Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình PLC cơ bản được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp dành cho cấp trình độ Cao đẳng. Giáo trình kết cấu gồm 6 bài và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: đại cương về điều khiển lập trình; các phép toán nhị phân của PLC; các phép toán số của PLC; xử lý tín hiệu analog;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ ngày .tháng năm 201 Ninh Bình, năm 2019 Ninh Bình, 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lêch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU PLC mô đun chuyên môn mang tính đặc trưng cao thuộc nghề Điện cơng nghiệp Sau học mơ đun này, học viên có đủ kiến thức kỹ để học tập tiếp mô đun PLC nâng cao, Chuyên đề điều khiển lập trình cỡ nhỏ Giáo trình PLC thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/môn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cho cấp trình độ Cao đẳng Ngồi ra, giáo trình sử dụng cho đào tạo ngắn hạn làm tài liệu tham khảo cho công nhân kỹ thuật, nhà quản lý người sử dụng nhân lực tham khảo Giáo trình mơ đun triển khai sau mô đun Kỹ thuật số; Lập trình vi điều khiển; Kỹ thuật cảm biến Mơ đun cung cấp kiến thức ngôn ngữ lập trình PLC trang bị kỹ lắp đặt điều khiển lập trình kỹ lập trình giải tốn điều khiển cỡ nhỏ Mô đun thiết kế gồm bài: Bài mở đầu: Giới thiệu chung PLC toán điều khiển Bài 1: Đại cương điều khiển lập trình Bài 2: Các phép tốn nhị phân PLC Bài 3: Các phép toán số PLC Bài 4: Xử lý tín hiệu analog Bài 5: PLC hãng khác Bài 6: Lắp đặt mô hình điều khiển PLC Trong trình biên soạn, thời gian, kinh nghiệm trình độ có hạn nên khó tránh thiếu sót, mong thầy độc giả nhận xét, đánh giá, bổ xung để tài liệu ngày hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Ninh Bình, ngày tháng năm 20 Tham gia biên soạn Trần Thị Thảo – Chủ biên Mục lục Bài mở đầu: Giới thiệu chung PLC toán điều khiển 1.Giới thiệu chung PLC: 2.Bài toán điều khiển: Bài 1: Đại cƣơng điều khiển lập trình 10 1.Tổng quát PLC 10 1.1.Cấu trúc PLC: 11 1.2 Thiết bị điều khiển lập trình S7-200: 14 Bài 2: Các phép toán nhị phân PLC 21 1.Các liên kết logic: 21 1.1.Các lệnh vào/ra lệnh tiếp điểm đặc biệt: 21 1.2.Các lệnh liên kết logic bản: 23 1.3.Liên kết cổng logic bản: 24 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm: 26 1.1.Lệnh Set (S) Reset (R) PLC S7-200 26 1.2.Các ví dụ ứng dụng dùng nhớ: 27 Timer: 28 3.1 On - delay Timer (TON) 29 3.2 Retentive On-Delay Timer (TONR) 29 Counter 34 4.1 Counter up (CTU) 35 4.2 Counter up – down (CTUD) 35 Bài tập ứng dụng: 36 Bài Các phép toán số PLC 37 Chức truyền dẫn 37 1.1 Truyền Byte, Word, Doubleword: 37 1.2 Truyền vùng nhớ liệu 39 Chức so sánh 40 2.1 So sánh Byte 40 2.2 So sánh số nguyên Interger 41 2.3 So sánh số nguyên kép Double Interger (DI) 41 2.4 So sánh số thực Real (R) 42 Chức chuyển đổi (Converter) 42 3.1 Chuyển đổi Byte sang Integer 42 3.2 Chuyển đổi Integer sang Byte 43 3.3 Chuyển đổi Integer sang Double Integer 43 3.4 Chuyển đổi Double Integer sang Integer 43 3.5 Chuyển đổi Double Integer sang Real 44 3.6 Chuyển đổi số BCD_I I_BCD 44 Chức dịch chuyển 45 4.1 Dịch Byte 45 4.2 Dịch WORD 45 4.3 Dịch Double Word 46 Chức toán học 47 5.1 Phép cộng trừ (ADD SUB) 47 5.2 Phép nhân chia (MUL DIV) 49 5.3 Phép lấy bậc hai (SQRT) 51 Đồng hồ thời gian thực 52 6.1 Lệnh đọc thời gian thực Read_RTC 52 6.2 Lệnh set thời gian thực Set_R: 52 Bài 4: Xử lý tín hiệu analog 52 Tín hiệu Analog 53 Biểu diễn giá trị Analog 54 Kết nối ngõ vào/ra Analog 55 Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 58 Giới thiệu module Analog PLC S7-200 59 5.1 Module analog EM235 59 5.2 Đọc tín hiệu Analog 61 Bài 5: PLC hãng khác 62 1.PLC hãng Omron: 62 1.1 Cấu trúc PLC Ômron 62 1.2 Các lệnh PLC OMRON 67 PLC hãng siemens S7-300: Bài 6: Một số ứng dụng lập trình điều khiển PLC 92 1.Lập trình điều khiển động có đảo chiều quay 93 2.Lập trình điều khiển hệ thống cân cấp liệu 96 Lập trình điều khiển đếm sản phẩm 98 Lập trình điều khiển đèn giao thông 100 Lập trình điều khiển xe chuyển nhiên liệu 101 6.Lập trình điều khiển trộn liệu 109 Lập trình điều khiển cầu trục 112 Lập trình điều khiển hệ thống nâng hàng 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 MƠ ĐUN: PLC CƠ BẢN Mã mơn học: MĐ26 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong môn chuyên môn điện tử công suát, Vi xử lý, trang bị điện - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh ưu nhược điểm với điều khiển có tiếp điểm lập trình cỡ nhỏ khác + Phân tích cấu tạo phần cứng nguyên tắc hoạt động phần mềm hệ điều khiển lập trình PLC + Trình bày phương pháp kết nối dây PC - CPU thiết bị ngoại vi - Về kỹ năng: + Thực số toán ứng dụng đơn giản công nghiệp + Kết nối thành thạo phần cứng PLC - PC với thiết bị ngoại vi + Viết chương trình số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp + Phân tích số chương trình đơn giản, phát lỗi sửa chữa khắc phục - Về lực tự chủ chịu trách nhiệm: Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, tác phong công nghiệp Nội dung mô đun: Số TT Tên mô đun Tổng số aBài mở đầu Giới thiệu chung PLC toán điều khiển Giới thiệu chung PLC Bài toán điều khiển 2Bài 1: Đại cƣơng điều khiển lập trình 1.Tổng quát PLC Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Cài đặt sử dụng phần mềm Step7-MicroWin Thời gian (giờ) Trong Thực hành/ thực Lý tập/thí nghiệm/ thuyết tập/thảo luận 1 1 1 1 1 Kiểm tra 3Bài 2: Các phép toán nhị phân PLC Các liên kết logic Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm Timer Couter Bài tập ứng dụng Kiểm tra aBài 3: Các phép toán số PLC Chức truyền dẫn Chức so sánh Chức chuyển đổi (Converter) Chức toán học Đồng hồ thời gian thực Kiểm tra định kỳ 5Bài 4: Bộ xử lý tín hiệu Analog Tín hiệu Analog Biểu diễn giá trị Analog Kết nối ngõ vào-ra Analog Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Giới thiệu module analog PLC S7-200 5Bài 5: PLC hãng khác PLC hãng Omron PLC hãng Siemens( PLC S7-300) 6Bài 6: Lập trình điều khiển PLC Lập trình điều khiển động có đảo chiều quay Lập trình điều khiển hệ thống cân cấp liệu Lập trình điều khiển đếm sản phẩm Lập trình điều khiển đèn giao thơng Lập trình điều khiển xe chuyển nhiên liệu Kiểm tra định kỳ Lập trình điều khiển trộn liệu 22 10 1 1 4 10 22 11 2 4 0.5 0.5 2 2 0.5 0.5 0.5 0.5 12 4 54 41 6 6 10 2 2 0.5 0.5 Lập trình điều khiển cầu trục Lập trình điều khiển hệ thống nâng hàng Kiểm tra định kỳ Cộng 10 120 40 72 BÀI MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN Giới thiệu: Ngày khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong xí nghiệp có nhiều hệ thống sản xuất sử dụng điều khiển lập trình Trên giới có nhiều hãng sản xuất điều khiển lập trình khác như: Siemens, Omron, Telemecanique, Allen Bredlay,… Về bản, chúng có tính tương tự, đó, tài liệu đề cập đến loại PLC thông dụng dùng nhiều Việt Nam Modul kỹ thuật điều khiển lập trình (PLC bản) modul chuyên môn học viên ngành sửa chữa thiết bị điện công nghiệp Modul nhằm trang bị cho học viên trường công nhân kỹ thuật, trung cấp cao đẳng, trung tâm dạy nghề kiến thức lĩnh vực điều khiển lập trình, với kiến thức này, học viên áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất đời sống Modul làm tài liệu tham khảo cho cán kỹ thuật, học viên ngành khác quan tâm đến lĩnh vực Mục tiêu: - Trình bày khái niệm đặc điểm PLC - Phân tích dạng tốn điều khiển giải toán điều khiển - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động sáng tạo Nội dung chính: Giới thiệu chung PLC: Trong năm trở lại ngành tự động hóa (TĐH) góp phần chứng tỏ vai trị, vị bắt đầu vào sống, đặc biệt lĩnh vực sản xuất công nghiệp như: điều khiển nhà máy thủy điện, nhiệt điện, nhà máy chế biến lọc dầu, nhà máy hóa chất Ngồi ra, TĐH cịn áp dụng hầu hết dây chuyền sản xuất tự động, cụ thể sản xuất công nghiệp nhẹ; công nghiệp tàu thủy; công nghiệp chế tạo lắp ráp ô tô, xe máy; khai thác khoáng sản luyện kim; chế tạo máy; lĩnh vực y tế chăm sóc sức khỏe cộng đồng… Cùng với phát triển ngành điện - điện tử - tin học, “Tự động hóa cơng nghiệp” ngày đóng góp phần quan trọng kinh tế Việt Nam Với xuất nhiều tập đoàn tên tuổi lĩnh vực điện, điện tử, tự động làm cho thị trường thiết bị tự động ngày trở nên đa dạng Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) sáng tạo từ ý tưởng ban đầu nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968 Trong năm gần đây, điều khiển lập trình sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp nước ta giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa trình sản xuất Cùng với phát triển cơng nghệ máy tính đến nay, điều khiển lập trình đạt ưu ứng dụng điều khiển công nghiệp Như vậy, PLC máy tính thu nhỏ với tiêu chuẩn cơng nghiệp cao khả lập trình logic mạnh PLC đầu não quan trọng linh hoạt điều khiển tự động hóa Bài tốn điều khiển: Bài tốn điều khiển dùng rơle điện: Sự bắt đầu cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào năm 60 70, máy móc tự động điều khiển rơle điện từ định thời, tiếp điểm, đếm, relay điện từ Những thiết bị liên kết với để trở thành hệ thống hồn chỉnh vơ số dây điện bố trí chằng chịt bên panel điện (tủ điều khiển) Như vậy, với hệ thống có nhiều trạm làm việc nhiều tín hiệu vào/ra tủ điều khiển lớn Điều dẫn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa hư hỏng phức tạp khó khăn Hơn nữa, rơle tiếp điểm có thay đổi u cầu điều khiển bắt buộc thiết kế lại từ đầu Trong hệ điều khiển rơ le thiết bị hệ thống chia thành khối sau: Khối phần tử đầu vào bao gồm công tắc, công tắc hành trình, nút ấn, cảm biến… Khối điều khiển bao gồm rơ le, cuộn hút, công tắc tơ, rơ le thời gian, đếm… Khối đầu bao gồm động điện, van điện từ, gia nhiệt, hiển thị… Cả ba khối kết nối với theo sơ đồ điều khiển định nhằm điều khiển thiết bị khối đầu hoạt động theo yêu cầu Bài toán điều khiển dùng PLC: Trong hệ điều khiển PLC thiết bị hệ thống chia thành khối sau: Khối phần tử đầu vào bao gồm công tắc, công tắc hành trình, nút ấn, cảm biến… Khối điều khiển điều khiển PLC Khối đầu bao gồm động điện, van điện từ, gia nhiệt, hiển thị… Cả ba khối kết nối với theo sơ đồ điều khiển vào chương trình điều khiển lập trình PLC nhằm điều khiển thiết bị khối đầu hoạt động theo yêu cầu SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, D *LD, *AC Out DWOR Chức toán học Các lệnh số học dùng để thưc phép tính số học chương trình Trong LAD, bốn khối tốn học (math box) thực phép tính cộng, trừ 16 bit 32 bit Khối nhân (multiply box) nhân hai số nguyên 16 bit kết số nguyên 32 bít Khối chia (divide box) chia hai số 16 bit, thương 16 bit dư số 16 bit nạp vào từ trước Nếu lập trình bằn LAD, tiết kiệm ô nhớ cách sử dụng đầu vào IN1 đồng thời đầu OUT Trong STL, lệnh thực bốn phép tính số học quy định cho toán hạng 16 bit 32 bit Khối nhân thực phép nhân hai số nguyên 16 bit tích số số nguyên 32 bit Lệnh chia thực phép chia số nguyên 16 bit với 16 bit cuối số nguyên 32 bit Kết giá trị từ kép (32 bit) từ thấp (từ bit đến bit 15) thương số từ cao (từ bit 16 đến 32 bit) số dư phép tính 5.1 Phép cộng trừ (ADD SUB) a, Phép cộng số nguyên 16 bit ADD_I (LAD) +I (STL) Lệnh thực phép cộng số nguyên 16_bit IN1 IN2 Trong LAD kết số nguyên 16 bit ghi vào OUT, tức IN1 + IN2 = OUT Trong STL, kết giá trị 16 bit ghi lại vào IN2, tức IN1 + IN2 = IN2 b, Phép trừ số nguyên 16 bit SUB_I (LAD) -I (STL) Lệnh thực phép trừ số nguyên 16_bit IN1 IN2 Trong LAD kết số nguyên 16 bit ghi vào OUT, tức IN1 - IN2 = OUT Trong STL, kết giá trị 16 bit ghi lại vào IN2, tức IN1 - IN2 = IN2 47 Cú pháp dùng lệnh cộng trừ hai số nguyên 16 bit LAD STL sau: LAD STL Toán hạng +I IN1 IN1, IN2 VW, IW, QW, MW, IN2 (INT) W, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD, *AC OUT VW, IW, QW, MW, -I IN1 (INT) SW, SMW, T, C, LW, IN2 AC, *VD, *LD, *AC c, Phép cộng số nguyên kép 32 bit ADD_DI (LAD) +D (STL) Lệnh thực phép cộng số nguyên 32 bit IN1 IN2 Trong LAD kết số nguyên 32 bit ghi vào OUT, tức IN1+IN2=OUT Trong STL kết số nguyên 32 bit ghi lại vào IN2, tức IN1+IN2=IN2 d, Phép trừ số nguyên kép 32 bit SUB_DI (LAD) -D (STL) Lệnh thực phép trừ số nguyên 32 bit IN1 IN2 Trong LAD kết số nguyên 32 bit ghi vào OUT, tức IN1-IN2=OUT Trong STL kết số nguyên 32 bit ghi lại vào IN2, tức IN1- IN2=IN2 Cú pháp dùng lệnh cộng trừ hai số nguyên 32 bit LAD STL sau: LAD STL +D IN1 IN2 Toán hạng IN1, IN2 VD, ID, QD, MD, SMD, (DINT) SD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT VD, ID, QD, MD, SMD, (DINT) SD, LD, AC, *VD, *LD,*AC 48 -D IN1 IN2 e, Phép cộng số thực kép 32 bit ADD_R (LAD) +R (STL) Lệnh thực phép cộng số thực 32 bit IN1 IN2 Trong LAD kết số nguyên 32 bit ghi vào OUT, tức IN1+IN2=OUT Trong STL kết số nguyên 32 bit ghi lại vào IN2, tức IN1+IN2=IN2 f, Phép trừ số thực kép 32 bit SUB_R(LAD) -R (STL) Lệnh thực phép cộng số thực 32 bit IN1 IN2 Trong LAD kết số nguyên 32 bit ghi vào OUT, tức IN1- IN2=OUT Trong STL kết số thực 32 bit ghi lại vào IN2, tức IN1- IN2=IN2 Cú pháp dùng lệnh cộng trừ hai số thực 32 bit LAD STL sau: LAD STL +D IN2 -D IN2 Toán hạng IN1 IN1, IN2 VD, ID, QD, MD, SD, SMD, (REAL) LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, IN1 AC, *VD, *LD, *AC 5.2 Phép nhân chia (MUL DIV) a, Phép nhân Trong LAD: lệnh thực phép nhân hai số nguyên 16 bit IN1 IN2 cho kết 32 bit chứa từ kép OUT (4 bytes) 49 Trong STL: lệnh thực phép nhân hai số nguyên 16 bit n1 số nguyên chứa từ thấp (từ bit đến bit 15) toán hạng 32 bit n2 (4 bytes) Kết 32 bit ghi lại vào n2 Cú pháp dùng lệnh nhân hai số nguyên LAD STL sau: LAD STL Toán hạng n1, IN1, IN2:VW, IW, QW, MW, SW, (INT) SMW, T, C, LW, AC,AIW, MUL n1 Constant, *VD, *LD, *AC n2 n2, OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, (DINT) SD, LD, AC, *VD, *LD,*AC b, Phép chia Trong LAD: lệnh thực phép chia hai số nguyên 16 bit IN1 IN2, cho kết 32 bit chứa từ kép OUT (4 bytes) gồm thương số ghi mảng 16 bit từ đến 15 (từ thấp) phần dư gồm 16 bit mảng từ bit 16 đến 31 (từ cao) Trong STL: lệnh thực phép nhân hai số nguyên 16 bit n1 số nguyên 16 bit nằm từ thấp (từ bit đến bit 15) toán hạng 32 bit n2 (4 bytes) Kết 32 bit ghi lại vào n2 bao gồm thương số ghi bảng 16 bit từ đến bit 15 (từ thấp) phần dư ghi mảng 16 bit từ bit 16 đến bit 31 (từ cao) Cú pháp dùng lệnh chia hai số nguyên LAD STL sau: LAD ST L Toán hạng n1, IN1, IN2:VW, IW, QW, MW, SW, (INT) SMW, T, C, LW, AC, AIW, DI Constant, *VD, *LD, *AC V n1 n2 n2, OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, (DINT) SD, LD, AC, *VD, *LD, *AC Tương tự, ta có lệnh nhân chia sau MUL_I: nhân hai số nguyên 16 bit DIV_I: chia hai số nguyên 16 bit MUL_DI: Nhân hai số nguyên 32 bit DIV_DI: Chia hai số nguyên 32 bit MUL_R: Nhân hai số thực 50 DIV_R: Chia hai số thực 5.3 Phép lấy bậc hai (SQRT) Lệnh thực phép lấy bậc hai số thực 32 bit IN Kết số 32 bit ghi vào từ kép OUT (4 bytes) Cú pháp dùng lệnh lấy bậc hai hai số nguyên LAD STL sau: LAD STL SQRT IN OUT Toán hạng IN: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, (REAL) AC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, SD (REAL) LD, AC, *VD, *LD, *AC Ví dụ minh họa cách sử dụng số lệnh số học: Khi I0.0 ON, chương trình thực thi: 51 Đồng hồ thời gian thực 6.1 Lệnh đọc thời gian thực Read_RTC Bit EN: Bit cho phép đọc thời gian thực T (8 bit): VB,IB, QB, MB, SB, LB, *AC, *VD, *Ld Được định dạng sau: T ( byte) Giá trị (định dạng BCD) Năm ( 0-99) Tháng ( - 12) Ngày ( - 31) Giờ ( - 23) Phút ( - 59) Giây ( - 59 Trống 00 Ngày tuần ( 1- 7; 1- chủ nhật) 6.2 Lệnh set thời gian thực Set_R: Khi có tín hiệu EN thời gian thực set lại thông qua T Cách định dạng Byte T hoàn toàn giống Lệnh set thời gian thực Set_RTC: Khi có tín hiệu EN thời gian thực set lại thơng qua T Cách định dạng Byte T hoàn toàn giống T ( byte) Giá trị (định dạng BCD) Năm ( 0-99) Tháng ( - 12) Ngày ( - 31) Giờ ( - 23) Phút ( - 59) Giây ( - 59 Trống 00 Ngày tuần ( 1- 7; 1- chủ nhật) 52 BÀI 4: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG Mã bài: MĐ26.04 Giới thiệu: Trong PLC S7-200 xử lý tín hiệu Analog thơng qua chuyển đổi ADC DAC Mục tiêu: - Trình bày chuyển đổi đo - Vận dụng tốn vào thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động sáng tạo Nội dung chính: Tín hiệu Analog 53 Trong trình điều khiển hệ thống tự động hóa có yêu cầu điều khiển liên quan đến việc xử lý tín hiệu analog Các đại lượng vật lý như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ, dòng chảy, độ PH… cần phải Transducer chuẩn hóa tín hiệu phạm vi định mức cho phép trước nối tín hiệu vào ngõ vào analog Ví dụ: chuẩn tín hiệu điện áo từ đến 10VDC chuẩn tín hiệu analog dòng từ đến 20mA Các Module ngõ vào analog (Al) bên có chuyển đổi ADC (Analog Digital Converter) để chuyển đổi tín hiệu analog nhận thành số đưa CPU qua Bus liệu Các module ngõ (AO) bên có chuyển đổi DAC (Digital Analog Converter) chuyển tín hiệu số nhận từ CPU giá trị analog áp dịng Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống có sử dụng tín hiệu analog Biểu diễn giá trị Analog 54 Mỗi tín hiệu ngõ vào Analog sau qua chuyển đổi ADC Module Al chuyển thành số nguyên Integer 16 bit có giá trị từ đến 27648 Do đó, địa vùng nhớ chứa giá trị Word Độ xác phép chuyển đổi phụ thuộc vào Module Analog có, phạm vi độ phân giải từ đến 15 bit Module Analog có độ phân giải cao giá trị chuyển đổi xác Việc chuyển đổi từ tín hiệu Analog sang tín hiệu số tỷ lệ thuận có dạng đường thẳng Các giá trị Analog sau chuyển đổi thành giá trị số chứa vào word 16 Bit lấp đầy bit word theo thứ tự từ bên trái sang Các bit trống lấp đầy số (Chú ý bit thứ 15 bit dấu:=0 giá trị chuyển đổi số nguyên dương =1 giá trị chuyển đổi số nguyên âm) Hình 4.2: Độ phân giải module Analog Kết nối ngõ vào/ra Analog Để đảm bảo tín hiệu Analog có độ xác cao ổn định cần tuân thủ điều kiện sau: + Đảm bảo điện áp 24VDC cấp nguồn cho Sensor không bị ảnh hưởng nhiễu ổn định + Định tỷ lệ cho module (được mô tả bên dưới) + Dây nối cho Sensor chần để ngắn tới mức + Sử dụng cáp đôi dây xoắn cho sensor + Tất ngõ vào không sử dụng phải nối tắt 55 + Tránh bẻ cong dây dẫn thành góc nhọn + Sử dụng máng dây hay ống dây cho tuyến dây + Tránh đặt đường dây tín hiệu Analog gần với đường dây có điện áp cao, hai đường dây cắt phải đặt chúng vng góc với Hình 4.3: Sơ đồ kết nối module Analog Phương pháp định tỷ lệ ngõ vào Analog: Việc định tỷ lệ ngõ vào Analog có ảnh hưởng đến tất ngõ vào modul EM AI Để định tỷ lệ ngõ vào cách xác, cần sử dụng chương trình thiết kế để tính trung bình giá trị đọc từ module Có thể sử dụng Analog Input Filtering wizard STEP Micro/win để tạo chương trình Nên sử dụng 64 giá trị lấy mẫu để tính giá trị trung bình tín hiệu Analog Để thực việc định tỷ lệ cần theo bước sau: + Tắt nguồn cung cấp cho module, chọn phạm vi ngõ vào mong muốn + Cấp nguồn lại cho CPU module có AI + Sử dụng Transmiter, nguồn áp, hay nguồn dòng đặt giá trị cho ngõ vào + Đọc giá trị mà CPU nhận ngõ vào tương ứng 56 + Điều chỉnh biến trở đặt lại giá trị offset cho tói giá trị đọc + Điều chỉnh để tăng giá trị đặt vào tới mức xem giá trị mà CPU nhận + Điều chỉnh biến trở GAIN giá trị nhận 32000 tới giá trị số mong muốn + Lặp lại bước cần Trên hình cách đặt hệ tỉ lệ cho modul Analog Hình 4.4: Điều chỉnh tỉ lệ ngõ vào module Analog Điều chỉnh Swich biến trở điều chỉnh GAIN Việc định cơng tắc (Switch) module Analog EM thay đổi phạm vi đo lường định mức độ phân giải module Sơ đồ công tắc, chỉnh định phạm vi đo định mức độ phân giải phụ thuộc vào module Analog Các thông tin lấy từ sổ tay phần cứng module Bảng 4.1: Dải đầu vào độ phân giải tương ứng với vị trí switch Vị trí Switch 11 O O O O N O N O N O O FF FF N N FF N FF FF O FF O FF FF O FF O FF O FF FF FF N O O O O FF N N O O O O FF FF FF O O O O O N N N FF O O O O O FF N FF FF O O O O N O O O N FF N N O O FF O N 57 O FF Dải đầu vào đến 50mV đến 100mV đến 500mV đến 1V đến 5V đến 20mA đến 10V Độ phân giải 12.5 µV 25µ V 125µ V 250µ V 12.5 mV 5µV 2.5m V O FF O N O FF O O FF FF FF FF FF O FF N O FF O FF FF FF FF N FF mV 250µ V ±1V 500µ V O FF O N V N FF 125µ ±500 O O O V mV FF 50µ ±250 O O O O FF N V mV FF 25µ ±100 O O O O O FF FF N FF FF µV V N 12.5 ±50m O O O O O O N V FF FF ±25m O O O O FF N FF O O O O O FF FF FF O O O O O N FF N O O O O FF FF N FF O ±2.5 V O 1.25 mV ±5V FF 2.5m V Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Module analog thường có nhiều tầm đo khác nhau, tín hiệu ngõ vào dòng điện điện áp Việc chuyển đổi từ tầm đo sang tầm đo khác thìết chuyển đổi thường có sai số định cấu trúc mạch chuyển đổi Do thông thường sử dụng module analog, người lập trình cần phải hiệu chỉnh trước sử dụng để kết chuyển đổi xác Dưới trình bày việc hiệu chỉnh cho ngõ vào điện áp, tầm đo 10V, ngõ vào chuyển đổi AIW0 - Cấp điện cho module analog hoạt động khoảng 10 phút - Chọn điện áp vào 10V (độ phân giải 2,5mV) - Chỉnh biến trở ngõ vào AIW0 để ngõ vào đạt giá trị 0V - Dùng chương trình đọc giá trị analog vào quan sát giá trị Nếu chưa khơng hiệu chỉnh độ lợi (Gain) để đạt giá trị = - Chỉnh biến trở ngõ vào AIW0 để ngõ vào đạt giá trị 10V - Dùng chương trình đọc giá trị analog vào quan sát giá trị Nếu chưa 32000 hiệu chỉnh độ lợi (Gain) để đạt giá trị = 32000 Byte nhớ SMB 28 lưu trữ giá trị só biểu diễn vị trí chỉnh SMB 29 lưu trữ giá trị số biểu diễn vị trí chỉnh Sự điều chỉnh Analog có giá trị giới hạn từ tới 255 độ tin cậy tốt phạm vi từ 10 đến 200 58 Để thực việc điều chỉnh này, ta dùng tuốc nơ vít nhỏ để xoay biến trở sang phải sang trái để tăng giảm giá trị Hình 4.5: Chương trình điều khiển module EM 235 Giới thiệu module Analog PLC S7-200 5.1 Module analog EM235 59 Hình 4.6: Module EM235 cách đấu nối a, Đầu vào module EM235 - Ngõ vào tương tự: AI, DC +/- 10V - Ngõ tương tự: AO, DC +/- 10V 12 bit converter Dải đầu vào/trở kháng đầu vào: - đến 50 mV; đến 100 mV; đến 500 mV; đến 1V; đến V; đến 10 V; đến 20 mA; +/- 25 mV; +/- 50 mV; +/- 100 mV; +/- 200 mV; +/- 500 mV; +/1 V; +/- 2.5 V; +/-5 V; +/- 10V độ phân giải12 bit converter Thời gian biến đổi tương tự sang số: