Đồ án Môn học: Hệ thống điều khiển lập trình

MỤC LỤC Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Chương I: Tìm hiểu công nghệ bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực 2 1: Giới thiệu sơ đồ điều khiển máy ép thuỷ lực ………… 3 2: thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực ………. 4 Chương II: Giới thiệu bộ điều khiển PLC – S7-300 .................10 I: Cấu hình cứng …………………………………………...10 1: Cấu tạo của họ PLC – S7-300…………………………….10 2: Địa chỉ và gán địa chỉ …………………………………...11 II: Vùng đối tượng …………………………………… …... 13 1: Các vùng nhớ……………………… …………………… 13 2: Nhập các hằng số……………………….. ……………... 14 III: Các bộ phận của CPU và chế độ làm việc …………… 15 1: Các bộ phận của CPU ………………… 15 2: Chế độ làm việc 16 IV. Ngôn ngữ lập trình S7-300 …………………… 16 1.Phương pháp lập trình. …………………… 16 2.Lập trình một số lệnh cơ bản ……………… 16 2.1Nhóm lệnh logic……………………………………… 16 2.2 Nhóm lệnh thời gian………………………………… . 18 2.3 Nhóm lệnh đếm…………………………………… … .24 Chương III: Giới thiệu các thiết bị 1. Cảm biến áp suất ... ……………… . 27 2. Công tắc hành trình……………………………………… 27 3.Van thuỷ lực Chương IV: Thiết kế sơ đồ nguyên lí điều khiển hệ thống và sơ đồ đấu dây PLC 1Thiết kế sơ đồ nguyên lí ………………………………31 2: Gán địa chỉ vào ra …………………………………… 31 Chương V:Lập trình điều khiển công nghệ dưới dạng LAD và STL Chú thích các dòng lệnh ………………………………….. 35 Lời Nói Đầu Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế và thúc đẩy sự tăng trưởng của xã hội. Tự động hóa quá trình sản xuất là một yêu cầu cần thiết trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường . Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính. Ngày càng có nhiều trang bị kỹ thuật mới được áp dụng cho quấ trình sản xuất. Một trong những áp dụng kỹ thuật mới đó là bộ điều khiển có thể lập trình PLC. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC ( Programmable Logic Control ) được phát triển từ những năm 1968-1970. Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử,phải có trình độ cao. Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao .Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng,chẳng hạn, cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ. Có rất nhiều PLC của các hãng sản xuất khác nhau, tuy nhiên ở đây em chỉ khảo sát PLC – S7-300 với bộ lệnh, cách thức lập trình và các chương trình ứng dụng của nó. Để nâng cao sự hiểu biết của mình về PLC – S7-300. Em đã thực hiện thiết kế chương trình cho bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực. Trong thời gian làm đồ án môn học em đã cố gắng để thu thập các tài liệu, những thông tin và các vấn đề có liên quan đến đồ án của mình. Qua quá trình làm đồ án em đã học hỏi thêm được nhiều kiến thức về môn học. Do thời gian và điều kiện còn hạn chế nên trong đồ án của mình em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn . Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Đo Lường & Điều Khiển Tự Động, và cô Bùi Mạnh Cường đã nhiệt tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này . Em xin Chân thành cảm ơn ! Thái nguyên ngày 18 tháng 12 năm 2010 Người thực hiện Lê Hữu Thành Chương I Giới thiệu sơ đồ điều khiển của máy ép thủy lực. Giới thiệu sơ đồ máy ép thủy lực. Hình 1.1: Sơ đồ bố trí van điều khiển cấp dầu cho 8 xilanh thuỷ lực Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ máy ép thủy lực trong đó: Các công tắc hành trình khống chế nâng/hạ bàn ép 9SQ1, 9SQ2, 9SQ3. Time relay: là thời gian duy trì ép Các áp kế để đo giới hạn áp suất trên và dưới 10SP1, 10SP2. Động cơ bơm dầu D 150KW(khởi động sao/tam giác ), 980r/min. Các van điện từ điều khiển đường cấp dầu cho xilanh: 10YV1, 10YV2-1, 10YV2-2, 10YV3, 10YV4, 10YV5, 10YV6, 10YV7, 10YV8, 10YV9, 10YV10. Nguồn cấp 24VDC.8 xi lanh thủy lực : Ø90/45×2 và Ø280 1.2Thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực Trên sơ đồ công nghệ các nét kẻ đậm hoặc chấm thể hiện trạng thái hoạt động của các thiết bị tương ứng,trục nằm ngang là thời gian t(s).trục đứng gồm 2 trục:trục S(cm) thể hiện hành trình máy ép đi lên/xuống là 30cm,Trục P(Mpa) thể hiện đường tăng/giảm áp suất ép,lớn nhất là 24Mpa(do kĩ sư công nghệ điều chỉnh). Máy ép hoạt đông như sau: Khởi động động cơ bơm dầu D và bấm công tắc hành trình S1 xong bàn ep sẵn sàng làm việc, đồng thời mở van YV9. Ban đầu bàn ép ở vị trí cao nhất (vị trí 0) làm đóng công tắc hành trình S1 Khi có tín hiệu hạ bàn ép xuống thì cấp điện cho cac van YV2 va YV5 dầu được đẩy vào 2 xi lanh Φ90/45 làm cho bàn ép được hạ xuống với tốc độ nhanh đến khi chạm S2 thì ngắt van YV2 đồng thời mở các van YV7,YV10 lúc này bàn ép được hạ xuống với tốc độ chậm,khi gặp hạn chế dưới S3 thì đóng van YV5 , YV9 đồng thời mở thêm các van YV4 cấp dầu vào 6 xi lanh Φ280 để tăng áp từ 0÷ 24Mpa đến khi áp suất bàn ép đạt 24Mpa(được xác định bằng cảm biến đo ap suất với ngưỡng trên là SP1 =24Mpa ngưỡng dưới là SP2~0Mpa)thì ngắt các van YV7 và YV10 duy trí áp suất ép ổn định ở 24Mpa đồng thời khởi động rơ le thời gian(time relay)duy trì mặt bàn ép (thời gian ép do kĩ sư công nghệ đặt) Trong suốt quá trình ép nếu áp suất có suy giảm xuống tới giá trị tới hạn lower limit của SP1 thì mở 2 van YV10 và YV7 để bù áp,khi áp suất tăng đến giá trị tới hạn trên upper limit của SP1 thì lại ngắt YV10 và YV7 để ổn định áp suất ép Khi hết thời gian đặt của rơ le thời gian thì ngắt YV1,YV3,YV4,YV5,YV7,YV10, và mở van YV9 để giảm áp,khi áp suất giảm về 0 làm SP2 tác động,thì mở van YV10. Để trễ sau một khoảng thời gian thì bắt đầu mở các van YV6 để nâng bàn ép lên,thì lúc này S3 thôi tác động,khi đang nâng lên với tốc độ nhanh gặp công tắc hành trình S2 thì ngắt van YV9 đồng thời mở van YV7,YV8 làm bàn ép nâng lên với tốc độ chậm hơn khi gặp công tắc hành trình S1 thì ngắt các van YV6,YV8 mặt bàn ép ở vị trí 0 ban đầu,đồng thời mở vanYV9 kết thúc quá trình ép và chuẩn bị cho chu trình ép sau. Trong đồ án này em thiết kế điều khiển hệ thống bàn ép 1 cách tự động,tức là khi ép xong,bàn ép được nâng lên trở về vị trí ban đầu thì sau 1 khoảng thời gian để đưa chi tiết cần ép khác vào thì bàn ép sẽ tự động hạ xuống thực hiện quá trình ép tiếp theo. Chương II BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC - S7-300 I. CẤU HÌNH CỨNG. 1.Cấu tạo của họ PLC –S7- 300 PLC Step S7-300 thuộc họ Simatic do hãng Siemén sản xuất. Đây là loại PLC đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản (chỉ để xử lý) sau đó ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, có các module mở rộng tiêu chuẩn. Những module ngoài này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể tổ hợp lại cho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể. 1. CÊu tróc phÇn cøng cña mét bé PLC : Bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC thùc chÊt lµ mét m¸y tÝnh chuyªn dông cã thÓ chia lµm 3 phÇn chÝnh: Bé xö lý, bé nhí, bé xuÊt, nhËp. Khối vi xử lý trung tâm và hệ điều hành Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào ra Timer Bộ đếm Bít cờ Bus của PLC Cổng ngắt và đếm tốc độ cao tèc ®é cao Cổng vào ra on board Quản lý ghép nối Đơn vị cơ bản của PLC S7- 300 như hình 7.1 Trong đó: 1.1.1Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU. + Đèn BAF: báo nguồn ắc qui. + Đèn DC 5v: báo nguồn 5v. + Đèn RUN: báo chế độ PLC đang làm việc. + Đèn STOP: báo PLC đang ớ chế độ dừng. Công tác chuyển đổi chế độ: + RUN-P: chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình. + RUN: đưa PLC vào chế độ làm việc. + STOP: để PLC ở chế độ nghỉ. + MRES: vị trí chỉ định chế độ xóa chương trình trong CPU. Muốn xóa chương trình thì giữ nút bấm về vị trí MRES đẻ đèn STOP nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả tay. Làm lại nhanh một lần nữa (không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm lại. Các kiểu module. Tùy theo quá trình tự động hóa đòi hỏi số lượng đầu vào và đầu ra ta phải lắp thêm bao nhiêu module mở rộng cũng như loại module cho phù hợp. Tối đa có thể gá thêm 32 module vào ra trên 4 panen(rãnh), trên mỗi panen ngoài module nguồn, CPU và module ghép nối còn gá được 8 các module về bên phải. Thường Step 7-300 sử dụng các module sau: + Module nguồn PS + Module ghép nối IM(Intefare Module): Vào số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh. Ra số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh. Vào, ra số: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra. Vào tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh. Ra tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh. Vào, ra tương tự: :2 kênh vào 2 kênh ra, 4 kênh vào 4 kênh ra. + Module hàm (Function Module). Đếm tốc độ cao. Truyền thông CP 340, CP340-1, CP341. + Module điều khiển (Control Module): - Module điều khiển PID. - Module điều khiển Fuzzy. - Module điều khiển rô bot. - Module điều khiển động cơ bước. - Module điều khiển động cơ Servo. 2. Địa chỉ và gán địa chỉ Trong PLC các bộ phận cần gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có địa chỉ liên lạc. Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái. Chữ cái chỉ loại địa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ. Trong PLC có những bộ phận dược gán địa chỉ đơn như bộ thời gian(T), bộ đếm (C)… chỉ cần một trong ba chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ:T1, C32… Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa chỉ giống nhau. Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên Panen. Chỗ gá module trên panen gọi là khe(Slot), các khe đều có đánh số , khe số 1 là khe đầu tiên của và cứ thế tiếp tục. 2.1 Địa chỉ vào ra trên module số: Khi gá module số vào, ra lên một khe nào lập tức nó được mang địa chỉ byte của khe đó, mỗi khe có 4 byte địa chỉ Hình 7.2: Địa chỉ khe và kênh trên module số Đơn vị cơ bản 0.0 1.0 2.0 3.0 0.1 1.1 2.1 3.1 : : : : 0.7 1.7 2.7 3.7 Khe số : 1 2 3 4 5 ... 11 PS IM 28.0 29.0 30.0 31.0 28.1 29.1 30.1 31.1 : : : : 28.7 28.7 30.7 31.7 Byte số: 0¸3 4¸7 ... 28¸31 Rãnh IM Byte số: 32¸35 ... 60¸63 Rãnh 1 IM Byte số: 64¸ 67 ... 92¸95 Rãnh 2 IM Byte số: 96¸99 ... 124¸127 Rãnh 3 Trên mỗi module thì mỗi đầu vào, ra là một kênh, các kênh đều có địa chỉ bit là 0 đến 7. Địa chỉ của mỗi đầu vào, ra là số ghép của địa chỉ byte và địa chỉ kênh, địa chỉ byte đứng trước, địa chỉ kênh đứng sau, giữa hai số có dấu chấm. Khi các module gá trên khe thì địa chỉ được tính từ byte đến đầu khe, các đầu vào và ra của một khe có cùng địa chỉ. Địa chỉ byte và địa chỉ kênh như hình 7.2. Ví dụ: Module 2 đầu vào, 2 đầu ra số gá vào khe số5 rãnh 0 có địa chỉ là I4.0, I4.1 và Q4.0, Q4.1. Module số có thể được gá trên bất kỳ khe nào trên panen cuả PLC 2.2Địa chỉ vào ra trên module tương tự. Để diễn tả một giá trị tương tự ta phải cần nhiều bit. Trong PLC S7-300 người ta dùng 16 bit(một word) cho một kênh.Một khe có 8 kênh với địa chỉ đầu tiên là PIW256 hoặc PQW256(byte 256 và 257) cho đến PIW766 hoặc PQW766 như hình 7.3. Module tương tự có thể được gá vào bất kỳ khe nào tren panen của PLC. Ví dụ: Một module tương tự 2 vào, 1 ra gá vào khe số 6 rãnh 0 có địa chỉ là PIW288, PIW290, PQW288. Hinh 7.3: Địa chỉ của module tương tự Đơn vị cơ bản 256-257 258-259 ... 270-271 Khe số: 1 2 3 4 5 ... 11 PS IM 368-369 370-371 ... 382-383 Rãnh 0 283-284 ... IM ... 510-511 Rãnh 1 384-385 ... IM ... 638-639 Rãnh 2 640-641 ... IM ... 766-767 Rãnh 3 Chú ý: Các khe trống bao giờ cũng có trạng thái tín hiệu “0”. II.VÙNG ĐỐI TƯỢNG. Các vùng nhớ. Bảng 7.1 TT Tên tham số Diễn giải Vùng tham số 1 I Đầu vào bit 0.0 đến 65535.7 2 IB Đầu vào byte 0 đến 65535 3 IW Đầu vào từ 0 đến 65534 4 ID Đầu vào từ kép 0 đến 65532 5 Q Đầu ra bit 0.0 đến 65535.7 6 QB Đầu ra byte 0 đến 65535 7 QW Đầu ra từ 0 đến 65534 8 QD Đầu ra từ kép 0 đến 65532 9 M Nhớ nội dạng bit 0.0 đến 255.7 10 MB Nhớ nội dạng byte 0 đến 255 11 MW Nhớ nội dạng từ 0 đến 254 12 MD Nhớ nội dạng từ kép 0 đến 252 13 PIB Vùng đệm đầu vào dạng byte 0 đến 65535 14 PIW Vùng đệm đầu vào dạng từ 0 đến 65534 15 PID Vùng đệm đầu vào dạng từ kép. 0 đến 65532 16 PQB Vùng đệm đầu ra dạng byte 0 đến 65535 17 PQW Vùng đệm đầu ra dạng từ 0 đến 65534 18 PQD Vùng đệm đầu ra dạng từ kép 0 đến 65532 19 T Bộ thời gian 0 đến 255 20 C Bộ đếm 0 đến 255 21 DBX Khối dữ liệu kiểu BD dạng bit 0.0 đến 65535.7 22 DBB Khối dữ liệu kiểu BD dạng byte 0 đến 65535 23 DBW Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ 0 đến 65534 24 DBD Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ kép 0 đến 65532 25 DIX Khối dữ liệu kiểu BI dạng bit 0.0 đến 65535.7 26 DIB Khối dữ liệu kiểu BI dạng byte 0 đến 65535 27 DIW Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ 0 đến 65534 28 DID Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ kép 0 đến 65532 29 L Vùng dữ liệu tạm thời dạng bit 0.0 đến 65535.7 30 LB Vùng dữ liệu tạm thời dạng byte 0 đến 65535 31 LW Vùng dữ liệu tạm thời dạng từ 0 đến 65534 32 LD Vùng dữ liệu tạm thời dạng từ kép 0 đến 65532 2. Nhập các hằng số. Các hằng số được viết gồm phần đầu và tham số đi liền nhau ví dụ B#16#1A là số: (viết dạng byte thời gian được viết theo các kí hiệu: D(Date) ngày_H(hours) giờ_M(minuter) phút_S senconds) giay_MS( millisenconds) mili giây Ví dụ 2D_23H_10_M_50s_13MS là: (2 ngày, 23 giờ, 10 phút, 50 giây, 13 mili giây). Các kiểu viết hằng số được thể hiện trên bảng 7.1 Loại Bit Cơ sô Phần đầu Phạm vi tham số Byte 8 16 B#16#... , cơ số 16, giá trị là 1A tương ứng cơ số thập phân là 26). Các hằng số về 0 đến FF Từ 16 2 16 BCD 10 không dấu 2#... W#16#... C# B#... (0,0) đến (255,255) Từ kép 32 2 16 10 không dấu 2#... DW#16#... B#... 0 đến 1111_1111_1111_1111_ 1111_1111_1111_1111 0000_0000 đến FFFF_FFFF (0,0,0,0) đến (255,255,255,255) Số thực 16 có dấu (không có) -32768 đến 32767 Số thực 32 có dấu L#... -2147483648 đến +2147483647 Số thực 32 dấu phẩy động (không có) lớn hơn ± 3,402823 e+38 nhỏ hơn ± 1.175495e-38 Thời gian 16 32 giờ_phút_ giây_miligiây ngày_giờ_ phút_giây_ miligiây S5T#..... T#... 0H_0M_0S_10MS đến 2H_46M_30S_0MS -24D_20H_31M_23S_648MS đến 24D_20H_31M_23S_647MS Ngày năm-tháng-ngày D#... 1990-1-1 đến 2168-12-31 Thời gian của ngày 32 Giờ:phút: giây.ngày TOD#... 0:0:0.0 đến 23:59:59.999 Ký tự 8 ‘....’ Viết các ký tự như ‘HA’ III.CácKhèi vi sö lý trung t©m + HÖ ®iÒu hµnh Bé nhí ch­¬ng tr×nh Bé ®Öm vµo/ ra Timer Bé ®Õm Bit cê Bus cña PLC Cæng ng¾t vµ ®Õm tèc ®é cao Cæng vµo ra onboard Qu¶n lý ghÐp nèi bộ phận của CPU và chế độ làm việc. Hình vẽ : Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình Phần cứng của các bộ PLC theo kết cấu này thường có những module chính sau: (Hình 2.1) 1.Bộ điều khiển khả trình PLC có thể chia làm 3 phần chính: Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ xuất, nhập 1.1Đơn vị xử lý trung tâm - CPU ( Central Procesing Unit) Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị xử lý trung tâm. Đơn vị này là hạt nhân của PLC, thực hiện các phép tính lôgic, số học và điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. Đơn vị xử lý gọi các lệnh từ bộ nhớ để thực hiện một cách tuần tự. Theo chương trình nó xử lý các thông tin đầu vào và chuyển kết quả xử lý đến đầu ra.Trên thực tế mọi PLC thế hệ mới đều dựa trên kỹ thuật vi xử lý, một số PLC còn dùng thêm một bộ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển các chức năng phức tạp như các phép toán học hay bộ điều khiển PID... Hình vẽ dưới đây mô tả về khối CPU 315 - 2EH13 - OABO 1.2. Bộ nhớ (Memory) Mọi PLC đều dựa trên 2 loại bộ nhớ ROM và RAM có dung lượng tuỳ thuộc vào thiết kế riêng của PLC. Việc sử dụng các phần của bộ nhớ phụ thuộc vào thiết bị hệ thống của nhà sản xuất, tuy nhiên ta có thể chia bộ nhớ của PLC thành ít nhất 5 vùng sau: a- Bộ nhớ điều hành (hay hệ điều hành) luôn nằm trong ROM, do được phát triển bởi nhà sản xuất nên ít khi cần thay đổi. Hệ điều hành là một chương trình ngôn ngữ máy để chạy PLC, nó chỉ dẫn cho bộ vi xử lý đọc và “ hiểu” các lệnh, biểu tượng do người sử dụng lập trình, theo dõi mọi trạng thái vào ra và duy trì giám sát các trạng thái hiện tại của hệ thống. b- Bộ nhớ hệ thống (System Memory). Khi hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ của mình thường cần một số vùng để lưu giữ kết quả và thông tin trung gian, do đó một phần của bộ nhớ RAM được dùng cho mục đích này. Thông thường vùng bộ nhớ hệ thống chỉ do hệ điều hành sử dụng. Một số PLC Một số PLC dùng vùng bộ nhớ hệ thống này cho việc lưu giữ thông tin liên lạc giữa bộ lập trình với hệ điều hành. Ví dụ như hệ điều hành tạo ra một mã lỗi chứa trong vùng bộ nhớ của hệ thống, như vậy trong quá trình thực hiện, chương trình sử dụng có thể gửi thông tin cho hệ điều hành trước khi thực hiện chương trình sử dụng bằng cách ghi thông tin vào vùng bộ nhớ này. c- Bảng ảnh vào ra (I/O Image Table) Một phần của nhớ RAM được dùng để lưu trạng thái hiện tại các tín hiệu vào ra hay còn gọi là bảng ảnh vào ra. Như vậy trạng thái mỗi tín hiệu vào ra được lưu trữ tại một vị trí tương ứng trong bảng vào ra có địa chỉ duy nhất xác định, mỗi module vào ra đơn lẻ được gán một vùng riêng trong bảng ảnh này. Trong quá trình thực hiện chương trình, CPU sẽ không làm việc trực tiếp với các module vào ra mà thông qua trạng thái được quét nằm trong bảng ảnh vào ra. d- Bộ nhớ số liệu (Data Memory) Bộ nhớ số liệu dùng để lưu trữ các số liệu cần thiết trong chương trình như trạng thái đếm, bộ thời gian, các tham số toán hạng hay các quá trình cần lưu trữ số liệu tạm thời. Một số nhà chế tạo chia bộ nhớ số liệu thành hai vùng, một cho số liệu cố định và một cho số liệu thay đổi được. Vùng số liệu cố định chỉ có thể được lập trình thông qua thiết bị lập trình, CPU không được phép ghi số liệu vào vùng này mà chỉ được ghi vào vùng số liệu thay đổi được. Gồm có loại như CPU312 và CPU314 , CPU315…) . b) CPU314 bao gồm . - 2048 từ đơn (4Kbyte ) thuộc miền nhớ đọc - ghi non - volatile để lưu chương trình . -2048 từ đơn kiểu đọc - ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền volatile. -14 cổng vào và 10 cổng logic. - Có 7 modul mở rộng thêm cổng vào ra bao gồm cả Alanog - Tổng số cổng vào - ra là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 128 bộ thời gian : + 4 bộ 1ms +16 bộ 10ms + 108 bộ 100ms -128 bộ đếm chỉ có đếm tiến hoặc vừa đếm tiến vừa đếm lùi - 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc - Các chế độ ngắt và xử lý bao gồm : + Ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống + Ngắt theo thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao + Ngắt truyền xung - 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHZ và 7 KHZ - 2 bộ điều chỉnh tương tự - 2 bộ phát xung nhanh cho dãy kiểu PTO hoặc PWM - Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi . * Hoạt động của CPU: - Sau khi được cấp nguồn bộ vi xử lý xoá giá trị thời gian các bộ đếm , các cờ không duy trì và bảng ảnh vào ra ở giá trị S7 -200 bắt đầu hoạt động theo chu kỳ. Khởi đầu mỗi chu kỳ bộ xử lý đọc trạng thái tín hiệu của các đầu cào và lưu trữ trong bảng ảnh vào, trong khi thực hiện chương trình bộ xử lý sẽ truy cập đến vùng bảng ảnh này. Quá trình quét chương trình bộ xử lý đọc và xử lý tuần tự các lệnh trong bộ nhớ. - Chương trình thực hiện tương ứng theo dãy lệnh được viết. Nó thực hiện các phép toán logic, toán học với số liệu ở bảng ảnh vào trong khi vẫn duy trì trạng thái hiện tại của bộ vi xử lý, bộ thời gian, bộ đếm và các cờ .Theo chương trình, bộ xử lý sẽ lưu giữ trạng thái đầu ra trong bảng ảnh, kết thúc chương trình quét bộ xử lý sẽ chuyển giá trị từ bảng ảnh đầu ra đến đầu ra thực của hệ thống và chu kỳ quét lại được lặp lại. - Bộ nhớ của S7-300 được chia làm 3 vùng chính : A.Vùng chưa chương trình ứng dụng.Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền: -OB(organization block):Miền chứa chường tổ chức -FC(Function):Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. -Fb(Function bock):Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trình nào khác.Các dữ liệu này được xây dung thành 1 khối dữ liệu riêng(DB). 1.3. Bộ vào ra S7- 300 bao gồm các đầu vào tín hiệu số, các đầu ngắt và các đầu ra tương tự . Các đầu ra tín hiệu số kiểu rơ le và đầu ra là tương tự . Các cổng truyền thông : PLC S7-300 sử dụng cổng truyền thống nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho, việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với bộ PLC khác. Để ghép nối S7-300 với máy lập trình PC 702 hoặc với máy thuộc họ PC7 xx khác có thể sử dụng 1 cáp nối thẳng qua cổng MPI. Ghép nối S7-300 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và cạc chuyển đổi RS-232 /RS-485 2.Chọn chế độ làm việc cho PLC 2.1 Công tắc chọn chế độ làm việc: Nằm phía trên bên cạnh cổng ra cửa S7-300 có 3 vị trí cho phép chọn các chế độ khác nhau cho PLC. -RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC sẽ rời khỏi chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SIEMENS SIMATIC SF RUN STOP IO.O IO.1 IO.2 IO.3 IO.4 QO.O QO.1 QO.2 QO.3 QO.4 I1.O I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 Q1.0 Q1.1 Cæng truyÒn th«ng C¸c cæng vµo Hình 2.1 Bộ điều khiển khả lập trình S7-300 với khối vi xử lý CPU314 -STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. ở chế độ STOP cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới. -TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP. 2.2 Các nguồn nuôi Sử dụng nguồn nuôi để ghi chương trình hoặc nạp chương trình mới có thể là nguồn trên mạng hoặc nguồn pin. .2.3 Nút điều chỉnh tương tự Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần thay đổi và sử dụng trong chương trình. Nút chỉnh Analog được nắp dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thết bị chỉnh định có thể quay 270 độ. 2.4 Khởi động mềm hệ thống Khi thay thế chương trình cũ bằng một chương trình mới ta tiến hành khởi động mềm hệ thống cho phép xoá các thông tin của chương trình cũ bao gồm: + Bộ nhớ chương trình . + Các giá trị của cờ, bộ đếm, bộ thời gian. +Việc thực hiện lệnh Reset có 2 cách : *Bằng tay : - Chuyển công tắc đặt ở chế độ sang chế độ STOP - Tháo pin dữ liệu - Đặt công tắc ON/OFF ở vị chí 0 - Chuyển công tắc On/ OFF sang chế độ 1 - Lắp lại pin dữ liệu * Bằng bộ lập trình lưu chọn chế độ Reset trong menu của bộ lập trình và thực hiện . 2.5. Cấu trúc chương trình của PLC S7-300 -Có thể lập trình bằng cách sử dụng 1 trong những phần mềm sau : +STEEP7-Micro/Dos +STEEP7-Micro/Win - Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên máy lập trình họ PG7...và máy tính cá nhân. Các chương trình họ S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main-program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt . - Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình MEND. - Chương trình con là một bộ phận của chương trình, chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND. - Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm sau chương trình chính. Sau đó đến ngay chương trình xử lý ngắt, bằng cách viết như vậy cấu trúc được rõ ràng và thận tiện hơn trong việc đọc và xử lý chương trình sau này. Có thể tự các chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính. IV. ngôn nhữ lập trình của s7-300 1.Phương pháp lập trình: -S7-300 biểu diễn một mạch vòng logic cứng khác một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm 1 tập dãy các lệnh S7-300 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở tập lệnh cuối trong một vòng. Một vòng như vậy gọi là vòng quét (Scan). Chu trình thực hiện là một chu trình lặp . Các chương trình điều khiển với PLC S7-300 có thể được viết ở dạng đơn khối hoặc đa khối. Chương trình đơn khối: Chương trình đơn khối chỉ viết cho các công việc tự động đơn giản, các lệnh được viết tuần tự trong một khối. Khi viết chương trình đơn khối người ta dùng khối OB1. Bộ PLC quét khối theo chương trình, sau khi quét đến lệnh cuối cùng nó quay trở lại lệnh đầu tiên. Chương trình đa khối (có cấu trúc): Khi nhiệm vụ tự động hoá phức tạp người ta chia chương trình điều khiển ra thành từng phần riêng gọi là khối. Chương trình có thể xếp lồng khối này vào khối kia. Chương trình đang thực hiện ở khối này có thể dùng lệnh gọi khối để sang làm việc với khối khác, sau khi đã kết thúc công việc ở khối mới nó quay về thực hiện tiếp chương trình đã tạm dừng ở khối cũ. Các khối được xếp thành lớp. Mỗi khối có: + Đầu khối gồm tên khối, số hiệu khối và xác định chiều dài khối. + Thân khối: Thể hiện nội dung khối và được chia thành đoạn (Segment) thực hiện từng côn