, vào khối l−ợng dữ liệu đ−ợc truyền thông trong vòng quét đó. Một vòng quét chiếm thời gian quét ngắn thì ch−ơng trình điều khiển đ−ợc thực hiện càng nhanh. Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông th−ờng lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả ch−ơng trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt, ch−ơng trình con t−ơng ứng với từng tín hiệu ngắt đ−ợc soạn thảo và cài đặt nh− một bộ phận của ch−ơng trình. Ch−ơng trình xử lý ngắt chỉ đ−ợc 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. ch−ơng 2: Giới thiệu về PLC - S7-200 của SIEMEN * Cấu trúc bộ nhớ PLC: email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 11 Bộ điều khiển lập trình S7-200 đ−ợc chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt SM ( Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc. Vùng ch−ơng trình Ch−ơng trình Ch−ơng trình Vùng tham số Tham số Tham số Vùng dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Vùng đối t−ợng EEPROM Bộ nhớ ngoài Hình 2.3: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200 * Vùng ch−ơng trình: Là vùng bộ nhớ đ−ợc sử dụng để l−u trữ các lệnh ch−ơng trình vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi đ−ợc * Vùng tham số: Là vùng l−u giữ các tham số nh−: Từ khoá, địa chỉ trạm.cũng giống nh− vùng ch−ơng trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi đ−ợc. * Vùng dữ liệu: Là vùng nhớ động đ−ợc sử dụng cất các dữ liệu của ch−ơng trình bao gồm các kết quả các phép tính nó đ−ợc truy cập theo từng bit từng byte vùng này đ−ợc chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau. Vùng I (Input image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte I (đọc/ghi): I.O ữ I.15 Vùng Q (Output image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte Q (đọc/ghi): Q.O ữ Q.15 Vùng M (Internal memory bits): là vùng nhớ gồm có 32 byte M (đọc/ghi): M.O ữ M.31 Vùng V (Variable memory): Là vùng nhớ gồm có 10240 byte V (đọc/ghi): V.O ữ V.10239 Vùng SM: (Special memory): Là vùng nhớ gồm: C email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 12 - 194 byte của CPU chia làm 2 phần: SM0 – SM29 chỉ đọc và SM30 – SM194 đọc/ghi. - SM200-SM549 đọc/ghi của các module mở rộng * Vùng đối t−ợng: Là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao và các cổng vào/ra t−ơng tự đ−ợc đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc kiểu non – volatile nh−ng đọc ghi đ−ợc. - Timer (bộ định thì): đọc/ghi T0 ữ T255 - Counter (bộ đếm): đọc/ghi C0 ữ C255 - Bộ đệm vào analog (đọc): AIW0 ữ AIW30 - Bộ đệm ra analog (ghi): AQW0 ữ AQW30 - Accumulator (thanh ghi): AC0 ữ AC3 - Bộ đếm tốc độ cao: HSC0 ữ HSC5 Tất cả các miền này đều có thể truy nhập đ−ợc theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word – 2byte), từ kép (Double word). a. Cấu trúc ch−ơng trình: Ch−ơng trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm ch−ơng trình chính (main program) sau đó đến các ch−ơng trình con và các ch−ơng trình xử lý ngắt. Ch−ơng trình chính đ−ợc kết thúc bằng lệnh kết thúc ch−ơng trình (MEND). Ch−ơng trình con là một bộ phận của ch−ơng trình. Các ch−ơng trình con phảI đ−ợc viết sau lệnh kết thúc ch−ơng trình chính đó là mệnh (MEND). Các ch−ơng trình xử lý ngắt là một bộ phận của ch−ơng trình, nếu cần sử dụng ch−ơng trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc MEND. Các ch−ơng trình con đ−ợc nhóm lại thành một nhóm ngay sau ch−ơng trình chính, sau đó đến ngay các ch−ơng trình xử lý ngắt bằng cách viết nh− vậy cấu trúc ch−ơng trình đ−ợc rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc ch−ơng trình có thể trộn lẫn các ch−ơng trình con và ch−ơng trình xử lý ngắt đằng sau ch−ơng trình chính. Main program . . Thực hiện trong 1 vòng quét email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 13 . MEND SBR (n) {n=0 ữ 255} ch−ơng trình con . . . RET INT (n){n0 ữ 255} ch−ơng trình xử lý ngắt . . . RETI Thực hiện khi đ−ợc ch−ơng trình chính Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 14 Ch−ơng III. Tìm hiểu tập lệnh PLC của S7-200 * Ph−ơng pháp lập trình PLC với phần mềm STEP7-Micro/WIN 32: - Cách lập trình cho S7-200 dựa trên hai ph−ơng pháp cơ bản: Ph−ơng pháp hình thang (ladder logic – viết tắt là LAD) và ph−ơng pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL) và ph−ơng pháp thứ 3 mà không đ−ợc dùng thông dụng là ph−ơng pháp sơ đồ khối chức năng (Funtion Block Diagram viết tắt là FBD). - Ch−ơng trình đ−ợc viết theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tạo ra một ch−ơng trình theo kiểu STL t−ơng ứng. Nh−ng ng−ợc lại không phải tất cả các ch−ơng trình viết theo kiểu STL đều có thể chuyển sang dạng LAD. * Ph−ơng pháp LAD: LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ những thành phần cơ bản dùng trong LAD t−ơng ứng với các thành phần cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic nh− sau: - Tiếp điểm: Là biểu t−ợng (Symbol) mô tả các tiếp điểm rơle các tiếp điểm có thể th−ờng đóng: th−ờng mở Q 0.0 - Cuộn dây (coil): là biểu t−ợng -( ) mô tả rơle mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle - Hộp (box): là biểu t−ợng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp th−ờng là các bộ thời gian (timer), bộ đếm (counte) và các hàm toán học: +100 - Mạng LAD: là đ−ờng nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đ−ờng nguồn bên trái sang nguồn bên phải dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. IN TON PT CU CTU A PV ADD EN END IN 1 OUT IN 2 AC1 AC2 ACD email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 15 * Ph−ơng pháp liệt kê lệnh STL: Ph−ơng pháp liệt kê (STL) là ph−ơng pháp thực hiện ch−ơng trình d−ới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong ch−ơng trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC. Để tạo một ch−ơng trình dạng STL ng−ời lập trình cần phải hiểu rõ ph−ơng thức sử dụng của ngăn xếp logic của S7-200 (S0 ữ S8). Ngăn xếp lôgic là một khối gồm 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 đầu và bit thứ hai của ngăn xếp (S0 ữ S1) giá trị logic mới đều có thể đ−ợc gửi vào ngăn xếp. * Ph−ơng pháp FBD: Dùng các phần tử logic để viết ch−ơng trình ví dụ các mạch AND, OR, NOT. c. Cú pháp lệnh cơ bản trong PLC S7-200 Hệ lệnh của S7-200 đ−ợc chia làm 3 nhóm: - Nhóm lệnh không điều kiện: Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic của ngăn xếp. - Nhóm lệnh có điều kiện: Các lệnh chỉ thực hiện đ−ợc khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1. - Nhóm lệnh đặt nhãn: Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh. Trong các bảng lệnh còn mô tả sự thay đổi t−ơng ứng của nội dung ngăn xếp khi lệnh đ−ợc thực hiện. Cả hai ph−ơng pháp LAD và STL đều sử dụng ký hiệu I để chỉ việc thực hiện tức thời (Immediateli) tức là giá trị đ−ợc chỉ dẫn trong lệnh vừa đ−ợc chuyển vào thanh ghi ảo vừa đồng thời đ−ợc chuyển đến tiếp điểm chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh đ−ợcthực hiện chứ không phải chờ đến giai đoạn trao đổi với ngoại vi của vòng quét. Điều đó khác với lệnh không tức thời là giá trị đ−ợc chỉ định trong lệnh chỉ đ−ợc chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh. Bảng 3-1: Một số lệnh của S7-200 thuộc nhóm lệnh thực hiện vô điều kiện. Section 1.01 Tên lệnh Section 1.02 Mô tả = n Giá trị của bit đầu tiên ngăn xếp đ−ợc sao chép sang điểm n chỉ dẫn trong lệnh. = I n Giá trị của bit đầu tiên ngăn xếp đ−ợc sao chép trực tiếp sang điểm n chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh đ−ợc thực hiện. email: huynhphuclinh@gmail.com or linhhp_vl@yahoo.com 16 A n Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết quả đ−ợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp. ALD Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của bit thứ 2 ngăn xếp. Kết quả đ−ợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trị còn lại trong ngăn xếp đ−ợc kéo lên một bit. AN n Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic nghịch đảo của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết quả đ−ợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp. CTU Cxx, PV Khởi động bộ đếm tiến theo s−ờn lên của tín hiệu vào. Bộ đếm đ−ợc đặt lại trạng thái ban đầu (reset) nếu đầu vào R của bộ đếm đ−ợc kích (có mức logic 1). CTUD Cxx,PV Khởi động bộ đếm tiến theo s−ờn lên của tín hiệu đầu vào thứ nhất và đếm lùi theo s−ờn lên của tín hiệu đầu vào thứ hai. Bộ đếm đ−ợc reset lại nếu đầu vào R của bộ đếm đ−ợc kích (có mức logic 1). ED Đặt giá trị logic 1 vào bit đầu tiên của ngăn xếp khi xuất hiện s−ỡn xuống của tín hiệu. DU Đặt giá trị logic 1 vào bit đầu tiên của ngăn xếp khi xuất hiện s−ỡn lên của tín hiệu. LD n Nạp giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trong ngăn xếp đ−ợc đẩy xuống một bit. LDN n Nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm n chỉ dẫn trong lệnh vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trong ngăn xếp đ−ợc đẩy xuống một bit. LDW <=n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic 1 nếu nội dung hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 ≤ n2. LDW = n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic 1 nếu nội dung hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 = n2. LDW >=n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic 1 nếu nội dung hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 ≥ n2. LPP Kéo nội dung ngăn xếp lên một bit. Giá trị mới của bit trên là giá trị cũ của bit d−ới, độ sâu ngăn xếp giảm đi một bit (Giá trị của bit đầu tiên bị đẩy ra khỏi ngăn xếp – xoá). LRD Sao chép giá trị của bit thứ ha