Hệ thống điều khiển lập trình

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Hệ thống điều khiển lập trình

MỤC LỤC

Nội dung Trang

Lời nói đầu 1

Chương I: Tìm hiểu công nghệ bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực 2 1: Giới thiệu sơ đồ điều khiển máy ép thuỷ lực ………… 3

2: thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực ……… 4

Chương II: Giới thiệu bộ điều khiển PLC – S7-300 .10

I: Cấu hình cứng ……… 10

1: Cấu tạo của họ PLC – S7-300……….10

2: Địa chỉ và gán địa chỉ ……… 11

II: Vùng đối tượng ……… … 13

1: Các vùng nhớ……… ……… 13

2: Nhập các hằng số……… ……… 14

III: Các bộ phận của CPU và chế độ làm việc ……… 15

1: Các bộ phận của CPU ……… 15

2: Chế độ làm việc 16

IV Ngôn ngữ lập trình S7-300 ……… 16

1.Phương pháp lập trình ……… 16

2.Lập trình một số lệnh cơ bản ……… 16

2.1Nhóm lệnh logic……… 16

2.2 Nhóm lệnh thời gian……… 18

2.3 Nhóm lệnh đếm……… … .24

Chương III: Giới thiệu các thiết bị 1 Cảm biến áp suất ……… 27

2 Công tắc hành trình……… 27

3.Van thuỷ lực

Chương IV: Thiết kế sơ đồ nguyên lí điều khiển hệ thống và sơ đồ đấu dây PLC 1Thiết kế sơ đồ nguyên lí ………31

2: Gán địa chỉ vào ra ……… 31

Chương V:Lập trình điều khiển công nghệ dưới dạng LAD và STL Chú thích các dòng lệnh ……… 35

Lời Nói Đầu

Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế và thúc đẩy sự tăng trưởng của xã hội Tự động hóa quá trình sản xuất là một yêu cầu cần thiết trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường

Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà

cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính Ngày càng có nhiều trang bị kỹ thuật mới được áp dụng cho quấ trình sản xuất Một trong những áp dụng kỹ thuật mới

đó là bộ điều khiển có thể lập trình PLC

Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC ( Programmable Logic Control ) được phát triển từ những năm 1968-1970 Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử,phải có trình độ cao Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ

vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng,chẳng hạn, cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ

Có rất nhiều PLC của các hãng sản xuất khác nhau, tuy nhiên ở đây em chỉ khảo sát PLC – S7-300 với bộ lệnh, cách thức lập trình và các chương trình ứng dụng của nó Để nâng cao sự hiểu biết của mình về PLC – S7-300 Em đã thực hiện thiết kế chương trình cho bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực

Trong thời gian làm đồ án môn học em đã cố gắng để thu thập các tài liệu, những thông tin và các vấn đề có liên quan đến đồ án của mình Qua quá trình làm

đồ án em đã học hỏi thêm được nhiều kiến thức về môn học Do thời gian và điều kiện còn hạn chế nên trong đồ án của mình em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Đo Lường & Điều

Khiển Tự Động, và cô Bùi Mạnh Cường đã nhiệt tình hướng dẫn giúp em hoàn

thành đồ án này

Em xin Chân thành cảm ơn !

Thái nguyên ngày 18 tháng 12 năm 2010

Người thực hiện

Lê Hữu Thành

Chương I

Giới thiệu sơ đồ điều khiển của máy ép thủy lực.

1.1 Giới thiệu sơ đồ máy ép thủy lực.

Ø 90/Ø45X2

Ø280X6

9SQ1

10YV2 2F

1L

10SY-100(0~40MPA) K

10SP2 30KW 980R/MIN

10YV10 GLC 3-4-1

10YV8 10YV4

10YV9 10YV5

10YV1 10YV6

4F FY2 14MPA

FY1 25MPA

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ máy ép thủy lực

trong đó:

- Các công tắc hành trình khống chế nâng/hạ bàn ép 9SQ1, 9SQ2, 9SQ3.

- Time relay: là thời gian duy trì ép

- Các áp kế để đo giới hạn áp suất trên và dưới 10SP1, 10SP2.

- Động cơ bơm dầu D 150KW(khởi động sao/tam giác ), 980r/min

Các van điện từ điều khiển đường cấp dầu cho xilanh: 10YV1, 10YV2-1,

10YV2-2, 10YV3, 10YV4, 10YV5, 10YV6, 10YV7, 10YV8, 10YV9, 10YV10 Nguồn cấp 24VDC.8 xi lanh thủy lực : Ø90/45×2 và Ø280

1.2Thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực

Trên sơ đồ công nghệ các nét kẻ đậm hoặc chấm thể hiện trạng thái hoạt động của

các thiết bị tương ứng,trục nằm ngang là thời gian t(s).trục đứng gồm 2 trục:trục S(cm) thể hiện hành trình máy ép đi lên/xuống là 30cm,Trục P(Mpa) thể hiện đường tăng/giảm áp suất ép,lớn nhất là 24Mpa(do kĩ sư công nghệ điều chỉnh).Máy ép hoạt đông như sau:

Khởi động động cơ bơm dầu D và bấm công tắc hành trình S1 xong bàn ep sẵn sàng làm việc, đồng thời mở van YV9

Ban đầu bàn ép ở vị trí cao nhất (vị trí 0) làm đóng công tắc hành trình S1

Khi có tín hiệu hạ bàn ép xuống thì cấp điện cho cac van YV2 va YV5 dầu được đẩy vào 2 xi lanh Φ90/45 làm cho bàn ép được hạ xuống với tốc độ nhanh đến khi chạm S2 thì ngắt van YV2 đồng thời mở các van YV7,YV10 lúc này bàn ép được

hạ xuống với tốc độ chậm,khi gặp hạn chế dưới S3 thì đóng van YV5 , YV9 đồng thời mở thêm các van YV4 cấp dầu vào 6 xi lanh Φ280 để tăng áp từ 0÷ 24Mpa đến khi áp suất bàn ép đạt 24Mpa(được xác định bằng cảm biến đo ap suất với ngưỡng trên là SP1 =24Mpa ngưỡng dưới là SP2~0Mpa)thì ngắt các van YV7 và YV10 duy trí áp suất ép ổn định ở 24Mpa đồng thời khởi động rơ le thời gian(time relay)duy trì mặt bàn ép (thời gian ép do kĩ sư công nghệ đặt)

Trong suốt quá trình ép nếu áp suất có suy giảm xuống tới giá trị tới hạn lower limit của SP1 thì mở 2 van YV10 và YV7 để bù áp,khi áp suất tăng đến giá trị tới hạn trên upper limit của SP1 thì lại ngắt YV10 và YV7 để ổn định áp suất ép

Khi hết thời gian đặt của rơ le thời gian thì ngắt YV1,YV3,YV4,YV5,YV7,YV10,

và mở van YV9 để giảm áp,khi áp suất giảm về 0 làm SP2 tác động,thì mở van YV10 Để trễ sau một khoảng thời gian thì bắt đầu mở các van YV6 để nâng bàn

ép lên,thì lúc này S3 thôi tác động,khi đang nâng lên với tốc độ nhanh gặp công tắc hành trình S2 thì ngắt van YV9 đồng thời mở van YV7,YV8 làm bàn ép nâng lên với tốc độ chậm hơn khi gặp công tắc hành trình S1 thì ngắt các van YV6,YV8 mặt bàn ép ở vị trí 0 ban đầu,đồng thời mở vanYV9 kết thúc quá trình ép và chuẩn

bị cho chu trình ép sau

Trong đồ án này em thiết kế điều khiển hệ thống bàn ép 1 cách tự động,tức là khi

ép xong,bàn ép được nâng lên trở về vị trí ban đầu thì sau 1 khoảng thời gian để đưa chi tiết cần ép khác vào thì bàn ép sẽ tự động hạ xuống thực hiện quá trình ép tiếp theo

Chương II

BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC - S7-300

I CẤU HèNH CỨNG.

1.Cấu tạo của họ PLC –S7- 300

PLC Step S7-300 thuộc họ Simatic do hóng Siemộn sản xuất Đõy là loại PLC đa khối Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản (chỉ để xử lý) sau đú ghộp thờm cỏc module mở rộng về phớa bờn phải, cú cỏc module mở rộng tiờu chuẩn Những module ngoài này bao gồm những đơn vị chức năng mà cú thể tổ hợp lại cho phự hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể

hệ điều hành

Bộ nhớ chương trỡnh

Bộ đệm vào ra

Timer

Bộ đếm Bớt cờ Bus của PLC

Cổng ngắt và đếm tốc độ cao

tốc độ cao

Cổng vào ra on board

Quản lý ghộp nối

Đơn vị cơ bản của PLC S7- 300 như hình 7.1

Trong đó:

1.1.1Các đèn báo:

+ Đèn SF: báo lỗi CPU

+ Đèn BAF: báo nguồn ắc qui

+ Đèn DC 5v: báo nguồn 5v

+ Đèn RUN: báo chế độ PLC đang làm việc

+ Đèn STOP: báo PLC đang ớ chế độ dừng

1.1.2 Công tác chuyển đổi chế độ:

+ RUN-P: chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình

+ RUN: đưa PLC vào chế độ làm việc

+ STOP: để PLC ở chế độ nghỉ

+ MRES: vị trí chỉ định chế độ xóa chương trình trong CPU

Muốn xóa chương trình thì giữ nút bấm về vị trí MRES đẻ đèn STOP nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả tay Làm lại nhanh một lần nữa (không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm lại

+ Module nguồn PS

+ Module ghép nối IM(Intefare Module):

- Vào số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh

- Ra số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh

- Vào, ra số: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra

- Vào tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh

- Ra tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh

- Vào, ra tương tự: :2 kênh vào 2 kênh ra, 4 kênh vào 4 kênh ra

+ Module hàm (Function Module)

- Đếm tốc độ cao

- Truyền thông CP 340, CP340-1, CP341

+ Module điều khiển (Control Module):

- Module điều khiển PID

- Module điều khiển Fuzzy

- Module điều khiển rô bot - Module điều khiển động cơ bước

- Module điều khiển động cơ Servo

2 Địa chỉ và gán địa chỉ

Trong PLC các bộ phận cần gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải

có địa chỉ liên lạc Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái Chữ cái chỉ loại địa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ

Trong PLC có những bộ phận dược gán địa chỉ đơn như bộ thời gian(T), bộ đếm (C)… chỉ cần một trong ba chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ:T1, C32… Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa chỉ giống nhau Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên Panen Chỗ gá module trên panen gọi là khe(Slot), các khe đều có đánh số , khe số 1 là khe đầu tiên của và

cứ thế tiếp tục

2.1 Địa chỉ vào ra trên module số:

Khi gá module số vào, ra lên một khe nào lập tức nó được mang địa chỉ byte của khe đó, mỗi khe có 4 byte địa chỉ

Trên mỗi module thì mỗi đầu vào, ra là một kênh, các kênh đều có địa chỉ bit là 0 đến 7 Địa chỉ của mỗi đầu vào, ra là số ghép của địa chỉ byte và địa chỉ kênh, địa chỉ byte đứng trước, địa chỉ kênh đứng sau, giữa hai số có dấu chấm Khi các module gá trên khe thì địa chỉ được tính từ byte đến đầu khe, các đầu vào và ra của một khe có cùng địa chỉ Địa chỉ byte và địa chỉ kênh như hình 7.2

Hình 7.2: Địa chỉ khe và kênh trên module số

Đơn vị cơ

bản

0.0 1.0 2.0 3.0 0.1 1.1 2.1 3.1 : : : : 0.7 1.7 2.7 3.7

Khe số : 1 2 3 4 5 11

28.0 29.0 30.0 31.0 28.1 29.1 30.1 31.1 : : : : 28.7 28.7 30.7 31.7

Rãnh 3

Ví dụ: Module 2 đầu vào, 2 đầu ra số gá vào khe số5 rãnh 0 có địa chỉ là I4.0, I4.1

và Q4.0, Q4.1

Module số có thể được gá trên bất kỳ khe nào trên panen cuả PLC

2.2Địa chỉ vào ra trên module tương tự

Để diễn tả một giá trị tương tự ta phải cần nhiều bit Trong PLC S7-300 người ta dùng 16 bit(một word) cho một kênh.Một khe có 8 kênh với địa chỉ đầu tiên là PIW256 hoặc PQW256(byte 256 và 257) cho đến PIW766 hoặc PQW766 như hình 7.3

Module tương tự có thể được gá vào bất kỳ khe nào tren panen của PLC Ví dụ: Một module tương tự 2 vào, 1 ra gá vào khe số 6 rãnh 0 có địa chỉ là PIW288, PIW290, PQW288

Chú ý: Các khe trống bao giờ cũng có trạng thái tín hiệu “0”

II.VÙNG ĐỐI TƯỢNG.

1. Các vùng nhớ

Bảng 7.1

270-271

Khe số: 1 2 3 4 5 11

368-369 370-371

382-383 Rãnh 0

283-284

Rãnh 1

384-385

Rãnh 2

640-641

Rãnh 3

9 M Nhớ nội dạng bit 0.0 đến 255.7

15 PID Vùng đệm đầu vào dạng từ kép 0 đến 65532

21 DBX Khối dữ liệu kiểu BD dạng bit 0.0 đến 65535.7

22 DBB Khối dữ liệu kiểu BD dạng byte 0 đến 65535

23 DBW Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ 0 đến 65534

24 DBD Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ kép 0 đến 65532

25 DIX Khối dữ liệu kiểu BI dạng bit 0.0 đến 65535.7

26 DIB Khối dữ liệu kiểu BI dạng byte 0 đến 65535

27 DIW Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ 0 đến 65534

28 DID Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ kép 0 đến 65532

29 L Vùng dữ liệu tạm thời dạng bit 0.0 đến 65535.7

30 LB Vùng dữ liệu tạm thời dạng byte 0 đến 65535

Ví dụ 2D_23H_10_M_50s_13MS là: (2 ngày, 23 giờ, 10 phút, 50 giây, 13 mili giây)

Các kiểu viết hằng số được thể hiện trên bảng 7.1

Byte 8 16 B#16# , cơ số 16, giá trị là 1A tương

ứng cơ số thập phân là 26)

Các hằng số về 0 đến FF

Từ 16 2

16BCD

0000_0000 đến FFFF_FFFF(0,0,0,0) đến (255,255,255,255)

Số thực 16 cú dấu (khụng cú) -32768 đến 32767

Số thực 32 dấu phẩy động (khụng cú) lớn hơn ± 3,402823 e+38

nhỏ hơn ± 1.175495e-38Thời

III.Cỏc bộ phận của CPU và chế độ làm việc.

Khối vi sử lý trung tâm +

Hệ điều hành

Bộ nhớ chương trình

Bộ đệm vào/ ra

Timer

Bộ đếm Bit cờ Bus của PLC

Cổng ngắt và đếm tốc độ cao

Cổng vào ra onboard

Quản lý ghép nối

Hình vẽ : Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình

Phần cứng của các bộ PLC theo kết cấu này thường có những module chính sau: (Hình 2.1)

1.Bộ điều khiển khả trình PLC có thể chia làm 3 phần chính: Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ xuất, nhập

1.1Đơn vị xử lý trung tâm - CPU ( Central Procesing Unit)

Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị xử lý trung tâm Đơn vị này là hạt nhân của PLC, thực hiện các phép tính lôgic, số học và điều khiển toàn bộ hoạt động của

hệ thống Đơn vị xử lý gọi các lệnh từ bộ nhớ để thực hiện một cách tuần tự Theo chương trình nó xử lý các thông tin đầu vào và chuyển kết quả xử lý đến đầu ra.Trên thực tế mọi PLC thế hệ mới đều dựa trên kỹ thuật vi xử lý, một số PLC còn dùng thêm một bộ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển các chức năng phức tạp như các phép toán học hay bộ điều khiển PID

Hình vẽ dưới đây mô tả về khối CPU 315 - 2EH13 - OABO

1.2 Bộ nhớ (Memory)

Mọi PLC đều dựa trên 2 loại bộ nhớ ROM và RAM có dung lượng tuỳ thuộc vào thiết kế riêng của PLC Việc sử dụng các phần của bộ nhớ phụ thuộc vào thiết bị hệ thống của nhà sản xuất, tuy nhiên ta có thể chia bộ nhớ của PLC thành ít nhất 5 vùng sau:

a- Bộ nhớ điều hành (hay hệ điều hành) luôn nằm trong ROM, do được phát triển bởi nhà sản xuất nên ít khi cần thay đổi Hệ điều hành là một chương trình ngôn ngữ máy để chạy PLC, nó chỉ dẫn cho bộ vi xử lý đọc và “ hiểu” các lệnh, biểu tượng do người sử dụng lập trình, theo dõi mọi trạng thái vào ra và duy trì giám sát các trạng thái hiện tại của hệ thống

b- Bộ nhớ hệ thống (System Memory)

Khi hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ của mình thường cần một số vùng để lưu giữ kết quả và thông tin trung gian, do đó một phần của bộ nhớ RAM được dùng cho mục đích này Thông thường vùng bộ nhớ hệ thống chỉ do hệ điều hành sử dụng Một số PLC Một số PLC dùng vùng bộ nhớ hệ thống này cho việc lưu giữ thông tin liên lạc giữa bộ lập trình với hệ điều hành Ví dụ như hệ điều hành tạo ra một

mã lỗi chứa trong vùng bộ nhớ của hệ thống, như vậy trong quá trình thực hiện, chương trình sử dụng có thể gửi thông tin cho hệ điều hành trước khi thực hiện chương trình sử dụng bằng cách ghi thông tin vào vùng bộ nhớ này

c- Bảng ảnh vào ra (I/O Image Table)

Một phần của nhớ RAM được dùng để lưu trạng thái hiện tại các tín hiệu vào ra hay còn gọi là bảng ảnh vào ra Như vậy trạng thái mỗi tín hiệu vào ra được lưu trữ

tại một vị trí tương ứng trong bảng vào ra có địa chỉ duy nhất xác định, mỗi module vào ra đơn lẻ được gán một vùng riêng trong bảng ảnh này.

Trong quá trình thực hiện chương trình, CPU sẽ không làm việc trực tiếp với các module vào ra mà thông qua trạng thái được quét nằm trong bảng ảnh vào ra

d- Bộ nhớ số liệu (Data Memory)

Bộ nhớ số liệu dùng để lưu trữ các số liệu cần thiết trong chương trình như trạng thái đếm, bộ thời gian, các tham số toán hạng hay các quá trình cần lưu trữ số liệu tạm thời Một số nhà chế tạo chia bộ nhớ số liệu thành hai vùng, một cho số liệu cố định và một cho số liệu thay đổi được Vùng số liệu cố định chỉ có thể được lập trình thông qua thiết bị lập trình, CPU không được phép ghi số liệu vào vùng này

mà chỉ được ghi vào vùng số liệu thay đổi được

Gồm có loại như CPU312 và CPU314 , CPU315…)

- Có 7 modul mở rộng thêm cổng vào ra bao gồm cả Alanog

- Tổng số cổng vào - ra là 64 cổng vào và 64 cổng ra

- 128 bộ thời gian :

+ 4 bộ 1ms

+16 bộ 10ms

+ 108 bộ 100ms

-128 bộ đếm chỉ có đếm tiến hoặc vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc

- Các chế độ ngắt và xử lý bao gồm :

+ Ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống + Ngắt theo thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao + Ngắt truyền xung

- 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHZ và 7 KHZ

- 2 bộ điều chỉnh tương tự

- 2 bộ phát xung nhanh cho dãy kiểu PTO hoặc PWM

- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi

* Hoạt động của CPU:

- Sau khi được cấp nguồn bộ vi xử lý xoá giá trị thời gian các bộ đếm , các cờ

không duy trì và bảng ảnh vào ra ở giá trị S7 -200 bắt đầu hoạt động theo chu kỳ Khởi đầu mỗi chu kỳ bộ xử lý đọc trạng thái tín hiệu của các đầu cào và lưu trữ trong bảng ảnh vào, trong khi thực hiện chương trình bộ xử lý sẽ truy cập đến vùng bảng ảnh này Quá trình quét chương trình bộ xử lý đọc và xử lý tuần tự các lệnh trong bộ nhớ

- Chương trình thực hiện tương ứng theo dãy lệnh được viết Nó thực hiện các phép toán logic, toán học với số liệu ở bảng ảnh vào trong khi vẫn duy trì trạng thái hiện tại của bộ vi xử lý, bộ thời gian, bộ đếm và các cờ Theo chương trình, bộ

xử lý sẽ lưu giữ trạng thái đầu ra trong bảng ảnh, kết thúc chương trình quét bộ xử

lý sẽ chuyển giá trị từ bảng ảnh đầu ra đến đầu ra thực của hệ thống và chu kỳ quét lại được lặp lại

- Bộ nhớ của S7-300 được chia làm 3 vùng chính :

A.Vùng chưa chương trình ứng dụng.Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền:

-OB(organization block):Miền chứa chường tổ chức

-FC(Function):Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

-Fb(Function bock):Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trình nào khác.Các dữ liệu này được xây dung thành 1 khối dữ liệu riêng(DB)

Ghép nối S7-300 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và cạc chuyển đổi RS-232 /RS-485

2.Chọn chế độ làm việc cho PLC

2.1 Công tắc chọn chế độ làm việc:

Nằm phía trên bên cạnh cổng ra cửa S7-300 có 3 vị trí cho phép chọn các chế độ

khác nhau cho PLC

-RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC sẽ rời khỏi chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế

độ RUN

Hình 2.1 Bộ điều khiển khả lập trình S7-300 với khối vi xử lý CPU314

-STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP ở chế độ STOP cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới

-TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP

SIEMENS

SIMATIC

SF

RUN

STOP

IO.O IO.1 IO.2 IO.3 IO.4

QO.O QO.1 QO.2 QO.3 QO.4

I1.O I1.1 I1.2 I1.3 I1.4

Q1.0

Q1.1

Cæng truyÒn th«ng

C¸c cæng vµo

2.4 Khởi động mềm hệ thống

Khi thay thế chương trình cũ bằng một chương trình mới ta tiến hành khởi động mềm hệ thống cho phép xoá các thông tin của chương trình cũ bao gồm:

+ Bộ nhớ chương trình + Các giá trị của cờ, bộ đếm, bộ thời gian

+Việc thực hiện lệnh Reset có 2 cách : *Bằng tay :

- Chuyển công tắc đặt ở chế độ sang chế độ STOP

- Tháo pin dữ liệu

- Đặt công tắc ON/OFF ở vị chí 0

- Chuyển công tắc On/ OFF sang chế độ 1

- Lắp lại pin dữ liệu

* Bằng bộ lập trình lưu chọn chế độ Reset trong menu của bộ lập trình và thực hiện

2.5 Cấu trúc chương trình của PLC S7-300

-Có thể lập trình bằng cách sử dụng 1 trong những phần mềm sau :+STEEP7-Micro/Dos

+STEEP7-Micro/Win

- Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên máy lập trình họ PG7 và máy tính cá nhân Các chương trình họ S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main-program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt

- Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình MEND

- Chương trình con là một bộ phận của chương trình, chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND

- Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm sau chương trình chính Sau đó đến ngay chương trình xử lý ngắt, bằng cách viết như vậy cấu trúc được rõ ràng và thận tiện hơn trong việc đọc và xử lý chương trình sau này Có thể tự các chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính

IV ngôn nhữ lập trình của s7-300

Các chương trình điều khiển với PLC S7-300 có thể được viết ở dạng đơn khối hoặc đa khối.

Chương trình đơn khối:

Chương trình đơn khối chỉ viết cho các công việc tự động đơn giản, các lệnh được viết tuần tự trong một khối Khi viết chương trình đơn khối người ta dùng khối OB1 Bộ PLC quét khối theo chương trình, sau khi quét đến lệnh cuối cùng nó quay trở lại lệnh đầu tiên

Chương trình đa khối (có cấu trúc):

Khi nhiệm vụ tự động hoá phức tạp người ta chia chương trình điều khiển ra thành từng phần riêng gọi là khối Chương trình có thể xếp lồng khối này vào khối kia Chương trình đang thực hiện ở khối này có thể dùng lệnh gọi khối để sang làm việc với khối khác, sau khi đã kết thúc công việc ở khối mới nó quay về thực hiện tiếp chương trình đã tạm dừng ở khối cũ

Các khối được xếp thành lớp Mỗi khối có:

+ Đầu khối gồm tên khối, số hiệu khối và xác định chiều dài khối

+ Thân khối: Thể hiện nội dung khối và được chia thành đoạn (Segment) thực hiện từng công đoạn của tự động hoá sản xuất Mỗi đoạn lại bao gồm một số dòng lệnh phục vụ việc giải bài toán logic Kết quả của phép toán logic được gửi vào RLO (Result of logic operation) Việc phân chia chương trình thành các đoạn cũng ảnh hưởng đến RLO Khi bắt đầu một đoạn mới thì tạo ra một giá trị RLO mới, khác với giá trị RLO của đoạn trước

+ Kết thúc khối: Phần kết thúc khối là lệnh kết thúc khối BEU

Các loại khối:

* Khối tổ chức OB (Organisation Block)

Khối tổ chức quản lý chương trình điều khiển và tổ chức việc thực hiện chương trình

* Hàm số FC (Functions)

Khối hàm số FC là một chương trình do người sử dụng tạo ra hoặc có thể sử

dụng các hàm chuẩn sẵn có của SIEMENS

* Khối hàm FB (Function Block)

Khối hàm là loại khối đặc biệt dùng để lập trình các phần chương trình điều khiển tái diễn thường xuyên hoặc đặc biệt phức tạp

Có thể gán tham số cho các khối đó và chúng có một nhóm lệnh mở rộng

Người sử dụng có thể tạo ra các khối hàm mới cho mình, có thể sử dụng các khối hàm sẵn có của SIEMENS Khối dữ liệu: có hai loại là

+ Khối dữ liệu dùng chung DB (Shared Data Block)

Khối dữ liệu dùng chung lưu trữ các dữ liệu chung cần thiết cho việc xử lý chương trình điều khiển

+ Khối dữ liệu riêng DI (Instance Data Block)

Khối dữ liệu dùng riêng lưu trữ các dữ liệu riêng cho một chương trình nào đó cho việc xử lý chương trình điều khiển

Ngoài ra trong PLC S7-300 còn hàm hệ thống SFC (System Function) và khối hàm

hệ thống SFB (System Function Block)

- Cách lập trình cho S7-300 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung dựa trên 3 phương pháp cơ bản :

+Phương pháp hình thang (Laddes logic:viết tắt là LAD)

+Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List: Viết tắt là STL)

+phương pháp hình khối FBD (Function block diagram)

Nếu chương trình viết tắt theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra 1 chương trình theo kiểu STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển sang dạng LAD được Bộ lệnh của phương pháp STL có chức danh tương ứng như các tiếp điểm, các cuộn dây và các trường hợp dùng trong LAD

Những lệnh này phải độc và phối hợp được trang thái đầu ra hoặc 1 giá trị logic cho phép, hoặc không cho phép thực hiện chức năng của một hay nhiều hộp

a, Phương pháp lập trình LAD

-LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển kiểu role Trong chương trình LAD các phần tử biểu diễn lệnh như sau :

+ Tiếp điểm là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm kiểu role Các tiếp điểm

đó có thể là thường đóng hoặc thường mở

+ Cuộn dây (Coil) là biểu tượng mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho role + Hộp (Box) là biểu tượng mô tả hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các

bộ thời gian, bộ đếm và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải được mắc đúng chiều dòng điện

Mạng LAD là đường nối các phần tử thành 1 mạch hoàn thiện đi từ đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về của nguồn cung cấp Dòng điện chạy từ trái qua phải các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

b, Phương pháp lập trình 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 PLC

Để tạo ra một chương trình STL, người lập trình cần hiểu rõ phương thức sử dụng

ngăn xếp logic của S7-300 Ngăn xếp logic là một khối bit chồng lên nhau Tất cả

các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với

đầu và bit thứ 2 của các ngăn logic

c,Phương pháp lập trình hình khối

Đây là1 hiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiêt kế mạch điều

khiển số

1 chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang sang được dạng STL,

nhưng ngươc lại thì không

M10.0 M10.0

I0.3 I0.1

I0.0

Q1.0

Q1.0

Chương trình diều khiển sử dụng các lệnh thời gian để theo dõi, kiểm soát và quản

lý các hoạt động có liên quan đến thời gian

Khi một bộ thời gian được khởi phát thì giá trị thời gian được nạp vào thanh ghi

CV (Current value) Do đó, muốn dùng các lệnh thời gian phải nạp giá trị thời gian cần đặt vào thanh ghi CV trước khi bộ thời gian hoạt động

Có thể tạo các kiểu dữ liệu sau dùng cho các lệnh thời gian:

+ Dữ liệu thời gian thực: S5T#H_M_S_MS

∆t = 127 x 1s = 127s

Với mã càng nhỏ thì giá trị thời gian càng chính xác, vì vậy nên dùng mã nhỏ

0 0 0 1

1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 (2) (1) (2) (7)

Trong các bộ thời gian của S7-300 ngoài tín hiệu kích thích chích (bắt đầu) như các

bộ thời gian của các PLC khác, còn có tín hiệu kích thích cưỡng bức tín hiệu kích thích cưỡng bức cho phép tính lại thời gian từ đầu khi có sườn lên của tín hiệu, tuy nhiên tín hiệu kích thích cưỡng bức chỉ có giá trị khi tín hiệu kích thích chính có giá trị 1 Lệnh thực hiện kích thích cưỡng bức (có điều kiện ) là: FR, lệnh FR chỉ

có o rạng lập trình STL Bộ thời gian cũng có thể dùng lệnh R để xóa

2.1 Bộ thời gian xung SP

Bộ thời gian được khởi phát lên 1 tại sườn lên của RLO khi RLO là 1 thì bộ thời gian vẫn duy trì trạng thái 1cho đến khi đạt giá trị đặt mới xuống Nhưng khi RLO

về 0 thì bộ thời gian không về ngay

Còn 2 chân BI và BCD chưa sử dụng ta phải sử dụng lệnh NOP để giữ chỗ Chân

BI là chân để lấy giá trị thời gian hiện thời dạng nhị phân, chân BCD là chân để lấy giá trị thời gian hiện thời dạng mã BCD, có thể dùng lệnh L hoặc LC để đọc các giá trị thời gian

Kiểu thứ 2 (không dùng lệnh NOP)

( )

Q0.1 T1

(R)T1I0.2

2.2Bộ thời gian mở rộng SE

Bộ thời gian xung mở rộng SE được khởi phát lên 1 tại sườn lên của RLO sau đó không phụ thuộc vào RLO nữa cho đến khi đủ thời gian đặt mới về 0 Cũng tương

tự như bộ thời gian SP, ở các bộ thời gian khác cũng luôn có 2 kiểu lập trình

Lệnh L T1 là quét giá trị thời gian hiện thời (dạng nhị phân) vào ACCU1, sau đó

sử dụng lệnh T MW 2 là truyền giá trị thời gian hiện thời đã chuyên vào ACCU1 ra

MW 2

2.3 Bộ thời gian bắt đầu trễ SD

Thời gian bắt đầu chậm hơn so với sườn lên của RLO một khoảng bằng thời gian đặt trong lệnh Khi RLO về không thì bộ thời gian cũng bị đặt ngay về không

>10

10

<10

Thời gian (s) 10

A T 1

2.4 Bộ thời gian bắt đầu trễ lưu trữ SS

Thời gian bắt đầu chậm hơn so với sườn lên của RLO một khoảng bằng thời gian đặt trong lệnh và sau đó không phụ thuộc vào RLO nữa nó chỉ về 0 khi có lệnh xóa R

S Q

TV BI

R BCD

S5T#10s I0.2

…

T1

…

I0.1 Q1.0

Hình 7.17: Lệnh SS

I0.2 I0.1

Bộ đếm có thể được xóa chủ động bằng tín hiệu xóa (R).

Cũng tương tự như bộ thời gian, bộ đếm cũng có thể dùng lệnh kích đếm ( đếm cưỡng bức )

FR lệnh có điều kiện ), bộ đếm cũng đếm xung khi điều kiện của FR đảm bảo Lệnh FR chỉ có ở dạng lập trình STL.Có thể dùng lệnh L hoặc LD để đọc giá trị tức thời của bộ đếm vào ACCU1 để sử lý Lệnh L đọc số dạng cơ số 2, lệnh LD đọc số dạng BCD

0 0

1

2 3

A C 2

Lệnh BLD để hiện thị dạng LAD Với các lệnh trên khi đầu vào I0.0 có sườn lên thì giá trị bộ đếm CV tăng thêm một đơn vị, tức là khi đã có chỉ một lần sườn lên của I0.0 thì đầu ra Q1.0 luôn là 1 (không xóa)

Chân CV là chân để lấy giá trị đếm dạng nhị phân, chân CV_BCD là chân đẻ lấy giá trị thời gian dạng mã BCD, có thể dùng lệnh L hoặc LC để đọc các giá trị đếm

≠0 đầu ra Q1.0 có, khi CV = 0 đầu ra Q1.0 mất

3.3 Lệnh đếm vừa tiến vừa lùi

I0.0

Q1.0 CV

0 0

2 3 4

R

I0.1

MW 1 I0.2

1

4 3

I0.1 0

0 2

3 1

I0.3

I0.2 0

Tuy nhiên, nếu đầu vào đếm lùi có trước thì bộ đếm không đếm vì khi đó

CV = 0 Tiếp đó đầu vào đặt bộ đếm SET có làm giá trị đếm được nạp vào CV (CV

= 3), từ đó nếu có đầu đếm tiến thì giá trị đếm tăng 1 đơn vị, có đầu đếm lùi giá trị đếm giảm 1 đơn vị, đầu ra Q1.0 có Khi có đầu RESET giá trị đếm lập tức về 0