đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 43 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 3.1.1.3. Soạn thảo chơng trình lập trình trên phần mềm S7 200 Phần mềm Step 7 - Micro/Win 32, ngời dùng tạo ra các chơng trình và cấu hình dới dạng mà họ thích: biểu đồ thang (Ladder diagram), danh sách lệnh (Statement list), biểu đồ các khối chức năng (Function block diagram). Một hoặc hai dự án có thể soạn thảo song song cùng một lúc. Việc lập trình đợc đơn giản hoá một cách đáng kể nhờ chức năng kéo và thả (drag and drop), cắt, dán nhờ sử dụng bàn phím hoặc con chuột. Một số chức năng mới cho phép việc tìm và thay thế tự động, xem trớc bản in (print preview), bảng thông tin về các biểu tợng có các địa chỉ, biểu tợng cũng nh các địa chỉ đợc hiển thị cho mỗi phần tử trong quá trình làm việc và giám sát tình trạng làm việc. 1. Định cấu hình lập trình Đây là bớc quan trọng đầu tiên cần thực hiện gồm có các bớc sau: - Lựa chọn trên thanh thực đơn Tools Options nh trên hình ? . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 44 H ình 6: Lựa chọn cấu hình lập trình - Hộp thoại Options xuất hiện cho phép ta lựa chọn phơng thức lập trình thích hợp nh: Lựa chọn cửa sổ soạn thảo chơng trình, ngôn ngữ viết chơng trình - Để kết thúc ta nhấn nút ENTER hoặc kích vào nút OK để xác nhận những sự lựa chọn đó. 2. Tạo và lu trữ một Project - Các thành phần của một Project Một Project bao gồm những thành phần sau: + Progam Block : Bao gồm các mã hóa có thể thực hiện đợc và các lời chú thích. Mã hóa có thể thực hiện đợc bao gồm chơng trình chính hay các ngắt và chơng trình con. Mã hóa đợc tải đến PLC còn các chú thích chơng trình thì không. + Data Block: Khối dữ liệu bao gồm các dữ liệu ( những giá trị bộ nhớ . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 45 ban đầu, những hằng số ) và các lời chú thích. Dữ liệu đợc tải đến PLC , các lời chú thích thì không. + Symtem Block: Symtem Block chứa các thông tin về cấu hình nh là các thông số truyền thông, các dải dữ liệu lu giữ, các bộ lọc đầu vào số và tơng tự và thông tin mật khẩu. Các thông tin này đợc tải đến PLC. + Symbol Table: Symbol Table cho phép chơng trình sử dụng những địa chỉ tợng trng. Những địa chỉ này đôi khi tiện ích hơn cho ngời lập trình và làm cho chơng trình dễ theo dõi hơn . Chơng trình biên dịch tải tới PLC sẽ chuyển các địa chỉ tợng trng thành địa chỉ thực. Thông tin trong Symbol Table sẽ không đợc tải tới PLC. + Status Chart : Status Chart cho phép theo dõi cách thức xử lý dữ liệu ảnh hởng tới việc thực hiện chơng trình . Status Chart không đợc tải đến PLC ,chúng đơn giản là cách thức quản lý hoạt động của PLC. + Cross Reference: Cửa sổ Cross Reference cho phép kiểm tra những bảng chứa xác toán hạng sử dụng trong chơng trình và cũng là vùng nhớ đã đợc gán (Bit Usage và Bye Usage) . Trong khi chơng trình soạn thảo ở chế độ RUN, ta có thể kiểm tra những số (EU, ED) đang đợc sử dụng trong chơng trình. Thông tin trong Cross Reference và Usage không đợc tải đến PLC. - Cách tạo ra một Project Để tạo một Project mới ta chỉ cần kích hoạt vào biểu tợng Step7 - Micro/ Win32 thì một Project mới sẽ đợc tạo ra. Ta có thể tạo một Project mới sử dụng thanh thực đơn bằng cách lựa chọn File New hoặc ấn tổ hợp phím Ctr+N. Để mở một Project có sẵn bằng cách lựa chọn File Open hoặc ấn tổ hợp phím Ctr+O và lựa chọn tên Project muốn mở. - L u 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. . 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 . . 49 Hình1 0: 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. Project - Các thành phần của một Project Một Project bao gồm những thành phần sau: + Progam Block : Bao gồm các mã hóa có thể thực hiện đợc và các lời chú thích. Mã hóa có thể thực hiện đợc. 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