Luận văn Thiết kế ,giám sát và mô phỏng hệ thống pha màu tự động

THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 1 HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200  PHẦN I:LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hoá là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ điều khiển này đang được sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay đó là ngành xây dựng, và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, đặc biệt là trong công đoạn pha chế sơn II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng,chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ,chính vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan tâm hàng.Đa số việc pha Pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện trên phương pháp thủ công (tức theo kinh nghiệm). Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm sản xuất ra đôi khi không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, … THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 2 Để loại bỏ những nhược điểm trên. Cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, chỉ bằng một thao tác đơn giản, đưa bộ điểu khiển lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động: “Hệ Thống Pha màu Tự Động”. Mô hình này có thể sử dụng trong hệ thống trộn bêtông và một số lĩnh vực khác như pha chế hoá chất, thực phẩm, … III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Từ yêu cầu của Luận văn tốt nghiệp, cũng như khả năng về kiến thức và thời gian không cho phép nên em chỉ thực hiện những công việc sau:  Tìm hiểu mô hình Pha màu trong thực tế  Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200  Viết chương trình  Chạy chương trình trên PLC (CPU 224)  Tìm hiểu phần mền Win CC  Viết giao diện bằng phần mền Win CC  Kết nối giao tiếp giữa giao diện và chương trình PLC  Thi công mô hình và phần cứng IV. HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:  Nghiên cứu mô hình máy Pha màu từ các bồn chứa vật liệu cơ bản (các màu cơ bản và thành phần để tổng hợp nên màu cơ bản)  Ấn định sản xuất một số màu (cam,rêu,nho)từ các màu cơ bản (xanh,đỏ,vàng)  Ấn định sản xuất khối lượng được người sử dụng nhập từ giao diện  Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm,khối lượng và tỷ lệ theo các thành phần màu để có một màu theo mong muốn  Sử dụng các bộ timer để tính thời gian trộn và xả sản phẩm  Thông qua PLC để tác động đóng mở các van cấp nguyên vật liệu, máy bơm và điều khiển động cơ khuấy trộn  Lập trình điều khiển PLC THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 3  Vẽ giao diện về mô hình và bảng điều khiển để dễ dàng trong việc giám sát và điều khiển  Kết nối giữa giao diện và chương trình PLC thông qua MOBUS  Thi công mô hình và điều khiển mô hình hoàn toàn hoạt động SƠ ĐỒ HỆ THỐNG V. SƠ LƯỢC VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN:  Bật công tắc nguồn cho hệ thống hoạt động  Chọn sản phẩm và khối lượng cần sản xuất thông qua giao diện  Xác nhận lại một lần nữa  PLC điều khiển cho các van chứa nguyên vật liệu lần lược mở ra theo thứ tự mà sản phẩm và khối lượng đã chọn  PLC kiểm tra khối lượng nguyên vật liệu đã đủ hay chưa, và lần lượt đóng lại các van chứa  Sau đó PLC điều khiển cho động cơ trộn hoạt động trong 5 phút, để trộn tất cả nguyên vật liệu đã có trong bồn lớn  Sau khi trộn xong,hệ thống ngưng hoạt động ở chế độ chọn sản phẩm và khối lượng, và cứ thế hệ thống hoạt động theo dây chuyền khép kín. Nhaäp Döõ Lieäu PLC Xöû Lyù Caùc thieát bò chaáp haønh Giao Dieän Maùy Tính Cô Sôû Döõ Lieäu THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 4 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PLC STEMENS S7-200 I. PLC LÀ GÌ? PLC (Programmable Logic Control) là thiết bi có thể lập trình được thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạ nó s4 bật ON, OFF hoặc phát ra một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC. Như vậy nếu t thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau trong các môi trừơng điều khiển khác nhau. Hiện nay PLC đã được nhiều hãng khác nhan sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Pesto, Alan Bradley, Shneider. Hitachi, …. Mặt khác ngoài PLC cũng đã bổ cung thêm các thiết bị mở rộng khác như: các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), các thiết bị hiện thị, các bộ vào. II. ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH: Nhu cầu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình được (programmable control systems) hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động. Trong bối cản đó, bộ điểu khiển lập trình (PLC – Programmable Logic Controller) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điề khiển truyền thống dùng rơ-le và thiết bị rời cồng kềnh và nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. Ngoài ra, PLC còn có thể thực hiện những tác vụ khác như định thời, đếm, … làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất. Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ngõ vào được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện các thao tác logic được lập THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 5 trong chương trình và đưa ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị tương ứng, với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà không cần có các mạc giao tiếp hay rơ-le trung gian. Tuy nhiên, khi dùng PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn cần phải có mạch điện tử công suất trung gian gắn thêm vào. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng. Hơn nữa, chúng ta còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống truyền thông mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời. Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính “truyền thông”, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp.  Khả năng kháng nhiễu tốt  Cấu trúc dạng Modul cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm Modul mở rộng vào/ ra) và thêm chức năng (nối thêm Modul chuyên dùng)  Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hoá  Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng – Ladder, Instruction và Funtion Chart, dễ hiểu và dể sử dụng  Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng rộng rãi trong việc điểu khiển các máy móc công nghiệp và trong điền khiển quá trình (Process – control) THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 6 1. Khái niệm cơ bản: Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm lỹ sư hãng General Motors vào năm 1968. họ đã đề ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng nh7ững yêu cầu điều khiển trong công nghiệp:  Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong nhà máy  Cấu trúc dạng Modul dể dàng bảo trì và sửa chữẵ  Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp  Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ – le chức năng tương đương  Giá thành cạnh tranh Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp, các kết quả đã đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC: Tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỡ trơ thêm các lệnh về tác vụ định thì, tác vụ đếm; sau đó là các lệnh xử lý toán học, xử lý bằng dữ liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu số thực 32 bit, xử lý thời gian thực, đọc mã vạch, … Song song đó, sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả: bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ ra nhiều hơn, nhiều Modul chuyên dùng hơn. Vào năm 1976, PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào/ ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông, khoảng 200m Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn chỉnh các họ PLC với các mức độ khác nhau về khả năng, tốc độ xử lý và hiệu suất. Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ 20 ngõ vào/ ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước, đến các PLC có cấu trúc Modul nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng vá chức năng chuyên dùng:  Xử lý tín hiệu liên tục (analog)  Điều khiển động cơ servo, động cơ bước  Truyền thông THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 7  Số lượng ngõ vào/ ra  Bộ nhớ mở rộng Với cấu trúc dạng Modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công suất ít nhất. 2. PC hay PLC: Có một số thuật ngữ dùng để mô tả điền khiển lập trình:  PC Programmable Controller (Anh)  PLC Programmable Logic Controller (Mỹ)  PBS Programmable Binary Systems (Thụy Điển) Hai thuật ngữ sau có đều thể bộ điều khiển lập trình làm việc với tín hiệu nhị phân. Trong thực tế, tất cả bộ điều khiển trừ bộ điều khiển loại nhỏ đều có khả năng xử lý tín hiệu analog, nên các thuận ngữ đó không nói lên được hết khả năng của bộ điều khiển lập trình. Vì lý do này và một số lý do khác mà thuật ngữ Programmable Controller, viết tắt là PC, thể hiện ý nghĩa tổng quát nhất về bộ điều khiển lập trình. Tuy nhiên, để tránh sự hiểu lầm với thuật ngữ máy vi tính cá nhân “PC” thì PLC thường được dùng thay cho PC. So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển: Chỉ tiêu so sánh Rơ – le Mạch số Máy tính PLC Giá thành từng chức năng Khá thấp Thấp Cao Thấp Kích thước Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Kích thước vật lý Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh Khả năng chống nhiễu Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt Lắp đặt Mất thời gian thiết kế và lắp Mất thời gian thiết kế Mất nhiều thời gian lập trình Lập trình và lắp đặt đơn giản THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 8 đặt Khả năng điều khiển tác vụ phức tạp Không Có Có Có Dễ thay đổi điều khiển Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản Công tác bảo trì Kém - có rất nhiều công tắc Kém – nếu IC được hàn Kém – có rất nhiều mạch điện tử chuyên dùng Tốt – các Modul được tiêu chuẩn hoá Theo bảng so sánh, PLC có những đặv điểm về phần cứng và phần mềm làm cho nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi. 3. Tóm lại: Sự ra đời của PLC củng như các bộ điều khiển hiện đại khác đã mở ra một thời đại mới trong lĩnh vực tự động hoá. Với những khả năng điều khiển phong phú và phức tạp hơn, PLC đã vượt xa các mạch điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay. Các hệ thống dây chuyền sản xuất được điều khiển một các nhịp nhàng hơn, các thiết bị máy móc được điều khiển chính xác hơn. THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 9 CHƯƠNG III: SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Thiết bị điểu khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (công ty General Motor Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn kha đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống làm cho hệ thống đơn giản, gọn nh5, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra được một sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thốntg Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đả từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format). Trong những nămđầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (Data Manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho mày tính (Cathode Ray Tube: CRT) nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn. Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ ra có thể tăng lên đến 8000 cổng vào/ ra, dung lượng bộ nhớ tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory) có thể gắn thêm nhiểu Modul bộ nhớ để có thể tăng thêm kích thước chương trình. Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẽ thành một hệ thống PLC chung, kết nối với các hệ thống máy tính, tăng khả năng điều khiển của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 10 thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng vào/ ra lớn. Một số thuật toán cơ bản dùng cho điều khiển cũng được tích hợp vào phần cứng như điều khiển PID (cho điều khiển nhiệt độ, cho điều khiển tốc độ động cơ, cho điều khiển vị trí), điều khiển mờ, lọc nhiễu tín hiệu đầu vào… Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khac thông qua CIM (Computer Integrated Manefacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/ Cam, … Ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (Intelligent) còn gọi là các siêu PLC (super PLC) cho tương lai. I. CẤU TRÚC VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC: 1. Cấu trúc: Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần:  Khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit)  Hệ thống giao tiếp vào/ ra (I/O)  Trong đó:  Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như nhấn, cảm biến, công tắc hành trình  Input, Output các cổng nối phía đầu vào/ ra của PLC hay của các Modul mở rộng  Cơ cấu chấp hành: gồm các thiết bị được điều khiển như: chuông, đèn, contactor, động cơ, van khí nén, mày bơm, Led hiển thị, …v.v THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 11 Chương trình điều khiền: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra theo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay (Hand – Hold Programmer PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy vi tín sau đó được nạp vào PLC thông qua cáp nối giữa PLC với máy tính hay (PG) Khối điều khiển trung tâm (CPU : Central Processing Unit) gồm ba phần:  Bộ xử lý hệ thống  Hệ thống bộ nhớ  Hệ thống nguồn cung cấp Có nhiều loại bộ nhớ để người sử dụng lực chọn theo mục đích hay yêu cầu sử dụng I N P U T S CENTRAL PROCESSING UNIT O U T P U T S M M MÁY TÍNH PG/PC Processor Memory Power Supply THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 12  ROM (Read Only Memory) bộ nhớ chỉ đọc không xoá dùng lưu trữ chương trình cố định, không thay đổi thường dùng cho nhà sản xuất PLC.  RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngãu nhiên dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình cho người sử dụng.  EPROM:ROM lập trình có thể xoá được  EEPROM: Electtrically EPROM 2. Cổng truyền thông: S7 – 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp có 9 chân để phục vụ cho việc ghép nố với các thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền tự do của PLC là 300 đến 38.400 được set trong thanh ghi đặc biệt SM 30.2 đến SM 30.4 SM30.2 SM30.3 SM30.4 Tốc độ Baul 0 0 0 38400(CPU 212=19200) 0 0 1 19200 0 1 0 9600 0 1 1 4800 1 0 0 2400 1 0 1 1200 1 1 0 600 1 1 1 300 Chức năng các chân: THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 13 II. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC SIMATIC S7 – 200 1. Cấu trúc phần cứng của S7 – 200 CPU 214: PLC là viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lập trình. S7 – 200 là thiết bị điều khiểu khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu Modul và có các Modul mở rộng, các Modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU214. Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau giữa hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ ra và nguồn cung cấp. CPU 212 có 8 cổng vào, 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm bằng 3 Modul mở rộng. CPU 214 có 14 cổng vào, 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm bằng 7 Modul mở rộng. S7 – 200 có nhiều loại MoDdul mở rộng khác nhau CPU 214 bao gồm: 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ ghi non – volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM) 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền nhớ non – volatile 14 cổng vào và 10 cổng ra logic có 7 Modul để mở rộng thêm cổng vào/ ra bao gồm luôn cả Modul analog Tổng số cổng vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi 388 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạn g thái và đặt chế độ làm việc THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 14 các chế độ ngắt vá xử lý ngắt bao gồm : ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung 3 bộ đếm tốc độc cao với nhịp 2Khz và 7 Khz 2 bộ phát xung nhan cho dãy xung kiểu Pto hoặc kiểu PWM 2 bộ điều chỉnh tương tự Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190h khi PLC bị mất nguồn nuôi. Hình 1: bộ điều khiển lập trình được S7 – 200, CPU214 Mô tả các đèn báo trên S7 – 200, CPU214 SF (đèn đỏ): đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC bị hỏng hóc. RUN (đèn xanh): đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp trong máy. STOP (đèn vàng): đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. Ix.x (đèn xanh): đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x (x.x=0.0÷1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Các cổng ra Cổng truyền thông Các cổng vào SIEMENS SIMATIC S7-200 SF RUN STOP I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 15 Qy.y (đèn xanh): đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y (y.y=0.0÷1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. 2. Cổng truyền thông: S7 – 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38400. Để ghép nối S7 – 200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PD7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng PMI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS – 232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485. Công tắc chọn chế độ làm việc của PLC. Công tắc chọn chế độ làm việc nắm phía trên, bên cạnh các cổng ra của S7 – 200 có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC. Run cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7 – 200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP trong máy có sự THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 16 cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo. STOP cưỡng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chy\uyển sang chế độ STOP. Ơ chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới. TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chê độ làm việc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP chỉnh định tương tự. Điều chỉnh tương tự ( 1 bộ trong CPU 212 và 2 trong CPU 214) cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sự dụng trong chương trình. Núm chỉnh analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thiết bị chỉnh định có thể quay 2700. Pin và nguồn nuôi bộ nhớ. Nguồn nuôi dùng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn Pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi. 3. Cấu trúc bộ nhớ: a. Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ của S7 – 200 được chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong 1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7 – 200 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệt được kí hiệu SM ( Special Memory) chỉ có thể truy nhập để học. Vùng chương trình: là miền nhớ được sử dụng để lưu các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non - volatile đọc/ghi được. Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm … cũng như vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non – volatile đọc/ ghi được. THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 17 Vùng dữ liệu: dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông … một phần của vùng nhớ này thuộc kiểu non – volatile. Vùng đối tượng: timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không kiểu non – volatile nhưng đọc ghi được. Hình: bộ nhơ trong và ngoài của S7 – 200 Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động, nó có thể được truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán các hàm truyền thông, lập bảng các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ, … Vùng dữ liệu lại được chia thành các miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiến anh, đặc trưng cho từng công dụng của chúng như sau: V - Variable memory I - Inputs image register O - Putputs image register M - Internal memory bits SM - Speacial memory bits Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (Word – 2 byte) hoặc từ kép (2 Word). Chương trình Tham số Dữ liệu Vùng đối tượng Chương trình Tham số Dữ liệu Chương trình Tham số Dữ liệu THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 18 b. Địa chỉ truy nhập được truy xuất theo ô nhớ