1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200

136 13 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết kế, Chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống Chiller, Điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng PLC S7 – 1200
Tác giả Nguyễn Khải Minh, Nguyễn Thanh Hoài
Người hướng dẫn GVC.ThS. Lại Hoài Nam
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2024
Thành phố Thành phố Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 136
Dung lượng 12,53 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN (19)
    • 1.1 Giới thiệu chung (19)
    • 1.2 Nhiệm vụ đề tài (20)
    • 1.3 Mục tiêu nghiên cứu (20)
    • 1.4 Đối tượng nghiên cứu (21)
    • 1.5 Nội dung nghiên cứu (21)
  • CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT NỐI PLC S7-1200 (23)
    • 2.1. Tổng quan về phần cứng và trạng thái đèn báo (23)
    • 2.2 Tính năng nổi bật của S7-1200 (24)
    • 2.3 Module mở rộng S7-1200 (25)
    • 2.4 Kết nối nguồn (29)
    • 2.5 Kết nối ngõ vào (30)
    • 2.6 Kết nối ngõ ra (31)
  • CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PLC SIMATIC S7-1200 (32)
    • 3.1 Ngôn ngữ lập trình (32)
    • 3.2 Quy định vùng nhớ và ký hiệu trong PLC S7-1200 (33)
    • 3.3 Cách thức truy xuất một vùng nhớ (34)
    • 3.4 Cách thiết lập các bit đặc biệt (36)
    • 3.5 Kiểu dữ liệu trong S7-1200 (38)
  • CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM TIA PORTAL V16 (40)
    • 4.1 Giới thiệu sơ lược về phần mềm TIA PORTAL (40)
    • 4.2 Phần mềm Tia Portal V16 và yêu cầu cấu hình máy tính (40)
    • 4.3 Giới thiệu về giao diện Tia Portal V16 (40)
    • 4.4 Viết chương trình và bật mô phỏng chương trình (42)
    • 4.5 Nạp chương trình cho S7-1200 (45)
    • 4.6 Các khối hàm và cách thiết lập các khối hàm (47)
    • 4.7 Bộ định thời Timer (50)
    • 4.8 Cài đặt thời gian thực cho PLC S7-1200 (52)
    • 4.9 Bộ đếm Counter (55)
    • 4.10 Lập trình các lệnh trong Tia Portal V16 (57)
      • 4.10.1 Lệnh so sánh dữ liệu (57)
      • 4.10.2 Lệnh toán học (58)
      • 4.10.3 Lệnh di chuyển dữ liệu (60)
      • 4.10.4 Lệnh Set và Reset (61)
      • 4.10.5 Xung lên và xung xuống (61)
  • CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG CHILLER GIẢI NHIỆT NƯỚC (62)
    • 5.1 Nguyên lý hoạt động Chiller giải nhiệt nước (62)
    • 5.2 Nguyên lý điều khiển Chiller giải nhiệt nước (64)
      • 5.2.1 Nguyên lý chung (64)
      • 5.2.2 Điều khiển khởi động máy nén (65)
      • 5.2.3 Bảo vệ hệ thống Chiller giải nhiệt nước (65)
      • 5.2.4 Điều chỉnh năng suất lạnh (66)
      • 5.2.5 Các thông số cần kiểm soát ở Chiller giải nhiệt nước (67)
  • CHƯƠNG 6: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC SIMATIC S7-1200 VÀ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN (69)
    • 6.1 Giới thiệu về các thiết bị điện sử dụng (69)
      • 6.1.1 Thiết bị điều khiển trung tâm (CPU) (69)
      • 6.1.2 Module mở rộng analog (70)
      • 6.1.3 Thiết bị đầu vào (Input) (70)
      • 6.1.4 Cơ cấu chấp hành (Output) (71)
      • 6.1.5 Thiết bị bảo vệ (72)
    • 6.2 Lập trình chương trình PLC điều khiển hệ thống bằng phần mềm Tia Portal V16 (75)
      • 6.2.1 Nguyên lý điều khiển hệ thống (75)
      • 6.2.2 Lập trình xử lý tín hiệu ngõ vào (78)
      • 6.2.3 Lập trình tín hiệu ngõ ra (87)
      • 6.2.4 Lập trình báo Alarm (92)
      • 6.2.5 Lập trình các chức năng (93)
      • 6.2.6 Lập trình mô phỏng các cảm biến nhiệt độ (101)
    • 6.3 Thiết kế tủ điều khiển (104)
      • 6.3.1 Bảng khối lượng thiết bị tủ điện Chiller giải nhiệt nước (104)
      • 6.3.2 Layout tủ điều khiển (104)
      • 6.3.3 Đấu nối tủ điện điều khiển (105)
  • CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CHILLER GIẢI NHIỆT NƯỚC BẰNG WINCC (107)
    • 7.1 Giới thiệu về WinCC (107)
    • 7.2 Mục tiêu thiết kế giao diện điều khiển hệ thống Chiller giải nhiệt nước (107)
    • 7.3 Hướng dẫn vận hành hệ thống thông qua giao diện đã thiết kế (108)
      • 7.3.1 Giới thiệu các Tab chức năng (108)
      • 7.3.2 Vận hành hệ thống ở các chế độ (109)
      • 7.3.3 Giám sát các thông số hoạt động (116)
      • 7.3.4 Cảnh báo lỗi hệ thống (117)
      • 7.3.5 Cài đặt thông số vận hành (119)
      • 7.3.6 Các chức năng khác (120)
  • CHƯƠNG 8: KẾT NỐI VÀ VẬN HÀNH THỰC TẾ (121)
    • 8.1 Hệ thống Water Chiller ở xưởng nhiệt (121)
    • 8.2 Lắp đặt tủ điều khiển (121)
    • 8.3 Vận hành hệ thống (124)
      • 8.3.1 Vận hành hệ thống thực tế ở chế độ Man (124)
      • 8.3.2 Vận hành hệ thống thực tế ở chế độ Auto (127)
    • 8.3 Vận hành hệ thống thực tế ở chế độ thời gian thực (130)
    • 8.4 Xem các thông số khi vận hành (132)
  • CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (133)
    • 9.1 Kết luận (133)
    • 9.2 Kiến nghị (133)

Nội dung

Để điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển logic.. Nhờ sự phát triển của kỹ thuật, các thiết

TỔNG QUAN

Giới thiệu chung

Ngày nay kỹ thuật lạnh đã phát triển rất nhiều và được ứng dụng vào nhiều ngành nghề Đặc biệt là các ngành công nghiệp và trong điều hòa không khí

Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật ngày này, kéo theo sự phát triển của nhiều ngành nghề khác nhau đòi hỏi các ngành nghề hỗ trợ lẫn nhau để cùng nhau phát triển Cùng với sự phát triển của các ngành như: tự động hóa, kỹ thuật điện, công nghệ thông tin kéo theo các ngành khác khác phát triển, trong đó có kỹ thuật lạnh

Trong một hệ thống, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ hoạt động của thiết bị Các hệ thống thường rất phức tạp với nhiều đại lượng vật lý Để điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển logic Trước đây hệ thống điều khiển logic được dùng là hệ thống điều khiển logic relay Nhờ sự phát triển của kỹ thuật, các thiết bị điều khiển có thể lập trình như PLC (Programmable Logic Controller) đã ra đời thay thế cho hệ thống điều khiển relay

Hai đặc điểm chính giúp cho PLC thành công là độ tin cậy cao và khả năng lập trình dễ dàng Độ tin cậy của PLC được đảm bảo bởi mạch bán dẫn đảm bảo được yêu cầu trong công nghiệp Ngôn ngữ lập trình tương tự như sơ đồ thang như trong các hệ thống điều khiển logic nên dễ dàng sử dụng

Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho các hệ thống công nghiệp Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quá trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn PLC là sự lựa chọn tốt hơn các hệ thống relay do một số lý do sau:

• Tốn ít không gian: một PLC cần ít không gian hơn một tủ điều khiển sử dụng relay để thực hiện cùng một chức năng

• Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả các máy tính thông thường

• Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: các vỏ của PLC được làm từ các vật liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động và nhiễu Các máy tính tiêu chuẩn không có khả năng này

• Tính linh hoạt cao: chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi nhanh chóng và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lập trình, bằng thẻ nhớ, bằng truyền tải qua mạng.

Nhiệm vụ đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật ngày nay Các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp đang dần chuyển sang hướng tự động hóa Vì vậy các hệ thống đòi hỏi phải vận hành một cách tự động với độ chính xác cao, an toàn, hiệu quả, tiết kiệm và dễ dàng sử dụng, để đạt được những yêu cầu đó, có nhiều cách để thực hiện như là: ứng dụng các bo mạch, vi điều khiển và một trong những cách đó là ứng dụng PLC vào hệ thống Đối với các hệ thống nói chung cũng như hệ thống lạnh nói riêng Việc đòi hỏi phải vận hành một cách tự động, an toàn hiệu và quả kinh tế cũng được yêu cầu

Bên cạnh việc giúp hệ thống lạnh chạy được tự động thì việc ứng dụng PLC còn mang lại những hiệu quả như: dễ dàng bảo trì bảo dưỡng, có thể đưa ra được những chuẩn đoán các sự số của hệ thống Nhằm giúp việc khắc phục các sự cố dễ dàng hơn

Các thông số làm việc của hệ thống lạnh khi được ứng dụng PLC sẽ được kiểm soát chặt chẽ hơn Giúp cho hệ thống chạy được ổn định, làm việc hiệu quả, tiết kiệm năng lượng Mang lại hiệu quả kinh tế vô cùng lớn Để bắt kịp sự phát triển của xã hội, nâng cao chất lượng hệ thống nên đề tài Thiết kế, chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống Chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính, dùng PLC S7 - 1200 đã được chọn làm đề tài nghiên cứu.

Mục tiêu nghiên cứu

Nhằm hướng đến sự phát triển chung của đất nước, khi mà các nước phát triển đều đã áp dụng PLC vào việc điều khiển, vận hành hệ thống lạnh một cách tối ưu Để một hệ thống lạnh hoạt động được một cách an toàn và hiệu quả chúng ta cần kiểm soát rất nhiều thông số như: nhiệt độ nước cấp, nhiệt độ nước hồi, áp suất môi chất, để xử lý các số liệu đó rất khó khăn vì vậy chúng ta cần ứng dụng PLC vào để giúp việc làm trở nên đơn giản hơn

Kiểm soát các thông số nhiệt độ, áp suất giúp người vận hành có cái nhìn tổng quan về hệ thống Biết được hệ thống đang vận hành ổn định hay không Từ đó đưa

3 ra những phương án khắc phục giúp hệ thống luôn vận hành ở điều kiện tốt nhất Đảm bảo hệ thống chạy được xuyên suốt điều mà ở môi trường công nghiệp luôn cần

Khi ứng dụng PLC vào hệ thống thì người dùng dễ dàng đưa ra được những yêu cầu cho hệ thống về cách thức vận hành, phương pháp bảo vệ hệ thống Điều mà ở những hệ thống thường không thể thực hiện được

Cùng với tính ổn định của việc ứng dụng PLC vào cho hệ thống người dùng dễ dàng thay đổi phương thức vận hành, cách thức hoạt động một cách dễ dàng mà không cần thay đổi nhiều về phần cứng Vì các thông tin đã được xử lý ở bộ xử lý trung tâm Bên cạnh đó có thể thay đổi được các yêu cầu về điều khiển khi ứng dụng PLC vào cho hệ thống Hệ thống cũng sẽ chạy ổn định hơn có thể giải quyết được các thuật toán phức tạp và có độ tin cậy cao

Do có thể xử lý được các thuật toán phức tạp vì vậy mà hệ thống sẽ luôn chạy ở điều kiện tốt nhất Hệ thống đạt được hiệu suất cao Tối ưu về mặt năng lượng, đảm bảo điều kiện kinh tế.

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống lạnh, nguyên lý hoạt động của PLC, cảm biến, ngôn ngữ lập trình hình thang (LAD), truyền dữ liệu Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lạnh bằng PLC Siemens.

Nội dung nghiên cứu

Với phạm vi của đồ án tốt nghiệp này việc nghiên cứu quay quanh việc giúp hệ thống vận hành một cách tự động hoàn toàn, đưa ra các phương án bảo vệ như: bảo vệ máy nén, bơm, quạt, giúp phát hiện và chuẩn đoán sự cố của hệ thống và tiến hành thực hiện việc đấu nối hệ thống thật

Về mặt vận hành: để hệ thống vận hành được tự động cần phải lập trình trên PLC S7-1200 đưa ra phương án vận hành hệ thống hợp lý đúng với cơ sở lý thuyết Giúp cho hệ thống chạy được tự động hoàn toàn, đảm bảo đúng kỹ thuật và an toàn

Về mặt bảo vệ: đối với hệ thống lạnh ngoài việc chạy được tự động thì cần phải có các phương án bảo vệ hệ thống khi hệ thống làm việc Máy nén của hệ thống được ví như trái tim của hệ thống lạnh vì vậy mà các bảo vệ bắt buộc phải có để bảo vệ máy nén như là: bảo vệ áp suất đầu hút, áp suất đầu đẩy máy nén, bảo vệ áp suất

4 dầu, quá nhiệt máy nén, Ngoài việc bảo vệ máy nén chúng ta cũng phải bảo vệ các động cơ quạt và động cơ bơm

Về mặt kiểm soát các thông số hệ thống: với hệ thống lạnh nói chung và hệ thống lạnh Water Chiller nói riêng kiểm soát các thống số là rất quan trọng nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành của hệ thống và hiệu suất làm việc của hệ thống Vì thế, mà các thống số sau đây cần phải được kiểm soát như:

- Áp suất đầu hút và đầu đẩy của máy nén, việc kiểm soát áp suất đầu hút và đẩy đảm bảo được máy nén luôn hút và đẩy môi chất với trạng thái áp suất phù hợp không cao hơn cũng không thấp hơn điều kiện đã đặt ra từ trước

- Kiểm soát mức dầu của máy nén: để đảm bảo áp suất đầu luôn nằm trong khoản giá trị cho phép

- Kiểm soát nhiệt độ nước vào và ra bình ngưng tụ để đánh giá khả năng trao đổi nhiệt Có nằm trong khoản hoạt động tốt hay không để đưa ra phương án khắc phục bảo trì, bảo dưỡng

- Kiểm soát nhiệt độ nước vào và nước ra bình bay hơi để đánh giá khả năng trao đổi nhiệt của bình cũng như các phụ tải, từ đó thực hiện Từ đó có cái nhìn tổng quát về hệ thống vận hành như thế nào

Về mặc chẩn đoán: chẩn đoán và đưa ra các lỗi của hệ thống là rất quan trọng giúp người vận hành biết được lý do hệ thống không hoạt động Khoanh vùng được phạm vi sự cố dễ dàng biết được sự cố mà hệ thống đang gặp phải Kịp thời đưa ra phương án xử lý khắc phục sự cố Khi đã nắm được các thống số như: nhiệt độ, áp suất, việc ứng dụng các cơ sở lý thuyết vào xử lý các số liệu này sẽ đưa ra được các nhận định rằng hệ thống đang làm việc tốt hay không và báo được cho người dùng biết được các lỗi

Về mặt thi công đấu nối: khi đã hoàn tất việc viết chương trình cho hệ thống thì để hệ thống vận hành được người dùng cần phải kết nối các thiết bị lại với nhau

GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT NỐI PLC S7-1200

Tổng quan về phần cứng và trạng thái đèn báo

Cấu tạo cơ bản của bộ điều khiển S7-1200 như sau:

(1) Nơi kết nối cấp nguồn cho PLC

(3) Nơi kết nối tín hiệu ngõ vào (I) và tín hiệu ngõ ra (Q)

(4) Đèn báo tín hiệu trạng thái ngõ vào/ra

(5) Cổng kết nối Ethernet (Nạp chương trình, kết nối PLC-PLC, PLC-HMI) Ngoài ra còn có 3 đèn báo tín hiệu trạng thái của CPU

• RUN/STOP : Đèn báo chạy hoặc dừng (Đèn màu vàng/xanh)

• ERROR : Đèn báo lỗi (Đèn màu đỏ)

• MAINT : Đèn báo cần bảo dưỡng, bảo trì, thay thế phần cứng (Đèn màu vàng)

Bảng 1: Bảng trạng thái đèn báo ĐÈN LED BÁO Ý nghĩa

Tắt Tắt Tắt Kiểm tra lại kết nối nguồn cho CPU Tắt Chớp đỏ Tắt CPU đang xảy ra lỗi

Sáng xanh Tắt Tắt Đang ở chế độ RUN

Sáng xanh Chớp đỏ Tắt Đang chờ xử lý

Sáng xanh Tắt Sáng vàng Được duy trì yêu cầu

Sáng xanh Tắt Chớp vàng Lấy thẻ nhớ ra

Sáng xanh Tắt Chớp vàng Cập nhật Firmware đã thành công

Sáng xanh Tắt Tắt Chế độ STOP

Chớp vàng/xanh Tắt Tắt Đang chuyển chế độ RUN-STOP

Chớp vàng/xanh Chớp đỏ Tắt

- Chế độ kiểm tra ban đầu

Có thêm 2 đèn báo RX và TX hiển thị trạng thái cho cổng kết nối Ethernet: Đèn TX/RX Ý nghĩa

Tắt Không có kết nối cổng Ethernet giữa CPU với HMI hoặc các thiết bị khác

Chớp xanh Đang thực hiện

Sáng xanh Đang có sự kết nối Ethernet

Sáng vàng Đang truyền và nhận dữ liệu thông qua cổng kết nối.

Tính năng nổi bật của S7-1200

Thiết kế phần cứng linh hoạt: Mở rộng thêm các cổng vào/ra dễ dàng Tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board)

Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 8 module mở rộng tín hiệu ra/vào Ngõ vào Analog 8-10V được tích hợp trên CPU

Ba module truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông, VD module RS232 hay RS485 Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật Firmware Chuẩn đoán lỗi online/offline

- Tích hợp cổng kết nối Ethernet

Dùng để kết nối với máy tính, màn hình HMI, PLC với PLC hỗ trợ thêm được 16 cổng Ethernet Tốc độ truyền 10/100 Mbit/s

- Tính năng đo lường, điều khiển vị trí, quá trình:

Gồm 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

Hai ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ láy servo (Servo drive)

Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ

Mười sáu bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điều khiển (Auto-tune functionality).

Module mở rộng S7-1200

PLC S7-1200 đáp ứng số lượng lớn các module mở rộng, người sử dụng có thể lắp thêm các module để mở rộng thêm tín hiệu ngõ vào, tín hiệu ngõ ra, tín hiệu analog hoặc các cổng giao tiếp truyền thông

Module mở rộng PLC S7-1200 có 3 dạng sau:

Hình 2.1: Các module mở rộng S7-1200

(1) Communication Module (CM) – Module mở rộng cổng truyền thông

(3) Signal Board (SB) – Bảng tín hiệu

(4) Signboard (SM) – Module mở rộng các tín hiệu vào ra

Bảng tín hiệu SB cho phép người dùng thêm ngõ vào/ra (I/O) cho PLC, người dùng có thể thêm các bảng này để mở rộng tín hiệu số hoặc tín hiệu tương tự Bảng tín hiệu SB được gắn ở phía dưới của CPU

Hình 2.2: Bảng tín hiệu mở rộng trong S7-1200

(1) Đèn báo các trạng thái

Bảng mã mở rộng tín hiệu SB

Bảng 2: Bảng Module mở rộng tín hiệu SB

Mã Chức năng Thông số

SB 1221-4DI Board mở rộng ngõ vào tín hiệu số

5V/24VCD – 4mA, 4 ngõ vào số

SB 1222-4DQ Board mở rộng ngõ ra tín hiệu số 5V/24VCD – 35mA, 4 ngõ ra số dạng MOSFET

SB 1223-DI/DQ Board mở rộng ngõ vào/ra tín hiệu số

5V/24VCD – 35mA, 2 ngõ vào số Source, 2 ngõ ra số dạng MOSFET

SB 1223-2DI/DQ Board mở rộng ngõ vào/ra tín hiệu số

5V/24VCD – 35mA, 2 ngõ vào số Sink, 2 ngõ ra số dạng MOSFET

SB 1231 AI1 Board mở rộng ngõ vào đọc tín hiệu analog dàng/áp

SB 1232 AQ1 Board mở rộng ngõ xuất tín hiệu analog dòng/áp

Module mở rộng các tín hiệu ngõ vào/ra (SM)

Người dùng có thể mở rộng thêm các tín hiệu ngõ vào/ra của CPU Tương tự như bảng tín hiệu (SB), module mở rộng (SM) cho phép mở rộng tín hiệu vào/ra số hoặc tương tự Module này được gắn phía bên phải của CPU

Hình 2.3: CPU S7-1200 (1) và module mở rộng vào/ra (SM) (2)

Bảng 3: Bảng module mở rộng SM

Mã Chức năng Thông số

SM 1221 Module mở rộng ngõ vào tín hiệu số (8 hoặc 16 ngõ vào) 8/16 Input DC Sink

SM 1222 Module mở rộng ngõ ra DC hoặc Relay

SM 1223 Module mở rộng ngõ vào và ra (8 vào/ra hoặc 16 vào ra) 8/16 Input DC Sink

SM 1231 Module mở rộng đọc tín hiệu Analog 4 IN, 12 bit – 10V/0-

SM 1232 Module mở rộng xuất tín hiệu Analog 2 OUT, 13 bit hoặc 14 bit

SM 1234 Module mở rộng đọc và xuất tín hiệu

Module mở rộng truyền thông (CM)

Module truyền thông (CM) được gắn bên trái CPU, module giúp bổ sung các cổng giao tiếp truyền thông như RS-232, RS-485, Mỗi CPU S7-1200 cho phép mở rộng tối đa 3 CM

Hình 2.4: CPU S7-1200 và module mở rộng truyền thông

Bảng mã module mở rộng CM

CB 241 Board kết nối truyền thông RS485

CM 1241 RS485 Module kết nối truyền thông RS485

CM 1241 RS232 Module kết nối truyền thông RS232

CM 1242 Module kết nối Profibus Slave

CM 1243 Module kết nối Profibus Master

Analog module của PLC S7-1200 Đối với các công trình công nghiệp cần được điều khiển tự động hóa hiện nay việc tiếp xúc và xử lý các tín hiệu analog là vô cùng phổ biến và nó đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý tự động Tín hiệu analog từ các cảm biến trả về có hai dạng là Voltage hoặc Current, trước đây việc xử lý chính xác tín hiệu trả về là vô cùng phức tạp nhưng ngày nay nó ngày càng trở nên dễ dàng hơn khi có PLC Siemens S7-

1200 cùng với phần mềm lập trình Tia Portal V16

Trên CPU S7-1200 đã có sẵn hai đầu vào ra analog, nhưng ở đây tín hiệu mà nó nhận và xử lý là dạng Voltage, ta có thể sử dụng thêm Module Analog để lắp thêm vào mở rộng khả năng xử lý tín hiệu và thực hiện được nhiều chức năng hơn

Với các tín hiệu analog trả về từ các con cảm biến có thể có 2, 3 hoặc 4 dây, ta cần lưu ý việc đấu dây sao cho phù hợp

Hình 2.5: Analog module của PLC S7-1200

Kết nối nguồn

Kết nối nguồn cho PLC S7-1200 có hai dạng: nguồn 24VDC (DC) và nguồn 220V (AC)

Dạng nguồn này cấp cho CPU có thể dao động từ 220V-240V

Hình 2.6: Kết nối nguồn 220VAC

Kết nối dạng nguồn cho CPU hoạt động 24VDC

Hình 2 7: Kết nối nguồn 24VDC

Kết nối ngõ vào

Hình 2 8: Kết nối ngõ vào PLC Siemens S7-1200 AC/DC/xx

Ngõ vào DC kết nối theo hai dạng: dạng Sink và dạng Source

Dòng điện từ nguồn, qua nút nhấn Khi người dùng tác động vào nút nhấn, dòng điện từ nguồn ngoài chạy vào nút nhấn Input, ngõ vào hút dòng từ bên ngoài nên gọi là dạng Sink

Hình 2.9: Kết nối ngõ vào dạng Sink

Ngược lại với kết nối ngõ vào dạng Sink là kết nối ngõ vào dạng Source Dòng điện sẽ chạy từ ngõ ra Input Đi đến nút nhấn và vào nguồn

Hình 2.10: Kết nối ngõ vào dạng Source

Kết nối ngõ ra

Ngõ ra PLC S7-1200 có hai dạng: Relay (AC) hoặc Transistor (DC)

❖ Ngõ ra dạng relay Đối với ngõ ra dạng này, thực chất bên trong CPU ở phía ngõ ra được bố trí các relay Do đó kết nối để điều khiển các thiết bị ngoại vi phải ở ngõ ra ta có thể sử dụng nguồn điện 1 chiều 24VDC hoặc xoay chiều 220VAC như hình dưới

Hình 2.11: Ngõ ra dạng Relay Đối với dạng ngõ ra này PLC chỉ xuất được tín hiệu nguồn 1 chiều DC-24V

Sơ đồ đấu nối được thể hiện bên dưới (Out xuất dương)

Hình 2.12: Ngõ ra dạng DC

TỔNG QUAN VỀ PLC SIMATIC S7-1200

Ngôn ngữ lập trình

Ngôn ngữ lập trình là thuật ngữ dùng để nói đến người sử dụng dùng cách thức lập trình bằng ngôn ngữ nào để giao tiếp được với PLC, tác động điều khiển nó, mong muốn nó chạy theo yêu cầu bài toán đề ra

Các loại PLC hỗ trợ nhiều loại lệnh khác nhau cho phép ta lập trình sử dụng để giải quyết công việc tự động hóa Việc lựa chọn ngôn ngữ nào để lập trình là tùy thuộc vào kinh nghiệm, khả năng và sở thích của từng người nhưng tất cả phải tuân theo ngôn ngữ trong tiêu chuẩn IEC 61311-3 Các ngôn ngữ lập trình PLC bao gồm

❖ Ngôn ngữ lập trình LAD

Cho phép người dùng viết chương trình tương tự như thiết kế một sơ đồ mạch điện Rất nhiều người lập trình và các nhân viên kỹ thuật chọn sử dụng phương pháp này Chương trình LAD cho phép CPU mô phỏng duy chuyển của dòng điện từ nguồn qua một loạt các điều kiện ngõ vào để tác động đến ngõ ra

❖ Ngôn ngữ lập trình FBD

Ngôn ngữ viết này cho phép người dùng xem các lệnh như các hộp logic, tương tự như sơ đồ cổng logic Không có các tiếp điểm và cuộn dây, nhưng sẽ có các hộp Chương trình logic sẽ được tạo ra bằng việc kết nối các hộp, ngõ ra lệnh này sẽ tác động đến ngõ vào lệnh kia tạo thành chương trình điều khiển logic Phương pháp kết nối này cho phép ta giải quyết được nhiều bài toán logic khác nhau

❖ Ngôn ngữ lập trình FCL Đây là một ngôn ngữ cấp cao rất mạnh mẽ dùng cho PLC, có nguồn gốc từ Pascal và “C” Nó có thể được sử dụng để định nghĩa các khối chức năng phức tạp,

15 có thể được sử dụng lồng ghép trong các ngôn ngữ khác Vì là ngôn ngữ cấp cao nên SCL rất trực quan và dễ hiểu

❖ Ngôn ngữ lập trình STL Đây giống như là phiên bản của ngôn ngữ Ladder nhưng dưới dạng chữ viết (text) Nó có cấu trúc giống ngôn ngữ máy Assembly

❖ Ngôn ngữ lập trình SFC

Ngôn ngữ lập trình SFC hay còn được gọi là ngôn ngữ tuần tự Đây là một kiểu lập trình dạng đồ họa mạnh mẽ để mô tả các trạng thái tuần tự của một chương trình điều khiển.

Quy định vùng nhớ và ký hiệu trong PLC S7-1200

Một CPU cung cấp nhiều vùng nhớ và chuyên môn hóa bao gồm các ngõ vào

I, ngõ ra Q, bộ nhớ bit M Mỗi vị trí bộ nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất, người dùng sử dụng các địa chỉ này để truy xuất thông tin trong bộ nhớ Ký hiệu các vùng nhớ quy định như sau:

Bảng 4: Bảng quy định vùng nhớ trong PLC S7-1200

Vùng nhớ Chức năng Ép buộc Lưu giữ

I Được sao chép từ các ngõ vào vật lý tại điểm bắt đầu của chu trình quét Không Không

I_:P Việc đọc ngay lập tức của các tiếp điểm ngõ vào trên CPU, SB, và SM Có Không

Q Được sao chép từ các ngõ ra vật lý tại điểm bắt đầu của chu trình quét Không Không

Việc đọc ngay lập tức của các tiếp điểm ngõ vào trên CPU, SB, và SM Có

M Bộ bit nhớ Không Có

L Bộ nhớ tạm cho một khối, một bộ phận khối đó Không Không

DB Khối dữ liệu Không Có

Cách thức truy xuất một vùng nhớ

Truy xuất một vùng nhớ được quy định như sau:

Hình 3.1: Truy xuất một vùng nhớ

Chẳng hạn như một vùng nhớ có địa chỉ I 2.3 thì I là ngõ vào của CPU, số 2 thể hiện địa chỉ của byte, số 3 thể hiện địa chỉ của bit nằm trong byte đó

Ngoài ra người dùng có thể truy xuất dữ liệu trong hầu hết các vùng nhớ (I, Q,

M, DB và L) gồm các kiểu Byte, Word hay Double Word bằng cách sử dụng định dạng “byte address” Để truy truy xuất một dữ liệu Byte Word hay Double Word trong bộ nhớ ta phải xác định địa chỉ theo các giống như xác định địa chỉ cho một bit

PLC Siemens quy định tín hiệu ngõ vào là I Người dùng có thể khai báo đọc tín hiệu ngõ vào theo bit, byte, word hoặc Double Word

Bit I[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] I0.1

Word, Double Word I[kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu] IB4,IW5 hay ID12

Bằng bảng cộng thêm “:P” đến một địa chỉ ta có thể đọc ngay lập tức các ngõ vào kiểu số hay kiểu tương tự của CPU, SB hay SM Sự khác biệt giữa một truy suất sử dụng I_:P thay vì sử dụng I là ở chỗ dữ liệu sẽ đếm trực tiếp từ các địa chỉ đang được truy xuất hơn là từ ảnh tiến trình ngõ vào Truy xuất I_:P được tham chiếu đến một truy xuất “immediate read” vì dữ liệu được truy tìm ngay tức khắc từ nguồn thay

17 vì từ một bản sao chép đã được tạo ra trong lần cuối mà ảnh tiến trình ngõ vào được cập nhật

Vì các điểm ngõ vào vật lý nhận các dữ liệu của chúng một cách trực tiếp từ các thiết bị thường được kết nối đến các thiết bị này, việc ghi đến các điểm này là bị cấm Điều đó có nghĩa là, các truy xuất I_:P là chỉ đọc, trái với truy xuất I có thể được đọc hay ghi Các truy xuất I_:P còn có thể bị hạn chế theo kích thước của ngõ vào được hỗ trợ bởi một CPU, SB hay SM đơn lẻ, được làm tròn đến Byte gần nhất Ví dụ, nếu các ngõ vào của một SB có 2 DI/ 2DQ được cấu hình để khởi động tại I4.0, khi đó các điểm ngõ vào có thể được truy xuất theo địa chỉ I4.0:P và I4.1:P hay theo IB4:P Các truy xuất đến địa chỉ tín từ I4.2:P cho tới I4.7:P là không bị từ chối, nhưng không nhận biết, vì các điểm này không được sử dụng Các truy xuất địa chỉ IW4:P và ID4:P bị cấm bởi chúng vượt quá bộ dịch chỉnh byte có liên quan tới SB

Bit I[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] I0.1

Word, Double Word I[kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu] IB4:P,IW5:P hay

PLC Siemens quy định tín hiệu ngõ ra là Q Người dùng có thể khai báo đọc tín hiệu ngõ ra theo bit, byte, word hoặc Double Word

Bit Q[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] Q0.1

Word, Double Word Q[kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu] QB5,QW10, QD40

Bằng bảng cộng thêm “:P” đến một địa chỉ ta có thể đọc ngay lập tức các ngõ vào kiểu số hay kiểu tương tự của CPU, SB hay SM Sự khác biệt giữa một truy suất sử dụng Q_:P thay vì sử dụng Q là ở chỗ dữ liệu sẽ đếm trực tiếp từ các địa chỉ đang được truy xuất hơn là từ ảnh tiến trình ngõ ra (ghi đến cả 2 nơi) Truy xuất Q_:P được tham chiếu đến một truy xuất “immediate read” vì dữ liệu được truy tìm ngay tức khắc đến điểm đích; điểm đích không phải chờ tới lần cập nhật kế tiếp từ ảnh tiến trình ngõ ra

Vì các điểm ngõ ra vật lý điều khiển trực tiếp các thiết bị thường được kết nối đến các thiết bị này, việc đọc đến các điểm này là bị cấm Điều đó có nghĩa là, các truy xuất Q_:P là chỉ ghi, trái với truy xuất Q có thể được đọc hay ghi Các truy xuất Q_:P còn có thể bị hạn chế theo kích thước của ngõ ra được hỗ trợ bởi một CPU, SB hay SM đơn lẻ, được làm tròn đến Byte gần nhất Ví dụ, nếu các ngõ vào của một SB có 2 DI/ 2DQ được cấu hình để khởi động tại Q4.0, khi đó các điểm ngõ ra có thể được truy xuất theo địa chỉ Q4.0:P và Q4.1:P hay theo QB4:P Các truy xuất đến địa chỉ tín từ Q4.2:P cho tới Q4.7:P là không bị từ chối, nhưng không nhận biết, vì các điểm này không được sử dụng Các truy xuất địa chỉ QW4:P và QD4:P bị cấm bởi chúng vượt quá bộ dịch chỉnh byte có liên quan tới SB

Bit Q[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] Q0.1

Word, Double Word Q[kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu]

Người dùng có thể sử dụng vùng nhớ bit (bộ nhớ M) dành cho cả các relay điều khiển và dữ liệu dùng để lưu trữ trạng thái tức thời của một sự vận hành hay của các thông tin điều khiển khác Ta có thể truy xuất vùng nhớ theo bộ nhớ bit, byte, word hay Double Word Cả truy xuất đọc và ghi đều được cho phép với bộ nhớ M

Bit M[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] M26.7

Word, Double Word M[kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu]

Cách thiết lập các bit đặc biệt

Mỗi PLC của mỗi hãng đều có các ký hiệu của các ô nhớ (bit) đặc biệt Mỗi bit này đều có một chức năng riêng Đối với PLC S7-1200 của Siemens, các ô nhớ đặc biệt này không được quy định trước như S7-200 mà phải do người dùng thiết lập Cách thiết lập các bit đặc biệt được thiết lập như sau:

Bước 1: Tại mục Device Configuration → Nhấp đúp vào PLC đã chọn

Cửa sổ Properties hiện lên và tại Tab General

Hình 3.3: Cửa sổ Properties hiện lên và tại Tab General

Bước 2: Vào mục System and clock memory Để thiết lập các bit đặc biệt (bit luôn ON, luôn OFF, ) người dùng phải tích vào mục Enable the use of system memory byte

- First cycle : Bit bật ON trong 1 vòng quét đầu tiên

- Diagnostic status changed : Thay đổi lên mức một khi xong một chu kỳ quét

- Always 1 (high) : Luôn luôn bật ON (mức cao)

- Always 0 (low) : Luôn luôn bật OFF (mức thấp) Để biết các bit tạo xung clock (bit đóng ngắt theo tần số 1Hz, 0.5Hz, ) người dùng phải tích vào mục Enable the use of system memory byte

Bước 3: Chọn địa chỉ byte

Nếu tại mục (MBx) người dùng chọn số 0 tức là các ô nhớ đặc biệt sẽ tự động bắt đầu từ bit M0.0 đến M0.3 Tương tự nếu chọn byte 1 (M1.0 đến M1.3), byte 2,

Kiểu dữ liệu trong S7-1200

Các kiểu dữ liệu được sử dụng để xác định kích thước của một phần tử dữ liệu cũng như các thức mà dữ liệu được thực hiện Mỗi thông số lệnh hỗ trợ ít nhất một kiểu dữ liệu và một số thông số còn hỗ trợ nhiều kiểu dữ liệu

Các kiểu dữ liệu trong PLC S7-1200 như sau:

Kích thước kiểu dữ liệu (Bit)

Bool 1 0 hoặc 1 Giá trị 0 hoặc 1

Byte 8 0 đến 255 8 bit dữ liệu

Int 16 Số nguyên âm và dương 16 bit

SInt 16 -128 đến 127 Số nguyên âm và dương

Uint 16 0 đến 65535 Số nguyên dương

Dint 32 Số nguyên âm và dương 32 bit

Real 32 Số thực chỉ định tối đa 6 chữ số

LReal 32 Số thực chỉ định tối đa 15 chữ số

Các ký tự có kích thước 0 đến

PHẦN MỀM TIA PORTAL V16

Giới thiệu sơ lược về phần mềm TIA PORTAL

Phần mềm TIA Portal (Total Integrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ tự động hóa và truyền động điện trong một gói như: PLC, HMI, Inverter của hãng Siemens

Sản phẩm Tia Portal xây dựng lại cách thức lập trình được sử dụng trong tất cả các ứng dụng tự động hóa bằng các tác vụ nhanh chóng và dễ dàng hơn Ứng dụng cho phép người dùng phát triển, tích hợp các hệ thống tự động hóa một cách nhanh chóng và trực quan nhờ đó loại trừ phương thức tích hợp các phần mềm riêng lẻ vừa tốn kém vừa mất thời gian theo kiểu truyền thống

Nhưng phần mềm vẫn tồn tại nhược điểm là đòi hỏi cấu hình máy phải cao, khi thực hiện thao tác các chức năng mô phỏng, nạp chương trình, người dùng phải qua nhiều bước nên người mới tiếp cận về PLC sẽ gặp khó khăn.

Phần mềm Tia Portal V16 và yêu cầu cấu hình máy tính

Tia Portal V16 là phiên bản được xem như mới nhất hiện nay được Siemen tung ra thị trường Được xem là cổng thông tin quan trọng để tham gia vào doanh nghiệp số Các dòng ngôn ngữ lập trình LAD, FBD, SCL, STL, GRAPH được hỗ trợ đầy đủ giúp kỹ sư lập trình có thể linh hoạt lựa chọn và sử dụng

Phần mềm Tia Portal V16 là một phần mềm lập trình khá mạnh nên đòi hỏi cấu hình của máy tính phải đủ lớn để đáp ứng được sự vận hành của phần mềm

Siemens đưa ra gợi ý về cấu hình có thể chạy được phần mềm Tia Portal V16 là những máy tính với 8GB RAM và chip máy từ core i5 trở lên Tia Portal V16 có thể chạy được trên hai nền tảng Win 7 và Win 10, đối với Win7/10 Home thì chúng ta chỉ được sử dụng bản Step7 Basic với PLC S7-1200 và PLC SIM Các tính năng khác phải cài trên Win Pro trở đi mới đầy đủ được Kể từ phiên bản Tia Portal V15 trở đi Step7 và WinCC sẽ đi cùng nhau thành một bộ.

Giới thiệu về giao diện Tia Portal V16

Sau khi người dùng khởi động phần mềm, dưới đây là giao diện làm việc sẽ xuất hiện đầu tiên, ở khung hiển thị này, chúng ta sẽ thấy được 4 phần chính:

1) Các tác vụ khởi động cơ bản

2) Tạo Project mới, mở Project có sẵn và cài đặt thiết bị

3) Bản lựa chọn và cấu hình thiết bị, thông tin ban đầu

4) Bật khung hiển thị Project trước đó

Hình 4.1: Khung hiển thị ban đầu của Tia Portal V16

Khi nhấp chọn mục Project View trên khung số 4 của Portal View sẽ dẫn đến phần hiển thị sâu hơn về thiết bị và lập trình:

2) Thanh cuộn các thẻ Tag, thiết bị và cấu hình tùy chỉnh Project

3) Khu vực làm việc (bàn làm việc chính)

6) Quay lại phần hiển thị ban đầu – Portal View

7) Chuyển đổi tác vụ đang thực hiện

Hình 4.2: Tổng quan màn hình chính

• Thay đổi các chế độ hoạt động của CPU:

Các loại CPU hiện nay sẽ không có bất cứ công tắc vật lý nào để điều khiển việc chạy hay dừng CPU Ở phần mềm Tia Portal thì đã hỗ trợ giải quyết vấn đề bật tắt

CPU một cách nhanh chóng bằng việc chọn nút “Start CPU” và “Stop CPU” ở trên thanh công cụ như hình dưới đây

Hình 4.3: Thay đổi các chế độ hoạt động của CPU

Viết chương trình và bật mô phỏng chương trình

Bước 1: Nhấp chuột phải vào biểu tượng Tia Portal ngoài Desktop → chọn Run as administrator

Bước 2: Giao diện Tia Portal đã bật lên → Chọn Create New project để tạo một chương trình mới (1) → Đặt tên trong Project name(2) → Chọn nơi lưu Path(3) → sau đó nhấn Create(4)

Bước 3: Trước khi vào viết một chương trình, người dùng cần phải cấu hình cho thiết bị, bằng cách nhấn vào Configure a device → Sau đó chọn Add new device

Bước 4: Tại Controllers(1) → Chọn SIMATIC S7-1200(2) → Chọn loại CPU và thông số Version đúng với loại CPU thực tế (nếu muốn nạp trên CPU thực tế) → Để xác nhận nhấp đúp vào version đã chọn hoặc nhấp đúp vào nút Add

Vào mục CPU_1 [ ] → chọn (2) Program block → Mục Main [OB1] để viết chương trình Chọn (3) PLC tags → Vào Default tag table để đặt địa chỉ cho thiết bị

Sau khi hoàn tất nhấn Compile để kiểm tra lỗi chương trình, sau đó nhấn Save Project để lưu chương trình đã viết

Bước 6: Tại New người dùng chọn dòng PLC (ở đây S7-1200) → sau đó đặt tên bài chọn nơi lưu và nhấn vào Create

Bước 7: Vào Online → vào mục Download to Device để nạp chương trình đã viết Hoặc nhấp vào biểu tượng Download to Device ngoài thanh công cụ

Chọn các mục như trong hình Sau đó nhấn Start Search (nếu không lỗi biểu tượng PLC báo vàng) → Nhấn Load 2 lần → Tick vào Start All và nhấn Finish

Bước 8: Thực hiện mô phỏng

Vào mục Online → Vào Monitor để bậc mô phỏng

Mở lại chương trình PLCSIM → Nhấp vào SIM table_1 → Vào (2) Name để gọi tên các địa chỉ cần giám sát → Tại mục (3) click bật/tắt để mô phỏng trạng thái các thiết bị vật lý.

Nạp chương trình cho S7-1200

Sau khi thực hiện mở chương trình, viết và kiểm tra lỗi thành công (Từ bước

1 đến bước 5 ở trên) Để thực hiện nạp vào CPU ta thực hiện thêm các bước sau:

Bước 1: Kết nối PLC S7-1200 với máy tính bằng cách cấp thông qua cổng Ethernet và bật nguồn PLC

Bước 2: Kiểm tra địa chỉ IP của CPU và máy tính:

❖ Địa chỉ IP của PLC S7-1200: Vào mục Device Configuration → Nhấp đúp vào biểu tượng CPU → Cửa sổ Properties xuất hiện

Chọn mục PROFINET INTERFACE → Chọn Ethernet Addresses → Tại IP Address và Subnet Mask là địa chỉ IP của CPU

❖ Địa chỉ IP của máy tính: Chuột phải vào biểu tượng mạng góc phải màn hình

→ Chọn Open Network and Sharing Center → Bấm vào Ethernet → Vào Properties → Nhấp vào Internet Protocol Version 4 (TCP/IP V4)

Lưu ý: Địa chỉ IP của PLC và IP máy tính phải khác nhau ở số cuối cùng

Bước 3: Nạp chương trình vào CPU

Vào Online → Vào mục Download to Device để nạp chương trình đã viết Hoặc nhấp vào biểu tượng Download to Device ngoài thanh công cụ

Tại mục PG/PC Interface ta chọn theo mã Driver Card theo máy tính → Sau đó nhấn vào nút Start Search

• Biểu tượng PLC hiển thị màu cam Sau đó nhấn Load

• Chọn Stop All và tiếp tục nhấn Load

• Sau đó nhấn Finish để hoàn tất nạp chương trình.

Các khối hàm và cách thiết lập các khối hàm

Để một chương trình có cấu trúc hiệu quả, người dùng kiểm soát cấu trúc lệnh dễ dàng, thiết lập chuyên nghiệp hơn Phần mềm Tia Portal hỗ trợ người dùng tạo ra các khối hàm, gồm có 4 khối hàm chính:

− Khối hàm tổ chức OB

− Khối hàm chức năng FB, FC

− Khối hàm dữ liệu DB

❖ Khối hàm tổ chức OB (Organization Block)

Là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trình người dùng Một OB có thể có trạng thái và chức năng được thiết lập trước có sẵn, nhưng ta cũng có thể tạo ra các OB với các chức năng tùy ý Khối OB sẽ là nơi gọi các FB, FC và DB

Chương trình người dùng với một hay nhiều khối tổ chức (OB) và khởi đầu tùy chọn Khối hàm OB sẽ được thực thi một lần trong lúc bật PLC chế độ RUN và sẽ tiếp tục thực hiện OB tiếp theo (nếu có) tạo thành một vòng lặp liên tục OB cũng có thể kết hợp với một sự kiện ngắt, có thể là một sự kiện ngắt tiêu chuẩn hay một sự

30 kiện lỗi, và thực thi khi nào mà có sự kiện tiêu chuẩn hay sự kiện lỗi tương ứng xuất hiện

Trong khối OB có thể lấy các sự kiện có sẵn như bảng dưới đây: Để thực hiện các OB người dùng vào mục Program block → Nhấp vào Add new block

❖ Khối hàm chức năng FB (Function Block), FC (Function)

Khối hàm FB với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ Khi FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với Instance DB Dữ liệu trong Instance DB sau đó truy cập vào các biến của FB Các khu vực bộ nhớ khác nhau đã được gán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần

Khối hàm Function (FC) là các khối mã không cần bộ nhớ Dữ liệu của các biến tạm thời bị mất sau khi FC được xử lý Các khối dữ liệu toàn cầu có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu FC

Khối hàm Function có thể được sử dụng với các mục đích sau:

− Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi

− Thực hiện công nghệ chức năng, ví dụ: điều khiển riêng các hoạt động nhị phân

− Ngoài ra, FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong một chương trình Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lặp đi lặp lại phức tạp

FC không liên kết với bất kỳ phần nào của khối dữ liệu (DB), trong khi FB được gắn kết một cách trực tiếp đến một DB và sử dụng DB để chuyển tiếp các thông số và lưu trữ các giá trị và kết quả tạm thời

❖ Khối hàm dữ liệu BD (Data Block)

BD thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu Có hai loại khối dữ liệu DB: Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB, và FC có thể đọc được dữ liệu lưu trữ, hoặc có thể tự ghi dữ liệu vào DB, các Instance DB được gán cho một FB nhất định

Ta tạo ra các khối dữ liệu (DB) trong chương trình người dùng để lưu trữ dữ liệu cho các khối mã Tất cả các khối chương trình đều có thể truy xuất dữ liệu trong một DB toàn cục, nhưng một DB mẫu thì chỉ lưu trữ dữ liệu cho một khối hàm (FB) đặc trưng Ta có thể xác định một DB đóng vai trò chỉ đọc

Các dữ liệu được lưu trữ trong một DB sẽ không bị xóa khi sự thực thi của khối mã có liên quan kết thúc Có hai kiểu DB:

• DB toàn cục lưu trữ dữ liệu cho các khối mã trong chương trình Bất kỳ OB,

FB hay FC đề có thể truy xuất dữ liệu trong một DB toàn cục

• DB mẫu lưu trữ dữ liệu cho một FB đặc trưng Cấu trúc của dữ liệu trong một

DB mẫu phản ánh các thông số (IN, OUT và IN_OUT) va dữ liệu tĩnh của FB (Bộ nhớ Temp cho FB thì không được lưu trữ trong DB mẫu)

Bộ định thời Timer

Timer hay còn được gọi là bộ định thời gian, cho phép người dùng sử dụng cài đặt, hiệu chỉnh thời gian hoạt động của các thiết bị theo ý muốn Có rất nhiều cách và bộ định khác nhau Nhưng trong PLC nhà sản xuất đã thiết kế và tích hợp sẵn trong bộ lập trình của mình, người dùng chỉ cần gọi tên và khai báo thời gian cài theo ý muốn Đối với Timer trong Tia Portal, ý nghĩa và ký hiệu của các chân Timer được định nghĩa như sau:

Dữ liệu của Timer sử dụng theo T# và nhập đơn vị thời gian theo giây hoặc mili giây

❖ Bộ định thời TP Được xem như một bộ phát xung với bề rộng của xung sẽ phụ thuộc vào thời gian cài đặt

Nguyên lý hoạt động của bộ định thời TP được biểu diễn như hình bên dưới:

Thống số Kiểu dữ liệu Chức năng

IN Bool Nhận tín hiệu ngõ vào cho phép bộ Timer hoạt động

R Bool Reset bộ Timer cho về lại 0 (TONR)

PT (Present Time) Bool Chân cài đặt giá trị mong muốn của Timer

Q Bool Ngõ ra của Timer

ET (Elapsed Time) Time Giá trị thời gian đã trôi qua của Timer

Khi nhận một tín hiệu tác động từ ngõ vào IN, ngõ ra Q sẽ lên mức một cho đến khi bằng thời gian cài đặt PT thì ngõ ra Q trở về 0

Ngõ ra ON theo thời gian cài đặt trước

Nguyên lý hoạt động của bộ định thời TON được biểu diễn như hình:

Khi tác động duy trì ngõ vào IN của bộ định thời, thời gian ET bắt đầu thực hiện đếm khi đạt đến giá trị cài đặt ban đầu PT, ngõ ra Q sẽ lên mức 1

Nếu ngõ vào IN mất tín hiệu, ngõ ra Q sẽ về lại mức 0

Ngõ ra sẽ OFF theo thời gian cài đặt trước

Nguyên lý hoạt động của bộ định thời TOF được biểu diễn như hình:

Khi ngõ vào IN của bộ định thời duy trì tác động, ngõ ra Q lên mức 1

Khi ngõ vào IN thả trạng thái tác động (về mức 0), thời gian ET bắt đầu thực hiện, đến khi bằng giá trị cài đặt ban đầu PT, ngõ ra Q sẽ trở về mức 0

Duy trì trạng thái thời gian đang hoạt động

Nguyên lý hoạt động của bộ định thời TONR được biểu diễn như hình:

T ương tự như bộ định thời TON, tức ngõ ra Q sẽ lên mức 1 khi thời gian ET đã đạt đến giá trị cài đặt ban đầu chân PT Nhưng bộ định thời TONR có chức năng duy trì giá trị thời gian đã hoạt động khi ngắt tín hiệu IN, sẽ tiếp tục khi tín hiệu IN tác động lại Để thời gian ET của bộ định thời trở về 0, phải tác động tín hiệu vào chân R.

Cài đặt thời gian thực cho PLC S7-1200

Để thiết lập thời gian thực cho PLC, người dùng thực hiện như sau:

Bước 1: Vào Program Block → Chọn Add New Block

Bước 2: Chọn DB block và đặt tên cho khối

Bước 3: Nhấp đúp vào khối đã chọn, tại mục kiểu dữ liệu chọn DTL (Date Time

Bước 4: Vào mục Extened instructions → Chọn Date and time – of – day → Chọn khối RD_LOC_T

Bước 5: Tại khối RD_LOC_T chọn nơi lưu dữ liệu tại chân RET_VAL, chân OUT chọn khối đã thiết lập ở bước 2

Bước 6: Dùng lệnh Move để duy chuyển thời gian, ngày, tháng, năm, Vào vùng lưu Để hiển thị đúng thời gian của máy tính, vào mục Properties của CPU, người dùng đến Time of day, chọn Bangkok, Hanoi, Jakarta Để thiết lập thời gian cho PLC: Bậc Online mô phỏng → vào mục: Online & Diagnostics → Functions→ Set Time

Bộ đếm Counter

Ta sử dụng bộ đếm số lần, số thứ tự, quá trình, Được thực hiện bên trong PLC và đưa kết quả ra ngoài

Mỗi bộ đếm sử dụng một cấu trúc được lưu trữ trong một khối dữ liệu nhằm duy trì dữ liệu đếm Ta gán giá trị khối dữ liệu khi lệnh đếm được đặt trong trình soạn thảo Các lệnh này sử dụng các bộ đếm phần mềm với tốc độ đếm cực đại được giới hạn bởi tốc độ sự thực thi của OB mà nó được chứa trong nó OB mà các lệnh được đặt trong nó phải được thực thi thường xuyên đủ để phát hiện tất cả các chuyển đổi của các ngõ vào CU hay CD, các ngõ vào CU hay CD Ý nghĩa các chân trong bộ đếm Counter như sau:

Bộ đếm CTU tăng giá trị đếm khi thực hiện

Nguyên lý hoạt động của bộ đếm CTU được thể hiện như sau:

Ký hiệu Kiểu dữ liệu Chức năng

CU Bool Đếm theo giá trị tăng lên

CD Bool Đếm theo giá trị giảm xuống

R Bool Cho giá trị đếm về 0 (CTU và

USInt,Uint,UDInt Giá trị cài đặt

Q,QU Bool Thực hiện khi CV>=PV

QD Bool Thực hiện khi CV

Ngày đăng: 01/10/2024, 10:31

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2.4: CPU S7-1200 và module mở rộng truyền thông - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 2.4 CPU S7-1200 và module mở rộng truyền thông (Trang 28)
Hình 4.2: Tổng quan màn hình chính - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 4.2 Tổng quan màn hình chính (Trang 42)
Hình 6.26: Chương trình bảo vệ quá tải bơm nước lạnh I0.6 - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 6.26 Chương trình bảo vệ quá tải bơm nước lạnh I0.6 (Trang 85)
Hình 6.41: Lập trình chức năng Delay Start - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 6.41 Lập trình chức năng Delay Start (Trang 94)
Hình 6.42: Lập trình chức năng chạy theo thời gian thực - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 6.42 Lập trình chức năng chạy theo thời gian thực (Trang 95)
Hình 6.44: Chương trình chức năng đếm thời gian hoạt động của máy nén - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 6.44 Chương trình chức năng đếm thời gian hoạt động của máy nén (Trang 96)
Hình 6.47: Chức năng báo trạng thái chung cho hệ thống - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 6.47 Chức năng báo trạng thái chung cho hệ thống (Trang 98)
Hình 6.48: Chương trình chức năng báo trạng thái máy nén - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 6.48 Chương trình chức năng báo trạng thái máy nén (Trang 99)
Hình 8.4: Dây điều khiển bên trong tủ - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 8.4 Dây điều khiển bên trong tủ (Trang 123)
Hình 8.6: Vận hành thực tế bơm nước lạnh ở chế độ Man - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 8.6 Vận hành thực tế bơm nước lạnh ở chế độ Man (Trang 124)
Hình 8.7: Vận hành thực tế bơm nước giải nhiệt ở chế độ Man - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 8.7 Vận hành thực tế bơm nước giải nhiệt ở chế độ Man (Trang 125)
Hình 8.9: Vận hành thực tế máy nén ở chế độ Man - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 8.9 Vận hành thực tế máy nén ở chế độ Man (Trang 126)
Hình 8.10: Tạo sự cố khi đang vận hành hệ thống ở chế độ Man - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 8.10 Tạo sự cố khi đang vận hành hệ thống ở chế độ Man (Trang 127)
Hình 8.11: Xem lỗi ở Tab Alarm khi đang vận hành thực tế ở chế độ Man - thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển hệ thống chiller điều khiển và giám sát bằng máy tính dùng plc s7 1200
Hình 8.11 Xem lỗi ở Tab Alarm khi đang vận hành thực tế ở chế độ Man (Trang 127)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w