Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 42 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Lu trữ một Project. Để lu trữ một Project mới tạo ra, ta lựa chọn lệnh trên thanh thực đơn Project Save All hoặc kích vào biểu trợng trên thanh công cụ hoặc nhấn tổ hợp phím Ctrl+S. 2.2.4.3. 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. Hình 2.4: Cửa sổ soạn thảo chơng trình LAD . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 43 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Hình 2.5: Cửa sổ soạn thảo chơng trình STL + Nhập vào địa chỉ hoặc tham số trong mỗi vùng chữ và ấn ENTER. + 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 cú 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. - 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 . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 44 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội H ình 2.6: Cài đ ặ t tru y ền thôn g g iữa má y tính và CP U Cài đặ t truyền thông Chọn cáp truyền thông hoặc một Tab. - Sử dụng các lời trích dẫn để thay cho việc soạn thảo tên ký hiệu. 2.2.4.4. 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 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. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 45 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Hình2.7: Hộp thoại Set PG/PC Interface Nạp chơng trình vào CPU. Sau khi cài đặt truyền thông ta nạp chơng trình vào CPU bằng việc Download chơng trình. 2.2.4.5. 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 . 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. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 46 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội - Nếu Download không thành công ta phải thiết lập lại truyền thông giữa PLC và PC và thực hiện lại các bớc nh trên. 2.3. nghiên cứu Phần cứng Simatic S7 - 200 2.3.1. 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 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. 2.3.2. 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 . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 47 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội 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. 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. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 48 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Loại PLC mới này mang lại những lợi ích đó là tính năng hỗ trợ nhiều 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. - Dự phòng cpu. - Dự phòng bus. 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. 2.3.3. 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 trình ứng dụng điều khiển ( lu giữ trong bộ nhớ PLC ) trong khâu chấp hành, 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 . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 49 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội 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. 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. 2.3.4. 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: Chuẩn bị vào tác động nhanh. Độ tin cậy cao và ngày càng tăng. Dễ dàng thay đổi hoặc soạn thảo chơng trình. Sự đánh giá các nhu cầu là đơn giản. Xử lý t liệu tự động. Khả năng tái tạo. Tiết kiệm không gian. Sự cải biến thuận tiện. Thích ứng trong môi trờng khắc nghiệt. Có thể tính toán đợc giá thành. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 50 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng. + So sánh với hệ thống điều khiển logic thông thờng (dạng kinh điển) thì hệ thống điều khiển dùng PLC có những chỉ tiêu u việt hơn hẳn: Chỉ tiêu Điều khiển Logic kinh điển Điều khiển Logic khả trình Phần tử điều khiển (Phần cứng) Mục đích đặc biệt Mục đích chung Phạm vi điều khiển Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn Thay đổi hoặc thêm bớt Khó Dễ Bảo trì bảo dỡng Khó thực hiện Dễ thực hiện Độ tin cậy Phụ thuộc vào thiết kế và chế tạo Cao Hiệu quả kinh tế Ưu điểm ở vùng hoạt động công suất nhỏ Ưu điểm với mọi vùng hoạt động 2.3.5. Hiệu quả kinh tế của PLC. Khi sử dụng một phơng án nào trong điều khiển tự động thì ngoài yếu tố kỹ thuật chúng ta cũng phải xét đến tính kinh tế của phơng án đó để xem phơng án có thể khả thi hay không?. Nếu phơng án đó khả thi thì cả hai yếu tố kinh tế kỹ thuật đều phải đảm bảo. Do PLC ra đời thay thế cho hệ rơle nên việc so sánh PLC và hệ rơle đã đợc các nhà đầu t tính toán và đa ra kết quả dới đây: . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 51 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội Từ hình 2.3.5 có thể thấy rằng: Về mặt kinh tế, việc sử dụng PLC kinh tế hơn hệ Rơle rất nhiều ở quy mô sản xuất lớn, vì tổng chi phí của một hệ PLC thấp hơn so với tổng chi phí cho một hệ Rơle. Về mặt kỹ thuật, thì việc sử dụng bộ PLC có một hạn chế là phải dùng đội ngũ nhân viên kỹ thuật trình độ cao thì mới có thể thiết kế lập trình và thao tác bộ PLC. Tuy nhiên với tính năng hơn hẳn hệ rơle, ngời ta đã sử dụng PLC thay thế cho hệ rơle. Dới đây chúng tôi đa ra một số u, nhợc điểm về mặt kỹ thuật của hai hệ điều khiển này: Điều khiển bằng Rơ Le Điều khiển bằng PLC Ưu điểm + Nắm biết đợc và độ tin cậy trong một thời gian dài. Ưu điểm + Độ tin cậy cao nhờ sử dụng các phần tử tiếp xúc. Hình 2.8: So sánh kinh tế Rơle và 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 vi c ứng dụng điều khiển các dây truyền công nghệ:. thuật, thì vi c sử dụng bộ PLC có một hạn chế là phải dùng đội ngũ nhân vi n kỹ thuật trình độ cao thì mới có thể thiết kế lập trình và thao tác bộ PLC. Tuy nhiên với tính năng hơn hẳn hệ rơle,. điều hành toàn bộ hệ thống. Với một chơng trình ứng dụng điều khiển ( lu giữ trong bộ nhớ PLC ) trong khâu chấp hành, PLC giám sát chặt chẽ, ổn định chính xác trạng thái của hệ thống thông