Luận văn tốt nghiệp thiết kế hệ scada dùng wincc

Phần Luận Văn Tốt Nghiệp Chương 1: Giới Thiệu I TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIÊU KHIÊN LẬP TRÌNH ĐƯỢC Bộ điều khiển lập trình Bộ điềuPHẦN1 khiển lập trình (Programmable Logic Controller), gọi tắt PLC, điều khiển cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển sơ' thơng qua ngơn ngữ lập trình để trao đổi thơng tin với PLC khác PLC S7-300 với máy tính Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ PLC dạng khối chương trình (khơi OB, FB FC) thực lặp theo chu kỳ vòng quét (scan) PLC chủ yếu bao gồm module CPU, xử lý nhớ chương trình, module xuâVnhập (I/O module), hệ thông bus khôi nguồn cấp điện Hệ thông tuyến (System bus): tuyến để truyền tín hiệu, gồm nhiều đường tín hiệu song song: Tuyến địa (address bus)\ chọn địa khối khác ❖ Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang 21 Phần Luận Văn Tốt Nghiệp Tuy nhiên hệ thơng điều khiển lập trình cấu trúc điều khiển nốì dây độc lập với chương trình Điều có nghĩa điều khiển chuẩn sử dụng Thí dụ: tiếp điểm cảm biến cuộn dây điều hành máy công cụ nôi trực tiếp vào đầu nối điều khiển Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển ghi trực tiếp vào nhớ điều khiển (bộ nhớ chương trình) với trợ giúp lập trình máy vi tính Ta thay đổi chương trình điều khiển cách thay đổi nội dung nhớ điều khiển, nghĩa nhớ chương trình, cịn phần nơi dây bên ngồi khơng bị ảnh hưởng Đây điểm thuận lợi quan trọng điều khiển lập trình Qt chương trình tuần hồn ảnh q trình a Qt chương trình tuần hồn: Thời gian lần quét qua tất phát biểu liệt kê chương trình gọi thời gian quét (scan tỉmer) Một chu kỳ quét gồm có giai đoạn sau: • Chuyển liệu từ cổng vào tới ĩ • Thực chương trình Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang Luận Văn Tốt Nghiệp Phần tiếp Trong lúc quét chương trình (được bắt đầu cách gọi OB1), trạng thái tín hiệu ngõ vào lấy từ ảnh trình PTĨ ❖ Ầnh trình xuất PTQ (Process Output Image) Nếu chu kỳ quét, trạng thái tín hiệu thiết lập cho hay nhiều ngõ ra, trước hết chúng phải đệm trình xuất PTỌ Khi chương trình quét đến phát biểu cuối (BE) khôi tổ chức OB1, nội dung ảnh trình xuất PIQ chuyển đến module xuất Ẩnh trình xuâVnhập vùng RAM nội mà vị trí nhớ II CẤU TRÚC VÀ PHÂN CHIA BỘ NHỚ Các module PLC S7-300 Để tăng tính mềm dẻo ứng dụng thực tế mà phần lớn đơi tượng điều khiển có sơ" tín hiệu đầu vào, đầu chủng loại tín hiệu vào/ra khác mà điều khiển PLC thiết kê" khơng bị cứng hóa câu hình Chúng chia nhỏ thành module Sô" module sử dụng nhiều hay tùy thuộc vào tốn, song thiểu Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang Luận Văn Tốt Nghiệp Phần Module CPU loại module có chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thời, đếm, cổng truyền thơng có vài cổng vào sơ" Các cổng vào sơ" có module CPU gọi cổng vào onboard Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác Chúng đặt tên theo vi xử lý có module CPU312, module CPU314, module CPU315 Những module sử dụng loại vi xử lý, khác cổng vào/ra onboard khơi hàm đặc biệt tích hợp sẩn thư viện hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào onboard phân biệt với tên gọi thêm cụm từ IFM (Intergrated Function Module) Chẳng hạn module CPU312 IFM, module CPU314 Ngồi cịn có loại module với hai cổng truyền thông module CPU315DP b Module mở rộng: Module mở rộng có loại chính: ❖ PS (Power Supply): Module nguồn ni Có loại: 2A, 5A, 10A ❖ SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm: Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang Phần Luận Văn Tốt Nghiệp ♦> FM (Function ModuỉeỴ Module có chức điều khiển riêng, ví dụ module điều khiển động bước, module điều khiển động servo, module PID, module điều khiển vịng kín, Kiểu liệu phân chia nhớ a Kiểu liệu: Trong chương trình có kiểu liệu sau: • BOOL: với dung lượng bit có giá trị hay • BYTE: gồm bit, có giá trị ngun dương từ đến 255 WORD: gồm byte, có giá trị nguyên dương từ đến 65535 • • INT: có dung lượng byte, dùng để biểu diễn sơ" ngun từ 32768 đến 32767 • DINT: gồm byte, biểu diễn sơ" ngun từ -2147463846 đến 2147483647 • REAL: gồm byte, biểu diễn sô" thực dâu phẩy động S5T: khoảng thời giờ/phút/giây/miligiây • • TOD: biểu diễn Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC giá gian, trị thời gian tính tính theo theo Trang OB Luận Văn Tốt Nghiệp Phần chotrực tiếptham trạngsổ" thái hình logic thức củađể cổng vào khơisổ" chương mà trình lấy nàydữ trao liệu đổicủa tham cổng trịvào với từ hệbộ điều đệmhành I với khôi chương trình khác (local block) Tại thời điểm nhâ"t vùng • Q (Process Output Image): Miền định đệm dữwork liệu memory cổng chỉsô" chứaKết khôi chương thúc giai đoạn trình thực chương trình, PLC c Tầmchuyển địa giá tơi đa trị logic cho củavùng đệm nhớ:Q tới cổng sơ" Thơng • Vởi I, Q,chương PI, DB,trình DI vàkhông L: thường trực tiếp gán giá trị tới tận cổng Tầm đa cho bit: 0.0 65535.7 địa mà chỉ chuyển chúng vàođến đệm Q Tầm địa đa cho byte: đến 65535 Tầm tơi chocờ word: đến trình 65534ứng dụng sử • M:địa Miền cácđa biến Chương Tầm địa đa cho double word: đến dụng vùng 65532 nhớ để lưu trữ tham sô" cần thiết truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW), từ kép (MD) Cấu •trúc T chương (Timer): trình Miền nhớ phục vụ định thời bao gồm việc lưu Ta phải ln ln lập trình khôi OB PLC quét tuần trữ giá trị thời gian đặt trước (P\-Preset Value), hoàn giá trị chương trình để thực thi đếm thời gian tức thời (C'V-Current Value) giá trị logic thời gian.tính lập trình có câu Có hai kiểu lậpđầu trình: lập trình tuyên trúc, c (Counter): Miền nhớ phục vụ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước (P\-Preset Value), giá trị đếm tức a Lập thời trình tuyến tính (liner): ('cv-Current Value) giá trị logic đếm • PI ự/o External Input): Miền địa cổng vào module tương tự Các giá trị tương tự cổng vào module tương tự module đọc chuyển tự động theo Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang • Phần Luận Văn Tốt Nghiệp OB b Lập trình có cấu trúc (structured) : SFC Trong PLC Siemens S7 tổ chức theo khơi mà lập trình với nhiệm vụ riêng Loại hình cấu trúc phù hợp với toán FB sử dụng điều khiển nhiều nhiệm vụ phức tạp PLC S7-300 có loại khơi bản: với DB (instance) ❖ Khôi tổ chức OB (Oganization block) : Khôi tổ chức quản lý Số cácchương lệnh gọi lồng phụ thuộc vào chủng loại trình điều khiển module CPU mà ta sử dụng Nếu số lần gọi khôi lồng mà vượt sô" ❖ Khôi hàm chức FB (Function block) : Là loại khôi giới hạn cho FC đặc biệt có khả trao đổi lượng liệu với khơi chương trình khác Các liệu phải tổ chức thành khơi liệu riêng có tên gọi Data block ♦> Khơi hàm (Function) : Khơi chương trình với chức riêng giồng chương trình hàm Khôi khả liệunăng (Data : Khôi chứa S7-300 liệu cần Bảng❖1.1: so sánh lậpblock) trình PLC SIMATIC thiết để thực chương trình Các tham sơ" khơi ta tự đặt Ngồi cịn có khơi hệ thơng : SFB, SFC, SDB Tồn khơi chương trình quản lý cách thông nhâl khôi OB1 Chương trình khơi liên kết với Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang 10 Luận Văn Tốt Nghiệp Phần Chương 2:Ngơn Ngữ Lập Trình S7-300 I sử DỤNG CÁC Ô NHỚ VÀ CAU TRÚC THANH GHI TRẠNG THÁI Địa ô nhổ Địa ô nhớ gồm phần chữ phần sô" a Phần chữ: vị trí kích thước nhớ M: nhớ miền biến cờ có kích thước bit • MB: nhớ miền biến cờ có kích thước byte • • MW: nhớ miền biên cờ có kích thước bytes • MD: nhớ miền biến cờ có kích thước Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang 11 215 Statement List Luận Luận LuậnVăn Văn VănTốt Tốt TốtNghiệp Nghiệp Nghiệp R FC SignalResult L State of O AN 11.1 = Q -4 4.0 Explanation Phần Phần Phần111 Bit os đặt với ov thước có lỗi2xảy Bởimiền bitbộosđệm •MD ID:46 chỉcùng nhớ cóbit kích từ giữ cổng sau2.khiCấu khử chứa trạngthái thái bit ov cho thấy có lỗi hay vào lỗi, sơ" trúc ghi trạng Bảng 1.5: CC1 cco sau lệnh so sánh không Resutt ot check is combined with có lỗi Khi xảy thực lệnh thực trước đó.của Cácphép lệnh sau • Q: nhớ có kích 1trạng bit miền đệm previous RLO lệnh ,các CPU ghithước nhận lạithi thái tính ❖ Mã điều CC1 cco to cổngkiệnaccording trung sô" RLOIS asslgned gian kết ghi đặc biệt gọi ghi to vào mộtoutput • QB: nhớ có k ch thước byte miền đệm cổng sô" Bảng 1.2: CC1 cco sau lệnh tốn học, khơng có tràn.miền • /FC QW: check) ơvànhớ cóthái kích từ Hình □ Bit 1.1: hiệu (first ứng cửa trạng tínthước hiệu bitlà/FC lệnh ỉogic đệm cổng rathanh sô" Bit❖0 Bit củaSTA ghi trạng thái gọi bit kiểm tra (status) (/FC) Mỗi Bảng • QD: 1.7 : CC1 nhớ cco có kích sau thước lệnh logic từ word miền đệm lệnh kiểm tra trạng tíncủa hiệubitcủa tham trạng tín hiệu Bit STA chứa thái giá trị mà/FC ta chiếu.thái Trạng thái cổng toán lệnh sô" hạng /FC =0,bộlệnh traXN) trạng thái tín hiệu vào bit màNếu truybit cập đọc nhớcất (A,kết AN, o, kiểm ON, X, luôn giá bit RLO • Bit BR (Binary Result) trị • lên T:kiểm ôtra nhớ nhớ thời Timer /FC Quá trình nàymiền gọi kiểm tragian đầughi tiên (first bit đặt mà bit lệnh (dò mức) Trạng thái lệnh bit vào check) nhớ Bit BR tạo liên kết xử lý bit word Đây phương (S, hay thứ (first scan) • C: nhớ miền nhớ đếm Counter tiện quét lần Bảng 1.3: CCỈ cco sau lệnh tốn học số ngun, có tràn hữu hiệu để diễn dịch kết phép tốn word kết Nếu bit ơlệnh kết thước dị1 mức tốn vùng hạng • /FC PIB:=1chỉ nhớkếtphân cóhợp kích bytecủa thuộc nhị peripheral đưa kết vào chuỗi logic nhị phân Với cách nhìn này, bit BR với RLO trước để tạo RLO ❖ BitOR input biễu diễn bit nhớ bên máy mà RLO cất vào trước phép tốn Chuỗi logic ln kết lệnh xuất (S,R hay =), cần•lệnh có sử dụng lệnh để thực -OR PIW: chỉln nhớ cóo thúc kích thước AND-trước từ thuộc vùng word Bit làm lệnh Hàmđổi RLO, thay RLO khả dụng lần sau phép toánAND tiếp peripheral input chứa lệnh sau: A, AN, A(, AN(, ) NOT Bit OR cho thấy lệnh tục chuỗi logic bit bị ngắt • PID: nhớ có kích thước từ thuộc vùng ovvà (Overflow) Bảng ❖1.4:Bit CC1 ccoinput sau lệnh tốn học dấu chấm động, có trùn peripheral Bảng1.6: CC1 vù cco sau lệnh dịch xoay Bit BR tương ứng với ngõ cho phép (ENO = enable output) chức đặt lên lệnhvùng tốn Bit ov •có PQB: hộp ơbáo nhớlỗi.cóNókích thước byte thuộc học hay peripheral lệnh so sánh dấu chấm động sau lỗi xảy (tràn, phép tốn khơng output hợp lệ, sơ" dâu châm động không hợp lệ) Bit đặt theo kết II CÁC LỆNH VÀ PHÉP TOÁN Thiết Thiết ThiếtKế Kế KếHệ Hệ HệSCADA SCADA SCADADùng Dùng DùngWinCC WinCC WinCC 14 Trang Trang16 15 12 13 Trang Phần Luận Văn Tốt Nghiệp Lệnh nạp chuyển Các lệnh dùng để trao đổi thông tin byte, word hay double word module nhập xuất, PTĨ PTQ, định thời, đếm cờ, khôi liệu (DB) Dữ liệu thường không trao đổi trực tiếp mà luôn thông qua ghi tích lũy ACCU Nó ghi xử lý dùng đệm (buffer) Dòng thơng tin sau: • Nạp (LOAD) từ nhớ nguồn vào ACCU • Chuyển (TRANSFER) từ ACCU đến nhớ đích Trong PLC có ghi: ACCU1 ACCU2, ghi Các lệnh tác động vào RLO nhớ • SET: lệnh ghi logic vào RLO • CLR: lệnh ghi logic vào RLO • NOT: lệnh đảo giá trị RLO • S: lệnh gán có điều kiện giá trị logic vào nhớ • R: lệnh gán có điều kiện giá trị logic vào nhớ • FP ctốn hạng> : lệnh phát sườn lên • FN ctốn hạng> : lệnh phát sườn xuống Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang 17 ... lệ) Bit đặt theo kết II CÁC LỆNH VÀ PHÉP TOÁN Thiết Thiết ThiếtKế Kế K? ?Hệ Hệ H? ?SCADA SCADA SCADADùng Dùng DùngWinCC WinCC WinCC 14 Trang Trang16 15 12 13 Trang Phần Luận Văn Tốt Nghiệp Lệnh nạp... bytes • MD: nhớ miền biến cờ có kích thước Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC Trang 11 215 Statement List Luận Luận LuậnVăn Văn VănTốt Tốt TốtNghiệp Nghiệp Nghiệp R FC SignalResult L State of O AN 11.1... hạng>]: dịch phải bits từ thấp nguyên kép nhỏ nhỏ Thiết Thiết Kế Kế Hệ Hệ SCADA SCADA Dùng Dùng WinCC WinCC Kê 18 19 Trang 20 21 Trang Luận Văn Tốt Nghiệp Phần Bảng 1.11 : ảnh hưởng lệnh so sánh