Giáo trình PLC

1 Bμi 1: Tổng quan cấu trúc phần cứng của PLC S7 200. 1. PLC S7-200: a. Thế nào là PLC S7-200: PLC (Programmable Logic Controller) là một hệ vi xử lý chuyên dụng nhằm mục tiêu điều khiển tự động tổ hợp các thiết bị điện hoặc các quá trình sản xuất trong công nghiệp. Lập trình mềm dẻo Phối ghép đơn giản thuận tiện giữa hệ thống điều khiển và hệ thống động lực Với dòng PLC S7 - 200, SIEMEN có các họ CPU cơ bản sau: + Họ 21x: 212, 214, 216, 218. Với họ CPU này do có nhiều nh−ợc điểm không còn phù hợp với các hệ thống điều khiển hiện đại nên đã ít đ−ợc sử dụng + Họ 22x: 222, 224, 226, 228. Đây là dòng CPU đ−ợc sử dụng rất nhiều hiện nay vì tốc độ xử lý cao, kết cấu linh hoạt, hỗ trợ truyền thông mạnh, có cấp bảo vệ chịu đ−ợc môi tr−ờng công nghiệp nh− rung, bụi, các nhiễu từ tr−ờng… b. Cấu trúc phần cứng và vòng quét của PLC: * Thành phần cơ bản của hệ thống S7-200 Micro PLC: - Một CPU S7-200. + CPU (Đơn vị xử lý trung tâm) Tốc độ tính toán, xử lý thông tin Khả năng quản lý các Module mở rộng Khả năng quản lý bộ nhớ Khả năng kết nối mạng 2 + Bộ nhớ (ROM, RAM, EEPROM) L−u giữ trạng thái biến vào và ra L−u giữ kết quả ch−ơng trình tính, kết quả trung gian L−u giữ ch−ơng trình điều khiển, hệ điều hành - Một máy tính cá nhân (PC). - Phần mềm STEP-7 Micro/Win32: dùng để lập trình các ch−ơng trình điều khiển cho PLC. - Cáp truyền thông: dùng để truyền thông từ PLC đến máy tính hoặc đến các PLC khác. (cáp PC/PPI, cáp MPI, card truyền thông CP5611). * Chu kì vòng quét của PLC: CPU S7.200 đ−ợc thiết kế để thực hiện một chuỗi các công việc, lặp đi lặp lại. Việc thực hiện một cách có chu kì đ−ợc gọi là chu kì vòng quét. Mỗi một vòng quét cơ bản của PLC mất từ 3ms - 10ms, tuỳ thuộc vào số l−ợng cũng nh− kiểu lệnh viết trong ch−ơng trình Trong 1 chu kì vòng quét, CPU thực hiện các nhiệm vụ sau: - Đọc các dữ liệu đầu vào. - Thực thi ch−ơng trình. - Xử lí các yêu cầu truyền thông - Tự chuẩn đoán lỗi. 3 - Xuất kết quả đầu ra. a) Đọc dữ liệu đầu vào: Mỗi chu kì quét bắt đầu bằng việc đọc trạng thái vật lý (Input) của các đầu vào số và sau đó ghi trạng thái đó tới vùng nhớ đệm đầu vào IR (IR - Input Register). b) Thực thi ch−ơng trình: CPU đọc dữ liệu từ IR, (thực hiện ch−ơng trình phần mềm), CPU thực hiện ch−ơng trình, bắt đầu với câu lệnh đầu tiên cho tới câu lệnh sau cùng trong mỗi chu kì vòng quét, kết quả đ−ợc l−u lại ở các vùng nhớ thích hợp và bộ đệm ảo đầu ra (OR - Output Register) c) Xử lý các yêu cầu truyền thông (option): Nếu có yêu cầu truyền thông thì CPU xử lí tất cả các thông báo đ−ợc nhận từ cổng truyền thông. Bên cạnh đó CPU kiểm tra ch−ơng trình cơ sở và bộ nhớ ch−ơng trình (chỉ trong chế độ RUN). d) Tự chẩn đoán lỗi: CPU kiểm tra lỗi của hệ điều hành trong ROM, các vùng nhớ và các trạng thái làm việc của các module mở rộng c) và d) a) b) e) 4 2. Các thông số kỹ thuật chính của PLC S7- 200 (loại 22x): - Bộ nhớ: + Ch−ơng trình: từ 32 đến 64Kb tuỳ theo loại CPU. + Dữ liệu: từ 16Kb đến 40Kb tuỳ theo loại CPU * Các thông số khác Mô tả CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 CPU 226XM Bộ nhớ ch−ơng trình 2 Kwords 2 Kwords 4 Kwords 4 Kwords 8 Kwords Bộ nhớ dữ liệu 1 Kwords 1 Kwords 2.5 Kwords 2.5 Kwords 5 Kwords Đầu vào dữ liệu số I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 Đầu ra số Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Đầu vào t−ơng tự (read only) -- AIW0 to AIW30 AIW0 to AIW62 AIW0 to AIW62 AIW0 to AIW62 Đầu ra t−ơng tự (write only) -- AQW0 to AQW30 AQW0 to AQW62 AQW0 to AQW62 AQW0 to AQW62 Vùng nhớ (V) VB0 to VB2047 VB0 to VB2047 VB0 to VB5119 VB0 to VB5119 VB0 to VB10239 Vùng nhớ (L) LB0 to LB63 LB0 to LB63 LB0 to LB63 LB0 to LB63 LB0 to LB63 Bit nhớ (M) M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 Vùng nhớ (SM) Read only SM0.0 to SM179.7 SM0.0 to SM29.7 SM0.0 to SM299.7 SM0.0 to SM29.7 SM0.0 to SM549.7 SM0.0 to SM29.7 SM0.0 to SM549.7 SM0.0 to SM29.7 SM0.0 to SM549.7 SM0.0 to SM29.7 Rơ le thời gian Rơ le thời gian có nhớ 1 ms 10 ms 100 ms Rơ le Tgian On/Off 1 ms 10 ms 256 (T0 to T255) T0, T64 T1 to T4, and T65 to T68 T5 to T31, and T69 to T95 T32, T96 T33 to T36, and T97 to T100 256 (T0 to T255) T0, T64 T1 to T4, and T65 to T68 T5 to T31, and T69 to T95 T32, T96 T33 to T36, and T97 to T100 256 (T0 to T255) T0, T64 T1 to T4, and T65 to T68 T5 to T31, and T69 to T95 T32, T96 T33 to T36, and T97 to T100 256 (T0 to T255) T0, T64 T1 to T4, and T65 to T68 T5 to T31, and T69 to T95 T32, T96 T33 to T36, and T97 to T100 256 (T0 to T255) T0, T64 T1 to T4, and T65 to T68 T5 to T31, and T69 to T95 T32, T96 T33 to T36, and T97 to T100 CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 Số I/O số có sẵn trên CPU 6IN/4OUT 8IN/6OUT 14IN/10OUT 24IN/16OUT Số module tối đa có thể ghép nối Không có 2 module 7 module 7 module Số lợng I/O số tối đa 128IN 128OUT 128IN 128OUT 128IN 128OUT 128IN 128OUT Số lợng I/O Analog tối đa Không có 16IN 16OUT 32IN 32OUT 32IN 32OUT Các Counter/ Timer 256/256 256/256 256/256 256/256 5 100 ms T37 to T63, and T101 to T255 T37 to T63, and T101 to T255 T37 to T63, and T101 to T255 T37 to T63, and T101 to T255 T37 to T63, and T101 to T255 Bộ đếm C0 to C255 C0 to C255 C0 to C255 C0 to C255 C0 to C255 Bộ đếm tốc độ cao HC0, HC3, HC4, and HC5 HC0, HC3, HC4, and HC5 HC0 to HC5 HC0 to HC5 HC0 to HC5 Vùng nhớ trạng thái (S) S0.0 to S31.7 S0.0 to S31.7 S0.0 to S31.7 S0.0 to S31.7 S0.0 to S31.7 Vùng nhớ thanh ghi tổng AC0 to AC3 AC0 to AC3 AC0 to AC3 AC0 to AC3 AC0 to AC3 Khả năng quản lý Labels 0 to 255 0 to 255 0 to 255 0 to 255 0 to 255 Ch−ơng trình con 0 to 63 0 to 63 0 to 63 0 to 63 0 to 127 Khả năng mở rộng ch−ơng trình ngắt 0 to 127 0 to 127 0 to 127 0 to 127 0 to 127 3. Cấu hình vào ra của S7-200 CPU224 AC/DC/Relay 6 Bμi 2: Giới thiệu phần mềm lập trình cho PLC S7-200 STEP 7-MicroWIN 32 V3.2. 1. Phần mềm STEP7- MicroWIN32: a. Giao diện phần mềm: Để một hệ thống PLC cú thể thực hiện được một quỏ trỡnh điều khiển nào đú thỡ bản thõn nú phải biết được nú cần phải làm gỡ và làm như thế nào. Việc truyền thụng tin về hệ thống vớ dụ như quy trỡnh hoạt động cũng như cỏc yờu cầu kốm theo cho PLC người ta gọi là lập trỡnh. Và để cú thể lập trỡnh được cho PLC thỡ cần phải cú sự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này phải thụng qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trỡnh. Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khỏc nhau cũng cú những phần mềm lập trỡnh khỏc nhau. Đối với PLC S7-200, SIEMEN đó xõy dựng một phần mềm để cú thể lập trỡnh cho họ PLC loại này. Phần mềm này cú tờn là STEP7- MicroWIN32. Đõy là một phần mềm chạy trờn nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiờn bản khỏc nhau. Tài liệu này tập trung núi về STEP7- MicroWIN32 version 3.2. Ngoài việc phục vụ lập trỡnh cho PLC S7-200, phần mềm này cũn cú rất nhiều cỏc tớnh năng khỏc như cỏc cụng cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cỏch lập trỡnh với cỏc ngụn ngữ khỏc nhau… Phần mềm này cũng đó được xõy dựng một phần trợ giỳp (Help) cú thể núi là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dựng cú thể tra cứu cỏc vấn đề về PLC S7-200 một cỏch rất nhanh chúng, rừ ràng và dễ hiểu. Để cú thể thực hiện phần mềm lập trỡnh STEP7- MicroWIN32 ta cú 2 cỏch: Cỏch 1: Vào Start → Simatic → STEP7- MicroWIN32 V3.2.0 → STEP7- MicroWIN32. Cỏch 2: Chạy thụng qua biểu tượng trờn Desktop. 7 b. Một số thành phần quan trọng: - Program Block: Khi click chuột vào nỳt này ta sẽ trở về được vựng soạn thảo chương trỡnh. Ở vựng này ta cú thể thờm bớt cỏc đầu vào/ra, cỏc biến, cỏc lệnh, hàm để thực hiện chương trỡnh điều khiển. - Communications và cách kiểm tra sự kết nối với PLC S7-200: Ở đõy ta cú thể thay đổi cỏch mà mỏy tớnh truyền thụng với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra cú hay khụng sự truyền thụng giữa mỏy tớnh và PLC S7-200 (kiểm tra sự cú mặt của PLC hay khụng). - Symbol Table: Click chuột vào đõy, ta sẽ được một bảng mà ở đú ta cú thể định nghĩa cỏc tờn biến và đặt địa chỉ tương ứng cho cỏc biến đú để cú thể Vựng soạn thảo chương trỡnh Cỏc khối hàm, lệnh Cỏc khối chức năng Cụng cụ kết nối cỏc lệnh Nỳt thay đổi trạng thỏi làm việc của PLC Down load/Upload Nỳt kiểm tra trạng thỏi của chương trỡnh. Mở, tạo mới, lưu một CT điều khiển 8 dễ nhớ và dễ kiểm tra.Cỏc biến này cú thể là cỏc đầu vào/ra, cỏc biến trung gian… - Khối hàm, lệnh: Đõy là một trong những thành phần quan trọng nhất của STEP7- MicroWIN32. Nú bao gồm toàn bộ cỏc lệnh và khối hàm của STEP7- Micro WIN32 để cú thể tạo được một chương trỡnh điều khiển cho PLC S7-200. Người dựng cú thể tỡm thấy cỏc lệnh hoặc hàm mỡnh cần dựa trờn cỏc nhúm cú cựng chức năng mà STEP7- MicroWIN32 đó phõn loại sẵn. Trong đú thường dựng nhất là cỏc khối: + Bit Logic: bao gồm cỏc lệnh làm việc với bit và thực hiện cỏc phộp toỏn logic như AND, OR, NOT… + Timer: đõy là khối lệnh làm việc với cỏc loại timer của S7-200. + Counter: đõy là khối lệnh làm việc với cỏc loại timer của S7-200 + Move: cỏc khối lệnh dựng để di chuyển dữ liệu từ vựng nhớ này sang vựng nhớ khỏc của PLC. + Interger Math, Floating-Point Math: nhúm lệnh làm việc với số nguyờn 16bit, 32bit và số thực. Nhúm lệnh này thực hiện cỏc phộp toỏn số học như +, -, ì, ữ… + Compare: bao gồm cỏc khối lệnh dựng để so sỏnh dữ liệu như >, <, =, ≥, ≤... Ngoài ra cũn cỏc khối khỏc cũng rất quan trọng chỳng ta cú thể tham khảo thờm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32. Để cú thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kốm theo chỳng ta chọn khối hàm, lệnh đú và nhấn F1. + Vựng soạn thảo: Đõy là vựng mà STEP7- MicroWIN32 dành cho người dựng soạn thảo cỏc chương trỡnh điểu khiển của riờng mỡnh.Ở đõy người dựng cú thể thờm cỏc lệnh cỏc 9 khối hàm, cỏc cấu trỳc điều khiển chương trỡnh tạo cỏc kết nối giữa cỏc cõu lệnh để thực thi cỏc nhiờm vụ điều khiển. Cú 3 phương phỏp hay núi cỏch khỏc là 3 ngụn ngữ khỏc nhau để viết một chương trỡnh điểu khiển cho PLC S7-200: + Statement List (STL): lập trỡnh ở dạng danh sỏch lệnh dựa trờn cỏc từ gợi nhớ. + Lader (LAD): lập trỡnh dạng hỡnh thang cú dạng như một sơ đồ nguyờn lý mạch. + Function Data Block (FDB): lập trỡnh dựa trờn cỏc khối logic cơ bản AND, OR… Cũng nờn lưu ý sự khỏc nhau giữa vựng soạn thảo khi dựng ngụn ngữ LAD so với cỏc ngụn ngữ khỏc. Người dựng cú thể thực hiện việc chuyển đổi việc lập trỡnh giữa cỏc ngụn ngữ khỏc nhau thụng qua việc lựa chọn ngụn ngữ lập trỡnh khi vào menu: View ặ STL hoặc LAD hoặc FDB. Ngoài ra khi soạn thảo chương trỡnh STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ người dựng với cỏc thụng bỏo lỗi về cỳ phỏp, về dữ liệu… c. Một số thao tỏc quan trọng: - Cú 2 cỏch để tạo một chương trỡnh mới: + Vào menu File ặ New. + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Lưu lại chương trỡnh đó viết bằng cỏch: + Vào menu File ặ Save. + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để chốn một network mới: + Click chuột phải vào số thứ tự của network, chọn Insert ặ Network(s). + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để xoỏ một network: chọn network + Click chuột phải vào network cần xoỏ, chọn Delete ặ Network(s). + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. 10 - Để thờm một lệnh trong chương trỡnh: Chọn vị trớ của lệnh trong chương trỡnh: + Tiếp theo chọn Instructions, chọn nhúm lệnh sẽ làm việc, double click vào lệnh cần dựng. + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để PLC S7-200 cú thể thực hiện được cỏc chương trỡnh điều khiển, người dựng phải Download chương trỡnh xuống PLC. + Chọn File ặ Download. Và việc download cú phớm tắt là Ctrl+D. + Dựng ngay biểu tượng ở trờn thanh cụng cụ - Khi trong PLC cú sẵn một chương trỡnh, người dựng cần đưa lờn để kiểm tra, chỉnh sửa STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ việc Upload. + Chọn menu File ặ Upload. Phớm tắt là Ctrl+U. + Dựng biểu tượng ở trờn thanh cụng cụ. Cần phải lưu ý là để Upload hoặc Download chương trỡnh cho PLC thỡ phải chắc chắn rằng PLC S7-200 đó được kết nối đến mỏy tớnh và việc truyền thụng với mỏy tớnh đó được thiết lập. Hay núi cỏch khỏc mỏy tớnh phải nhận ra được sự tồn tại của PLC. Nếu khụng STEP7- MicroWIN32 sẽ bỏo lỗi. Khi kết nối thành cụng STEP7- MicroWIN32 sẽ đưa ra bảng thụng bỏo cỏc thành phần sẽ được download xuống PLC. Muốn download được thỡ phải chuyển PLC về trạng thỏi dừng (STOP) bằng cỏch nhấn nỳt STOP trờn thanh cụng cụ. d. Lập trình tuyến tính và có cấu trúc: - Dạng tuyến tính: Là ph−ơng pháp lập trình mà tất cả các lệnh đều nằm trong một ch−ơng trình duy nhất. Các lệnh đ−ợc sắp xếp theo một thứ tự nhất định để phù hợp với yêu cầu của hệ thống điều khiển. Với cách tổ chức ch−ơng trình dạng này nó có đặc điểm thống nhất toàn bộ lệnh trong một khối, có thể quan sát đ−ợc cùng một lúc nhiều đầu vào/ra nh−ng nó chỉ phù hợp với những bài toán không quá nhiều phức tạp, không quá nhiều các đầu vào/ra, không phải xử lý một khối l−ợng lớn dữ liệu. 11 - Dạng có cấu trúc: Các lệnh của ch−ơng trình sẽ nằm trong các ch−ơng trình làm những nhiệm vụ riêng biệt gọi là các ch−ơng trình con. Khi có yêu cầu từ hệ thống, ch−ơng trình chính sẽ gọi ch−ơng trình con làm nhiệm vụ liên quan và cho phép thực hiện để thực hiện việc điều khiển. Việc tổ chức ch−ơng trình dạng này nó khắc phục đ−ợc hoàn toàn những hạn chế không mong muốn mà dạng tuyến tính đ−a lại khi xây dựng những ch−ơng trình điều khiển phức tạp. 2. Các b−ớc để lập trình một ch−ơng trình điều khiển cho PLC S7-200. a. B−ớc 1: Phân tích yêu cầu công nghệ. + Phân tích các yêu cầu chung của hệ thống (tức là xác định thành phần nào cần điều khiển, yêu cầu về thời gian, độ chính xác…). + Phân tích thứ tự tác động của các thành phần trong hệ thống. Hay nói cách khác là sự phân biệt thứ tự hoạt động của các thành phần trong hệ thống, cái nào tr−ớc, cái nào sau... và sự liên quan giữa chúng. + Phân tích bản chất của từng thành phần để xác định đ−ợc các điều kiện liên quan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất riêng của nó và kết hợp với toàn bộ với những phân tích tr−ớc đó để có ph−ơng pháp điểu khiển thích hợp. b. B−ớc 2: Lập bảng địa chỉ cho các I/O. Từ các b−ớc phân tích về công nghệ cho ta biết sẽ có bao nhiêu I/O trong hệ thống, bản chất của các I/O (số, t−ơng tự, xung…) và ta sẽ xây dựng đ−ợc một bảng các I/O cho toàn bộ hệ thống. Việc xây dựng bảng I/O phụ thuộc vào hệ thống và cấu hình PLC hoặc hệ PLC mà chúng ta định viết ch−ơng trình điều khiển. Và việc gán địa chỉ cho các I/O của hệ thống phải tuân thủ những quy định của nhà cung cấp PLC. c. B−ớc 3: Lập giản đồ thời gian hoặc l−u đồ thuật toán điều khiển. Đối với những hệ điều khiển t−ơng đối lớn và phức tạp thì b−ớc này rất quan trọng cho việc lập trình về sau này. Nó sẽ giúp cho ng−ời lập trình phân tích hệ thống điều khiển thành từng phần, sự liên quan và thứ tự tác động của chúng và từ đó sẽ cụ thể hoá đ−ợc ph−ơng án điều khiển trên ch−ơng trình cho PLC. 12 Còn đối với những hệ thống nhỏ không có quá nhiều các I/O thì ng−ời ta có thể xây dựng giản đồ thời gian t−ơng ứng cho từng I/O nằm trong tổng thể thứ tự và thời gian tác động của toàn bộ I/O của hệ thống. d. B−ớc 4: Viết ch−ơng trình điều khiển. Từ những gì đã có từ việc phân tích hệ thống và xây dựng l−u đồ thuật toán hoặc giản đồ thời gian thì việc cụ thể hoá bằng ngôn ngữ lập trình và đ−a xuống PLC cũng rất quan trọng. ở đây ng−ời lập trình cũng phải tuân thủ những quy định của nhà sản xuất về việc lập trình cho loại PLC S7-200 của họ dẫn đến một số hạn chế nhất định trong việc thể hiện thuật toán. Và đôi khi cũng phải điều chỉnh lại thuật toán cho phù hợp với loại PLC mà mình đang có. e. B−ớc 5: Chạy thử ch−ơng trình và kiểm tra lỗi. Sau khi đã hoàn thiện ch−ơng trình điều khiển và kiểm tra những lỗi có thể thấy đ−ợc nh− các lỗi về cú pháp, về sự sai khác kiểu dữ liệu, về thời gian… thì có thể download ch−ơng trình xuống PLC để chạy thử. Việc chạy thử này nếu có thể thực hiện trên hệ thống thực tế là tốt nhất còn nếu không có thể chạy thử trên các phần mềm mô phỏng hoặc một hệ thống đ−ợc xây dựng để mô phỏng lại hệ thống cần điều khiển. Từ việc kiểm tra các đáp ứng của hệ thống sau khi chạy thử thì ng−ời lập trình có thể kiểm tra lại toàn bộ thuật toán mà mình đã xây dựng từ đó chỉnh sửa lai ch−ơng trình để đáp ứng đ−ợc hoàn toàn các yêu cầu của hệ thống. 3. Ví dụ các b−ớc để viết ch−ơng trình điều khiển động cơ KĐB xoay chiều 3 pha quay 1 chiều a. B−ớc 1: Phân tích yêu cầu công nghệ. - Mạch dùng để điều khỉên động cơ KĐB 3 pha. - Khi ấn nút mở CTT K có điện đ−a động cơ vào vận hành, khi dừng ấn nút D CTT K mất điện. - Công tắc tơ K đ−ợc đóng mở bởi 2 nút ấn, khi có sự cố thì đ−ợc cắt điện do rơ le nhiệt PT b. B−ớc 2: Lập bảng địa chỉ cho các I/O. - Tín hiệu vào là tín hiệu số có: 13 + I0.0 : là nút dừng (D). (th−ờng đóng) + I0.1 : là nút mở (M), th−ờng mở. + I0.2 : …. - Tín hiệu ra là tín hiệu số: + Q0.0: ứng với CTT K c. B−ớc 3: Lập giản đồ thời gian hoặc l−u đồ thuật toán điều khiển. d. B−ớc 4: Viết ch−ơng trình điều khiển. e. B−ớc 5: Chạy thử ch−ơng trình và kiểm tra lỗi. - Kiểm tra các lỗi của ch−ơng trình viết xong bằng cách: + Chọn PLC \ Compile hoặc Compile All + Hoặc dùng biểu t−ợng trên thanh công cụ. - Download chạy thử bằng cách: + Chọn File ặ Download. Hoặc download bằng phím tắt là Ctrl+D. t Nỳt ấn M RN hoặc nỳt dừng Đầu ra CTT K 0 I0.1 I0.0 Q0.0 14 + Dùng ngay biểu tượng ở trên thanh cụng cụ 15 Bμi 3: Viết một số ch−ơng trình điều khiển cơ bản. I. Viết ch−ơng trình điều khiển ĐCXC 3 pha bằng khởi động từ kép: Sơ đồ trang bị điện a. Yêu cầu công nghệ: điều khiển đổi chiều quay động cơ với hai chế độ. + Chế độ bằng tay: dùng hai nút ấn thuận và ng−ợc để đổi chiều động cơ. b. Xây dựng Symbol table: định địa chỉ cho các đầu vào/ra. - Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt. - Đầu ra: các Công tắc tơ. c. Giản đồ thời gian. d. Viết ch−ơng trình điều khiển. I0.1 Q0.0 Q0.1 I0.0 I0.2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 t 0(t) Nỳt ấn quay thuận Nỳt ấn quay ngược RN hoặc nỳt dừng Đầu ra thuận Đầu ra ngược RN T T N T N N Mt Dt Dn Mn Dtổng 16 e. Chạy thử, kiểm tra lỗi: + Các lỗi về cú pháp: nh− thiếu liên kết, viết sai dạng địa chỉ, các đầu ra quá nhiều trong một network mà không có sự liên kết… + Các lỗi về ch−ơng trình: thiếu duy trì, thiếu các điền kiện để có thể điều khiển đúng theo yêu cầu… II. Viết ch−ơng trình điều khiển khởi động ĐCXC 3 pha bằng ph−ơng pháp đổi nối ΔΥ/ : Sơ đồ trang bị điện a. Yêu cầu công nghệ: điều khiển khởi động động cơ bằng ph−ơng pháp đổi nối ΔΥ/ với các chế độ: + Chế độ bằng tay: dùng hai nút ấn để khởi động động cơ và đổi chế độ khởi động từ sao sang tam giác. + Chế độ tự động: sau khi khởi động một thời gian thì tự động chuyển chế độ khởi động từ sao sang tam giác. b. Xây dựng Symbol table: định địa chỉ cho các đầu vào/ra. - Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt. 17 - Đầu ra: các Công tắc tơ. c. Giản đồ thời gian. d. Viết ch−ơng trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. III. Viết ch−ơng trình điều khiển khởi động ĐCXC 3 pha roto dây quấn dùng 2 hoặc 3 cấp điện trở phụ: Sơ đồ trang bị điện Q0.1 Q0.0 M0.0 I0.2 I0.1 I0.0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 t O Nỳt ấn sao Nỳt ấn tam RN hoặc nỳt dừng Đầu ra KS 1 0 Giản đồ thời gian chế độ KĐ bằng tay Đầu ra KT Biến nhớ M R1 K1 K2 K3 R3 R2 PT K ATM DC K Rth1 Rth2 K1 K2 K3 Rth3 Rth1 Rth2 K3 K1 K2 Rth3 K3 K MD PT 18 a. Yêu cầu công nghệ: + Chế độ bằng tay: cắt các điện trở phụ bằng tay thông qua tín hiệu của các nút ấn.(xem các hình phía d−ới) + Chế độ tự động: tự động cắt các điện trở phụ sau các thời gian quy định. b. Xây dựng Symbol table: + Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt. + Đầu ra: cho các contactor để loại bỏ các nhóm điện trở. c. Giản đồ thời gian. d. Viết ch−ơng trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. I0.2 Q0.3 Q0.2 I0.1 1 0 1 0 1 0 1 0 I0.0 I0.4 Q0.1 Q0.0 0 0 0 0 1 1 1 1 t 0(t) K K1 K2 K3 R1 1 0 M R2 R3 D 19 IV. Viết ch−ơng trình điều khiển đèn tín hiệu GT của một ngã t−: Thiết lập và tái thiết lập (các bit N)(Set và Reset) Khi các chỉ dẫn Set và Reset là đ−ợc thực hiện, số đ−ợc tính của các điểm (N) bắt đầu tại giá trị lý thuyết bởi bit hoặc thông số OUT là đ−ợc thiết lập (chỉnh on) hoặc tái thiết lập (chỉnh off). Phạm vi của các điểm đó có thể đ−ợc thiết lập hoặc tái thiết lập từ 1 tới 255. Khi sử dụng chỉ dẫn Reset, nếu bit đ−ợc tínhlà một trong hai bit T hoặc C, thì khi đó mỗi bit timer hoặc counter là reset và giá trị hiện thời timer/counter là đ−ợc xoá . Điều kiện lỗi khi đặt ENO = 0: SM4.3 (thời gian chạy), 0006 (địa chỉ gián tiếp), 0091 (toán hạng ra của phạm vi). Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu bit I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL N VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, AC, hằng số, *VD, *AC, *LD BYTE Các ví dụ đầu ra Set và Reset. 20 a. Yêu cầu công nghệ: + Chế độ tự động: tự động đ−a tín hiệu để hiển thị các đèn có màu khác nhau ở 2 con đ−ờng của ngã t−. Không có sự trùng màu đèn tín hiệu. + Chế độ tự xử: nhấp nháy đèn vàng ở cả 2 làn đ−ờng (1 lần/1s). b. Xây dựng Symbol table: + Đầu vào: nút ấn của chế độ tự động và tự xử, dừng. + Đầu ra: xanh, đỏ, vàng của làn đ−ờng 1. xanh, đỏ, vàng của làn đ−ờng 2. c. Giản đồ thời gian. V1 V2 X1 Đ1 t T0 Đ2 T1 T2 T3 T4 X2 Làn đ−ờng 1 L àn 21 d. Viết ch−ơng trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. V. Viết ch−ơng trình điều khiển hệ thống đếm ng−ời vào của một siêu thị: Ví dụ sử dụng các bộ đếm lên/xuống: 22 Công tắc siêu âm đầu vào đ−ợc dùng để phát hiện ng−ời đến, một cảm biến quang điện để phát hiện xe ng−ời đi qua cửa. T−ơng ứng với các tín hiệu vào này mạch điều khiển sẽ điều khiển sao cho động cơ mở cửa a. Yêu cầu công nghệ: - Đếm đúng số ng−ời và đ−a ra đ−ợc tín hiệu cảnh báo: + Nhấp nháy đèn 1lần/1s. + Báo còi. - Cho phép ng−ời quản lý cắt đèn báo động hoặc tự động cắt tín hiệu báo động sau khoảng thời gian quy định. b. Xây dựng Symbol table: - Đầu vào: các sensor phát hiện ng−ời vào và ra. Nút ấn khởi động và cắt tín hiệu báo động. - Đầu ra: đèn và còi báo động. Vào Phần tử I0.0 Công tắc siêu âm I0.1 Công tắc quang điện I0.2 Công tắc giới hạn trên cửa I0.3 Công tắc giới hạn d−ới của cửa c. Giản đồ thời gian. Ra Phần tử Q0.0 Động cơ nâng cửa Q0.1 Động cơ hạ cửa 23 d. Viết ch−ơng trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. 24 Bμi 4. Nghiên cứu mô hình hệ thống lọc n−ớc. I. Mục đích, yêu cầu: 1. Mục đích: - Cung cấp cho ng−ời học những gì cơ bản nhất về hệ thống điều khiển của một trạm xử lý n−ớc. - Cung cấp kiến thức về một số thiết bị mới. - Nâng cao khả năng thích ứng với thực tế để có thể từng b−ớc làm quen với những hệ thống điều khiển dùng PLC phức tạp. 2. Yêu cầu: Học xong bài này ng−ời học có thể - Hiểu đ−ợc nguyên lý hoạt động của mô hình. - Biết đ−ợc các thiết bị phần cứng cấu tạo nên mô hình và sự hoạt động của chúng. - Kết nối đ−ợc các thiết bị phần cứng tới PLC S7-200 điểu khiển trung tâm. - Vận hành đ−ợc toàn bộ hệ thống. - Nâng cao khả năng t− duy logic và thích ứng đ−ợc với một hệ thống điểu khiển dùng PLC. II. Nội dung: 1. Nguyên lý hoạt động: - Nguyên lý chung của một hệ thống xử lý n−ớc. - Nguyên lý hoạt động của mô hình. 2. Các thiết bị phần cứng và cách kết nối: a, Phần cứng: - PLC S7-200. - Các động cơ. - Cảm biến mức. - Các khởi động từ. - Các nút ấn. - Các đầu nối dây. b, Cách kết nối - Kết nối tới các đầu vào và ra của PLC S7-200. - Kết nối tới các thiết bị chấp hành và cảm biến. 3. Giới thiệu ch−ơng trình điều khiển: 25 - Phân tích yêu cầu công nghệ. - L−u đồ thuật toán. - Symbol table. - Ch−ơng trình điều khiển. 26 Bμi 5: Giới thiệu những mô hình trong phòng thí nghiệm. I. Mục đích, yêu cầu: 1. Mục đích: - Tạo ra sự tiếp cận của ng−ời học với những hệ thống trên thực tế thông qua các mô hình trong phòng thí nghiệm. - Cung cấp một số công nghệ khác nhau trong thực tế sản xuất cũng nh− các thiết bị liên quan. 2. Yêu cầu: Sau khi học xong bài này ng−ời học sẽ: - Nhận biết đ−ợc các hệ thống điều khiển có trên thực tế thông qua các mô hình. - Hình thành thói quen, t− duy làm việc theo thực tế. -