Đồ án môn học điều khiển khả trình Dùng s7 200 đo tốc độ động cơ sử dụng ENCODER

1.3.3 S l ố lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ng b đ m HSC có trong PLC và t n s t i đa cho phép: ộ đếm HSC

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH

ĐỀ TÀI: DÙNG S7_200 ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG ENCODER.

HỌ VÀ TÊN SV:

1.BÙI ĐỨC TOẢN

2 HÀ CÔNG CHÍNH

3 ĐÀO TRUNG HÙNG

4 NGUYỄN VIỆT ANH

5.NGUYỄN VIẾT THIỆP 5.NÔNG VĂN TRỌNG 6.THÂN NGỌC THẾ 7.NGUYỄN VĂN THIỆNGiáo Viên Hướng Dẫn: NGUYỄN THU HÀ

HÀ NỘI

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH

Bài Toán : Dùng s7-200 đo tốc độ động cơ sử dụng encoder ,tham số

-Encoder có 100 xung / vòng

-Dải đo (0-1500) vòng / phút

Yêu cầu trình bày:

Chương 1 : Bộ đếm tốc độ cao của S7-200

1.1- Tổng quan về PLC-S7-200 (ngắn gọn)

1.2- Các loại bộ đếm của S7-200 (ngắn gọn dạng liệt kê)

1.3- Bộ đếm tốc độ cao S7-200 (chi tiết)

Chương 2: Thực hiện bài toán đo tốc độ động cơ

2.1- Các phương pháp đo tốc độ động cơ (liệt kê ngắn gọn)

2.2- Đo tốc độ động cơ dùng Encoder và PLC

2.2.1 – Phân tích bài toán

2.2.2 – Xây dựng thuật toán đo dùng S7-200

2.2.3 – Xây dựng chương trình

2.3 - Đánh giá kết quả thực hiện

= các hạn chế ( nếu có)

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

1.1) Tổng quan về PLC S7-200 5

1.1.1, Giới thiệu chung 5

1.1.2 Cấu trúc phần cứng 6

1.2 Các loại bộ đếm của S7 -200 8

1.3 Bộ đếm tốc độ cao của S7 – 200 8

1.3.1 Định nghĩa bộ đếm tốc độ cao 8

1.3.2,Bộ đếm tốc độ cao (high speed counter – HSC ): 9

1.3.5 Sự khác nhau giữa các bộ đếm tốc độ cao: 10

1.3.6 Lập trình một bộ đếm tốc độ cao: 11

CHƯƠNG 2 : THỰC HIỆN BÀI TOÁN ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 19

2.1 Các phương pháp đo tốc độ động cơ 19

2.2, Đo tốc độ động cơ dùng Encoder và PLC 19

2.2.1 Phân tích bài toán 19

KẾT LUẬN 30

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công nghiệp hóa đất nước.yêu cầu ứng dụng tự độnghóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt,sản xuất (yêu cầu điềukhiển tự động,gọn nhẹ,linh hoạt và hiệu quả….) mặt khác nhờ các côngnghệ thong tin,công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiệnmột loại thiết bị điều khiển khả trình là PLC

Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượngsản phẩm lớn,nhanh mà lại tiện lợi cho kinh tế Các công ty,xí nghiệp sảnxuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC S7-200 sử dụng các loạiphần mềm tự động.Dây truyền sản xuất có sư dụng PLC S7-200 để giảmsức lao động của công nhân mà sản xuất đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thờicho đời sống xã hội.qua đó để thể hiện thêm vai trò của các phần mềm ứngdụng tốt cho công việc Qua bài tập lớn của đồ án môn học chúng em đãhiểu thêm phần nào đó về lập trình của PLC S7-200và những ứng dụng cụthể của nó vào sử dụng sản xuất cũng như các ứng dụng khác

Trong lúc thực hiện bài tập lớn dưới sự chỉ dẫn của cô NGUYỄN THU

HÀ còn gặp nhiều khó khăn về tài liệu cũng như hiểu biết,mặc dù đã cốgắng nhưng khả năng,thời gian và kinh nghiệm còn thiếu nhiều nên khôngthể tránh khỏi những sai sót rất mong sự đóng góp ý kiến bổ xung của côgiáo để đồ án này được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1: BỘ ĐẾM TỐC ĐỘ CAO CỦA S7-200

1.1) Tổng quan về PLC S7-200

1.1.1, Giới thiệu chung

PLC là viết tắt của programable logic controler là thiết bị điều khiểnlogic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiểnlogic thông qua một ngôn ngữ lập trình S7 -200 là thiết bị của hãngSiemens (Đức) – bộ thiết bị nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuật toánđiều khiển và trao đổi thông tin với máy tính hoặc PLC khác Lại đượctích hợp sẵn các tính năng phong phú, do vậy nó có khả năng đáp ứngđược các yêu khác nhau của máy móc, thiết bị công nghiệp

Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ ) và 22X ( loại mới ),trong đó họ 21X không còn sản xuất nữa Họ 21X có các đời sau: 210, 212,

214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau:221,222,224,224XP,226XM

Hình ảnh : PLC S7-200 (CPU 224 )

1.1.2 Cấu trúc phần cứng

 Nguồn vào : nguồn 24 VDC

 Module đơn vị xử lý trung tâm

 Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu

 Module đầu vào : có từ 6 đầu vào/4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầuvào/16 đầu ra số (CPU226) Có thể mở rộng số đầu vào ra nhờ các module

mở rộng Các đầu vào của S7-200 sử dụng mức 24 VDC rất thích hợp choviệc kết nối với các cảm biến tiệm cận hay cảm biến quang

 Module đầu ra : Đầu ra có hai sự lựa chọn: đầu ra transistor cho rađiện áp DC phù hợp với các ứng dụng như hút van 24 VDC chiều côngsuất nhỏ, relay trung gian

 N i b t nh t là dòng CPU 224 v i nhi u đ c đi m u vi t.ổi bật nhất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt ật nhất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt ất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt ới nhiều đặc điểm ưu việt ều đặc điểm ưu việt ặc điểm ưu việt ểm ưu việt ưu việt ệt

Hình 1.5: Hình nh c a PLC S7-200 dùng CPU 224 ảnh của PLC S7-200 dùng CPU 224 ủa PLC S7-200 dùng CPU 224

1.2 Các loại bộ đếm của S7 -200

Chia làm 2 loại : bộ đếm thường và bộ đếm tốc đọ cao

 Bộ đếm thường: chỉ đếm được các sự kiện xảy ra với tần số thấp (Chu kìxuất hiện của sự kiện nhỏ hơn chu kì quét của PLC) Bao gồm :

- Bộ đếm sườn lên Counter up (CTU)

- Bộ đếm sườn xuống Couter Up Down (CTUD)

- đếm đếm sườn lên xuống (CTUD)

 Bộ đếm tốc độ cao ( high speed counter – HSC ) : được sử dụng để đếm những sự kiện xảy ra với tần số lớn mà các bộ đếm thông thường trong PLC không đếm được ,Bao gồm :

Bạn sử dụng một lệnh định nghĩa bộ đếm tốc độ cao cho mỗi bộ đếmtốc độ cao Các điều kiện gây ra lỗi sẽ set bit ENO =0

0003 ( đầu vào xung đột )

0004 ( lệnh trong chương trình ngắt không hợp lệ )

000A ( bộ đếm cần định nghĩa lại )

1.3.2,Bộ đếm tốc độ cao (high speed counter – HSC ):

Lệnh khai báo bộ đếm tốc độ cao HSC cấu hình và điều khiển bộ đếmtốc độ cao nhờ vào các bit nhớ đặc biệt của bộ đếm tốc độ cao đó Tham số

N chỉ ra bộ đếm tóc độ cao đang sử dụng là bộ đếm bao nhiêu Bộ đém tốc

độ cao có thể được câu hình lên tới 12 chế độ hoạt động khác nhau

Mỗi bộ đếm được cung cấp đầu vào cho xung clock, điều khiển hướngđến, tín hiệu reset và bắt đầu mà bộ đếm đó hỗ chợ Đối với những bộ đếm

2 pha thì cả 2 xung có thể chạy ở tốc độ cực đại của chúng Trong chế độnhân tốc thì bạn có thể chọn chế độ nhân 1 hoặc nhân 4 tốc độ cực đại tất

cả các bộ đếm chạy ở tốc độ cực đại mà không ảnh hưởng tới bộ đếm khác.Điều kiện gây ra lỗi sẽ set ENO = 0

0001 ( lệnh HSC đặt trước HDEF )

0005 ( sử dụng đồng thời HSC/PLS)

 Bộ đếm tốc độ cao đếm các sự kiện mà tốc độ của nó vượt khỏitầm kiểm soát của vòng quét S7-200 Tần số đếm lớn nhất có thểcủa bộ đếm tùy thuộc vào loại CPU mà bạn sử dụng CPU 221 vàCPU 222 hỗ trợ 4 bộ đếm tốc độ cao HSC0, HSC3, HSC4 vàHSC5 Hai loại CPU này không hỗ trợ bộ đếm HSC2 và HSC1 CPU 224, CPU 224XP và CPU 226 hỗ trợ cả 6 loại bộ đếm tốc

hơn giá trị đặt trước của bộ đếm Bộ đếm được thiết lập để cung cấp mộtngắt khi giá trị đếm tức thời bằng với giá trị đặt trước hoặc là khi ta reset

bộ đêm

Mỗi khi giá trị đếm tức thời bằng giá trị đặt trước một ngắt xảy ra thìmột giá trị đặt trước mới được nạp vào cho lần hoạt động tiếp theo của bộđếm Còn khi một tín hiệu reset tích cực, một ngắt xảy ra thì giá trị đặttrước đầu tiên sẽ được nạp vào bộ đếm cho chu kỳ tiếp theo

1.3.3 S l ố lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ng b đ m HSC có trong PLC và t n s t i đa cho phép: ộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ần số tối đa cho phép: ố lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ố lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép:

Tùy thu c vào lo i CPU mà s lộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ố lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa chong b đ m HSC và t c đ t i đa choộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ếm HSC và tốc độ tối đa cho ố lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ố lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa chophép khác nhau

B Đ mộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ếm HSC và tốc độ tối đa cho Ngõ Vào T n s choần số cho ố lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho

phép Lo i CPUsại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho

1.3.4 Vùng nh đ c bi t s d ng đ l p trình cho HSC: ớ đặc biệt sử dụng để lập trình cho HSC: ặc biệt sử dụng để lập trình cho HSC: ệt sử dụng để lập trình cho HSC: ử dụng để lập trình cho HSC: ụng để lập trình cho HSC: ể lập trình cho HSC: ập trình cho HSC:

M i vùng nh HSC có m t vùng nh riêng đ c bi t, vùng nh nàyỗi vùng nhớ HSC có một vùng nhớ riêng đặc biệt, vùng nhớ này ới nhiều đặc điểm ưu việt ộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ới nhiều đặc điểm ưu việt ặc điểm ưu việt ệt ới nhiều đặc điểm ưu việt

đưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc s d ng đ khai báo ch n mode đ m, đ t giá tr , l u giá tr cho HSCụng để khai báo chọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ểm ưu việt ọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ị, lưu giá trị cho HSC ưu việt ị, lưu giá trị cho HSC

tưu việt.ơng ứng.ng ng.ứng

1.3.5 Sự khác nhau giữa các bộ đếm tốc độ cao:

Mọi chức năng của bộ đếm là như nhau cho các chế độ hoạt động giốngnhau Có tất cả 4 chế độ cơ bản: bộ đếm một pha với tín hiệu hướng đênbên trong , một pha với tín hiệu điều khiển hướng bên ngoài, hai pha với 2đầu vào clock, A/B pha cho chế độ nhân tóc Chú ý rằng không phải tất cảcác chế độ điều được hỗ trợ bởi một bộ đếm Có thể sử dụng các loại điềukhiển: không sử dụng đầu vào reset và start, có đầu vào reset nhưng không

có start, có cả reset và start

Khi bạn cấp tín hiệu tích cực vào đầu reset, bộ đếm sẽ bị xóa giá trị đếmtức thời và sẽ giữ ở trạng thái này cho đến khi bạn vô hiệu hóa đâu reset.Khi bạn cấp tin hiệu tích cực cho đầu vào start, điều này cho phép bộđếm bắt đầu đếm Trong khi tín hiệu start bị vô hiệu hóa thì giá trị đếm tứcthời sẽ giữ nguyên và tín hiệu clock đầu vào sẽ bị bỏ qua

Nếu tín hiệu reset tích cực trong khi start không tích cực thì tín hiệureset sẽ bi bỏ qua và giá trị đếm không thay đổi Nếu tín hiệu start tích cựctrong khi reset cũng tích cực thì giá trị đếm sẽ bị xóa

Trước khi bạn sử dụng một bộ đếm tốc độ cao, bạn sử dụng một lệnhđịnh nghĩa bộ đếm HDEF để chon chế độ hoạt động sử dụng bit đặc biệtSM0.1 ( bit này mở trong chu kỳ quét đầu tiên của PLC và đóng ở các chu

kỳ sau đo ) để gọi một chương trinh con khởi tạo có chứa lệnh HDEF

1.3.6 Lập trình một bộ đếm tốc độ cao:

Bạn có thể dung HSC winzard để cấu hình cho bộ đếm tốc độ cao HSCwinzard sử dụng các thông tin: loại và chế độ hoạt động của bộ đếm, giá trịđặt trước của bộ đếm, giá trị tức thời của bộ đếm và khởi tao bộ đếm.Để sửdụng HSC winzard bạn vào Tool -> instruction Winzard -> HSC

Để lập trình được một bộ đếm tốc độ cao bạn cần làm những bước sau đây:B1 Chỉ định bộ đếm và chọn chế độ bộ đếm

B2 Thiết lập byte điều khiển

B3 Nạp giá trị bắt đầu chọ bộ đếm ( starting value )

B4 Nạp giá trị đặt trước cho bộ đếm ( target value )

B5 Gán và cho phép chương trình ngắt

B6 Khởi động bộ đếm ( tích cực bộ đếm )

Chỉ định chế độ hoạt động và các đầu vào:

Sử dụng lệnh định nghĩa bộ đếm tốc độ cao HDEF để chọn chế độ đếm( mode) và các đầu vào sử dụng

Bảng 6.26 mô tả các đầu vào sử dụng cho xung clock, điều khiển hướng

và điều khiển bắ đầu được gắn với mỗi bộ đếm cụ thể

Bảng 6.26 Input for the high-speed couters

with 2 clock input

number of pulsesgoing out of Q0.0HSC3 counts thenumber of pulsesgoing out of Q0.1

1.3.7 Các mode đ m c a b đ m: ếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ủa PLC S7-200 dùng CPU 224 ộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép: ếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép:

Mode 0,1,2 : dùng đ đ m 1 pha v i hểm ưu việt ếm HSC và tốc độ tối đa cho ới nhiều đặc điểm ưu việt ưu việt.ới nhiều đặc điểm ưu việt.ng đ m đếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc xác đ nh b i bitị, lưu giá trị cho HSC ởi bit

n iộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho

Mode 0:ch đ m tăng ho c gi m không có bit START và RESETỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET ếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET

Mode 1: đ m tăng ho c gi m có bit RESET nh ng không có bit STARTếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ưu việt

Mode 2: : đ m tăng ho c gi m có bit RESET và bit START đ cho phépếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ểm ưu việt

b t đ u đ m cũng nh b t đ u reset.Các bit reset cũng nh start là các tínần số cho ếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt ần số cho ưu việt

hi u INPUT đệt ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc ch n t bên ngoài.ọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ừ bên ngoài

Mode 3,4,5 dùng đ đ m 1 pha v i hểm ưu việt ếm HSC và tốc độ tối đa cho ới nhiều đặc điểm ưu việt ưu việt.ới nhiều đặc điểm ưu việt.ng đ m đếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc xác đ nh b i bitị, lưu giá trị cho HSC ởi bitngo i t c là có th ch n t ngõ vào inputại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho ứng ểm ưu việt ọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ừ bên ngoài

Mode 3:ch đ m tăng ho c gi m không có bit START và RESETỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET ếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET

Mode 4: đ m tăng ho c gi m có bit RESET nh ng không có bit STARTếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ưu việt

Mode 5: : đ m tăng ho c gi m có bit RESET và bit START đ cho phépếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ểm ưu việt

b t đ u đ m cũng nh b t đ u reset.Các bit reset cũng nh start là các tínần số cho ếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt ần số cho ưu việt

hi u INPUT đệt ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc ch n t bên ngoàiọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ừ bên ngoài

Mode 6,7,8: dùng đ m 2 pha v i 2 xung vào,1 xung dùng đ đ m tăngếm HSC và tốc độ tối đa cho ới nhiều đặc điểm ưu việt ểm ưu việt ếm HSC và tốc độ tối đa cho

và 1 xung dùng đ đ m gi mểm ưu việt ếm HSC và tốc độ tối đa cho ảm không có bit START và RESET

Mode 6:ch đ m tăng ho c gi m không có bit START và RESETỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET ếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET

Mode 7: đ m tăng ho c gi m có bit RESET nh ng không có bit STARTếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ưu việt

Mode 8: : đ m tăng ho c gi m có bit RESET và bit START đ cho phépếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ểm ưu việt

b t đ u đ m cũng nh b t đ u reset.Các bit reset cũng nh start là các tínần số cho ếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt ần số cho ưu việt

hi u INPUT đệt ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc ch n t bên ngoàiọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ừ bên ngoài

Mode 9,10,11 : dùng đ đ m xung A/B c a ENCODER có 2 d ngểm ưu việt ếm HSC và tốc độ tối đa cho ủa ENCODER có 2 dạng ại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho

D ng 1ại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho :đ m tăng 1 khi có xung A/B quay theo chi u thu n, gi m1 khiếm HSC và tốc độ tối đa cho ều đặc điểm ưu việt ật nhất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET

có xung A/B quay theo chi u ngh chều đặc điểm ưu việt ị, lưu giá trị cho HSC

D ng 2ại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho :đ m tăng 4 khi có xung A/B quay theo chi u thu n, gi m4 khiếm HSC và tốc độ tối đa cho ều đặc điểm ưu việt ật nhất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET

có xung A/B quay theo chi u ngh chều đặc điểm ưu việt ị, lưu giá trị cho HSC

Mode 9:ch đ m tăng ho c gi m không có bit START và RESETỉ đếm tăng hoặc giảm không có bit START và RESET ếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET

Mode 10: đ m tăng ho c gi m có bit RESET nh ng không có bitếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ưu việt.START

Mode 11: : đ m tăng ho c gi m có bit RESET và bit START đ choếm HSC và tốc độ tối đa cho ặc điểm ưu việt ảm không có bit START và RESET ểm ưu việt.phép b t đ u đ m cũng nh b t đ u reset.Các bit reset cũng nh start làần số cho ếm HSC và tốc độ tối đa cho ưu việt ần số cho ưu việt.các tín hi u INPUT đệt ưu việt.ợng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa choc ch n t bên ngoàiọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị cho HSC ừ bên ngoài

Mode 12: