Đồ án điều khiển lập trình

Đồ án điều khiển lập trình

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 1 LỜI NÓI ĐẦU Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế vấn đề tự động hóa sản xuất đóng vai trò rất quan trọng và yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất càng trở nên cấp thiết và phổ biến. Tự động hóa giúp tăng năng suất lao đông, tăng độ chính xác và do đó tăng tính hiệu quả trong quá trình sản xuất. Vào những thập niên cuối thế kỷ XX sự phát triển vượt bậc của nghành công nghệ bán dẫn điện tử cùng với sự bùng nổ của nghành công nghệ thông tin đã mở ra nhiều hướng đi mới cho nghành tự động hóa từ đó xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình với tên gọi Programmable Logic Controller viết tắt là PLC. PLC là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi người sử dụng. Nhờ tính linh hoạt do có khả năng lập trình được ( khả trình ) nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác nhau cũng như các quy trình công nghệ khác nhau của hệ thống sản xuất. PLC có những ưu điểm mà các hệ thống điều khiển cổ điển dùng dây nối và relay không thể nào so sánh được như lập trình được và lập trình dễ dàng, thiết bị gọn nhẹ nên dễ dàng vận chuyển và lắp đặt, dễ dàng trong khâu bảo quản và sửa chữa, bộ nhớ chương trình có dung lượng lớn chứa được những chương trình phức tạp với độ chính xác cao khả năng xử lý nhanh, hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp, có khả năng giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như máy tính, mạng, các thiết bị điều khiển khác. Chính vì những ưu điểm của nó nên hiện nay PLC đang là sự lựa chọn tối ưu cho các công ty, xí nghiệp hoạt động trong lĩnh vực tự động hóa đang muốn nâng cao chất lượng hệ thống sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí vận hành cũng như tiết kiệm nhân công lao động, đáp ứng được nhu cầu thưc tiễn của cuộc sống. Một PLC có đầy đủ các chức năng như : bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi, và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. Những đặc điểm của PLC : 1. Thiết bị chống nhiễu. 2. Có thể kết nối thêm các modul để mở rộng ngõ vào, ra. 3. Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu. 4. Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình hoặc máy tính cá nhân. 5. độ tin cậy cao, kích thước nhỏ. 6. Bảo trì dễ dàng. Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thông dụng, để đáp ứng yêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đưa ra hàng loạt các dạng PLC với nhiều mức độ thực hiện đủ để đáp ứng được các yêu cầu khác nhau của người sử dụng. Để đánh giá một bộ PLC người ta dựa vào hai tiêu chuẩn chính : + Dung lượng bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 2 + Các chức năng như : bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả năng mỏ rộng số ngõ vào/ra. PHẦN I: CẤU TRÚC - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC. A. Cấu trúc Tất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC . Các Module vào /ra. Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm môt đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thường được kết hợp thành một khối. Cũng có một số hãng thiết kế PLC thành từng mô đun để người sử dụng có thể lựa chọn cấu hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng được yêu cầu ứng dụng. Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun nhưng thành phần cơ bản nhất của phần cứng trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối sau: Nguồn cung cấp Mô đun nhập dữ liệu Mô đun xuất dữ liệu + - Nhớ chương trình HÌNH 1: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA BỘ LẬP TRÌNH PLC ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 3 Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có 4 khối chính đó là: Khối nguồn, khối vi xử lý- bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra. Thông thường các tín hiệu xuất nhập đầu ở dạng số (1/0), còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở dạng liên tục (Analog). Module nguồn: Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC hoạt động. Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V một chiều. Tuy nhiên cũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều.  module CPU (Centrol rocessor Unit module): Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ  Module nhập: (Input Module) Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên ngoài dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự. Các tín hiệu Lôgic có thể từ các nút ấn điều khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy trình công nghệ,…Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho một lò nào đó hoặc tín hiệu từ máy phát tốc, cảm biến.  Module xuất (Output Module): Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module nhập. Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy người sử dụng có thể kết nối nhiều module lại với nhau để được số ngõ ra phù hợp. Đối với những ứng dụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra. Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256 ngõ ra. Cũng giống như Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp điểm của rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A. Nếu muốn khống chế phụ tải công suất lớn thì thông qua các thiết bị trung gian như: CTT. Aptomat. Triac B. Nguyên lý hoạt động của PLC . Hình2: chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC Chuyển dữ liệu từ đầu cổng vào tới đầu vào I Chuyển dữ liệu từ đầu ra Q tới cổng ra Truyền thông và kiểm tra bộ nhớ Thực hiện chương trình VÒNG QUÉT ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 4 Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh ra. Tiếp theo của đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này. Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và tự kiểm tra lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi. Những trường hợp cần thiết phải cập nhật module ra ngay trong quá trình thực hiện chương trình. Các PLC hiện trực tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừng hoạt động bình thường của chương trình để cập nhật module ra, sau đó sẽ quay lại thực hiện chương trình. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó. Một vòng quét chiếm thời gian quét ngắn thì chương trình điều khiển được thực hiện càng nhanh. Nguyên lý hoạt động dựa trên các bộ phận sau :  Đơn vị xử lý trung tâm CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.  Hệ thống bus Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau. Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu. Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC . Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song. Nếu môt modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC . Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế. Hê thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 118 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 5  Bộ nhớ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay. Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ . Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo . Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc . Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng . RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất . Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn . EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được . Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC . Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM. Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình. Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài .  Kích thước bộ nhớ : Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ÷1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo . Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ 2000 ÷16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM.  Các ngỏ vào ra I / O Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu vào của PLC ) , các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC ) . Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản . Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra . ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 6 3. CÁC HOẠT ĐỘNG XỬ LÝ BÊN TRONG PLC a. Xử lý chương trình Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ . PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình . Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình. Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau : • Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành . • Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình. Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra. • Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu ra. b. Xử lý xuất nhập Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong PLC :  Cập nhật liên tục Điều nay đòi hỏi CPU quét các lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất hiện trong chương trình ), khoảng thời gian Delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngỏ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị. Theo hoạt động logic của chương trình , khi lệnh OUT được thực hiện thì các ngỏ ra cài lại vào đơn vị I / O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.  Chụp ảnh quá trình xuất nhập Hầu hết các PLC loại lơn có thể có vài trăm I / O, vì thế CPU chỉ có thể xử lý một lệnh ở một thời điểm . Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động của nó trong chương trình. Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào. Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I / O được cập nhật tới một vùng đặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I / O. Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I / O RAM này. Suốt quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I / O RAM. Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End ). ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 7 Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu biểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng từ 1÷10 µs. PHẦN II : TÌM HIỂU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7-300 CHƯƠNG I : CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế với các module như sau : Hình 3 : Mô hình kết nối của SIMATIC S7-300 Module nguồn ( PS ) : Cấp nguồn 5V DC hay 24V DC biến đổi từ nguồn khu vực 120/230V AC để nuôi các khối. có 3 loại chính : 2A, 5A, 10A. Module tín hiệu ( SM ) : 1. Module ngõ vào số : 24V DC. 120/230V AC . 2. Module ngõ ra số : 24V DC, ngắt điện từ. 3. Module ngõ vào tương tự : Áp, dòng, điện trở, cặp nhiệt. 4. Module ngõ ra tương tự : Áp, dòng. ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 8 Module giao tiếp ( IM ) : module IM 360/ IM 361 dùng để nối nhiều cấu hình chung điều khiển bus của các giá. Module chức năng ( FM ) : thể hiện nhiều chức năng đặc biệt : đếm, định vị, điều khiển hồi tiếp. Module xử lý truyền thông ( CP ) : cung cấp những tiện nghi liên lạc sau –Nối điểm – điểm. - Mạng Profibus. - Industrial Ethernet. Module giả lập ( DM ) : module DM 370 dự phòng cho các module tín hiệu chưa được chỉ định. Chẳng hạn dành cho các module sẽ lắp đặt trong tương lai. Phụ kiện : Các bus nối và các bộ phận nối phía trước. Tính năng : 1. Hệ thống điều khiển nhỏ gọn cho các ứng dụng trong các phạm vi trung bình. 2. Có nhiều loại CPU. 3. Có nhiều module mở rộng. 4. Có thể mở rộng đến 32 module. 5. Các bus tích hợp phía sau module. 6. Có thể nối mạng - Multipoint Interface ( MPI ). - Profibus hay Industrial Ethernet. 7. Có thiết bị lập trình PG trung tâm có thể truy cập đến các module. 8. Không hạn chế rãnh. 9. Cài đặt cấu hình và thông số với công cụ trợ giúp “ HW-Config ”. Hình 4: Thiết bị điều khiển logic khả trinh SIMATIC S7-300. 1. Card nhớ. ; 2. MPI ( cổng nối nhiền chân). ; 3. Giao diện của thiết bị kết nối. ; 4. nắp đậy của thiết bị kết nối. ; 5. nguồn cugn cấp. ; 6. nguồn dự trữ. ; 7. chỗ nối nguồn 24V DC. ; 8. chọn nút mode hoạt động. ; 9. các led báo trạng thái và báo lỗi. ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 9 I. MODULE NGUỒN PS 307 CỦA S7-300. Hình 5 : module nguồn của S7-300. Module PS307 có nhiệm vụ chuyển nguồn xoay chiều 120/230V thành nguồn một chiều 24V để cung cấp cho các module khác của khối PLC. Ngoài ra module nguồn có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho các sensor và các thiết bị truyền động kết nối với PLC. Module nguồn thường đặt bên trái của khối CPU. Mặt trước khối module nguồn bao gồm : 1. một đèn led báo hiệu điện áp ra 24V DC. 2. một nút dùng để chọn điện áp đầu vào là 120V AC hoặc 230V AC. 3. một công tắc dùng để bật tắt điện áp ra. Mặt sau của module nguồn bao gồm : 1. các lỗ để nhận điện áp vào/ra. 2. các khe dùng để gắn module lên panel. Module nguồn PS 307 có 3 loại : PS307-1B ; PS307-1E ; PS307-1K. sự khác nhau giữa ba loại này thể hiện ở cường độ dòng vào và ra của module. II. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM ( MODULE CPU ). Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông ( RS485 )… và có thể chứa một vài cổng vào ra số. các cổng vào ra số trên CPU được gọi là cổng vào/ra Onboard. Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như module CPU 312. module CPU 314, module CPU 315… Những module này cùng sử dụng một bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng vao/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 được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cụm từ chữ cái IFM như CPU 312 IFM, CPU 313, CPU 314 IFM, CPU 314, … ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân 10 Hình 6 : CPU 314 và CPU 314 IFM. Ngoài ra còn có các loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Các loại module CPU này được phân biệt với các loại CPU khác bằng cách thêm cụm từ DS. Các CPU này được chế tạo theo mức độ tăng dần về tính năng sử dụng : 1. CPU 312 IFM là sự tích hợp giữa khối CPU với các đầu vào/ra số dùng để điều khiển các hệ thống nhỏ không sử lý các tín hiệu tương tự. 2. CPU 313 dùng để điều khiển những hệ thống lớn hơn đòi hỏi phải lập trình phức tạp hơn. 3. CPU 314 IFM là sự tích hợp giữa khối CPU với các đầu vào/ra tương tự và số dùng để điều khiển những thiết bị đòi hỏi thời gian đáp ứng nhanh và các chức năng riêng biệt. 4. CPU 314 đưuọc dùng để điều khiển những hệ thống lớn đòi hỏi phải lập trình phức tạp và xử lý các lệnh với tốc độ lớn. 5. CPU 315/ 315-2DP được dùng cho những công việc phức tạp đòi hỏi phải lập trình nhiểu và phân chia cấu trúc tự động. 1. 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 module chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành 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.Một module CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp được với nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằng module IM.  FM( Funtion Module): Module có chức năng điều khiển riêng, ví dụ như module điều khiển động cơ bước, module điều khiển động cơ servo,module PID, module điều khiển vòng kín,… [...]... thực của chương trình điều khiển, tuyệt đối không nên viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển II.CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH CỦA S7-300 Các chương trình điều khiển của PLC S7-300 thường được viết theo hai dạng sau : • Lập trình tuyến tính ( chương trình đơn khối ) • Lập trình có cấu trúc ( chương trình nhảy khối ) 1 .Lập trình tuyến tính... chức năng điều khiển bằng các loại ký hiệu sơ đồ mạch như tiếp điểm, timer, counter… phương pháp này có tính trực quan cao vì nó biểu diễn mạch điện tương tự mạch điều khiển role Phương pháp biểu diễn chương trình bằng LAD 26 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân CHƯƠNG V PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP 7 Chương trình STEP 7 là chương trình dùng để lập trình cho LPC S7-300, S7-400 chương trình này có... lệnh đầu tiên • Việc lập trình đơn giản, rõ ràng hơn khi giải quyết các chương trình điều khiển lớn • Tạo khả năng tiêu chuẩn hóa từng phần của chương trình để có những khối chương trình chuẩn • Dễ dàng thay đổi chương trình • Việc kiểm tra chương trình dễ dàng và thuận tiện hơn • Khởi đầu đơn giản 16 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân • Cho phép sử dụng kỹ thuật gọi chương trình con ( gọi các... chung “ tên lệnh + toán hạng” Phương pháp STL biểu diễn chương trình điều khiển bằng các dòng lệnh liên tiếp: TÊN LỆNH A I0.0 A I0.1 TOÁN HẠNG O A I0.2 A I0.3 = Q4.1 PHƯƠNG PHÁP VIẾT CHƯƠNG TRÌNH BẰNG STL Một dòng lệnh thông thường bao gồm :  Lệnh là nội dung thao tác mà PLC phải tác động lên đối tượng  Đối tượng lệnh 25 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân Việc lập trình bằng STL thuận tiện... mà Bit FB hay FC được thực thi có lỗi Ta nên lập trình các lệnh này ở cuối FB hay FC để chúng là các lệnh cuối cùng được thực thi trong khối 24 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Gv: Lê Trọng Luân CHƯƠNG IV: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-300 Các loại PLC nói chung có nhiều loại ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tượng sử dụng khác nhau PLC S7-300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản: Ngôn ngữ STL (statement List)... có, lập trình trên các project cùng các thao tác định dạng cũng như chỉnh sửa sẽ được thực hiện cụ thể trên phần mềm cũng như trên bài lập trình của nhóm ở phần sau CHƯƠNG VI CƠ SỞ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ĐẾM SẢN PHẨM MÌ GÓI I.NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Như đã biết để lập trình cho một hệ thống PLC thì ta có thể dùng một trong ba ngôn ngữ lập trình đó là STL, LAD, FBD Tuy nhiên tùy vào khả năng của người lập trình. .. + 3(FBD) Thông thường người lập trình có thể chọn phương pháp thích hợp với khả năng của mình để công việc lập trình tối ưu và hiệu quả nhất Và nhìn chung, hầu hết các chương trình được viết dưới dạng này có thể được máy tính tự động chuyển sang dạng khác nếu người lập trình có yêu cầu Điều này khẳng định tính ưu việt của kỹ thuật điều khiển khả trình so với kỹ thuật điều khiển rơle Tuy nhiên trong... 2 OB1 ………… … Lệnh n Cấu trúc lập trình tuyến tính 2 Lập trình có cấu trúc Trong PLC Siemens S7, chương trình được tổ chức theo các khối mà có thể lập trình được với từng nhiệm vụ riêng Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ phức tạp PLC S7-300 có 4 loại khối cơ bản : • Khối tổ chức OB : Khối tổ chức và quản lý các chương trình điều khiển • Khối hàm chức năng FB... hệ thống mà chúng ta cần lập trình để từ đó người lập trình có thể chọn ra một ngôn ngữ lập tình tiện lợi cũng như dễ dàng nhất trong khuôn khổ đồ án này ta chọn ngôn ngữ lập trình dạng LAD vì đây là ngôn ngữ được thể hiện dưới dạng hình khối rất dễ hiểu, dễ thực hiện, có thể bao quát được chương trình. đồng thời ta cũng thấy độ phức tạp trong công nghệ của hệ thống trong đồ án này cũng cho phép chúng... lập trình bằng STL thuận tiện cho những người quen lập trình trên máy tính II PHƯƠNG PHÁP FBD Ngôn ngữ “ hình khối”,ngôn ngữ đồ họa cho những người quen thiết kế mạch điều khiển số, thích hợp với những người lập trình nắm vững kiến thức điều khiển liên quan đến đại số Boole Trong đó:  Ký hiệu đồ họa ( hình chữ nhật) biểu thị nội dung lệnh dưới phép toán logic  Phía bên trái là các đối tượng lệnh có