1. Trang Chủ
  2. Điện-Điện tử-Viễn thông
  3. do an PLC CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200

do an PLC CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200

S7-200 là loại PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens(Đức). Cấu trúc S7-200 gồm 1 CPU và các Module mở rộng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200 3.1. Cấu trúc phần cứng 3.1.1. Đặc điểm chung S7-200 là loại PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens(Đức). Cấu trúc S7-200 gồm 1 CPU và các Module mở rộng cho nhiều ứng dụng khác nhau. S7-200 gồm nhiều loại: CPU 212, 214, 215, 216, 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM. Có

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện-Điện tử-Viễn thông

Số trang 18

Ngày tạo 8/29/2018 5:31:52 PM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước

Tên tệp

Tải do an PLC CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200 (.docx) Tải do an PLC CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200 (.pdf)

Xem mẫu

  1. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200 3.1. Cấu trúc phần cứng 3.1.1. Đặc điểm chung S7-200 là loại PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens(Đức). Cấu trúc S7-200 gồm 1 CPU và các Module mở rộng cho nhiều ứng dụng khác nhau. S7-200 gồm nhiều loại: CPU 212, 214, 215, 216, 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM. Có nhiều nhất 7 Module mở rộng khi có nhu cầu tăng số ngõ vào/ra Digital, ngõ vào/ra Analog, kết nối mạng (AS-I, Profibus). Mỗi CPU có từ 1 đến 2 vít chỉnh định tương tự, có thể xoay được một góc 270°, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương trình. Pin và nguồn nuôi bộ nhớ: Sử dụng tụ vạn năng và Pin. Khi năng lượng của tụ bị cạn kiệt, PLC sẽ tự động chuyển sang sử dụng năng lượng từ Pin. Đèn trạng thái PLC Loại CPU Đèn trạng thái ngõ ra Đèn trạng thái ngõ vào Khoá luận tốt nghiệp 22 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  2. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Chân cắm ngõ ra Cáp Cổng kết truyề nối n thông Công tắc Ngõ vào Hình 3.1 - Hình dạng và cấu trúc bên ngoài của PLC S7-200 CPU 224 Đặc điểm và thông số của các loại PLC S7-200 khác nhau được giới thiệu trong bảng sau: Bảng 1 - Thông số của các CPU PLC S7-200 Đặc trưng CPU 221 CPU 222 CPU224 CPU 226 Kích thước (mm) 90x80x62 90x80x62 120.5x80x62 190x80x62 Bộ nhớ chương trình 2048 words 2048 words 4096 words 4096 words Bộ nhớ dữ liệu 1024 words 1024 words 2560 words 2560 words Cổng logic vào 6 8 14 24 Công logic ra 4 6 10 16 Modul mở rộng None 2 7 7 Digital I/O cực đại 128/128 128/128 128/128 128/128 Analog I/O cực đại None 16 In/ 16 Out 32 In/ 32 Out 32In/ 32 Out Bộ đếm(Counter) 256 256 256 256 Bộ định thời(Timer) 256 256 256 256 Tốc độ thực thi lệnh 0.37µs 0.37µs 0.37µs 0.37µs Lưu trữ khi mất điện 50 giờ 50 giờ 190 giờ 190 giờ 3.1.2. Các đèn trạng thái: Đèn RUN - màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình. Đèn STOP - màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình Khoá luận tốt nghiệp 23 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  3. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ OFF). Đèn SF - màu đỏ (TERM), đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người dùng, khi lỗi chương trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra trước khi dịch sang mã máy. Đèn Ix.x - màu xanh: Chỉ định trạng thái ON/OFF của đầu vào số. Đèn Qx.x - màu xanh: Chỉ định trạng thái ON/OFF của đầu vào số. 3.1.3. Ngỏ vào Kiểu đầu vào IEC 1131-2 hoặc SIMATIC. Trạng thái mức logic 1 chuẩn: 24 VDC, 7mA. Trạng thái mức logic 0: tối đa 5 VDC, 1mA. Đáp ứng thời gian lớn nhất ở các chân I0.0 đến I1.5: có thể chỉnh từ 0.2ms đến 8.7ms. Thời gian mặc định 0.2ms. Sự cách ly về quang: 500 VAC. Địa chỉ ngỏ vào Ix.x. 3.1.4. Ngỏ ra Kiểu đầu ra Rơle hoặc Transistor cấp dòng điện. Điện áp mức 1: 24.4 đến 28.8 VDC. Dòng tải tối đa 2A/điểm, 8A/common. Điện trở cách ly nhỏ nhất 100MΩ. Thời gian chuyển mạch tối đa 10ms. Thời gian sử dụng: 10 triệu lần với công tắc cơ khí; 100.000 với tốc độ tải. Điện trở công tắc: tối đa 200mΩ. Không có chế độ bảo vệ ngắn mạch. 3.1.5. Nguồn cung cấp Điện áp cấp nguồn: 20.4 đến 24.8VDC. Dòng vào Max Load: 900mA tại 24 VDC. Cách ly điện ngỏ vào: không có. Khoá luận tốt nghiệp 24 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  4. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Thời gian duy trì khi mất nguồn: 10ms ở 24 VDC. Cầu chì bên trong: 2A, 250VAC 3.1.6. Cổng truyền thông nối tiếp Port truyền thông nối tiếp sử dụng cổng RS485, 9 chân sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp. (Hình 3.2) Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI ở tốc độ chuẩn là 9600 Baud. Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport (tự do) là 300 ÷ 38400 Baud. Chân Chức năng 1 GND 2 24 VDC 3 Tín hiệu A của RS485 (RxD/TxD+) 4 RTS ( theo mức TTL) 5 1 5 GND 6 + 5 VDC 9 6 7 Nguồn cấp 24 VDC 120mA Max 8 Tín hiệu B của RS485 (RxD/TxD) 9 Chọn lựa cách giao tiếp Hình 3.2 - Sơ đồ chân của port RS485 Để ghép nối S7-200 với các máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi sang RS485, theo hình sau: Chuyển đổi RS232- RS485 Khoá luận tốt nghiệp 25 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  5. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Hình 3.3 - Chuyển đổi RS232 sang RS485 3.1.7. Công tắc chọn chế độ làm việc Công tắc chọn chế độ RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình gặp lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC sẽ tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở chế độ RUN (chú ý: nên quan sát đèn trạng thái). Công tắc chọn chế độ STOP: Khi chuyển sang chế độ STOP, dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các tín hiệu ra lúc này đều về OFF. Công tắc chọn chế độ TERM: cho phép người vận hành chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài ra ở chế độ này được dùng để Download chương trình người dùng. 3.1.8. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi Thiết bị lập trình loại PGxx được trang bị sẵn phần mềm lập trình, chỉ lập trình được với ngôn ngữ STL. Máy tính PC: Hệ điều hành Win 95/98/ME/2000/NT4.x. Trên đó có cài đặt phần mềm Step7 Micro/Win 32 và Step7 Micro/Dos. Hiện nay hầu hết sử dụng Step7 Mcro/Win 32 Version 3.0, 3.2, 4.0. V4.0 cho phép người lập trình có thể xem được giá trị, trạng thái cũng như đồ thị của các biến. Nhưng chỉ sử dụng được trên máy tính có cài đặt hệ điều hành Window 2000/ WinNT và PLC loại Version mới nhất hiện nay. 3.2. Cấu trúc bộ nhớ S7-200 3.2.1. Phân chia bộ nhớ Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các vùng nhớ đều có khả năng đọc/ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (Special Memory) là vùng nhớ có số chỉ đọc. Vùng nhớ chương trình: Là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh. chương trình. Vùng này thuộc kiểu Non-Valatie đọc/ghi được. Khoá luận tốt nghiệp 26 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  6. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Vùng nhớ tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm... cũng giống như vùng chương trình, vùng này thuộc kiểu (Non-Valatile) đọc/ghi được. Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông... 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 thuộc kiểu Non- Valatile nhưng đọc/ghi được. Hai vùng nhớ cuối cùng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình. Do vậy sẽ được trình bày chi tiết ở mục tiếp theo. EEPROM Miền nhớ ngoài Chương trình Chương trình Chương trình Tụ duy trì Tham số Tham số Tham số khi mất đi ện D ữ liệu D ữ liệu D ữ liệu Vùng đối tượng Hình 3.4 - Cấu trúc bộ nhớ S7-200 3.2.2. Vùng nhớ dữ liệu Vùng nhớ dữ liệu là vùng nhớ động, nó có thể truy cập theo từng bit, byte, từ đơn (Worrd), từ kép (Double Word) và cũng có thể truy nhập được với mảng dữ liệu. Nó 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... 3.2.2.1. Vùng nhớ dữ liệu bao gồm 5 miền nhỏ Khoá luận tốt nghiệp 27 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  7. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương  Miền I (Input Image Register): thanh ghi đệm, lưu các giá trị ngõ vào khi PLC hoạt động.  Miền Q (Output Image Register): thanh ghi đệm, chứa các kết quả chương trình để điều khiển ngỏ ra.  Miền V (Variable Memory): lưu các kết quả trung gian khi thực hiện chương trình  Miền M (Internal Memory bits): được sử dụng như các Rơle điều khiển để lưu trạng thái trung gian của 1 hoạt động hoặc các thông tin điều khiển khác. (byte, Word, Dword).  Miền SM (Special Memory bits): chứa các bit để lựa chọn và điều khiển các chức năng đặc biệt của CPU (byte, Word, Dword). Bảng 2 - Phân chia và toán hạng vùng dữ liệu Vùng CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 dữ liệu V V0.0 – V0.0 – V0.0 – V5119.7 V0.0 – V2047.7 V2047.7 V5119.7 I I0.0 – I15.7 I0.0 – I15.7 I0.0 – I15.7 I0.0 – I15.7 Q Q0.0 – Q15.7 Q0.0 – Q15.7 Q0.0 – Q15.7 Q0.0 – Q15.7 M M0.0 – M31.7 M0.0 – M31.7 M0.0 – M31.7 M0.0 – M31.7 SM SM0.0 – SM0.0 – SM0.0 – SM0.0 – SM179.7 SM179.7 SM179.7 SM179.7 S S0.0 – S31.7 S0.0 – S31.7 S0.0 – S31.7 S0.0 – S31.7 L L0.0 – V63.7 L0.0 – V63.7 L0.0 – V63.7 L0.0 – V63.7 3.2.2.2. Địa chỉ truy nhập được qui ước với công thức * Truy nhập theo bit: Tên miền + địa chỉ byte.chỉ số bit. Ví dụ: V150.4 là địa chỉ bit số 4 của byte 150 thuộc miền V. * Truy nhập theo byte: Tên miền + B và địa chỉ byte. Ví dụ: VB150 là địa chỉ byte 150 thuộc miền V. Khoá luận tốt nghiệp 28 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  8. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương * Truy nhập theo từ (Word): Tên miền + W và địa chỉ byte cao của từ. Ví dụ: VW150 là địa chỉ từ đơn gồm hai byte 150 và 151 thuộc miền V, trong đó byte 150 có vai trò byte cao của từ. * Truy nhập theo từ kép : Tên miền + D và địa chỉ byte cao của từ. Ví dụ: VD150 là địa chỉ từ kép gồm bốn byte 150, 151, 152 và 153 thuộc miền V, trong đó byte 150 có vai trò byte cao, 153 có vai trò là byte thấp của từ kép. Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập bằng con trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). Qui ước sử dụng con trỏ để truy nhập như sau: & + địa chỉ byte cao Ví dụ: + AC1 = &VB150 là thanh ghi AC1 chứa địa chỉ byte 150 thuộc miền V. 1 + VD100 = &VW150 là từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao của từ đơn VW150 thuộc miền V. 2 + AC2 = &VD150 là thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao 150 của từ kép VD150 thuộc miền V. Toán hạng * (con trỏ): là lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào. Với các địa chỉ đã xác định trên ta có các ví dụ: Ví dụ: + Lấy nội dung của byte VB150 là: *AC1. + Lấy nội dung của từ đơn VW150 là: *VD100. + Lấy nội dung của từ kép VD150 là: *AC2. 3.2.3. Vùng đối tượng Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của Counter hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Counter, Timer, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi AC (Accumulator).  Timer (bộ định thì): đọc/ ghi Tφ ÷ T127  Counter (bộ đếm): đọc/ ghi Cφ ÷ C127 Khoá luận tốt nghiệp 29 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  9. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương  Bộ đệm vào Analog (đọc): AIWO ÷ AIW3O  Bộ đệm ra Analog (ghi): AQWO ÷ AQW3O  Accumulator (thanh ghi): ACO ÷ AC3  Bộ đếm 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) Bảng 3 - Phân chia và toán hạng vùng đối tượng Vùng dữ CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 liệu Timer T0 – T255 T0 – T255 T0 – T255 T0 – T255 Counter C0 – C255 C0 – C255 C0 – C255 C0 – C255 Analog None AIW0 – AIW30 AIW0 – AIW62 AIW0 – AIW62 Input Analog None AQW0 – AQW0 – AQW0 – Output AQW30 AQW62 AQW62 Thanh ghi AC0 – AC3 AC0 – AC3 AC0 – AC3 AC0 – AC3 ACC Bộ đếm HC0,HC3, HC0,HC3,HC4, HC0,HC3,HC4, HC0,HC3,HC4, tốc độ HC4,HC5 HC5 HC5 HC5 cao 3.2.4. Mở rộng cổng vào/ra Khi chương trình lớn đòi hỏi số lượng ngõ vào, ra lớn hơn số lượng của CPU hiện hành ta có thể mở rộng cổng vào/ra bằng cách ghép thêm vào các Module mở rộng để đáp ứng yêu cầu của chương trình. Số Module mở rộng tuỳ thuộc vào từng loại CPU. Các Module mở rộng được mắc nối tiếp (theo một móc xích) về phía bên phải của Module CPU. Đối với CPU 224 có thể ghép nối nhiều nhất 5 Module theo bảng 4: Bảng 4 - Các Module mở rộng của CPU 224 CPU224 MODUL 0 MODUL 1 MODUL 2 MODUL 3 MODUL 4 (4vào/4ra) (8 vào) (3vào Analog (8 ra) (3vàoAnalog /1ra Analog) /1ra Analog) Khoá luận tốt nghiệp 30 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  10. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương I0.0 Q0.0 I2.0 I3.0 AIW0 Q3.0 AIW8 I0.1 Q0.1 I2.1 I3.1 AIW2 Q3.1 AIW10 I0.2 Q0.2 I2.2 I3.2 AIW4 Q3.2 AIW12 I0.3 Q0.3 I2.3 I3.3 Q3.3 I0.4 Q0.4 I3.4 AQW0 Q3.4 AQW4 I0.5 Q0.5 Q2.0 I3.5 Q3.5 I0.6 Q0.6 Q2.1 I3.6 Q3.6 I0.7 Q0.7 Q2.2 I3.7 Q3.7 I1.1 Q1.0 Q2.3 I1.2 Q1.1 I1.3 I1.4 I1.5 3.2.5. Phương thức truy cập bộ nhớ [4] Theo Bit: tên miền + địa chỉ byte + ‘.’+ chỉ số bit M0.0, I2.5, Q1.0, … Theo Byte: tên miền + B + địa chỉ byte VB5, IB2, QB0, …(VB5=V5.0 V5.1 …V5.7) Khoá luận tốt nghiệp 31 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  11. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Theo Word: tên miền + W + địa chỉ byte cao của Word VW0, QW1, IW2, …(VW0=VB0 VB1) Theo Double Word: tên miền + D + địa chỉ Word cao của Double Word VD0, QD2, ID1, … (VD0 = VW0 VW2 = VB0 VB1 VB2 VB3) Khoá luận tốt nghiệp 32 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  12. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương 3.3. Cấu trúc chương trình của S7 – 200 Có thể lập trình cho S7 – 200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau đây: - STEP 7 – Micro/DOS - STEP 7 – Micro/WIN Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx và các máy tính cá nhân (PC). Các chương trình cho 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 được chỉ ra sau đây: Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND) 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 MEND. Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND. Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính. Sau đó đến 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 sau này. Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt phía sau chương trình chính. Khoá luận tốt nghiệp 33 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  13. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Main Program Thực hiện trong một vòng quét MEND SBR 0 chương trình con thứ nhất Thực hiện khi được chương trình chính gọi RET SBR n chương trình con thứ n+1 RET INT 0 chương trình xử lý ngắt thứ nhất Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt RET INT n chương trình xử lý ngắt thứ n+1 RET Hình 3.5 - Cấu trúc chương trình của S7 – 200 3.4. Nguyên lý hoạt động PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng gian đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEND). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra. Khoá luận tốt nghiệp 34 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  14. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương 4. Chuyển dữ liệu từ 1. Nhập dữ liệu từ ngoại bộ đệm ảo ra ngoại vi vi vào bộ đệm ảo 3. Truyền thông và tự 2. Thực hiện chương kiểm tra lỗi trình Hình 3.6 - Chương trình thực hiện theo vòng quét (Scan) trong S7 – 200. Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra. Nếu sử dụng các chế độ xử lý ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét. Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vòng quét đơn (Single Scan) có thời gian thực hiện từ 1ms tới 100ms. Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị…). Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi như không có tín hiệu này. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành “là các hệ thống cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các chức năng của dây chuyền sản xuất. Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trình sản xuất các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thống này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thông tin lớn. Khoá luận tốt nghiệp 35 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  15. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương 3.5. Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ lập trình là cách sử dụng lệnh để viết chương trình cho PLC. Có 2 vấn đề cần quan tâm khi viết chương trình cho PLC S7-200: • Chọn loại tập lệnh nào: SIMATIC hay IEC. • Chọn ngôn ngữ lập trình nào: STL, LAD, FBD SIMATIC IEC STL Không sử dụng LAD LAD FBD FBD Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa trên ba phương pháp lập trình cơ bản: Phương pháp hình thang ( Ladder Logic viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL), phương pháp hình khối FBD (Function Block Diagram). Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chương trình theo kiểu STL hoặc FBD tương ứng. Nhưng ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển được sang LAD hay FBD. 3.5.1. Phương pháp LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa. Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng Rơle. Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau: - Tiếp điểm: là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của Rơle. Các tiếp điểm: thường mở ┤├ hoặc thường đóng ┤/├. - Cuộn dây (Coil): là biểu tượng ─( )─ mô tả các Rơle được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho Rơle. - Hộp (Box): là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có Khoá luận tốt nghiệp 36 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  16. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ định thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải được mắc đúng chiều dòng điện. Trong mạng LAD thì đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hòa hay là đường trở về nguồn cung cấp (đường nguồn bên phải thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEP7-Micro/DOS hoặc STEP7-Micro/WIN). Dòng điện chạy từ bên trái qua các tiếp điểm đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. • Đặc điểm:  Chương trình tương tự như sơ đồ nối dây mạch điện.  Mô phỏng chuyển động của dòng điện từ nguồn qua các điều kiện ngõ vào tác động đến ngõ ra.  Phù hợp với người mới bắt đầu học.  Sử dụng tập lệnh SIMATIC và IEC.  Luôn chuyển từ LAD sang STL. Hình 3.7 - Ví dụ về ngôn ngữ LAD 3.5.2. Phương pháp hình khối FBD: - Sử dụng các lệnh như các khối logic. - Chương trình là sự kết nối các hộp. - Sử dụng tập lệnh SIMATIC và IEC. Khoá luận tốt nghiệp 37 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  17. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Hình 3.8 - Ví dụ về ngôn ngữ FBD 3.5.3. Phương pháp STL: Phương pháp liệt kê lệnh (STL) là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức, biểu diễn một chức năng của PLC. Định nghĩa về ngăn xếp logic (Logic Stack): Bảng 5 - Định nghĩa ngăn xếp S0 Stack 0 – bit đầu tiên hay bit trên cùng của ngăn xếp S1 Stack 1 – Bit thứ hai của ngăn xếp S2 Stack 2 – Bit thứ ba của ngăn xếp S3 Stack 3 – Bit thứ tư của ngăn xếp S4 Stack 4 – Bit thứ năm của ngăn xếp S5 Stack 5 – Bit thứ sáu của ngăn xếp S6 Stack 6 – Bit thứ bảy của ngăn xếp S7 Stack 7 – Bit thứ tám của ngăn xếp S8 Stack 8 – Bit thứ chín của ngăn xếp Để tạo ra một chương trình dạng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit của ngăn xếp logic của S7 – 200. Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp. Khoá luận tốt nghiệp 38 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
  18. Chương 3 Hệ Thống Điều Khiển PLC S7-200GVHD: Ths. Nguyễn Hoàng Phương Giá trị logic mới đều có thể được gửi (hoặc được nối thêm) vào ngăn xếp. Khi phối hợp hai bit đầu tiên của ngăn xếp, thì ngăn xếp sẽ được kéo lên một bit. • Đặc điểm:  Sử dụng các lệnh gợi nhớ.  Phù hợp cho người có kinh nghiệm lập trình.  Chỉ sử dụng tập lệnh SIMATIC.  Điều khiển nhiều chức năng hơn LAD và FBD.  Có thể từ STL chuyển sang LAD và FBD. Hình 3.9 - Ví dụ về ngôn ngữ STL Khoá luận tốt nghiệp 39 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược