Nghiên cứu về dây chuyền công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc

Nghiên cứu về dây chuyền công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc

Mở đầu

1 Đặt vấn đề

Đất nước ta đang vào thời kì công nghiệp hoá hiện đại, hoá đất nước Đảng và nhà nước đã chủ động khuyến khích các doanh nghiệp ứng dụng các thành tựu của khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất nhằm đưa đất nước phát triển Trong đó tự

động hoá đóng một vai trò quan trọng trong nhiệm vụ chung của đất nước

Trong nền kinh tế nước ta sản xuất nông nghiệp chiếm một phần lớn trong nền kinh tế đất nước, mà sản phẩm sản xuất ra có sức cạnh tranh thấp Để nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng sức cạnh tranh và giải quyết sản phẩm đầu ra cho nhân dân là việc hết sức quan trọng Với xuất phát điểm có trình độ khoa học kỹ thuật và nền kinh tế lạc hậu nên việc sản xuất nông nghiệp của nước ta chủ yếu là sản xuất thủ công, năng suất không cao, chất lượng sản phẩm không đồng đều, không đáp ứng được với yêu cầu của thực tiễn trong nền kinh tế hiện nay

Từ những yêu cầu cấp thiết đó việc ứng dụng tự động hoá vào các dây chuyền sản xuất là một điều tất yếu nhằm giải phóng sức lao động và tăng năng suất, hiệu quả kinh tế Tự động hoá sản xuất đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp và nông nghiệp Trong ngành nông nghiệp nước ta, tự động hoá quá trình sản xuất đã được ứng dụng vào các quá trình sản xuất như bia, rượu, chè, dứa, nước hoa quả…đã thu được kết quả rất tốt nhằm thúc đẩy nền kinh tế nước nhà Được sự quan tâm đầu tư của Đảng và Nhà nước “Công ty thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao”

đã đưa vào ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động , đặc biệt là dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc và thu được thành tích rất lớn

Từ việc ứng dụng các dây chuyền sản xuất vào thực tế các công ty cần có những kỹ sư vận hành các dây chuyền sản xuất đó Để có những con người có khả năng vận hành và làm chủ các dây chuyền sản xuất Chính vì vậy, việc nghiên cứu

và ứng dụng tự động hoá vào trong các dây chuyền sản xuất đồng thời tạo ra các chuyên gia về lập trình cũng như tự động hoá, sẽ góp phần tích cực vào công cuộc xây dựng đất nước

Như vậy tự động hoá là sự lựa chọn của các ngành sản xuất nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng, có khả năng cạnh tranh tốt Đối với nước ta nó là công cụ quan trọng nhằm phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu về PLC

- Nghiên cứu về phần mềm S7 – 200

- Nghiên cứu về dây chuyền công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc

- ứng dụng phần mềm SIMATIC S7 – 200 để thành lập chương trình điều khiển mô hình tự động điều khiển quá trình gia nghiệt tại khâu tiệt trùng của dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc

3 Nội dung của đề tài

Do hạn chế về thời gian và các điều kiện khách quan nên đề tài chỉ nghiên cứu các nội dung chính sau

- Tìm hiểu hoạt động sản xuất, kinh doanh của công ty thực phẩm suất khẩu

- Kế thừa mô hình dây chuyền sản xuất đã có sẵn trong thực tiễn cụ thể là dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc

- Sử dụng các cách lập trình khác nhau để tìm ra phương pháp đơn giản nhất, hiệu quả nhất

- Viết chương trình điều khiển

-Dụng cụ thiết bị làm đề tài gồm có:

+Máy tính cá nhân PC

+ Bộ điều khiển S7 – 200 với khối xử lý CPU224

Chương 1 Tổng quan

1.1 Giới thiệu chung về PLC

- Kỹ thuật điều khiển tự động đang phát triển mạnh và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân Tự động hoá ngày càng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất Dựa trên sự phát triển của tin học, cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính mà kỹ thuật điều khiển đã phát triển đến trình độ cao, đem lại hiệu quả kinh tế Đã có rất nhiều kiểu điều khiển ra đời như điều khiển bằng cơ cấu cam, điều khiển bằng rơ le …Nhưng phát triển mạnh mẽ và có khả năng phục vụ rộng rãi hơn cả là bộ điều khiển PLC

- Bước đầu phát triển PLC chỉ đơn thuần được thiết kế để thay thế cho các hệ

điều khiển dùng Rơ le, công tắc tơ đơn thuần Tuy nhiên trong quá trình phát triển PLC là thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho các mạch logic cứng, các PLC phát triển rất nhanh chóng cả phần cứng và phần mềm Về phần cứng các

bộ xử lý nhanh và có dung lượng lớn đã thay thế cho các bộ vi xử lý tốc độ thấp và dung lượng nhỏ Các cổng vào ra đã được tăng lên cả số lẫn tương tự Với số lượng lớn các đầu vào/ra(số, tương tự) giúp cho PLC giờ đây không chỉ thích hợp cho điều khiển logic mà có thể sử dụng hiệu quả trong quá trình điều khiển liên tục, đặc biệt

có thể thực hiện cả những chức năng điều khiển phức tạp như luật điều khiển PI, PID…Về mặt cấu trúc PLC ngày nay được chế tạo theo module để có thể mở rộng theo yêu cầu Về phần mềm, cú pháp lệnh của các PLC ngày nay phát triển phong phú không đơn giản là các lệnh logic mà còn cả các lệnh toán học, truyền thông, bộ

đếm, bộ định thời…Các loại PLC nói chung thường có nhiều loại ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tượng sử dụng khác nhau Nhưng ngày nay thông dụng nhất vẫn là ba cách lập trình là: STL ngôn ngữ liệt kê lệnh, LAD ngôn ngữ hình thang, FBD ngôn ngữ hình khối

Như vậy, bộ PLC là thiết bị điều khiển sử dụng bộ nhớ để lập trình và lưu giữ

cấu trúc lệnh thông qua các cổng vào ra để thực hiện các chức năng điều khiển

1.1.1 Vai trò của bộ điều khiển PLC

Trong một hệ thống điều khiển tự động,PLC có vai trò rất quan trọng là nơi giữ các thuật toán điều khiển nơi thu nhận các tín hiệu từ các cảm biến và đưa ra tín hiệu điều khiển Cũng như rất nhiều thiết bị điều khiển khác nhau, như các Rơ le

đơn giản đế các thiết bị điều khiển phúc tạp thì PLC được sử dụng rộng rãi và có vai trò như sau:

- PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ của PLC, PLC sẽ xác định trạng thái của hệ thống qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập Sau đó dưa trên chương trình logic để xác định tiến trình hoạt động, đồng thời đưa ra những tín hiệu

điều khiển tương ứng đế các thiết bị xuất

- Trong hệ thống điều khiển tự động,bộ điều khiển PLC được coi như bộ não

có khả năng điều hành toàn bộ hệ thống điều khiển với chương trình nạp vào trong PLC

- PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lập đi lập lại theo chu kỳ, hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thông qua hệ thống mạng truyền thông, để thực hiện các quá trình xử lý phức tạp

- Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khả năng của PLC để đọc được các dữ liệu khác nhau từ các cảm biến cũng như các thiết bị nhập bằng tay

- Liên kết, ghép nối và đóng mở mạch phù hợp với chương trình

- Phân phát các lệnh điều khiển đó đến địa chỉ thích hợp

- Một hệ thống điều khiển sẽ không có ý nghĩa thực tế nếu không giao tiếp

được với các thiết bị xuất, thiết bị chấp hành

Như vạy, PLC có vai trò quan trọng rất lớn trong ngành điều khiển tự động ngày nay được ứng dụng rộng rãi và ngày càng phát triển hoàn thiện hơn

1.1.2.Ưu điểm của việc dùng PLC trong tự động hoá

Trước đây việc điều khiển thực hiện bằng các Rơle điện tử nối với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển, trong nhiều trường hợp số lượng dây rất lớn lên rất bất tiện và thời gian làm việc của các Rơle có giới hạn Sự ra đời của bộ PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng như các quan niệm thiết kế về chúng, hệ

điều khiển dùng PLC có các ưu điểm như sau:

- Chuẩn bị vào hoạt động nhanh Thiết kế kiểu Môdule cho phép thích nghi

đơn giản với bất kỳ mọi chức năng điều khiển Khi bộ điều khiển và các phụ kiện

đã được lắp ghép PLC vào tư thế sẵn sàng làm việc ngay

- Độ tin cậy cao và ngày càng tăng Độ tin cậy của PLC ngày càng cao và tuổi thọ ngày càng tăng Việc bảo dưỡng định kỳ không phải thực hiện đối với PLC

- Dễ dàng thay đổi hoặc soạn thảo chương trình Việc lập trình đơn giản, chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị xuất nhập

- Sự đánh giá các yêu cầu là đơn giản nếu biết được số đầu vào và đầu ra cần thiết, thì có thể đành giá kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ là bao nhiêu Từ đó có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn loại PLC, phù hợp với yêu cầu

- Xử lý tư liệu tự động Trong nhiều bộ PLC, việc xử lý tư liệu được tiến hành

tự động làm cho việc thiết kế điện tử trỏ lên đơn giản

- Tiết kiệm không gian Hệ thống điều khiển xử dụng PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với hệ điều khiển Rơle tương đương, trong nhiều trường hợp không gian được thu hẹp lại

- Khả năng tái tạo Bộ PLC có thể sử dụng thuận lợi cho các máy đã làm việc

ổn định mà càn có thể đáp ứng nhu cầu của các thiết bị mẫu đầu tiên mà người ta

có thể thay đổi cải tiến trong quá trình vận hành

- Sự cải biến thuận tiện Những dây truyền điều khiển nếu chỉ muốn cải biến một bộ phận nhỏ trong chức năng điều khiển, có thể được cải tạo một cách đơn giản băng cách sao chép,cải biến hoặc thêm vào những phần mới so với kỹ thuật điều

khiển bằng Rơle ở dây có thể giảm thời gian lắp ráp, do có thể lập trình các chức năng điều khiển trước hoặc trong khi lắp ráp bảng điều khiển

- Hệ thống điều khiển sử dụng PLC lắp đặt đơn giản hơn hệ dùng Rơle và giảm:

+ 80% số lượng dây nối

+ Công suất tiêu thụ điện năng của PLC là rất thấp có chức năng chuẩn đoán

do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng

+ Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển, số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế

+ Thời gian hoàn thành một chương trình điều khiển rất nhanh (vài ms) dẫn

đến nâng cao năng suất sản xuất

+ Có thể làm việc trong nhiều môi trường khác nhau

+ Có thể tính toán giá trị kinh tế của hệ thống điều khiển tự động trước khi lắp đặt

+ Được ứng đụng điều khiển trong phạm vi rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

1.1.3 Giá trị kinh tế của PLC

Ngày nay trong thời đại kinh tế việc đầu tư một dây truyền sản xuất ngoài yếu tố kỹ thuật chúng ta cũng phải xét đến kinh tế ( chi phí đầu tư ) của phương án

Sự ra đời của PLC có một giá trị kinh tế to lớn và đó là ưu điểm rõ rệt so với điều khiển bằng Rơle, thực tế việc sử dụng hệ PLC thấp hơn nhiều so với hệ điều khiển băng Rơle

Mặt hạn chế của PLC đòi hỏi có một đội ngũ nhân viên, có một trình độ kỹ thuật cao, có kinh nghiệm, hiểu biết về PLC để thiết kế lập trình và điều khiển Tuy nhiên với ưu điểm hơn hẳn so với hệ điều khiển bằng Rơle thì hệ điều khiển bằng PLC được sử dụng rộng rãi và ngày càng phát triển Dưới đây là những ưu và khuyết

điểm của hệ điều khiển băng PLC và điều khiển bằng rơle cả về kinh tế lẫn kỹ thuật:

Ưu điểm:

- Lắm biết được và tin cậy

trong thời gian dài

- Có hư hao trong sử dụng, do

đó cần bảo quản thường xuyên

- Kích thước lớn Tốn nhiều

dây dẫn

- Công suất tiêu thụ lớn

- Công nhân sửa chữa tay

- Thay đổi nhanh quy trình

điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng

- Có thể nối mạng với máy tínhNhược điểm:

-Giá thành tạo dựng cao bộ thiết bị lập trình thường giá đắt

Những ưu điểm trên của bộ điều khiển bằng PLC giúp nó đứng vững và ngày càng phát triển trong các ngành sản xuất Đặc biệt nó được ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất và đã thay thế toàn bộ hệ điều khiển băng Rơle trong các đây truyền sản xuất hiện đại

1.1.4 Cơ sở và khả năng phát triển của PLC

PLC phát triển trên cơ sở công nghệ máy tính và dựa trên sự kế thừa các hệ

điều khiển cổ điển bằng Rơle, trục cam…

Sơ đồ thể hiện cơ sở phát triển của PLC

Các phần tử đầu vào Bộ điều khiển Phần tử chấp hành

Từ sự khắc phục các nhược điểm trước của các hệ thống điều khiển trước cùng sự phát triển của khoa học công nghệ tích hợp PLC hiện nay có dung lượng rất lớn và có tốc đọ xử lý nhanh Làm cho PLC trơ thành phần tử tự động hoá thông dụng đáp ứng tất cả các yêu cầu công nghệ Sự phát triển của khoa học kỹ thuật và

sự cạnh tranh của các hãng sản xuất làm cho giá thành của PLC ngày càng hạ, làm cho việc đầu tư ban đầu được thấp, đem lại hiệu quả kinh tế Do vậy PLC có khả năng phát triển rộng rãi và ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp cũng như nông nghiệp

1.1.5 ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC

Do PLC có rất nhiều ưu điểm, hiên nay PLC được ứng dụng trong rất nhiều

Rơle Công tắc tơ

Rơle thời gian

Bộ đếm…

Động cơ, công tắc tơ

Van thuỷ lực, khí nén bộ hiển thị …

PLC Động cơ, công tắc

tơ

Van thuỷ lực, khí nén bộ hiển thị …

Nút ấn

Công tắc Công tắc hành

trình cảm biến

quang điện

Nút ấn

Công tắc Công tắc hành

trình cảm biến

quang điện

- Kiểm tra quá trình sản xuất

Ngoài những ứng dụng trên PLC còn dược ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt trong ngành nông nghiệp thì " Công ty thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao" Sử dụng PLC điều khiển các dây truyền sản xuất, điển hình là dây truyền sản xuất nước dứa cô đặc Do điều kiện có hạn lên không thể nêu hết các ứng dụng của PLC được và ngày nay nó được ứng dụng rất nhiều tạo điều kiện tăng năng suất, giải phóng sức lao động cho công nhân và nâng cao chất lượng sản phẩm

1.2 Cơ sở kỹ thuật số

Khi lập trình cho PLC người lập trình có thể sử dụng nhiều phương thức viết chương trình Tuy nhiên PLC là phần tử điều khiển logic do đó người lập trình cần hiểu các kiến thức cơ sở về kỹ thuật số

1.2.1 Các hệ đếm

Chúng ta thường sử dụng rất nhiều hệ đếm, thông thường quen dùng nhất vấn

là hệ thập phân Tuy nhiên trong lập trình PLC ngoài hệ thập phân còn có rất nhiều các hệ đếm khác như:

- Hệ nhị phân: Hệ đếm cơ số 2, sử dụng hai con số 0 và 1 để biểu diễn các giá trị

Ví dụ: số 9 biểu diễn là: 1001

- Hệ bát phân: Đây là hệ đếm cơ số 8, sử dụng tám con số 0,1,2,3,4,5,6,7 để biểu diễn các giá trị

- Hệ thập phân: Là hệ đếm cơ số 10 sử dụng 10 con số từ 0 đến 9 để biểu diễn các giá trị

- Hệ thập lục phân: Là hệ đếm cơ số 16 sử dụng 16 con số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E.F để biểu diễn các giá trị

1.2.2 Kiểu dữ liệu

Một chương trình ứng dụng trong PLC có thể được sử dụng các kiểu dữ liệu khác nhau PLC lưu giữ dữ liệu trong các bộ nhớ, các dữ liệu này có thể được lưu trữ ở nhiều dạng khác nhau Do đó dưới đây chỉ trình bày các kiểu dữ liệu thường

với phép tính And, tương ứng biến luôn có giá trị 0 là phần tử đơn vị của phép tính

Or Nên ta có:

x^1 = 1^x = x Với mọi x thuộc B

xV 0 = 0Vx = x Với mọi x thuộc B

Định nghĩa: Không giới hạn quy định của bảng chân lý về các phép tính And,

Or, Not nếu trên (B) ta xác định được 3 phép tính And, Or, Not thoả mãn

Giả sử xét phần tử AND hai đầu vào.(Kí hiệu hai đầu vào là S1 và S2, đầu ra là

Hình 1.1: Mạch điện lôgic and

Vậy Nếu cả hai khoá S1 và S2 đều đóng mạch thì đèn mới sáng Vậy sơ đồ

điện trên thể hiện quan hệ lôgic AND

H1 = S1∧S2

H1 = S1.S2 Phần tử OR: Là phần tử có nhiều đầu vào và một đầu ra Có giá trị bằng 1 khi

ít nhất một trong các đầu vào bằng 1

H1=S1+ S2

Phần tử NOT: Là phần tử có 1 đầu vào và một đầu ra, tín hiệu ra là phủ định tín hiệu vào

24V

Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng

1.3 Các bước thiết kế hệ thống điều khiển lôgic

Việc lập trình cho các hệ thống điều khiển bằng PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi Có rất nhiều phương án để thiết kế, nhưng để thuận tiện cho học viên thì người ta đã đưa ra các bước chung thiết kế hệ thống điều khiển lôgíc

1.3.1 Xác định tín hiệu vào và ra

Bước thứ hai là phải xác định vị trí kết nối giữa các thiết bị vào ra với PLC Tín hiệu vào có thể là tiếp điểm, cảm biến thiết bị ra có thể là rơle điện từ, môtơ,

đèn báo Mỗi vị trí kết nối được đánh số tương tự ứng với PLC sử dụng các thiết bị vào/ra có chức năng riêng biệt nhau ta cần lựa chọn sao cho các bộ cảm biến và các

bộ chấp hành có thể được nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm các thiết bị phụ trợ

1.3.2.Viết phương trình điều khiển

Các PLC hiện có trên thị trường hầu hết đang sử dụng 3 cách viết thông thường đó là LAD, STL và FBD Tuỳ theo yêu cầu của công nghệ mà ta viết chương trình điều khiển cho phù hợp

1.3.4.Chạy chương trình

Trước khi khởi động hệ thống cần phải chắc chắn dây nối từ PLC đến các thiết bi ngoại vi là đúng, trong quá trình chạy kiểm tra có thể cần thiết phải thực hiện các bước tinh chỉnh hệ thống nhằm đảm bảo an toàn khi đưa vào hoạt động thực tế

Từ các bước thiết kế hệ thống trên để đơn giản và dễ hiểu, quy trình điều khiển có thể mô tả theo lưu đồ

Tạo tài liệu chương

trình

Kết thúc

Xác định yêu cầu của hệ

thống

Vẽ lưu đồ điều khiển

Liên kết các đầu vào / ra

tương ứng với các đầu I/O của PLC

1.4 Những vấn đề chung về PLC

1.4.1 PLC

PLC ( Programable Logic Cotrol ) là mộ thiết bị điều khiển sử dụng một bộ nhớ có thể lập trình, bộ nhớ này sẽ lưu giữ các cấu trúc lệnh (Logic, thời gian, bộ đếm các hàm toán học…) để thực hiện chức năng điều khiển

Chương trình điều khiển

Tín hiệu vào Tín hiệu điều khiển

Tín hiệu đưa vào PLC được lấy từ các thiết bị như các cảm biến (Sensor), công tắc …Tín hiệu đầu ra PLC có thể được sử dụng để điều khiển một đối tượng (động cơ, van…) hoặc la cả một quá trình điều khiển

Thời kỳ đầu PLC được thiết kế để thay thế cho các hệ điều khiển dùng Rơ le, công tắc tơ đơn thuần tuy nhiên trong quá trình phát triển, với một ưu điểm lớn là

có thể chỉnh sửa lại chương trình điều khiển tuỳ ý mà không mất nhiều công sức cũng như các chi phí, bởi vậy có thể được ứng dụng rất linh hoạt, PLC ngày nay đã phát triển và có những khả năng để có thể điều khiển các hệ điều khiển phức tạp

Đặc biệt PLC ngày nay các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những người sử dụng nó không cần giỏi những kiến thức điện tử mà chỉ cần lắm vững công nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được

Như vậy PLC có thể coi như một máy tính và có đặc điểm như sau:

- Được thiết ké với cấu trúc đơn giản, có thể làm việc trong môi trường công nghiệp, nông nghiệp ( Chịu được tiếng ồn, nhiệt độ, độ ẩm cao và độ dung động)

- Các tín hiệu vào ra được cách ly về điện với bộ điều khiển có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra

- Lập trình đơn giản, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, chỉ thuần tuý thực hiện chức năng logic

PLC

Ra đời năm 1968 với 20 đầu nhận tín hiệu vào ra số ngày nay PLC đã được chế tạo theo module để có thể mở rộng theo yêu cầu và có thể làm việc với một số lượng lớn các đầu vào và thực hiện được nhiều chức năng điều khiển

1.4.2 Cấu trúc phần cứng PLC

Vì cấu trúc của bộ điều khiển khả lập trình được dựa trên cùng một nguyên lý với kiến trúc máy tính Cho nên PLC có năm thành phàn cơ bản: Đơn vị xử lý trung tâm, bộ nhớ, bộ nguồn nuôi, khối vào ra tín hiệu và thiết bị lập trình Sơ đồ khối cơ bản như hình sau:

Hình1.7: Hệ thống PLC

- Bộ xử lý trung tâm bao gồm bộ vi xử lý,có nhiệm vụ phân tích các tín hiệu vào và thực hiện công việc điều khiển, tuỳ theo chương trình điều khiển lưu trữ, trong bộ nhớ có thể truyền thông cũng như gửi tín hiệu đến đầu ra tương ứng

- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình điều khiển bằng các bộ phận lưu giữ điện

tử như RAM, ROM, EPROM Được sử dụng cho các hoạt động điều khiển, dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý

- Bộ nguồn nuôi là đơn vị dùng để chuyển đổi nguồn xoay chiều (AC) thành nguồn một chiều (DC) để cung cấp cho CPU và các khối vào ra

Đầu vào tín hiệu

Bộ nhớ

Thiết bị lập trình

Bộ xử lý

Nguồn cung cấp

Đầu ra tín hiệu

- Thiết bị lập trình được dùng để viết chương trình điều khiển và chuyển xuống PLC

- Khối vào/ra tín hiệu làm nhiệm vụ truyền nhận thông tin từ CPU với các thiết bị bên ngoài Các tín hiệu vào ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu số, tín hiệu alalog

1.4.3.Cơ cấu chung của hệ thống PLC

Ngày nay sự phát triển của khoa học công nghệ các PLC được chế tạo sao cho phù hợp với từng dây chuyền sản xuất Các PLC hiện nay được chế tạo theo hai cơ cấu thông dụng đó là kiểu hộp đơn và kiểu module nối ghép Kiểu hộp đơn được chế tạo để sử dụng cho các dây chuyền sản xuất không phức tạp và có đầy đủ các

bộ phận cơ bản của PLC là bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ Các PLC này là các plc Logo giá thành rẻ tạo thuận tiện cho việc điều khiển các dây chuyền ít phức tạp Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình Chúng thường chia nhỏ thành các module Kiểu module này tối thiểu bao giờ cũng phải có các module chính đó là module CPU các module còn lại là những module nhận truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển và các module chức năng chuyên dụng Tất cả các module được gá trên những thanh ray (Rack) Việc sử dụng các module tuỳ thuộc vào từng bài toán kiểu module này rất linh hoạt không hạn chế về bộ nhớ và số lượng đầu vào/ra Với hai loại PLC là kiểu module và kiểu hộp đơn thì các chương trình ứng dụng trong sản xuất được nạp vào bộ nhớ của PLC nhờ các thiết bị lập trình Như vậy việc sử dụng hai loại PLC trên được áp dụng vào các bài toán điều khiển khác nhau nhưng các chương trình chỉ được nạp vào bộ nhớ của PLC khi đã hoàn chỉnh trên thiết bị lập trình

1.4.4 Cấu trúc bên trong của PLC.

Một PLC điển hình có cấu tạo như hình vẽ:

Hình 1.8: Cấu trúc bên trong của PLC

Ta thấy cấu trúc cơ bản của một PLC bao gồm một bộ vi xử lý trung tâm CPU(Central Processing Unit), bộ nhớ (RAM, ROM), khối vào ra, khối phát xung nhịp (Clock), pin và các hệ thống Bus

cpu thực hiện trao đổi, xử lý các tín hiệu vào ra, theo chương trình đã được soạn thảo để điều khiển dây chuyền sản xuất Toàn bộ hoạt động của PLC được

điều khiển bởi CPU, nó được cung cấp bởi một khối xung nhịp, do đó tốc độ của CPU sẽ phụ thuộc vào tốc độ của khối phát xung nhịp và thường khối phát xung nhịp có tần số vào khoảng từ 1 đến 8 mhz, xung nhịp này sẽ cung cấp cho tất cả các khối trong PLC để đồng bộ hoá quá trình hoạt động của các khối này với CPU Các tín hiệu trong PLC được truyền thông qua các đường dẫn các đường dẫn này

được gọi là hệ thống Bus Bus gồm có Bus địa chỉ, Bus điều khiển, Bus vào ra, Bus

đầu vào ra Các PLC có cấu tạo bên trong khá phức tạp do đó ta tìm hiểu cụ thể như sau:

1.CPU

Cấu hình của CPU tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý, cơ bản CPU có:

- Bộ thuật toán và logic (ALU) làm nhiệm vụ xử lý dữ liệu,thực hiện các phép toán số học và các phép toán logic

- Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý được xử dụng để lưu trữ thông tin liên quan đến việc viết chương trình điều khiển

- Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép toán

2.BUS

Là tất cả các thông tin hay sự trao đổi các dữ liệu trong PLC đều được thực hiện qua hệ thống Bus, thông tin được truyền theo dạng nhị phân, nhóm bit….Hệ thông Bus trong PLC có bốn loại

- Bus dữ liệu tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU dùng để thu nhận thông tin từ các thiết bịn ngoại vi như cảm biến…truyền tín hiệu tới các thiết bị điều khiển Bộ xử lý 8 bit có thể thực hiện phép toán giữa các số 8 bit và phân phối kết quả theo số 8 bit

- Bus địa chỉ: Dùng để xác định địa chỉ dữ liệu trong bộ nhớ Như vậy mỗi dữ liệu có thể được định vị trong bộ nhớ Như vậy, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ duy nhất Bus địa chỉ mang theo thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truy cập

- Bus điều khiển được CPU sử dụng để chuyển tải các thông tin điểu khiển

…Ví dụ, CPU sử dụng để chuyển các tín hiệu điều khiển báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ các thiết bị nhập hoặc điều khiển lấy các dữ liệu từ bộ nhớ, và tải các xung nhịp để đồng bộ hoá quá trình hoạt động của các khối với CPU

- Bus vào/ra được dùng để truyền thông giữa các cổng vào/ra và thiết bị vào/ra

3 bộ nhớ

Còn gọi là các thanh nghi, bên trong bộ vi xử lý, được sử dụng để lưu giữ thông tin, lưu giữ chương trình cho các hoạt động điều khiển Trong PLC có hai loại bộ nhớ

- Bộ nhớ ROM là vùng nhớ vĩnh cửu để chứa các thông tin hệ thống, bộ nhớ ROM chỉ đọc, cung cấp dung lượng dữ liệu cho hệ điều hành và dữ liệu cố định

được CPU sử dụng

- Bộ nhớ RAM để chứa chương trình lập trình và là vùng nhớ đệm Chứa các thông tin từ các thiết bị vào ra của hệ thống Chương trình lập trình chứa trong RAM có thể thay đổi được bởi người lập trình, tuy nhiên để ngăn chặn việc mất thông tin khi mất điện nguồn, một pin được sử dụng làm nguồn nuôi cho vùng nhớ này (thông thường pin này sẽ duy trì được hoạt động của RAM khoảng từ 1 đến 2 năm khi mất điện nguồn chương trình có thể lập trình bởi các thiết bị lập trình và từ

đó được nạp vào RAM khi PLC thực hiện chương trình, CPU sẽ không lấy thông tin vào ra trực tiếp từ các đầu vào/ra mà lấy từ vùng nhớ đệm, thông tin của các đầu vào/ra trong vùng nhớ đệm sẽ được cập nhật sau mỗi chu trình quét nhờ khối vào/ra

4 Thiết bị vào ra

Để bảo vệ PLC tất cả các đầu vào/ra trong PLC đều ghép cách ly, các đầu vào thường ghép cách ly bằng Octocoupler, tín hiệu vào có thể là 5V, 24V và do đó có thể đưa trực tiếp từ các phần tử đầu vào

Đầu ra thường sử dụng rơle có mức điện áp 24V hoặc 220V thông thường các rơle này chịu được dòng điện khoảng 2A do đó nếu dùng PLC để điều khiển những thiết bị có dòng điện lớn hơn cần sử dụng các rơle trung gian hoặc côngtắctơ

Thiết bị vào ra cung cấp giao diện giữa hệ thống và thế giới bên ngoài, cho phép thực hiện kết nối thông qua các kênh vào/ra, thiết bị vào và thiết bị ra

1.3.5 Ngôn ngữ lập trình trên PLC

Để biểu diễn chương trình điều khiển trên PLC, có ba phương pháp biểu diễn là:

- Sơ đồ hình thang LAD ( Ladder Diagram): Phương pháp này có cách biểu diễn chương trình tương tự như sơ đồ tiếp điểm dùng rơle trong sơ đồ điện công nghiệp

- Lưu đồ hệ thống điều khiển FBD (Function Block Diagram): Phương pháp này có cách biểu diễn chương trình như sơ đồ không tiếp điểm dùng các cổng logic Theo phương pháp này, các tiếp điểm ghép nối tiếp được thay thế bằng cổng AND(&), các tiếp điểm ghép song song được thay thế bằng cổng OR(>=1), các tiếp

điểm thường đóng thì có cổng NOT(-1) Phương pháp này thích hợp cho đối tượng

sử dụng có kiến thức về điện tử - đặc biệt về mạch số

- Liệt kê danh sách lệnh STL (Statement List): Phương pháp STL dùng các từ viết tắt gợi nhớ để lập công thức cho việc điều khiể n, tương

tự với ngôn ngữ assembler ở máy tính Phương pháp này thích hợp cho đối

tượng làm việc trong lĩnh vực tin học.

Ba phương pháp biểu diễn chương trình điều khiển trên PLC để dành cho người sử dụng thuộc 3 lĩnh vực:

- Ngành Điện công nghiệp thường dùng phương pháp LAD

- Ngành Điện tử thường dùng phương pháp FBD

- Ngành Tin học thường dùng phương pháp STL

Có loại PLC có thể sử dụng cả ba phương pháp biểu diễn trên( như Simatic S5), có loại chỉ sử dụng được hai phương pháp biểu diễn (simatic S7), hay có loại chỉ sử dụng được một phương pháp biểu diễn ( như Logo và Easy) Ngoài các loại ngôn ngữ đã giới thiệu ở trên thì còn có các loại ngôn ngữ sau:

+ Ngôn ngữ lập trình SCL(Structured Control Language) kiểu viết chương trình này

sử dụng ngôn ngữ Pascal rất phù hợp với những người đã viết các chương trình bằng ngôn ngữ máy tính

+ Ngôn ngữ lập trình S7 - Graph

+ Ngôn ngữ lập trình S7 - HiGraph Đây là loại ngôn ngữ viết chương trình rất phù hợp cho các bài toán làm việc có tính tuần tự Tại mỗi thời điểm chỉ có một bước

được thực hiện với kiểu lập trình này người lập trình phải sử dụng phương pháp lập trình có cấu trúc

Chương 2: Nghiên cứu điều khiển và lập trình bằng PLC

S7 – 200

2.1 Khái niệm chung về Simatic S7 – 200

2.1.1 Giới thiệu chung

PLC , viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

S7 – 200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng siemens(CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng Các module này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối xử lý trung tâm CPU Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì các PLC hiện nay đã có rất nhiều loại CPU khác nhau như CPU214, CPU 224….Để phân biệt các CPU này người ta dựa vào số lượng đầu vào và đầu ra của các CPU và nguồn cung cấp

S7 -200 có nhiều loại module mở rộng khác nhau như : EM231, EM232, EM235…

Do điều kiện thực tế của đề tài chung ta sử dụng SIMATIC S7 -200 với CPU224 Vì vậy trong đề tài chung ta đi tìm hiểu tổng quát về cấu trúc của Simatic S7 – 200 với CPU224

2.1.2 Cấu trúc của Simatic S7 – 200 CPU224

S7 – 200 với CPU 224 có đầy đủ các tính năng kỹ thuật của S7 – 200 thế hệ trước nó và những cải tiến về kỹ thuật vượt trội thế hệ trước

+ Đặc điểm kỹ thuật của CPU 224

- Với kích thước nhỏ gọn tiết kiệm rất nhiều không gian, có ưu điểm là sử dụng một cách thuận tiện đơn giản là có thể kết nối trực tiếp với cảm biến và bộ mã hoá với dòng điện 280mA có thể sử dụng như một dòng điện tải

- Tích hợp đầu vào/ra số: CPU 224 có 14 đầu vào và 10 đầu ra

Hình 2.1: Simatic S7 - 200 với khối vi xử lý 224

- Có thể mở rộng cổng vào ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó cách module mở rộng về phía bên phải CPU làm thành một móc xích

- Các chế độ ngắt và xử lý ngắt cho phép PLC thực hiện các quá trình với tốc

độ cao, phản ứng kịp thời với các sự kiện bên trong và bên ngoài

- CPU 224 không thể lập trình bằng việc sử dụng Step7 – Micro/Dos Để lập trình cần phải thông qua bộ giao diện nối tiếp của thiết bị lập trình PC, đòi hỏi một cáp PC/PPI Khi sử dụng phần mềm lập trình Step7- Micro/Win32, việc lập trình có thể thông qua Simatic CPS CP 551 hoặc CP561 hoặc giao diện MPI của thiết bị lập trình

- Để việc ứng dụng các PLC đ−ợc hiệu quả và khả năng làm việc của của PLC với quy trình công nghệ phức tạp mà đối t−ợng điều khiển có số l−ợng đầu

kiểu module Các CPU được két nối thêm nhiều loại module mở rộng khác nhau Các module mở rộng vào/ra số hoặc các cổng vào ra tương tự, tăng khả năng điều khiển cho các bộ PLC

+ Mô tả các đèn báo trên S7 -200 của CPU 224

- Đèn đỏ SF: Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng, đèn SF sáng khi PLC có hỏng hóc

- Đèn xanh RUN: Đèn xanh run chỉ PLC đang ở chế độ làm việc và và thực hiện chương trình được nạp vào trong PLC

- Đèn vàng STOP: Chỉ định PLC đang ở chế độ dừng Dừng chương trình

đang thực hiện lại

- Đèn xanh Ix.x: Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của của cổng Ix.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

-Đèn xanh Qy.y Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

+ Cổng truyền thông

Các CPU của S7 – 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối chín chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc đổ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600baud Tốc độ truyền cùng cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 -38400 baud Bộ chuyển đổi RS232 – RS485 phục vụ ghép nối truyền thông trực tiếp giữa máy tính và PLC Ghép nối máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485 Sau đây là sơ đồ cổng truyền thông

Chân Giải thích Chân Giải thích

Hình 2.2 : Sơ đồ chân của cổng truyền thông

5 4 3 2 1

9 8 7 6

2 24VDC 7 24VDC (120mA tối đa)

3 Truyền và nhập dữ liệu 8 Truyền và nhận dữ liệu

- Stop cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ Stop, ở chế độ Stop PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới

- Term cho phép máy lập trình tự quyết định một chế làm việc cho PLC hoặc ở Run hoặc ở Stop

+ Cấu trúc bộ nhớ của CPU224

Bộ nhớ của S7 – 200 được chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ của S7 – 200 có tính năng động cao đọc và ghi dược trong toàn vùng loại trừ các Bit nhớ đặc biệt được

ký hiệu bởi SM chỉ có thể truy nhập để đọc Vùng nhớ được mô tả trên hình vẽ dưới

đây

EEPROM Miền nhớ ngoài

Chương trình Chương trình Chương trình

Tụ

Hình 2.3: Cấu trúc bộ nhớ của CPU

- Vùng chương trình: Là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh của chương trình Vùng này thuộc kiểu Non – Volatile đọc/ghi được

- Vùng tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khoá , địa chỉ trạm…Cũng giống như vùng chương trình vùng tham số thuộc kiểu

Non – Volatile đọc/ghi được

-Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đếm truyền thông…Vùng dữ liệu là một miền nhớ động, nó có thể truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn…

Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền nhớ nhỏ có công dụng khác nhau Đó là các miền sau:

V – Vairable Memory(miền nhớ)

I – Input Image Reister(bộ đệm cổng vào)

O – Output Image Reister(bộ đệm cổng ra)

M – Internal Memory Bits(vùng nhớ nội)

SM – Special Menory Bits(vung nhớ đặc biệt)

-Vùng đối tượng: Được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm hay timer…Dữ liệu kiểu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được nghi theo mục

Việc kết nối nguồn cung cấp cho CPU và nối các đầu vào ra cho CPU được thể hiện trên hình sau:

Hình 2.3: Sơ đồ kết nối PLC

Qua sơ đồ ta thấy nguồn cung cấp cho các đầu vào và ra của CPU là 24VDC Các đầu cuối của S7 – 200 được nối đất để đảm bảo an toàn và để khử nhiễu cho tín hiệu

Nguồn cung cấp cho cảm biến cũng là 24VDC cũng là nguồn một chiều có thể sử dụng làm nguồn nuôi cho các Module mở rộng, sử dụng cho các đầu vào cơ

sở, các cuộn Rơle mở rộng

+Các module mở rộng

Simatic S7 – 200 có rất nhiều loại module mở rộng Tiêu biểu là các module EM231, EM232, EM235…Các module mở rộng tương tự và số có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các module mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thanh một móc xích Địa chỉ của các vị trí của các module

được xác định cùng kiểu Các module mở rộng số hay tương tự đều chiếm chỗ trong

ể hiểu thê

m về cách ghép nối các module

mở rộng thi ta tìm hiểu cách ghép nối của hai module mở rộng đó là: EM231, EM235

Sơ đồ nối thiết bị vào/ra của Module mở rộng nh− sau:

2.2.Vòng quét chương trình.

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lập được gọi là một vòng quét (Scan) Mỗi vòng quét dược bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo làgiai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc MEND Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra

Thời gian cần thiết để PLC thực hiên được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét thời gian vòng quét không cố định tức là không phải vòng quét nào cũng

được thực hiện trong khoảng thời gian như nhau Thời gian vòng quét phụ thuộc vào

số lệnh trong chương trình được thực hiện và khối lượng được truyền thông trong vòng quét đó

Trong thời gian thực hiện vòng quét nếu có tín hiệu báo ngắt thì chương trình

sẽ dừng lại để thực hiện xử lý ngắt ở bất kỳ giai đoạn nào Tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số

2.3.Cấu trúc chương trình

Các chương trình cho PLC S7 – 200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính( Main program) và sau đó đến các chương trình con và chương trình xử lý ngắt

Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình(MEND) Chương trình con là một bộ phận của chương trình, các chương trình phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh (MEND)

Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình Nếu cần sử dụng phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính(MEND)

Các chương trình con được nhóm lại thành thành một nhóm ngay sau chương trình chính, sau đó đến các chương trình xử lý ngắt Cũng có thể trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính

Hình 2.4: Cấu trúc chung của chương trình

2.4 Ngôn ngữ lập trình của S7 – 200

Các loại PLC nói chung thường có nhiều phương pháp lập trình nhằm phục

vụ các đối tượng khác nhau Đối với S7 – 200 có hai phương pháp cơ bản

-Phương pháp hình thang (LAD):Đây là dạng ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơ

le Trong chương trình LAD , các phần tử cơ bản biểu diễn lệnh logic là:

+ Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le

Tiếp điểm thường mở

Tiếp điểm thường đóng

+ Cuộn dây (coil): là biểu tượng ⎯( )⎯ mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle

+ Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải mắc theo đúng chiều dòng điện

+ Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ

đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

+Phương pháp liệt kê lệnh (STL): Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC

1 Lệnh vào/ra

* Load (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị logic cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bít

* Load Not (LDN): Là lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit

*OUTPUT(=): Là lệnh sao chép nội dung của bít đầu tiên trong ngăn xếp vào bít đ−ợc chỉ định trong lệnh Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi

Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho LAD nh− sau:

LD n Lệnh náp giá trị logic của điểm n

vào bít đầu tiên trong ngăn xếp LDN n Lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo

của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp

n(bít):I, Q, M,

SM, T, C, V

LDI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic của

điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp

n:I

nghịch đảo của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp

2 Các lệnh ghi xoá giá trị cho tiếp điểm

- SET (S): lệnh dùng để đóng các điểm gián đoạn đã được thiết kế

- RESET (R): Lệnh dùng để ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế

Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp

điểm (hoặc một dãy các tiếp điểm)

Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu của ngăn xếp các điểm thiết kế Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp

điểm (giới hạn từ 1 đến 255) Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này

3.Các lệnh logic đại số Boolean

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập được các mạch logic (không có nhớ) Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở STL có thể sử dụng các lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And Not), ON (Or Not) cho hàm kín Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh

Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu diễn các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi

là các lệnh Stack logic Đó là các lệnh ALD (And load), OLD (Or load), LPS (Logic push), LRD (Logic read) và LPP (Logic pop) Lệnh Stack logic được dùng để tổ hợp, sao chụp hoặc xoá các mệnh đề logic LAD không có bộ đếm dành cho lệnh Stack logic STL sử dụng các lệnh Stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức con

Bảng lệnh logic đại số boolean

Lệnh Chức năng Toán hạng

O n

A n

Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá

trị logic của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngăn xếp Kết quả đ−ợc ghi vào bít đầu tiên của ngăn xếp

n:

I,Q,M,SM, T,C,V

AN n

ON n

Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá

trị logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bít

đầu tiên trong ngăn xếp Kết quả đ−ợc ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp

ANI n

ONI n

Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V(O) giữa giá trị

lo gic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bít

đầu tiên trong ngăn xếp Kết quả đ−ợc ghi lai vào bít đầu tiên trong ngăn xếp

N: I (bit)

Các lệnh Stack logic nh− các lệnh:

- Lệnh ALD ( And Load): Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và bit thứ hai

của ngăn xếp bằng phép tính logic A Kết quả ghi lại vào bit đầu tiên trong ngăn

xếp giá trị còn lại của ngăn xếp đ−ợc kéo lên một bit

Ví dụ:

LAD STL

= Q 1.1

- Lệnh OLD ( Or Load): Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và bit thứ hai

trong ngăn xếp bằng phép tính logic O Kết quả được ghi lại vào bit đầu tiên trong

ngăn xếp, giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit

= Q0.1

Tuy nhiên trong nhiều trường hợp ta có thể dựa vào tính giao hoán của các phép

tính A và O trong đại số Boolean có thể biến đổi mạch logic phức tạp thành mạch