luận văn tốt nghiệp thiết kế hệ thống SCADA dung cho wincc

Bộ điều khiển lập trình được Programmable Logic Controller, gọi tắt là PLC, là bộ điều khiển cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thông quangôn ngữ lập trình để trao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

******

Đề tài:

Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC

GVHD : PHAN NGUYỄN PHỤC QUỐC.

SVTH : TRẦN THỊ AN.

MSSV : 49700018.

Niên Khóa 1997-2002.

Lời cảm ơn

Lời đầu tiên em chân thành cám ơn thầy Phan Nguyễn Phục Quốc đãtrực tiếp hướng dẫn; cung cấp tài liệu, thiết bị và tạo mọi điều kiện để em hồnthành tập luận văn này

Em xin gởi lời cám ơn đến tất cả các thầy cô giáo bộ môn Điều Khiển

Tự Động, cũng như các thầy cô khoa Điện-Điện Tử thời gian qua đã truyền đạt

và trang bị cho em đầy đủ kiến thức chuẩn bị cho luận văn tốt nghiệp

Tuy đã cố gắng nhiều nhưng do thời gian có hạn, tập luận văn này sẽkhông tránh khỏi sai sót, em xin quý thầy cô và độïc giả thông cảm bỏ qua Emxin tiếp nhận mọi ý kiến

Người thực hiện

Sinh viên

Trần Thị An

Lời mở đầu

Lịch sử đã trải qua nhiều giai đoạn, và từng chứng kiến các cuộc

Cách Mạng Khoa Học Kỹ Thuật Nó không những giải phóng sức lao

động, mà còn giúp việc sản xuất được tiến triển nhanh chóng, số lượng

và chất lượng sản phẩm không ngừng tăng lên, phục vụ cho đời sốngnhân loại

Ngày nay, với sự trợ giúp của máy điện tốn, con người đã làmđược những việc tưởng chừng như không thể ở vài chục năm trước đây Hiện nay trong các ngành công nghiệp hiện đại, việc sử dụng máy tính đòi hỏi gần như là tất yếu; chúng giúp cho việc sản xuất hay kiểm tra sản phẩm được dễ dàng, thuận lợi, hạn chế sai số, thất thốt… Người ta có thể không cần phải xuống tận các phân xưởng để theo dõi hay điều chỉnh bằng tay, mà ta hồn tồn có thể điều khiển và thu thập, quản lý dữ liệu

ngay tại phòng Điều Khiển Trung Tâm cho các hệ thống Tự Động-hệ

thống này gọi chung là hệ thống SCADA.

Đi theo một nhánh nhỏ của hệ thống SCADA, em thực hiện việc điều khiển cho bình trộn hố chất dùng ngôn ngữ lập trình S7-300 và WinCC để thiết lập giao diện kết nối điều khiển đối tượng

MỤC LỤC Lời mở đầu. PHẦN 1: PLCS7-300 1 Chương 1: Giới thiệu 2

I Tổng quan về bộ điều khiển lập trình được 2

1 Bộ điều khiển lập trình được 2

2 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình được 2

3.Quét chương trình tuần hồn và ảnh các quá trình 3

a Quét chương trình tuần hồn 3

b Aûnh các quá trình 3

II Cấu trúc và phân chia bộ nhớ 4

1.Các module của PLC S7-300 4

a.Module CPU 4

b.Module mở rộng 5

2.Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ 6

a.Kiểu dữ liệu 6 b.Phân chia bộ nhớ 6

c.Tầm địa chỉ tối đa cho các vùng nhớ 7

3.Cấu trúc chương trình 8 a.Lập trình tuyến tính 8 b.Lập trình cĩ cấu trúc 8 Chương 2: Ngơn ngữ lập trình S7-300 .11

I Sử dụng các ơ nhớ và cấu trúc thanh ghi trạng thái 11

1 Địa chỉ ơ nhớ 11 a Phần chữ 11 b Phần số 12 2 Cấu trúc thanh ghi trạng thái 12

1 Lệnh nạp chuyển 16

2 Các lệnh tác động vào RLO và ô nhớ .16

3 Các lệnh tác động vào hai thanh ghi ACCU1 và ACCU2 17

a Nhóm lệnh đảo vị trí bytes 17

b Nhóm lệnh tăng giảm 17

c Nhóm lệnh dịch chuyển 18

d Nhóm lệnh chuyển đổi số BCD và số nguyên 20

e Nhóm lệnh chuyển đổi số dấu chấm động sang số nguyên 20

f Nhóm lệnh so sánh .21

g Nhóm lệnh số học .22

4 Các lệnh điều khiển logic và điều khiển chương trình 23

a Các lệnh điều khiển logic 23

b Các lệnh điều khiển chương trình 25

5 Bộ định thời Timer 29 a Chức năng Timer 29

b Các ví dụ bằng giản đồ cho từng loại Timer 30

6 Bộ đếm Counter 33 a Chức năng Counter 33

b Ví dụ minh họa 34

Chương 3: Thực thi chương trình 35

I Hoạt động của CPU 35

1 Các vùng nhớ CPU 35

2 Cất chương trình vào CPU 36

3 Định nghĩa các vùng nhớ giữ 36

a Sử dụng RAM không bốc hơi 37

b Đặt cấu hình dữ liệu cất trong RAM 38

c Sử dụng pin backup để giữ dữ liệu 38

4 Hoạt động của CPU 39 a Chu kỳ quét 39 b Các chế độ hoạt động 39 c Các chế độ hoạt động khác 41

II Các khối logic 42 1 Các khối tổ chức OB 42 2 Các hàm và các khối hàm 48

3 Các khối hệ thống 48 4 Các khối của các CPU của PLC S7-300 49

5 Thực thi chương trình trong OB1 49

d Lớp ưu tiên và chương trình ngắt 51

PHẦN 2: LẬP TRÌNH WINCC 54

Chương 1: Control Center 55

I Nội dung của Control Center 56 1 Chức năng 56

a Nhiệm vụ của quản lý dữ liệu 56

b Nhiệm vụ của Control Center 56

2 Cấu trúc 57 3 Soạn thảo 58 4 Các thành phần của project trong Control Center 58

a Máy tính 59 b Quản lý tag 59 c Các kiểu dữ liệu 63 d Soạn thảo 65 Chương 2: Các thành phần soạn thảo 66

I Alarm Logging 66 1 Chức năng 66 a Nhiệm vụ của Alarm Logging CS 66 b Nhiệm vụ của Alarm Logging RT 66 2 Khái quát về Alarm Logging 66

a Thông báo 66

b Thủ tục thông báo 67

c Cấu trúc một thông báo 67

d Tổ chức các thông báo 68

e Hiển thị các thông báo trong chế độ run timer 68

II Tag Logging 69 1 Chức năng 69 a Nhiệm vụ của Tag Logging CS 69

b Nhiệm vụ của Tag Logging RT 69

c Thực hiện Tag Logging 70 d Các kiểu dữ liệu 70 e Các phương pháp lưu trữ dữ liệu quá trình 71

2 Cấu trúc của Tag Logging CS 75

a Timers 75

b Achives 75

c Trends 77

d Tables77

a Palette đối tượng 78

b Tab “Property” 81

c Tab “Event” 81

IV Global Scripts 82 1 Giới thiệu 82 2 Các hàm dự án 83 3 Các hàm chuẩn 84 a Các hàm chuẩn có sẵn trong hệ thống 84

b Các hàm chuẩn lựa chọn 86

4 Các hàm nội 86 V Report Designer 95 1 Giới thiệu 95 2 Báo cáo 96 a Báo cáo trong page layout 97

b Báo cáo trong line layout 98

3 Kết nối Report Layouts với các ứng dụng 98

a Chọn dữ liệu để phản hồi tài liệu 98

b Chọn dữ liệu cho cấu hình on-line 102

PHẦN 3: ỨNG DỤNG HỆ SCADA VÀO HỆ THỐNG PHA TRỘN HÓA CHẤT103 Chương 1: Hệ thống Scada 104 Giới thiệu hệ Scada 104

Các đặc tính chính của hệ thống Scada hiện đại 107

Chương 2: Thực hiện chương trình 110 oGiới thiệu về hệ thống pha trộn 110

Giới thiệu tổng quát 110

Hoạt động của hệ thống 110

oTạo các giao diện kết nối bằng WinCC 114

Các tags và nhóm tag đã tạo trong chương trình 114

Các giao diện cho chương trình 116

a Màn hình chính 116

b Màn hình “Giới thiệu” 117

c Màn hình “Thông tin” 118

d Màn hình “Điều khiển” 119

e Màn hình “Mô hình” 120

f Màn hình “Xem dữ liệu” 121

g Màn hình “Thu thập” 122

h Màn hình “Đồ thị” 123

i Màn hình “Thông báo” 124

o Lập trình cho hệ thống bằng Simatic S7-300 125

Đặc tính thiết bị 125

a Cấu hình 125

b Cáp kết nối MPI 126

Giới thiệu chương trình 127

a Các khối sử dụng trong chương trình 127

b Phần lập trình 127

Chương 3: Kết quả thực hiện và hướng phát triển đề tài 128 1 Kết quả thực hiện 128

2 Hướng phát triển đề tài 128

PHẦN 1

PLC S7-300

Bộ điều khiển lập trình được

Bộ điều khiển lập trình được (Programmable Logic Controller), gọi tắt là PLC,

là bộ điều khiển cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thông quangôn ngữ lập trình để trao đổi thông tin với các PLC khác hoặc với máy tính Tồn bộchương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chươngtrình (khối OB, FB hoặc FC) và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét (scan)

PLC chủ yếu bao gồm module CPU, các bộ xử lý và bộ nhớ chương trình, cácmodule xuất/nhập (I/O module), hệ thống bus và khối nguồn cấp điện

Hệ thống tuyến (system bus): là tuyến để truyền các tín hiệu, gồm nhiều đường

tín hiệu song song:

 Tuyến địa chỉ (address bus): chọn địa chỉ trên các khối khác nhau.

 Tuyến dữ liệu (data bus): mang dữ liệu (thí dụ từ IM tới OM).

 Tuyến điều khiển (control bus): chuyển, truyền các tín hiệu định thì và

điều khiều để đồng bộ các hoạt động trong PLC

Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình được.

 Điều khiển nối cứng (Hard_wired control)

Trong các hệ thống điều khiển nối cứng, các tiếp điểm cảm biến, các đèn, cáccơng tắc, được nối vĩnh viễn với cái khác Do đĩ khi muốn thay đổi lại hệthống thì phải nối dây lại bộ điều khiển, với hệ thống phức tạp thì việc làm lạinày khơng hiệu quả và tốn kém

 Điều khiển lập trình được (Programmable control)

Tuy nhiên trong các hệ thống điều khiển lập trình được thì cấu trúc của bộđiều khiển và nối dây thì độc lập với chương trình Điều này cĩ nghĩa là các

bộ điều khiển chuẩn cĩ thể sử dụng Thí dụ: các tiếp điểm cảm biến và cáccuộn dây điều hành trên máy cơng cụ được nối trực tiếp vào các đầu nối của

bộ điều khiển

Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển được ghi trực tiếp vào bộnhớ của bộ điều khiển (bộ nhớ chương trình) với sự trợ giúp của bộ lập trìnhhoặc một máy vi tính

Ta cĩ thể thay đổi chương trình điều khiển bằng cách thay đổi nội dungcủa bộ nhớ bộ điều khiển, nghĩa là bộ nhớ chương trình, cịn phần nối dây bênngồi thì khơng bị ảnh hưởng Đây chính là một trong các điểm thuận lợi quantrọng nhất của bộ điều khiển lập trình được

Quét chương trình tuần hồn và ảnh các quá trình.

a Quét chương trình tuần hồn:

Thời gian để cho một lần quét qua tất cả các phát biểu được liệt kê trong

chương trình được gọi là thời gian quét (scan timer).

Một chu kỳ quét gồm cĩ 4 giai đoạn sau:

 Chuyển dữ liệu từ cổng vào tới I

 Thực hiện chương trình

 Chuyển dữ liệu từ Q tới cổng ra

 Truyền thơng và kiểm tra nội bộ

Thời gian quét này tùy thuộc vào số lệnh trong chương trình và tùy theo từngloại PLC

Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt cĩ chế độ ngắt, ví dụ như khốiOB40, OB80, , chương trình của các khối đĩ sẽ được thực hiện trong vịng quét khixuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại Các khối chương trình này cĩ thể đượcthực hiện tại mọi thời điểm trong vịng quét chứ khơng bị gị ép là phải ở trong giaiđoạn thực hiện chương trình

b Aûnh các quá trình:

 Aûnh quá trình nhập PII (Process Input Image)

Sau khi bắt đầu thời gian theo dõi quét, các trạng thái tín hiệu của tất cảcác ngõ vào số trong PLC được quét (dị) và được đưa vào bộ đệm ảnh quátrình nhập PII cho đến khi bắt đầu chu kỳ quét kế tiếp Trong lúc quétchương trình kế tiếp (được bắt đầu bằng cách gọi OB1), các trạng thái tínhiệu của các ngõ vào được lấy từ ảnh quá trình PII này.

 Aûnh quá trình xuất PIQ (Process Output Image)

Nếu trong một chu kỳ quét, các trạng thái tín hiệu được thiết lập chomột hay nhiều ngõ ra, thì trước hết chúng phải được đệm trong quá trìnhxuất PIQ Khi chương trình được quét đến phát biểu cuối (BE) của khối tổchức OB1, nội dung của ảnh quá trình xuất PIQ được chuyển đến cácmodule xuất

Aûnh quá trình xuất/nhập là vùng RAM nội mà mỗi vị trí bộ nhớ đượcgán cho mỗi ngõ vào số và ngõ ra số

Các thuận lợi:

Việc đệm các trạng thái nhập và xuất trong các ảnh quá trình bảo đảm là cáctín hiệu vào mà thay đổi trong chu kỳ quét khơng thể cĩ hiệu ứng trên chuỗi chứcnăng

Hơn nữa, việc đệm các trạng thái tín hiệu của các ngõ vào và các ngõ ra giảmthời gian quét khi truy cập vào bộ nhớ dữ liệu hệ thống cần ít thời gian hơn nhiều truycập trực tiếp vào các modules xuất/ nhập

II CẤU TRÚC VÀ PHÂN CHIA BỘ NHỚ.

1 Các module của PLC S7-300.

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đĩ phần lớn các đối tượngđiều khiển cĩ số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khácnhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế khơng bị cứng hĩa về cấu hình Chúngđược chia nhỏ thành các module Số các module được sử dụng nhiều hay ít tùy thuộcvào từng bài tốn, song tối thiểu bao giờ cũng phải cĩ một module chính là moduleCPU Các module cịn lại là những module nhận/truyền tín hiệu với đối tượng điềukhiển, các module chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ Chúng được gọi chung

là module mở rộng

a Module CPU:

Module CPU là loại module cĩ chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộđịnh thời, bộ đếm, cổng truyền thơng và cĩ thể cĩ một vài cổng vào ra số Các cổngvào ra số cĩ trên module CPU được gọi là cổng vào ra onboard

Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau Chúng được đặttên theo bộ vi xử lý có trong nó như module CPU312, module CPU314, moduleCPU315

Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổngvào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của

hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào ra onboard này sẽ được phân biệt với

nhau trong tên gọi bằng thêm cụm từ IFM (Intergrated Function Module) Chẳng hạn

module CPU312 IFM, module CPU314 Ngồi ra còn có loại module với hai cổngtruyền thông như module CPU315-DP

b Module mở rộng:

Module mở rộng có 5 loại chính:

 PS (Power Supply): Module nguồn nuôi Có 3 loại: 2A, 5A, 10A.

 SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:

 DI (Digital Input): Module mở rộng các cổng vào số.

 DO (Digital Output): Module mở rộng các cổng ra số.

 DI/DO: Module mở rộng các cổng vào/ra số.

 AI (Analog Input): Module mở rộng các cổng vào tương tự.

 AO (Analog Output): Module mở rộng các cổng ra tương tự.

 AI/AO: Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự.

 IM (Interface module): Module ghép nối Đây là loại module chuyên

dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhauthành một khối và được quản lý chung bởi một module CPU Các

module mở rộng được gá trên một thanh rack Trên mỗi rack có thể gá

được tối đa 8 module mở rộng (không kể module CPU và modulenguồn nuôi) Một module CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp đượcvới nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằngmodule IM

 FM (Function Module): Module có chức năng điều khiển riêng, ví dụ

như module điều khiển động cơ bước, module điều khiển động cơservo, module PID, module điều khiển vòng kín,

 CP (Communication Module): Module phục vụ truyền thông trong

mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

2 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ.

a Kiểu dữ liệu:

Trong một chương trình có thể có các kiểu dữ liệu sau:

 BOOL: với dung lượng 1 bit và có giá trị là 0 hay 1.

 BYTE: gồm 8 bit, có giá trị nguyên dương từ 0 đến 255.

 WORD: gồm 2 byte, có giá trị nguyên dương từ 0 đến 65535.

 INT: có dung lượng 2 byte, dùng để biểu diễn số nguyên từ -32768

đến 32767

 DINT: gồm 4 byte, biểu diễn số nguyên từ -2147463846 đến

2147483647

 REAL: gồm 4 byte, biểu diễn số thực dấu phẩy động.

 S5T: khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/miligiây.

 TOD: biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây.

 DATE : biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày.

 CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự).

b Phân chia bộ nhớ:

CPU S7-300 có 3 vùng nhớ cơ bản:

 Vùng nhớ hệ thống (system memory): (RAM trong CPU) lưu trữ dữ

liệu hoạt động cho chương trình của ta:

 I (Process Input Image): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số.

Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logiccủa tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I.Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạngthái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộđệm I

 Q (Process Output Image): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số.

Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trịlogic của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trìnhkhông trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúngvào bộ đệm Q

 M: Miền các biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ

này để lưu trữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit(M), byte (MB), từ (MW), từ kép (MD)

 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ định thời bao gồm việc lưu trữ

các giá trị thời gian đặt trước (PV-Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV-Current Value) cũng như giá trị logic đầu ra của

bộ thời gian

 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu trữ giá

trị đặt trước (PV-Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV-Current Value) và giá trị logic của bộ đếm.

 PI (I/O External Input): Miền địa chỉ cổng vào của các module

tương tự Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽđược module đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ

 PQ (I/O External Output): Miền địa chỉ cổng ra của các module

tương tự Các giá trị tương tự tại cổng ra của module tương tự sẽđược module đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ

 Vùng nhớ nạp (load memory): (RAM trong CPU, cộng thêm

EEPROM có sẵn trong CPU hoặc thẻ EEPROM gắn thêm) là vùngnhớ chứa chương trình của ta bao gồm tất cả các khối chương trìnhứng dụng OB, FB, FC, các khối chương trình trong thư viện hệ thốngđược sử dụng (SFB, SFC) và các khối dữ liệu DB Tồn bộ các khốichương trình và các khối dữ liệu nằm trong RAM sẽ bị xóa khi tácđộng xóa bộ nhớ “CPU memory reset” (MRES)

 Vùng nhớ làm việc (word memory): (RAM trong CPU) chứa các bản

sao của các phần tử chương trình đang được CPU thực thi Như cáckhối DB đang được mở, khối chương trình (OB, FB, FC, SFB, SFB)đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham

số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ

điều hành và với các khối chương trình khác (local block) Tại một

thời điểm nhất định vùng work memory chỉ chứa một khối chươngtrình duy nhất

c Tầm địa chỉ tối đa cho các vùng nhớ:

 Với I, Q, PI, DB, DI và L:

Tầm địa chỉ tối đa cho bit: 0.0 đến 65535.7Tầm địa chỉ tối đa cho byte: 0 đến 65535Tầm địa chỉ tối đa cho word: 0 đến 65534Tầm địa chỉ tối đa cho double word: 0 đến 65532

 Với bộ nhớ bit M:

Tầm địa chỉ tối đa cho bit: 0.0 đến 255.7Tầm địa chỉ tối đa cho byte : 0 đến 255Tầm địa chỉ tối đa cho word: 0 đến 254Tầm địa chỉ tối đa cho double word: 0 đến 252

3 Cấu trúc chương trình.

Ta phải luôn luôn lập trình khối OB 1 để cho PLC quét tuần hồn chương trình

để thực thi

Có hai kiểu lập trình: lập trình tuyến tính và lập trình có cấu trúc.

a Lập trình tuyến tính (liner):

Tồn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ Loại hìnhcấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài tốn tự động nhỏ, không phức tạp Khốiđược chọn phải là khối OB 1, là khối mà CPU luôn quét và thực hiện các lệnh trong

nó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại từ lệnh đầu tiên

b Lập trình có cấu trúc (structured) :

Trong PLC Siemens S7 tổ chức theo các khối mà có thể lập trình được vớitừng nhiệm vụ riêng Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài tốn điều khiểnnhiều nhiệm vụ và phức tạp PLC S7-300 có 4 loại khối cơ bản:

 Khối tổ chức OB (Oganization block) : Khối tổ chức và quản lý

chương trình điều khiển

 Khối hàm chức năng FB (Function block) : Là loại khối FC đặc biệt

có khả năng trao đổi một lượng dữ liệu với các khối chương trìnhkhác Các dữ liệu này phải được tổ chức thành khối dữ liệu riêng cótên gọi là Data block

 Khối hàm (Function) : Khối chương trình với những chức năng riêng

giống như một chương trình con hoặc một hàm

 Khối dữ liệu (Data block) : Khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực

hiện chương trình Các tham số khối do ta tự đặt

Ngồi ra còn có các khối hệ thống như : SFB, SFC, SDB

Tồn bộ các khối chương trình con được quản lý một cách thống nhất bởi khốiOB1 Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối,chuyển khối Từng nhiệm vụ điều khiển con có thể được chia thành những nhiệm vụnhỏ và cụ thể hơn nữa, do đó một khối chương trình con cũng có thể được gọi từ mộtkhối chương trình con khác Nhưng tránh không bao giờ một khối chương trình conlại gọi đến chính nó

Khi thực hiện lệnh gọi một khối con, hệ điều hành sẽ:

 Chuyển khối con được gọi từ vùng load memory vào vùng wordmemory

OB1

 Cấp phát cho khối con một phần bộ nhớ trong word memory để làmlocal block Cấu trúc local block được quy định khi soạn thảo các khối.

 Truyền các tham trị từ khối mẹ cho biến hình thức IN, IN-OUT củalocal block

 Sau khi khối con thực hiện xong nhiệm vụ và ghi kết quả dưới dạngtham trị đầu ra cho biến OUT, IN-OUT của local block, hệ điều hành sẽchuyển các tham trị này cho khối mẹ và giải phóng khối con cùng localblock ra khỏi word memory

Số các lệnh gọi lồng nhau phụ thuộc vào từng chủng loại module CPU mà ta

sử dụng Nếu số lần gọi khối lồng nhau mà vượt quá con số giới hạn cho phép, PLC

sẽ tự chuyển sang chế độ STOP và set cờ báo lỗi

Ta có bảng so sánh khả năng lập trình của các PLC SIMATIC S7-300 như sau:( CPU 312 IFM CPU 315-2 DP)

(instance)

 QW: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 từ trong miền bộ đệm cổng ra số.

 QD: chỉ ô nhớ có kích thước là 2 từ trong miền bộ đệm cổng ra số.

 T: chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ thời gian Timer.

 C: chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ đếm Counter.

 PIB: chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte thuộc vùng peripheral input.

 PIW: chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ thuộc vùng peripheral input.

 PID: chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ thuộc vùng peripheral input.

 PQB: chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte thuộc vùng peripheral output.

 PQW: chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ thuộc vùng peripheral output.

 PQD: chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ thuộc vùng peripheral output.

 DBX: chỉ ô nhớ có kích thước 1 bit trong khối dữ liệu DB.

 DBB: chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte trong khối dữ liệu DB.

 DBW: chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ trong khối dữ liệu DB.

 DBD: chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ trong khối dữ liệu DB.

b Phần số:

Chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác định

Nếu ô nhớ đã được xác định thông qua phần chữ là có kích thước 1 bit thì phần

số sẽ gồm địa chỉ của byte và số thứ tự của bit trong byte đó được tách với nhau bằngdấu chấm

2 Cấu trúc thanh ghi trạng thái.

Khi thực hiện lệnh , CPU sẽ ghi nhận lại trạng thái của phép tính trung gian cũngnhư của kết quả vào một thanh ghi đặc biệt gọi là thanh ghi trạng thái (status word).Cấu trúc của thanh ghi trạng thái:

215 .29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

 Bit /FC (first check)

Bit 0 của thanh ghi trạng thái được gọi là bit kiểm tra đầu tiên (/FC) Mỗi lệnhkiểm tra trạng thái tín hiệu của /FC cũng như trạng thái tín hiệu của tốn hạng Nếu bit/FC =0, lệnh cất kết quả kiểm tra trạng thái tín hiệu vào bit RLO và đặt bit /FC lên 1.Quá trình này được gọi là kiểm tra đầu tiên (first check) hay quét lần thứ nhất (firstscan)

Nếu bit /FC =1 thì lệnh kết hợp kết quả dò mức của tốn hạng hiện tại với RLOtrước đó để tạo ra RLO mới

Chuỗi lệnh logic luôn luôn kết thúc bằng lệnh xuất (S,R hay =), lệnh nhảy liên

hệ với RLO, hoặc một trong các lệnh lồng như A(, O(, X(, AN(, XN(; các lệnh nàyreset bit /FC về 0

 RLO (Result of Logic Operation): kết quả của phép tốn logic.

Bit 1 của STW được gọi là RLO, bit này chứa kết quả của lệnh logic trên bithoặc so sánh số học.

Ta có thể đặt RLO không điều kiện lên 1 bằng lệnh SET và xóa RLO khôngđiều kiện về 0 bằng lệnh CLR Bit RLO cũng có liên quan đến các lệnh nhảy có điềukiện

Hình1.1: hiệu ứng của trạng thái tín hiệu bit /FC trên các lệnh logic.

 Bit STA (status)

Bit STA chứa giá trị của bit mà ta đang tham chiếu Trạng thái của lệnh bit màtruy cập đọc bộ nhớ (A, AN, O, ON, X, XN) luôn luôn bằng giá trị của bit mà lệnhnày kiểm tra (dò mức) Trạng thái của lệnh bit ghi vào bộ nhớ (S, R, =) bằng giá trịcủa bit mà lệnh ghi vào; nếu không có xảy ra ghi thì nó bằng giá trị của bit nó thamchiếu Bit STA không có ý nghĩa với các lệnh bit mà không truy cập bộ nhớ, các lệnhnhư vậy đặt bit STA lên 1 Bit này không bị kiểm tra bởi lệnh, nó chỉ được diễn dịchkhi thử chương trình

Bit cần có khi sử dụng lệnh O để thực hiện AND-trước -OR Hàm AND chứacác lệnh sau: A, AN, A(, AN(, ) và NOT Bit OR cho thấy các lệnh mà hàm ANDđược thực thi trước đó đã cho giá trị 1 Bất cứ lệnh xử lý bit khác reset bit OR

 Bit OV (Overflow)

Bit OV có chức năng báo lỗi Nó được đặt lên 1 bằng lệnh tốn học hay lệnh sosánh dấu chấm động sau khi lỗi xảy ra (tràn, phép tốn không hợp lệ, số dấu chấm

động không hợp lệ) Bit này được đặt theo kết quả của lệnh tốn học kế hay lệnh sosánh kế

 Bit OS (stored overflow bit)

Bit OS được đặt cùng với bit OV khi có lỗi xảy ra Bởi vì bit OS vẫn giữ là 1sau khi đã khử lỗi, nó chứa trạng thái bit OV và cho thấy có lỗi hay không có lỗi xảy

ra ở một trong các lệnh được thực thi trước đó Các lệnh sau reset bit OS: JOS (jumpafter stored overflow), các lệnh gọi khối, và các lệnh kết thúc khối

0 0 Tràn dãi trị âm trong +I và +D

0 1 Tràn dãi trị âm trong *I và *D

Tràn dãi trị dương trong +I, -I, +D, -D, NEGI và NEGD

1 0 Tràn dãi trị dương trong *I, *D, /I và /D

Tràn dãi trị âm trong +I, -I, +D, -D

1 1 Chia cho 0 trong /I, /D, và MOD

Bảng 1.7: CC1 và CC0 sau các lệnh logic trên word.

 Bit BR (Binary Result)

Bit BR tạo liên kết giữa xử lý các bit và các word Đây là phương tiện hữu hiệu

để diễn dịch kết quả của phép tốn trên word như kết quả nhị phân và đưa kết quả nàyvào chuỗi logic nhị phân Với cách nhìn này, bit BR biễu diễn bit bộ nhớ bên trongmáy mà RLO cất vào trước khi một phép tốn word làm thay đổi RLO, để cho RLOkhả dụng lần nữa sau khi phép tốn tiếp tục chuỗi logic bit bị ngắt

Bit BR tương ứng với ngõ ra cho phép (ENO = enable output) của hộp LAD

Ta nên sử dụng lệnh SAVE để cất RLO vào bit BR theo các tiêu chuẩn sau:

 Cất bit RLO =1 vào bit BR cho trường hợp mà FB hay FC được thực thikhông có lỗi

 Cất bit RLO =0 vào bit BR cho trường hợp mà FB hay FC được thực thi

Dữ liệu thường không được trao đổi trực tiếp mà luôn luôn thông qua thanhghi tích lũy ACCU Nó là thanh ghi trong bộ xử lý và được dùng như bộ đệm (buffer)

Dòng đi thông tin như sau:

 Nạp (LOAD) từ bộ nhớ nguồn vào ACCU.

 Chuyển (TRANSFER) từ ACCU đến bộ nhớ đích.

Trong PLC có 2 thanh ghi: ACCU1 và ACCU2, mỗi thanh ghi có chiều dài 2word

Chú ý :

 Load và Transfer trực tiếp không qua PII và PIQ:

L PIB

T PQW

Với P là viết tắt của Peripheral (ngoại vi)

 Các lệnh Load và Transfer trực tiếp chỉ có thể lập trình bằng dạng STL(ngoại trừ các tốn hạng của Timer, Counter và các lệnh so sánh)

2 Các lệnh tác động vào RLO và ô nhớ.

 SET: lệnh ghi logic 1 vào RLO.

 CLR: lệnh ghi logic 0 vào RLO.

 NOT: lệnh đảo giá trị của RLO.

 S: lệnh gán có điều kiện giá trị logic 1 vào ô nhớ.

 R: lệnh gán có điều kiện giá trị logic 0 vào ô nhớ.

 FP <tốn hạng> : lệnh phát hiện sườn lên.

Tốn hạng là địa chỉ bit I, Q, M, L, D và được sử dụng như một biến cờ để ghinhận lại giá trị của RLO tại vị trí này trong chương trình, nhưng của vòng quét trước.Tại mỗi vòng quét lệnh sẽ kiểm tra: nếu tốn hạng có giá trị 0 và RLO có giá trị 1 thì sẽghi 1 vào RLO, các trường hợp khác thì ghi 0, đồng thời chuyển nội dung của RLOvào lại biến cờ Như vậy RLO sẽ có giá trị 1 trong một vòng quét khi có sườn lêntrong RLO

 FN <tốn hạng> : lệnh phát hiện sườn xuống.

Tốn hạng là địa chỉ bit I, Q, M, L, D và được sử dụng như một biến cờ để ghinhận lại giá trị của RLO tại vị trí này trong chương trình, nhưng của vòng quét trước.Tại mỗi vòng quét lệnh sẽ kiểm tra: nếu tốn hạng có giá trị 1 và RLO có giá trị 0 thì sẽghi 1 vào RLO, các trường hợp khác thì ghi 0, đồng thời chuyển nội dung của RLOvào lại biến cờ Như vậy RLO sẽ có giá trị 1 trong một vòng quét khi có sườn lêntrong RLO

 SAVE : lệnh chuyển giá trị của RLO vào BR.

 Và một số phép tính cơ bản

3 Các lệnh tác động vào 2 thanh ghi ACCU1 và ACCU2.

a Nhóm lệnh đảo vị trí bytes:

 POP : lệnh chuyển nội dung của ACCU2 vào ACCU1.

 PUSH : lệnh chuyển nội dung của ACCU1 vào ACCU2.

 TAK : lệnh đảo nội dung của 2 thanh ghi ACCU1 và ACCU2.

 CAW : lệnh đảo nội dung 2 bytes của từ thấp trong ACCU1.

 CAD : lệnh đảo nội dung các bytes trong ACCU1.

 INVI : lệnh đảo giá trị các bits trong từ thấp của ACCU1

 INVD : lệnh đảo giá trị các bits của ACCU1.

b Nhóm lệnh tăng giảm :

 INC <tốn hạng> : lệnh tăng nội dung thanh ghi ACCU1.

Tốn hạng là số nguyên 8 bits Lệnh thực hiện phép cộng giữa byte thấp của từthấp trong ACCU1 với tốn hạng Kết quả được ghi lại vào byte thấp của từ thấp củaACCU1

 DEC <tốn hạng> : lệnh giảm nội dung thanh ghi ACCU1.

Tốn hạng là số nguyên 8 bits Lệnh thực hiện phép trừ byte thấp của từ thấptrong ACCU1 cho tốn hạng Kết quả được ghi lại vào byte thấp của từ thấp củaACCU1

c Nhóm lệnh dịch chuyển:

 RLD [n] : lệnh xoay tròn các bits của ACCU1 theo chiều trái.

 RRD [n]: lệnh xoay tròn các bits của ACCU1 theo chiều phải.

Lệnh có thể có hoặc không có tốn hạng Nếu tốn hạng bằng 0 thì lệnh tươngđương với lệnh NOP

 RLDA : lệnh xoay tròn ACCU1 theo chiều trái 1 bit.

 RRDA : lệnh xoay tròn ACCU1 theo chiều phải 1 bit.

Bảng 1.8: tóm tắt các lệnh xoay bit.

Hình 1.2: xoay ACCU1 qua trái 3 bit.

Thí dụ: xoay phải word kép.

L +3

L MD10RRD

T MD20

Hình 1.3: xoay ACCU1 phải 3 bit.

Hình 1.4: xoay trái 1 bit qua CC1.

 SLW [<tốn hạng>]: dịch trái các bits trong từ thấp của ACCU1.

Bit 0 được ghi 0, bit 15 đẩy vào CC1

 SLD [<tốn hạng>]: dịch trái các bits của ACCU1 Bit 0 được ghi

0, bit 31 đẩy vào CC1

 SRW [<tốn hạng>]: dịch phải các bits trong từ thấp của ACCU1.

Bit 0 được ghi 0, bit 15 đẩy vào CC1

 SRD [<tốn hạng>]: dịch phải các bits của ACCU1 Bit 0 được ghi

0, bit 31 đẩy vào CC1

 SSI [<tốn hạng>]: dịch phải các bits trong từ thấp của ACCU1.

Bit 0 đẩy vào CC1, bit 15 ghi lại giá trị cũ

 SSD [<tốn hạng>]: dịch phải các bits của ACCU1 Bit 0 đẩy vào

CC1, bit 31 ghi lại giá trị cũ

d Nhóm lệnh chuyển đổi số BCD và số nguyên:

Bảng sau tóm tắt các lệnh chuyển đổi BCD và số nguyên (dạng STL):

ITD Số nguyên sang

số nguyên kép Đổi số nguyên 16 bits trong word thấp của ACCU1sang số nguyên kép 32 bits DTB Số nguyên kép

sang số thực dấu chấm động IEEE 32 bits (số thực)

Bảng 1.9: chuyển đổi số BCD và số nguyên.

e Nhóm lệnh chuyển đổi số dấu chấm động 32 bits sang số nguyên 32 bits:

Ta có thể sử dụng bất kỳ một trong các lệnh sau để chuyển đổi số dấu chấmđộng IEEE 32 bits trong thanh ghi ACCU1 thành số nguyên kép (các lệnh khác nhau

về cách làm tròn) và kết quả được cất ở ACCU1

Lệnh Ý nghĩa Chức năng

RND Làm tròn Làm tròn số được chuyển đổi đến số nguyên

gần nhất Nếu phần phân số ở giữa kết quả chẵn

và lẻ thì sẽ chọn kết quả chẵnRND+ Làm tròn thành số

nguyên kép lớn hơn

Làm tròn thành số nguyên nhỏ nhất mà lớn hơnhay bằng số chấm động

 Hai số nguyên 16 bits

 Hai số nguyên kép (32 bits)

 Hai số thực (dấu chấm động IEEE 32 bits)

CPU sẽ so sánh giá trị số ở ACCU1, nếu kết quả đúng nó sẽ trả về RLO=1, nếusai thì RLO=0

Với số nguyên 16 bits thì nĩ dựa trên so sánh word thấp của ACCU2 với wordthấp của ACCU1.

datatype cĩ thể là I (số nguyên 16 bits), D (số nguyên kép 32 bits), R (số thực).

Aûnh hưởng của việc thực thi lệnh so sánh lên mã điều kiện CC1 và CC0

Điều kiện so sánh CC1 CC0 Các lệnh nhảy cĩ điều kiện

 Với số nguyên 16 bits: cĩ các lệnh thực hiện cộng (+I), trừ (-I),

nhân (*I), chia (/I) Lấy word thấp của ACCU2 +,-,*,/ với word thấpcủa ACCU1, kết quả lại vào word thấp của ACCU1

 Với số nguyên kép 32 bits: cĩ các lệnh thực hiện cộng (+D), trừ

(-D), nhân (*(-D), chia (/D) Lấy ACCU2 +,-,*,/ với ACCU1, kết quảlại vào ACCU1

 Với số thực: cĩ các lệnh thực hiện cộng (+R), trừ (-R), nhân (*R),

chia (/R) Lấy ACCU2 +,-,*,/ với ACCU1, kết quả lại vào ACCU1

 Các lệnh tốn học mở rộng trên số thực:

Tất cả các lệnh sau đều thực hiện phép tốn với đối số vào ở ACCU1 và kết quảcất ở ACCU1

 ABS: lấy trị tuyệt đối.

 SQRT: tính căn bậc hai (square root) x1/2

4 Các lệnh điều khiển logic và điều khiển chương trình.

a Các lệnh điều khiển logic:

Ta có thể sử dụng các lệnh jump (bắt đầu bằng J) và loop để điều khiển rẽnhánh trong một khối chương trình Địa chỉ cho lệnh jump và loop là nhãn nhảy đếntrong chương trình (label)

Có các lệnh điều khiển logic sau:

 Lệnh nhảy không điều kiện: JU, JL

 Lệnh nhảy có điều kiện theo RLO: JC, JCN, JCB, JNB

 Lệnh nhảy có điều kiện theo BR hoặc OV/OS: JBI, JNBI, JO, JOS

 Lệnh nhảy theo mã điều kiện CC0, CC1: JZ,JN, JP, JM, JMZ, JPZ,JUO

 Lệnh điều khiển lặp vòng: LOOP

Nhãn nhảy đến trong khối chương trình để đánh dấu nên chuyển điều khiểnlogic tới (nơi rẽ nhánh đến) Nó có chiều dài tối đa là 4 ký tự, và ký tự đầu phải làchữ, sau nó phải có dấu hai chấm

 Các lệnh nhảy không điều kiện:

 Lệnh nhảy không điều kiện JU: lệnh này ngắt luồng điều khiển

bình thường và nhảy đến nhãn được chỉ sau JU Lệnh này đượcthực hiện bất chấp điều kiện nào

 Lệnh nhảy theo danh sách JL: (giống lệnh case hay switch

trong các ngôn ngữ lập trình khác).

 Các lệnh nhảy có điều kiện dựa vào RLO:

 JC nhãn: nhảy đến nhãn nếu RLO=1 còn ngược lại thì thực

hiện lệnh kế

 JCN nhãn: nhảy đến nhãn nếu RLO=0 còn ngược lại thì thực

hiện lệnh kế

 JCB nhãn: nếu RLO=1 thì gán trị RLO vào BR và nhảy đến

nhãn, còn ngược lại thì thực hiện lệnh kế

 JNB nhãn: nếu RLO=0 thì gán trị RLO vào BR và nhảy đến

nhãn, còn ngược lại thì thực hiện lệnh kế

 Các lệnh nhảy có điều kiện dựa theo BR hay OV/ OS:

Theo điều kiện của BR:

 JBI nhãn: nếu BR=1 thì nhảy đến nhãn, còn ngược lại thì thực

hiện lệnh kế

 JNBI nhãn: nếu BR=0 thì nhảy đến nhãn, còn ngược lại thì

thực hiện lệnh kế

Chú ý: các lệnh JBI và JNBI reset các bit OR và FC trong STW

về 0 và set bit STA lên 1

Theo điều kiện OV:

 JO nhãn: nếu OV=1 thì nhảy đến nhãn, còn ngược lại thì thực

hiện lệnh kế

Theo điều kiện OS:

 JOS nhãn: nếu OV=1 thì nhảy đến nhãn, còn ngược lại thì thực

hiện lệnh kế

Lệnh này reset bit OS về 0

 Các lệnh nhảy có điều kiện dựa theo CC1 và CC0:

 M (minus = negative): nếu kết quả <0 thì nhảy đến nhãn, còn

ngược lại thì thực hiện lệnh kế

 MZ (minus hay zero): nếu kết quả là 0 hay <0 thì nhảy đến

nhãn, còn ngược lại thì thực hiện lệnh kế

 PZ (positive hay zero): nếu kết quả là 0 hay >0 thì nhảy đến

nhãn, còn ngược lại thì thực hiện lệnh kế

 UO (unordered): nếu 1 trong các số của phép tốn dấu chấm động

không phải là số chấm động hợp lệ thì nhảy đến nhãn, cònngược lại thì thực hiện lệnh kế

 Lệnh điều khiển vòng lặp:

Ta có thể sử dụng lệnh LOOP để thực hiện một đoạn chương trình nhiều lần.Lệnh LOOP giảm word thấp của ACCU1 bớt đi 1 và kiểm tra trị mới có được ở

ACCU1 Nếu ACCU1 lúc này khác không thì nhảy đến nhãn chỉ ra kế LOOP, cònngược lại thì thực hiện lệnh kế.

b Các lệnh điều khiển chương trình:

Ta có thể sử dụng các lệnh sau để điều khiển chương trình

 Lệnh gọi CALL dùng để gọi FC, FB, SFC hay SFB mà bất chấpRLO hay bất cứ điều kiện nào khác

 Lệnh gọi có điều kiện (CC) và không điều kiện (UC) dùng để gọicác FC không có tham số

 Lệnh gọi không điều kiện (UC) dùng để gọi SFC không có tham số

 Rờ-le điều khiển chính MCR (Master Control Relay)

 Các lệnh kết thúc khối không điều kiện (BEU) và kết thúc khối cóđiều kiện (BEC)

Gán tham số khi gọi hàm và khối hàm

Tham số hình thức (formal parameter): là tham số mà tên và kiểu dữ liệu

của nó được gán và khai báo khi tạo khối Sau đó khi viết chương trình thì STEP7 tựđộng liệt kê tất cả các tham số hình thức

Khi đó ta phải gán các tham số thật (actual parameter) cho các tham số hình

thức Tham số thật là tham số là hàm và khối hàm sử dụng trong lúc chạy chươngtrình Tham số thật phải có cùng kiểu dữ liệu với tham số hình thức tương ứng gáncho nó

 Gọi hàm và khối hàm bằng CALL:

Ta có thể sử dụng lệnh CALL để gọi các hàm (FC) và khối hàm (FB), lệnh nàygọi FC hay FB do ta chỉ ra và được thực thi bất chấp RLO hay bất kỳ điều kiện nàokhác

Khi ta gọi khối hàm FB thì ta phải cung cấp khối dữ liệu instance cục bộ Khối

dữ liệu instance chứa tất cả các biến tĩnh và các tham số thật của khối hàm

Khi ta gọi khối hàm thì lệnh CALL chép lại một trong các mục sau vào khối

dữ liệu instance của khối hàm, phụ thuộc vào kiểu dữ liệu của tham số thật và vàokhai báo của tham số hình thức (IN, OUT, IN-OUT):

 Giá trị của tham số thật

 Pointer chỉ đến địa chỉ của tham số thật

 Pointer chỉ đến “L stack” của khối gọi mà ở đó giá trị của tham sốthật đã được đệm

Gọi FB với DB instance và các tham số khối:

Việc gọi có thể xảy ra một khi các chi tiết sau đã được đưa vào lúc CALL:

 Tên của khối hàm

 Tên của khối dữ liệu instance và

 Các tham số

Lệnh gọi sử dụng địa chỉ tuyệt đối hoặc địa chỉ ký hiệu

Gọi tuyệt đối: CALL FBx, Dby (các tham số truyền);

Gọi bằng ký hiệu: CALL fbname, datablockname (pass parameters);

Với fbname= tên ký hiệu của khối

datablockname= tên ký hiệu của khối dữ liệu

 Gọi hàm và khối hàm bằng CC và UC:

Dạng lệnh: CC addr (conditional call: gọi khi RLO=1)

UC addr (unconditional call: gọi bất chấp RLO)

Chú ý: không được sử dụng DB “instance” với CC và UC.

Addr có thể là địa chỉ trực tiếp hay là địa chỉ gián tiếp bộ nhớ (memoryindirect address)

 Làm việc với chức năng MCR:

MCR dùng để tạo hay ngắt luồng năng lượng (đường dẫn điện) Các lệnh sau

bị ảnh hưởng bởi MCR là: lệnh gán (=), lệnh SET và RESET bit (S, R) và lệnhchuyển dữ liệu T (dùng byte, word, double word) Sự phụ thuộc của chúng theo MCRđược cho theo bảng 1.12

Trạng thái tín hiệu

là tốn hạng khôngđổi)

Ghi 0

thường

Thực thi bìnhthường

Thực thi bìnhthường

Bảng 1.12: các lệnh phụ thuộc MCR.

 Các lệnh cài đặt MCR

 MCRA: kích hoạt vùng MRC (A= Activate)

 MCRD: bỏ kích hoạt vùng MCR (D= Deactivate)

 MCR( : cất RLO vào ngăn xếp MCR, bắt đầu vùng MCR

 )MCR : lấy lại RLO, kết thúc vùng MCR

Chú ý: không bao giờ sử dụng lệnh MCR cho thiết bị an tồn hay cấp cứu!

Trong vùng MCR nếu gọi 1 hàm thì hàm đó không bị ảnh hưởng của vùngMCR, muốn hàm có vùng MCR thì ta phải tạo thêm Hình 1.6 cho thấy ảnh hưởngcủa vùng MCR

Các lệnh sau bật hay tắt chức năng MCR:

 Cất RLO trong ngăn xếp MCR, bắt đầu MCR: MCR(

 Lấy lại RLO< kết thúc MCR: )MCR

Như vậy, ta phải luôn luôn có cặp MCR( và )MCR; hệ thống cho phép lồngcác cặp MCR( và )MCR và tối đa là 8.

BE Kết thúc khối (block end)

Khối hiện hành được kết thúc bất chấp RLO

Quét chương trình được tiếp tục ở lệnh ngay sau lệnh gọi khối

BE luôn luôn là phát biểu cuối cùng trong khối

BEU Kết thúc khối không điều kiện (unconditional).

Khối hiện hành được kết thúc bất chấp RLO

Quét chương trình được tiếp tục ở lệnh ngay sau lệnh gọi khối

BEC Kết thúc khối có điều kiện conditional)

Khi RLO=1 thì khối hiện hành được kết thúc và quét chươngtrình được tiếp tục ở lệnh ngay sau lệnh gọi khối

Khi RLO=0 thì không thực hiện kết thúc khối và cho RLO=1 sau

Timer tạo nên một chức năng phức tạp với các ngõ vào và ngõ ra sau:

 Ngõ vào Start: timer được bắt đầu với sự thay đổi tín hiệu từ “0”

lên “1” (RLO) ở ngõ vào Start của nó Thời gian và hoạt động củatimer phải được lập trình ngay sau hoạt động quét điều kiện bắt đầu

 Ngõ vào Reset: tín hiệu ở ngõ vào Reset (RLO=”1”) làm dừng

timer Thời gian hiện hành được đặt về 0 và ngõ ra Q của timer bịxóa về “0”

 Các ngõ ra số: giá trị thời gian thật sự có thể đọc được từ hai ngõ ra

số BI (số nhị phân) và BCD (số thập phân)

 Ngõ ra nhị phân: trạng thái tín hiệu của ngõ ra nhị phân Q của

timer phụ thuộc vào chức năng timer được lập trình

Thời gian trễ được khai báo với timer bằng một giá trị 16 bits gồm 2 thànhphần:

 Độ phân giải với đơn vị là ms

 Một số nguyên (BCD) trong khoảng 0 đến 999, gọi là PV

Vậy, thời gian trễ =độ phân giải* PV

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4

3 2 1 0

 L Tx : lấy giá trị timer dạng nhị phân.

 L Tx : lấy giá trị timer dạng BCD.

Với x từ 0 đến 255

Hình 1.7: các lệnh cho phép sử dụng timer word như øđịa chỉ.

b Các ví dụ bằng giản đồ cho từng loại timer:

 Timer SD (On delay timer): trễ theo sườn lên không nhớ.

Hình 1.8: giản đồ xung cho timer SD.

 Timer SS ( Retentive on delay timer): trễ theo sườn lên có nhớ.

Hình1.9: giản đồ xung cho timer SS.

 Timer SP (Pulse timer): timer tạo xung không có nhớ.

Hình 1.10: giản đồ xung cho timer SP.

 Timer SE (Extended pulse timer): timer tạo xung có nhớ.

Hình 1.11: giản đồ xung cho timer SE.

 Timer SF (Off delay): timer trễ theo sườn xuống.

Hình 1.14: nạp giá trị counter vào ACCU1 dùng lệnh LC.

b Ví dụ minh họa:

Hình 1.15: ví dụ về các lệnh Counter.

Chương 3: Thực Thi Chương Trình

I HOẠT ĐỘNG CỦA CPU.

Hình 1.16: các vùng nhớ trong các CPU của PLC S7-300.

Ngồi ra, CPU còn sử dụng các thành phần sau để xử lý chương trình:

 Hai thanh ghi tích lũy 32 bits (ACCU1 và ACCU2) dùng để làm các tốnhạng trong các lệnh nạp, chuyển, số học và dịch

 Hai thanh ghi địa chỉ 32 bits (AR1 và AR2) được dùng làm pointer đểđịnh địa chỉ gián tiếp thanh ghi

 Hai thanh ghi khối dữ liệu 32 bits (DB và DI) chứa địa chỉ của DB đangđược mở (tích cực) Mỗi lần ta có thể mở 2 DB: một làm khối dữ liệu

DB và một làm khối dữ liệu DI

 Từ trạng thái 16 bits (STW) chứa trạng thái của các lệnh khi thực thitrong chương trình như RLO,OV (overflow), OS (overflow stored),CC1 và CC0 (CC=condition code) và BR (binary result)

2 Cất chương trình vào CPU.

 Các phần tử của chương trình:

Chương trình gồm các phần tử sau:

 Các khối logic: chứa các lệnh, ký hiệu và chú thích

 Các khối dữ liệu: chứa dữ liệu, ký hiệu và chú thích

STEP7 lưu trữ các phần tử này trong các đối tượng khác nhau trong cấu trúcfile trên đĩa cứng của thiết bị lập trình

 Tải xuống (download) các thành phần chương trình:

Khi ta download chương trình, chỉ có các lệnh, dữ liệu và thông tin cần đểquản lý và để biên dịch lại được chép vào vùng nhớ nạp trong CPU (xem hình 1.16)

CPU chép chương trình (lệnh và dữ liệu) từ bộ nhớ nạp vào bộ nhớ làm việc.Việc này được thực hiện khi ta tải chương trình xuống CPU và (trong trường hợp màchương trình của ta được cất vào EEPROM của bộ nhớ nạp) sau khi reset bộ nhớ(MRES) Các phần tử của chương trình mà không cần để chạy chương trình vẫn giữ ởtrong bộ nhớ nạp; các DB được tạo bởi chương trình (bằng cách dùng SFC) được cấtvào chỉ ở bộ nhớ làm việc Từ bộ nhớ làm việc, chương trình của ta truy cập các vùngnhớ khác

3 Định nghĩa các vùng nhớ “giữ” (retentive).

Khi mất nguồn điện hoặc reset bộ nhớ (MRES), bộ nhớ CPU (bộ nhớ nạp, bộnhớ làm việc và bộ nhớ hệ thống động), tất cả dữ liệu cất trong vùng này bị mất CácCPU S7 cho phép sử dụng các cách sau để giữ chương trình và dữ liệu của nó:

 Ta có thể giữ chương trình bằng cách dùng EEPROM (dùng thẻ bộ nhớhoặc có sẵn trong CPU [tùy CPU])

 Ta có thể giữ dữ liệu cụ thể trong vùng RAM không bốc hơi volatile)

(non- Ta có thể giữ tất cả các dữ liệu được cất trong bộ nhớ nạp, bộ nhớ làmviệc và các phần của bộ nhớ hệ thống bằng cách sử dụng pin backup