tài liệu plc s7-200

Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT 17Bộ timer: TON, TONR, TOF - Hàm TON và TONR đếm thời gian khi có tín hiệu ở đầu vào IN, Khi giá trị đếm thời gian vượt qua giá trị đặt, bit Timer có giá

Trang 1

2013.08.05 TS Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT 1

ĐIỀU KHIỂN LOGIC - PLC

(LOGICAL CONTROL - PLC)

Môn học cung cấp cho sinh viên các kỹ năng thiết

kế, tổng hợp và lắp ráp các mạch điều khiển logic;

xây dựng hoàn chỉnh hệ thống điều khiển đơn giản

dựa trên PLC Khoa Điện - Điện tử, Bộ môn Điều khiển học

3 PLC SIEMENS S7-200

3.1 Khái quát chung và cấu hình phần cứng S7-200

3.2 Cấu trúc bộ nhớ và giới hạn toán hạng S7-200

3.3 Cấu trúc chương trình và lập trình cho S7-200

3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng trong các

bài toán điều khiển

3.5 Xử lý tín hiệu tương tự và bộ điều khiển PID trong

S7-200

Trang 2

Tập các lệnh S7-200 được thể hiện ở cả 3 dạng ngôn

ngữ lập trình LAD, STL, FBD, bao gồm nhóm lệnh sau:

3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …

Tập lệnh bit S7-200 sử dụng ô nhớ ngăn xếp (stack) để thực

hiện với đa số các lệnh bit Ngăn xếp gồm 9 bítchồng lên nhau, nhưng thường các lệnh bit chỉliên quan đến bit stack0

và bit stack1 Stack0lưu giữ kết quả củaphép toán logic

Ví dụ 1:

Trang 7

Hàm POSITIVE và NEGATIVE

Cho một xung ở đầu ra có độ rộng một chu kỳ vòng quét tại thời điểm xuất

hiện sườn lên (lệnh POSITIVE) và sườn xuống (lệnh NEGATIVE) của xung

Lệnh SET, RESET n bit

Ghi hoặc xoá giá trị 1 của n bit kể từ địa chỉ bit

Trang 8

Lệnh so sánh Byte, Word, Double word, số thực

Chúng ta có thể sử dụng các cách so sánh như: =, >=, <=, <>, <, >, cho các

Byte, Word, Double word Đầu ra bằng 1 khi so sánh đúng

Lệnh so sánh Byte, Word, Double word, số thực

Trang 9

Bộ timer: TON, TONR, TOF

- Hàm TON và TONR đếm thời gian khi có tín hiệu ở đầu vào IN, Khi giá trị đếm thời

gian vượt qua giá trị đặt, bit Timer có giá trị 1

Với bộ thời gian TON, giá trị đếm thời gian sẽ bị xoá khi mất tín hiệu ở đầu vào IN,

còn với bộ thời gian TONR, giá trị đếm thời gian sẽ dừng lại tại thời điểm mất tín hiệu

đầu vào IN và đếm tích luỹ khi tiếp tục có tín hiệu ở đầu vào IN

- Hàm TOF reset giá trị đếm thời gian và đặt bit Timer bằng 1 khi có tín hiệu ở đầu

vào IN, khi mất tín hiệu ở đầu vào IN, bộ thời gian bắt đầu đếm thời gian và khi giá trị

đếm thời gian bằng giá trị đặt bit Timer bị xoá về 0

- Tất cả các bộ đếm thời gian sẽ vẫn tiếp tục đếm thời gian khi đã đếm tới giá trị đặt,

nó chỉ dừng lại khi đạt giá trị cực đại 32.767s

Độ phân giải các bộ Timer

Cần chú ý rằng, chúng ta không thể sử dụng cùng một địa chỉ cho hai loại bộ

thời gian, ví dụ TON T32 và TOF T32

Trang 10

Ví dụ:

LD I0.0 TONR T1, 100

Trang 11

Ví dụ:

Đèn trước cửa gara không được tắt ngay khi ấn nút đóng để người đi khỏi

Bộ Counter: CTU, CTD, CTUD,

- Bộ đếm tiến CTU

- Bộ đếm thuận CTU đếm tăng tại thời điểm sườn lên của tín hiệu đầu

vào Cu Khi nội dung bộ đếm bằng giá trị đặt PV, bộ đếm dừng lại và bit

counter bằng 1 Bộ đếm bị reset khi có tín hiệu tại đầu vào R

Cứ mỗi xung 0->1 ở ngõ vào I0.0 thì bộ đếm tăng lên 1 đơn vị Từ xung thứ 5 thì ngõ ra Q0.0=1, nếu I0.1=1 thì sẽ reset ngõ ra

Trang 12

- Bộ đếm lùi: CTD

- Bộ đếm nghịch CTD đếm nghịch tại thời điểm sườn lên của tín hiệu

đầu vào CD, bộ đếm dừng lại và bit counter bằng 1 khi nội dung bộ

đếm bằng 0, bộ đếm bị reset và được đặt giá trị PV khi có tín hiệu ở

đầu vào LD

Bộ Counter: CTU, CTUD, CTD

- Bộ đếm tiến lùi (thuận

nghịch) CTUD đếm tăng tại

thời điểm sườn lên của tín

hiệu đầu vào CU và đếm

nghịch tại thời điểm sườn lên

của đầu vào tín hiệu CD, khi

nội dung bộ đếm lớn hơn

hoặc bằng giá trị đặt, bit

Trang 13

Khối chuyển dữ liệu MOV

Thực hiện chuyển dữ liệu từ đầu vào IN tới đầu ra OUT khi có tín hiệu ở đầu

vào EN, nếu việc chuyển dữ liệu thành công sẽ có tín hiệu ở đầu ENO

MOV_B: chuyển Byte dữ liệu

Tương tự cũng có: MOV_W, MOV_DW, MOV_R

Các hàm toán học: ADD, SUB, MUL, DIV

Các hàm sử lý toán học số nguyên 16 bit: ADD_I, SUB_I, MUL_I, DIV_I

Trang 14

Các hàm toán học: ADD, SUB, MUL, DIV

Các hàm sử lý toán học số nguyên 32 bit: ADD_DI, SUB_DI, MUL_DI, DIV_DI

Ví dụ ứng dụng 1: Điều khiển ĐCKB

Trang 15

Điều khiển ĐCKB

Mạch điều khiển

Sơ đồ nối dây PLC

Nối dây Rơle trung gian voi K1

Sử dụng Rơle trung gian K11 nguồn 24VDC, dùng đóng điện 220VAC cho cuộn dây contactor K1

Điều khiển ĐCKB

Trang 16

Ví dụ ứng dụng 2: Điều khiển đảo chiều ĐCKB

Nhấn S1 (NO) thì quay phải và đèn H1 sáng.

Nhấn S2 (NO) thì quay trái và đèn H2 sáng.

Động cơ dừng bất cứ lúc nào và đèn H3 sáng nếu nhấn S3(NC) hoặc quá dòng

Điều khiển đảo chiều ĐCKB

Sơ đồ nối dây PLC

Đảm bảo an toàn:

sử dụng tiếp điểm khóa chéo

Trang 17

Điều khiển đảo chiều ĐCKB chỉ khi đã dừng hẳn

Ví dụ 3: Đảo chiều ĐCKB chỉ khi đã dừng hẳn (5s)

Nhấn S1 (NO) thì quay phải và đèn H1 sáng.

Nhấn S2 (NO) thì quay trái và đèn H2 sáng.

Động cơ dừng bất cứ lúc nào và đèn H0 sáng nếu nhấn S3(NC) hoặc quá dòng Q1 tác động

Việc đảo chiều chỉ thực hiện khi nhấn S3 và sau 5s (đảm bảo dừng hẳn) Đèn H3 nháy sáng1Hz trong thời gian chờ dừng hẳn.

Trang 19

Ví dụ 4: Rót chất lỏng vào thùng chứa

Khi nhấn S1 thì thùng rỗng được đưa

vào băng tải và băng tải vận chuyển

đến S2 thì dừng.

Van Y1 rót chất lỏng sau 5s thì thùng

đầy và van Y1 đóng lại,

Băng tải hoạt động đưa thùng đầy ra

và thùng rổng lại được đưa vào băng

tải, bắt đầu chu trình mới

Nếu chất lỏng trong bồn hết thì còi H1

sẽ cảnh báo

Nếu thùng rỗng hết thì băng

tải dừng sau 15s kể từ thùng

cuối cùng được rót đầy Y2

sẽ cho rơi thùng rỗng vào

băng tải nếu được cấp điện

trong 100ms

Trang 20

Trang 21

- Các hoạt động được điều khiển kế tiếp nhau theo một trình

tự xác định

- Ví dụ: ĐK nâng/hạ lấy hàng, ĐK khoan/đột sản phẩm

- Sử dụng lưu đồ (flowchart) hoặc sơ đồ chức năng Grapcet

(function chart) để mô tả hoạt động của hệ trình tự

Mạch lạc rõ ràng giúp kiểm tra và thử hệ thống

3.4 … Điều khiển trình tự

Các bước để thiết kế bài toán điều khiển trình tự

B1: Xây dựng sơ đồ phối hợp hoạt động

- Phân tích và mô tả hoạt động chi tiết của từng bộ phận/thiết bị

cần điều khiển dựa theo yêu cầu công nghệ trong một khối

hình chữ nhât

- Mô tả việc phối hợp việc thực hiện của các khâu/thiết bị dưới

dạng sơ đồ khối hình chữ nhật kế tiếp nhau theo đúng trình tự,

yêu cầu công nghệ

B2: Lập sơ đồ khối điều khiển trình tự

Trang 22

B3: Chọn lựa và thiết kế phần cứng điều khiển

- Chọn thiết bị chấp hành, đo lường, định ngõ vào/ra và chọn

loại PLC

- Thiết kế mạch nối dây giữa PLC với thiết bị ngoại vi

B4: Lập chương trình điều khiển cho PLC

- Lựa chọn cấu trúc chương trình điều khiển: lập trình lập tuyến

đơn giản (nội dung chương trình điều khiển tổ chức trong một

hàm main) hay lập trình cấu trúc (một chương trình trình và

nhiều chương trình con)

- Soạn thảo chương trình điều khiển theo dạng ngôn ngư phù

hợp LAD, STL, FBD

B5: Chạy thử và hoàn chỉnh chương trình

- Chạy thử chương trình offline: kiểm tra ngõ vảo/ra qua LED

- Chạy thử on-line: kết nối phần cứng và quan sát đáp ứng của

hệ thống sản xuất thực để hiệu chỉnh chương trình lần cuối

- Ví dụ:

The drill consists of the following

elements:

- Drill motor with feedback signals

for drill running/stopped

Start button and coolant switch

- Cooling pump with feedback

signal for coolant pressure

reached

- Clamping device with feedback

signal for selected clamp

Trang 23

-Functional Diagram - Drilling Sequence

The entire drilling sequence can be divided into the following sections:

• Insert work piece (manual)

• If required, set switch for coolant (depending on the material)

• Start the machine with the start button (drill motor starts up)

• Clamp the work piece with the selected clamp pressure

• Start the cooling pump (if coolant selected)

• Lower drill and carriage to the bottom target position (drill)

• Wait 0.5 seconds at lower target position (drill)

• Raise drill with carriage to upper target position

• Remove work piece, turn off drill motor and cooling pump

• Remove work piece (manual)

Trang 24

Defining Inputs and Outputs

- List the inputs and outputs for the drill in the form of a table

- If you want to program symbolically, enter the required symbolic

names (for example input I 0.4 "Cl_press_ok")

- Lập chương trình điều khiển trên PLC

Trang 26

Calibration and Configuration location for EM

Calibration Input ảnh hưởng đến giá trị số đọc được trong PLC của đầu vào

tương tự Thực hiện điều chỉnh đến khi đạt được quan hệ tín hiệu đầu vào-giá

trị đọc trong CPUđạt mong muốn bằng chỉnh chốt phân áp GAIN và OFFSET

Configuration for mudule: dùng DIP để chọn dải tín hiệu đầu vào và độ phân giải

Đối với TC/RTD thì dùng DIP chọn loại cảm biến đầu vào, thang đo oC/F, …

3.5 Xử lý tín hiệu tương tự …

- Input Data Word Format for EM

The 12-bit data value is

placed within the analog

input word of the CPU

- Output Data Word Format for EM

The 12-bit data value is

Trang 27

- The S7-200 Allows You to Filter the Analog (Digital) Inputs

S7-200 cho phép cài đặt bộ lọc mềm

với tất cả các đầu vào tương tự (lọc

giống nhau) Giá trị số sau lọc trong

CPU của tín hiệu đầu vào sẽ là trung

bình chung các giá trị của số mẫu

được cài đặt trên STEP 7 MicroWIN

Số mẫu chọn min.=64

Select 64 or more samples to calculate the average value

- The S7-200 Allows You to Configure the Value of Analog Outputs

- The Analog Output Table allows

you to set analog output points

to known values ( 32768 to

37262) after a RUN-to-STOP

transition, or to preserve the

output values that existed before

the transition to STOP mode

- The Analog Output table is part

of the system block that is

downloaded and stored in

the S7-200 CPU

Trang 28

-Tín hiệu Analog là các tín hiệu tương tự (0-10VDC, 4-20mA, …)

Tín hiệu analog có thể là tín hiệu từ các cảm biến đo khoảng

cách, cảm biến áp suất, cảm biến đo trọng lượng, …

Đọc tín hiệu analog từ Modul EM231:

Các tín hiệu có thể đọc được từ Modul EM231 (tuỳ thuộc việc

chọn các Switch trên modul):

+ Tín hiệu đơn cực (tín hiệu điện áp): 0-10VDC, 0-5VDC

+ Tín hiệu lưỡng cực (tín hiệu điện áp): -5÷5VDC, -2.5÷2.5VDC

+ Tín hiệu dòng điện:0÷20mA, 4÷20mA

- Tín hiệu Analog sẽ được đọc vào AIW0, AIW2, … tuỳ thuộc

vào vị trí của tín hiệu đưa vào modul

VD: EM231 có 4 ngõ vào Analog do vậy vị trí các ngõ vào

tương ứng là: AIW0, AIW2, AIW4, AIW6

Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, tuy nhiên giá trị mà

AIWx đọc vào không phải là giá trị điện áp ,mà là giá trị đã

được quy đổi tương ứng 16bit.

+ Trường hợp đơn cực : Giá trị từ 0÷64000 tương ứng với

(0-10V, 0-5V hay 0-20mA)

+ Trường hợp lưỡng cực: Giá trị từ -32000÷32000 tương ứng

Trang 29

Do vậy dựa tren giá trị đọc vào của AIW ta có thểå tính được

giá trị điện áp tương ứng; từ giá trị điện áp ta có thể suy ra giá

trị mong muốn.

- Thông thường các tín hiệu Analog đọc vào bao giờ người sử

dụng cũng mong muốn đọc được chính giá trị mong muốn (Ví

dụ: giá trị khối lượng trong đọc đầu cân Loadcell, giá trị áp

suất trong đọc tín hiệu từ cảm biến áp suất …)

- Phương pháp đọc Analog trong trường hợp này ta sẽ không

cần quan tâm nhiều đến chế độ đơn cực hay lưỡng cực, mà chỉ

cần xác định được 2 điểm, từ đó lập được phương trình đường

thẳng (Giá trị mong muốn đọc theo AIW)

Ví dụ: Để đọc khối lượng từ đầu cân: Ta xây dựng hàm Khối lượng

theo AIW (là tín hiệu đọc vào)

Bước 1: Ta cần xác định 2 điểm:

+ Điểm 1: Ta online trên máy tính, đọc giá trị AIW0 là x1, trong

trường hợp ở điểm 1 (Điểm 1 là điểm ta đặt quả cân chuẩn 1 có khối

lượng m1 lên bàn cân), Tương tự ta xác định được điểm 2 (tương ứng

x2 và m2) Từ đó ta có 2 điểm: Điểm 1 (x1,m1), Điểm 2 (x2,m2).

+ Phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm 1, 2 có dạng:

(X-X1)/(X2-X1)= (Y-Y1)/(Y2-Y1), Từ đó rút Y theo X

Đó chính là phương trình khối lượng theo AIW.

Trang 30

Xuất tín hiệu analog qua modul EM232:

Các tín hiệu có thể xuất ra Modul EM232(tuỳ thuộc việc chọn

các Switch trên modul):

• + Tín hiệu đơn cực (tín hiệu dòng điện): 0-20mA

• + Tín hiệu lưỡng cực (tín hiệu điện áp): -10VDC – 10VDC

Tín hiệu 0 -20mA tương ứng với giá trị 0 – 32000

Các tín hiệu có thể đọc được thông qua Modul EM235 (Tuỳ

theo Switch chọn trên Modul):

• Đơn cực : 0 – 50mV , 0 – 100mV , 0 – 500mV , 0 – 1V , 0 –

5VDC , 0 – 20mA , 0 – 10VDC.

• Lưỡng cực : 25mV , 50mV , 100mV , 250mV ,

+-500mV , +-1VDC ,+-2.5VDC , +-5VDC ,+-10VDC

Giá trị tương ứng cho chế độ đơn cực: Từ 0 – 64000

Giá trị tương ứng cho chế độ lưỡng cực : -32000 – 32000

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	5,31 MB