gia nhiệt máy tiệt trùng trong dây chuyền sản xuất nước dừa part3 pps

Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 23 Còn gọi là các thanh nghi, bên trong bộ vi xử lý, đợc sử dụng để lu giữ thông tin, lu giữ chơng trình cho các hoạt động điều khiển. Trong PLC có hai loại bộ nhớ. - Bộ nhớ ROM là vùng nhớ vĩnh cửu để chứa các thông tin hệ thống, bộ nhớ ROM chỉ đọc, cung cấp dung lợng dữ liệu cho hệ điều hành và dữ liệu cố định đợc CPU sử dụng. - Bộ nhớ RAM để chứa chơng trình lập trình và là vùng nhớ đệm. Chứa các thông tin từ các thiết bị vào ra của hệ thống. Chơng trình lập trình chứa trong RAM có thể thay đổi đợc bởi ngời lập trình, tuy nhiên để ngăn chặn việc mất thông tin khi mất điện nguồn, một pin đợc sử dụng làm nguồn nuôi cho vùng nhớ này (thông thờng pin này sẽ duy trì đợc hoạt động của RAM khoảng từ 1 đến 2 năm khi mất điện nguồn chơng trình có thể lập trình bởi các thiết bị lập trình và từ đó đợc nạp vào RAM khi PLC thực hiện chơng trình, CPU sẽ không lấy thông tin vào ra trực tiếp từ các đầu vào/ra mà lấy từ vùng nhớ đệm, thông tin của các đầu vào/ra trong vùng nhớ đệm sẽ đợc cập nhật sau mỗi chu trình quét nhờ khối vào/ra. 4. Thiết bị vào ra Để bảo vệ PLC tất cả các đầu vào/ra trong PLC đều ghép cách ly, các đầu vào thờng ghép cách ly bằng Octocoupler, tín hiệu vào có thể là 5V, 24V và do đó có thể đa trực tiếp từ các phần tử đầu vào. Đầu ra thờng sử dụng rơle có mức điện áp 24V hoặc 220V thông thờng các rơle này chịu đợc dòng điện khoảng 2A do đó nếu dùng PLC để điều khiển những thiết bị có dòng điện lớn hơn cần sử dụng các rơle trung gian hoặc côngtắctơ. Thiết bị vào ra cung cấp giao diện giữa hệ thống và thế giới bên ngoài, cho phép thực hiện kết nối thông qua các kênh vào/ra, thiết bị vào và thiết bị ra. 1.3.5. Ngôn ngữ lập trình trên PLC Để biểu diễn chơng trình điều khiển trên PLC, có ba phơng pháp biểu diễn là: Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 24 - Sơ đồ hình thang LAD ( Ladder Diagram): Phơng pháp này có cách biểu diễn chơng trình tơng tự nh sơ đồ tiếp điểm dùng rơle trong sơ đồ điện công nghiệp. - Lu đồ hệ thống điều khiển FBD (Function Block Diagram): Phơng pháp này có cách biểu diễn chơng trình nh sơ đồ không tiếp điểm dùng các cổng logic. Theo phơng pháp này, các tiếp điểm ghép nối tiếp đợc thay thế bằng cổng AND(&), các tiếp điểm ghép song song đợc thay thế bằng cổng OR(>=1), các tiếp điểm thờng đóng thì có cổng NOT(-1). Phơng pháp này thích hợp cho đối tợng sử dụng có kiến thức về điện tử - đặc biệt về mạch số. - Liệt kê danh sách lệnh STL (Statement List): Phơng pháp STL dùng các từ viết tắt gợi nhớ để lập công thức cho việc điều khiể n, tơng tự với ngôn ngữ assembler ở máy tính. Phơng pháp này thích hợp cho đối tợng làm việc trong lĩnh vực tin học. Ba phơng pháp biểu diễn chơng trình điều khiển trên PLC để dành cho ngời sử dụng thuộc 3 lĩnh vực: - Ngành Điện công nghiệp thờng dùng phơng pháp LAD - Ngành Điện tử thờng dùng phơng pháp FBD - Ngành Tin học thờng dùng phơng pháp STL Có loại PLC có thể sử dụng cả ba phơng pháp biểu diễn trên( nh Simatic S5), có loại chỉ sử dụng đợc hai phơng pháp biểu diễn (simatic S7), hay có loại chỉ sử dụng đợc một phơng pháp biểu diễn ( nh Logo và Easy). Ngoài các loại ngôn ngữ đã giới thiệu ở trên thì còn có các loại ngôn ngữ sau: + Ngôn ngữ lập trình SCL(Structured Control Language) kiểu viết chơng trình này sử dụng ngôn ngữ Pascal rất phù hợp với những ngời đã viết các chơng trình bằng ngôn ngữ máy tính. + Ngôn ngữ lập trình S7 - Graph. Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 25 + Ngôn ngữ lập trình S7 - HiGraph. Đây là loại ngôn ngữ viết chơng trình rất phù hợp cho các bài toán làm việc có tính tuần tự. Tại mỗi thời điểm chỉ có một bớc đợc thực hiện với kiểu lập trình này ngời lập trình phải sử dụng phơng pháp lập trình có cấu trúc. Chơng 2: Nghiên cứu điều khiển và lập trình bằng PLC S7 200 2.1. Khái niệm chung về Simatic S7 200 2.1.1. Giới thiệu chung. PLC , viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiển logic lập trình đợc, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. S7 200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng siemens(CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này đợc sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 200 là khối xử lý trung tâm CPU. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì các PLC hiện nay đã có rất nhiều loại CPU khác nhau nh CPU214, CPU 224.Để phân biệt các CPU này ngời ta dựa vào số lợng đầu vào và đầu ra của các CPU và nguồn cung cấp. Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 26 S7 -200 có nhiều loại module mở rộng khác nhau nh : EM231, EM232, EM235. Do điều kiện thực tế của đề tài chung ta sử dụng SIMATIC S7 -200 với CPU224. Vì vậy trong đề tài chung ta đi tìm hiểu tổng quát về cấu trúc của Simatic S7 200 với CPU224. 2.1.2. Cấu trúc của Simatic S7 200 CPU224 S7 200 với CPU 224 có đầy đủ các tính năng kỹ thuật của S7 200 thế hệ trớc nó và những cải tiến về kỹ thuật vợt trội thế hệ trớc. + Đặc điểm kỹ thuật của CPU 224. - Với kích thớc nhỏ gọn tiết kiệm rất nhiều không gian, có u điểm là sử dụng một cách thuận tiện đơn giản là có thể kết nối trực tiếp với cảm biến và bộ mã hoá với dòng điện 280mA có thể sử dụng nh một dòng điện tải - Tích hợp đầu vào/ra số: CPU 224 có 14 đầu vào và 10 đầu ra Hình 2.1: Simatic S7 - 200 với khối vi xử lý 224 Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 27 - Bộ nhớ chơng trình 8 KB bộ nhớ dữ liệu 5 KB. - Có 7 module mở rộng thêm các cổng vào và cổng ra bao gồm cả module Analog - Có tối đa 94 đầu vào số, 74 đầu ra số, 28 đầu vào tơng t ự và 7 đầu ra tơng tự. - Có 256 bộ timer chia làm ba loại có độ phân giải khác nhau, 4 bộ timer 1ms, 16 bộ timer 10ms và 236 bộ timer 100ms. - Có 256 bộ đếm có thể đếm tiến, đếm lùi hoặc cả đếm tiến và đếm lùi. - Hai bộ điều chỉnh tơng tự - Hai bộ phát xung tốc độ cao, tần số 20KHz cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. - Tốc độ xử lý logíc 0,37 s . - Các chế độ ngắt và xử lý ngắt , ngắt truyền thông, ngắt theo sờn lên hoặc ngắt sờn xuống của xung, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. - Để ghép nối CPU 224 với máy lập trình có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối CPU 224 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485. - Có thể mở rộng cổng vào ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó cách module mở rộng về phía bên phải CPU làm thành một móc xích. - Các chế độ ngắt và xử lý ngắt cho phép PLC thực hiện các quá trình với tốc độ cao, phản ứng kịp thời với các sự kiện bên trong và bên ngoài. - CPU 224 không thể lập trình bằng việc sử dụng Step7 Micro/Dos. Để lập trình cần phải thông qua bộ giao diện nối tiếp của thiết bị lập trình PC, đòi hỏi một cáp PC/PPI. Khi sử dụng phần mềm lập trình Step7- Micro/Win32, việc lập trình có thể thông qua Simatic CPS CP 551 hoặc CP561 hoặc giao diện MPI của thiết bị lập trình. - Để việc ứng dụng các PLC đợc hiệu quả và khả năng làm việc của của PLC với quy trình công nghệ phức tạp mà đối tợng điều khiển có số lợng đầu vào/ra là rất lớn hay dạng tín hiệu khác nhau. Do vậy các PLC đợc thiết kế theo Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 28 kiểu module. Các CPU đợc két nối thêm nhiều loại module mở rộng khác nhau. Các module mở rộng vào/ra số hoặc các cổng vào ra tơng tự, tăng khả năng điều khiển cho các bộ PLC. + Mô tả các đèn báo trên S7 -200 của CPU 224 - Đèn đỏ SF: Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng, đèn SF sáng khi PLC có hỏng hóc. - Đèn xanh RUN: Đèn xanh run chỉ PLC đang ở chế độ làm việc và và thực hiện chơng trình đợc nạp vào trong PLC . - Đèn vàng STOP: Chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chơng trình đang thực hiện lại. - Đèn xanh Ix.x: Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của của cổng Ix.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. -Đèn xanh Qy.y. Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. + Cổng truyền thông. Các CPU của S7 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối chín chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc đổ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600baud. Tốc độ truyền cùng cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 -38400 baud. Bộ chuyển đổi RS232 RS485 phục vụ ghép nối truyền thông trực tiếp giữa máy tính và PLC. Ghép nối máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485. Sau đây là sơ đồ cổng truyền thông. Chân Giải thích Chân Giải thích 1 Đất 6 5VDC ( điện trở trong 100) Hình 2.2 : Sơ đồ chân của cổng truyền thông. 5 4 3 2 1 9 8 7 6 Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 29 2 24VDC 7 24VDC (120mA tối đa) 3 Truyền và nhập dữ liệu 8 Truyền và nhận dữ liệu 4 Không sử dụng 9 Không sử dụng 5 Đất +Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC. Các PLC S7 200 có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho CPU. - Run cho phép PLC thực hiện chơng trình trong bộ nhớ. PLC S7 200 sẽ rời khỏi chế độ Run và chuyển sang chế độ Stop nếu trong máy có sự cố, hoặc trong chơng trình gặp lệnh Stop thậm trí ngay khi công tắc ở chế độ Run. Do đó nên quan sát trạng thái thực tại của PLC thông qua đèn báo - Stop cỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chơng trình đang chạy và chuyển sang chế độ Stop, ở chế độ Stop PLC cho phép hiệu chỉnh lại chơng trình hoặc nạp một chơng trình mới. - Term cho phép máy lập trình tự quyết định một chế làm việc cho PLC hoặc ở Run hoặc ở Stop. + Cấu trúc bộ nhớ của CPU224. Bộ nhớ của S7 200 đợc chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7 200 có tính năng động cao đọc và ghi dợc trong toàn vùng loại trừ các Bit nhớ đặc biệt đợc ký hiệu bởi SM chỉ có thể truy nhập để đọc. Vùng nhớ đợc mô tả trên hình vẽ dới đây. EEPROM Miền nhớ ngoài Chơng trình Chơng trình Chơng trình Tham số Tham số Tham số Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Vùng đối tợng Tụ Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 30 Hình 2.3: Cấu trúc bộ nhớ của CPU - Vùng chơng trình: Là miền bộ nhớ đợc sử dụng để lu trữ các lệnh của chơng trình. Vùng này thuộc kiểu Non Volatile đọc/ghi đợc. - Vùng tham số: Là miền lu giữ các tham số nh từ khoá , địa chỉ trạmCũng giống nh vùng chơng trình vùng tham số thuộc kiểu Non Volatile đọc/ghi đợc. -Vùng dữ liệu: Đợc sử dụng để cất các dữ liệu của chơng trình bao gồm các kết quả các phép tính hằng số đợc định nghĩa trong chơng trình, bộ đếm truyền thôngVùng dữ liệu là một miền nhớ động, nó có thể truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn Vùng dữ liệu lại đợc chia ra thành những miền nhớ nhỏ có công dụng khác nhau. Đó là các miền sau: V Vairable Memory(miền nhớ) I Input Image Reister(bộ đệm cổng vào) O Output Image Reister(bộ đệm cổng ra) M Internal Memory Bits(vùng nhớ nội) SM Special Menory Bits(vung nhớ đặc biệt) -Vùng đối tợng: Đợc sử dụng để lu giữ dữ liệu cho các đối tợng lập trình nh các giá trị tức thời, giá trị đặt trớc của bộ đếm hay timerDữ liệu kiểu đối tợng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tợng chỉ đợc nghi theo mục đích cần sử dụng đối tợng đó. Trong bốn vùng nhớ của CPU S7 - 200 trên thì vùng nhớ dữ liệu, vùng nhớ đối tợng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chơng trình mà ta soạn thảo và điều khiển. + Kết nối PLC. Để tìm hiểu và ứng dụng PLC trong các dây chuyền sản xuất ta cần biết cách ghép nối PLC với các thiết bị ngoại vi nh cảm biến hay các cơ cấu chấp hành. Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 31 Việc kết nối nguồn cung cấp cho CPU và nối các đầu vào ra cho CPU đợc thể hiện trên hình sau: Hình 2.3: Sơ đồ kết nối PLC Qua sơ đồ ta thấy nguồn cung cấp cho các đầu vào và ra của CPU là 24VDC. Các đầu cuối của S7 200 đợc nối đất để đảm bảo an toàn và để khử nhiễu cho tín hiệu. Nguồn cung cấp cho cảm biến cũng là 24VDC cũng là nguồn một chiều có thể sử dụng làm nguồn nuôi cho các Module mở rộng, sử dụng cho các đầu vào cơ sở, các cuộn Rơle mở rộng. +Các module mở rộng Simatic S7 200 có rất nhiều loại module mở rộng. Tiêu biểu là các module EM231, EM232, EM235Các module mở rộng tơng tự và số có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các module mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thanh một móc xích. Địa chỉ của các vị trí của các module đợc xác định cùng kiểu. Các module mở rộng số hay tơng tự đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tơng tự với số đầu vào/ra của module. Dới đây là một số module mở rộng của S7 200 : Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN 32 Đ ể hiểu thê m về cách ghép nối các mod ule mở rộng thi ta tìm hiểu cách ghép nối của hai module mở rộng đó là: EM231, EM235 Sơ đồ nối thiết bị vào/ra của Module mở rộng nh sau: Loại Module Số lợng đầu vào Số lợng đầu ra Tín hiệu đầu vào Tín hiệu đầu ra Kích thớc Rộng x cao x sâu (mm) EM221 8 0 24VDC 0 EM222 8 0 0 24VDC 46 x 80 x62 EM223 4 ữ 16 4 ữ 16 24VDC 24VDC (46 ữ 173,3) x 80 x 62 EM231 4 0 Analog 0 71,2 x 80 x62 EM232 0 2 Analog Analog 46 x 80 x 62 EM235 4 1 Analog Analog 71,2 x 80 x62 [...]... là một vòng quét (Scan) Mỗi vòng quét dợc bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chơng trình Trong từng vòng quét chơng trình đợc thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc MEND Sau giai đoạn thực hiện chơng trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi Vòng quét đợc kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng . trình mà ta soạn thảo và điều khiển. + Kết nối PLC. Để tìm hiểu và ứng dụng PLC trong các dây chuyền sản xuất ta cần biết cách ghép nối PLC với các thiết bị ngoại vi nh cảm biến hay các cơ. - Run cho phép PLC thực hiện chơng trình trong bộ nhớ. PLC S7 200 sẽ rời khỏi chế độ Run và chuyển sang chế độ Stop nếu trong máy có sự cố, hoặc trong chơng trình gặp lệnh Stop thậm trí ngay. vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7 200 có tính năng động cao đọc và ghi dợc trong toàn vùng loại trừ các Bit nhớ đặc biệt