đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 46 3. Soạn thảo chơng trình Step7 - Micro/Win32 cho phép tạo một chơng trình mà có thể sử dụng một trong 2 cửa sổ là: LAD hoặc STL. - Soạn thảo chơng trình trong LAD. Cửa sổ để soạn thảo chơng trình LAD có dạng nh sau: Để soạn thảo chơng trình, ta tiến hành theo những bớc sau: + Nhập tiêu đề cho vùng soạn thảo bằng cách kích đúp vào dòng chữ xanh các Network. + Để soạn thảo các phần tử thang, ta kích vào biểu tợng tơng ứng trên thanh chỉ dẫn hoặc lựa chọn trên dang sách chỉ dẫn. + Nhập vào địa chỉ hoặc tham số trong mỗi vùng chữ và ấn ENTER. Hình 7: Cửa sổ soạn thảo chơng trình LAD đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 47 Hình 8: Cửa sổ soạn thảo chơng trình STL + Nhập tên, địa chỉ và giải thích cho từng địa chỉ bằng cách vào Viewsymbol Table. - Soạn thảo chơng trình trong STL. Thông thờng quá trình soạn thảo đợc viết bằng chơng trình LAD, sau đó chuyển sang dạng STL, cửa sổ giao diện của STL đợc minh họa nh sau: Các bớc để soạn thảo một chơng trình trong STL - Trớc hết chia các đoạn chơng trình này thành từng mảng, và mỗi mảng phải có từ khóa NETWORK. - Trớc mỗi lời chú thích phải có một đờng song đôi (//). Khi thêm mỗi dòng chú thích cũng phải bắt đầu bởi đờng song đôi. - Các lệnh, toán hạng địa chỉ của lệnh và lời chú thích phải đợc ngăn cách bởi một khoảng trống hoặc một Tab. đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 48 H ình 9: Cài đặt truyền thông giữa máy t í nh và CPU Cài đặt truyền thông Chọn cáp truyền thông - Giữa các toán hạng và địa chỉ không đợc có khoảng cách. - Mỗi toán hạng riêng biệt đợc tách rời bởi một dấu phẩy, một khoảng trống hoặc một Tab. - Sử dụng các lời trích dẫn để thay cho việc soạn thảo tên ký hiệu. 4. Chạy chơng trình Sau khi viết chơng trình và lu trữ vào bộ nhớ ta tiến hành kết nối và chạy chơng trình theo các bớc nh sau: - Cài đặt truyền thông. Quá trình cài đặt truyền thông để chọn cáp, cấu hình CPU, các địa chỉ truyền thông. Ta tiến hành nh sau: + Từ thanh thực đơn ViewCommunications nh hình vẽ. + Sau khi hộp thoại Communications Setup xuất hiện nháy đúp vào biểu tợng trên cùng bên phải. Hộp thoại Setting the PG/PC xuất hiện. Trong hộp thoại có nhiều ứng dụng khác nhau nh là STEP 7 và Win CC, vì thế ta cần phải lựa chọn ứng dụng cần đặt tham số. Khi đã lựa chọn Micro/WIN và đã cài đặt đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 49 Hình10: Hộp thoại Set PG/PC Interface trong phần cứng, ta cần đặt thuộc tính thực sự của việc kết nối phần cứng. Đầu tiên cần phải xác định giao thức định sử dụng trong mạng. Nên sử dụng loại PPI. Sau khi đã lựa chọn giao thức sử dụng phải lựa chọn tham số giao diện chính xác trong hộp thoại. Trong đó chứa sẵn các giao diện đă cài đặt cùng với loại giao thức trong ngoặc đơn. Chẳng hạn chọn PC/PPI cable(PPI). Sau đó ta phải lựa chọn các tham số liên quan với cấu hình hiện có. Kích vào nút Properties trong hộp thoại để lựa chọn. - Nạp chơng trình vào CPU. Sau khi cài đặt truyền thông ta nạp chơng trình vào CPU bằng việc Download chơng trình. 5. Cách Download một chơng trình Nếu đã thiết lập thành công liên kết giữa PC và PLC ta có thể Download chơng trình tới PLC đó. * Chú ý: Khi Download chơng trình tới PLC nội dung của nó sẽ đợc ghi đè lên nội dung hiện thời của PLC .Vì vậy phải chắc chắn là muốn ghi đè lên trớc khi bắt đầu Download . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 50 Các bớc tiến hành: + Trớc khi Download ta phải chắc chắn PLC ở chế độ STOP . Kiểm tra đèn báo hiệu của PLC, nếu cha ở trạng thái đó phải kích nut STOP trên thanh công cụ hoặc chọn PLCSTOP . + Kích nút trên thanh công cụ hay chọn PLC Download + Theo mặc định, hộp kiểm Program Code Block, Data Block, CPU conguartion đã đợc đánh dấu . Nếu không muốn Download khối nào có thể xoá bỏ đánh dấu. - Kích vào OK để bắt đầu. - Nếu Download thành công hộp thoại Download Successful xuất hiện. - Chuyển trạng thái của PLC từ STOP sang RUN trớc khi chạy chơng trình trên PLC. - Nếu Download không thành công ta phải thiết lập lại truyền thông giữa PLC và PC và thực hiện lại các bớc nh trên. 3.1.2. Phần cứng PLC Simatic S7 - 200 3.1.2.1. Chọn hệ thống cảm biến Trong mô hình có sử dụng hệ thống cảm biến mức là các phao, hệ thống các phao này có tác dụng báo mức dung dịch trong bình về bộ điều khiển trung tâm. Do không có thiết bị chuyên dụng nên hệ thống cảm biến mức đợc chúng tôi thiết kế: từ các công tắc hành trình và các phao nổi, các phao đợc nối cứng với các cần gạt của công tắc hành trình, khi có dung dịch phao sẽ nổi và đóng tiếp điểm lại đa tín hiệu digital về bộ điều khiển PLC S7 200, tại đây PLC sẽ xử lý tín hiệu và đa ra lệnh điều chỉnh cơ cấu chấp hành. 3.1.2.2. Khái quát chung về PLC Thiết bị điều khiển logic lập trình đợc (PLC) hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi. Chức năng điều khiển của PLC có thể thay thế cả một mảng rơle, hơn đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 51 thế nữa, PLC giống nh một máy tính nên có thể lập trình đợc. Chơng trình của PLC có thể thay thế rất dễ dàng, các chơng trình con cũng có thể đợc sửa đổi nhanh chóng. Vì vậy không chỉ có các chuyên gia phần mềm mà ngay cả các kỹ thuật viên hay ngời vận hành cũng có thể lập trình đợc cho PLC. Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả của nền sản xuất nói chung là chìa khoá của thành công. Hiệu quả của nền sản xuất bao trùm những lĩnh vực nh: - Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây chuyền phải nhanh. - Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ. - Chất lợng cao và ít phế phẩm. - Thời gian chết của máy móc là tối thiểu. - Máy sản xuất có giá rẻ. Các bộ điều khiển chơng trình đáp ứng đợc hầu hết các yêu cầu trên và nh là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp. Trớc đây thì việc tự động hoá chỉ đợc áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác nhau với số lợng không lớn, để nâng cao năng suất, chất lợng và nhằm cực tiểu hoá vốn đầu t cho xí nghiệp. Các thế hệ PLC mới, các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) bao gồm các thiết bị nh máy điều khiển số, robot công nghiệp, dây truyền tự động, máy tính hoá công nghiệp đã đáp ứng rất tốt các yêu cầu này. 3.1.2.3. Sự phát triển của PLC. Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật, trớc đây ngời ta chỉ phân biệt hai phạm trù kỹ thuật điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng điện tử. Từ cuối thế kỷ XX ngời ta đã dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân biệt các loại kỹ thuật điều khiển, vì trong thực tế sản xuất còn đòi hỏi tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ. đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 52 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC đợc sáng tạo từ những ý tởng ban đầu của một nhóm kỹ s thuộc hãng general motors vào những năm 1968- 1970. Nó phát triển trên cơ sở máy tính và đã từng bớc phát triển tiếp cận theo các nhu cầu của công nghệ. Quy trình lập trình lúc ban đầu đợc chuẩn bị để sử dụng trong các xí nghiệp điện tử mà rơle điện từ ở đó không đáp ứng đợc những yêu cầu điều khiển cao. Ngày nay, do yêu cầu của nền sản xuất là cần phải một lúc có thể điều khiển đợc nhiều quy trình công nghệ. Do đó PLC đã phát triển rất mạnh về số lợng đầu vào/ra và các bộ nhớ chơng trình của nó. Loại PLC cỡ vừa mã hiệu CQM1H có tối đa 512 đầu vào/ra, bộ nhớ chơng trình 15,2 kword, lớn hơn nhiều so với các bộ điều khiển PLC trớc kia chỉ có vài chục đầu vào/ra và bộ nhớ chơng trình chỉ tối đa là 1kword đến 2 kword. Để cho phép ngời sử dụng trao đổi thông tin giữa các môi trờng làm việc, ngời ta con trang bị thêm cho PLC hệ thống thông tin, các bộ điều khiển khả trình loại nhỏ PLC S7-200 của siemens hiện đợc thiết lập các chức năng công nghệ thông tin. Các chức năng này đợc cung cấp bởi bộ xử lý truyền thông công nghiệp mạng ethernet. Các chức năng thông tin đặc biệt sẽ rất hữu ích trong các ứng dụng nh: tự động hoá trong toà nhà, các trạm thuỷ điện, các trạm phát điện nhờ sức gió hay các hệ thống giao thông vận tải. Ngoài ra PLC hiện đại còn đợc trang bị hại loại CS1 và CJ1 hội tụ những tiến bộ của ngành công nghệ tự động hoá. CJ1 chỉ có kích thớc rất khiêm tốn cha cao bằng chiếc card visit nhng có thể quản lý tới 2560 đầu vào/ra. Khi số đầu vào ra tăng lên, chơng trình điều khiển cũng sẽ dài ra và phức tạp hơn, vì vậy dẫn tới thời gian quét thực thi chơng trình sẽ chậm đi. CJ1 có thể xử lý nhanh hơn tới 30 lần so với thế hệ PLC trớc, nó có thể thực thi 30.000 lệnh chỉ trong thời gian 1ms. Loại PLC mới này mang lại những lợi ích đó là tính năng hỗ trợ nhiều đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 53 ngời lập trình, thậm trí là cùng một lúc. Những ứng dụng đòi hỏi thời gian đáp ứng cao cũng thờng là những ứng dụng phức tạp, yêu cầu nhiều công sức. Tính hiệu quả của PLC này còn đợc thể hiện khả năng phân tán các đầu vào ra trên nhiều khu vực khác nhau nhng vẫn đợc quản lý tập trung. Ngoài khả năng giảm đáng kể dây dẫn kết nối, tăng độ tin cậy và giảm thời gian sửa lỗi, PLC còn có tính năng vào ra thông minh. Ví dụ: một đầu ra rơle có thể tự ghi lại số lần đóng mở tiếp điểm. cpu của PLC chính có thể đọc thông tin này và thông báo cho nhân viên bảo dỡng cần kiểm tra hay thay thế tiếp điểm khi tuổi thọ làm việc đến hạn. Loại CS1D là một loại PLC mới có tính năng dự phòng ở nhiều cấp độ. - Dự phòng nguồn: Trên rack của CS1d có thể lắp 2 bộ nguồn, mỗi khi một trong hai bộ bị hỏng , lập tức sẽ có bộ dự phòng thay thế vào, đảm bảo hệ thống không bị ảnh hởng. - Dự phòng cpu: CS1D hỗ trợ 2 cpu chạy song song với cơ chế đồng bộ dữ liệu và trạng thái với nhau. Khi module giám sát có sự cố ở một trong hai cpu này thì cpu còn lại sẽ trở thành cpu chính tích cực. - Dự phòng bus: Thông tin giữa các PLC sẽ đợc đảm bảo thông suốt cả khi một đờng cáp bị hỏng thông qua cơ chế đờng vòng. Khi bất kỳ một thành phần nào của hệ thống có dự phòng bị sự cố, ngời vận hành có thể thay thế nó bằng một module mới mà không cần tắt nguồn. Sự phát triển của công nghệ đã giúp PLC ngày một mạnh hơn, thông minh hơn, nhỏ hơn, trong khi đó sự cạnh tranh của thị trờng lai làm cho giá thành của nó ngay càng giảm đi dẫn đến khả năng ứng dụng của nó ngày càng cao và mang lại muôn vàn lợi ích cho nhân loại. 3.1.2.4 Vai trò của PLC. Trong một hệ thống thiết bị điều khiển tự động, bộ điều khiển PLC đợc coi nh bộ não có khả năng điều hành toàn bộ hệ thống. Với một chơng thình ứng dụng điều khiển ( lu giữ trong bộ nhớ PLC ) trong khâu chấp hành, đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 54 PLC giám sát chặt chẽ, ổn định chính xác trạng thái của hệ thống thông qua tín hiệu của các thiết bị đầu vào. Sau đó nó sẽ căn cứ trên chơng trình logic để xác định tiến trình hoạt động đồng thời truyền tín hiệu tới thiết bị đầu ra. PLC có thể đợc sử dụng để điều khiển những thao tác ứng dụng đơn giản, lặp đi lặp lại hoặc một vài thiết bị trong số chúng có thể đợc nối mạng cùng với hệ thống điều khiển trung tâm hoặc những máy tính trung tâm thông qua một phần của mạng truyền dẫn, Với mục đích để tổ hợp việc điều khiển một quá trình xử lý phức tạp. Trớc kia bộ PLC giá rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình rất phức tạp. Vì những lý do đó mà nó chỉ đợc dùng cho những máy và thiết bị đặc biệt có sự thay đổi thiết kế cần phải tiến hành ngay cả trong giai đoạn lập bảng nhiệm vụ và lập luận chứng. Ngày nay, với những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ siêu nhỏ đem lại hiệu năng cao và tối thiểu hoá kích thớc, chúng đã mở ra thị trờng mới cho PLC. Các phần cứng điều khiển hoặc các điều khiển dựa trên máy tính PC ( Personal Computer ) đợc mở rộng với các tính năng thực, nay đã có thể điều khiển các quá trình tự động hoá phức tạp. Nhiều loại PLC khác nhau bao trùm nhiều chức năng, từ các máy tính mạng nhỏ và các khối phân tán cho tới các PLC hiệu năng cao, ít lỗi, có tính modul. Chúng khác nhau về tốc độ xử lý, khả năng nối mạng hoặc các modul vào ra. Các PC hiện đại đã cho phép phát triển công cụ lập trình PLC nhanh chóng trong vòng 10 năm qua. Các phơng pháp lập trình PLC truyền thống nh danh sách lệnh, logic bớc hoặc sơ đồ hàm hệ thống điều khiển, cho tới nay đang đợc áp dụng mạnh mẽ và đang trên con đờng đạt tới đỉnh cao của nó. 3.1.2.5. Ưu điểm của PLC. Với khả năng lập trình đơn giản, cùng với sự phát triển của công nghệ máy tính. Đến nay bộ điều khiển PLC đạt đợc những u thế cơ bản trong việc ứng dụng điều khiển các dây truyền công nghệ: . Set PG/PC Interface trong phần cứng, ta cần đặt thuộc tính thực sự của việc kết nối phần cứng. Đầu tiên cần phải xác định giao thức định sử dụng trong mạng. Nên sử dụng loại PPI. Sau khi đã. Simatic S7 - 200 3.1.2.1. Chọn hệ thống cảm biến Trong mô hình có sử dụng hệ thống cảm biến mức là các phao, hệ thống các phao này có tác dụng báo mức dung dịch trong bình về bộ điều khiển trung. của PLC. Trong một hệ thống thiết bị điều khiển tự động, bộ điều khiển PLC đợc coi nh bộ não có khả năng điều hành toàn bộ hệ thống. Với một chơng thình ứng dụng điều khiển ( lu giữ trong bộ