Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng bộ đếm chuyển mạch với vi mạch tần số p3 ppsx

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 25 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội muối trong nớc và đình ra phơng pháp cấp thức ăn cho cá. Trong chăn nuôi gia súc, gia cầm cũng co những loại máy ứng dụng trong công việc này, nh loại máy tự động chăn nuôi do Liên Xô ( cũ) chế tạo loại máy này có thể chuẩn bị thức ăn gia súc, phân phát thức ăn gia súc, vắt sữa, đỡ đẻ cho lợn nái Mặc dù tự động hoá trong nông nghiệp đã đợc ứng dụng từ lâu, song nó chỉ phát triển ở một số nớc phát triển, còn đối với các nớc chậm phát triển, tuy co nền nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhng việc ứng dụng tự động hoá vào nông nghiệp vẫn còn rất chậm. Hiện nay, đợc sự trợ giúp của nớc ngoài các nớc đang phát triển đã đa dần tự động hoá vào sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là các nớc Đông Nam á trong đó có Việt Nam. 1.3.5. thành tựu của tự động hoá trong quá trình sản xuất Thế giới đang ngày càng phát triển, cuộc sống con ngời ngày cáng thay đổi, hàng loạt các máy móc tự động đã và đang xuất hiện, robot đợc chế tạo ra thay thế con ngời ở nhiều mặt, đó là những thành tựu của ngành tự động hoá mang lại. Trong 40 năm qua nó đã mang lại những thành quả to lớn: Dẫn hớng và điều khiển thiết bị trong không gian, bao gồm máy bay dân dụng, tên lửa, máy bay chiến đấu, tàu vận tải, vệ tinh.Hệ thống điều khiển này đã đảm bảo đợc tính ổn định và chính xác dới tác động của nhiễu môi trờng và của chính hệ thống. Hệ thống điều khiển trong sản xuất công nghiệp, từ máy tự động đến mạch tích hợp.Những thiết bị điều khiển bằng máy tính đã có độ chính xác định vị và lắp ráp rất cao để tạo ra nhiều sản phẩm có chất lợng tốt. Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, ví dụ trong quá trình sản xuất hydrocacbon và nhiều chất hoá học khác. Hệ điều khiển này đã xử lý hàng ngàn thông tin lấy từ cảm biến để điều khiển hàng trăm cơ cấu chấp hành : van, cấp nhiệt, bơm, để cho ra sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính năng kỹ thuật. Điều khiển hệ thống truyền thông bao gồm: hệ thống điện thoại và internet. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 26 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát mức năng lợng ở đầu vào, đầu ra và khi truyền dẫn, thông báo những sự cố đa dạng, phức tạp thờng xảy ra trong truyền thông. 1.3.6. Mục đích và ý nghĩa của việc thiết kế mô hình điều tiết khí hậu trong nhà lới Kỹ thuật trồng cây không dùng đất là kỹ thuật trồng cây tiên tiến và hiện đại, ngày nay kỹ thuật này đợc kết hợp với tự động điều tiết tiểu khí hậu trong nhà lới và nhà kính đã và đang đợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Trồng rau bằng phơng thức không dùng đất kết hợp với tự động điều tiết tiểu khí hậu trong nhà lới và nhà kính là giải pháp có hiệu quả nhất hiện nay trong việc sản xuất rau an toàn mà không gây ô nhiễm môi trờng, tận dụng đợc mặt bằng không gian (ngay cả trên đất nghèo dinh dỡng, nhiễm độc, nhiễm mặn), hạn chế đợc những tác hại của thời tiết khắc nghiệt, tiết kiệm đợc công lao động, giải phóng đợc sức lao động nặng nhọc khi trồng cây ngoài đất,chủ động trồng đợc nhiều vụ trong năm, có thể tăng số vụ gấp 3 ữ 4 lần và năng suất có thể cao gấp 20 lần so với trồng trên đất. Chính vì những lợi ích to lớn đó mà vấn đề áp dụng tự động hóa vào điều tiết tiểu khí hậu trong nhà lới và nhà kính là vô cùng quan trọng, cùng với kỹ thuật trồng cây không dùng đất thì hai biện pháp kỹ thuật này sẽ là giải pháp mấu chốt đa nền nông nghiệp nớc ta vốn lạc hậu sang một giai đoạn mới, giai đoạn của nền nông nghiệp tiên tiến, hiện đại, góp phần chung trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn hiện nay. Nh vậy chúng ta đã thấy rõ vai trò quan trọng của tự động hóa trong đời sống con ngờitrong mọi lĩnh vực: Từ y tế,vui chơi giải trí, đến công nghiệp, nông nghiệp Do đó việc ứng dụng tự động hóa vào điều tiết tiểu khí hậu trong nhà lới và nhà kính này càng trở nên cấp thiết, cùng với kỹ thuật trồng cây không dùng đất thì hai biện pháp kỹ thuật này cần đợc nghiên cứu kỹ lỡng để sớm đ a vào ứng trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp chất lợng cao ở Việt . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 27 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Nam. 1.4.kết luận chơng I Ngày nay, trong mọi lĩnh vực, mọi công nghệ sản xuất cụ thể đều có sự góp mặt của tự động hoá. Ngời ta nói tự động hoá gắn với năng xuất, chất lợng sản phẩm, công nghệ tự động hoá đã góp phần lớn vào quá trình phát triển của xã hội, cải thiện đời sống con ngời. Từ đó mà chúng ta nên đề cao vai trò của nó để tiếp tục học tập và nghiên cứu để ứng dụng chúng một cách hiệu quả hơn và hữu ích hơn. Đối với nớc ta, theo chủ chơng chính sách của Đảng và Nhà Nớc, đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn để đến 2010 đa nớc ta thành một nớc công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Thì công nghệ tự động hoá càng trở nên quan trọng đối với chúng ta, và cần có nhiều công trình hơn nữa nghiên cứu về tự động hoá để có thể ứng dụng vào thực tế một cách đơn giản và hiệu quả nhất. Từ những phân tích trong chơng I này cho thấy một triển vọng to lớn của hệ thống trồng rau sạch trong nhà lới có tự động điều tiết tiểu khí hậu, cùng với kỹ thuật trồng cây không dùng đất, trồng rau trong dung dịch hay trồng rau thủy canh. Sự kết hợp các biện pháp kỹ thuật này là rất hợp lý và kinh tế. Vì phơng pháp điều tiết khí hậu trong nhà lới và nhà kính sẽ đảm bảo cho cây trồng sinh trởng và phát triển ở một nhiệt độ phù hợp với sinh lý của cây. Còn phơng pháp thủy canh, hệ thống tới nhỏ giọt không chỉ cung cấp nớc cho cây mà còn kèm theo cả chất dinh dỡng cần thiết cho cây, sử dụng phơng pháp tới nhỏ giọt sẽ tiết kiệm đợc dung dịch, cung cấp cho cây chính xác không lãng phí, hơn nữa theo phơng pháp này cây sẽ đợc trồng trong nhà lới, không tiếp xúc với đất sẽ tránh đợc các mầm bệnh và không phải dùng thuốc bảo vệ thực vật, nông sản sẽ đợc đảm bảo an toàn, môi trờng không bị ô nhiễm, rút ngắn mùa vụ, giảm bớt công lao động, năng suất cao, hiệu quả kinh tế lớn, có thể áp dụng sản xuất đại trà. Đây sẽ là mũi nhọn của ngành nông nghiệp hiện đại. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 28 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Chơng II giới thiệu về simatic s7-200 2.1. chọn thiết bị điều khiển Trong đề tài này chúng tôi chọn thiết bị điều khiển là thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7 - 200 với khối xử lý cpu 224. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 29 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội 2.1.1. Giới thiệu chung về S7 200. 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 những ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 - 200 là khối vi xử lý trung tâm CPU. Hiện tại, nhờ tiến bộ của khoa học công nghệ đã cho ra đời các thế hệ S7 - 200 ứng với các CPU212, CPU214, đến CPU221, CPU222, CPU224, CPU226 . Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của các loại CPU này đợc nhận biết nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp. Ví dụ: - CPU212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng đợc mở rộng bằng 2 module mở rộng. - CPU214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng đợc mở rộng bằng 7 module mở rộng. S7 - 200 có nhiều loại module mở rộng khác nhau. Sau đây là hình ảnh một số S7 - 200 với các CPU tơng ứng: 2.2. nghiên cứu Phần mềm Simatic S7 200 2.2.1. Vòng quét PLC thực hiện chơng trình theo một chu trình lặp mỗi vòng lặp là một vòng quét (scan cycle). Mỗi vòng quét đợc bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đếm ảo, tiếp đến là giai đoạn thực hiện chơng trình sau đó là 2.1a 2.1b . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 30 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi, kết thúc vòng quét là giai đoạn chuyển nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng.trong từng vòng quét chơng trình đợc thực hiện bằng lệnh đầu tiên và lệnh kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND). Thời gian quét phụ thuộc độ dài của chơng trình, không phải vòng quét nào thời gian quét cũng bằng nhau mà nó phụ thuộc các lệnh thoả mãn trong chơng trình. Trong thời gian thực hiện vòng quét nếu có tín hiệu báo ngắt chơng trình sẽ dừng lại để thực hiện xử lý ngắt, tín hiệu báo ngắt có thể thực hiện ở bất kỳ giai đoạn nào Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra. Thông thờng các lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua các bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai đoạn đầu và cuối do CPU đảm đơng. Hình 2.2: Vòng quét 2.2.2. Phơng pháp lập trình S7-200 là ngôn ngữ lập trình. Thông qua S7-200 mà ngời sử dụng thông tin đợc với bộ diều khiển PLC bên ngoài. S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. - Cách lập trình cho S7 -200 nói riêng và cho bộ PLC của siemen nói chung dựa trên hai phơng pháp cơ bản . - Phơng pháp hình thang: (lader logic viết tắt là LAD) đây là phơng pháp đồ hoạ thích hợp đối với những ngời quen thiết kế mạch điều khiển logic, những 2. Thực hiện chơng trình 1. Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo 3. Truyền thông và tự kiểm tra lỗi 4. Truyền dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 31 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội kỹ s ngành điện. - Phơng pháp liệt kê: STL(Statement list) đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thờng của máy tính. Bao gồm các câu lệnh đợc ghép lại theo một thuật toán nhất định để tạo một chơng trình. Phơng pháp này phù hợp với các kỹ s lập trình. Một chơng trình đợc viết theo phơng pháp LAD có thể đợc chuyển sang dạng STL tuy nhiên không phải chơng trình nào viết theo dạng STL cũng có thể đợc chuyển sang dạng LAD. Trong quá trình lập trình điều khiển chúng tôi viết theo phơng pháp LAD do vậy khi chuyển sang STL thì bộ lệnh của STL có chức năng tơng ứng nh các tiếp điểm, các cuộn dây và các hộp dây dùng trong LAD. Để làm quen và hiểu biết các thành phần cơ bản trong LAD và STL ta cần nắm vững các định nghĩa cơ bản sau. - Định nghĩa về LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần dùng trong LAD tơng ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong chơng trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic sau. +Tiếp điểm: là biểu tợng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm đó có thể là thờng mở hoặc thờng đóng. +Cuộn dây (Coil): Là biểu tợng mô tả rơle đợc mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle. +Hộp(Box): Là biểu tợng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thờng biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học.Cuộn dây và các hộp phải mắc theo đúng chiều dòng điện. Chiều dòng điện trong mạng LAD đi từ đờng nguồn bên trái sang đờng nguồn bên phải. Đờng nguồn bên trái là dây nóng đờng nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đ ờng trở về của nguồn cung cấp (Khi sử dụng chơng trình tiện . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 32 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội dùng Step 7 Micro / Dos hoặc Step 7 Micro / Win thì đờng nguồn bên phải không đợc thực hiện ). Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về nguồn bên phải. - Định nghĩa về STL: Phơng háp liệt kê lệnh là phơng pháp thể hiện chơng trình dới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chơng trình kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC . Để tạo ra chơng trình STL, ngời lập trình cần phải hiểu rõ phơng thức sử dụng 9 bit ngăn xếp logic của S7-200. Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp. Giá trị logic mới đều có thể đợc gửi ( hoặc đợc nối thêm) vào ngăn xếp. Khi phối hợp hai bit đầu tiên của ngăn xếp, thì ngăn xếp sẽ đợc kéo lên một bit. Ngăn xếp và từng bit của ngăn xếp đợc biểu diễn nh sau: S0 Stack 0 - bit đầu tiên của ngăn xếp (bit trên cùng) S1 Stack 1- bit thứ hai của ngăn xếp S2 Stack 2- bit thứ ba của ngăn xếp S3 Stack 3- bit thứ t của ngăn xếp S4 Stack 4- bit thứ năm của ngăn xếp S5 Stack 5- bit thứ sáu của ngăn xếp S6 Stack 6- bit thứ bảy của ngăn xếp S7 Stack 7- bit thứ tám của ngăn xếp S8 Stack 8- bit thứ chín của ngăn xếp 2.2.3. Cú pháp lệnh S7-200 Trong S7-200 có một khối lợng lệnh tơng đối lớn chúng đợc chia làm ba nhóm chính. - Nhóm các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic của ngăn xếp. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 33 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội - Nhóm các lệnh chỉ thực hiện đợc khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị bằng 1. - Nhóm các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh. Do các lệnh trong S7 200 là rất lớn nên chúng tôi chỉ đa ra một số lệnh cần thiết cho quá trình lập trình. 2.2.3.1. Lệnh vào/ra - Load (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị logic cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bít. - Load Not (LDN): Là lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit . Khi biểu diễn LAD các lệnh đợc thể hiện nh sau: - Tiếp điểm thờng mở sẽ đợc đóng nếu n=1. - Tiếp điểm thờng đóng sẽ mở nếu n=1. - Tiếp điểm thờng mở sẽ đóng tức thời khi n=1. - Tiếp điểm thờng đóng sẽ mở tức thời khi n=1. Các lệnh đợc biểu diễn trong STL nh sau: - LD n lệnh nạp giá trị logic của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. - LDN n lệnh nạp giá logic nghịch đảo của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. - LDI n lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. - LDNI n lệnh nạp giá trị nghịch đảo của điểm n vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Trong đó n là toán hạng . Đối với các lệnh thờng mở, thờng đóng, LD, LDN thì n là toán hạng đầu vào, đầu ra, bộ nhớ, bộ đếm, bộ thời gian và miền . . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 34 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Đối với các lệnh thờng mở đóng tức thời , thờng đóng mở tức thời, LDI, DNI thì n là toán hạng đầu vào. 2.2.3.2. Các lệnh ghi xoá giá trị cho tiếp điểm - SET (S): lệnh dùng để đóng các điểm gián đoạn đã đợc thiết kế. - RESET (R): Lệnh dùng để ngắt các điểm gián đoạn đã đợc thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm (hoặc một dãy các tiếp điểm). Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu của ngăn xếp các điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này. 2.2.3.3. Các lệnh logic đại số Boolean Là các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc giá trị logic của ngăn xếp. Các lệnh tiếp điểm của đại số Boolean cho phép tạo lập đợc các mạch logic (không có nhớ ). Khi thực hiện các lệnh tiếp điểm đại số Boolean trong LAD thì các lệnh này đợc biểu diễn thông qua cấu trúc mạch , mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thờng đóng và các tiếp điểm thờng mở. Còn trong STL các tiếp điểm đợc thay bằng các lệnh A ( And ) và O ( Or ) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And not), ON (Or not) cho các hàm kín. Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh . Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu diễn các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, đợc gọi là các lệnh Stack logic. Đó là các lệnh ALD (And load), OLD (Or load), LPS (Logic push), LRD (Logic read) và LPP (Logic pop). Lệnh Stack logic đợc dùng để tổ hợp, sao chụp hoặc xoá các mệnh đề logic. LAD không có bộ đếm dành cho lệnh Stack logic. STL sử dụng các lệnh Stack logic để thực hiện phơng trình tổng thể có nhiều biểu thức con. . [...]... tính A và O trong đại số Boolean có thể biến đổi mạch logic phức tạp thành mạch logic đơn giản sao cho khi lập trình Simatic S7-200 chúng ta không cần dùng các lệnh Stack logic nữa 2.2.3.4 Các lệnh so sánh Khi lập trình, nếu các quy t định về điều khiển đợc thực hiện dựa trên kết quả của vi c so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh theo byte, từ hay từ kép của S7 - 200 LAD sử dụng lệnh so sánh để so... thực hiện toán tử ^ (A) và V(O) giữa giá trị lo gic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngăn xếp Kết quả đợc ghi lai vào bít đầu tiên trong ngăn xếp Bảng 2.1: Bảng lệnh logic đại số boolean n: I,Q,M,SM, T,C,V n: I (bit) N: I (bit) Các lệnh Stack logic nh các lệnh: - Lệnh ALD ( And Load): Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic A Kết... Đồ án tốt nghiệp TĐH46 Nguyễn Văn Tú _ Lớp Bảng lệnh logic đại số boolean Lệnh O n A n AN n ON n AI n OI n ANI n ONI n Chức năng Toán hạng Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá trị logic của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngăn xếp Kết quả đợc ghi... nguyên) Những lệnh so sánh thờng là: so sánh bằng (=), lớn hơn hoặc bằng (>=), nhỏ hơn hoặc bằng (), nhỏ hơn ( . thờng các lệnh không làm vi c trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua các bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Vi c truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai đoạn đầu và. lập trình S7-200 là ngôn ngữ lập trình. Thông qua S7-200 mà ngời sử dụng thông tin đợc với bộ diều khiển PLC bên ngoài. S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. . một chơng trình. Phơng pháp này phù hợp với các kỹ s lập trình. Một chơng trình đợc vi t theo phơng pháp LAD có thể đợc chuyển sang dạng STL tuy nhiên không phải chơng trình nào vi t theo