bài giảng thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính

THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH BTN #2: TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP PC VỚI PLC THÁNG NĂM 2018 BỘ MÔN TỰ ĐỘNG, KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài BTN 2: TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP GIỮA PC VỚI PLC I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM • Nắm bắt cách sử dụng lệnh PLC S7-200 • Nắm phương pháp cấu hình lập trình giao diện máy tính giao tiếp RS232 • Lập trình truyền thơng nối tiếp cho PLC S7-200 • Giải tốn đơn giản PLC S7-200 • Lập trình giao diện kết nối, điều khiển thu thập liệu qua máy tính qua chuẩn truyền RS232 II CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM • Sinh viên tìm hiểu cấu trúc nhớ tập lệnh PLC S7-200 thông qua slide giáo viên gửi trước hệ thống e-learning • Sinh viên tìm hiểu lập trình thử thí nghiệm trước đến lớp • Phầm mềm lập trình PLC Step7-Micro/WIN • Phần mềm lập trình giao diện Window form III GIỚI THIỆU MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM Kít thí nghiệm bố trí Hình BT1 SW1 BT2 SW2 BT3 SW3 IN PLC – s7 200 OUT Hình 1: Kit thí nghiệm S7 -200 Page |1 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC - IV Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài Các đèn led giao thông Xanh, Vàng, Đỏ trụ A B nối với chân Q0.0 đến Q0.5 PLC Các nút nhấn BT1 – BT3 nối với ngõ vào I0.0 – I0.2 PLC Các công tắc SW1 – SW3 nối với ngõ vào I0.3 – I0.5 PLC Giữa PLC máy tính nối với qua cáp lập trình PPI kết nối truyền thơng nối tiếp Free Port THÍ NGHIỆM A Bài Thí nghiệm 1: Làm quen với PLC S7-200 Thí nghiệm 1.1: Thực tốn điều khiển đèn giao thông với thông số đèn: XA = 30s, VA = 3s, DA = 43s; XB = 40s, VB = 3s, DB = 33s - Mở chương phần mềm lập trình Step Microwin viết đoạn chương trình sau: TITLE=PROGRAM COMMENTS Network // Network Title // Network Comment LDN T40 LPS TON A TON T37, VW130 T37 T38, VW132 LRD A TON T38 T39, VW134 LPP A TON T39 T40, VW136 ************************ Network LDN = T37 Q0.0 ************************ Network LD T37 Page |2 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC AN = Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài T38 Q0.1 ************************ Network LD T38 = Q0.2 ************************ Network LD T38 AN T39 = Q0.3 ************************ Network LD T39 = Q0.4 ************************ Network LDN = T38 Q0.5 ************************ Network LD SM0.0 MOVW 300, VW130 MOVW 30, VW132 MOVW 400, VW134 MOVW 30, VW136 - Sinh viên chuyển từ STL sang Ladder cách chọn View Ladder cơng cụ Giải thích chức chương trình Tìm hiểu chức SM0.0 Network gì? Nếu bỏ SM0.0 chương trình có biên dịch hay không? Page |3 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC - Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài Thực biên dịch nạp chương trình cho PLC theo cổng COM kết nối PLC máy tính Quan sát hoạt động PLC tín hiệu đèn giao thơng Thí nghiệm 1.2: Cải tiến chương trình Thí nghiệm 1.1 hoạt động theo chế độ khác nhau: Khi người dùng bấm nút khác chương trình thay đổi thời gian đèn: - Khi có cạnh lên BT1, đèn hoạt động theo chu kỳ XA = 30s, VA = 3s, DA = 43s; XB = 40s, VB = 3s, DB = 33s - Khi có cạnh lên BT2, đèn hoạt động theo chu kỳ XA = 60s, VA = 5s, DA = 65s; XB = 60s, VB = 5s, DB = 65s - Khi có cạnh lên BT3, đèn VA VB nhấp nháy với chu kì 1s (500 ms mở, 500 ms tắt), đèn cịn lại tắt hồn tồn - Quy ước chế độ hoạt động Mode 1, Mode 2, Mode (để thuận lợi diễn giải cho phần thí nghiệm sau) ** Sinh viên lập trình báo cáo kết cho GVHD Thí nghiệm 1.3: Lập trình tính tốn thời gian đếm ngược trụ đèn A B: - Trong trường hợp hệ thống chạy Mode Mode 2, sinh viên lập trình tính tốn thời gian đếm ngược trụ đèn tính theo đơn vị giây Kết tính tốn lưu vào ghi theo quy ước: Thanh ghi Ý nghĩa VB120 Chữ số hàng chục hiển thị trụ A VB121 Chữ số hàng đơn vị hiển thị trụ A VB122 Chữ số hàng chục hiển thị trụ B VB123 Chữ số hàng đơn vị hiển thị trụ B - Trong trường hợp hệ thống chạy Mode 3, ghi VB120 đến VB123 có giá trị 32 - Gợi ý: Sử dụng phép trừ với đầu vào ô nhớ VW130 đến VW136 ghi T37 đến T40 cách hợp lý để tính giá trị đếm ngược ** Sinh viên lập trình báo cáo kết cho GVHD Page |4 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài B Thí nghiệm 2: Giao tiếp PC PLC sử dụng ngắtnhận ký tự, truyền thông qua PORT 0, giao thức “9600, N,8,1” Thí nghiệm 2.1: Thực Liên kết đơn giản PLC PC Bài toán: - Yêu cầu: Thực chương trình cho phép điều khiển tắt, mở động từ Panel (bấm BT1 động chạy, bấm BT2 động dừng, dùng Q0.0 để mơ tín hiệu động cơ) Trạng thái động truyền lên máy tính thơng qua giao tiếp nối tiếp PORT PLC cổng COM máy tính Ngồi ra, giao diện người dùng cho phép tắt, mở động thông qua nút bấm (Khi người dùng bấm nút “MOTOR ON” động chạy, bấm nút “MOTOR OFF” động dừng) Hình 2: Màn hình giao diện điều khiển máy tính - - Quy định truyền thơng: o Khi bấm nút “MOTOR ON”: Máy tính truyền xuống PLC ký tự ‘A’ o Khi bấm nút “MOTOR OFF”: Máy tính truyền xuống PLC ký tự ‘B’ o Khi động chuyển từ trạng thái dừng sang chạy (người dùng bấm nút BT1 Panel có tin ‘A’ truyền PLC): PLC truyền máy tính ký tự ‘A’ hình trịn giao diện hiển thị màu đỏ o Khi động chuyển từ trạng thái chạy sang dừng (người dùng bấm nút BT2 Panel có tin ‘B’ truyền PLC): PLC truyền máy tính ký tự ‘B’ hình trịn giao diện hiển thị màu trắng Thực thí nghiệm Page |5 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài Chương trình giao diện máy tính: SV tham khảo chương trình dưới: using using using using using using using using using System; System.Collections.Generic; System.ComponentModel; System.Data; System.Drawing; System.Linq; System.Text; System.Threading.Tasks; System.Windows.Forms; namespace WindowsFormsApplication1 { public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { serialPort1.PortName = "COM1"; serialPort1.Open(); //Sinh viên thay đổi cổng COM phù hợp với kết nối } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("A"); } private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("B"); } private void DataAvailable(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e) { string data; data = serialPort1.ReadExisting(); this.BeginInvoke(new SetDeleg(si_DataReceived), new object[] { data }); } private void si_DataReceived(string data) { textBox1.Text = data.Trim(); textBox2.Text = Convert.ToInt16(data[0]).ToString(); if (data[0] == 'A') { ovalShape1.BackStyle = Microsoft.VisualBasic.PowerPacks.BackStyle.Opaque; ovalShape1.BackColor = Color.Red; } if (data[0] == 'B') { ovalShape1.BackStyle = Microsoft.VisualBasic.PowerPacks.BackStyle.Opaque; ovalShape1.BackColor = Color.White; } } private delegate void SetDeleg(string text); } } Page |6 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài Chương trình PLC Mở chương trình phần mềm STEP7 MicroWIN, vào tab Main, viết đoạn chương trình sau: TITLE=PROGRAM COMMENTS Network // Network Title // Network Comment LD SM0.1 MOVB 16#09, SMB30 (Note: thiết lập truyền thông “9600,N,8,1”) ATCH INT0, (Note: Khai báo ngắt nhận ký tự) ENI Network LD (Note: đoan lệnh điều khiển motor ON/OFF Panel Giao diện) I0.0 O Q0.0 O M0.0 AN I0.1 AN M0.1 = Q0.0 Network LD R M0.0 M0.0, Network LD R M0.1 M0.1, Network (Note: đoạn lệnh thiết lập nội dung truyền PC, ký tự A thuôc vùng nhớ VB100; ký tự B thuộc vùng nhớ VB102) LD SM0.1 MOVB 1, VB100 MOVB 'A', VB101 MOVB 1, VB102 Page |7 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài MOVB 'B', VB103 Network // (Note: motor ON truyền ký tự A”, motor OFF truyền ký tự B”) LD Q0.0 LPS EU XMT VB100, LPP ED XMT LD VB102, Q0.0 XMT VB100, LDN Q0.0 XMT VB102, Vào tab INT0, viết đoạn chương trình kiểm tra thông tin nhận từ PC sau: TITLE=INTERRUPT ROUTINE COMMENTS Network // Network Title // Network Comment LDB= SMB2, 'A' S M0.0, Network LDB= SMB2, 'B' S M0.1, - Nạp chương trình PLC, kiểm tra hoạt động chương trình kết điều khiển từ máy tính trả lời câu hỏi bên dưới: - Chú ý: o PLC: Để đảm bảo kết nối nạp chương trình, PLC phải để mode Stop; khi nạp chương trình xong chuyển lại qua chế độ Run o Phần mềm giao diện: tắt Microwin trước chạy giao diện tránh tượng chiếm quyền Microwin Page |8 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài - Câu hỏi: a Tìm hiểu lệnh XMT tập lệnh lập trình PLC S7-200, giải thích ý nghĩa phép gán Network b Chương trình tab INT0 dùng để làm gì? Khi đoạn chương trình thực thi? c Giải thích tồn chương trình nạp vào PLC S7-200 d Vì chương trình giao diện máy tính cần phải sử dụng cấu trúc ủy nhiệm (delegate)? Nói cách khác, khơng sử dụng cấu trúc mà gọi thẳng chương trình si_DataReceived xử lý kiện Serial Port xảy vấn đề gì? e Trong số trường hợp, người dùng bấm “MOTOR ON” giao diện máy tính liệu PLC gửi bị lỗi, vịng trịn giao diện khơng chuyển thành màu đị Sinh viên giải thích lý nêu phương án giải Thí nghiệm 2.2: thực cải tiến tốn điều khiển đèn giao thơng thí nghiệm 1.3 (hoặc 1.2) quan sát giao diện Sinh viên nên giải yêu cầu đây: Yêu cầu 1: Từ chương trình đèn giao thơng (thí nghiệm 1.3 1.2), hiển thị trạng thái đèn giao thơng lên giao diện máy tính: Gợi ý: - Các trụ đèn giao thơng có tối đa trạng thái (sinh viên tự liệt kê) Như đơn giản kí hiệu trạng thái A, B, C, D, E, F Hiện trụ đèn trạng thái gửi kí tự tương ứng lên máy tính - Frame truyền cần byte - Có thể sử dụng cấu trúc ovalShape thí nghiệm 2.1 để hiển thị trạng thái đèn Yêu cầu 2: Hiển thị thêm giá trị thời gian đếm ngược đèn lên giao diện máy tính Gợi ý: - Mở rộng frame truyền từ byte lên byte, byte cộng thêm chữ số đếm ngược trụ - Chú ý để chuyển từ số sang mã ASCII, phải cộng thêm 48 - Chú ý Mode 3, không hiển thị số đếm, phải gửi kí tự “space” lên máy tính Yêu cầu 3: Cho phép người dùng chọn Mode từ giao diện điều khiển Gợi ý: Có thể gửi kí tự “1”, “2”, “3” từ máy tính xuống để chọn Mode tương ứng Page |9 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài Nội dung Báo cáo thí nghiệm: - Giải thuật Chương trình PLC thí nghiệm 1.2, 1.3 2.2, giải thích hoạt động? Kết thực hiện, giao diện điều khiển PC thí nghiệm 2.1 2.2 Đề xuất phương án khác cho thí u cầu tốn thí nghiệm 2.2 P a g e | 10 BTN 2: Truyền Thông Nối Tiếp PC-PLC Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài Bảng nhận xét, đánh giá GV Thơng tin Sinh viên: Nhóm: Họ Tên SV: MSSV: Các Nhiệm vụ nội dung thực buổi thí nghiệm: Đánh giá GV: STT Tiêu chí Chuẩn bị Bài TN Mức hồn thành BTN Mức Mức Mức Mức Mức Mức độ nắm bắt nội dung thí nghiệm Mức độ giải tốn trực tiếp GVHD Nội dung báo cáo thí nghiệm Mức độ trả lời câu hỏi BTN Tính sáng tạo giải thuật đề xuất Liên kết thành viên nhóm Các ý kiến khác: P a g e | 11 ... thí nghiệm: - Giải thuật Chương trình PLC thí nghiệm 1.2, 1.3 2.2, giải thích hoạt động? Kết thực hiện, giao diện điều khiển PC thí nghiệm 2.1 2.2 Đề xuất phương án khác cho thí yêu cầu tốn thí. .. diện máy tính liệu PLC gửi bị lỗi, vịng trịn giao diện khơng chuyển thành màu đị Sinh viên giải thích lý nêu phương án giải Thí nghiệm 2.2: thực cải tiến tốn điều khiển đèn giao thơng thí nghiệm. .. ngõ vào I0.0 – I0.2 PLC Các công tắc SW1 – SW3 nối với ngõ vào I0.3 – I0.5 PLC Giữa PLC máy tính nối với qua cáp lập trình PPI kết nối truyền thơng nối tiếp Free Port THÍ NGHIỆM A Bài Thí nghiệm