Tài Liệu Mô Phỏng PLC S7 200

Tài liệu được thực hiện bỏi www.azauto.vn nhằm tặng cho các bạn trẻ Việt nam trong học tập nghiên cứu về hệ thống tự động.. Nhớ được các lệnh thông dụng trong lập trình.. Nhớ được các lệ

1 Tài liệu được thực hiện bỏi www.azauto.vn nhằm tặng cho các bạn trẻ Việt nam trong

học tập nghiên cứu về hệ thống tự động

2 Tài liệu không được sử dụng để kinh doanh dưới bất kì hình thức nào

3 Lý thuyết học tập PLC, tài liệu hướng dẫn mô phỏng và đáp án của tài liệu Bài tập PLC1, các bạn download bản mới nhất ở nhóm azauto (facebook)

LỜI NÓI ĐẦU

Lúc bắt đầu nghiên cứu PLC, một khó khăn cho người học là lập trình kết nối với thiết bị, giao tiếp với thiết bị Tuy nhiên, trong điều kiện khó khăn của sinh viên thì việc mua sắm một thiết bị PLC để học là một vấn đề nan giải Có lẽ chính vì thế mà chủ nhân trang Web : http://personales.ya.com/canalPLC ngài Juan Luis Vilanueva Montoto và Prof Jerome Tapper, Santiago Garcia, Ariel A Ventura (Tây Ban Nha) đã viết nên một bộ ba phần mềm S7-200, PC-Simu và CADe-Simu để giúp các đối tượng mới học có điều kiện tiếp xúc gần gũi hơn với bộ môn tự động hóa Phần mềm được download miễn phí từ trang Web trên

Tài liệu hướng dẫn sử dụng S7-200 Simulaties (Version 3) và PC-Simu (Version 1) được biên soạn bởi azauto và được nâng cấp hàng năm nhằm phục vụ nhu cầu tự học của bạn đọc Trong lúc soạn thảo tài liệu, do khả năng còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Mong sự hỗ trợ của đồng nghiệp và tất cả các bạn sinh viên để tài liệu này được cải tiến tốt hơn Xin chân thành cám ơn tất cả các bạn

Chúng tôi luôn mong muốn hợp tác với tất cả các bạn trong lĩnh vực tự động hóa

Ngành nghề thực hiện :

Hỗ trợ, tư vấn, thiết kế, lắp đặt, bảo trì các hệ thống điều khiển sử dụng PLC, vi điều khiển, máy tính,…

Giảng dạy thiết kế các hệ thống tự động dùng PLC, Vi điều khiển, máy tính,…

Buôn bán, kí gởi, trao đổi các thiết bị, linh kiện tự động

Mọi vấn đề cần liên hệ, trao đổi, xin mail về địa chỉ: azauto.corp@gmail.com hoặc 0913.586147

Ths Trần Văn Thành

MỤC LỤC

1 Phần cứng S7-200 [4]

1.1 Phần cứng CPU và kết nối [4]

1.2 Các module mở rộng [4]

1.3 Các thành phần chính [6]

1.4 Tập lệnh cơ bản [9]

1.5 [17]

2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm lập trình STEP 7 Micro/Win [4]

1.1 Giới thiệu phần mềm STEP 7 Micro/Win [4]

1.2 Cài đặt [4]

1.3 Các thành phần chính [6]

1.4 Tập lệnh cơ bản [9]

1.5 Lập trình, download, upload và export [17]

3 Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng PLC S7-200 [18]

2.1 Giới thiệu phần mềm S7-200 [18]

2.2 Cài đặt [18]

2.3 Các thanh công cụ [19]

2.4 Mô phỏng với phần mềm S7-200 [20]

2.5 Thiết lập và mô phỏng các lệnh đơn giản với ngõ vào/ra số [25]

2.6 Thiết lập và mô phỏng các lệnh đơn giản với ngõ vào/ra tương tự [30]

2.7 Mô phỏng kết nối với TD200 [34]

4 Hướng dẫn phần mềm PC-Simu [44]

3.1 Giới thiệu phần mềm PC-SIMU [44]

3.2 Cài đặt [44]

3.3 Các thanh công cụ [45]

3.4 Giao tiếp với PLC S7-200 [48]

3.5 Giao tiếp với phần mềm mô phỏng S7-200 [51]

5 Các ví dụ mô phỏng [53]

4.1 Hệ thống cửa cuốn [53]

4.2 Hệ thống bồ chứa [56]

4.3 Hệ thống trộn [57]

4.4 Hệ thống đóng hộp 1 [58]

4.5 Hệ thống đóng hộp 2 [61]

4.6 Hệ thống trộn hóa chất [63]

4.7 Hệ thống đèn giao thông [65]

Phụ lục 1 : Tập lệnh của phần mềm mô phỏng S7-200_Simulatie [67]

Phụ lục 2 : Thiết lập cấu hình cho TD200 [70]

Các chuẩn được chấp thuận

Các module mở rộng và thông số kỹ thuật

Ngõ vào ra số/analog

Vùng nhớ và cách định địa chỉ

Yêu cầu :

Sử dụng được phần mềm STEP 7 MICRO WIN

Nhớ được các lệnh thông dụng trong lập trình

Những thành phần chính của CPU S7-200

Chi tiết khe cắm bộ nhớ ROM, pin hoặc đồng hồ thời gian thực

CPU và các loại

rộng

[e] Nguồn DC từ CPU, được dùng cho cấp cho cảm biến, [f] ngõ vào DC của module mở rộng, và [g] và ngõ ra của module mở rộng Nguồn này đã được bảo vệ quá dòng

[h] Trong hầu hết các tác vụ lắp đặt, ta phải kết nối chân M xuống đất để triệt nhiễu

Lắp đặt cấp nguồn dùng DC :

[a] Công tắc cấp nguồn cho hệ thống

[b] Bảo vệ quá dòng cho nguồn CPU, [c] ngõ ra, và [d] ngõ vào Ta có thể gắn cầu chì riêng cho từng ngõ ra để bảo vệ tốt hơn Không cần bảo vệ quá dòng nếu dùng nguồn trên PLC, nguồn này đã được giới hạn

[e] Lắp đặt thêm tụ để chống sụt áp khi thay đổi áp đột ngột

[f] Ta có thể chống nhiễu tốt hơn bằng cách kết nối các dây âm và mass hệ thống xuống đất Dây âm có thể được cách ly với dây PE bằng tụ và điện trở mắc song song [g] Giá trị của điện trở và tụ lần lượt là 1 MΩ và 4,700 pf

[h] Kết nối tất cả mass của S7-200 xuống đất gần nhấn nếu có thể để triệt nhiễu thông qua dây dẫn 1.5 mm2

Kết nối của CPU S7-200 DC/DC/DC

Kết nối CPU 224 – AC/DC/Relay

Bảo vệ ngõ ra khi điều khiển tải cảm : Để điều khiển các loại tải cảm, cần lưu ý điện áp ngược

xuất hiện hai đầu tải cảm có thể gây hư hỏng đối với các ngõ ra dạng bán dẫn Chính vì vậy, cần lưu ý với các trường hợp này trong kết nối

Mạch bảo vệ ngõ ra Transistor dùng diode:

Mạch bảo vệ ngõ ra Transistor dùng Zenner :

Mạch bảo vệ relay cho tải DC

Mạch bảo vệ relay cho tải AC

Kết nối PLC với S7-200, thiết lập truyền thông

Cần lưu ý cấu hình khi kết nối và thiết lập cho adapter tương ứng với tốc độ truyền thông của máy tính và PLC

Vòng quét PLC : Cần nghiên cứu hình thức hoạt động của một vòng quét PLC, trên cơ sở đó

hiểu được nguyên lý hoạt động của PLC

Quá trình của 1 vòng quét được thực hiện theo nguyên tắc lần lượt Chính vì vậy, thời gian của một vòng quét sẽ phụ thuộc vào thời gian thực hiện của từng thành phần

Nếu thời gian của 1 vòng quét kéo dài lâu → ảnh hưởng đến việc đọc các ngõ vào tốc độ cao → cần sử dụng các ngõ vào riêng phục vụ cho bộ đếm tốc độ cao

Các vùng nhớ trong PLC :

Ta có thể truy cập các vùng nhớ dữ liệu dưới dạng bit, byte, word, doubleword hoặc các dạng hằng như ở dưới đây

Truy cập dữ liệu dạng hằng:

Vùng nhớ và thuộc tính :

Khoảng bộ giá trị của từng loại :

Định địa chỉ trong PLC S7-200 :

Định địa chỉ theo bit

Định địa chỉ theo byte :

Định địa chỉ theo Word

Định địa chỉ theo double word :

LẬP TRÌNH VỚI PHẦN MỀM STEP7 MICRO WIN

Nội dung :

Cách cài đặt

Giới thiệu các menu thường sử dụng

Giới thiệu các công cụ thường sử dụng

Các lệnh thường sử dụng của phần mềm STEP7 MICRO WIN

Yêu cầu :

Sử dụng được phần mềm STEP 7 MICRO WIN

Nhớ được các lệnh thông dụng trong lập trình

1.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM STEP7 MICRO WIN

Phần mềm STEP 7 Micro Win được dùng để lập trình cho họ PLC S7-200 của Siemes

và thiết lập điều khiển giữa họ PLC này và các module khác như : module truyền thông EM241, module điều khiển vị trí EM253, màn hình TD 200,…

Phần mềm cho phép thiết lập truyền thông giữa máy tính với PLC, lập trình cho PLC, thực hiện chức năng gán ngõ vào/ra, giám sát bộ nhớ của PLC,…

Sau khi thực hiện xong việc cài đặt, shortcut STEP 7 MicroWin xuất hiện trên màn hình

1.3.CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH :

Màn hình soạn thảo chương trình

Đây là cây lệnh, ở đây lệnh được chia thành các nhóm lệnh

Bit Logic : Xử lý mức logic của từng bit

Clock : Các lệnh xử lý đồng hồ thời gian thực

Communications : Các lệnh truyền thông

Compare : Các lệnh so sánh

Convert : Các lệnh chuyển đổi dữ liệu

Counters : Lệnh liên quan đến bộ đếm

Floating-Point Math : Lệnh toán học dấu chấm động

Integer Math : Lệnh phép toán số nguyên

Interrup : Các lệnh ngắt

Logical Operations : Các lệnh xử lý mức logic

Move : Các lệnh di chuyển dữ liệu

Program Control : Lệnh điều khiển chương trình

Shift/Rotate : Lệnh dịch và quay dữ liệu

String : Lệnh xử lý chuỗi

Table : Lệnh bộ định thời

Tool Common là Tool thường dùng trong chương trình PLC

Tool Debug là tool thường dùng để gở rối chương trình hay giám sát các lệnh trong chương trình PLC

Tool Standard là tool chuẩn thường được dùng trong soạn thảo

Tool Instruction là tool chứa các lệnh liên quan trong soạn thảo chương trình

View : Cho phép hiển thị lên màn hình sự lựa chọn

Program Block : Cho phép bật tắt màn hình soạn thảo lệnh

Symbol Table : Cho phép gán các biến trong PLC Khi gán ở đây, biến có

giá trị toàn cục

Status Chart : Cho phép gán giá trị cho các địa chỉ

Data Block : Cho phép nhập các khối dữ liệu đặt trước cho PLC

System Block : Cho phép thiết lập các thông số cấu hình cho PLC

Cross Reference : Cho phép hiển thị tất cả các phần tử bộ nhớ và lệnh trong

chương trình

Communications : Cho phép thiết lập các thông số truyền thông

Để bật tắt màn hình soạn thảo, bấm chọn Program Block :

Tools : Cho phép lựa chọn việc thiết lập điều khiển cho các module khác kết

hợp với PLC S7-200 trong điều khiển

Instruction Wizard : Trình thuật sĩ thiết lập các thông số cho lệnh đếm tốc

RUN : Cho phép PLC chạy

STOP : Yêu cầu PLC dừng

Compile : Biên dịch chương trình sang mã máy

Compile All : Biên dịch tất cả các thông số liên quan

Clear : Xóa chương trình trong PLC

Information… : Cho phép hiển thị thông tin về PLC

Program Memory Cartridge : Truy cập bộ nhớ mở rộng Create Data Block from RAM : Tạo khối dữ liệu từ RAM

Time of Day Clock : Thiết lập thời gian của bộ định thời thời gian

thực

Compare… So sánh chương trình trong PLC và chương trình đang

soạn thảo

Việc hiển thị chương trình dưới dạng LAD, STL hay FBD được lựa chọn trong View

First Scan : Chạy gỡ rồi trong một vòng quét

Multiple Scans : Chạy gỡ rối nhiều vòng quét

Program Status : Trạng thái của chương trình

Use Execution Status : Dùng trạng thái hoạt động

Triggered Pause : Chart Status : Single Read : Đọc một vòng quét đơn

Write all : Force : Gán các ngõ vào/ra

Unforce : Gỡ gán

Unforce All : Gỡ gán tất cả

Read all Forced :

Program Edit in RUN

Write-Force Output in STOP :

1.4 TẬP LỆNH CƠ BẢN :

Lệnh LOAD và LOADNOT

Chức năng : Tiếp điểm bit NO sẽ đóng lại khi có mức tín hiệu 1 Tiếp điểm NC sẽ đóng khi mức tín hiệu 0

Lệnh lấy sườn lên, sườn xuống

Chức năng : Lệnh EU lấy sườn lên và lệnh ED lấy sườn xuống của xung

Lệnh OUT

Chức năng : Xuất giá trị ra bit

Ví dụ :

Giản đồ thời gian :

Lệnh SET và RESET

Chức năng : Lệnh SET thực hiện thiết lập N bit, kể từ bit khai báo lên 1 Lệnh RESET thực hiện xóa N bit, kể từ bit khai báo xuống

0

Ví dụ :

Giản đồ thời gian :

Lệnh Counter Up:

Chức năng : Thực hiện đếm lên khi có xung CU, khi giá trị tức thời (CV) bằng giá trị đặt trước (PV), bit Cxxx sẽ được tích cực; Khi có xung R, reset bit counter, giá trị tức thời

Ví dụ :

Giản đồ thời gian :

Lệnh Counter Up/Down

Chức năng : Thực hiện đếm lên khi có xung CU, đếm xuống khi

có xung CD, reset khi có xung vào R Khi giá trị đếm bằng giá trị đặt trước PV, bit counter sẽ bằng 1

Ví dụ :

Giản đồ thời gian :

1.5 LẬP TRÌNH, DOWNLOAD, UPLOAD VÀ EXPORT

Khi viết xong chương trình, nếu có PLC và đã kết nối, ta chọn Download để ghi chương trình xuống PLC, Upload để chép chương trình từ PLC lên máy tính

Nếu chúng ta có ý định sử dụng chương trình mô phỏng, ta chọn export để xuất dữ liệu mô phỏng ra file awl

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG S7-200

Nội dung :

Giới thiệu khả năng của chương trình mô phỏng S7-200 (Version 3) phiên bản cập nhật 20/11/2011

Thiết lập và mô phỏng với ngõ vào/ra số

Thiết lập và mô phỏng với ngõ vào/ra analog

Mô phỏng sử dụng TD200

Yêu cầu :

Nắm vững khả năng mô phỏng của chương trình

Những ưu, khuyết điểm của chương trình mô phỏng so với PLC thực

So sánh được tập lệnh

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM S7-200

Phần mềm S7-200_Simulatie thực hiện mô phỏng thay thế cho một PLC S7-200 và một số module mở rộng đi kèm (tập lệnh hạn chế, tham khảo phụ lục 1 để biết thêm chi tiết) với những khả năng sau :

Cho phép chọn lựa các loại PLC trong họ S7-200

Cho phép lựa chọn, mở rộng các module ngõ vào/ra mở rộng số, tương tự

Cho phép giám sát các bit nhớ trong PLC khi PLC đang hoạt động

Thực hiện mô phỏng với màn hình TD-200 (Text Display)

Nên biết rằng phần mềm mô phỏng có những giới hạn, vì thế nếu có điều kiện và mong muốn khám phá triệt để PLC thì phải mua Mọi chi tiết xin liên hệ K/s Trần Văn Thành email :

plcroomvn@yahoo.com , số điện thoại : 0974.858.101

3.2 CÀI ĐẶT

Phần mềm S7-200 hoạt động không cần cài đặt, để thực hiện ta theo các bước sau :

3.3 CÁC THANH CÔNG CỤ VÀ PHÍM TẮT

Program\Delete Program (Ctrl-N) : Xóa chương trình trong PLC

Program\Load Program…(Ctrl-A) : Nạp chương trình vào PLC

Program\Paste Program (OB1): Dán chương trình vào PLC

Program\Paste Data (DB1) : Dán dữ liệu Data vào PLC

Program\Save Configuration : Lưu việc thiết lập cấu hình vào một địa chỉ

Program\Load Configuration : Nạp cấu hình từ một địa chỉ

Program\Exit : Thoát khỏi việc mô phỏng

View\Program AWL (OB1) : Hiển thị cửa sổ chứa chương trình STL

View\Program KOP (OB1) : Hiển thị cửa sổ chứa chương trình LAD

View\Data (DB1) : Hiển thị cửa sổ chứa khối dữ liệu Data

View\Stable Table : Hiển thị cửa sổ quan sát trạng thái các bit

View\TD200 : Hiển thị màn hình TD200

Configuration\CPU Type (Kích đôi giữa CPU): Chọn loại CPU

Configuration\CPU Information : Thông tin về CPU và các module đang sử dụng

Configuration\Current time : Điều chỉnh thời gian hiện tại (Giờ của hệ thống)

Configuration\Adjust speed simu : Điều chỉnh tốc độ mô phỏng

PLC\Run : Cho phép PLC chạy

PLC\STOP : Dừng chương trình

PLC\Execute Cycles : Thực thi số vòng quét của PLC

PLC\Deselect All : Gỡ bỏ tất cả sự chọn lựa

RUN\Export Input/Output : Dữ liệu PLC ảo sẽ xuất ra các ngõ vào ra của PLC thật

RUN\Interchange Input/Output : Dữ liệu PLC ảo sẽ được xử lý bên trong máy tính

3.4 MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM S7-200

Để thực hiện mô phỏng,các bạn thực hiện theo các bước sau :

B1 : Viết chương trình trên phần mềm STEP 7 MicroWin (file có đuôi mở rộng *.mwp), vào

PLC/Compile All để kiểm tra lỗi chương trình có lỗi không

B2 : Tạo file *.awl bằng cách chọn File\Export…, chọn địa chỉ để lưu lại File sẽ được lưu

lại dưới đuôi mở rộng là : *.awl

B3 : Mô phỏng trên phần mềm mô phỏng S7-200 bằng cách chạy phần mềm S7-200 Nhấp

B4 : Bấm chọn vào giữa màn hình, gõ password : 6596

B5 : Kích đôi vào PLC, một menu xổ hiện ra như sau cho phép chọn lựa PLC chạy mô

phỏng

B6 : Bấm chọn hoặc Program\Load Program… (Ctrl-A) để mở file *.awl mà bạn đã

soạn thảo

B7 : Nhấn nút hoặc chọn PLC\RUN để chạy chương trình

B8 : Nhấn để xem diễn biến trạng thái của chương trình khi chạy

B9 : Nhấn để xem trạng thái tại vị trí từng địa chỉ trên PLC

Ngoài ra, chúng ta có thể xem trạng thái hoạt động của chương trình trong hộp thoại KOP Bằng cách chọn biểu tượng State Program

chọn Format Sau đó nhấn Start

Ngoài ra phần mềm còn cho phép thực hiện mô phỏng với một số module mở rộng, cụ thể là các module dưới đây

Lưu ý : Mỗi hệ thống điều khiển dùng PLC S7-200 phải được thiết kế dựa trên một CPU

Tùy thuộc vào yêu cầu số ngõ vào ra, yêu cầu của hệ thống, … mà ta chọn CPU với những

khả năng, số module mở rộng đi kèm (tham khảo tài liệu Programmable Logic Controllers

Manual.pdf để biết thêm thông tin về hệ thống sử dụng S7-200 Các bạn có thể tải tài liệu

này từ trang Web của Siemens

Ở hai địa chỉ này các bạn có thể tham khảo thêm về tài liệu về hệ thống PLC

PHẦN MỀM PC-SIMU

Nội dung :

Giới thiệu khả năng của chương trình mô phỏng PC-SIMU

Thiết lập và mô phỏng với PLC thật được kết nối với máy tính

Thiết lập và mô phỏng với phần mềm PS-Simu

Yêu cầu :

Nắm vững khả năng mô phỏng của chương trình

Nắm kiến thức cơ bản trong truyền thông giữa PLC với HMI

Thực hiện được mô phỏng và thiết kế được hệ thống mô phỏng

4.1 GIỚI THIỆU

Phần mềm PC-Simu thực hiện việc xây dựng các hệ thống điều khiển ảo, cho phép giao tiếp với PLC hoặc chương trình mô phỏng PLC S7-200_Simulatie Chương trình có thể sử dụng như một phần mềm SCADA loại nhỏ Nên biết rằng phần mềm mô phỏng có những giới hạn,

vì thế nếu có điều kiện và nếu mong muốn khám phá triệt để PLC thì ta phải mua Mọi chi tiết xin liên hệ K/s Trần Văn Thành email : plc_services@yahoo.com

4.2 CÀI ĐẶT

Phần mềm PC-Simu hoạt động không cần cài đặt, ta nên theo các bước sau để thực hiện :

Khởi động PCSimu, nhập mật khẩu 9966, nhấp OK

Giao diện soạn thảo hiện ra như sau

4.3 CÁC THANH CÔNG CỤ :