Ứng dụng PLC s7 300 và WinCC, thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát phân loại sản phẩm theo màu sắc, kích thước và vật liệu

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công nghiệp hiện đại hoá đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngàycàng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt,tiện lợi, gọn nhẹ ) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triểnnhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiến khả trình PLC nhằm thực hiệncông việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phấm lớn, nhanh, chấtlượng cao mà lại giảm chi phí kinh tế Các Công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụngPLC sử dụng các loại vi xử lý Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao độngcủa công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đòi sống xã hội.đồ án tốt nghiệp chúng tôi sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào sản xuấtphân loại sản phẩm theo màu sắc, kích thước và vật liệu.

Để chúng tôi nâng cao kiến thức về ngành điện, nhà trường đã tạo điều kiện chochúng tôi được làm đồ án tốt nghiệp trước khi kết thúc khóa học đồ án tốt nghiệp đốivới chúng tôi là một sự tập dượt quý báu trước khi bước vào thực tế khó khăn Đề tàimang tên “Ứng dụng PLC S7-300 và WinCC, thiết kế hệ thống điều khiển, giámsát phân loại sản phẩm theo màu sắc, kích thước và vật liệu”

Trong suốt thời gian làm đồ án với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trongKhoa Điện - trường đại học Sao Đỏ, và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chi tiết của

thầy giáo Vũ Đức Hà đã giúp đỡ em rất nhiều để có thể hoàn thành bản đồ án này Xin gửi tới thầy giáo Vũ Đức Hà cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa điện

lời cảm ơn chân thành nhất!

Hải Dương, ngày 12 tháng 05 năm 2014 sinh viên

Đỗ Ngọc Thắng

MỞ ĐẦU1 Lý do chọn đề tài.

Để theo kịp xu thế công nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững và antoàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượngsản phẩm nằm trong phạm vi cho phép Hơn nữa thuận tiện cho việc mở rộng và pháttriển trong tương lai

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã được học tại trường là mộtsinh viên ngành điện, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng tôi bước đầu có nhữngkinh nghiệm về lập trình PLC S7-300, thiết kế giao diện trên WIN CC.

Chính vì vậy,em đã nhận đề tài: “Ứng dụng PLC S7-300 và WinCC, thiết kếhệ thống điều khiển, giám sát phân loại sản phẩm theo màu sắc, kích thước vàvật liệu”.

2 Mục đích nghiên cứu.

- Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết của đề tài.

- Nghiên cứu, điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm dùng PLC S7-300 vàWIN CC.

3 Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

+ Nghiên cứu tài liệu về hệ thống băng tải nói chung và điều khiển băng tảiphân loại sản phẩm nói riêng.

+ Nghiên cứu tài liệu về PLC S7-300 và WINCC

+ Nghiên cứu các đề tài, công trình khoa học về phân loại sản phẩm để cóhướng phát triển đề tài.

- Phương pháp thực nghiệm:

Mô phỏng trên phần mềm S7 – 300 và WINCC

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm,PLC S7-300 vàWIN CC.

5 Cấu trúc đề tài.

Ngoài phần mở đầu, đề tài gồm 3 chương:

CHƯƠNG I: Tổng quan về PLC và hệ thống phân loại sản phẩm CHƯƠNG II: Tổng quan về PLC S7-300 và WINCC

CHƯƠNG III: Ứng dụng PLC S7-300 và WINCC điều khiển hệ thống phân loại sảnphẩm

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toànchưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhâncông, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả Từ những điềuđã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã được học ởtrường nên muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảođược độ chính xác cao về kích thước Nên em đã quyết định thiết kế và thi công mộtmô hình sử dụng băng truyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vìtrong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đốichính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với em, góp phần làm cho xã hội ngày càngphát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới.

1.2 Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm

Từ thời xa xưa con người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụcho sinh hoạt mà còn phục vụ cho công việc buôn bán và trao đổi hàng hóa Nhưngnhững sự phân biệt này còn thô sơ và dùng sức người là chính Khi nền kinh tế pháttriển cùng với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật thì con người đã biết áp dụng khoa họccông nghệ vào sản xuất để máy móc thay thế dần cho sức lao động Chính vì thế màcác loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ

Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thựctế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và tính lặp lại nêncác công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến có nhữngphân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra Điềuđó sẽ ảnh hưởng trự tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy,

hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếunhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phânloại,các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuy nhiêncó một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điềukiện của Việt Nam Vì vậy hiện nay đa phần chỉ được áp dụng trong các hệ thống cóyêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sửdụng trực tiếp sức lực con người để làm việc Bên cạnh các băng chuyền sản phẩm thìmột yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải cóhệ thống phân loại sản phẩm.

- Phân loại sản phẩm theo mầu sắc, kích thước và vật liệu

1.3.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc

Sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sảnphẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết được sản phẩm thuộc màu nào sẽ đượccửa phân loại tự động mở để sản phẩm đó được phân loại đúng Phát hiện màu sắcbằng cách sử dụng các yếu tố là tỉ lệ phản chiếu của một màu chính Được phản xạ bởicác màu khác nhau theo các màu của đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọcphân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanhlá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn E3MC sẽ thu ánh sáng phảnchiếu của các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánhsáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận.

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 1.1 Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc

1.3.2 Phân loại sản phẩm theo khối lượng

Dùng sensor cảm biến trọng lượng khi sản phẩm đi qua thì sensor cảm biến trọng

lượng sẽ tác động nếu sản phẩm đạt yêu cầu thì sẽ cho đi thẳng còn nếu không đạt yêucầu thì sữ báo sản phẩm lỗi sensor sẽ đưa tín hiệu tác động tới bộ phận điều khiển đểgạt sản phẩm lỗi

Hình 1.2 Mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng

1.3.3 Phân loại sản phẩm dùng hình ảnh

Sử dụng một camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh

gốc Nếu giống thù cho sản phẩm qua, còn không giống thì loại sản phẩn đó

Hình 1.3 Phân loại sản phẩm dùng hình ảnh

1.3.4 Phân loại sản phẩm kích thước

Phân loại sản phẩm theo kích thước dùng sensor cảm biến kích thước Giả sử phân

biệt ba loại sản phẩm cao, thấp, trung bình, khi tín hiệu ddiieuf khiển chạy trên băngtruyền nếu là sản phẩm cao thì sensor mức thấp tác động đẩy sản phẩm ào ô thứ 2 củabăng truyền.

Hình 1.4 Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước

1.3.5 Phân loại sản phẩm theo vật liệu

Thiết bị cho phép phân loại với 2 loại vật liệu cơ bản: kim loại và phi kim Cácvật mẫu khác nhau chạy trên băng tải sẽ được nhận biết bằng cảm biến tiệm cận loạiđiện từ và điện dung, sau đó được đẩy ra các khay tương ứng bằng các xylanh khí vàcảm biến định vị trí khay Thiết bị vừa phân loại vừa đếm số lượng sản phẩm, hiển thị

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 1.5 Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 300 VÀ WINCC2.1 Giới thiệu chung về PLC

Thiết bị điều khiến lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được thiết kếlần đầu tiên cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thốngnày còn khá đơn giản và cồng kềnh, người dùng gặp nhiều khó khăn trong việc vậnhành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ,dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn gặp nhiều khó khăn, lúc này khôngcó các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình.

Đe đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiến lập trình cầm tay(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời năm 1969 Điều này đã tạo ramột sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiến lập trình Trong giai đoạn này các hệthống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dâynối trong hệ thống cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạora được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là : Dang lập trình dùng giảnđồ hình thang (The diagroom format) Trong những năm đầu tiên của thập niên 1970,những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ(arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation) Do sự phát triểncủa loại màn hình dùng cho máy tính ( Cathode Ray Tube : CRT), nên việc giao tiếpgiữa người điều khiển và lập trình cho hệ thống ngày càng trở nên thuận tiện hơn.

Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đãlàm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thốngngõ vào/ra có thể tăng thêm 800 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lênhơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory) Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kĩ thuậtkết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kìquét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt hơn với những chức năng phứctạp, số lượng cổng vào/ra lớn.

Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông quaCIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot,Cad/Cam ngày nay các kỹ sư thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chứcnăng điều khiển “thông minh” (Intelligent) còn gọi là các siêu PLC (Super PLC) chotương lai.

2.2 Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC2.2.1 Khái niệm về PLC

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

quốc gia về sản xuất điện Hoa kỳ thì PLC là một thiết bị điều khiển mà được trang bịcác chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính toán cho phépđiều khiển nhiều loại máy móc và các bộ xử lý Các chức năng đó được đặt trong bộnhớ mà tạo lập sắp xếp theo chương trình Nói một cách ngắn gọn PLC là một máytính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình.

2.2.2 Giới thiệu về PLC

Từ khi ngành công nghiệp sản xuất bắt đầu phát triển, để điều khiển một dâychuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp nào Người ta thường thực hiện kết nốicác linh kiện điều khiến riêng lẻ (Rơle, timer, contactor ) lại với nhau tuỳ theo mứcđộ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển đáp ứng nhu cầu mà bài toán côngnghệ đặt ra.

Công việc này diễn ra khá phức tạp trong thi công vì phải thao tác chủ yếu trongviệc đấu nối, lắp đặt mất khá nhiều thòi gian mà hiệu quả lại không cao vì một thiết bịcó thể cần được lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại rất hạn chế, bởi vậy lượng vật tưlà rất nhiều đặc biệt trong quá trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đối quy trình sảnxuất gặp rất nhiều khó khăn và mất rất nhiều thời gian trong việc tìm kiếm hư hỏng vàđi lại dây bởi vậy năng suất lao động giảm đi rõ rệt.

Với những nhược điểm trên các nhà khoa học, nhà nghiên cứu đã nỗ lực để tìm ramột giải pháp điều khiển tối ưu nhất đáp ứng mong mỏi của ngành công nghiệp hiệnđại đó là tự động hoá quá trình sản xuất làm giảm sức lao động,giúp người lao độngkhông phải làm việc ở những khu vực nguy hiểm, độc hại mà năng suất lao động lạităng cao gấp nhiều lần.

Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn để điều khiển cho ngànhcông nghiệp hiện đại cần phải hội tụ đủ các yếu tố sau: Tính tự động cao, kích thướcvà khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổnđịnh linh hoạt

Từ đó hệ thống điều khiến có thế lập trình được PLC (Programable Logic Control)ra đời đầu tiên năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên hệ thống này cònkhá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệthống, vì vậy qua nhiều năm cải tiến và phát triển không ngừng khắc phục nhữngnhược điếm còn tồn tại đế có được bộ điều khiển PLC như ngày nay, đã giải quyếtđược các vấn đề nêu trên với các ưu việt như sau:

- Là bộ điều khiến số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán điềukhiển - Có khả năng mở rộng các modul vào ra khi cần thiết.

- Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình.

- Có khả năng truyền thông đó là trao đổi thông tin với môi trường xungquanh như

- Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có rất nhiều ưu điểm khác nữa.Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát triểnnhư hãnh Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen, và có nhiều hãng khác nữanhưng chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểm khác biệt với từngmặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyết định nên dùng hãng PLCnào cho thích hợp với mình.

2.2.3 Lợi ích của việc sử dụng PLC

Cùng với sự phất triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng được cáctính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp Kích thước của PLChiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứng dụng củaPLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trongđiều khiển hệ thống.

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơđồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra ), mà không phải thay đổikết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổithứ tự điều khiển ( đối với hệ thống điều khiển relay ) khả năng chuyển đổi hệ điềukhiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để luôn truyền dữ liệu điều khiển lẫnnhau), hệ thống điều khiển linh hoạt hơn.

Không như các hệ thống cũ, PLC có thế dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảngkhông gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điềunày càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiến lớn, phức tạp, và quátrình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác Cuối cùng làngười sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện quamàn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có thể nhận biết các hỏng hóc của hệthống và báo cho người sử dụng, điều này làm cho việc sử dụng dễ dàng hơn vàhiệu quả làm việc tăng đáng kể.

Người ta đã đi đến tiêu chuẩn hoá các chức năng chính của PLC trong các hệ điềukhiển là:

+ Thay thế cho điều khiển rơ le.

+ Thay thế cho các Panel điều khiến, mạch in.

+ Điều khiển tự động, bán tự động bằng tay, các máy và các quá trình.+ Có các khối điều khiển thông dụng (thời gian, bộ đếm).

Điều khiển dãy:

+ Các phép toán số học.+ Cung cấp thông tin.

+ Điều khiển liên tục các quá trình (nhiệt độ, áp suất ).+ Điều khiển động cơ chấp hành.

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

+ Điều khiển động cơ bước Điều khiến mềm dẻo:

+ Điều hành quá trình báo động.+ Phát hiện lỗi khi chạy chương trình.+ Ghép nối với máy tính (RS232/ RS485).+ Ghép nối với máy in.

+ Thực hiện mạng tự động hoá xí nghiệp.+ Mạng cục bộ.

+ Mạng mở rộng.

2.2.4 Một số lĩnh vực tiêu biểu sử dụng PLC

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất trongcông nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản,chỉ có khả năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vựcphức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong sản xuất Các lĩnhvực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:

- Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiến hệ thống dẫn- Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quá trìnhlắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại

- Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ boat, quá trìnhcáng, quá trình gia nhiệt

- Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thí nghiệm vật liệu, cân đong, cáckhâu hoàn tất sản phẩm, do cắt giấy.

- Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phấm, đếm sản phẩm, kiểm trasản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây ) cân đong, đónggói, hòa trộn

- Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm trachất lượng.

- Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý các tuabin )các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ).2.2.5 Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC

* Ưu điểm của PLC.

Từ thực tế sử dụng người ta thấy rằng PLC có những điếm mạnh như sau:

- Chương trình PLC dễ dàng thay đối và sửa chữa: Chương trình tác động đến bêntrong bộ PLC có thể được người lập trình thay đổi dễ dàng bằng xem xét việc thựchiện và giải quyết tại chỗ những vấn đề liên quan đến sản xuất.Người lập chương trìnhđược trang bị các công cụ phần mềm để tìm ra lỗi cả phần cứng và phần mềm, từ đósửa chữa thay thế hay theo dõi được cả phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn Chỉ cầnthay đổi phần mềm sẽ có thể tạo nên hện thống tối ưu mà các hệ điều chỉnh trước

không có được.

- Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống: trong khi phải chi phí rất nhiều cho việchàn mạch hay nối mạch trong cấp điều khiển rơle, thì ở PLC những công việc đó đơngiản được thực hiện bởi chương trình

- Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu được cấptừ bộ điều khiển bằng rơle

- Vì đây là hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên độ tin cậy cao, tuổi thọ cao hơn sovới rơle có tiếp điểm.

- Với hệ thống điều khiển dùng PLC vừa có thể tiến hành hiệu chỉnh sửa chữa mà hệthống vẫn làm việc, tức là vẫn đảm bảo dây chuyền công nghệ không bị dừng, vì vậynó cho phép hiệu chỉnh để đạt được kết quả hiệu chỉnh là tối ưu.

* Nhược điểm của PLC.

- Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữlập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp thức hoá.

- Trong các mạch điều khiến với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sửdụng bằng phương pháp rơle.

- Dòng đầu ra của PLC thường nhỏ hơn 500 mA Nên khi đấu nối với các thiết bị côngsuất lớn thường phải sử dụng thiết bị trung gian là rơ le.

- Để thực hiện lập trình được chương trình điều khiển bắt buộc phải có máy tính hoặcmáy lập trình đi kèm với cáp chuẩn hóa.

- Các thông số của chương trình dễ dàng thay đổi, nếu người lập trình không am hiểusẽ làm rối loạn hệ thống, gây khó khăn cho người quản lý.

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

lưu động trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt độngđến các thiết bị xuất.

Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ :

Bộ nhớ chỉ để đọc ROM (Read Only Memory) cung cấp dung lượng lưu trữ cho hệđiều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng.

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM ( Ramden Accept Memory) dành cho chươngtrình của người dùng.

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM dành cho dừ liệu Đây là nơi lưu trữ thông tintheo trạng thái của các thiết bị nhập, xuất, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn các bộđếm và các thiết bị nội vi khác.

RAM dữ liệu đôi khi được xem là bảng dữ liệu hoặc bảng ghi.

Một phần của bộ nhớ này, khối địa chỉ, dành cho các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra, cùngvới trạng thái của ngõ vào và ngõ ra đó Một phần dành cho dữ liệu được cài đặt trước,và một phần khác dành đế lưu trữ các giá trị của bộ đếm, các giá trị của đồng hồ thờichuẩn, w

Bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được ( EPROM ) Là các ROM có thể đượclập trình, sau đó các chương trình này được thường trú trong ROM.

Người dùng có thể thay đổi chương trình và dữ liệu trong RAM Tất cả các PLC đềucó một lượng RAM nhất định để lưu chương trình do người dùng cài đặt và dữ liệuchương trình Tuy nhiên để tránh mất mất chương trình khi nguồn công suất bị ngắt,PLC sử dụng ác quy để duy trì nội dung RAM trong một thời gian Sau khi được càiđặt vào RAM chương trình có thể được tải vào vi mạch của bộ nhớ EPROM, thường làmodule có khoá nối với PLC, do đó chương trình trở thành vĩnh cửu Ngoài ra còn cócác bộ đệm tạm thời lưu trữ các kênh nhập/xuất (I/O).

Dung lượng lưu trữ của bộ nhớ được xác định bằng số lượng từ nhị phân có thể lưutrữ được Như vậy nếu dung lượng bộ nhớ là 256 từ, bộ nhớ có thể lưu trữ 256x 8 =2048 bit, nếu sử dụng các từ 8 bit và 256x 16 = 4096 bit nếu sử dụng các từ 16 bit.

- Thiếp bị lập trình.

Thiết bị lập trình được sử dụng để nhập chương trình vào bộ nhớ của bộ xử lý.Chương trình được viết trên thiết bị này sau đó được chuyển đến bộ nhớ của PLC.VD

- Các phần nhập và xuất.

Là nơi bộ xử lý nhận các thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đếncác thiết bị bên ngoài Tín hiệu nhập có thể đến từ các công tắc hoặc từ các bộ cảmbiến vv Các thiết bị xuất có thể đến các cuộn dây của rơ le, đèn báo

Thiết bị Logic khả trình PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuậttoán điều khiến, thông qua một ngôn ngữ lập trình riêng thay cho việc phải thiết kế vàthể hiện thuật toán đó bằng mạch số Như vậy với chương trình điều khiến của nó PLCtrở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài(Với PLC khác, với các thiết bị, với máy tính cá nhân) Toàn bộ chương trình điềukhiển được nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và được thựchiện theo chu kỳ vòng quét (SCAN).

Như vậy PLC thực chất hoạt động như một máy tính cá nhân nghĩa là phải có bộ vixử lý, hệ điều hành, bộ nhớ để lưu giữ chương trình điều khiển, dữ liệu, có cổng vào rađế giao tiếp với các thiết bị bên ngoài Bên cạnh đó PLC còn có các bộ Counter, Timeđể phục vụ bài toán điều khiển.

2.2.7 Cấu trúc bên trong cơ bản của PLC

Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ vixử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất CPU điều khiển và xử lý mọi hoạt độngbên trong của PLC Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng hồ có tần số trong khoảngtừ 1 đến 8 MHz Tần số này quyết định tốc độ vận hành của PLC, cung cấp chuẩn thờigian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần của hệ thống Thông tin trong PLC đượctruyền dưới dạng các tín hiệu digital Các đường dẫn bên trong truyền các tín hiệudigital được gọi là Bus về vật lý bus là bộ dây dẫn truyền các tín hiệu điện Bus có thểlà các vệt dây dẫn trên bản mạch in hoặc các dây điện trong cable CPU sử dụng busdữ liệu để gửi dữ liệu giữa các bộ phận, bus địa chỉ để gửi địa chỉ tới các vị trí truy cậpdữ liệu được lưu trữ và bus điều khiển dẫn tín hiệu liên quan đến các hoạt động điềukhiển nội bộ Bus hệ thống được sử dụng để truyền thông giữa các cống và thiết bịnhập /xuất.

Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý Nói chung CPU có:

toán số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND,OR,NOT,EXCLUSIVE- OR.

thông tin liên quan đến sự thực thi của chương trình.

Bus là các đường dẫn dùng để truyền thông bên trong PLC Thông tin được truyền

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

trạng thái on/off của tín hiệu nào đó Thuật ngữ từ được sử dụng cho nhóm bit tạothành thông tin nào đó Vì vậy một từ 8 - bit có thể là số nhị phân 00100110 Cả 8- bitnày được truyền thông đồng thời theo dây song song của chúng Hệ thống PLC có 4loại bus.

Bus dữ liệu: tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU Bộ xử lý bit có 1 bus dữ liệu nội có thể thao tác các số 8- bit, có thể thực hiện các phép toángiữa các số 8-bit.

8-Bus địa chỉ: được sử dụng để tải các địa chỉ và các vị trí trong bộ nhớ Như vậymỗi từ có thể được định vị trong bộ nhớ, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ duy nhất.Mỗi vị trí từ được gán một địa chỉ sao cho dữ liệu được lưu trữ ở vị trí nhất định, đểCPU có thể đọc hoặc ghi ở đó bus địa chỉ mang thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truycập Neu bus địa chỉ gồm 8 đường, số lượng từ 8-bit, hoặc số lượng địa chỉ phân biệtlà 28 = 256 Với bus địa chỉ 16 đường số lượng địa chỉ khả dụng là 65536.

Bus điều khiển: bus điều khiển mang các tín hiệu được CPU sử dụng để điều khiển.Ví dụ để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập hoặc xuất dữ liệuvà tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng bộ hoá các hoạt động.

Bus hệ thống: được dùng để truyền thông giữa các cổng nhập/xuất và các thiết bịnhập/xuất.

Bộ nhớ: trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ như: bộ nhớ chỉ để đọc (ROM),bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được(EPROM) Các loại bộ nhớ này đã được trình bày ở trên.

2.3 Tổng quan về PLC S7-3002.3.1 Cấu trúc của PLC S7-300

Cấu trúc chung của một bộ PLC S7-300 gồm:

Hình 2.2 Cấu trúc chung của PLC S7 - 300

Các module trong PLC S7-300.

- Module CPU: Bộ xử lý trung tâm

Module chức năng FM - Module truyền thông CP - Module nguồn PS-300 - Module ghép nối IM

2.3.2 Giới thiệu về các module CPU

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớkhác nhau

PLC S7-300 có 4 loại CPU chính:- Loại thường

- Loại Compact - Loại IFM - L oạ i D P

• Loại thường: Gồm CPU 312, 313, 314, 315, 316.

Hình 2.3 Module PLC S7 – 300 loại thường

Loại này có Work memory từ (12128) KB tùy loại, kết nối MPI CPU 312 và313 ghép được với 8 module, các loại còn lại ghép được với 32 module Loại modulenày không tích hợp sẵn các cổng vào/ra.

• Loại Compact: Gồm CPU 312C, 313C

Có tích hợp sẵn cổng vào/ra, đầu ra xung, kênh đếm và đo encoder và kết nối MPI • Loại IFM: Gồm CPU 312IFM, 314IFM có kết nối MPI, tích hợp sẵn cổngvào/ra,

ghép nối được 8 hoặc 31 module mở rộng

• Loại DP: Gồm CPU313C-2DP, 314C-2DP, 315-2DP, 315F-2DP, 316-2DP

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

trực tiếp.

2.3.3 Module xuất nhập tín hiệu tương tự/số SM

- Module vào số, module ra số - Module vào/ra số

- Module vào tương tự, module ra tương tự- Module vào/ra tương tự

2.3.4 Module chức năng FM

- Controller Modules: Các module chức năng điều khiển.

- M7 Application Modules: Các modules chức năng ứng dụng cho M7 – 300- CNC’s: Các module chức năng cho điều khiển số.

- Couter modules: Các module counter.

- Positioning Modules : Các module chức năng vị trí.

2.3.5 Module truyền thông CP - 300

- AS-Interface: Các module truyền thông kết nối giao diện AS của S7-300 - Industrial Ethernet: Các module truyền thông cho Industrial Ethernet củaS7-300

- PROFIBUS: Các module dành cho Profibus của S7-300 - Point -to- Point: Các module truyền thông PtP của S7-300

2.3.6 Module nguồn PS-300

Gồm 3 loại module:

- PS 307 10A: Điện áp cấp cho tải: 120/230 VAC:24VDC/10A - PS 307 2A: Điện áp cấp cho tải: 120/230 VAC:24VDC/2A - PS 307 5A: Điện áp cấp cho tải: 120/230 VAC:24VDC/5A

2.3.7 Module ghép nối IM

Module giao tiếp các rack mở rộng

2.3.8 Cách lắp đặt một trạm PLC S7-300

a) Nguyên tắc lắp đặt các module: Trên thực tế các module được nối với nhau

thông qua các rack Một rack chứa tối đa 8 module mở rộng (không kể module CPU vàmodule nguồn) và một CPU được nối tối đa với 4 rack Các module được đặt vào các slot với quy tắc lắp đặt như sau:

- Slot 1: Mặc định đặt module nguồn - Slot 2: Mặc định đặt module CPU - Slot 3: Đặt module giao tiếp IM

- Slot 4 11: Các module vào/ra, module chức năng, bộ xử lý truyền

Các rack 1, 2, 3 quy tắc tương tự Nếu rack 0 có chứa CPU thì slot 3 của các rack cònlại để trống Dưới đây là sơ đồ minh họa việc ghép nối các module

Hình 2.4 sơ đồ minh họa việc ghép nối các moduleb ) Ng u y ê n t ắ c n ố i d â y t ừ n g u ồ n đ ế n CP U :

S7-300 có các loại module nguồn như: PS 307 2A, PS 307 4A, PS 30710AModule có nhiệm vụ cung cấp nguồn 24V một chiều cho CPU sau khi nhận nguồnxoay chiều một pha từ lưới xoay chiều Một bộ nguồn có các đặc tính cơ bản sa u :

- Dòng điện đầu ra 2A ( 5 hoặc 10A)

- Điện áp đầu ra 24V (có bảo vệ ngắn mạch và hở mạch)

- Đầu kết với nguồn AC (120/230 VAC, 50/60 Hz) - Cá c h l y E N 6 0 9 5 0 - Có thể được sử dụng như nguồn năng lượng của tải

2.3.9 Làm việc với một Project.

- Để viết chương trình cho PLC S7-300, hãng SIEMENS đã cung cấp phầnmềm STEP 7 Sau khi cài đặt STEP 7 có các cửa sổ làm việc chính sau:

- SIMATIC manager : Cửa sổ chính

- LAD/STL/FDB: Cửa sổ viết chương trình - S7-PLCSIM: Cửa sổ mô phỏng

Ta sẽ lần lượt làm việc với các cửa sổ của STEP 7

2.3.9.1 Cách tạo một Project

Khái niệm Project trong Simatic không đơn thuần chỉ là chương trình ứng dụng mà bao gồm tất cả những gì liên quan đến thiết kế phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát một hay nhiều trạm PLC Vì vậy, trong một Project bao gồm:

1) Bảng cấu hình cứng về tất cả các Module của từng trạm PLC

2) Bảng tham số xác định chế độ làm việc cho từng Module của mỗi trạm PLC 3) Các logic block chứa chương trình ứng dụng của từng trạm PLC

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

4) Cấu hình ghép nối và truyền thông giữa các trạm PLC

5) Các màn hình giao diện phục vụ việc giám sát toàn bộ mạng hoặc giám sát từng tram PLC của mạng

Nội dung chương trình học PLC S7300 với phần mềm Step, chúng tôi sẽ giới thiệuvới các bạn việc soạn thảo một Project gồm các phần 1),2),3) Phần 4),5) chúng tôi sẽgiới thiệu trong chương trình đào tạo SCADA

2.3.9.2 Khai báo và mở một Project

Có hai cách để khai báo một Project, từ màn hình chính của Step 7 ta chọn File

Hình 2.5 Khai báo và mở một Project

* C ách 1:

Mở một Project mới bằng cách kích trái chuột vào biểu tượng hình trên, hoặc vào

File New Một hộp thoại sẽ xuất hiện như hình dưới Gõ tên Project và nhấn OK và

như vậy đã khai báo xong một Project mới

Cách mở này tạo ra một Project mới hoàn toàn rỗng, ta phải khai báo phần cứng cũng như tạo các khối logic

Hình 2.6 Mở một Project mới theo cách 1

* Cách 2: Cách tạo này sẽ tạo ra một Project mới có trạm S300 mặc định, cho phép

một Project nhanh Thực hiện như sau: Vào File "New Project" Wizard

Hình 2.7 Mở một Project mới theo cách 2

Hình 2.8 Mở một Project mới theo cách 2

Nhấn Next để chọn chọn trạm SIMATIC 300 Station

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 2.9 Chọn địa chủ MPI CPU

Nhấn Next sau khi chọn được CPU và địa chỉ MPI:

Hình 2.10 Trình tự tạo một project

Nhấn Next để tiếp tục:

Hình 2.11 Trình tự tạo một project

Nhấn Finsh để hoàn tất việc tạo một project.

Hình 2.12 Kết thúc quá trình tự tạo một project

Ngoài ra, ta có thể chọn nơi sẽ cất giữ một Project trên ổ cứng Mặc định, nơi

cất sẽ là thư mục đã được quy định khi cài Step7 là thư mục C:\Program Files\Siemens\Step7\s7proj Sau khi gõ tên Project mới ta kích vào Browse trong phần

Storage location (path) chọn nơi ta muốn cất giữ Project và nhấn OK

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Chọn nơi cất Project

Hình 2.13 Chọn lơi lưu project

Trong trường hợp muốn mở một Project đã có, ta chọn File => Open hoặc kíchchuột vào "Open Project /Library" (Hình 1.2) từ cửa sổ chính của Step7 rồi chọn tênProject muốn mở từ hộp thoại có dạng như hình dưới, cuối cùng ấn OK để kết thúc

Hình 2.14 Chọn lơi lưu project

2.3.9.3 Xây dựng cấu hình cứng cho trạm PLC

Sau khi khi khai báo xong một Project mới, trên màn hình sẽ xuất hiện Project đó nhưng ở dạng rỗng (chưa có gì trong Project ).

Tiếp theo là xây dựng cấu hình cứng cho trạm PLC Điều này không bắt buộc,có thểkhông cần khai báo cấu hình cứng cho trạm mà đi ngay vào phần chương trình ứngdụng Tuy nhiên, để tránh xảy ra lỗi ta nên thực hiện bước này vì khi có cấu hình trongProject, lúc bật nguồn PLC, hệ điều hành của S7-300 luôn kiểm tra các Module hiệncó trong trạm, so sánh với cấu hình mà ta xây dựng và nếu phát hiện thấy sự khôngthống nhất sẽ phát ngay tín hiệu báo lỗi hoặc thiếu Module chứ không cần phải đợi đếnkhi thực hiện chương trình ứng dụng

Trước hết ta khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC với Simatic S7-300 bằng

c ác h vào Insert /Station Simatic 300 Station:

Hình 2.15 Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC S7 - 300

Trường hợp không muốn khai báo cấu hình cứng mà đi ngay vào chương trình ứng

dụng ta có thể chọn: Insert Program S7 program

Sau khi đã khai báo một trạm, thư mục Project chuyển sang dạng không rỗng với thư

mục con bên trong có tên mặc định là SIMATIC300(1) Ta có thể đổi lại tên mặc địnhnày Thư mục SIMATIC300(1) chứa tệp thông tin về cấu hình phần cứng của trạm Để vào màn hình khai báo cấu hình cứng, ta nháy chuột tại biểu tượng Hardware

dưới là bảng cấu hình cứng cho trạm PLC:

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 2.16 Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC S7 - 300

Hình 2.17 Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC S7 - 300

Hình 2.18 Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC S7 - 300

Hình 2.19 Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC S7 - 300

Step7 giúp việc khai báo cấu hình cứng được đơn giản nhờ bảng danh mục cácModule của nó Muốn đưa Module nào vào bảng cấu hình ta chỉ cần đánh dấu slot nơiModule sẽ được đưa vào rồi nháy kép chuột tại tên của Module đó trong bảng danhmục các Module kèm theo

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 2.20 Bảng danh mục các Module để lựa chọn

Với bảng cấu hình cứng phần mềm Step7 cũng xác định luôn cho ta địa chỉ từng Module theo quy tắc sau:

+Một trạm PLC được hiểu là một module CPU ghép nối cùng với các Module mởrộng khác (Module DI, DO, AI, AO, CP, FM) trên những thanh rack Một ModuleCPU có khả năng quản lý được 4 thanh rack với tối đa 8 Module mở rộng trên mỗithanh.Mỗi một Module có 11 slot

+Theo mặc định:

- Slot 1 chứa Module nguồn - Slot2 chứa Module CPU

- Slot 3 chứa Module IM

- Các Slot 4 11 chứa các Module tín hiệu/ chức năng

2.3.9.4 Đặt tham số quy định chế độ làm việc cho Module

Step7 hỗ trợ việc đặt tham số quy định chế độ làm việc cho từng Module Chẳng hạn Step7 có thể hỗ trợ việc tích cực ngắt theo thời điểm cho Module CPU để Modulenày phát một tín hiệu ngắt gọi khối OB10 một lần vàolúc 7 giờ, 7 phút, 7 giây ngày07/07/2007 Để làm được điều này ta nháy kép vào chuột tại tên của Module CPU ở

Slot 2 rồi chọn ô Time-Of-Day Interrup, trên màn hình sẽ xuất hiện hộp hội thoại

như hình dưới Điền thời điểm, tần suất phát tín hiệu ngắt rồi đánh dấu tích cực chế độ

ngắt vào các ô tương ứng trong hộp thoại, cuối cùng nhấn OK

Hình 2.21 Đặt tham số quy định chế độ làm việc cho Module

Cũng trong hộp hội thoại ta thấy Module CPU314 chỉ cho phép sử dụng OB10trong số các Module OB10 OB17 với mức ưu tiên là 2 để chứa chương trình xử lý tínhiệu ngắt theo thời điểm

Các chế độ làm việc khác của Module CPU cũng được quy định nhờ Step7 như

sửa đổi vòng quét (scan time) , xác định chế độ làm việc với dạng tín hiệu điện áp với

dải  10V cho Module AI, tích cực tín hiệu ngắt tự chNn đoán cho Module DI/DO,tích cực ngắt cứng theo sườn lên tại cổng vào I0.0 cho Module DI Cuối cùng nhấn

Save để kết thúc

2.3.9.5 Soạn thảo chương trình cho các khối logic

Sau khi khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC và quay cửa sổ chínhcủaStep7 ta sẽ thấy trong thư mục SIMATIC300(1), bây giờ có thêm các thư mụccon CPU314IM, S7 Program(1), Sources và Blocks, tất cả các thư mục này đều cóthể đổi tên

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 2.22 Đặt tham số xác định chế độ làm việc của các Module

Tất cả các khối logic (OB, FC,FB, DB) chứa chương trình ứng dụng sẽ nằm

trong thư mục Blocks Mặc định trong thư mục này đã có sẵn khối OB1

Muốn soạn thảo chương trình cho khối OB1 ta nháy chuột tại biểu tượng OB1 bênnửa cửa sổ bên phải Trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ của chế độ soạn thảo chươngtrình sau:

Hình 2.23 Giao diện soạn thảo của khối OB1

Chức năng chương trình soạn thảo của Step7 về cơ bản cũng giống như cácchương trình khác, tức là cũng có các phím nóng để gõ nhanh, có chế độ cắt và dán,có chế độ kiểm tra lỗi cú pháp

Để khai báo và soạn thảo chương trình cho các khối OB khác hoặc cho các khốiFC,FB hay DB, ta có thể tạo một khối mới ngay trực tiếp từ chương trình soạn thảo bằng

cách kích chuột tại biểu tượng New rồi ghi tên khối vào ô tương ứng của cửa sổ hiện ra

như hình bên Hoặc cũng có thể chèn them khối mới đó trước từ cửa sổ chính của Step7

bằng phím: Insert S7 Block rồi sau đó mới vào soạn thảo chương trình cho khối vừa

được c hè n

Trong màn hình soạn thảo chương trình cho các khối logic, ta có thể thay đổikhông riêng phần chương trình mà cả phần local block của khối đó bao gồm tên hìnhthức, kiểu dữ liệu, giá trị ban đầu Chú ý không được thay đổi 20 bytes đầu trong localblock của các khối OB.

Phần local block của khối OB1

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hình 2.17: các phép toán số học với số thực

2.3.12 Sử dụng bộ COUNTER2.3.12.1 Nguyên tắc làm việc

Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đém sườn(cạnh) xung của tín hiệu đầu vào S7-300 có tối đa 256 counter(phụ thuộc vào từng loại CPU)

Ký hiệu: Cx, trong đó x là số nguyên từ 0 -> 255.

Nếu CV # 0 thì C_bit =1 Ngược lại CV=0 thì C_bit =0

Giá trị đặt trước PV (Present Value) của bộ đếm chỉ được truyền vào C_Word tại thời điểm xuất hiện sườn trên của tín hiệu đặt (Set) S.

Bộ đếm có thể được xóa bằng tín hiệu Reset Khi bộ đếm được xóa thì cả C_Word và C_bit đều có giá trị = 0

2.3.12.2 Phân loại

- Bộ đếm lên : counter up (S_CU)- Counter Down (S_CD)

C-WordC-CU

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

CV- Ngõ ra giá trị tức thời của Counter (dạng Hex)

CV_BCD- Ngõ ra giá trị tức thời của Counter (dạng BCD)

2.3.13.2 Khai báo sử dụng Timer

Khai báo sử dụng một Timer bao gồm các bước :

- Khai báo tín hiệu enable nếu muốn sử dụng tín hiệu chủ động kích

- Khai báo thời gian trễ mong muốn

- Khai báo loại Timer được sử dụng (SD, SS, SP, SE, SF)

- Khai báo tín hiệu xóa Timer nếu muốn sử dụng chế độ reset chủ động Trong tất cả các bước thì bước 2, 3, 4 là bắt buộc

2.3.13.3 Timer S_PULSE

+ Kí hiệu:

Hình 2.23 Ký hiệu time S_PULSEBảng 2.1 Thông số của TimerS_PULSE

+ Giản đồ thời gian:

Hình 2.24 Giản đồ thời gian time S_PULSE

TimerS_PULSE bắt đầu đếm giảm từ giá trị đặt TV về 0 khi đầu vào cho

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Trạng thái đầu ra Q bật lên “1” trong quá trình Timer đếm Tuy nhiên, nếu tín hiệu vào S chuyển từ 1→0 trước khi Timer đếm về 0 thì trạng thái của bit đầu ra Q chuyển ngay xuống 0.

Bộ Timer được reset (R) khi tín hiệu đầu vào R chuyển từ 0→1 Khi đó, T-Word(thanh ghi CV) và T-bit cũng đồng thời được đưa về 0 Nếu tín hiệu xóa về 0, Timer sẽ chờ được kích lại.

+ Thanh ghi trạng thái

Hình 2.25 Thanh ghi trạng thái time S_PULSE

2.3.13.4 Timer S_ODTS

• Kí hiệu

Hình 2.26 Ký hiệu time S_ODTS

Bảng 2.2 Thông số của TimerS_ODTS

+ Giản đồ thời gian:

Hình 2.27 Giản đồ thời gian TimerS_ODTS

Thời gian giữ trễ được bắt đầu khi có sườn lên của tín hiệu đầu vào(S), tức là ở ngay thời điểm đó giá trị PV được chuyển vào thanh ghi T-Word(CV) Khi hết thời gian trễ, tức là khi T-Word =0, T-bit có giá trị băng 1

Khoảng thời gian trễ chính là khoảng thời gian giữa thời điểm xuất hiện sườn lên của tín hiệu đầu vào và sườn lên của T-bit

Với bộ Timer có nhớ thời gian trễ vẫn được tính cho dù lúc đó tín hiệu đầu vào đã về 0 Khi tín hiệu vào bằng 0, T-bit và T-Word cùng nhận giá trị 0 Khi có tín hiệu reset ở đầu vào R tín hiệu ra Q(T-Word) trở về 0

Hình 2.28 Thanh ghi trạng thái TimerS_ODTS

2.3.13.5 Timer S_OFFDT

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

+ Ký hiệu:

Hình 2.29 Ký hiệu TimerS_OFFDT

Bảng 2.3 Thông số của TimerS_OFFDT

Hình 2.30 Giản đồ thời gian TimerS_OFFDT

Thời gian giữ trễ được bắt đầu khi có sườn xuống của tín hiệu đầu vào(S), tức là ở ngay thời điểm đó giá trị PV được chuyển vào thanh ghi T-Word(CV) Trong khoảng thời gian giữa sườn lên của tín hiệu vào hoặc T-Word khác 0, thì T-bit có giá bằng 1 Ngoài khoảng đó T-bit có giá trị bằng 0

Khi tín hiệu vào bằng 0, T-bit và T-Word cùng nhận giá trị 0 Khi có tín hiệu reset ở đầu vào R, tín hiệu ra Q(T-Word) trở về 0

Hình 2.31 Thanh ghi trạng thái TimerS_OFFDT

- Ngôn ngữ lập trình điều khiển có cấu trúc SCL : SCL ( Structured Control Language) là một ngôn ngữ lập trình bậc cao giống như PASCAL, đã được tối ưu hoá để lập trình cho PLC SCL tương thích với tiêu chuNn quốc tế IEC1131-1( DIN- EN 6.1131-3) và đặc biệt thích hợp cho việc lập trình các thuật toán phức tạp hay các ứng dụng xử lý dữ liệu , S7-SCL chỉ chạy được khi đã có SIMATIC Manager

- Biểu đồ chức năng liên tục CFC (Continuous Function Chart): Phần mềm CFC là một phần mềm soạn thảo dưới dạng đồ họa, cho phép nối các khốibằng cách vẽ một lưu đồ chức năng CFC Chương trình quản lý SIMATIC Manager (STEP 7 Standard Tool) làm phần mềm cơ sở và phần mềm SCL để biên dịch

- Điều khiển tuần tự GRAPH (sequential Control GRAPH): S7-GRAPH là một phương pháp lập trình đồ họa cho các hệ thống điều khiển tuần tự Phần mềm này tương thích với ngôn ngữ SFC theo tiêu chuNn IEC 1131-3 (DIN EN