Xem mẫu
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
(PLC) VÀ ỨNG DỤNG CỦA PLC
Trang 57
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
A. GIỚI THIỆU BỘ Đ IỀU KHIỂN LẬP TRÌNH (PLC –
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) ....................................... 59
I/ CẤU TRÚC PHẦN C ỨNG CỦA CPU – (CENTRAL PROCCESS
UNIT) ................................ ...................................................................... 59
II/ C ẤU TRÚC BỘ NH Ớ : ..................................................................... 60
III/ CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH : ................................................... 61
IV/ PHƯƠ NG PHÁP LẬP TRÌNH : ..................................................... 62
V/ CÚ PHÁP LỆNH CƠ BẢN TRONG S7-200.................................... 63
B- ỨNG DỤNG PLC BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH TRONG Đ IỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘ T CHIỀU. .............................................. 72
I/ ỨNG DỤNG PLC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ Đ IỆN MỘ T CHIỀU
QUAY THUẬN QUAY, NGHỊCH QUA BA CẤP ĐIỆN TR Ở PHỤ. . 72
II.ỨNG DỤNG PLC TRONG Đ IỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
ĐIỆN MỘT CHIỀU. .............................................................................. 75
SƠ ĐỒ K ẾT NỐ I THIÊT BỊ N GOÀI VỚI PLC....................................... 76
III/ ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KH IỂN HỆ THỐNG. ............................. 77
Trang 58
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
A. GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH (PLC – PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER)
Trong những năm gần đ ây b ộ đ iều khiển lập trình PLC được sử dụ ng ngày càng rộng rãi
trong công nghiệp ở nước ta như là mộ t giải pháp điều khiển lý tưởng cho việc tự động
hó a các quá trình sản xu ất. Hiện nay trong nước chưa có một giáo trình tiếng Việt nào
giới thiệu đ ầy đ ủ về bộ đ iều khiển lập trình nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên
cứu. Trên cơ sở khảo sát những tài liệu k ỹ thu ật về bộ đ iều khiển lập trình của hãng
Siemens em xin giới thiệu bộ điều khiển lập trình simatic S7- 2000
I/ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA CPU – (CENTRAL PROCCESS UNIT)
Khái quát chung :
PLC viết tắc của programmable logic controller là thiết bị điều khiển logic cho phép
thực hiện linh hoạt các thu ật toán điều khiển logic qua một ngôn ngữ lập trình bộ điều
khiển thỏa mãn các yêu cầu:
Lập trình dễ d àng vì ngôn ngữ lập trình dễ học
Gọn nhẹ, dễ d àng bảo qu ản, tu sửa
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp
Hoàn toàn tin cậ y trong môi trường công nghiệp
Giao tiếp với các thiết b ị thông tín máy tính, nố i mạng các module mở rộng
Giá cả p hù hợp
Bộ đ iều khiển lập trình PLC đ ược thiết kế nhằm thay thế phương pháp đ iều khiển
truyền thống dùng Rơ le và thiết bị cồng kềnh nó tạo ra mộ t khả năng điều khiển thiết b ị
dễ d àng và linh ho ạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. PLC còn thực
hiện các tác vụ định thì và đ ếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiện logic đ ược lập
trong chươ ng trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị b ên ngoài tương ứng, S7 -
200 là thiết b ị đ iều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens cấu trúc theo kiển
module có các module mở rộ ng các module này đ ược sử dụng cho nhiều ứng d ụng lập
trình khác nhau. Thành phần cơ bản củ a S7 -200 là khối vi xử lý CPU 212 và CPU 214
về hình thức bên ngoài sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đ ầu
vào ra và nguồ n cung cấp
CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổ ng ra có khả năng mở rộng thêm bằng 2 module mở
rộng
CPU 2 14 có 14 cổ ng vào và 10 cổ ng ra và có khả năng mở rộ ng thêm b ằng 7 module
mở rộ ng
Cấu trúc CPU 212
512 từ đơn (word) tức là 1 kbyte, đ ể lưu chương trình thu ộc miền b ộ nhớ đọc/ ghi được
và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với Eprom. Vùng nhớ với tính chất như vậy
được gọ i là vùng nhớ non – volatile
512 từ đơn được lưu d ữ liệu trong đ ó có 100 từ nhớ đọc/ ghi thu ộc miền non – volatile
8 cổ ng vào logic và 6 cổng ra logic
Có thể ghép nối 2 module để mở rộng số cổng vào/ra, bao gồm cả 2 module tương tự
(analog)
Tổng số cổng logic vào/ ra cực đại là 64 cổ ng vào và 64 cổ ng ra
64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó có 2 timer có độ p hân giải 1ms 8 timer có độ
phân giải 10ms và 54 timer có độ phân giải 100ms
64 bộ đ ếm (counter) chia làm 2 lo ại lo ại bộ đ ếm chỉ đếm tiến và lo ại vừa đếm tiến vừa
đếm lùi
368 bit nhớ đ ặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái ho ặc các bit đặt chế độ làm việc
Trang 59
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu khác nhau bao gồ m ngắt truyền thông ngắt theo
sườn lên ho ặc sườn xu ống. Ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao
(2kHz)
Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong kho ảng thời gian 50 giờ khi PLC b ị mất nguồ n nuôi
Cấu trúc CPU 214
CPU 214 bao gồ m 14 ngõ vào và 10 ngõ ra có khả năng mở rộ ng thêm b ằng 7 module
mở rộ ng
2048 từ đơn (4 kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non – volatile đ ể lưu chương trình (dùng
nhớ có giao diện với EEPROM)
2048 từ đơn (4kbyte) thu ộc kiểu đọc ghi để lưu d ữ liệu (trong đó có 512 từ đ ầu thuộ c
miền EEPROM)
IO.O, QO.O, VO.O, SMO.1
Tổng số cổng vào/ ra cực đại là 64 cổ ng vào và 64 cổ ng ra
Có 14 ngõ vào từ IO.O IO.1 và I1.O I1.5
Có 10 ngõ ra từ QO.O IO.1 và Q1.O Q1.1
Có thể gắn thêm 1 module mở rộng bao gồm cả module analog
128 timer chia làm 3 lo ại theo độ p hân giải khác nhau 4 timer 1ms, 16 timer 10ms và
108 timer 100ms
Có 128 bộ đ ếm chia làm hai lo ại
+ Chỉ đ ếm lên CTU
+ Vừa đ ếm lên vừa đếm xuống CTUD
Có 688 bít nhớ đặc biệt dùng đ ể thông báo trạng thái và đ ặt chế độ làm việc
+ SMO.O : luôn ở trạng thái 1
+ SMO.1 : b ằng 1 trong vòng quét đầu tiên
Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên ho ặc xuố ng,
ngắt thời gian ngắt củ a bộ đếm tố c độ cao và ngắt truyền xung
Có 3 bộ đ ếm tốc độ cao với nhịp 2kHz và 7kHz
2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu
PTO (Pulse traisn output) : điều tần
PWM (Pulse width modulation) : điều rộ ng xung
2 bộ chỉnh tương tự
Toàn bộ vùng nhớ không bị mất d ữ liệu trong kho ảng thờ i gian 190 giờ khi PLC b ị mất
nguồ n nuôi
Các đ èn báo trên S7-200 CPU 214
+ SF (đ èn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏ ng. Đèn SF sáng lên khi PLC bị hỏ ng
hóc
+ Run (đèn xanh) : đ èn xanh chỉ đ ịnh PLC đang ở chế đ ộ làm việc và thực hiện chương
trình đ ược nạp vào trong máy
+ Stop (đèn vàng): đèn vàng chỉ đ ịnh PLC đ ang ở chế đ ộ dừng
+ Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổ ng vào chỉ định ở trạng thái tức thờ i của cổng Ix.x (X.X
= 0.0 1.5)
+ Qy.y (đèn xanh): đ èn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời củ a cổ ng Qy.y (y.y =
0.0 1.1)
+ TERM : cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ ho ạt độ ng cho PLC ho ặc Run
ho ặcStop
II/ CẤU TRÚC BỘ NHỚ :
Bộ đ iều khiển lập trình S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có nhiệm vụ duy
trì d ữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồ n bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao
Trang 60
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
đọ c và ghi trong phạm vi toàn vùng lo ại trừ các bít nhớ đặc biệt SM (Special
Memory)chỉ có thể truy nhập để đọc.
Vùng chương trình Chương trình Chương trình
Vùng tham số Tham số Tham số
C
Vùng d ữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Vùng đ ối tượng Bộ nhớ ngoài
EEPROM
Hình II-1: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200
Vùng chương trình : là vùng bộ nhớ được sử dụng đ ể lưu trữ các lệnh chương trình
vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi đ ược
Vùng tham số : là vùng lưu giữ các tham số như : từ khóa, địa chỉ trạm… cũ ng giống
như vùng chươ ng trình thu ộc bộ nhớ trong đọ c và ghi được
Vùng d ữ liệu : là vùng nhớ động đ ược sử dụng cất các d ữ liệu của chương trình bao
gồ m các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng bit từng byte vùng này được
chia thành những vùng nhớ với các công d ụng khác nhau.
Vùng I (Input image register): là vùng nhớ gồ m 8 byte
I (đọ c /ghi) : I.O I.7
Vùng Q (Output image register): là vùng nhớ gồ m 8 byte
Q (đọ c /ghi) : Q.O Q.7
Vùng M (Internal memory bits): là vùng nhớ gồm có 32 byte
M (đọc /ghi) : M.O M.31
Vùng V (Variable memory ): là vùng nhớ gồm có 4096 byte
V (đọ c /ghi) : V.O V.4095
Vùng SM : (special memory): là vùng nhớ gồm 86 byte chia làm 2 phần
SMO SM29 chỉ đọ c
SMO SM85 chỉ ghi
Vùng đối tượng : là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao vàv các cổ ng vào/ra
tương tự được đặt trong vùng nhớ cuố i cùng vùng này không thu ộc kiểu non – volatile
nhưng đ ọc ghi được.
Timer (bộ định thì) : đọc/ ghi T T127
Counter (bộ đếm): đọ c/ ghi C C127
Bộ đ ệm vào analog (đọ c) : AIWO AIW3O
Bộ đ ệm ra analog (ghi) : AQWO AQW3O
Accumulator (thanh ghi) :ACO AC3
Bộ đ ếm tốc độ cao : HSCO HSC2
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn
(word – 2byte), từ kép (Double word)
III/ CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH :
Chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program)
sau đó đ ến các chương trình con và các chươ ng trình xử lý ngắt
Chương trình chính đ ược kết thúc b ằng lệnh kết thúc chương trình (End)
Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải được
viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là lệnh (End)
Các chương trình xử lý ngắt là một bộ p hận củ a chương trình, nếu cần sử dụng chương
trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc End
Trang 61
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
Các chương trình con được nhóm lại thành mộ t nhóm ngay sau chương trình chính sau
đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết như vậy cấu trúc chương trình
được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình có thể trộ n lẫn các chương
trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chư ơng trình chính
Thực hiện trong 1 vòng quét
Main program
.
.
.
End { stop}
Thực hiện khi đ ược chương trình chính gọ i
SBR (n) {no 255}chương trình con
.
.
.
Ret
Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt
INT (n) {no 255}chương trình xử lý ngắt
.
.
.
Ret
IV/ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH :
S7-200 biểu diễn mộ t mạch logic cứng b ằng mộ t dãy các lệnh chương trình bao gồm
mộ t dãy các lệnh
S7-200 thực hiện chương trình b ắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập
trình cuố i trong một vòng. Một vòng như vậ y gọi là dòng quét (scan)
Mộ t vòng quét (Scan cycle) được bắt đ ầu b ằng việc đọc trạng thái củ a đầu vào và sau
đó thực hiện chương trình, vòng quét kết thúc b ằng việc thay đ ổi trạng thái đ ầu ra.
Trước khi bắt đầu mộ t vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ b ên trong và
nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chươ ng trình là chu trình lập.
Giai đ oạn nhập d ữ
Giai đ oạn chuyển d ữ
liệu từ ngoại vi
liệu ra ngoại vi
Giai đo ạn thực hiện chương
Giai đ oạn truyền thông nộ i bộ
trình
Hà tự IVể– 1 tra lỗic hiện chương trình theo vòng quét trong S7 -200
v ình ki m : Thự
Cách lập trình cho S7 -200 d ựa trên hai phương pháp cơ b ản : phương pháp hình thang
(ladder logic – viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (statement list viết tắc là
STL)
- Chương trình đ ược viết theo kiểu LAD thiết b ị lập trình sẽ tạo ra mộ t chương trình
theo, kiểu STL tương ứ ng và ngược lại
Phương pháp LAD : LAD là ngôn ngữ lập trình đồ họa những thành phần cơ bản dùng
trong LAD tương ứng với các thành phần cơ bản dùng để b iểu diễn lệnh lôgic như sau:
- Tiếp điểm : là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm rơle các tiếp đ iểm có thể
thường đ óng , thường mở
Trang 62
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
- Cuộ n dây (coil) : là biểu tượng mô tả rơle mắc theo chiều dòng đ iện cung
cấp cho rơle
Hộp (box) : là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy
đến hộ p thường là các bộ thời gian (timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học
Mạng LAD : là đu ờng nối các phần tử thành mộ t mạch hoàn thiện, đi từ đường ngu ồn
bên trái sang nguồ n bên phải dòng điện chạ y từ trái qua tiếp đ iểm đ ến các cuộn dây
ho ặc các hộ p trở về bên phải nguồ n.
Phương pháp liệt kê lệnh STL : Phương pháp liệt kê (STL) là phương pháp thực hiện
chương trình dưới d ạng tập hợp các câu lệnh. Mỗ i câu lệnh trong chương trình kể cả
những lệnh hình thức biểu diễn mộ t chức năng của PLC
Để tạo một chương trình dạng STL ngườ i lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử
dụ ng của ngăn xếp logic của S7-200 (S0 S8).
Ngăn xếp lôgic là mộ t khố i gồm 9 bit chồ ng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan
đến ngăn xếp, đ ều chỉ làm việc với bít đ ầu tiên hoặc với bít đầu và bit thứ hai của ngăn
xếp (S0 S1) giá trị logic mới đều có thể đ ược gửi vào ngăn xếp
V/ CÚ PHÁP LỆNH CƠ BẢN TRONG S7-200
Lệnh vào ra : (Input/ Output)
Load (LD) : lệnh LD nạp giá trị của một tiếp đ iểm vào trong bit đ ầu tiên của ngăn xép
có giá trị cũ còn lại ngăn xếp b ị đ ẩy lùi xuố ng một bítTrước ình V-1) Sau
(như h
Trước Sau
C0 m
LDN
C0 m
LD
C1 C1
C1 C1
C2 C2
C2 C2
C3 C3
C3 C3
C4 C4
C4 C4
C5 C5
C5 C5
C6 C6
C6 C6
C7 C7
C7 C7
C8
C8 Bị đ ẩy ra khỏi
Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp
ngăn xếp
Load not (LDN) : lệnh LDN nạp giá trị logic nghịch đ ảo của một tiếp điểm vào trong bit
đầu tiên củ a ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ngăHìnhp V-2 ẩyTrạng ốtháimộtabít ăn xếp
n xế bị đ : lùi xu ng củ ng
(hìnhHình V-1 : Trạng thái của ngăn xếp
V-2) trước và sau khi thự c hiện hiệu lệnh
Các d ạngước và sau củ a lthựcLD,n hiệucho LAD như sau :
tr khác nhau khi ệnh hiệ LDN lệnh
LDN
LD Ô TẢ TOÁN HẠNG
LAD M
Tiếp đ iểm thường mở sẽ đ ược đóng
n
Nếu n =1 n : I, Q, M, SM, T, C, V (bit)
Tiếp đ iểm thườngđóng sẽ mở
n
Khi n =1
Trang 63
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
Tiếp đ iểm thường mở sẽ đóng tức thời khi n =
n
1 n: I
I
Tiếp đ iểm thường đóng sẽ mở tức thời khi n
n
=1
Các d ạng khác nhau củ a lệnh LD, LDN cho STL như sau
LỆNH MÔ T Ả TOÁN HẠNG
Lện nạp giá trị logic của đ iểm n vào bit đ ầu
LD n n : I, Q, M, SM, T, C, V
tiên trong ngăn xếp (bit)
Lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo củ a điểm n
LDN n
vào bit đ ầu tiên trong ngăn xếp
Lệnh nạp tức thời giá trị logic củ a điểm n và
LDI n
b it đ ầu tiên trong ngăn xếp n: I (bit)
Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo vào
LDNI n
đ iểm n vào bit đ ầu tiên
MÔ T Ả TOÁN HẠNG
LAD
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích n : I, Q, M, SM, T, C, V
n khi có dòng đ iện đ iều khiển đ i qua (bit)
Cuộn dây đầu ra được kích tức thời khi n : Q (bit)
n có dòng điều khiển đi qua
I output b ằng STL
+ Mô tả lệnh
MÔ T Ả TOÁN HẠNG
STL
Lệnh = sao chép giá trị củ a đỉnh ngăn xếp tới
=n n : I, Q, M, SM, T, C, V
tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh (bit)
Lệnh = I (immediate) sao chép tức thời giá trị
=I n n :Q bit
của đ ỉnh stack tới tiếp điểm n được chỉ dẫn
trong lệnh
Lệnh ghi/ xóa giá trị cho tiếp điểm: Set (S) và Reset (R) lệnh dùng để đóng và ngắt các
điểm gián đoạn đã đ ược thiết kế. Trong LAD logic đ iều khiển đến các cuộ n dây thì các
cuộ n dây đóng hoặc mở các tiếp đ iểm
Trong STL lệnh truyền trạng thái bit đ ầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế nếu bit
này có giá trị bằng 1 các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm một dãy các tiếp điểm
(giới hạn từ 1 255). Nộ i dung củ a ngăn xếp không bị thay đổ i bởi các lệnh này – mô
tả lệnh S và R b ằng LAD
M Ô TẢ TOÁN HẠNG
LAD
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm
Bit n
S kể từ S – b it S-bit : P, Q, M, SM, T, C, V
S (bit)
Ngắt mộ t mảng gồ m n các tiếp điểm kể
Bit n từ S bit lại chỉ vào timer và counter
S
R n : PB, QB, MB, SMB, VB,
thì lệnh sẽ xóa bit đ ầu ra của timer/
AC, hằng số, *VD*AC
counter
Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp
Bit n điểm kể từ S bit S b it : Q bit
S
SI
n: PB, QB, MB, SMB, VB,
Ngắt tức thời mộ t mảng gồ m n các tiếp
Bit n AC, hằng số, *VD*AC
S điểm kể từ địa chỉ S bit
RI
Trang 64
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
Mô tả các lệnh set (S) và reset (R) bằng STL
MÔ T Ả TOÁN HẠNG
STL
Ghi giá trị logic và một mảng gồm n
S – S.bit – n
bit kể từ đ ịa chỉ S.bit S-bit : P, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
Xóa mộ t mảng gồm n bit kể từ địa chỉ
R – S.bit – n
S. bit. Nếu S.bit lại chỉ vào timer
counter thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra củ a
n : PB, QB, MB, SMB, VB,
timer counter
AC, hằng số, *VD
Ghi tức thời giá trị lôgic 1 vào một
SI – S.bit – n
mãng gồm n bit kể từ đ ịa chỉ S.bit S b it : Q bit
Xóa tức thời mộ t mảng gồ m n bit kể
RI – S.bit - n
n: IB, QB, MB, SMB, VB,
từ địa chỉ S.bit
AC, hằng số, *VD
Ví dụ : mô tả S và R trong LAD và STL
Lad STL
IO.O LD I0 . 0
Q2 .0
= Q2. 0
Q2.1 .K1
S
S Q2 . 1 K1
Q2.2 .K1
R Q2 . 2 K1
R
R Q1 . 0 K3
Q1.0 .K3
R
Các lệnh logic đại số boolean
Các lệnh đ ại số boolean cho phép tạo lập được các mạch logic không có nhớ. Trong
LAD các lệnh này đ ược biểu diễn thông qua cấu trúc mạch mắc nố i tiếp hay song song
các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở. STL có thể sử dụng các lệnh
A (And) và O (OR) cho các hàm số hoặc các lệnh AN (And not); ON (Or not) cho các
hàn kín giá trị củ a ngăn xếp thay đổ i phụ thuộ c vào từng lệnh
LỆNH MÔ T Ả TOÁN HẠNG
n: I, Q, U, SM, T, C, V
Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
On logic củ a tiếp đ iểm n và giá trị b it đ ầu tiên trong
An ngăn xếp kết quả đ ược ghi lại vào bit đ ầu tiên
của ngăn xếp
AN n Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic nghịch đảo củ a tiếp đ iểm n và giá trị b it
ON n đ ầu tiên của ngăn xếp kết quả được ghi lại vào
b it đ ầu tiên của ngăn xếp
AI n Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic củ a tiếp đ iểm n và giá trị b it đ ầu tiên trong
OI n n : I bit
ngăn xếp kết quả đ ược ghi lại vào bit đ ầu tiên
của ngăn xếp
Trang 65
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
ANI n Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic nghịch đảo củ a tiếp đ iểm n và giá trị b it
ONI n đ ầu tiên trong ngăn xếp kết qu ả được ghi lại vào
b it đ ầu tiên của ngăn xếp
Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu
diễn các phép tính của đ ại số boolean cho các bit trong ngăn xếp được gọi là các lệnh
Strack logic. Đó là lệnh ALD (And load), OLD (Orload), LPS (logic push), LRD
(logic read) và LPP (logic pop). Lệnh stack logic được dùng để tổng hợp sao chụp
ho ặc xóa các mệnh đ ề logic LAD không có bộ đ ếm dành cho lệnh strack logic. STL sử
dụ ng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổ ng thể có nhiều biểu thức con,
bảng sau tóm tắt cú pháp gọi các lệnh Stack logic trong STL
LỆNH MÔ T Ả TOÁN HẠNG
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đ ầu tiên và thứ hai của ngăn xếp Không có
ALD
b ằng phép tính logic và kết quả ghi lại vào bit đầu tiên
giá trị còn lại củ a ngăn xếp đ ược kéo lên 1 bit
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đ ầu tiên và thứ hai của ngăn xếp Không có
OLD
b ằng phép tính logic và kết quả ghi lại vào bit đầu tiên
giá trị còn lại củ a ngăn xếp đ ược kéo lên 1 bit
Lệnh logic sao chụp giá trị của các bit đầu vào bit thứ hai Không có
LPS
trong ngăn xếp giá trị còn lại của ngăn xếp b ị đ ẩy xuố ng 1
b it. Bit cuố i cùng bị đẩy ra khỏi ngăn xếp
Lệnh sao chép giá trịv củ a bit thứ hai vào bit đầu tiên trong Không có
LRD
ngăn xếp các giá trị còn lại của ngăn xếp giữ nguyên vị trí
Lệnh kéo ngăn xếp lên 1 bit giá trị của bit sau được chuyển Không có
LPP
cho bít trước
a- Lệnh AND (A) và OR (O)
Lệnh A và O phố i hợp giá trị của một tiếp điểm n với giá trị b it đ ầu tiên trong ngăn xếp
kết quả p hép tính đ ược đ ặt lại vào bit đ ầu tiên trong ngăn xếp giá trị củ a các bit còn lại
trong ngăn xếp không bị thay đổ i
b- Lệnh AND AD và OR O XORW XORD lệnh thực hiện các thu ật tón logic And,
Or, Exclusive Or củ a đại số boolean trên 2 byte hoặc 4 byte
Lệnh có tiếp điểm đặ c biệt : có thể dùng các lệnh có tiếp điểm đặc biệt để p hát hiện
trạng thái củ a xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của đ ỉnh
ngăn xếp)
LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác độ ng vào dòng cung cấp các tiếp điểm đặc
biệt, không có toán hạng riêng củ a chính chúng và vì thế p hải đ ặt chúng vào vị trí phía
trước củ a cuộn dây hộp đầu ra. Tiếp điểm chuyển tiếp d ương/ âm( các lệnh sườn trước
sau) có nhu cầu về bộ nhớ bởi vậ y đố i với CPU 214 là 256 lệnh
Trang 66
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
- Mô tả lệnh tiếp điểm đ ặc biệt trong LAD và STL
LAD STL
Net work1
I0.0 LD I0.0
1 Not Not
Q0.1
= Q0.1
Net work2
I0.0 LD I0.0
2 P Q0.2 Eu
= Q0.2
Net work3
LD I0.0
Eu
I0.0
= Q0.3
3 N Q0.3
5. Các lệnh điều khiển timer
Timer là hệ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn
thường gọi là khâu trễ
S7-200 có 128 timer (với CPU 214) được chia làm hai loại khác nhau
Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On Delay Timer) ký hiệu TON
Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive on Delay Timer)ký hiệu TONR
Hai kiểu timer các S7 -200 (TON và TONR) p hân biệt với nhau trong phản ứ ng của nó
đố i với trạng thái tín hiệu đ ầu vào
Cả hai kiểu TON và TONR cùng b ắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu từ thời điểm có sườn
lên ở tín hiệu đ ầu vào, tức là khi tín hiệu đ ầu vào chuyển trạng thái từ 0 lên 1 gọi là thời
điểm timer được kích và không tính thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 mà thời gian
trễ tín hiệu được đ ặt trước
Khi đ ầu vào có giá trị logic b ằng 0. TON tự động reset còn TONR thì không tự độ ng
reset
Timer TON được dùng đ ể tạo thời gian trễ trong mộ t kho ảng thời gian
Timer TONR thời gian trễ sẽ đ ược tạo ra trong nhiều kho ảng thời gian khác nhau
Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với ba độ. Phân giải khác nhau độ p hân giải 1ms,
10ms, 100ms. Thời gian trễ được tạo ra chính là tích của độ phân giải củ a bộ timer
được chọ n và giá trị đặt trước cho timer
Ví dụ một bộ timer có độ phân giải bằng 10ms và gá trị đặt trước là 50 thì thời gian trễ
sẽ là = 500ms.
Các loại timer của S7 -200 (đố i với CPU 214) theo TON, TONR
LỆNH ĐỘ PHÂN GIẢI GIÁ TRỊ CỰC ĐẠI CPU 214
1ms 32,767s T32, T96
TON 10ms 327,67s T33T36, T97T100
100ms 3276,7s T37T63, T101T127
1ms 32,767s T0, T64
TONR 10ms 327,67s T1T4, T65 T68
100ms 3276,7s T5T31, T64 T95
Cú p háp khai báo sử dụng timer trong LAD, STL
TOÁN HẠNG
LAD STL
Trang 67
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
TON Txx TON – TXX – PT TXX CPU 32 63
(WORD) 96 127
IN
PT : VW, T, IW, QW,MV
(WORD) SMW, AC, AIW, VD
PT *
AC, hằng số
TONR TONR – TXX – PT
Txx TXX CPU 0 31
(WORD) 64 95
IN
PT : VW, T, C, IW,QW,
(WORD) MW, SMW
PT
Chú ý : Khi sử dụng timer TONR giá trị tức thời được lưu lại và không bị thay đổ i trong
khoảng thời gian khi tín hiệu đ ầu vào có logic 0 giá trị củ a bit không được nhớ mà hoàn
toàn phụ thuộc vào kết qu ả so sánh giữa giá trị đ ếm tức thời và giá trị đặt trước
6. Các lệnh điều khiển counter
Counter là bộ đếm hiện chức năng sườn xung trong S7-200 các bộ đ ếm của S7-200
được chia làm hai loại bộ đếm tiến (CTU) và bộ đ ếm tiến và lùi (CTUD)
Bộ đ ếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào tức là đếm số lần tha y đ ổi
trạng thái logic từ 0 lên 1 củ a tín hiệu số sườn xung đ ếm đ ược ghi vào thanh ghi 2 byte
củ a bộ đ ếm gọi là thanh ghi C-WORD
Nội dung củ a C-Word gọi là giá trị đến tức thời củ a bộ đ ếm luôn đ ược so sánh vớ i giá
trị đ ếm tức thời b ằng ho ặc lớn hơ n giá trị đặt này thì bộ đ ếm báo ra ngoài bằng cách đ ặt
giá trị logic 1 vào mộ t bit đ ặc biệt của nó được gọ i là C bit trường hợp giá trị đặc trước
C bit có giá trị logic là 0
Các bộ counter đều có chân nố i với tín hiệu điều khiển xóa đ ể thực hiện việc đặt lại chế
độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đ ếm được ký hiệu bằng chữ R trong LAD hay được
quyđ ịnh trạng thái logic của bit b ắt đầu tiên củ a ngăn xếp trong STL bộ đ ếm đ ược reset
khi tín hiệu b ị xóa này có mức logic 1 hoặc khi lệnh R (reset) thực hiện với Cbit. Khi bộ
đếm được reset cả CWORD và Cbit đều nhận giá trị 0
CU Cbit
PV
G iá trị tức thời C word
R
Hình 6 -1 : Bộ đếm CTU của S7-200
Bộ đ ếm CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên củ a xung vào cổng đ ếm tiến ký hiệu là CU
trong LAD ho ặc bit thứ 3 củ a ngăn xếp trong STL và đ ếm lùi khi gặp sườn lên củ a xung
vào cổ ng đ ếm lùi đ ược ký hiệu là CD trong LAD ho ặc bit thứ 2 củ a ngăn xếp trong STL
Trang 68
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
Khi đ ầu vào logic củ a chân xóa ký hiệu b ằng R trong LAD hoặc bit thứ nhất của ngăn
xếp trong STL có giá trị lo gic là 1 hoặc bằng lệnh reset với C bit củ a bộ đếm.
CTUD có giá trị đ ếm tức thời đúng bằng giá trị đ ang đếm và đ ược lưu trong thanh ghi
2byte C-Word củ a bộ đ ếm. Giá trị đếm tức thời luôn được so sánh với giá trị đặt trước
PV của bộ đ ếm
Nếu giá trị đ ếm tức thời lớ n hơn b ằng giá trị đặt trước thì Cbit có giá trị logic b ằng 1
còn các trường hợp khác giá trị logic bằng 0
CU Cbit
PV
CD
C word
Hình 6 -2 : Bộ đếm CTUD của S7 -200
R
Bộ đ ếm tiến CTU có miền giá trị đ ến tức thời từ 0 32.767
Bộ đ ếm tiến lùi CTUD có miền giá trị đ ến tức thời từ là –32,768 32.768
Lệnh khai báo sử dụng Bộ đ ếm trong LAD như sau :
TOÁN HẠNG
LAD STL
CTU CXX
CTU Cxx PV Cxx CPU 214 0 47
80 127
CU
PV: VW, T, C, IW, QW
(Word) MW, SMW, AC, AIW
PV
R
CTUD Cxx CPU 214 48 79
CXX
CTUD Cxx PV
PV: VW, T, C, IW, QW
CU (Word) MW, SMW, AC, AIW
CD Hằng số
PV
7. CácRệnh dịch chuyển ô nhớ :
l
Các lệnh d ịch chuyển thực hiện việc di chuyển ho ặc sao chép số liệu từ vùng này sang
vù ng khác trong bộ nhớ.
Trong LAD và trong STL lệnh d ịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sao chép nội
dung một byte, một từ đơn, hoặc mộ t giá trị thực từ vùng này sang vùng khác trong bộ
nhớ
Lệnh trao đổi nộ i dung củ a hai byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nội dung
củ a byte thấp sang byte cao và ngược lại
MOV – B (LAD) lệnh sao chép nội dung của byte in sang byte out
MOVB (STL)
Cú pháp lệnh MOVB trong STL và MOV – B trong LAD
Trang 69
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
TOÁN HẠNG
LAD STL
IN VB, IB,QB, MB, SMB
MOV B (byte) AC hằng số *VD *AC
EN MOWB In Out
OUT VB, IB,QB, MB, SMB
AC *VD *AC
IN OUT (byte)
MOV – W (LAD)
MOVW (STL)
Lệnh sao chép nộ i dung của từ đ ơn IN sang từ đ ơn OUT
Cú pháp lệnh MOV – V (LAD) MOV – W trong STL
TOÁN HẠNG
LAD STL
VW, T,C ,IW, QW, MW, (từ
IN
MOV-W
đơn) SMW, AC, AIW, hằng
số *VD *AC
EN MOVW In Out
Out VW, T,C, IW,QW, MW, SMW,
IN OUT AC, AIW
Trang 70
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
VI/ SO SÁNH VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC
CHỈ TIÊU SO SÁNH RƠLE KHÔNG TIẾP PLC
ĐIỂM
Giá thành từng chức năng Khá thấp Thấp Thấp
Kích thước vật lý Cồng kềnh Rất gọn Rất gọn
Tốc độ đ iều khiển Chậm Nhanh Nhanh
Khả năng chố ng nhiễu Khá tố t Tố t Tố t
Lắp đ ặt Mất thời gian thiết kế Mất thời gian Lập trình
và lắp đặt thiết kế và lắp đ ặt
đơn giản
Khả năng đ iều khiển tác vụ Không Có Có
phức tạp
Dễ thay đ ổi điều khiển Rất khó Khá đơn
Khó
giản
Công tác bảo trì Kém có nhiều công tắc Kém nếu IC hàn Tốt các
bị module
đ ược tiêu
chu ẩn hóa
Trang 71
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
B- ỨNG DỤNG PLC BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH TRONG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
I/ ỨNG DỤNG PLC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU QUAY
THUẬN QUAY, NGHỊCH QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ.
Mạ ch độ ng lực.
+ -
Udm
Ckt Rkt
T N
Iu 1K 2K 3K
M
rf1 rf2 rf3
N T Rf
Hình I-1: Mạch độ ng lự c .
THIẾT BỊ NGOÀI THIẾT BỊ TRONG PLC GHI CHÚ
ON/OFF IO.O Ngõ vào on/off
Ngõ vào mở thu ận
MT IO.1
Ngõ vào mở nghịch
MN IO.2
Ngõ ra lo ại địên trở phụ
1K QO.3
Ngõ ra lo ại địên trở phụ
2K QO.4
Ngõ ra lo ại địên trở phụ
3K QO.5
2.Nguyên lý hoạt độ ng .
Đe động cơ có thể hoạt động đ óng cầu dao cấp điện cho mạch kích từ và các tiếp điểm
củ a mạch phần ứng.Khi ta nhấn nút mở máytheo chiều thuận (MT) độ ng cơ sẽ chạ y
thu ận và khởi động thuận với toàn bộ điện trở phụ(Rf) trong mạch phần ứng sau thời
gian 2s tiếp đ iểm 1k đóng lại lo ại một phần điện trở phụ rf1 ra khỏ i mạch phần ứ ng ,sau
thời gian 4s tiếp điểm 2K đóng lại lo ại tiếp đ iệ n trở phụ rf2 ra khỏ i mạch phần ứng,sau
thời gian 6 s tiếp điểm 3K đóng lại lo ại hết đ iện trở p hụ ra khỏi mạch phần ứng kết thúc
quá trình khởi động đ ộng cơ làm việc với đ iện áp định mức
3.Sơ đồ k ết nố i plc với thiết bị ngoài
ON OFF
T
QO.1
IO.O
MT N
QO.2
IO.1
1K
MN
QO.3
IO.2
2K
QO.4
3K
QO.5
Trang 72
C OM
24 VDC VDC
COM
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
4.Chương trình điều khiển lập trình PLC trong LAD.
Trang 73
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
5.Chương trình điều khiển lập trình plc trong STL.
NETWORK 1
LD I0.0
EU
S Q0.0, 1
NETWORK 2
LDN I0.0
EU
R Q0.0, 1
NETWORK 3
LD Q0.0
= M0.0
NETWORK 4
LD M0.0
LD I0.1
O Q0.1
ALD
AN Q0.2
= Q0.1
NETWORK 5
LD M0.0
LD I0.2
O Q0.2
ALD
AN Q0.1
= Q0.2
NETWORK 6
LD Q0.1
O Q0.2
TON T32, +200
NETWORK 7
LD T32
= Q0.3
TON T33, +20
NETWORK 8
LD T33
= Q0.4
TON T35, +20
NETWORK 9
LD T35
= Q0.5
Trang 74
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
NETWORK 10
MEND
II.ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU.
1.Sơ đồ mạ ch động lực.
R2
BA2 VR2
UJT2
th1
C1
th2
T2
+
VR1
D1 L
T1
+ R1 OPTOISO
BA1
VDC
rkt
UJT1
D2 C2
C3
HìnhII-1 Mạch động lực
THIẾT BỊ NGOÀI THIẾT BỊ PLC GHI CHÚ
Ngõ vào dừng
Stop IO.O
Ngõ vào chạy
Run IO.1
T2 QO.2 Ngõ ra kích xung th2
T1 QO.3 Ngõ rakích xung th1
Trang 75
- Đại Họ c Sư Phạm Kỹ Thuật Đồ An Tốt Nghiệp
SƠ ĐỒ KẾT NỐI THIÊT BỊ NGOÀI VỚI PLC
ON OFF
QO.O
IO.O
QO.1
T2
QO.2
QO.3
T1
COM
24 VDC VDC
COM
2.Nguyên lý làm việc của mạch.
Để động cơ làm việc transistor d ẫn xung đ iều khiển cho th2 mở,tụ đ iện c1 đ ược nạp đến
điện áp ngu ồn VDC sau đó kích xung điều khiển th1 mở d ẫn đ iện cấp nguồ n cho động
cơ(M) hoạt động .Đồng thời tụ điện c1 được tích điện theo chiều ngược lạiqua cuộn dây
L và diode D1.
Muốn khóa th1 cho xung dònng đ iện đ iều khiển mở th2 để điện áp trên tụ C1 đ ược đ ặt
ngược lên thyristor th1 khóa th1 lại .Khi điều khiển đóng mở thyristor th1 và th2 mộ t cách
chu kỳ theo quy luật khác nhau có thể điều chỉnh đ iện áp trung bình đặt vào động cơ từ
đó ta sẽ có tố c độ động cơ tương ứng.
3-Chương trình đ iều khiển PLC trong LAD
Trang 76
nguon tai.lieu . vn
