Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 52 Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho LAD nh sau: LAD Mô tả Toán hạng n Tiếp điểm thờng mở sẽ đợc đóng nếu n=1 n Tiếp điểm thờng đóng sẽ mở khi n=1 n:I,Q,M,SM,T,C,V (bit) n Tiếp điểm thờng mở sẽ đóng tức thời khi n=1 n Tiếp điểm thờng đóng sẽ mở tức thời khi n=1 n:I (bit) OUTPUT (=) Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit đợc chỉ đỉnh trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi. LAD Mô tả Toán hạng Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích khi có dòng điều khiển đi qua n:I,Q,M,SM,T,C,V(bit) n Cuộn dây đầu ra đợc kích tức thời khi có dòng điều khiển đi qua n: Q (bit) 2. Lệnh ghi/xoá giá trị cho tiếp điểm SET(R) RESET(R) Lệnh dùng để đóng và ngắt các tiếp điểm gián đoạn đã đợc thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển dòng điện hoặc 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 dẫy các tiếp điểm). Trong STL, lệnh truyền trạng thái bít đầu cảu ngăn xếp đến các điểm . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 53 thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dẫy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi. Mô tả S và R bằng LAD: LAD Mô tả Toán hạng n s_bit s Đóng một mảng gồm các tiếp điểm kể từ S_BIT n s_bit r Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S_BIT. Nếu S_BIT lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra của Timer/Counter đó S_BIT:I,Q,M,SM,T,C,V (bit) n: IB,QB,MB,SMB,VB (byte) AC,hằngsố,*VD,*AC n s_bit s_bit s i Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S_BIT n s_bit r i Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S_BIT S_BIT: Q(bit) n: IB,QB,MB,SMB,VB (byte) AC, hằng số, *VD,*AC 3. Các lệnh so sánh Khi lập trình nếu, có các quyết định về điều khiển đợc thực hiện dựa trên kết quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh cho byte, từ kép của S7 -200. LAD sử dụng lệnh so sánh để các giá trị của byte, từ và từ kép (giá trị thực hoặc nguyên). Những so sánh thờng là nhỏ hơn hoặc bằng (<=); so sánh (=) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (>=). Khi so sánh giá trị của byte thì không cần phải để ý đến dấu của toán hạng. Ngợc lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng là bít cao nhất trong từ hoặc từ kép. . B¸o c¸o tèt nghiƯp t« kim hïng – tù ®éng 46 Tr−êng ®hnni – hµ néi khoa c¬ ®iƯn 54 BiĨu diƠn c¸c lƯnh so s¸nh trong LAD: LAD Mô tả Toán hạng n1 n2 = = B = = I n1 n2 = = D n1 n2 = = R n1 n2 Tiếp điểm đóng khi n1 = n2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real n1,n2 (byte) :VB, IB, QB, MB, SMB, AC, H»ng sè, *VD, *AC n1 n1 > = R > = D n1 > = I > = B n1 n2 n2 n2 n2 Tiếp điểm đóng khi n1> n2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real n1,n2(word):VW, T, C, I, QW, MW, SMW, AC, AI, Hằng số, *VD, *AC n1 n1 n1 n1 n2 n2 < = R < = D n2 < = I < = B n2 Tiếp điểm đóng khi n1≤ n2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real n1,n2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, h»ng sè, *VD, *AC. . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 55 4 Các lệnh điều khiển Timer Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thờng đợc gọi là khâu trễ. Nếu ký hiệu tín hiệu (logic) vào là x(t) và thời gian trễ đợc tạo ra bằng Timer là T thì tiến hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x(t-T). S7-200 có rất nhiều Timer khác nhau và đợc chia làm hai loại khác nhau, đó là: - Timer tạo thời gian không có nhớ (On-Delay Timer), ký hiệu là TON. - Timer tạo thời gian có nhớ(Retentive On-Delay Timer), ký hiệu là TONR. Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào. Cả hai Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từ thời điểm có sờn lên ở tín hiệu vào, tức là khi đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, đợc gọi là thời điểm Timer đợc kích, và không tính khoảng thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu đợc đặt trớc. Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động Reset còn TONR thì không tự động Reset. Timer TON đợc dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian (miền liên tục thông), còn TONR thời gian trễ sẽ đợc tạo trong nhiều khoảng thời gian khác nhau. Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với ba bộ phân giải khác nhau, độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms. Thời gian trễ T tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ Timer đợc chọn và giá trị đặt trớc cho Timer. Ví dụ một bộ Timer có độ phân giải bằng 10ms và giá trị đặt trớc là 50 thì thời gian trễ sẽ là T=500ms. . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 56 Timer của S7-200 có những tính chất cơ bản sau: - Các bộ Timer đợc điều khiển bởi một cổng vào giá trị đếm tức thời. Giá trị đếm tức thời của Timer đợc nhớ trong thanh ghi 2 byte (gọi là T- word) của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ khi Timer đợc kích. Giá trị đặt trớc của các bộ Timer đợc ký hiệu trong LAD và STL là PT. Giá trị đếm tức thời của thanh ghi T-word thờng xuyên đợc so sánh với giá trị đặt trớc của Timer. - Mỗi bộ Timer, ngoài thanh ghi 2 byte T-word lu giá trị tức thời, còn có một bit, ký hiệu bằng T-bit, chỉ trạng thái logic đầu ra. Giá trị logic của bit này phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời với giá trị đặt trớc. - Trong khoảng thời gian tín hiệu x(t) có giá trị logic, giá trị đếm tức thời trong T-word luôn đợc cập nhật và thay đổi tăng dần cho đến khi nó đạt giá trị cực đại. Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hay bằng giá trị đặt trớc, T-bit có giá trị logic 1. Các loại Timer của S7-200 của CPU 224 chia theo TON và TONR và độ phân giải bao gồm: L L ệ ệ n n h h Đ Đ ộ ộ p p h h â â n n g g i i ả ả i i G G i i á á t t r r ị ị c c ự ự c c đ đ ạ ạ i i T T o o á á n n h h ạ ạ n n g g T T O O N N 1 1 m m s s 1 1 0 0 m m s s 1 1 0 0 0 0 m m s s 3 3 2 2 . . 7 7 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 . . 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 6 6 . . 7 7 T T 3 3 2 2 , , T T 9 9 6 6 T T 3 3 3 3 - - T T 3 3 6 6 , , T T 9 9 7 7 - - T T 1 1 0 0 0 0 T T 3 3 7 7 - - T T 6 6 3 3 , , T T 1 1 0 0 1 1 - - T T 2 2 5 5 5 5 T T O O N N R R 1 1 m m s s 1 1 0 0 m m s s 1 1 0 0 0 0 m m s s 3 3 2 2 . . 7 7 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 . . 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 6 6 . . 7 7 T T 0 0 , , T T 6 6 4 4 T T 1 1 - - T T 4 4 , , T T 6 6 5 5 - - T T 6 6 8 8 T T 5 5 - - T T 3 3 1 1 , , T T 6 6 9 9 - - T T 9 9 5 5 . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 57 Cú pháp khai báo sử dụng Timer trong LAD nh sau: LAD Mô tả Toán hạng Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN đợc kích thích. Nếu nh giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trớc PT thì T-bit có giá trị logic bằng 1. Có thể reset Timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào IN Txx (word) CPU 224:T0-T255 PT(word):VW,T,C,IW, QB,MW,SMW,AC, AW,VD,*AC,hằngsố Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN đợc kích thích. Nếu nh giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trớc PT thì T-bit có giá trị logic bằng 1. Chỉ có thể reset Timer kiểu TONR bằng lệnh R cho T-bit. Txx(word) CPU 224:T0-T255 PT(word):VW,T,C,IW, QB,MW,SMW,AC, AW,VD,*AC,hằngsố Các Timer đánh số từ 0 đến 255 (đối với CPU 224). Một Timer đợc đặt tên là Txx, trong đó xx là số hiệu của Timer. Txx đồng thời cũng là địa chỉ hình thức của T-word và của T-bit đó. Tuy chúng có cùng địa chỉ hình thức, song T- word và T-bit vẫn đợc phân biệt với nhau nhờ kiểu lệnh sử dụng với Txx. Khi dùng lệnh làm việc với từ, Txx đợc hiểu là địa chỉ của T-word, ngợc lại sử dụng lệnh làm việc với tiếp điểm, T-word đợc hiểu là địa chỉ của T-bit. Một Timer đang làm việc có thể đa về trạng thái khởi động ban đầu. Công việc đa một Timer về trạng thái ban đầu gọi là reset Timer đó. Khi reset một bộ Timer, T-word và T-bit của nó đồng thời đợc xóa và có giá trị bằng 0, nh vậy giá trị đếm tức thời đợc đặt về 0 và tín hiệu đầu ra cũng có trạng thái logic bằng 0. . B¸o c¸o tèt nghiƯp t« kim hïng – tù ®éng 46 Tr−êng ®hnni – hµ néi khoa c¬ ®iƯn 58 T-bit T-word Giá trò đặt trước Giá trò đếm tức thời H×nh 3.9: Timer cđa S7-200 5. C¸c lƯnh ®iỊu khiĨn Counter Counter lµ bé ®Õm hiƯn chøc n¨ng ®Õm s−ên xung trong S7-200. C¸c bé ®Õm cđa S7-200 ®−ỵc chia ra lµm hai lo¹i: bé ®Õm tiÕn (CTU) vµ bé ®Õm tiÕn/lïi (CTUD). Bé ®Õm tiÕn (CTU) ®Õm s−ên lªn cđa tÝn hiƯu logic ®Çu vµo, tøc lµ ®Ịm sè lÇn ®ỉi tr¹ng th¸i logic tõ 0 lªn 1 cđa tÝn hiƯu. Sè s−ên ®Õm ®−ỵc ghi vµo thanh ghi 2 byte cđa bé ®Õm, gäi lµ C-word. Néi dung cđa C-word gäi lµ gi¸ trÞ ®Õm tøc thêi cđa bé ®Õm, lu«n ®−ỵc so s¸nh víi gi¸ trÞ ®Ỉt tr−íc cđa bé ®Õm, ®−ỵc ký hiƯu lµ PV. Khi gi¸ trÞ tøc thêi b»ng hc lín h¬n gi¸ trÞ ®Ỉt nµy th× bé ®Õm b¸o ra ngoµi b»ng c¸ch ®Ỉt gi¸ trÞ logic 1 vµo mét bit ®Ỉc biƯt cđa nã, ®−ỵc gäi lµ C-bit. Tr−êng hỵp gi¸ trÞ ®Õm tøc thêi nhá h¬n gi¸ trÞ ®Ỉt th× C-bit cã gi¸ trÞ logic lµ 0. Kh¸c víi c¸c bé Timer, c¸c bé ®Õm CTU ®Ịu cã ch©n nèi víi tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn xo¸ ®Ĩ thùc hiƯn ®Ỉt l¹i chÕ ®é khëi ®éng ban ®Çu (reset) cho bé ®Õm, ®−ỵc ký hiƯu b»ng ch÷ c¸i R trong LAD, hay ®−ỵc quy ®Þnh lµ tr¹ng th¸i logic cđa bit ®Çu tiªn trong ng¨n xÕp trong STL. Bé ®Õm ®−ỵc reset khi tÝn hiƯu xãa cã møc logic lµ 1 hc lƯnh R (reset) ®−ỵc thùc hiƯn víi C-bit. Khi bé ®Õm ®−ỵc reset th× c¶ C-word vµ C-bit ®Ịu nhËn gi¸ trÞ 0. . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 59 R PV CU C-word C-bit Giá trị đếm tức thời Hình 3.10: Bộ đếm CTU của S7-200 Bộ đếm tiến/lùi CTUD đếm tiến khi gặp sờn lên của xung vào cổng đếm tiến là CU trong LAD hoặc bit thứ 3 của ngăn xếp trong STL, và đếm lùi khi sờn lên của xung vào cổng đếm lùi, đợc ký hiệu là CD trong LAD hoặc bit thứ 2 của ngăn xếp trong STL. Bộ CTUD cũng đợc đa về trạng thái ban đầu bằng 2 cách: + Khi đầu vào logic của chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bit thứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị logic bằng 1. + Bằng lệnh R (reset) với C-bit của bộ đếm CTUD có giá trị đếm tức thời bằng giá trị đang đếm và đợc lu lại trong thanh ghi 2 byte C-word của bộ đếm. Giá trị đếm tức thời luôn đợc so sánh với giá trị đặt trớc PV của bộ đếm. R PV CU C-word C-bit CD Giá trị đếm tức thời Hình 3.11: Bộ đếm CTUD của S7-200 Bộ đếm tiến CTU có miền giá trị đếm tức thời từ 0 đến 32.767. Bộ đếm tiến/lùi CTUD có miền giá trị đếm tức thời là -32.768 đến 32.767. . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 60 Cú pháp khai báo sử dụng Counter trong LAD nh sau: 3.2. Chọn thiết bị điều khiển 3.2.1 Yêu cầu thiết bị cho việc điều khiển Từ việc nghiên cứu, tìm hiểu và khảo sát dây chuyền công nghệ, nhận thấy ngoài việc lựa chọn phần mềm ứng dụng chính là Simatic S7 - 200 chúng ta cần có những thiết bị trợ giúp cho nó để có đợc giải pháp kinh tế tối u. Đó là sử dụng PLC S7 - 200 CPU224 và các module nhập/xuất trong khu vực có các thiết bị nhập và thiết bị xuất, sử dụng cáp nối kết các module này đến PLC và kết nối máy tính với PLC qua cổng COM với giao diện truyền thông RS232 và RS485. LAD Mô tả Toán hạng CTU Cxx CU PV R Khai báo bộ đếm theo sờn lên của CU. Khi giá trị đặt trớc PV, C-bit(Cxx) có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm đợc reset khi đầu vào R có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm khi C-word đạt đợc giá trị cực đại 32.767 Cxx(word) CPU 224:C0-C255 PV(word):VW,T,C,IW, QB,MW,SMW,AC, AIW,*VD,*AC,hằngsố CTUD Cxx CU PV CD R Khai báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến theo sờn lên của CU và đếm lùi theo sờn lên của CD. Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm tiến khi C-word đạt giá trị cực đại 32.767 và ngừng đếm lùi khi C-word đạt cực tiểu -32.768. CTUD reset khi đầu vào R có giá trị logic bằng 1. Cxx(word) CPU 224:C0-C255 PV(word):VW,T,C,IW, QB,MW,SMW,AC, AIW,*VD,*AC,hằngsố . Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46 Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện 61 3.2.2 Thiết bị điều khiển PLC S7 200 CPU 224 1. Cấu trúc phần cứng S7 - 200 là thế hệ PLC cỡ nhỏ do hãng Siemens (CHLB Đức) sản xuất ra, nó có cấu trúc kiểu module và các module mở rộng. Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau, phù hợp với các ứng dụng tự động hoá mà đòi hỏi chi phí thấp. Thế hệ Simatic S7 - 200 ngày nay rất linh hoạt và hiệu quả sử dụng cao. CPU S7 - 200 sử dụng nguồn nuôi 24V DC hay 100 - 230V AC (dòng điện tiêu thụ lớn nhất là từ 110 - 700mA) tuỳ thuộc cấu tạo từng loại CPU riêng biệt, tơng ứng với các nguồn nuôi đó thì đầu ra của nó có thể là 24V DC hay đầu ra rơle Đầu vào của PLC là điện áp 24VDC với dòng từ 80mA tới 900mA. Số đầu vào ra tuỳ thuộc từng loại CPU nó xê dịch từ 6/4 tới 24/16 đầu vào/ra. Khả năng ghép nối module mở rộng phụ thuộc từng loại CPU, nhiều nhất là 7 module. Cho phép lu chơng trình trong một thời gian nhất định từ 50 giờ tới 190 giờ, còn khi có pin có thể lu chơng trình tới 200 ngày. CPU của Simatic S7 - 200 có hai thế hệ, thế hệ ban đầu khi mới xuất hiện SIEMENS có dòng CPU 21x gồm có bốn loại CPU với tính năng riêng biệt. Sau này SIEMENS đa ra thế hệ CPU mới 22x cũng có bốn loại gần tơng tự với thế hệ đầu nhng có bổ sung một số tính năng mới. Vì vậy để đáp ứng mục đích của việc điều khiển, ở đây chúng tôi chọn loại CPU 224. Hình3.12: Mô hình phần cứng CPU224 Đèn báo Cổng truyền thông Đầu ra Đầu vào Nối Module mở rộng Nguồn vào Hộp công tắc . . 3 3 2 2 7 7 . . 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 6 6 . . 7 7 T T 0 0 , , T T 6 6 4 4 T T 1 1 - - T T 4 4 , , T T 6 6 5 5 - - T T 6 6 8 8 T T 5 5 - - T T 3 3 1 1 , , T T 6 6 9 9 - - T T 9 9 5 5 . là 24V DC hay đầu ra rơle Đầu vào của PLC là điện áp 24VDC với dòng từ 80mA tới 900mA. Số đầu vào ra tuỳ thuộc từng loại CPU nó xê dịch từ 6/ 4 tới 24/ 16 đầu vào/ ra. Khả năng ghép nối module. m m s s 3 3 2 2 . . 7 7 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 . . 6 6 7 7 3 3 2 2 7 7 6 6 . . 7 7 T T 3 3 2 2 , , T T 9 9 6 6 T T 3 3 3 3 - - T T 3 3 6 6 , , T T 9 9 7 7 - - T T 1 1 0 0 0 0